JP2006058627A - 光導波路部材 - Google Patents

Abstract

【課題】 光導波路部材において、外部の光学部品との接続作業に際し、光信号の劣化を抑制しつつ、光を出射する外表面領域の高精度の仕上工程を省略できるようにする。
【解決手段】 光導波路部材１０は、互いに積層して接合される第１クラッド層１２及び第２クラッド層１４と、それら第１及び第２クラッド層１２、１４の間に形成されるコア層１６とを備える。光Ｌを出射するコア層１６の出力端面２０は、第１クラッド層１２と第２クラッド層１４との接合面２２に隣接配置されて、第１クラッド層１２により被覆される。第１クラッド層１２は、コア層１６の出力端面２０から出射された光Ｌを透過させ、その外表面には、透過光Ｌを外部に出射する出射面２４が形成される。第１及び第２クラッド層の接合面２２は、出力端面２０から出射された透過光Ｌに交差しない位置に配置される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光導波路部材に関する。

光導波路部材は、光通信技術において、光スイッチ、光カプラ等の機能を付加し得る光伝搬素子として知られており、近年、高分子材料から作製されるいわゆるポリマー光導波路部材が開発されている。従来のポリマー光導波路部材は、一般に、ガラス等の基板上に形成した第１クラッド層の表面に、光導波路となるコア層を所要の線状パターンで成形した後、コア層を覆うように第１クラッド層に第２クラッド層を積層して接合することにより作製される。

この種の光導波路部材に、他の光導波路部材、光ファイバ、フォトダイオード、レンズ等の光学部品を接続する際には、通常、第１及び第２クラッド層の端縁の所要領域を機械的に除去してコア層の端面を露出させ、この露出したコア端面から出射された光を受ける位置に光学部品を配置する。これに対し、例えば特許文献１に開示されるように、コア層から出射された光を、クラッド層を透過させてクラッド層の外表面から出射するようにした光導波路部材も知られている。特許文献１の光導波路部材では、コア層の端面が第１及び第２クラッド層と共にコア層の主延長方向に対し４５度の角度で切削されており、この傾斜したコア端面で反射した光が、その側方に位置する第１クラッド層を透過して、第１クラッド層の側面から出射される。

特開２００３−１７２８３７号公報

上記したように、従来の光導波路部材では一般に、その使用に際し、クラッド層の端縁の所要領域を機械的に除去してコア層の端面を露出させる作業を行なっていた。このような作業は、出射の際に光信号を劣化させないようにするために、コア端面を研磨により高精度に仕上げる工程を必然的に伴うものであり、この研磨工程に起因して作業コストが著しく嵩む傾向があった。この点で、特許文献１に記載の技術は、コア層の端面から周囲環境へ直接的に光を出射するものではないが、コア層に反射面を正確に形成する目的で、やはり高精度の切削端面仕上工程を必要としている。

本発明の目的は、光導波路部材において、光信号の劣化を抑制しつつ外部の光学部品に接続でき、しかも、光を出射する外表面領域の高精度の仕上工程を必要とせずに、接続作業を安価に実施できる光導波路部材を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、互いに積層して接合される第１クラッド層及び第２クラッド層と、第１及び第２クラッド層の間に形成されるコア層とを備える光導波路部材において、光を出射するコア層の出力端面が、第１クラッド層と第２クラッド層との接合面に隣接配置されて、第１クラッド層により被覆され、第１クラッド層が、コア層の出力端面から出射された光を透過させるとともに、この光を外部に出射する出射面を有し、第１及び第２クラッド層の接合面が、出力端面から出射された光に交差しない位置に配置されることを特徴とする光導波路部材を提供する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光導波路部材において、第１及び第２クラッド層の接合面が、コア層の出力端面から出射された光の進行方向に見て末広がりに配置される傾斜面である光導波路部材を提供する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の光導波路部材において、第１クラッド層の出射面が凸レンズ形状を有する光導波路部材を提供する。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光導波路部材において、第１クラッド層は、接合面から実質的同一平面を成して第２クラッド層の外側に延長される張出面を有する光導波路部材を提供する。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光導波路部材において、第１クラッド層は、接合面と出射面との間に、それら接合面及び出射面に対し外方へ突出するように配置される仕切壁を有する光導波路部材を提供する。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光導波路部材において、光が入射するコア層の入力端面が、第１クラッド層と第２クラッド層との接合面に隣接配置されて、第１クラッド層により被覆され、第１クラッド層が、コア層の入力端面に入射される光を透過させるとともに、光を外部から受ける入射面を有し、第１及び第２クラッド層の接合面が、入力端面に入射される光に交差しない位置に配置される光導波路部材を提供する。

請求項１に記載の発明によれば、コア層を伝搬する光を、コア層の出力端面から第１クラッド層に出射し、さらに第１クラッド層を直進透過させて出射面から外部に出射するようにしたから、光導波路部材の出力端に他の光学部品を接続する際にも、第１及び第２クラッド層の端縁領域を除去してコア層の端面を露出させる作業が不要となる。したがって、研磨工程も不要となるので、光導波路部材と光学部品との接続作業を安価かつ迅速に実施することができる。しかも、第１及び第２クラッド層の接合面が第１クラッド層内の透過光に影響を及ぼさない位置に配置されているから、光信号の劣化を可及的に抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、第１クラッド層内を徐々に広がりながら伝搬する光に交差しない位置に、接合面を容易に形成することができる。

請求項３に記載の発明によれば、別部品としての凸レンズを用意することなく、出射面から出射される光の広がり角度を、接続対象の光学部品の構成に合わせて最適化することができる。

請求項４に記載の発明によれば、光導波路部材の作製中に、コア層の材料が接合面から外部に食み出た場合にも、そのような余剰の材料を出射面まで到達させずに、出射面の汚損による光損失を防止できる。

請求項５に記載の発明によれば、光導波路部材の作製中に、コア層の材料が接合面から外部に食み出た場合にも、そのような余剰の材料を出射面まで到達させずに、出射面の汚損による光損失を防止できる。

請求項６に記載の発明によれば、入力端に他の光学部品を接続する際にも、第１及び第２クラッド層の端縁領域を除去してコア層の端面を露出させる作業が不要となる。したがって、光導波路部材と光学部品との接続作業を安価かつ迅速に実施することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
図面を参照すると、図１は、本発明の一実施形態による光導波路部材１０の主要部を示す斜視図、図２は、一部変形した光導波路部材１０の主要部の断面図である。

光導波路部材１０は、互いに積層して接合される第１クラッド層１２及び第２クラッド層１４と、それら第１及び第２クラッド層１２、１４の間に形成されるコア層１６とを備える。光導波路部材１０は、図示しない入力端と出力端１０ａとを両端に有する平板状の光伝搬素子であり、入力端からコア層１６に入射した光を、所要の伸長形状を有するコア層１６内でその延長方向に伝搬させて、出力端１０ａから外部に出射する。

光導波路部材１０は、高分子材料から金型成形工程を経て作製できる。この場合、まず第１クラッド層１２を、金型内で、所望の樹脂材料から平板状に成形するとともに、その表面１２ａ（図１）の所定位置に局所的に、コア層１６を形成するための凹所１８（図２）を所要の線状パターンで形成する。このようにして成形した第１クラッド層１２に対し、第１クラッド層１２の樹脂材料とは異なるコア層１６の樹脂材料を、凹所１８に十分に充填する。また別途、第１クラッド層１２と同一の樹脂材料から、第２クラッド層１４をシート状に成形する。次にこの第２クラッド層１４を、コア層１６の全体を覆うようにして、第１クラッド層１２の表面１２ａに積層して接合する。この状態で、コア層１６が完全に固化することにより、光導波路部材１０が作製される。

光導波路部材１０では、光Ｌを出射するコア層１６の出力端面２０が、出力端１０ａ側で、第１クラッド層１２と第２クラッド層１４との間の接合面２２に隣接配置されて、第１クラッド層１２により被覆されている。したがって、コア層１６の出力端面２０から出射された光Ｌは、第１クラッド層１２を直進透過して、第１クラッド層１２の外表面から外部に出射される。第１クラッド層１２の外表面には、この透過光Ｌを外部に出射する位置に、出射面２４が形成される。

上記構成においては、コア層１６の出力端面２０から出射された透過光Ｌは、図示のように第１クラッド層１２内を徐々に広がりながら伝搬する。また、接合面２２は、同一樹脂材料からなる第１及び第２クラッド層１２、１４の境界面であるが、前述したようにシート状の第２クラッド層１４を第１クラッド層１２に積層する製造工程に起因して、接合面２２で光の反射、屈折が生じる惧れがある。そこで光導波路部材１０では、上記透過光Ｌを、光損失を可及的に抑制した状態で外部の光学部品２６（図２）に対し出力できるようにするために、第１及び第２クラッド層１２、１４の接合面２２が、特にコア層１６の出力端面２０と第１クラッド層１２の出射面２４との間の領域で、出力端面２０から出射された透過光Ｌに交差しない位置に配置されている。

上記構成を有する光導波路部材１０によれば、コア層１６を伝搬する光を、コア層１６の出力端面２０から第１クラッド層１２に出射し、さらに第１クラッド層１２を直進透過させて出射面２４から外部に出射するようにしたから、光導波路部材１０の出力端１０ａに他の光学部品２６（光導波路部材、光ファイバ、フォトダイオード、レンズ等）を接続する際にも、第１及び第２クラッド層１２、１４の端縁領域を除去してコア層１６の端面を露出させる作業は不要である。したがって、研磨工程も不要となるので、光導波路部材１０と光学部品２６との接続作業を安価かつ迅速に実施することができる。

ここで、コア層１６の出力端面２０及び第１クラッド層１６の出射面２４は、従来の金型成形工程（好ましくは射出成形工程）により、光損失が問題にならないレベルまで高精度に成形することができる。しかも、第１及び第２クラッド層１２、１４の接合面２２が第１クラッド層１２内の透過光Ｌに影響を及ぼさない位置に配置されているから、光信号の劣化を可及的に抑制しつつ、光導波路部材１０を外部の光学部品２６に接続することができる。

上記構成において、第１及び第２クラッド層１２、１４の接合面２２は、コア層１６の出力端面２０と第１クラッド層１２の出射面２４との間の領域で、出力端面２０からの透過光Ｌの進行方向に見て、図示のように末広がりに配置される傾斜面として形成されることが有利である。コア層１６の延長方向に対する接合面２２の傾斜角度は、透過光Ｌの広がり角度以上であればよい。このような構成によれば、第１クラッド層１２内を徐々に広がりながら伝搬する透過光Ｌに交差しない位置に、接合面２２を容易に形成することができる。

また、図２に変形例として示すように、第１クラッド層１２は、コア層１６の出力端面２０と第１クラッド層１２の出射面２４との間の領域で、接合面２２から実質的同一平面を成して第２クラッド層１４の外側に延長される張出面２８を有することができる。張出面２８は、光導波路部材１０の作製中に、第１クラッド層１２の凹所１８に充填したコア層１６の樹脂材料が固化前に接合面２２から漏出した場合にも、そのような余剰の樹脂材料を出射面２４まで到達させずに、張出面２８上で固化させるように作用する。その結果、出射面２４の汚損による光損失を防止することができる。

図３は、本発明の他の実施形態による光導波路部材３０を示す。光導波路部材３０は、第１クラッド層の構成以外は、前述した光導波路部材１０と実質的同一の構成を有するので、対応する構成要素には共通の参照符号を付してその説明を省略する。

光導波路部材３０の第１クラッド層３２は、コア層１６の出力端面２０から出射された光Ｌを直進透過させるように構成される。また、第１クラッド層３２と第２クラッド層１４との間の接合面２２は、コア層１６の出力端面２０から出射された透過光Ｌに交差しない位置に配置される。さらに、第１クラッド層３２の外表面には、この透過光Ｌを外部に出射する位置に、外方へ膨出する凸レンズ形状の出射面３４が形成されている。したがって、第１クラッド層１２内を広がりながら伝搬する透過光Ｌは、出射面３４で適当に集束されて、外部の光学部品２６に対し出力される。

出射面３４による光の曲げ（集束）角度は、接続対象の光学部品２６の構成に依存して決められる。例えば光学部品２６が、フォトダイオード等の、受光面積が比較的大きい光学素子である場合は、出射面３４による曲げ角度を小さくすることができ、場合によっては、図１に示す平坦な出射面２４を採用することもできる。これに対し、光学部品２６が、他の光導波路部材等の、受光面積が比較的小さい光学素子である場合は、その光学部品２６に光を低損失で入力するために、曲げ角度の大きな出射面３４を形成することが有利である。

上記構成を有する光導波路部材３０によっても、前述した光導波路部材１０と同等の作用効果が奏されることは理解されよう。さらに光導波路部材３０によれば、別部品としての凸レンズを用意することなく、出射面３４から出射される光の広がり角度を、接続対象の光学部品２６の構成に合わせて最適化することができる。なお、コア層１６の出力端面２０を、出射面３４と同様の凸レンズ状に形成することにより、コア層１６の出力端面２０から出射された透過光Ｌを、第１クラッド層３２内で広がらせずに伝搬させることもできる。この場合は、平坦な出射面２４を採用できるだけでなく、接合面２２の傾斜角度を零にする（すなわち第１クラッド層の表面全体を平坦にする）ことができる。

光導波路部材３０では、第１クラッド層３２に、前述した張出面２８（図２）に加えて（又はその代わりに）、接合面２２と出射面３４との間で、それら接合面２２及び出射面３４に対し外方へ突出するように配置される仕切壁３６が形成される。仕切壁３６は、張出面２８と同様に、光導波路部材１０の作製中に接合面２２から漏出したコア層１６の余剰樹脂材料を、出射面３４まで到達させないようにするためのものである。仕切壁３６によれば、そのような余剰樹脂材料の量が多い場合にも、出射面３４の汚損による光損失を確実に防止することができる。

本発明に係る光導波路部材は、図４に示すように、入力端と出力端とが同一の構成を有することが有利である。図４に示す光導波路部材４０は、前述した光導波路部材１０の出力端１０ａと実質的同一構造の出力端４０ａ及び入力端４０ｂを備える。入力端４０ｂの構成を説明すると、光が入射するコア層１６の入力端面４２は、第１クラッド層１２と第２クラッド層１４との接合面２２に隣接配置されて、第１クラッド層１２により被覆される。第１クラッド層１２は、その外表面に、外部の光学部品（図示せず）から出力される光Ｌを受ける入射面４４を備え、入射面４４に入射した光Ｌを直進透過させて、コア層１６の入力端面４２に入射させる。そして、第１及び第２クラッド層１２、１４の接合面２２は、コア層１６の入力端面４２に入射される光Ｌに交差しない位置に配置される。なお、出力端４０ａの説明は省略する。

上記構成を有する光導波路部材４０によれば、入力端４０ｂに他の光学部品を接続する際にも、第１及び第２クラッド層１２、１４の端縁領域を除去してコア層１６の端面を露出させる作業が不要となる。したがって、光導波路部材４０と光学部品との接続作業を安価かつ迅速に実施することができる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は、図示実施形態に限定されず、様々な修正を施すことができる。例えば、コア層は、光導波路部材に要求される機能（光スイッチ、光カプラ等）に応じて、様々な構造を有することができる。また、第１クラッド層には、出射面（及び入射面）又はその周辺に、光接続において有効な種々の機能要素（例えば位置決め孔等）を一体的に設けることができる。それにより、光学系を構築する部品点数及び構築コストを削減できる。

本発明の一実施形態による光導波路部材の主要部を示す斜視図である。 変形例による光導波路部材の主要部を示す縦断面図である。 本発明の他の実施形態による光導波路部材の主要部を示す縦断面図である。 本発明のさらに他の実施形態による光導波路部材の主要部を示す縦断面図である。

符号の説明

１０、３０、４０…光導波路部材
１２、３２…第１クラッド層
１４…第２クラッド層
１６…コア層
２０…出力端面
２２…接合面
２４、３４…出射面
２６…光学部品
２８…張出面
３６…仕切壁
４２…入力端面
４４…入射面

Claims (6)

1. 互いに積層して接合される第１クラッド層及び第２クラッド層と、該第１及び第２クラッド層の間に形成されるコア層とを備える光導波路部材において、
   光を出射する前記コア層の出力端面が、前記第１クラッド層と前記第２クラッド層との接合面に隣接配置されて、該第１クラッド層により被覆され、
   前記第１クラッド層が、前記コア層の前記出力端面から出射された光を透過させるとともに、該光を外部に出射する出射面を有し、
   前記第１及び第２クラッド層の前記接合面が、前記出力端面から出射された前記光に交差しない位置に配置されること、
   を特徴とする光導波路部材。
2. 前記第１及び第２クラッド層の前記接合面が、前記コア層の前記出力端面から出射された前記光の進行方向に見て末広がりに配置される傾斜面である、請求項１に記載の光導波路部材。
3. 前記第１クラッド層の前記出射面が凸レンズ形状を有する、請求項１又は２に記載の光導波路部材。
4. 前記第１クラッド層は、前記接合面から実質的同一平面を成して前記第２クラッド層の外側に延長される張出面を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光導波路部材。
5. 前記第１クラッド層は、前記接合面と前記出射面との間に、それら接合面及び出射面に対し外方へ突出するように配置される仕切壁を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光導波路部材。
6. 光が入射する前記コア層の入力端面が、前記第１クラッド層と前記第２クラッド層との接合面に隣接配置されて、該第１クラッド層により被覆され、前記第１クラッド層が、前記コア層の前記入力端面に入射される光を透過させるとともに、該光を外部から受ける入射面を有し、前記第１及び第２クラッド層の前記接合面が、前記入力端面に入射される光に交差しない位置に配置される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光導波路部材。

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