JP3689304B2

JP3689304B2 - 光導波路

Info

Publication number: JP3689304B2
Application number: JP2000094485A
Authority: JP
Inventors: 敏文田中; 透木練
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP2001281477A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野において分波器、合波器、光スイッチング素子等の光受動部品などに用いられ、また、光集積回路にも適用可能な光導波路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信の実用化に伴ない、光導波路が注目されている。光導波路は、高屈折率材からなるコアの周囲を低屈折率材からなるクラッドで被覆したものである。
【０００３】
光導波路の製造方法としては、例えばスパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法等の薄膜形成方法と、フォトリソグラフィー等の微細加工技術とを併用する方法がよく知られており、これらの方法では、境界が明瞭な矩形断面をもつコアを形成できる。しかし、これらの方法では、薄膜の形成とそのエッチングとを繰り返す必要があるので、工程数が多くなってコスト高を招く。
【０００４】
製造コストを著しく低減できる光導波路として、コアおよびクラッドを樹脂で構成した光導波路が提案されている。例えば特公平７−９４９２号公報では、樹脂からなり、表面に溝が一体成形されている基板（クラッド）を用い、この溝内にコア材料の樹脂を充填して光回路板（光導波路）を製造する方法が記載されている。
【０００５】
同公報では、上記溝の端面に、クラッドと一体成形したレンズを設けることを提案している。このレンズは、外部光学系とコアとを光学的に結合させるためのものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特公平７−９４９２号公報に記載された光導波路は、クラッドおよびコアを樹脂から構成するため、安価に製造できる。また、外部光学系との光学的結合も容易である。しかし、この光導波路では、レンズをコア端面と対向する位置に設ける必要がある。したがって、光導波路に対する外部からの光信号の入射角度や、光ファイバ等の光信号入射手段の配置位置を自由に設定することができず、そのため、光導波路を含めた光回路の設計の自由度が制限されてしまう。しかも、この光導波路は、１つのコアに対して光信号が１種類しか入射できないという問題があり、そのため、用途が限定されてしまう。
【０００７】
本発明はこのような事情からなされたものであり、安価で、しかも設計の自由度が高く、かつ多様な用途に適用できる光導波路を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、下記（１）〜（４）の本発明により達成される。
（１）樹脂からなるコアを、コアよりも屈折率の低い樹脂からなる一対のクラッドで挟んだ構造の光導波路であって、少なくとも一方のクラッドの表面に前記クラッドと一体成形されたプリズムと、前記プリズムまたは前記クラッドと一体成形され、前記プリズムに光信号を入力するための光信号入力手段を固定する部材とを有することを特徴とする光導波路。
（２）外部から前記プリズムを通って入射した光信号が、前記クラッドを透過して前記コア内に導入され、伝搬する上記（１）記載の光導波路。
（３）前記プリズムを複数個有する上記（１）または（２）の光導波路。
（４）プリズム以外の光学部品が、前記プリズムまたは前記クラッドと一体的に形成されている上記（１）〜（３）のいずれかの光導波路。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の光導波路の構成例を、図１に斜視図として示す。この光導波路は、それぞれ平板状である下部クラッド２１および上部クラッド２２からなる一対のクラッドで、コア３を挟んだ構造をもつ。クラッドおよびコアは、いずれも樹脂から構成される。上部クラッド２２の表面には、２つのプリズム５１、５２が設けられている。また、プリズム５１、５２の近傍には、光ファイバ等の光信号入力手段を固定するための部材として突起６１、６２がそれぞれ設けられている。
【００１０】
図１に示す光導波路の断面図を、図２に示す。図２は、コア３の中心軸を含む断面図である。図２には、光信号入力手段として、光ファイバ７１、７２を示してある。光ファイバ７１、７２は、突起６１、６２にそれぞれ設けられた断面Ｖ字状の溝内に固定されている。
【００１１】
図１および図２に示すように、プリズム５１、５２は、コア３の直上に配置されている。光ファイバ７１、７２から出射され、プリズム５１、５２に入射した光信号は、上部クラッド２２を透過してコア３内に入射し、伝搬する。
【００１２】
本発明では、図示するように、コア３に光信号を導入するための手段として、上部クラッド２２表面に設けたプリズム５１、５２を利用する。そのため、前記特公平７−９４９２号公報に記載された光導波路と異なり、光信号の入射角度や、光ファイバ等の光信号入射手段の配置位置を選択する際の自由度が高い。また、光導入手段であるプリズムを複数設けることができるので、１つのコアに対して光信号を複数種入射できる。
【００１３】
また、本発明では、プリズム５１、５２および突起６１、６２を、クラッド２２を製造する際に一体的に形成する。すなわち、射出成形や注型等でクラッド２２を成形する際に、プリズム５１、５２および突起６１、６２を成形するためのパターンを金型に設けておく。そのため、プリズム５１、５２および突起６１、６２の形成が極めて容易である。
【００１４】
また、本発明では、光信号導入用のプリズムをクラッドに接着する場合と異なり、プリズムとクラッドとの間に光が反射する接合面が存在しないので、光信号の散乱や反射による減衰を防ぐことができる。また、プリズムや突起をクラッドに接着する場合、接着位置およびクラッドへの取り付け角度の精度を高くするための調整が必要となるが、本発明ではこのような調整が不要である。
【００１５】
本発明においてクラッドに設けるプリズムの数は特に限定されず、必要に応じて１つまたは複数設ければよい。すなわち、本発明では、前記特公平７−９４９２号公報記載の発明と異なり、光信号の入射ポートを複数設けることが可能である。そのため、例えば周波数多重通信等に有用である。
【００１６】
本発明では、プリズム以外の光学部品を、プリズムまたはクラッドと一体的に形成してもよい。例えばプリズムと一体的にコリメート用レンズを設けたり、光信号入射側からみてプリズムの手前側に、クラッドと一体化されたレンズを設けたりしてもよい。また例えば、グレーティングを一体的に設けることも可能である。グレーティングを設ける位置としては、例えばプリズムの光入射面や、上部クラッド２２のコア３との界面などが挙げられる。
【００１７】
図示例では、光ファイバ固定用の部材である突起をクラッドと一体的に形成しているが、このような部材はプリズムと一体的に形成してもよい。なお、光ファイバ固定用部材を設けることは必須ではなく、例えば空間ビームがプリズムに直接入射する構成としてもよい。
【００１８】
また、クラッド表面上におけるプリズムの形状、寸法および位置は特に限定されず、光信号が、プリズムおよびクラッドを透過してコア内に入射し、伝搬できるように、適宜決定すればよい。
【００１９】
また、図示例では一方のクラッドだけにプリズムを設けているが、両方のクラッドに設けてもよい。
【００２０】
図示例では、光ファイバを固定するための部材として、断面がＶ字状の溝を有する突起６１、６２を設けているが、溝の断面形状は矩形であってもよい。また、フェルール（ferrule）状の部材を設けてもよい。
【００２１】
コアおよびクラッドをそれぞれ構成する樹脂は特に限定されず、クラッドがコアよりも屈折率が低くなるように適宜選択すればよい。両者の屈折率差は、使用モード等の各種条件に応じて、適宜設定すればよい。なお、クラッド構成材料には、通常、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂を用い、コア構成材料には、通常、光硬化性樹脂を用いることが好ましい。
【００２２】
本発明の光導波路を製造する際には、少なくともプリズムをクラッドと一体的に形成する工程を設ければよく、そのほかは特に限定されないが、通常、以下に説明する方法により製造することが好ましい。
【００２３】
この方法では、まず、下部クラッドおよび上部クラッドを成形する。クラッドを成形する手段としては射出成形が好ましいが、このほか、注型、加圧加熱成形等のいずれを用いてもよい。なお、コアを埋設するための溝も、クラッド成形の際に一体的に形成する。
【００２４】
次に、下部クラッドに設けた溝に、コア用の樹脂を充填する。樹脂の充填には、塗布や流し込みなどが利用できる。このとき、溝の上端まで充填する必要があるので、通常、樹脂は下部クラッド表面まで広がることになる。この状態で上部クラッドを積層すると、下部クラッドと上部クラッドとの間に、コアの上端に連続する樹脂層（図１に示す樹脂層３１）が存在することになる。この樹脂層が厚いほど光導波路の伝搬損失が大きくなる。したがって、必要に応じ、下部クラッド表面に広がった樹脂の少なくとも一部を、スキージ等により除去する。
【００２５】
次に、下部クラッド上に上部クラッドを積層する。コア材料に光硬化性樹脂を用いた場合、上部クラッド積層後に硬化用の光を照射する。コアおよびその上端に連続する樹脂層の硬化により、上部クラッドと下部クラッドとが接着され、光導波路が完成する。
【００２６】
なお、上部クラッドは、樹脂の塗布や流し込みなどにより形成することもできる。その場合、プリズムは下部クラッドに設ければよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明では、樹脂からなる光導波路への光信号導入手段として、クラッドと一体的に成形されたプリズムを利用する。そのため、安価で、しかも設計の自由度が高く、かつ多様な用途に適用できる光導波路が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光導波路の構成例を示す斜視図である。
【図２】本発明の光導波路の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
２１下部クラッド
２２上部クラッド
３コア
３１樹脂層
５１、５２プリズム
６１、６２突起
７１、７２光ファイバ

Claims

樹脂からなるコアを、コアよりも屈折率の低い樹脂からなる一対のクラッドで挟んだ構造の光導波路であって、
少なくとも一方のクラッドの表面に前記クラッドと一体成形されたプリズムと、
前記プリズムまたは前記クラッドと一体成形され、前記プリズムに光信号を入力するための光信号入力手段を固定する部材と
を有することを特徴とする光導波路。
外部から前記プリズムを通って入射した光信号が、前記クラッドを透過して前記コア内に導入され、伝搬する請求項１記載の光導波路。
前記プリズムを複数個有する請求項１または２の光導波路。
プリズム以外の光学部品が、前記プリズムまたは前記クラッドと一体的に形成されている請求項１〜３のいずれかの光導波路。