JP2009198609A - Light coupler - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光通信に用いる光カプラに関する。本発明において光カプラとは、任意の光入力端から入力された信号を、減衰量は異なるにしても全ての光出力端に分配して出力するものを言うものとする。この際、光入力端と光出力端に対となるものがある場合は、当該対となる光入力端から入力された信号は、それと対となる光出力端に出力されても、されなくても良いものとする。また、当該対となる光入力端と光出力端とは、一体化した１個の光端子である、光入出力端となっている場合を含む。 The present invention relates to an optical coupler used for optical communication. In the present invention, an optical coupler means a signal input from an arbitrary optical input end and distributed to all the optical output ends even if the attenuation is different. At this time, if there is a pair at the optical input end and the optical output end, the signal input from the paired optical input end may not be output even if it is output to the paired optical output end. Also good. In addition, the pair of the optical input end and the optical output end includes a case where the optical input end and the optical output end are an optical input / output end which is an integrated optical terminal.
家庭内、若しくは、自動車、電車、航空機、船舶などの輸送機器内で構築されているＬＡＮ技術に、光通信技術を適用する試みが多数展開されている。ここにおいて、任意の光入力端から入力された信号を、低減衰量で全ての光出力端に分配して出力する光カプラが求められている。光カプラについては、例えば非特許文献１として示した富士ゼロックス社のホームページに簡明な説明がある。
一方、本願出願人らは、光硬化性樹脂液に、光ファイバ等から当該樹脂液の硬化光を照射すると、硬化樹脂による集光が生じることで、長尺の軸状のコアを形成する、自己形成光導波路を多数開発し、出願している。下記特許文献１乃至４はその一部である。
On the other hand, the applicants of the present application form a long shaft-like core by irradiating the photocurable resin liquid with the curing light of the resin liquid from an optical fiber or the like, resulting in light collection by the cured resin. A number of self-forming optical waveguides have been developed and filed. The following Patent Documents 1 to 4 are some of them.
光カプラの製造方法としては、通常、ガラスファイバの融着によるものが広く知られている。しかしガラスファイバを融着させるための装置自体が高価である。また、製造工程が複雑で長時間を要する。結果、ガラスファイバの融着による光カプラは極めてコストの高いものであった。さらに、ガラスファイバの融着による光カプラは、小規模光ＬＡＮで用いられるプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）との接続が容易でない。
また、プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）を用いた光カプラも知られている。しかし、これはプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）を言わば束ねただけのものであり、大きさも例えば７ｃｍ程度と、光ＬＡＮを形成する装置としては大きなものしか知られてない。
一方、本発明者らは上記特許文献１乃至４に示した、自己形成光導波路の応用として光カプラを開発すべく鋭意努力した結果、以下に示す新規な光カプラを完成した。尚、本発明の光カプラは構造が新規であって、特に上記自己形成光導波路の製造方法を適用することで容易に製造可能なものである。
As a method for manufacturing an optical coupler, a method using glass fiber fusion is generally widely known. However, the apparatus itself for fusing glass fibers is expensive. Moreover, the manufacturing process is complicated and requires a long time. As a result, the optical coupler by fusion of glass fibers is extremely expensive. Furthermore, it is not easy to connect an optical coupler using glass fiber fusion to a plastic optical fiber (POF) used in a small-scale optical LAN.
An optical coupler using a plastic optical fiber (POF) is also known. However, this is just a bundle of plastic optical fibers (POF), and the size is only about 7 cm, for example, and only a large device is known as an optical LAN.
On the other hand, as a result of diligent efforts to develop an optical coupler as an application of the self-forming optical waveguide described in Patent Documents 1 to 4, the present inventors have completed the following novel optical coupler. The optical coupler of the present invention has a novel structure and can be easily manufactured by applying the above-described manufacturing method of the self-forming optical waveguide.
請求項１に係る発明は、複数個の光入力端と、複数個の光出力端と、複数個のハーフミラーと、複数個の光入力端と複数個の光出力端と複数個のハーフミラーとを繋ぎ、複数個のハーフミラーが分岐点となっている軸状の光導波路とを有し、軸状の光導波路は、複数個のハーフミラーを繋ぐ部分が多角形を形成している光カプラである。
ここで、ハーフミラーとは、例えば誘電体多層膜から成り、入射した光の一部を透過し、一部が反射するものを言うものとする。ここにおいて、透過率と反射率が５０％ずつのものに限定されるものではなく、所望の波長において所望の透過率及び反射率とすれば良い。信号光として複数の波長または波長帯域が設定されている場合は、少なくとも信号光として用いる波長に対し、透過率も反射率も１００％とならなければ良い。これは以下の請求項でも同じである。
請求項２に係る発明は、光導波路は、光硬化性樹脂から成ることを特徴とする。
尚、光硬化性樹脂を硬化させるための光の波長に対して、請求項１乃至６に言うハーフミラーやミラーの作用は、必ずしもハーフミラーである必要もなく、ミラーである必要もない。尤も、硬化波長に対してもハーフミラーやミラーの作用を生ずることが好ましい。
請求項３に係る発明は、更に１個のミラーを有し、当該ミラーが前記軸状の光導波路の屈曲点となっており、軸状の光導波路は、複数個のハーフミラーとミラーを繋ぐ部分が多角形を形成していることを特徴とする。
尚、ミラーは、実質的に透過が無い物であれば良く、所望の波長において透過率が完全に０％であることを要求するものでも、当該波長において反射率が完全に１００％であることを要求するものでもない。これは以下の請求項でも同じである。
The invention according to claim 1 includes a plurality of light input ends, a plurality of light output ends, a plurality of half mirrors, a plurality of light input ends, a plurality of light output ends, and a plurality of half mirrors. And a plurality of half mirrors having a shaft-shaped optical waveguide that is a branch point, and the shaft-shaped optical waveguide is light in which a portion connecting the plurality of half mirrors forms a polygon. It is a coupler.
Here, the half mirror is made of, for example, a dielectric multilayer film, and transmits a part of incident light and reflects a part thereof. Here, the transmittance and the reflectance are not limited to 50% each, and the desired transmittance and reflectance may be set at a desired wavelength. When a plurality of wavelengths or wavelength bands are set as the signal light, it is sufficient that neither the transmittance nor the reflectance is 100% with respect to at least the wavelength used as the signal light. The same applies to the following claims.
The invention according to claim 2 is characterized in that the optical waveguide is made of a photocurable resin.
It should be noted that the action of the half mirror and the mirror described in claims 1 to 6 does not necessarily need to be a half mirror or a mirror with respect to the wavelength of light for curing the photocurable resin. However, it is preferable that the action of a half mirror or a mirror is generated even with respect to the curing wavelength.
The invention according to claim 3 further includes one mirror, which is a bending point of the axial optical waveguide, and the axial optical waveguide connects the plurality of half mirrors and the mirror. The portion forms a polygon.
It should be noted that the mirror need only be substantially non-transmissive, and even if it requires that the transmittance is completely 0% at a desired wavelength, the reflectance is completely 100% at that wavelength. It is not what demands. The same applies to the following claims.
請求項４に係る発明は、ハーフミラーはｎ個であり、光入力端はｎI個（但しｎI≦ｎ）であり、光出力端はｎO個（但しｎO≦ｎ）であり、軸状の光導波路は、ｎ個のハーフミラーをｎ個の頂点に有するｎ角形部分と、当該ｎ角形のｎ個の辺を長さ方向に延長してｎI個の光入力端及びｎO個の光出力端をハーフミラーと繋ぐ部分とを有し、ｎ角形の各頂点に位置するハーフミラーは、各々当該頂点の内角二等分線に垂直に配置され、ｎI個の光入力端の任意の光入力端から入力された信号光は、ｎO個の光出力端の全てに各々減衰を伴って分配されることを特徴とする光カプラである。光入力端の個数ｎIと光出力端の個数ｎOは異なっていても良いが、同数でも良い。 In the invention according to claim 4, the number of half mirrors is n, the number of light input ends is n I (where n I ≦ n), the number of light output ends is n O (where n O ≦ n), The axial optical waveguide includes an n-square portion having n half mirrors at n vertices, and n I optical input ends and n O by extending n sides of the n-gon in the length direction. A half mirror located at each apex of the n-gonal shape and arranged perpendicular to the inner bisector of the apex, and n I optical input ends The optical coupler is characterized in that the signal light input from any one of the optical input terminals is distributed with attenuation to all of the n O optical output terminals. The number n I of light input ends may be different from the number n O of light output ends, but may be the same.
請求項５に係る発明は、１個の光入力端と１個の光出力端との対を３対有し、３個のハーフミラーを有し、軸状の光導波路はハーフミラーを３個の頂点に有する三角形部分と、当該三角形の３個の辺を長さ方向に延長して３個の光入力端及び３個の光出力端をハーフミラーと繋ぐ部分とを有し、三角形の各頂点に位置するハーフミラーは、各々当該頂点を形成する２辺の成す面に垂直で当該２辺の成す内角の二等分線を含む平面に配置され、任意の光入力端から入力された信号光は、対となる出力端以外の２個の光出力端に各々減衰を伴って分配されることを特徴とする光カプラである。
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の光カプラにおいて、対となる光入力端と光出力端のうち、少なくとも１対は、１個の光入出力端子であることを特徴とする。
The invention according to claim 5 has three pairs of one light input end and one light output end, has three half mirrors, and the axial optical waveguide has three half mirrors. A triangular portion at the apex of the triangle, and a portion that extends three sides of the triangle in the length direction to connect the three light input ends and the three light output ends to the half mirror, The half mirror located at the apex is arranged on a plane that is perpendicular to the plane formed by the two sides forming the apex and includes the bisector of the inner angle formed by the two sides, and a signal input from an arbitrary light input end The optical coupler is characterized in that the light is distributed with attenuation to two optical output terminals other than the paired output terminals.
According to a sixth aspect of the present invention, in the optical coupler according to the fifth aspect, at least one of the paired optical input end and optical output end is one optical input / output terminal. .
本発明は、ハーフミラーを分岐点且つ多角形の頂点とした、軸状の光導波路コアを有する新規なカプラである。本発明においては、任意の光入力端から入力された信号を、減衰量は異なるにしても全ての光出力端に分配して出力する。この際、光入力端と光出力端に対となるものがある場合は、当該対となる光入力端から入力された信号は、それと対となる光出力端に出力されても、されなくても良いものとする。また、当該対となる光入力端と光出力端とは、一体化した１個の光端子である、光入出力端となっている場合を含むものとする。
軸状の光導波路コアは、光硬化性樹脂を用いた自己形成光導波路の技術により容易に形成できる（請求項２）。
即ち、以下の各図においてハーフミラー及びミラーを適当な筐体内部に保持し、当該筐体内部に液状の光硬化性樹脂を配置して、各図において光入力端、光出力端、光入出力端として示した位置の例えば全てから、光硬化性樹脂を硬化しうる波長の光を照射する。すると、光入力端、光出力端、光入出力端として示した位置から軸状の自己形成光導波路が成長を始める。こうして、各図において示した光の経路に沿ってコアが形成される。異なる方向からコアが成長し、合体した場合はいわゆる光ハンダ効果により、合体部が側面が滑らかな柱状となって好適である。また、２方向からハーフミラー及びミラーの反射（屈曲）部に成長した場合に、当該反射（屈曲）部においても光ハンダ効果により径の大きい瘤状のコアができることもある。
また、以下に示す通り、１個のミラーを追加してもカプラが形成可能である（請求項３）。
The present invention is a novel coupler having an axial optical waveguide core having a half mirror as a branch point and a polygonal apex. In the present invention, a signal input from an arbitrary optical input end is distributed and output to all the optical output ends even if the attenuation is different. At this time, if there is a pair at the optical input end and the optical output end, the signal input from the paired optical input end is not output even if it is output to the paired optical output end. Also good. In addition, the paired light input end and light output end include a case where the light input / output end is a single integrated optical terminal.
The axial optical waveguide core can be easily formed by a self-forming optical waveguide technique using a photocurable resin.
That is, in each of the following figures, the half mirror and the mirror are held inside an appropriate casing, and a liquid photocurable resin is disposed inside the casing. In each figure, the light input end, light output end, For example, light having a wavelength capable of curing the photocurable resin is irradiated from all of the positions indicated as the output ends. Then, the axial self-forming optical waveguide starts to grow from the positions shown as the light input end, light output end, and light input / output end. Thus, the core is formed along the light path shown in each figure. When the cores grow from different directions and merge, it is preferable that the merged portion has a columnar shape with smooth side surfaces due to the so-called optical solder effect. Further, when grown on the half mirror and the reflection (bending) portion of the mirror from two directions, a large-diameter core may be formed in the reflection (bending) portion due to the optical solder effect.
Further, as shown below, a coupler can be formed even if one mirror is added.
請求項４に係る発明のように、光導波路で多角形を形成し、全ての頂点にハーフミラーを配置して、例えば当該多角形に対して、全ての信号光が右回りになる場合を考える。尚、当該多角形に対して、全ての信号光が左回りになる場合も同様である。光導波路の多角形に対して、全ての信号光が右回りになるようにすると各辺を延長した場合に頂点から外側を見て右側の延長側に信号光が出力されることが理解できる。本発明の光カプラの原理を図１で説明する。
考えている多角形をｎ角形（ｎは３以上の自然数）とし、各頂点をＰ−ｉ（ｉはｎ以下の自然数）とおく。以下の説明で、ｉ＋１やｉ＋２がｎを超えた場合は、各々ｉ＋１−ｎ、ｉ＋２−ｎを示すものとする。
図１のように、頂点Ｐ−ｉに、当該内角二等分線に垂直にハーフミラーＨＭ−ｉが配置されている。頂点Ｐ−ｉを成す二辺を延長し、図１のように、当該延長の内、左斜め上方向から信号光の入力Ｉｎ−ｉがされたとすると、ハーフミラーＨＭ−ｉ上の頂点Ｐ−ｉにおいて一部反射され、出力Ｏｕｔ−ｉとなる。また透過光は頂点Ｐ−ｉの右隣の頂点Ｐ−（ｉ＋１）に達する。頂点Ｐ−（ｉ＋１）には当該内角二等分線に垂直にハーフミラーＨＭ−（ｉ＋１）が配置されているので、透過光は出力Ｏｕｔ−（ｉ＋１）となり、一部反射されてさらに右隣の頂点Ｐ−（ｉ＋２）に達する。これを繰り返して頂点Ｐ−ｉに、信号光の入力Ｉｎ−ｉがされると、それは減衰を伴って全ての出力Ｏｕｔ−ｊ（ｊはｎ以下の自然数）に分配されることとなる。図１においては、頂点Ｐ−ｉにされた信号光の入力Ｉｎ−ｉは、ハーフミラーＨＭ−ｉで反射されて当該頂点Ｐ−ｉから外側を見て右側の延長側に信号光が出力され（Ｏｕｔ−ｉ）、ハーフミラーＨＭ−ｉを透過した信号光は多角形を右回りしながら各頂点Ｐ−ｊのハーフミラーＨＭ−ｊを透過した信号光が、当該頂点Ｐ−ｊから外側を見て右側の延長側に出力される（Ｏｕｔ−ｊ）。各頂点Ｐ−ｊのハーフミラーＨＭ−ｊで反射した信号光が、多角形の右回りの次の頂点Ｐ−（ｊ＋１）のハーフミラーＨＭ−（ｊ＋１）に達する。こうして、全ての頂点に減衰を伴って信号光が分配され、各頂点から外側を見て右側の延長側に信号光が出力される。
As in the invention according to claim 4, a case is considered in which a polygon is formed by an optical waveguide and half mirrors are arranged at all vertices, and for example, all signal lights are clockwise with respect to the polygon. . The same applies to the case where all signal lights are counterclockwise with respect to the polygon. It can be understood that when all the signal lights are rotated clockwise with respect to the polygon of the optical waveguide, the signal lights are output to the right extension side when viewed from the apex when each side is extended. The principle of the optical coupler of the present invention will be described with reference to FIG.
The polygon considered is an n-gon (n is a natural number of 3 or more), and each vertex is Pi (i is a natural number of n or less). In the following description, when i + 1 or i + 2 exceeds n, i + 1-n and i + 2-n are respectively indicated.
As shown in FIG. 1, the half mirror HM-i is arranged at the vertex P-i so as to be perpendicular to the inner angle bisector. If two sides forming the vertex Pi are extended and signal light input In-i is applied from the diagonally left upward direction as shown in FIG. 1, the vertex P- on the half mirror HM-i Partly reflected at i to be output Out-i. The transmitted light reaches the vertex P- (i + 1) on the right side of the vertex Pi. Since the half mirror HM- (i + 1) is arranged perpendicular to the inner angle bisector at the vertex P- (i + 1), the transmitted light becomes the output Out- (i + 1), and is partially reflected and further adjacent to the right side. Reaches the vertex P- (i + 2). If this is repeated and signal light input In-i is applied to vertex Pi, it is distributed to all outputs Out-j (j is a natural number of n or less) with attenuation. In FIG. 1, the input In-i of the signal light at the vertex Pi is reflected by the half mirror HM-i, and the signal light is output to the right extension side when viewed from the vertex Pi. (Out-i), the signal light transmitted through the half mirror HM-i is rotated clockwise around the polygon, and the signal light transmitted through the half mirror HM-j at each vertex Pj is moved outward from the vertex Pj. It is output to the extended side on the right side (Out-j). The signal light reflected by the half mirror HM-j at each vertex Pj reaches the half mirror HM- (j + 1) at the next vertex P- (j + 1) clockwise in the polygon. In this way, the signal light is distributed with attenuation to all the vertices, and the signal light is output from the respective vertices to the right extension side when viewed from the outside.
容易に理解できる通り、各頂点から外側を見て左側の延長側から入力された信号光は全てこのように多角形を右回りに伝送し、各頂点において各頂点から外側を見て右側の延長側に信号光が出力される。
即ち、ハーフミラーの配置された多角形の各頂点の、多角形の２つの辺の延長のうち、各頂点から外側を見て右側の延長側に光出力端を、各頂点から外側を見て左側の延長側に光入力端を配置させれば良い（請求項４）。
全く逆に、ハーフミラーの配置された多角形の各頂点の、多角形の２つの辺の延長のうち、各頂点から外側を見て左側の延長側に光出力端を、各頂点から外側を見て右側の延長側に光入力端を配置させても良い。
この配置は、例えば４対の光入力端Ｉｎ−１〜４と光出力端Ｏｕｔ−１〜４を有するものとして図２．Ａや図２．Ｂの通りにできる。即ち、四角形ＡＢＣＤの各頂点にハーフミラーＨＭ−ａ〜ｄを、各頂点の内角二等分線に垂直に配置する。４頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは都合により右回りに配置した。
図２．Ａにおいては、頂点Ａに、ベクトルＡＢ方向に光入力端Ｉｎ−１から入力し、ベクトルＤＡ方向に光出力端Ｏｕｔ−１から取り出す構成を示している。他の４頂点における入出力も同様である。
図２．Ｂにおいては、頂点Ｂに、ベクトルＢＣ方向に光入力端Ｉｎ−１から入力し、頂点ＡにおいてベクトルＤＡ方向に光出力端Ｏｕｔ−１から取り出す構成を示している。他の４頂点における入出力も同様である。
図２．Ｃは図２．ＢからＩｎ−４とＯｕｔ−４を除いた、３対の光入力端と光出力端を有する光カプラの原理図である。
As can be easily understood, all the signal light input from the left extension side as seen from the outside of each vertex is transmitted clockwise through the polygon in this way, and the right side extension is seen from each vertex at each vertex. Signal light is output to the side.
That is, of the extension of the two sides of the polygon at each vertex of the polygon where the half mirror is arranged, the light output end is seen on the right extension side when looking outside from each vertex, and the outside is seen from each vertex. The light input end may be disposed on the left extension side.
To the contrary, out of the extension of the two sides of the polygon at each vertex of the polygon where the half mirror is arranged, the light output end is on the left extension side when looking outside from each vertex, and the outside from each vertex The light input end may be arranged on the extended side on the right side as viewed.
For example, this arrangement has four pairs of light input terminals In-1 to 4 and light output terminals Out-1 to 4. A and FIG. You can do as B. That is, the half mirrors HM-a to d are arranged perpendicularly to the inner angle bisector of each vertex at each vertex of the rectangle ABCD. The four vertices A, B, C, and D are arranged clockwise for convenience.
FIG. In A, a configuration is shown in which the vertex A is inputted from the optical input end In-1 in the vector AB direction and is taken out from the optical output end Out-1 in the vector DA direction. The same applies to input / output at the other four vertices.
FIG. In B, a configuration is shown in which the vertex B is input from the optical input end In-1 in the vector BC direction and is extracted from the optical output end Out-1 in the vector DA direction at the vertex A. The same applies to input / output at the other four vertices.
FIG. C is the same as FIG. FIG. 4 is a principle diagram of an optical coupler having three pairs of optical input ends and optical output ends, excluding In-4 and Out-4 from B.
請求項５に係る発明のように、光導波路で三角形を形成し、全ての頂点にハーフミラーを配置する。これを図３．Ａ及び図３．Ｂで説明する。三角形の３つの頂点をＡ、Ｂ、Ｃとし、それらに置かれたハーフミラーをＨＭ−ａ、ＨＭ−ｂ、ＨＭ−ｃとする。
図３．ＡのようにハーフミラーＨＭ−ａにベクトルＡＣ方向に入射した信号光Ｉｎ−ａ−１はベクトルＡＢ方向とＡＣ方向に分配され、三角形ＡＢＣの頂点Ａの両隣の２頂点Ｂ及びＣに到達する。各頂点Ｂ及びＣにおいては、ハーフミラーＨＭ−ｂ及びＨＭ−ｃにより、２方向に分岐するが、これは当該三角形の頂点Ｂ及びＣを形成する２辺の延長側である。この際例えば頂点Ａから頂点Ｂに到達した信号光はさらに隣の頂点Ｃに向うことは無い。同様に、頂点Ａから頂点Ｃに到達した信号光はさらに隣の頂点Ｂに向うことは無い。
そこで、各頂点に対してそれを成す２辺の延長方向の何れかに光入力端を、それと対となる光出力端を必ず同じ頂点に設ける（図３．Ｂ）。すると、頂点Ａに設けられた光入力端Ｉｎ−ａから入力された信号光は、頂点Ｂに設けられた光出力端Ｏｕｔ−ｂと頂点Ｃに設けられた光出力端Ｏｕｔ−ｃから減衰を伴って取り出すことが可能である。同様に、頂点Ｂに設けられた光入力端Ｉｎ−ｂから入力された信号光は、頂点Ｃに設けられた光出力端Ｏｕｔ−ｃと頂点Ａに設けられた光出力端Ｏｕｔ−ａから減衰を伴って取り出すことが可能であり、頂点Ｃに設けられた光入力端Ｉｎ−ｃから入力された信号光は、頂点Ａに設けられた光出力端Ｏｕｔ−ａと頂点Ｂに設けられた光出力端Ｏｕｔ−ｂから減衰を伴って取り出すことが可能である。この時、各頂点に設けられた対をなす光入力端と光出力端は、各々独立して入れ換えても光カプラとしての機能に変化は無い。
各頂点での光入力端と光出力端を一体化すると（図３．Ｃ）、頂点Ａに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ａから入力された信号光は、頂点Ｂに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ｂと頂点Ｃに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ｃから減衰を伴って取り出すことが可能である。同様に、頂点Ｂに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ｂから入力された信号光は、頂点Ｃに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ｃと頂点Ａに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ａから減衰を伴って取り出すことが可能であり、頂点Ｃに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ｃから入力された信号光は、頂点Ａに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ａと頂点Ｂに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ｂから減衰を伴って取り出すことが可能である（請求項６）。
As in the invention according to claim 5, a triangle is formed by the optical waveguide, and half mirrors are arranged at all vertices. This is illustrated in FIG. A and FIG. This will be described in B. The three vertices of the triangle are A, B, and C, and the half mirrors placed on them are HM-a, HM-b, and HM-c.
FIG. Like A, the signal light In-a-1 incident on the half mirror HM-a in the vector AC direction is distributed in the vector AB direction and the AC direction, and reaches the two apexes B and C adjacent to the apex A of the triangle ABC. . Each vertex B and C is branched in two directions by the half mirrors HM-b and HM-c, which are the extended sides of the two sides forming the vertices B and C of the triangle. At this time, for example, the signal light reaching the vertex B from the vertex A does not go to the adjacent vertex C. Similarly, the signal light reaching the vertex C from the vertex A does not go further to the adjacent vertex B.
Therefore, an optical input end is always provided at one of the extending directions of the two sides forming each vertex, and an optical output end paired therewith is always provided at the same vertex (FIG. 3.B). Then, the signal light input from the light input terminal In-a provided at the vertex A is attenuated from the light output terminal Out-b provided at the vertex B and the light output terminal Out-c provided at the vertex C. It can be taken out with it. Similarly, the signal light input from the light input terminal In-b provided at the vertex B is attenuated from the light output terminal Out-c provided at the vertex C and the light output terminal Out-a provided at the vertex A. The signal light input from the optical input terminal In-c provided at the vertex C is the light output terminal Out-a provided at the vertex A and the light provided at the vertex B. It is possible to take out from the output end Out-b with attenuation. At this time, there is no change in the function as an optical coupler even if the paired optical input end and optical output end provided at each vertex are interchanged independently.
When the light input end and the light output end at each vertex are integrated (FIG. 3.C), the signal light input from the light input / output end In / Out-a provided at the vertex A is provided at the vertex B. The light input / output terminal In / Out-b and the light input / output terminal In / Out-c provided at the vertex C can be extracted with attenuation. Similarly, the signal light input from the optical input / output terminal In / Out-b provided at the vertex B is input to the optical input / output terminal In / Out-c provided at the vertex C and the optical input provided at the vertex A. The signal light input from the light input / output terminal In / Out-c provided at the vertex C can be extracted from the output terminal In / Out-a with attenuation. The light can be extracted from the output end In / Out-a and the light input / output end In / Out-b provided at the apex B with attenuation (claim 6).
ミラーを１個かませれば、三角形を四角形とできる。これを図４で示す。図４．Ａ及び図４．Ｂに示す通り、右回りに４頂点ＡＢＣＤを有する四角形を考える。頂点ＤにはミラーＭを配置する。
図４．Ａのように、ハーフミラーＨＭ−ａにベクトルＡＢ方向に入射した信号光Ｉｎ−ａ−１はベクトルＡＢ方向とＡＤ方向に分配され、四角形ＡＢＣＤの頂点Ａの両隣の２頂点Ｂ及びＤに到達する。頂点Ｄでは、ミラーＭにより信号光はベクトルＤＣ方向に向きを変えて頂点Ｃに到達する。各頂点Ｂ及びＣにおいては、ハーフミラーＨＭ−ｂ及びＨＭ−ｃにより、２方向に分岐するが、これは当該四角形の頂点Ｂ及びＣを形成する２辺の延長側である。この際例えば頂点Ａから頂点Ｂに到達した信号光はさらに隣の頂点Ｃに向うことは無い。同様に、頂点Ａから頂点Ｄを経由して頂点Ｃに到達した信号光はさらに隣の頂点Ｂに向うことは無い。以上は、ハーフミラーＨＭ−ａにベクトルＡＤ方向に入射した信号光Ｉｎ−ａ−２を考えても全く同様であり、ハーフミラーＨＭ−ｃにベクトルＣＢ方向やＣＤ方向に入射した信号光を考えても全く同様である。
図４．Ｂのように、ハーフミラーＨＭ−ｂにベクトルＢＣ方向に入射した信号光Ｉｎ−ｂ−１はベクトルＢＡ方向とＢＣ方向に分配され、四角形ＡＢＣＤの頂点Ｂの両隣の２頂点Ａ及びＣに到達する。各頂点Ａ及びＣにおいては、ハーフミラーＨＭ−ａ及びＨＭ−ｃにより、２方向に分岐するが、これは当該四角形の頂点Ａ及びＣを形成する２辺の延長側である。この際例えば頂点Ｂから頂点Ａに到達した信号光はさらに隣の頂点Ｄに向うことは無い。同様に、頂点Ｂから頂点Ｃに到達した信号光はさらに隣の頂点Ｄに向うことは無い。以上は、ハーフミラーＨＭ−ｂにベクトルＢＡ方向に入射した信号光Ｉｎ−ｂ−２を考えても全く同様である。
こうして、図４．Ｃのように、各頂点Ａ、Ｂ、Ｃに対してそれを成す２辺の延長方向の何れかに光入力端を、それと対となる光出力端を必ず同じ頂点に設ける。すると、頂点Ａに設けられた光入力端Ｉｎ−ａから入力された信号光は、頂点Ｂに設けられた光出力端Ｏｕｔ−ｂと頂点Ｃに設けられた光出力端Ｏｕｔ−ｃから減衰を伴って取り出すことが可能である。同様に、頂点Ｂに設けられた光入力端Ｉｎ−ｂから入力された信号光は、頂点Ｃに設けられた光出力端Ｏｕｔ−ｃと頂点Ａに設けられた光出力端Ｏｕｔ−ａから減衰を伴って取り出すことが可能であり、頂点Ｃに設けられた光入力端Ｉｎ−ｃから入力された信号光は、頂点Ａに設けられた光出力端Ｏｕｔ−ａと頂点Ｂに設けられた光出力端Ｏｕｔ−ｂから減衰を伴って取り出すことが可能である。この時、各頂点に設けられた対をなす光入力端と光出力端は、各々の頂点ごとに他の頂点と独立して入れ換えても光カプラとしての機能に変化は無い。
各頂点での光入力端と光出力端を一体化すると（図４．Ｄ及び図４．Ｅ）、頂点Ａに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ａから入力された信号光は、頂点Ｂに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ｂと頂点Ｃに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ｃから減衰を伴って取り出すことが可能である。同様に、頂点Ｂに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ｂから入力された信号光は、頂点Ｃに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ｃと頂点Ａに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ａから減衰を伴って取り出すことが可能であり、頂点Ｃに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ｃから入力された信号光は、頂点Ａに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ａと頂点Ｂに設けられた光入出力端Ｉｎ／Ｏｕｔ−ｂから減衰を伴って取り出すことが可能である。
If one mirror is included, the triangle can be made a quadrangle. This is shown in FIG. FIG. A and FIG. Consider a quadrilateral with four vertices ABCD clockwise as shown in B. A mirror M is arranged at the vertex D.
FIG. Like A, the signal light In-a-1 incident on the half mirror HM-a in the vector AB direction is distributed in the vector AB direction and the AD direction, and reaches the two apexes B and D on both sides of the apex A of the quadrilateral ABCD. To do. At the vertex D, the signal light changes its direction in the vector DC direction by the mirror M and reaches the vertex C. Each vertex B and C is branched in two directions by the half mirrors HM-b and HM-c, which are the extended sides of the two sides forming the square vertices B and C. At this time, for example, the signal light reaching the vertex B from the vertex A does not go to the adjacent vertex C. Similarly, the signal light that has arrived at the vertex C from the vertex A via the vertex D does not go further to the adjacent vertex B. The above is exactly the same when the signal light In-a-2 incident on the half mirror HM-a in the vector AD direction is considered, and the signal light incident on the half mirror HM-c in the vector CB direction or CD direction is considered. But it is exactly the same.
FIG. Like B, the signal light In-b-1 incident on the half mirror HM-b in the vector BC direction is distributed in the vector BA direction and the BC direction, and reaches the two apexes A and C on both sides of the apex B of the quadrilateral ABCD. To do. Each vertex A and C is branched in two directions by half mirrors HM-a and HM-c, which are the extended sides of the two sides forming the vertices A and C of the rectangle. At this time, for example, the signal light reaching the vertex A from the vertex B does not go to the adjacent vertex D. Similarly, the signal light reaching the vertex C from the vertex B does not go further to the adjacent vertex D. The above is exactly the same when the signal light In-b-2 incident on the half mirror HM-b in the vector BA direction is considered.
Thus, FIG. Like C, each vertex A, B, C is always provided with a light input end in one of the extending directions of the two sides and a light output end paired therewith at the same vertex. Then, the signal light input from the light input terminal In-a provided at the vertex A is attenuated from the light output terminal Out-b provided at the vertex B and the light output terminal Out-c provided at the vertex C. It can be taken out with it. Similarly, the signal light input from the light input terminal In-b provided at the vertex B is attenuated from the light output terminal Out-c provided at the vertex C and the light output terminal Out-a provided at the vertex A. The signal light input from the optical input terminal In-c provided at the vertex C is the light output terminal Out-a provided at the vertex A and the light provided at the vertex B. It is possible to take out from the output end Out-b with attenuation. At this time, the function as an optical coupler does not change even if the paired optical input end and optical output end provided at each vertex are interchanged independently of each other vertex.
When the light input end and the light output end at each vertex are integrated (FIG. 4.D and FIG. 4.E), the signal light input from the light input / output end In / Out-a provided at the vertex A is The light input / output terminal In / Out-b provided at the vertex B and the light input / output terminal In / Out-c provided at the vertex C can be extracted with attenuation. Similarly, the signal light input from the optical input / output terminal In / Out-b provided at the vertex B is input to the optical input / output terminal In / Out-c provided at the vertex C and the optical input provided at the vertex A. The signal light input from the light input / output terminal In / Out-c provided at the vertex C can be extracted from the output terminal In / Out-a with attenuation. The light can be extracted from the output terminal In / Out-a and the light input / output terminal In / Out-b provided at the apex B with attenuation.
こうして、光入力端、光出力端、光入出力端とハーフミラー及びミラーが、各図で示した光の経路を全て含むように、軸状のコアで接続される。こうして、コアのｎ角形部分と、ｎ角形部分の各辺をハーフミラーを通り越して延長したコアの枝状部分とで、光カプラが形成される。コアを形成する前に筐体を加工して、光入力端、光出力端、光入出力端に光ファイバその他の外部光導波路を容易に接続できるようにすることも任意である。こうして、コアを形成するための硬化光導入端と、コアを形成したのちの光入力端、光出力端、光入出力端とを筐体の同じ位置にすることで、光カプラを容易に製造できる。コア周囲をクラッド材で覆うかどうかは任意である。
尚、図１乃至図４を用いた説明においては、幾何光学に基づき理想的な状態を説明したが、例えば光硬化性樹脂を用いた光導波路は径を有するコアであり、ハーフミラーやミラーも単なる平面ではなく厚さを有しているため、散乱光が生じ、例えば図１乃至図４を用いた説明では到達しないはずの位置に当該散乱光がノイズとなって到達することがあり得る。
このように、図１乃至図４を用いた説明は極めて簡略化して、本願各発明の原理を説明するものであり、径を有する光導波路の伝送経路が、あたかも直線であるかのように示したが、本発明に係る光カプラは、必ずしも図１乃至図４を用いた説明通りに全ての信号経路が限定されるものではない。
In this way, the light input end, the light output end, the light input / output end, the half mirror, and the mirror are connected by the axial core so as to include all the light paths shown in the drawings. In this way, an optical coupler is formed by the n-gon part of the core and the branch parts of the core extending through the half mirrors on each side of the n-gon part. It is optional to process the housing before forming the core so that an optical fiber or other external optical waveguide can be easily connected to the light input end, light output end, and light input / output end. In this way, an optical coupler can be easily manufactured by setting the curing light introduction end for forming the core and the light input end, light output end, and light input / output end after forming the core at the same position on the housing. it can. Whether the core periphery is covered with a clad material is arbitrary.
In the description using FIG. 1 to FIG. 4, the ideal state has been described based on geometric optics. However, for example, an optical waveguide using a photocurable resin is a core having a diameter, and a half mirror and a mirror are also included. Since it has a thickness rather than a mere plane, scattered light is generated. For example, the scattered light may reach a position that should not reach in the description with reference to FIGS. 1 to 4 as noise.
As described above, the explanation using FIGS. 1 to 4 is very simplified to explain the principle of each invention of the present application, and the transmission path of the optical waveguide having a diameter is shown as if it is a straight line. However, in the optical coupler according to the present invention, not all signal paths are necessarily limited as described with reference to FIGS.
本発明の実施に用いるハーフミラーとミラーは、入手可能な任意の材料、任意の部材により形成できる。尚、以下の説明で容易に理解できる通り、ハーフミラーはその両面で反射を想定しており、透過光と光路がほぼ一致する必要があるので、ハーフミラーの厚さは薄い方が、理想的には平面が好ましい。
また、本発明の本質部分ではないが、光カプラに外部から光ファイバ等の外部光導波路を接続する必要があるので、光カプラには当該接続構造が設けられるべきである。当該接続構造は、コネクタ又はコネクタレセプタクルとして使用可能な任意のものを選択できる。
The half mirror and mirror used in the practice of the present invention can be formed from any available material and any member. As can be easily understood from the following explanation, the half mirror assumes reflection on both sides, and the transmitted light and the optical path need to substantially match. Therefore, the thinner half mirror is ideal. A plane is preferred.
Although not an essential part of the present invention, it is necessary to connect an external optical waveguide such as an optical fiber from the outside to the optical coupler. Therefore, the optical coupler should be provided with the connection structure. As the connection structure, any connection structure that can be used as a connector or a connector receptacle can be selected.
本発明の光カプラの光導波路を自己形成光導波路とする場合、上記特許文献１乃至４に示された様々な手法を用いることができる。尚、コアのみを形成して、クラッドを形成しない、即ちコア周囲の空気をクラッドとした光カプラとしても良い。
自己形成光導波路を形成するための光硬化性樹脂液は、入手可能な任意のものを適用できる。硬化機構も、ラジカル重合、カチオン重合其の他任意である。硬化光は一般的にはレーザ光が好ましい。レーザの波長と強度で、光硬化性樹脂液の硬化速度を調整すると良い。尚、光硬化開始剤（光重合開始剤）は光硬化性樹脂液とレーザの波長に応じ、入手可能な任意のものを適用できる。これらについては、本願出願人が共願人である例えば特許文献３に次のものが列挙されている。
When the optical waveguide of the optical coupler of the present invention is a self-forming optical waveguide, various methods disclosed in Patent Documents 1 to 4 can be used. An optical coupler in which only the core is formed and no cladding is formed, that is, the air around the core is used as the cladding may be used.
Any available photocurable resin liquid for forming the self-forming optical waveguide can be applied. The curing mechanism is also arbitrarily selected from radical polymerization, cationic polymerization and the like. In general, the curing light is preferably laser light. It is preferable to adjust the curing rate of the photocurable resin liquid by the wavelength and intensity of the laser. As the photocuring initiator (photopolymerization initiator), any available one can be applied according to the photocurable resin liquid and the wavelength of the laser. As for these, for example, Patent Document 3 in which the present applicant is a co-applicant lists the following.
構造単位中にフェニル基等の芳香族環を一つ以上含んだものが高屈折率、脂肪族系のみからなる場合は低屈折率となる。屈折率を下げるために構造単位中の水素の一部をフッ素に置換したものであっても良い。
脂肪族系としてはエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等の多価アルコール。
芳香族系としてはビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ、ビスフェノールＺ、ビスフェノールＦ、ノボラック、o-クレゾールノボラック、p-クレゾールノボラック、p-アルキルフェノールノボラック等の各種フェノール化合物等。
これら、あるいはこれらから任意に１種乃至複数種選択された多価アルコールのオリゴマー（ポリエーテル）の構造を有する比較的低分子（分子量３０００程度以下）骨格に、反応基として次の官能基等を導入したもの。
〔ラジカル重合性材料〕
ラジカル重合可能なアクリロイル基等のエチレン性不飽和反応性基を構造単位中に１個以上、好ましくは２個以上有する光重合性モノマー及び／又はオリゴマー。エチレン性不飽和反応性基を有するものの例としては、（メタ）アクリル酸エステル、イタコン酸エステル、マレイン酸エステル等の共役酸エステルを挙げることができる。
〔カチオン重合性材料〕
カチオン重合可能なオキシラン環（エポキシド）、オキセタン環等の反応性エーテル構造を構造単位中に１個以上、好ましくは２個以上有する、光重合性のモノマー及び／又はオリゴマー。オキシラン環（エポキシド）としては、オキシラニル基の他、3,4-エポキシシクロヘキシル基なども含まれる。またオキセタン環とは、４員環構造のエーテルである。
When a structural unit containing at least one aromatic ring such as a phenyl group consists of a high refractive index and an aliphatic group only, the refractive index is low. In order to lower the refractive index, a part of hydrogen in the structural unit may be substituted with fluorine.
Aliphatic ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, tetrapropylene glycol, neopentyl glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol Polyhydric alcohols such as 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, trimethylolpropane, pentaerythritol and dipentaerythritol.
Examples of aromatic compounds include various phenol compounds such as bisphenol A, bisphenol S, bisphenol Z, bisphenol F, novolac, o-cresol novolak, p-cresol novolak, and p-alkylphenol novolak.
The following functional groups or the like are added as reactive groups to a relatively low molecular (molecular weight of about 3000 or less) skeleton having the structure of an oligomer (polyether) of these, or one or more polyhydric alcohols arbitrarily selected from these. What was introduced.
[Radical polymerizable material]
Photopolymerizable monomers and / or oligomers having one or more, preferably two or more ethylenically unsaturated reactive groups such as radically polymerizable acryloyl groups in the structural unit. Examples of those having an ethylenically unsaturated reactive group include conjugate acid esters such as (meth) acrylic acid esters, itaconic acid esters, and maleic acid esters.
[Cationically polymerizable material]
Photopolymerizable monomers and / or oligomers having one or more, preferably two or more reactive ether structures such as cationically polymerizable oxirane rings (epoxides) and oxetane rings in the structural unit. Examples of the oxirane ring (epoxide) include an oxiranyl group and a 3,4-epoxycyclohexyl group. The oxetane ring is a 4-membered ether.
〔ラジカル重合開始剤〕
ラジカル重合性モノマー及び／又はオリゴマーから成るラジカル重合性材料の重合反応を光によって活性化する化合物である。具体例としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル及びベンゾインプロピルエーテル等のベンゾイン類、アセトフェノン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、2,2-ジエトキシ-2-フェニルアセトフェノン、1,1-ジクロロアセトフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-メチル-1-(4-(メチルチオ)フェニル)-2-モルホリノプロパン-1-オン及びN,N-ジメチルアミノアセトフェノン等のアセトフェノン類、2-メチルアントラキノン、1-クロロアントラキノン及び2-アミルアントラキノン等のアントラキノン類、2,4-ジメチルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2-クロロチオキサントン及び2,4-ジイソプロピルチオキサントン等のチオキサントン類、アセトフェノンジメチルケタール及びベンジルジメチルケタール等のケタール類、ベンゾフェノン、メチルベンゾフェノン、4,4'-ジクロロベンゾフェノン、4,4'-ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーズケトン及び4-ベンゾイル-4'-メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン類、並びに2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド等が挙げられる。尚、ラジカル重合開始剤は単独で使用しても、２種以上を併用しても良く、また、これらに限定されることはない。
〔カチオン重合開始剤〕
カチオン重合性モノマー及び／又はオリゴマーから成るカチオン重合性材料の重合反応を光によって活性化する化合物である。具体例としては、ジアゾニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、セレニウム塩、ピリジニウム塩、フェロセニウム塩、ホスホニウム塩、チオピリニウム塩が挙げられるが、熱的に比較的安定であるジフェニルヨードニウム、ジトリルヨードニウム、フェニル(p-アニシル)ヨードニウム、ビス(p-t-ブチルフェニル)ヨードニウム、ビス(p-クロロフェニル)ヨードニウムなどの芳香族ヨードニウム塩、ジフェニルスルホニウム、ジトリルスルホニウム、フェニル(p-アニシル)スルホニウム、ビス(p-t-ブチルフェニル)スルホニウム、ビス(p-クロロフェニル)スルホニウムなどの芳香族スルホニウム塩等のオニウム塩光重合開始剤が好ましい。芳香族ヨードニウム塩および芳香族スルホニウム塩等のオニウム塩光重合開始剤を使用する場合、アニオンとしてはBF4 -、AsF6 -、SbF6 -、PF6 -、B(C6F5)4 -などが挙げられる。尚、カチオン重合開始剤は単独で使用しても、２種以上を併用しても良く、また、これらに限定されることはない。
[Radical polymerization initiator]
It is a compound that activates a polymerization reaction of a radical polymerizable material comprising a radical polymerizable monomer and / or oligomer by light. Specific examples include benzoins such as benzoin, benzoin methyl ether and benzoin propyl ether, acetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 2,2-diethoxy-2-phenylacetophenone, 1,1-dichloroacetophenone, Acetophenones such as 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-methyl-1- (4- (methylthio) phenyl) -2-morpholinopropan-1-one and N, N-dimethylaminoacetophenone, 2-methylanthraquinone, 1- Anthraquinones such as chloroanthraquinone and 2-amylanthraquinone, thioxanthones such as 2,4-dimethylthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone and 2,4-diisopropylthioxanthone, acetophenone dimethyl ketal and benzyldimethyl ketal Ketter Benzophenones, such as benzophenone, methylbenzophenone, 4,4'-dichlorobenzophenone, 4,4'-bisdiethylaminobenzophenone, Michler's ketone and 4-benzoyl-4'-methyldiphenyl sulfide, and 2,4,6-trimethyl Examples include benzoyldiphenylphosphine oxide. In addition, a radical polymerization initiator may be used independently, or may use 2 or more types together, and is not limited to these.
(Cationic polymerization initiator)
It is a compound that activates a polymerization reaction of a cationic polymerizable material comprising a cationic polymerizable monomer and / or oligomer by light. Specific examples include diazonium salts, iodonium salts, sulfonium salts, selenium salts, pyridinium salts, ferrocenium salts, phosphonium salts, and thiopyrinium salts, but diphenyliodonium, ditolyliodonium, phenyl ( Aromatic iodonium salts such as p-anisyl) iodonium, bis (pt-butylphenyl) iodonium, bis (p-chlorophenyl) iodonium, diphenylsulfonium, ditolylsulfonium, phenyl (p-anisyl) sulfonium, bis (pt-butylphenyl) ) Preferable are onium salt photopolymerization initiators such as aromatic sulfonium salts such as sulfonium and bis (p-chlorophenyl) sulfonium. When using an onium salt photoinitiator such as aromatic iodonium salts and aromatic sulfonium salts, as the anion BF 4 -, AsF 6 -, SbF 6 -, PF 6 -, B (C 6 F 5) 4 - Etc. In addition, a cationic polymerization initiator may be used individually or may use 2 or more types together, and is not limited to these.
本発明による光カプラを作製した。図５はその写真図である。図５の光カプラは図４．Ｃで原理を説明した光カプラである。３枚のハーフミラーと１枚のミラーに４頂点をおく四角形の一辺が５ｍｍのものである。図５の光カプラを形成するためには、例えば透明筐体の底に３枚のハーフミラーと１枚のミラーを固定して液状の光硬化性樹脂を満たし、６個の入出力端の位置から、例えば光ファイバを用いて、当該光硬化性樹脂を硬化させうる波長の硬化光を導入する。当該硬化光は例えばレーザ光が好ましい。こうして、上記特許文献１乃至４の技術により、硬化物の屈折率が未硬化の液状物よりも屈折率が高いことで集光が生じて、長尺の軸状のコアが硬化光の６個の導入端から順次成長する。当該軸状のコアは３枚のハーフミラーと１枚のミラーに達すると各々透過及び反射して、さらに軸状のコアが成長していく。この際、いわゆる光ハンダにより、異なる方向から延びたコアの合体部は滑らかな側面を有する、１本の軸状のコアとなる。こうして、６個の導入端からの光の中心軸が、３枚のハーフミラーと１枚のミラーとで透過及び反射する方向全てに軸状のコアが形成されることで、６個の入出力端と３枚のハーフミラーと１枚のミラーとが、径を有する光導波路のコアで接続される。この光導波路は、実質的に図４の各図で説明したような、１つの光入力端から４つの光入力端への光伝送を行いうるものである。
実際、図５の光カプラにおいては、Ｉｎ−ａからＯｕｔ−ｂ、ｃへの伝送損失に対し、Ｉｎ−ａからＯｕｔ−ａへの好ましからざる伝送損失が約１０ｄＢ大きく、良好な光カプラとして用いることができることがわかった。
図５に図４．Ｃで原理を説明した光カプラの完成写真を示したが、ほとんど同様に、図２．Ｂ及び２．Ｃ、図３．Ｂ及び３．Ｃ、図４．Ｄ及び４．Ｅで原理を説明した光カプラを、自己形成光導波路により作成できた。尚、図５の写真図の光カプラの作用でも説明したが、図１乃至図４の理想的な伝搬原理の他に、そのような説明では伝送しないはずの出力端にも、一部漏れ光が出力されることも同様である。
この場合、それら各原理図で、光入力端、光出力端、光入出力端として示した位置から、光ファイバにより硬化光を導入することで、光ファイバ等の外部光導波路と接続するためのコアの枝部が形成される。この際、本来光経路としては不要である部分にコアが部分的に形成されたとしても、本願発明の効果は低減しない。
An optical coupler according to the present invention was produced. FIG. 5 is a photograph thereof. The optical coupler of FIG. This is an optical coupler whose principle is explained in C. One side of a quadrilateral with 4 vertices on 3 half mirrors and 1 mirror is 5 mm. In order to form the optical coupler of FIG. 5, for example, three half mirrors and one mirror are fixed to the bottom of a transparent housing to fill a liquid photo-curing resin, and the positions of six input / output ends. Therefore, for example, using an optical fiber, curing light having a wavelength capable of curing the photocurable resin is introduced. The curing light is preferably laser light, for example. Thus, according to the techniques of Patent Documents 1 to 4, light is condensed because the refractive index of the cured product is higher than that of the uncured liquid material, and the long axial core has six pieces of curing light. Growing sequentially from the introduction end. When the axial core reaches three half mirrors and one mirror, the axial core is transmitted and reflected, and further the axial core grows. At this time, the united part of the cores extending from different directions by so-called optical solder becomes a single axial core having smooth side surfaces. In this way, since the central axis of the light from the six introduction ends is transmitted and reflected by the three half mirrors and one mirror in all directions, the six cores are formed. The end, three half mirrors, and one mirror are connected by a core of an optical waveguide having a diameter. This optical waveguide is capable of optical transmission from one optical input end to four optical input ends substantially as described with reference to FIG.
In fact, in the optical coupler of FIG. 5, the undesired transmission loss from In-a to Out-a is about 10 dB larger than the transmission loss from In-a to Out-b, c, and is used as a good optical coupler. I found out that I could do it.
FIG. The completed photo of the optical coupler whose principle was explained in C is shown in FIG. B and 2. C, FIG. B and 3. C, FIG. D and 4. The optical coupler whose principle was explained in E could be made with a self-forming optical waveguide. As described in the operation of the optical coupler in the photographic diagram of FIG. 5, in addition to the ideal propagation principle of FIGS. The same applies to the output.
In this case, in order to connect to an external optical waveguide such as an optical fiber by introducing curing light from the position shown as the optical input end, optical output end, and optical input / output end in each of these principle diagrams. A branch of the core is formed. At this time, even if the core is partially formed in a portion that is not originally required as an optical path, the effect of the present invention is not reduced.
本発明の光カプラを幹線から各端末に分岐するための分岐装置として用いることで、光ＬＡＮを構成可能である。 An optical LAN can be configured by using the optical coupler of the present invention as a branching device for branching from a trunk line to each terminal.
ＨＭ：ハーフミラー
Ｍ：ミラー
HM: Half mirror M: Mirror
Claims (6)
複数個の光出力端と、
複数個のハーフミラーと、
前記複数個の光入力端と前記複数個の光出力端と前記複数個のハーフミラーとを繋ぎ、前記複数個のハーフミラーが分岐点となっている軸状の光導波路とを有し、
前記軸状の光導波路は、前記複数個のハーフミラーを繋ぐ部分が多角形を形成していることを特徴とする光カプラ。 A plurality of light input ends;
A plurality of light output ends;
A plurality of half mirrors,
An axial optical waveguide connecting the plurality of light input ends, the plurality of light output ends, and the plurality of half mirrors, and the plurality of half mirrors serving as branch points;
The optical coupler, wherein the shaft-shaped optical waveguide has a polygonal shape at a portion connecting the plurality of half mirrors.
当該ミラーが前記軸状の光導波路の屈曲点となっており、前記軸状の光導波路は、前記複数個のハーフミラーと前記ミラーを繋ぐ部分が多角形を形成しているとを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光カプラ。 It also has one mirror,
The mirror is a bending point of the axial optical waveguide, and the axial optical waveguide is characterized in that a portion connecting the plurality of half mirrors and the mirror forms a polygon. The optical coupler according to claim 1 or 2.
前記光入力端はｎI個（但しｎI≦ｎ）であり、
前記光出力端はｎO個（但しｎO≦ｎ）であり、
前記軸状の光導波路は、ｎ個の前記ハーフミラーをｎ個の頂点に有するｎ角形部分と、当該ｎ角形のｎ個の辺を長さ方向に延長して前記ｎI個の光入力端及び前記ｎO個の光出力端を前記ハーフミラーと繋ぐ部分とを有し、
前記ｎ角形の各頂点に位置する前記ハーフミラーは、各々当該頂点の内角二等分線に垂直に配置され、
前記ｎI個の光入力端の任意の光入力端から入力された信号光は、前記ｎO個の光出力端の全てに各々減衰を伴って分配されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光カプラ。 There are n half mirrors,
The number of the optical input terminals is n I (where n I ≦ n),
The light output end is n O pieces (where n O ≦ n),
The axial optical waveguide includes an n-square portion having n half-mirrors at n vertices, and the n I optical input ends by extending n sides of the n-gon in the length direction. And a portion connecting the n O light output ends to the half mirror,
The half mirrors located at the vertices of the n-gon are each arranged perpendicular to the inner angle bisector of the vertex,
2. The signal light input from any of the n I optical input terminals is distributed with attenuation to all of the n O optical output terminals, respectively. The optical coupler according to claim 2.
３個のハーフミラーを有し、
前記軸状の光導波路は前記ハーフミラーを３個の頂点に有する三角形部分と、当該三角形の３個の辺を長さ方向に延長して前記３個の光入力端及び前記３個の光出力端を前記ハーフミラーと繋ぐ部分とを有し、
前記三角形の各頂点に位置する前記ハーフミラーは、各々当該頂点を形成する２辺の成す面に垂直で当該２辺の成す内角の二等分線を含む平面に配置され、
任意の前記光入力端から入力された信号光は、対となる前記出力端以外の２個の前記光出力端に各々減衰を伴って分配されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光カプラ。 3 pairs of one light input end and one light output end,
With 3 half mirrors,
The axial optical waveguide includes a triangular portion having the half mirror at three vertices, three sides of the triangle extending in a length direction, the three light input ends, and the three light outputs. A portion connecting the end with the half mirror,
The half mirror located at each vertex of the triangle is arranged on a plane that includes a bisector of an internal angle formed by the two sides perpendicular to the surface formed by the two sides, each forming the vertex,
3. The signal light input from any of the optical input ends is distributed with attenuation to each of the two optical output ends other than the paired output ends. The optical coupler described in 1.
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