JP2010169755A - Optical path change mirror - Google Patents

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Takemasa Ushiwatari
剛真 牛渡
Mitsuki Hirano
光樹 平野
Hironori Yasuda
裕紀 安田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical path change mirror for which selection of materials is easy, and the manufacturing procedure of which is simple. <P>SOLUTION: The optical path change mirror is composed of a block 2 formed of an optically transparent material, and the block 2 is provided with: a flat bottom face 3 to be in contact with a substrate surface; an inclined face 4 inclined with respect to the bottom face 3 for the purpose of reflecting light incident in parallel with the bottom face 3 in the direction of the bottom face 3; and a counter face 5 for an optical transmitter opposite the optical transmitter. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、材料選択が容易で、製造手順が簡単な光路変換ミラーに関する。   The present invention relates to an optical path conversion mirror that allows easy material selection and a simple manufacturing procedure.

光配線と電気配線とを一体の基板で実現する部材を光電気複合配線という。   A member that realizes the optical wiring and the electrical wiring with an integrated substrate is called a photoelectric composite wiring.

図6に示されるように、従来の光電気複合配線61は、基板62の下面に上面が発光面である発光素子あるいは上面が受光面である受光素子63が実装され、光配線を担う光伝送体64は基板62の上面側に配置される。以下、光受信の場合のみ説明する。   As shown in FIG. 6, in the conventional photoelectric composite wiring 61, a light-emitting element whose upper surface is a light-emitting surface or a light-receiving element 63 whose upper surface is a light-receiving surface is mounted on the lower surface of a substrate 62. The body 64 is disposed on the upper surface side of the substrate 62. Only the case of optical reception will be described below.

基板62の上面側に配置された光伝送体64からの出射光を基板の下面に向けさせるためには、基板62の上面に光路変換ミラー65を実装する必要がある。   In order to direct the emitted light from the optical transmission body 64 arranged on the upper surface side of the substrate 62 toward the lower surface of the substrate 62, it is necessary to mount the optical path conversion mirror 65 on the upper surface of the substrate 62.

光路変換ミラー65は、基板面に接するための平坦な底面と、該底面と平行に入射した光を該底面の方向に反射するために該底面に対して傾斜した傾斜面66と、該傾斜面66から光の入射方向に所定距離以上離れて位置する光伝送体用対向面(図示せず)と、該光伝送体用対向面から上記反射面66まで光が拡散しないように導くコア67とを備える。光伝送体64の端面は光伝送体用対向面に当接される。   The optical path conversion mirror 65 includes a flat bottom surface for contacting the substrate surface, an inclined surface 66 inclined with respect to the bottom surface for reflecting light incident parallel to the bottom surface in the direction of the bottom surface, and the inclined surface. An optical transmission body facing surface (not shown) located at a predetermined distance or more away from the light incident direction from 66, and a core 67 that guides the light from the opposing surface for the optical transmission body to the reflection surface 66 so as not to diffuse. Is provided. The end surface of the optical transmission body 64 is in contact with the opposing surface for the optical transmission body.

特開2006−301610号公報JP 2006-301610 A

従来の光路変換ミラー65は、コア67を有する。コア67はその周囲の部分であるクラッドと相対的に屈折率が高い部分である。コア67が設けられていることにより、光伝送体64から光路変換ミラー65の光伝送体用対向面に入射した入射光は、コア67内に閉じ込められつつ伝送され、傾斜面66まで拡散による減衰をすることなく到達する。   The conventional optical path conversion mirror 65 has a core 67. The core 67 is a portion having a relatively high refractive index with respect to the cladding that is the surrounding portion. By providing the core 67, incident light incident on the optical transmission surface of the optical path conversion mirror 65 from the optical transmission body 64 is transmitted while being confined in the core 67, and attenuated by diffusion to the inclined surface 66. Reach without.

コア67を形成するためには、屈折率の高いコア材料と屈折率の低いクラッド材料を組み合わせることが必要となる。下部クラッドを形成した後、下部クラッドの上にコア67を形成し、その後、コア67の上に上部クラッドを形成する。このように屈折率の異なる材料を重ね合わせることで光を閉じ込めることができる。   In order to form the core 67, it is necessary to combine a core material having a high refractive index and a cladding material having a low refractive index. After forming the lower cladding, the core 67 is formed on the lower cladding, and then the upper cladding is formed on the core 67. Thus, light can be confined by superimposing materials having different refractive indexes.

従来の光路変換ミラー65は、コア67を形成するために屈折率の異なる材料が複数種類必要になる。屈折率以外の要素、例えば、硬さを考慮して材料を選択したい場合でも、屈折率の条件は除外できないため、複数種類の材料の屈折率と硬さとを組み合わせて考えることになり、材料選択が制約される。   The conventional optical path conversion mirror 65 requires a plurality of types of materials having different refractive indexes in order to form the core 67. Even if you want to select a material other than the refractive index, for example, considering the hardness, the refractive index condition cannot be excluded, so you must consider combining the refractive index and hardness of multiple types of materials. Is constrained.

また、従来の光路変換ミラー65は、コア67を形成するので、製造手順も複数段階になり、煩雑である。さらに、コア67は光伝送体64と正対して光軸がずれないようにすることが必要であるため、コア製造時に位置合わせを行う必要があり、光路変換ミラー65の製造手順がいっそう煩雑となる。   In addition, since the conventional optical path conversion mirror 65 forms the core 67, the manufacturing procedure is in a plurality of stages and is complicated. Furthermore, since it is necessary for the core 67 to face the optical transmission body 64 so that the optical axis does not shift, it is necessary to align the core when manufacturing the core, and the manufacturing procedure of the optical path conversion mirror 65 is further complicated. Become.

このように、従来の光路変換ミラー65は、材料が複数種類必要で、製造手順が煩雑である。   Thus, the conventional optical path conversion mirror 65 requires a plurality of materials, and the manufacturing procedure is complicated.

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、材料選択が容易で、製造手順が簡単な光路変換ミラーを提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical path conversion mirror that solves the above-described problems and that allows easy material selection and a simple manufacturing procedure.

上記目的を達成するために本発明は、基板の片面に実装されて該基板の片面に沿わせた光伝送体からの光を上記基板の反対面に向けて出射させるか又は上記基板の反対面からの光を上記光伝送体に入射させるための光路変換ミラーにおいて、上記光に対して透明な材料で形成されたブロックからなり、上記ブロックは、基板面に接するための平坦な底面と、該底面と平行に入射した光を該底面の方向に反射するか又は該底面から入射した光を該底面と平行に反射するために該底面に対して傾斜した傾斜面と、上記光伝送体に対向する光伝送体用対向面とを備えたものである。   In order to achieve the above object, the present invention is directed to emitting light from an optical transmission body mounted on one side of a substrate and extending along the one side of the substrate toward the opposite surface of the substrate, or the opposite surface of the substrate. In the optical path conversion mirror for making the light from the light incident on the optical transmission body, the optical path conversion mirror comprises a block formed of a material transparent to the light, and the block includes a flat bottom surface for contacting the substrate surface, The light incident parallel to the bottom surface is reflected in the direction of the bottom surface, or the inclined surface inclined with respect to the bottom surface to reflect the light incident from the bottom surface parallel to the bottom surface, facing the optical transmission body And an opposing surface for the optical transmission body.

上記ブロックが、屈折率が均一な単一のブロックであってもよい。   The block may be a single block having a uniform refractive index.

上記光伝送体用対向面から上記基板と平行に所定距離まで延ばされた凸部を備えてもよい。   You may provide the convex part extended to the predetermined distance in parallel with the said board | substrate from the said opposing surface for optical transmission bodies.

上記光伝送体が光ファイバであってもよい。   The optical transmission body may be an optical fiber.

上記光伝送体が導波路コアであってもよい。   The optical transmission body may be a waveguide core.

上記光伝送体から上記光伝送体用対向面までの距離が150μm以下であってもよい。   The distance from the optical transmission body to the opposing surface for the optical transmission body may be 150 μm or less.

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。   The present invention exhibits the following excellent effects.

(1)材料選択が容易である。   (1) Material selection is easy.

(2)製造手順が簡単である。   (2) The manufacturing procedure is simple.

(a)、(b)は、本発明の一実施形態を示す光路変換ミラーの斜視図である。(A), (b) is a perspective view of the optical path conversion mirror which shows one Embodiment of this invention. (a)、(b)は、本発明の他の実施形態を示す光路変換ミラーの斜視図である。(A), (b) is a perspective view of the optical path conversion mirror which shows other embodiment of this invention. (a)〜(d)は、本発明の光伝送体の実施形態を示す光路変換ミラーの斜視図である。(A)-(d) is a perspective view of the optical path conversion mirror which shows embodiment of the optical transmission body of this invention. 本発明の光路変換ミラーを用いた光電気複合配線の側面図である。It is a side view of the photoelectric composite wiring using the optical path conversion mirror of this invention. (a)、(b)は、本発明の変形例を示す光路変換ミラーの斜視図である。(A), (b) is a perspective view of the optical path conversion mirror which shows the modification of this invention. 従来の光路変換ミラーを用いた光電気複合配線の側面図である。It is a side view of the photoelectric composite wiring using the conventional optical path conversion mirror.

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する(光送信、光受信のどちらの場合でも同じ構造となるため、光受信の場合のみ説明する)。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings (the structure is the same in both cases of optical transmission and optical reception, so only the case of optical reception will be described).

図1(a)及び図1(b)に示されるように、本発明に係る光路変換ミラー11,12は、基板(図4参照)42の片面に実装されて該基板の片面に沿わせた光伝送体からの入射光を上記基板の反対面に向けて出射させるための光路変換ミラーにおいて、透明な材料で形成されたブロック2からなり、基板面に接するための平坦な底面3と、該底面3と平行に入射した光を該底面3の方向に反射するために該底面3に対して傾斜した傾斜面4と、光伝送体に対向する光伝送体用対向面5とを備えたものである。   As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the optical path conversion mirrors 11 and 12 according to the present invention are mounted on one side of a substrate (see FIG. 4) 42 and run along one side of the substrate. An optical path conversion mirror for emitting incident light from an optical transmission body toward the opposite surface of the substrate, comprising a block 2 formed of a transparent material, and a flat bottom surface 3 for contacting the substrate surface, An inclined surface 4 that is inclined with respect to the bottom surface 3 in order to reflect light incident in parallel with the bottom surface 3 in the direction of the bottom surface 3, and a light transmission body facing surface 5 that faces the light transmission body. It is.

図1(a)の光路変換ミラー11は、適用する光伝送体(光ファイバ、導波路コア)が1つの場合に適したものである。図1(b)の光路変換ミラー12は、適用する光伝送体が2つの場合に適したものである。以下、適用する光伝送体が1つの場合に適したものと2つの場合に適したものを併記する。   The optical path conversion mirror 11 in FIG. 1A is suitable for a case where there is one optical transmission body (optical fiber, waveguide core) to be applied. The optical path conversion mirror 12 in FIG. 1B is suitable for a case where two optical transmission bodies are applied. Hereinafter, those suitable for one optical transmission body and those suitable for two are described together.

本発明の光路変換ミラー11,12は、上記光に対して透明な材料で形成されたブロック2からなり、屈折率が均一な単一のブロック2からなるとよい。図示のように、光路変換ミラー11,12は、六面体のブロック2である。すなわち、光路変換ミラー11,12は、平坦で矩形状の底面3と、底面3に平行で底面3より短辺の短い矩形状の上面6と、底面3と上面6の短辺同士を繋ぎ底面3に対して垂直な両側面7と、底面3と上面6の長辺同士を繋ぎ底面3に対して垂直な光伝送体用対向面5と、底面3と上面6の別の長辺同士を繋ぎ底面3に対して45°の傾斜を有する傾斜面4とを有する。   The optical path conversion mirrors 11 and 12 of the present invention are preferably composed of a block 2 made of a material transparent to the light, and a single block 2 having a uniform refractive index. As illustrated, the optical path conversion mirrors 11 and 12 are hexahedral blocks 2. That is, the optical path conversion mirrors 11 and 12 connect the bottom surface 3 which is flat and rectangular, the rectangular top surface 6 which is parallel to the bottom surface 3 and has a short side shorter than the bottom surface 3, and the bottom surfaces of the bottom surface 3 and the top surface 6 to each other. 2, the opposite sides 5 of the optical transmission body perpendicular to the bottom surface 3, and the other long sides of the bottom surface 3 and the upper surface 6 are connected to each other. And an inclined surface 4 having an inclination of 45 ° with respect to the connecting bottom surface 3.

光路変換ミラー11,12の材料は、光通信に使用する光に対して透明なものであれば何でもよく、例えば、樹脂、ガラスなど、従来より光導波路のコアやクラッドに使用されているものが利用できる。   The material of the optical path conversion mirrors 11 and 12 may be anything as long as it is transparent to the light used for optical communication. For example, resin, glass, or the like conventionally used for the core or cladding of the optical waveguide. Available.

あらかじめブロックとして形成された部材を光路変換ミラー11,12に用いる場合には、光伝送体の位置に応じて基板面に接着固定することで光路変換ミラー1を作製することができる。また、ワニス状の樹脂からフォトリソグラフィーや金型を用いて直接基板面にブロックを形成し、90°V字状のダイシングブレードを用いて傾斜面を形成することで光路変換ミラー11,12を作製することができる。   When members previously formed as blocks are used for the optical path conversion mirrors 11 and 12, the optical path conversion mirror 1 can be manufactured by bonding and fixing to the substrate surface according to the position of the optical transmission body. Further, the optical path conversion mirrors 11 and 12 are manufactured by forming blocks directly on the substrate surface from the varnish-like resin using photolithography or a mold and forming inclined surfaces using a 90 ° V-shaped dicing blade. can do.

本発明の光路変換ミラー11,12は、光伝送体の端面から光伝送体用対向面5までの距離が光の拡散が所定量となる距離以下である。光伝送体の端面から光伝送体用対向面5までの距離とは、光路に沿った距離である。   In the optical path conversion mirrors 11 and 12 of the present invention, the distance from the end surface of the optical transmission body to the optical transmission body facing surface 5 is equal to or less than the distance at which the diffusion of light is a predetermined amount. The distance from the end surface of the optical transmission body to the opposing surface 5 for the optical transmission body is a distance along the optical path.

図2(a)及び図2(b)に、他の実施形態による光路変換ミラー21,22を示す。   2A and 2B show optical path conversion mirrors 21 and 22 according to other embodiments.

図2(a)及び図2(b)に示されるように、本発明の他の実施形態に係る光路変換ミラー21,22は、図1の光路変換ミラー11,12の構成に加えて、光伝送体用対向面5から光の入射方向に所定距離まで延ばされた凸部8を備える。凸部8は、光伝送体用対向面5に接続される光伝送体(図3参照)が占めない空間に設けられ、光伝送体の幅とほぼ等しい間隔で幅方向に複数箇所設けられる。   As shown in FIG. 2A and FIG. 2B, the optical path conversion mirrors 21 and 22 according to other embodiments of the present invention include light path conversion mirrors 11 and 12 shown in FIG. Convex portions 8 are provided that extend from the transmitting body facing surface 5 to a predetermined distance in the light incident direction. The convex portions 8 are provided in a space that is not occupied by the optical transmission body (see FIG. 3) connected to the opposing surface 5 for the optical transmission body, and are provided at a plurality of locations in the width direction at intervals substantially equal to the width of the optical transmission body.

凸部8は、光路変換ミラー21,22と光伝送体とを組み合わせてアセンブリを製造する際に、光伝送体を案内し、位置合わせするガイドになると共に、光伝送体の固定部材ともなるものである。   The convex portion 8 serves as a guide for guiding and aligning the optical transmission body and as a fixing member for the optical transmission body when an assembly is manufactured by combining the optical path conversion mirrors 21 and 22 and the optical transmission body. It is.

凸部8は、ブロック2の一部としてブロック2と同時に一体的に形成される。よって、光路変換ミラー21,22は、光路変換ミラー11,12と同様に、屈折率が均一な単一のブロック2からなる。   The convex portion 8 is integrally formed simultaneously with the block 2 as a part of the block 2. Therefore, like the optical path conversion mirrors 11 and 12, the optical path conversion mirrors 21 and 22 are composed of a single block 2 having a uniform refractive index.

図3(a)〜図3(d)に、光伝送体の実施形態を示す。   FIG. 3A to FIG. 3D show an embodiment of an optical transmission body.

図3(a)及び図3(c)に示されるように、光伝送体31は光ファイバ32で実現される。光ファイバ32は、図2の光路変換ミラー21,22の凸部8と隣の凸部8との間に挿入される。光ファイバ32の端面が光伝送体用対向面5に当接される。   As shown in FIGS. 3A and 3C, the optical transmission body 31 is realized by an optical fiber 32. The optical fiber 32 is inserted between the convex portion 8 of the optical path conversion mirrors 21 and 22 in FIG. The end face of the optical fiber 32 is brought into contact with the opposing surface 5 for the optical transmission body.

その後に、接着剤を用いて凸部8と光ファイバ32とを固定する。光の反射を抑えるために、接着剤の屈折率はミラー部材や光ファイバ材料の屈折率に近いか又はその中間程度であることが望ましい。   Then, the convex part 8 and the optical fiber 32 are fixed using an adhesive agent. In order to suppress the reflection of light, it is desirable that the refractive index of the adhesive is close to or intermediate between the refractive index of the mirror member and the optical fiber material.

図3(b)及び図3(d)に示されるように、光伝送体31は導波路コア33で実現される。導波路コア33は、図1の光路変換ミラー11,12の光伝送体用対向面5に対し直角に設けられる。導波路コア33の端面34が光伝送体用対向面5に当接される。なお、この図では端面34を示すために導波路コア33を光路変換ミラー11,12から離して描いてある。   As shown in FIGS. 3B and 3D, the optical transmission body 31 is realized by a waveguide core 33. The waveguide core 33 is provided at a right angle with respect to the optical transmission surface 5 of the optical path conversion mirrors 11 and 12 of FIG. The end face 34 of the waveguide core 33 is brought into contact with the facing surface 5 for the optical transmission body. In this figure, the waveguide core 33 is drawn away from the optical path conversion mirrors 11 and 12 in order to show the end face 34.

導波路コア33はフォトリソグラフィーや金型などを用いて樹脂で作製することができる。このとき、光路変換ミラー11,12の光伝送体対向面5と導波路コア端面34は間隔を開けて形成されることになる。   The waveguide core 33 can be made of resin using photolithography or a mold. At this time, the optical transmission surface opposing surface 5 of the optical path conversion mirrors 11 and 12 and the waveguide core end face 34 are formed with a gap therebetween.

基板上に導波路の下部クラッド、光路変換ミラー11,12となるブロックと導波路コア33を配置し、上部クラッドを導波路コア33を覆うように形成する。このとき上部クラッドは光路変換ミラー11,12となるブロックを覆わないことが望ましいが、覆う場合には、上部クラッド形成後にブロックを上部クラッドとともに90°V字ダイシングブレードにて所定の位置を切削することで傾斜面を形成することができる。   On the substrate, a lower clad of the waveguide, a block to be the optical path conversion mirrors 11 and 12, and the waveguide core 33 are arranged, and the upper clad is formed so as to cover the waveguide core 33. At this time, it is desirable that the upper clad does not cover the block to be the optical path conversion mirrors 11 and 12, but in this case, after forming the upper clad, the block is cut together with the upper clad at a predetermined position by a 90 ° V-shaped dicing blade. Thus, an inclined surface can be formed.

また、上部クラッド形成前に光路変換ミラー11,12の傾斜面が形成されている場合には、上部クラッド材料は傾斜面を覆わないように形成することで傾斜面を保持したまま導波路構造を作製することができる。または、あらかじめ傾斜面に金属膜を付けることでミラーの機能を保つことができる。   In addition, when the inclined surfaces of the optical path conversion mirrors 11 and 12 are formed before the upper clad is formed, the upper clad material is formed so as not to cover the inclined surface, so that the waveguide structure is maintained while the inclined surface is maintained. Can be produced. Alternatively, the function of the mirror can be maintained by attaching a metal film to the inclined surface in advance.

光伝送体が特に導波路の場合、光路変換ミラー11,12と光伝送体の端面は間隔を空けて形成される。導波路がフォトリソグラフィーや金型などで作製される場合、光路変換ミラー11,12用のブロックと接触させて導波路を作製することは難しいため、光伝送体用対向面から光伝送体の端面には間隔が空くことになる。この間隔は大きすぎると光伝送体と光路変換ミラー11,12の間で漏れ光が生じ損失となる。   In particular, when the optical transmission body is a waveguide, the optical path conversion mirrors 11 and 12 and the end face of the optical transmission body are formed with a space therebetween. When the waveguide is manufactured by photolithography, a mold, or the like, it is difficult to manufacture the waveguide by making contact with the block for the optical path conversion mirrors 11 and 12, and therefore, the end surface of the optical transmission body from the opposing surface for the optical transmission body. Will be spaced apart. If this distance is too large, leakage light is generated between the optical transmission body and the optical path conversion mirrors 11 and 12, resulting in loss.

この損失をビーム伝搬法にてシミュレーションを行った。シミュレーションのモデルとして、導波路コア33の屈折率1.55、導波路コア33の断面における一辺の長さ50μm、クラッドの屈折率1.50であり、光路変換ミラー11,12の傾斜面4の傾斜方向に直角な方向の幅を80μmとした。光源は面発光レーザ(VCSEL)の発光波長である850μmとし、また、VCSELの場合と同等な広がり角を持つ3.1μmの点光源を用いた。また、導波路コア33を伝搬する光のモード状態は導波路コア33の長さに依存するため、2.5〜5.0mmの範囲で導波路コア33の長さを変化させ、シミュレーションは3次元で行った。   This loss was simulated by the beam propagation method. As a simulation model, the refractive index of the waveguide core 33 is 1.55, the length of one side in the cross section of the waveguide core 33 is 50 μm, the refractive index of the cladding is 1.50, and the inclined surfaces 4 of the optical path conversion mirrors 11 and 12 The width in the direction perpendicular to the tilt direction was 80 μm. The light source was a light emitting wavelength of 850 μm which is the emission wavelength of a surface emitting laser (VCSEL), and a 3.1 μm point light source having a spread angle equivalent to that of the VCSEL was used. Further, since the mode state of light propagating through the waveguide core 33 depends on the length of the waveguide core 33, the length of the waveguide core 33 is changed in the range of 2.5 to 5.0 mm. Done in dimension.

当該シミュレーションの結果により、光伝送体31の端面から出射された光の光量が光路変換ミラー11,12の傾斜面4において保持される率(光量保持率)は、(光のモード状態が依存する)導波路コア33の長さ及び光路変換ミラー11,12の傾斜面4の傾斜方向に直角な方向の幅に依存するが、導波路コア33の長さを2.5〜5.0mmの範囲で変化させても、光伝送体31の端面から光路変換ミラー11,12の傾斜面4までの距離が100μmの場合には、光量保持率は97%以上保たれ、光路変換ミラー11,12の傾斜面4まで光が良好に到達することが確認できた。光伝送体31の端面から光路変換ミラー11,12の傾斜面4までの距離が200μmの場合には、光量保持率は90%前後保たれるが、光伝送体31の端面から光路変換ミラー11,12の傾斜面4までの距離が300μmの場合には、光量保持率は80%程度にまで落ちてしまうことが確認できた。   As a result of the simulation, the rate at which the amount of light emitted from the end face of the optical transmission body 31 is held on the inclined surface 4 of the optical path conversion mirrors 11 and 12 (light amount holding rate) depends on the mode state of light. ) Depending on the length of the waveguide core 33 and the width of the inclined surface 4 of the optical path conversion mirrors 11 and 12 in the direction perpendicular to the inclined direction, the length of the waveguide core 33 is in the range of 2.5 to 5.0 mm. If the distance from the end face of the optical transmission body 31 to the inclined surface 4 of the optical path conversion mirrors 11 and 12 is 100 μm, the light quantity retention rate is maintained at 97% or more, and the optical path conversion mirrors 11 and 12 It was confirmed that the light reached the inclined surface 4 satisfactorily. When the distance from the end face of the optical transmission body 31 to the inclined surface 4 of the optical path conversion mirrors 11 and 12 is 200 μm, the light quantity retention rate is maintained around 90%, but from the end face of the optical transmission body 31 to the optical path conversion mirror 11. , 12 when the distance to the inclined surface 4 is 300 μm, it has been confirmed that the light quantity retention rate falls to about 80%.

また、導波路コア33の長さを2.5〜5.0mmの範囲で変化させても、光路変換ミラー11,12の傾斜面4の傾斜方向に直角な方向の幅が70μmの場合では、光路変換ミラー11,12の傾斜面4から光伝送体31の端面までの距離が100μmで95%以上の光量が保たれており、良好に光路変換ミラー11,12の傾斜面まで光が到達している。この距離が200μmとなると光量は85%前後で保たれるが、300μmでは、70%程度まで落ちてしまう。   Further, even when the length of the waveguide core 33 is changed in the range of 2.5 to 5.0 mm, when the width in the direction perpendicular to the inclined direction of the inclined surface 4 of the optical path conversion mirrors 11 and 12 is 70 μm, The distance from the inclined surface 4 of the optical path conversion mirrors 11 and 12 to the end surface of the optical transmission body 31 is 100 μm, and a light quantity of 95% or more is maintained, and the light reaches the inclined surfaces of the optical path conversion mirrors 11 and 12 satisfactorily. ing. When this distance is 200 μm, the amount of light is maintained at about 85%, but at 300 μm, it falls to about 70%.

また、導波路コア33の長さを2.5〜5.0mmの範囲で変化させても、光路変換ミラー11,12の傾斜面4の傾斜方向に直角な方向の幅が60μmの場合では、光路変換ミラー11,12の傾斜面4から光伝送体31の端面までの距離が100μmで88%の光量が保たれており、良好に光路変換ミラー11,12の傾斜面まで光が到達している。この距離が200μmとなると光量は70%前後まで落ち、300μmでは、60%程度まで落ちてしまう。   Further, even when the length of the waveguide core 33 is changed in the range of 2.5 to 5.0 mm, when the width in the direction perpendicular to the inclined direction of the inclined surface 4 of the optical path conversion mirrors 11 and 12 is 60 μm, The distance from the inclined surface 4 of the optical path conversion mirrors 11 and 12 to the end surface of the optical transmission body 31 is 100 μm, and a light amount of 88% is maintained, and the light reaches the inclined surfaces of the optical path conversion mirrors 11 and 12 well. Yes. When this distance is 200 μm, the amount of light falls to around 70%, and at 300 μm, it falls to about 60%.

また、導波路コア33の長さを2.5〜5.0mmの範囲で変化させても、光路変換ミラー11,12の傾斜面4の傾斜方向に直角な方向の幅が50μmの場合では、光路変換ミラー11,12の傾斜面4から光伝送体31の端面までの距離が100μmでは、65〜80%程度であり、さらに200μm、300μmとなると55%前後、45%前後と損失が大きくなってくる。   Further, even when the length of the waveguide core 33 is changed in the range of 2.5 to 5.0 mm, when the width in the direction perpendicular to the inclined direction of the inclined surface 4 of the optical path conversion mirrors 11 and 12 is 50 μm, When the distance from the inclined surface 4 of the optical path conversion mirrors 11 and 12 to the end face of the optical transmission body 31 is 100 μm, it is about 65 to 80%, and when it is 200 μm and 300 μm, the loss increases to around 55% and around 45%. Come.

上記シミュレーションの結果により、光伝送体を配置する際に、光路変換ミラー11,12の傾斜面4の傾斜方向に直角な方向の幅が80μmの場合では、光路変換ミラー11,12の光伝送体用対向面までの距離が300μm以下、光路変換ミラー1の傾斜面4の傾斜方向に直角な方向の幅が70μmの場合では、光路変換ミラー11,12の光伝送体用対向面までの距離が250μm以下、光路変換ミラー11,12の傾斜面4の傾斜方向に直角な方向の幅が60μmの場合では、光路変換ミラー11,12の光伝送体用対向面までの距離が150μm以下とすることで良好な光量保持率(80%以上)を保てることが確認できた。   As a result of the simulation, when the optical transmission body is arranged, when the width in the direction perpendicular to the inclination direction of the inclined surface 4 of the optical path conversion mirrors 11 and 12 is 80 μm, the optical transmission bodies of the optical path conversion mirrors 11 and 12 are arranged. In the case where the distance to the opposing surface is 300 μm or less and the width in the direction perpendicular to the inclined direction of the inclined surface 4 of the optical path conversion mirror 1 is 70 μm, the distance of the optical path conversion mirrors 11 and 12 to the opposing surface for the optical transmission body is When the width in the direction perpendicular to the inclination direction of the inclined surface 4 of the optical path conversion mirrors 11 and 12 is 60 μm or less, the distance from the optical path conversion mirrors 11 and 12 to the opposing surface for the optical transmitter should be 150 μm or less. It was confirmed that a good light quantity retention rate (80% or more) could be maintained.

光路変換ミラー11,12の傾斜面を形成する際に、この傾斜面と光伝送体用対向面の距離は短く抑えることが必要である。この距離が長い場合には、光路変換ミラー11,12の部材の中で光が広がり、傾斜面で反射した後に受光素子で光を受ける際に、大きい損失が生じる。この距離は、300μm以下が望ましく、より好ましくは100μm以下である。この場合の距離とは、傾斜面と光伝送体用対向面を最短で結ぶ線の長さを言う。この距離が小さすぎる場合には、傾斜面の作製が困難となるため、10μm程度までとすることが望ましい。   When forming the inclined surfaces of the optical path conversion mirrors 11 and 12, it is necessary to keep the distance between the inclined surface and the opposing surface for the optical transmission body short. When this distance is long, light spreads in the members of the optical path conversion mirrors 11 and 12, and a large loss occurs when the light is received by the light receiving element after being reflected by the inclined surface. This distance is desirably 300 μm or less, and more preferably 100 μm or less. The distance in this case refers to the length of the line connecting the inclined surface and the opposing surface for the optical transmission body in the shortest time. If this distance is too small, it is difficult to produce an inclined surface.

図4(a)及び図4(b)に、本発明の光路変換ミラー21,22を基板に実装して構成される光電気複合配線41を示す。この図では、光素子43が受光素子である場合を示しており、発光素子の場合であってもその構成は同様である。   4 (a) and 4 (b) show a photoelectric composite wiring 41 configured by mounting the optical path conversion mirrors 21 and 22 of the present invention on a substrate. This figure shows a case where the optical element 43 is a light receiving element, and the configuration is the same even in the case of a light emitting element.

図4(a)及び図4(b)に示されるように、光路変換ミラー21,22は、その平坦な底面3を基板42の上面に接するようにして基板42に実装される。基板42の下面には上面が受光面である受光素子43が実装される。   4A and 4B, the optical path conversion mirrors 21 and 22 are mounted on the substrate 42 so that the flat bottom surface 3 is in contact with the upper surface of the substrate 42. A light receiving element 43 whose upper surface is a light receiving surface is mounted on the lower surface of the substrate 42.

図4の光電気複合配線41における光伝送の動作を説明する。   The operation of optical transmission in the photoelectric composite wiring 41 of FIG. 4 will be described.

光伝送体31を伝送されてきた光が光伝送体31の端面から出射されると、その光は光伝送体用対向面5から光路変換ミラー21,22に入射される。光路変換ミラー21に入射された光は、傾斜面4において反射され伝送方向を90°変換される。光伝送体31中の光路が光伝送体31の中心にあるものとしたとき、この光路が光路変換ミラー21,22の傾斜面4に交わる点から降ろした垂線が反射による光路となる。反射されて伝送方向を90°変換された光は、基板42を透過して基板42の下面に抜け、受光素子43の受光面に入射する。   When the light transmitted through the optical transmission body 31 is emitted from the end face of the optical transmission body 31, the light enters the optical path conversion mirrors 21 and 22 from the opposing surface 5 for the optical transmission body. The light incident on the optical path conversion mirror 21 is reflected by the inclined surface 4 and the transmission direction is converted by 90 °. When it is assumed that the optical path in the optical transmission body 31 is at the center of the optical transmission body 31, the perpendicular line dropped from the point where this optical path intersects the inclined surface 4 of the optical path conversion mirrors 21 and 22 becomes the optical path by reflection. The light that has been reflected and whose transmission direction has been converted by 90 ° passes through the substrate 42, passes through the lower surface of the substrate 42, and enters the light receiving surface of the light receiving element 43.

本発明の光路変換ミラー11,12,21,22は、屈折率が均一な単一のブロック2からなるため、材料が1種類でよい。よって、光路変換ミラー11,12,21,22の材料を任意に選択することが可能となる。例えば、傾斜面4が変形したりしないよう、十分に硬い材料にしたい場合、その要望に応じて十分に硬い材料を用いることができる。   Since the optical path conversion mirrors 11, 12, 21, and 22 of the present invention are composed of a single block 2 having a uniform refractive index, only one kind of material may be used. Therefore, the material of the optical path conversion mirrors 11, 12, 21, 22 can be arbitrarily selected. For example, when a sufficiently hard material is desired so that the inclined surface 4 is not deformed, a sufficiently hard material can be used according to the request.

また、光路変換ミラー11,12,21,22は、屈折率が均一な単一のブロック2からなるため、製造手順が簡単である。光路変換ミラー11,12,21,22は、樹脂をひとつの型で一体成形したり、樹脂を切り出して成形したりするような簡単な方法で製造することができる。   Further, since the optical path conversion mirrors 11, 12, 21, and 22 are composed of a single block 2 having a uniform refractive index, the manufacturing procedure is simple. The optical path conversion mirrors 11, 12, 21, and 22 can be manufactured by a simple method such as integrally molding a resin with a single mold or cutting and molding a resin.

また、光路変換ミラー11,12,21,22は、コアを有さないため、従来のような成形時におけるコアの位置合わせが不要となり、製造手順がいっそう簡素化される。   Further, since the optical path conversion mirrors 11, 12, 21, and 22 do not have a core, the alignment of the core at the time of molding as in the prior art becomes unnecessary, and the manufacturing procedure is further simplified.

図2の光路変換ミラー21,22は、凸部8が光伝送体31を案内し、位置合わせするガイドになると共に、光伝送体31の固定部材ともなる。また、凸部8と隣の凸部8との間は、導波路コアとなる流動体状の充填材を充填するための囲いとすることができる。この際には、光路変換ミラー21,22の屈折率は導波路構造をなす程度に充填材の屈折率より小さくする必要がある。   In the optical path conversion mirrors 21 and 22 in FIG. 2, the convex portion 8 guides and aligns the optical transmission body 31 and also serves as a fixing member for the optical transmission body 31. Moreover, it can be set as the enclosure for filling with the fluid-like filler used as a waveguide core between the convex part 8 and the adjacent convex part 8. FIG. At this time, the refractive indexes of the optical path conversion mirrors 21 and 22 need to be smaller than the refractive index of the filler so as to form a waveguide structure.

次に、本発明の変形例を説明する。   Next, a modified example of the present invention will be described.

図5に示した光路変換ミラー21,22は、図2の光路変換ミラー21,22にカバー51を付加したものである。カバー51は、例えば、凸部8の端部(傾斜面4からの遠端)から所定距離までの凸部8に被せて取り付けられる。カバー51は、基板42(図4参照)から自由になっている光ファイバ32を覆って接着されることにより、光ファイバ32を固定している。   The optical path conversion mirrors 21 and 22 shown in FIG. 5 are obtained by adding a cover 51 to the optical path conversion mirrors 21 and 22 of FIG. The cover 51 is attached, for example, to cover the convex portion 8 from the end portion of the convex portion 8 (the far end from the inclined surface 4) to a predetermined distance. The cover 51 fixes the optical fiber 32 by covering and bonding the optical fiber 32 that is free from the substrate 42 (see FIG. 4).

11,12,21,22 光路変換ミラー
2 ブロック
3 底面
4 傾斜面
5 光伝送体用対向面
8 凸部
11, 12, 21, 22 Optical path conversion mirror 2 Block 3 Bottom surface 4 Inclined surface 5 Opposing surface for optical transmission body 8 Convex

Claims (6)

基板の片面に実装されて該基板の片面に沿わせた光伝送体からの光を上記基板の反対面に向けて出射させるか又は上記基板の反対面からの光を上記光伝送体に入射させるための光路変換ミラーにおいて、
上記光に対して透明な材料で形成されたブロックからなり、
上記ブロックは、基板面に接するための平坦な底面と、該底面と平行に入射した光を該底面の方向に反射するか又は該底面から入射した光を該底面と平行に反射するために該底面に対して傾斜した傾斜面と、上記光伝送体に対向する光伝送体用対向面とを備えたことを特徴とする光路変換ミラー。
Mounted on one side of the substrate and emits light from the optical transmission body along the one side of the substrate toward the opposite surface of the substrate, or allows light from the opposite surface of the substrate to enter the optical transmission body In the optical path conversion mirror for
It consists of a block made of a material transparent to the light,
The block has a flat bottom surface for contacting the substrate surface, and reflects light incident parallel to the bottom surface in the direction of the bottom surface or reflects light incident from the bottom surface parallel to the bottom surface. An optical path conversion mirror comprising an inclined surface that is inclined with respect to the bottom surface and an optical transmission body facing surface that faces the optical transmission body.
上記ブロックが、屈折率が均一な単一のブロックであることを特徴とする請求項1に記載の光路変換ミラー。   The optical path conversion mirror according to claim 1, wherein the block is a single block having a uniform refractive index. 上記光伝送体用対向面から上記基板と平行に所定距離まで延ばされた凸部を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の光路変換ミラー。   3. The optical path conversion mirror according to claim 1, further comprising a convex portion extending to a predetermined distance in parallel with the substrate from the opposing surface for the optical transmission body. 上記光伝送体が光ファイバであることを特徴とする請求項1〜3いずれか記載の光路変換ミラー。   4. The optical path conversion mirror according to claim 1, wherein the optical transmission body is an optical fiber. 上記光伝送体が導波路コアであることを特徴とする請求項1〜3いずれか記載の光路変換ミラー。   4. The optical path conversion mirror according to claim 1, wherein the optical transmission body is a waveguide core. 上記光伝送体から上記光伝送体用対向面までの距離が150μm以下であることを特徴とする請求項5に記載の光路変換ミラー。   The optical path conversion mirror according to claim 5, wherein a distance from the optical transmission body to the facing surface for the optical transmission body is 150 μm or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012159797A (en) * 2011-02-02 2012-08-23 Hitachi Chem Co Ltd Optical fiber connector with mirror and manufacturing method thereof

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