JP3798408B2 - Optical monitor module - Google Patents

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Description

この発明は光ファイバから出射される光を分岐し、この分岐光をモニタ部で受光することにより、他の光ファイバに入射される分岐光以外の光を監視する光モニタモジュールに関する。 The present invention splits the light emitted from the optical fiber, by receiving the branched light by the monitor unit, to the module for an optical monitor for monitoring the light other than the branched light that is incident on another optical fiber.

従来の光モニタモジュールは光ファイバより出射された光を、光分岐回路が形成された光導波路基板の光導波路に入射し、その光分岐器により分岐された光を光導波路基板から出射させてモニタ部に入射させていた。この従来の技術は、例えば特許文献1、特許文献2などに示されている。
このように従来の光モニタモジュールは光導波路基板に形成されている光導波路の分岐回路により光を分岐してモニタする構成であるため、光導波路で伝搬損失が生じるため、モニタのために比較的大きなパワーの光を分岐させる必要があった。また光分岐路の構成がY分岐状とされ、2本の光導波路がほぼ直角な関係で配置され、光導波路基板の占有面積が比較的大きなものとなる欠点があった。光導波路の分岐回路を用いることなく、光ファイバから出射される光を空間を通じてビームスプリッタに入射し、そのビームスプリッタの透過光又は反射光をモニタ部へ伝搬させる光ファイバに入射させる構成も考えられる。この場合は光導波路の伝搬に伴う光損失はないが、光ファイバとビームスプリッタとの間隔が比較的大きいため、光ビームが発散し(ビーム径が大になり)、結局光損失が大きくなり、また2本の光ファイバが互いにほぼ直角に配置され、占有空間も大きくなる。
特開2001−358362号公報 特開平6−347665号公報
A conventional optical monitor module enters light emitted from an optical fiber into an optical waveguide of an optical waveguide substrate on which an optical branch circuit is formed, and monitors the light branched by the optical branching device from the optical waveguide substrate. It was incident on the part. This conventional technique is disclosed in, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2.
As described above, the conventional optical monitor module has a configuration in which light is branched and monitored by the branch circuit of the optical waveguide formed on the optical waveguide substrate, so that propagation loss occurs in the optical waveguide. It was necessary to split a large amount of light. Further, the configuration of the optical branch path is Y-branch, and the two optical waveguides are arranged in a substantially right angle relationship, so that the occupied area of the optical waveguide substrate is relatively large. A configuration is also possible in which light emitted from the optical fiber is incident on the beam splitter through the space without using a branch circuit of the optical waveguide, and the transmitted light or reflected light of the beam splitter is incident on the optical fiber that propagates to the monitor unit. . In this case, there is no light loss due to the propagation of the optical waveguide, but since the distance between the optical fiber and the beam splitter is relatively large, the light beam diverges (the beam diameter becomes large), and eventually the light loss increases. In addition, the two optical fibers are arranged substantially at right angles to each other, and the occupied space is increased.
JP 2001-358362 A JP-A-6-347665

この発明の目的は光損失が少なく、かつ、空間占有率が小さい光モニタモジュールを提供することにある。 Purpose optical loss less of the present invention, and is to provide a module for small optical monitor space occupancy.

この発明によれば基板の一面に、これに形成された位置決め構造により第1及び第2光ファイバが互いに平行に、上記面と垂直な方向及び上記光ファイバの配列方向の位置が決められて取付けられる。これら第1及び第2光ファイバはその同一側の端部に、これと一体に形成されたレンズ部を備え、第1及び第2光ファイバのレンズ部側の延長線の中間部に、ビームスプリッタ又は光学フィルタが上記基板に取付けられる。上記第1及び第2光ファイバのレンズ部と上記ビームスプリッタ又は光学フィルタとの各間は空間とされ、第1光ファイバから出射した光が空間を伝搬して上記ビームスプリッタ又は光学フィルタに入射され、その光の一部は透過し、一部は反射し、その反射した光は空間を伝搬して第2光ファイバに入射されるように、第1光ファイバのレンズ部の光出射方向、第2光ファイバのレンズ部の光入射方向が選定されているAccording to the present invention, the first and second optical fibers are mounted on one surface of the substrate so that the first and second optical fibers are parallel to each other by the positioning structure formed thereon, and the positions in the direction perpendicular to the surface and the arrangement direction of the optical fibers are determined. It is done. Each of the first and second optical fibers includes a lens portion formed integrally with the end portion on the same side, and a beam splitter at an intermediate portion of the extension line on the lens portion side of the first and second optical fibers. or optical filter Ru attached to the substrate. A space is provided between each of the lens portions of the first and second optical fibers and the beam splitter or the optical filter, and light emitted from the first optical fiber propagates through the space and is incident on the beam splitter or the optical filter. The light emitting direction of the lens portion of the first optical fiber, the first optical fiber so that a part of the light is transmitted, a part is reflected, and the reflected light propagates through the space and enters the second optical fiber . The light incident direction of the lens portion of the two optical fibers is selected .

第1及び第2光ファイバとビームスプリッタ又は光学フィルタとの間は空間であるため光損失がなく、かつ各光ファイバ端部のレンズ部に基づく集光作用により光ビームの発散が生じない。また第1及び第2光ファイバは平行に配置され、2次元の占有空間が比較的小さい。   Since there is a space between the first and second optical fibers and the beam splitter or the optical filter, there is no light loss, and no light beam diverges due to the condensing action based on the lens portion at the end of each optical fiber. The first and second optical fibers are arranged in parallel and have a relatively small two-dimensional occupied space.

図1を参照してこの発明の実施例を説明する。基板11の一面11aにファイバ取付け部12と部品取付け部13とが間隔をおいて設けられ、ファイバ取付け部12に複数の光ファイバを、互いに平行に、かつ延長方向がファイバ取付け部12及び部品取付け部13の配列方向となるように位置決めする位置決め構造14が形成されている。位置決め構造14は取付けられた光ファイバの基板11の面11aと垂直な方向及び光ファイバの配列方向における各位置を決めるものである。光ファイバ21及び22の一端部がファイバ取付け部12に位置決め構造14により位置決めされて取付けられる。光ファイバ21及び22の延長線23及び24の中間において部品取付け部13にビームスプリッタ又は光学フィルタ31が取付けられる。以下、ビームスプリッタ又は光学フィルタ31と記述する代りに便宜上単にビームスプリッタ31に記述する。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. A fiber mounting portion 12 and a component mounting portion 13 are provided on one surface 11a of the substrate 11 with an interval therebetween. A plurality of optical fibers are parallel to each other in the fiber mounting portion 12, and the extension direction is the fiber mounting portion 12 and the component mounting. A positioning structure 14 is formed for positioning so as to be in the arrangement direction of the portions 13. The positioning structure 14 determines each position in the direction perpendicular to the surface 11a of the substrate 11 of the attached optical fiber and the arrangement direction of the optical fibers. One end portions of the optical fibers 21 and 22 are positioned and attached to the fiber attachment portion 12 by the positioning structure 14. A beam splitter or optical filter 31 is attached to the component attachment portion 13 in the middle of the extension lines 23 and 24 of the optical fibers 21 and 22. Hereinafter, instead of describing as the beam splitter or the optical filter 31, it is simply described in the beam splitter 31 for convenience.

光ファイバ21及び22のビームスプリッタ31側の端部には光ファイバの径と同一径のレンズ部21a及び22aが一体に形成され、レンズ部21a,22bの軸心に対し、光が斜めに入出射する構成とされている。光ファイバ21を伝搬してきた光はその光ファイバ軸心に対し、斜めに出射し、空間を伝搬してビームスプリッタ31に集光入射し、ビームスプリッタ31で一部の光が反射し、その反射光は空間を通じて光ファイバ22のレンズ部22aに入射する。
以下に各部をより具体的に説明する。基板11として例えば単結晶シリコンの長方形基板が用いられ、その一半部がファイバ取付け部12、他端部が部品取付け部13とされ、ファイバ取付け部12に、結晶の異方性を利用したエッチングにより、同一深さの2本のV溝14及び14が、ファイバ取付け部12及び部品取付け部13の配列方向に延長して互いに平行に形成される。この例ではファイバ取付け部12と部品取付け部13との間の部分も同時にエッチングして凹部15を形成している。V溝14及び14の部品取付け部13と反対側の端は外部に開放され、取付けられた光ファイバ21及び22が基板11の外に曲げられることなく導出される構造とされている。
Lens portions 21a and 22a having the same diameter as the optical fiber are integrally formed at the ends of the optical fibers 21 and 22 on the beam splitter 31 side, and light enters obliquely with respect to the axial centers of the lens portions 21a and 22b. It is set as the structure which radiate | emits. The light propagating through the optical fiber 21 is emitted obliquely with respect to the optical fiber axis, propagates through the space, and is collected and incident on the beam splitter 31, and a part of the light is reflected by the beam splitter 31. Light enters the lens portion 22a of the optical fiber 22 through space.
Each part will be described more specifically below. For example, a rectangular substrate of single crystal silicon is used as the substrate 11, one half of which is a fiber attachment portion 12 and the other end is a component attachment portion 13, and the fiber attachment portion 12 is etched by utilizing crystal anisotropy. The two V-grooves 14 1 and 14 2 having the same depth are formed in parallel to each other by extending in the arrangement direction of the fiber attachment portion 12 and the component attachment portion 13. In this example, the recess 15 is formed by simultaneously etching the portion between the fiber mounting portion 12 and the component mounting portion 13. The end opposite the V-grooves 14 1 and 14 2 of the component mounting section 13 is open to the outside, the optical fiber 21 and 22 attached is structured to be derived without being bent out of the substrate 11.

光ファイバ21及び22の端部がV溝14及び14に配されて、例えば接着剤により接着固定される。この時、光ファイバ21及び22の各コアの、基板11の面11aに対する高さH1が決まり、つまり、面11aと垂直方向における光ファイバの位置が決められ、また光ファイバのコアの間隔Pが決まり、かつ両取付け部12及び13の配列方向と直角方向における面11a上の位置が決められ、更に光ファイバ21及び22は互いに平行となる。
光ファイバ21及び22のレンズ部21a及び22aは、例えば米国特許第6,014,483号(2000年1月11日発行)明細書に記載されたシリカ部分31とグレーテッド−インデックスマルチモードファイバ部分により構成される。図1に示す例ではレンズ部21a及び22aの各端面に対しアングルド加工され、その端面がレンズ部の軸心と垂直な面からわずかずらされている。このアングルド加工は例えば光ファイバから出射した光が反射して再入射するのを防止するために光ファイバの端面を研磨加工して斜面とする技術により行うことができる。このようにレンズ部21a及び22aの各端面を斜面とすることにより、レンズ部21a及び22aの各入射光が、光ファイバ軸心に対し斜めとされている。この例ではレンズ部21a及び22aの軸心に対する傾斜角度θ′は同一値とされている。
End of the optical fiber 21 and 22 are disposed in the V-grooves 14 1 and 14 2, for example, is adhesively fixed by an adhesive. At this time, the height H1 of each core of the optical fibers 21 and 22 with respect to the surface 11a of the substrate 11 is determined, that is, the position of the optical fiber in the direction perpendicular to the surface 11a is determined, and the interval P between the cores of the optical fibers is The position on the surface 11a in the direction perpendicular to the arrangement direction of the mounting portions 12 and 13 is determined, and the optical fibers 21 and 22 are parallel to each other.
The lens portions 21a and 22a of the optical fibers 21 and 22 include, for example, a silica portion 31 and a graded-index multimode fiber portion described in US Pat. No. 6,014,483 (issued on January 11, 2000). Consists of. In the example shown in FIG. 1, each end surface of the lens portions 21a and 22a is angled, and the end surfaces are slightly shifted from the surfaces perpendicular to the axis of the lens portion. This angled processing can be performed, for example, by a technique in which the end surface of the optical fiber is polished to form an inclined surface in order to prevent light emitted from the optical fiber from being reflected and re-entered. Thus, by making each end surface of the lens portions 21a and 22a be inclined, each incident light of the lens portions 21a and 22a is inclined with respect to the optical fiber axis. In this example, the inclination angle θ ′ with respect to the axis of the lens portions 21a and 22a is the same value.

この例では光ファイバ21及び22の延長線23及び24の中心線25上にビームスプリッタ31がその光入出射面を中心線25と垂直になるように位置される。例えば部品取付け部13に中心線25を挟んで等距離に一対のマーカ16を中心線25と直角方向に配列形成しておき、マーカ16上にビームスプリッタ31を取付けてビームスプリッタ31の面11a上の位置が決められ、かつ面11aと垂直方向における位置も決められる。なおこの場合レンズ部21a及び22aからビームスプリッタ31までの中心線25に沿う距離x、中心線25の延長方向における位置の精度は高い方がよいが、その他の方向における位置精度はそれ程高くする必要はない。マーカ16の形成は、V溝14及び14をフォトリソグラフィ及びその後のエッチング技術により形成する際に、フォトリソグラフィ及びエッチング技術により例えば金属膜で形成して、高い位置精度のものが容易に得られる。ビームスプリッタ31の部品取付け部13への取付けは、例えば、フリップチップボンディング技術で行われているように、顕微鏡を利用して両マーカ16とビームスプリッタ31の底面両端部とを位置合せした後に、互いに接触させ、半田により固定すればよい。この例ではビームスプリッタ31の光ファイバ21及び22と反対側に光部品32としてフォトダイオードのような受光素子が部品取付け部13上に取付けられている。 In this example, the beam splitter 31 is positioned on the center line 25 of the extension lines 23 and 24 of the optical fibers 21 and 22 so that the light incident / exit surface thereof is perpendicular to the center line 25. For example, a pair of markers 16 are arranged at equal distances from the component mounting portion 13 with the center line 25 interposed therebetween, and the beam splitter 31 is mounted on the marker 16 on the surface 11 a of the beam splitter 31. And the position in the direction perpendicular to the surface 11a is also determined. In this case, the distance x along the center line 25 from the lens portions 21a and 22a to the beam splitter 31 and the position accuracy in the extending direction of the center line 25 should be high, but the position accuracy in other directions should be so high. There is no. The marker 16 is formed by, for example, forming a metal film by photolithography and etching technique when the V grooves 14 1 and 14 2 are formed by photolithography and subsequent etching techniques. It is done. The beam splitter 31 is attached to the component attachment portion 13 after, for example, aligning both the markers 16 and both ends of the bottom surface of the beam splitter 31 using a microscope, as is done by flip chip bonding technology. What is necessary is just to mutually contact and to fix with solder. In this example, a light receiving element such as a photodiode is mounted on the component mounting portion 13 as an optical component 32 on the side opposite to the optical fibers 21 and 22 of the beam splitter 31.

光ファイバ21及び22のレンズ部21a及び22aの各光入出射方向がビームスプリッタ31の位置で交差するように、光ファイバ21及び22のレンズ部21a及び22aとビームスプリッタ31との中心線25に沿う距離xは次のように設定されている。つまり、面11aと平行な面内において次の関係が得られるようにする。レンズ部21a,22aの屈折率をn′、レンズ部21a,22aとビームスプリッタ31との間の光路媒質の屈折率をn、レンズ部21a及び22aの端面の軸心と垂直な面に対する角度をθ′とそれぞれすると、レンズ部21a,22aの光入出射方向のその端面と垂直な方向に対する角度θは
θ=sin-1(n′sinθ′/n) (1)
となる。両レンズ部21a,22aの光入出射方向が中心線25で交差するとすると中心線25とレンズ部21a,22aの光入出射方向との各交差角度は(θ−θ′)となるから、光ファイバ21及び22の軸心間の距離をPとすると、xは
x=P/(2tan(θ−θ′)) (2)
となる。P=250μm、θ′=6°、n′=1.5とすると、レンズ部21a及び22aとビームスプリッタ31との間の光路は空間(空気)に形成されるから、n=1であるから、θ=9°となり、x≒2.4mmとなる。このように計算されたxになるように、ビームスプリッタ31に対し、計りながら光ファイバ21及び22のV溝14,14内の位置を決める。またレンズ部21a,22aの端面の傾斜状態を画像で確認してレンズ部21a,22aの軸心回りの角度位置を合せ、又はレンズ部21a,22aの先端部外周にマーカを付けておき、そのマーカが、面11aと垂直方向から見て真上になり、かつレンズ部21aと22aとの端面の中心軸25に対する傾斜が互いに逆向きになるように光ファイバ21及び22の軸心回りの角度位置を決める。望ましくは更に、例えば光ファイバ21より光を入射し、光ファイバ22からの出射光が最大になるようにレンズ部の端面の各光ファイバ21,22の長さ方向における位置及びファイバのその軸心回りの角度位置を決定して固定する。またビームスプリッタ31の面11aと垂直方向における中間部の位置が、光ファイバ21及び22の軸心の面11aに対する高さH1とほぼ同一とされ、かつビームスプリッタ31の光ファイバ21,22の配列方向における中間部が中心線25上にあるようにされている。
In the center line 25 between the beam splitter 31 and the lens portions 21 a and 22 a of the optical fibers 21 and 22, the light entrance and exit directions of the lens portions 21 a and 22 a of the optical fibers 21 and 22 intersect at the position of the beam splitter 31. The distance x along is set as follows. That is, the following relationship is obtained in a plane parallel to the surface 11a. The refractive index of the lens portions 21a and 22a is n ', the refractive index of the optical path medium between the lens portions 21a and 22a and the beam splitter 31 is n, and the angle with respect to the plane perpendicular to the axial center of the end surfaces of the lens portions 21a and 22a. When θ ′, respectively, the angle θ of the light incident / exit directions of the lens portions 21a and 22a with respect to the direction perpendicular to the end face is θ = sin −1 (n′sin θ ′ / n) (1)
It becomes. If the light incident / exit directions of both lens portions 21a, 22a intersect at the center line 25, the intersecting angle between the center line 25 and the light incident / exit directions of the lens portions 21a, 22a is (θ−θ ′). If the distance between the axes of the fibers 21 and 22 is P, x is x = P / (2 tan (θ−θ ′)) (2)
It becomes. If P = 250 μm, θ ′ = 6 °, and n ′ = 1.5, the optical path between the lens portions 21a and 22a and the beam splitter 31 is formed in space (air), and therefore n = 1. , Θ = 9 °, and x≈2.4 mm. The positions of the optical fibers 21 and 22 in the V grooves 14 1 and 14 2 are determined with respect to the beam splitter 31 so as to be x calculated in this way. In addition, the inclination state of the end faces of the lens portions 21a and 22a is confirmed with an image, the angular positions around the axis of the lens portions 21a and 22a are adjusted, or a marker is attached to the outer periphery of the tip portion of the lens portions 21a and 22a. Angles around the axes of the optical fibers 21 and 22 so that the marker is directly above the surface 11a when viewed from the vertical direction and the inclinations of the end surfaces of the lens portions 21a and 22a with respect to the central axis 25 are opposite to each other. Determine the position. Desirably, the position of the end face of the lens portion in the length direction of the optical fibers 21 and 22 and the axial center of the fiber so that light is incident from, for example, the optical fiber 21 and the light emitted from the optical fiber 22 is maximized. Determine the angular position around and fix it. The position of the intermediate portion in the direction perpendicular to the surface 11a of the beam splitter 31 is substantially the same as the height H1 with respect to the axial center surface 11a of the optical fibers 21 and 22, and the arrangement of the optical fibers 21 and 22 of the beam splitter 31 An intermediate portion in the direction is on the center line 25.

以上述べた構成によれば、光ファイバ21を伝搬して来た光はレンズ部21aから屈折出射し、空間を伝搬してビームスプリッタ31に集光入射する。ビームスプリッタ31に入射した光は透過光と反射光に分岐され、その透過光は光部品、この例では受光素子32に入射され、電気信号に変換される。またビームスプリッタ31よりの反射光は空間を通過し、レンズ部22aに入射し、光ファイバ22内を伝搬し外部へ送られる。このとき受光素子32の出力電気信号を監視して光ファイバ22の伝搬光をモニタすることができる。   According to the configuration described above, the light propagating through the optical fiber 21 is refracted and emitted from the lens portion 21 a, propagates through the space, and is collected and incident on the beam splitter 31. The light incident on the beam splitter 31 is branched into transmitted light and reflected light, and the transmitted light is incident on an optical component, in this example, the light receiving element 32 and is converted into an electric signal. The reflected light from the beam splitter 31 passes through the space, enters the lens unit 22a, propagates through the optical fiber 22, and is transmitted to the outside. At this time, the output electric signal of the light receiving element 32 can be monitored to monitor the propagation light of the optical fiber 22.

光ファイバ21及び22の軸心が面11aと平行な同一面にあり、かつ、光ファイバ21のレンズ部21aよりの出射する際の屈折、光ファイバ22のレンズ部22aへの入射する際の屈折はそれぞれ前記同一面内で行われ、かつ前記式(1)及び(2)の条件を満すようにレンズ部21a,22aの軸心方向の位置と軸心回りの角度位置が関係付けられているため、レンズ部21aから出射し、ビームスプリッタ31での反射した光はレンズ部21bの端面の中心に正しく入射し、これらレンズ部21a及び22aとビームスプリ
ッタ31間の光路は空間(空気)であるため損失が光導波路と比較して無視でき、かつレンズ部21a及び22aの各集光作用により光の発散が防止され、全体としての光損失が著しく小さい。また光の伝搬路が空間であるため、光導波路での光伝搬に伴う偏波特性の劣化もなく、それら光モニタモジュールとしての光学特性が改善される。更に光導波路のための導波路基板を必要とせず、部品点数が少ない利点もある。
Refraction when the optical fibers 21 and 22 are on the same plane parallel to the surface 11a, and when the light is emitted from the lens portion 21a of the optical fiber 21, and when the light is incident on the lens portion 22a of the optical fiber 22. Are performed in the same plane, and the positions of the lens portions 21a and 22a in the axial direction and the angular position around the axial center are related so as to satisfy the conditions of the expressions (1) and (2). Therefore, the light emitted from the lens unit 21a and reflected by the beam splitter 31 correctly enters the center of the end surface of the lens unit 21b, and the optical path between these lens units 21a and 22a and the beam splitter 31 is a space (air). Therefore, the loss can be ignored as compared with the optical waveguide, and the light converging action of the lens portions 21a and 22a prevents the light from diverging, and the overall optical loss is extremely small. Since the propagation path of the light is space, no deterioration of polarization characteristics due to light propagation in optical waveguides, the optical characteristics of the modules for their light monitoring is improved. Furthermore, there is an advantage that the waveguide substrate for the optical waveguide is not required and the number of parts is small.

光ファイバ21のレンズ部21aから出射した光はビームスプリッタ31の位置で光ビーム径が最も絞ぼられ、細くなるようにすることが好ましい。そのようになるレンズ部21aとビームスプリッタ31との間の光路長を、式(1)及び式(2)中の間隔P、レンズ部21aの端面傾斜角θ′を選定するとよい。レンズ部22aとビームスプリッタ31との関係も同様にする。
先に述べたようにビームスプリッタ31は入射光の全波長の一部を透過し、一部を反射させる、波長選択性のない狭義のビームスプリッタでもよく、また光学フィルタ、つまり入射光中の特定の波長(又はこれを含む帯域)の成分を透過させ又は反射させ、残りの波長成分を反射させ、又は透過させる、波長選択性のあるものでもよい。ビームスプリッタ31の透過光をモニタ部へ伝搬させて光ファイバ21の伝搬光をモニタしてもよい。この場合、光部品32として光ファイバを用いて、ビームスプリッタ31の透過光をモニタ部へ送ってもよい。
It is preferable that the light emitted from the lens portion 21a of the optical fiber 21 has the light beam diameter most narrowed at the position of the beam splitter 31 and becomes thin. The optical path length between the lens unit 21a and the beam splitter 31 that is set as such may be selected from the interval P in the equations (1) and (2) and the end surface inclination angle θ ′ of the lens unit 21a. The relationship between the lens unit 22a and the beam splitter 31 is the same.
As described above, the beam splitter 31 may be a narrow beam splitter with no wavelength selectivity, which transmits a part of all wavelengths of incident light and reflects a part thereof, and is an optical filter, that is, a specific part of incident light. It is possible to use a wavelength selective material that transmits or reflects a component of a wavelength (or a band including this wavelength) and reflects or transmits the remaining wavelength component. The light transmitted through the beam splitter 31 may be propagated to the monitor unit to monitor the light transmitted through the optical fiber 21. In this case, an optical fiber may be used as the optical component 32 to transmit the light transmitted through the beam splitter 31 to the monitor unit.

図2にこの発明の他の実施例の平面図を示す。この例では基板11の面11a上に互いに平行な3本以上、図2では6本の同一深さのV溝14,14,…,14が平行に配列形成されている。
要求される光モニタモジュールによっては光ファイバ21,22とビームスプリッタ31との距離を長くさせたり、短かくさせたい場合、あるいはビームスプリッタ31の、光ファイバ21,22の配列方向における位置をずらせたい場合があり、そのような場合はその要求に合致するように2本のV溝、図2で14と14を選択して光ファイバ21及び22を取付ける。あるいはビームスプリッタ31によって好ましい入射角、反射角があり、その角度に、光ファイバのレンズ部21a及び22aの光入出射方向が一致し、かつその光入出射方向が光ファイバ21及び22間の中心線上で交差するように、用いる2本のV溝を選択する。この場合は、この選択と共に各レンズ部21a,22aの光入出射方向が所望の方向になるように、レンズ部21a及び22aの各傾斜角θ′も変更する必要がある。このように3本以上のV溝を形成しておくことにより基板11を各種の要求に対し、共通に利用することができる。
FIG. 2 shows a plan view of another embodiment of the present invention. In this example, three or more parallel V-grooves 14 1 , 14 2 ,..., 14 6 are arranged in parallel on the surface 11a of the substrate 11 and in FIG.
Or to increase the distance between the optical fibers 21, 22 and the beam splitter 31 according to the required modules for optical monitoring, if desired to the short hidden or beam splitter 31, the position in the array direction of the optical fibers 21, 22 shifted might want, such cases two V grooves to meet the request, and select the 14 2 and 14 5 in FIG. 2 mounting the optical fiber 21 and 22. Alternatively, the beam splitter 31 has a preferable incident angle and reflection angle, and the light incident / exit directions of the lens portions 21a and 22a of the optical fiber coincide with each other, and the light incident / exit direction is the center between the optical fibers 21 and 22. Two V-grooves to be used are selected so that they intersect on the line. In this case, it is necessary to change the inclination angles θ ′ of the lens portions 21a and 22a so that the light incident / exit directions of the lens portions 21a and 22a become desired directions together with this selection. Thus, by forming three or more V-grooves, the substrate 11 can be used in common for various requirements.

図2は、光部品として光ファイバ33を用いた例を示している。この光ファイバ33もV溝14,…,14の形成と同時に同一深さでかつ、これらと平行に基板11の部品取付け部13に形成され、光ファイバ33の面11aと垂直方向及び光ファイバ21及び22の配列方向における各位置が決められる。またこの例では光ファイバ33の端部はレンズ部33aが一体に形成され、このレンズ部33aの端面の傾斜角θ′は光ファイバ21及び22の各レンズ部端面の傾斜角θ′と同一とされ、かつレンズ部33aの端面はレンズ部21aの端面と平行になるように光ファイバ軸心回りの角度位置が設定される。光ファイバ33としてはレンズ部33aを備えないものでもよい。ただし、ビームスプリッタ31から光ファイバ33への入射屈折角が、レンズ部21aの出射屈折角と一致するように、光ファイバ33のビームスプリッタ側の端面を傾斜面とする。光ファイバ33に入射されてきた光を図に示していない受光素子で電気信号に変換して光ファイバ22の伝搬光をモニタすることもできる。 FIG. 2 shows an example in which an optical fiber 33 is used as an optical component. The optical fiber 33 is also V-shaped grooves 14 1, ..., and the same depth at the same time as 14 6 formation, it is formed on the component mounting portion 13 of the parallel substrate 11, the surface 11a of the optical fiber 33 and the vertical and the light Each position in the arrangement direction of the fibers 21 and 22 is determined. In this example, the end portion of the optical fiber 33 is integrally formed with a lens portion 33a, and the inclination angle θ ′ of the end surface of the lens portion 33a is the same as the inclination angle θ ′ of the end surface of each lens portion of the optical fibers 21 and 22. In addition, the angular position around the optical fiber axis is set so that the end surface of the lens portion 33a is parallel to the end surface of the lens portion 21a. The optical fiber 33 may not include the lens portion 33a. However, the end surface on the beam splitter side of the optical fiber 33 is an inclined surface so that the incident refraction angle from the beam splitter 31 to the optical fiber 33 coincides with the outgoing refraction angle of the lens portion 21a. It is also possible to monitor the light propagated through the optical fiber 22 by converting the light incident on the optical fiber 33 into an electrical signal by a light receiving element (not shown).

光ファイバ21及び22に対する位置決め構造14としてはV溝に限らず方形溝でもよい。例えば図3に示すように基板11の面11aに例えば反応性イオンのドライエッチングにより断面が方形の溝14及び14が互いに平行にかつ同一溝幅で形成される。光
ファイバ21及び22をそれぞれ方形溝14及び14に配置する。光ファイバ21及び22の直径が方形溝14及び14の溝幅より大きく、従って図3Bに示すように光ファイバ21及び22はその一部が溝14及び14に挿入され、かつ各溝14及び14の底面14aと接触しない。光ファイバ21及び22の軸心は基板11の面11aに対する高さが共に同一値H1となり、面11aと垂直な方向における光ファイバ21及び22の位置決めが行われ、また光ファイバ21及び22は互いに平行に配され、その軸心の間隔Pが所定値になり、また光ファイバ21及び22の配列方向における面11a上の位置が決まる。従って、図1に示した実施例と同様の作用効果が得られる光モニタモジュールとなることは容易に理解されよう。
The positioning structure 14 for the optical fibers 21 and 22 is not limited to the V-groove but may be a square groove. For example cross-section in the plane 11a, for example, by dry etching of the reactive ions to the substrate 11 as shown in FIG. 3 is formed by rectangular grooves 14 1 and 14 2 are parallel to and the same groove width. Placing the optical fiber 21 and 22 respectively square grooves 14 1 and 14 2. The diameter of the optical fiber 21 and 22 is larger than the groove width of the square grooves 14 1 and 14 2, thus the optical fiber 21 and 22 as shown in FIG. 3B partially inserted into the groove 14 1 and 14 2, and each not in contact with the grooves 14 1 and 14 2 of the bottom 14a. The axes of the optical fibers 21 and 22 have the same height H1 with respect to the surface 11a of the substrate 11, and the optical fibers 21 and 22 are positioned in a direction perpendicular to the surface 11a. Arranged in parallel, the distance P between the axes becomes a predetermined value, and the position of the optical fibers 21 and 22 on the surface 11a in the arrangement direction is determined. Therefore, it becomes embodiment similar effect optical monitoring module effect is obtained as shown in FIG. 1 will be readily understood.

上述においては光ファイバ21及び22の各レンズ部21a及び22aの各端面の傾斜角θ′を同一としたが、これらを互いに異ならしてもよい。基板11の材料としてはガリウム砒素(GaAs)の単結晶、水晶、ガラス、合成樹脂などを用いてもよい。前2者については結晶異方性を利用したウエットエッチグによりV溝を形成することができる。方形溝としてもよい。ガラスに対しては反応性イオンによるドライエッチング、合成樹脂に対しては成形加工により作製すればよい。レンズ部21a及び22aの光入出射方向を軸心に対して斜めにするには、端面を傾斜させる場合に限らず、端面は軸心と垂直とし、例えばレンズ部21a及び22aとして前記米国特許に記載されたものにおいて、グレーテッド−インデックスマルチモードファイバ部分の分布の中心を光ファイバ21及び22の各コアに対しわずかずらせばよい。前述した実施例ではレンズ部21a及び22aとビームスプリッタ31との間の光路は基板11の面11aに対し外側に位置しているが、前記光路が基板11の面11aと可成り接近し、光路における一部で光ビームが面11aと接するおそれがあるので、凹部15を形成したが、そのようなおそれがない場合は例えば図1C中に2点鎖線で示すように凹部15を形成しないでもよい。図3に示したように方形溝を用いる場合はその底面と両側壁とにより光ファイバ21及び22を位置決めしてもよい。溝14及び14がV溝、方形溝のいずれであっても、レンズ部21a及び22aの光入出射点が基板11の面11aよりも基板内側に位置していてもよい。その場合は凹部15を設け、かつ、基板11の面11aにおけるビームスプリッタ31の取付け位置部分も基板内側になるように、例えば図3A中に2点破線で示すように、基板11に浅い窪み17を形成する。 In the above description, the inclination angles θ ′ of the end faces of the lens portions 21a and 22a of the optical fibers 21 and 22 are the same, but they may be different from each other. As the material of the substrate 11, gallium arsenide (GaAs) single crystal, crystal, glass, synthetic resin, or the like may be used. For the former two, the V-groove can be formed by wet etching utilizing crystal anisotropy. A square groove may be used. What is necessary is just to produce by dry processing by reactive ion for glass, and molding for synthetic resin. In order to make the light incident / exit directions of the lens portions 21a and 22a oblique with respect to the axial center, the end surface is not limited to be inclined, but the end surface is perpendicular to the axial center. For example, the lens portions 21a and 22a are described in the U.S. Pat. In the description, the center of the distribution of the graded-index multimode fiber portion need only be slightly shifted with respect to each core of the optical fibers 21 and 22. In the above-described embodiment, the optical path between the lens portions 21a and 22a and the beam splitter 31 is located outside the surface 11a of the substrate 11. However, the optical path is sufficiently close to the surface 11a of the substrate 11, and the optical path. Since the light beam may come into contact with the surface 11a at a part of the surface, the recess 15 is formed. However, if there is no such a risk, for example, the recess 15 may not be formed as shown by a two-dot chain line in FIG. 1C. . As shown in FIG. 3, when a rectangular groove is used, the optical fibers 21 and 22 may be positioned by the bottom surface and both side walls. Grooves 14 1 and 14 2 are V grooves, be any of rectangular grooves, the light incident and exit point of the lens portion 21a and 22a may be positioned on the substrate inwardly from a surface 11a of the substrate 11. In that case, a shallow recess 17 is provided in the substrate 11, for example, as shown by a two-dot broken line in FIG. 3A so that the concave portion 15 is provided and the mounting position of the beam splitter 31 on the surface 11 a of the substrate 11 is also inside the substrate. Form.

Aはこの発明の実施例を示す平面図、Bは図1Aの左側面図、Cは図1Aの正面図である。1A is a plan view showing an embodiment of the present invention, B is a left side view of FIG. 1A, and C is a front view of FIG. 1A. この発明の他の実施例を示す平面図。The top view which shows the other Example of this invention. Aはこの発明の更に他の実施例を示す平面図、Bは図3Aの左側面図である。A is a plan view showing still another embodiment of the present invention, and B is a left side view of FIG. 3A.

Claims (8)

一面に、複数の光ファイバを、互いに平行に、その光ファイバ配列方向及び上記一面と垂直な方向における位置を決める位置決め構造が形成された基板と、
上記基板上に、上記位置決め構造により互いに平行に取付けられ、同一側に、レンズ部が一体に形成された第1及び第2光ファイバと、
上記第1及び第2光ファイバの各レンズ部側の延長線の中間において、上記基板に取付けられ、上記第1光ファイバのレンズ部より出射され、入射される光の一部を透過させ、他の一部を反射させて上記第2光ファイバのレンズ部に入射させるビームスプリッタ又は光学フィルタとを備え、
上記第1及び第2光ファイバのレンズ部と上記ビームスプリッタ又は光学フィルタとの各間の光路は空間であり、
上記第1光ファイバのレンズ部端面の光出射方向が上記ビームスプリッタ又は光学フィルタの方向に選定され、上記第2光ファイバのレンズ部端面の光入射方向が上記ビームスプリッタ又は上記光学フィルタの方向に選定されていることを特徴とする光モニタモジュール。
A substrate on which a positioning structure for determining a position in a direction perpendicular to the optical fiber array direction and the one surface is formed on a plurality of optical fibers in parallel with each other;
On the substrate, mounted in parallel with each other by the positioning structure, on the same side, the first and second optical fiber lenses portion are integrally formed,
In the middle of the extension line on the lens part side of each of the first and second optical fibers, the light is attached to the substrate, is emitted from the lens part of the first optical fiber, and transmits a part of the incident light. A beam splitter or an optical filter that reflects a part of the second optical fiber and enters the lens part of the second optical fiber,
Optical path between each of the lens portion and the beam splitter or optical filter of the first and second optical fibers Ri space der,
The light emitting direction of the end face of the lens portion of the first optical fiber is selected as the direction of the beam splitter or the optical filter, and the light incident direction of the end face of the lens portion of the second optical fiber is set to the direction of the beam splitter or the optical filter. A module for optical monitoring , which is selected .
請求項1記載の光モニタモジュールにおいて、
上記第1及び第2光ファイバの各レンズ部の端面は上記第1及び第2光ファイバ間の中心軸に対し、互いに外向きの傾斜面とされていることを特徴とする光モニタモジュール。
In the optical monitor module according to claim 1,
The end faces of the respective lens portions of the first and second optical fiber to the central axis between the first and second optical fiber, the module for an optical monitor, characterized in that there is a outwardly inclined surface to each other.
請求項1又は2記載の光モニタモジュールにおいて、
上記位置決め構造は互いに平行して配列形成された同一形状同一深さの第1及び第2溝であり、これら第1及び第2溝に上記第1及び第2光ファイバが配されて上記位置決めがされていることを特徴とする光モニタモジュール。
According to claim 1 or 2 optical monitor module according,
The positioning structure includes first and second grooves having the same shape and the same depth and arranged in parallel with each other, and the first and second optical fibers are arranged in the first and second grooves so that the positioning is performed. module for optical monitoring, characterized in that it is.
請求項3記載の光モニタモジュールにおいて、
上記第1及び第2溝はそれぞれV溝であることを特徴とする光モニタモジュール。
In the optical monitor module according to claim 3,
Module for optical monitoring, wherein said first and second grooves are V-grooves, respectively.
請求項3記載の光モニタモジュールにおいて、
上記基板には同一形状同一深さの3本以上の溝が平行に配列形成され、これら溝中の2本の溝が上記第1及び第2溝とされていることを特徴とする光モニタモジュール。
In optical monitor module according to claim 3,
Three or more grooves having the same shape and the same depth are formed in parallel on the substrate, and two of the grooves are the first and second grooves . module.
請求項1〜5いずれかに記載の光モニタモジュールにおいて、
上記第1及び第2光ファイバの中間において、これら光ファイバと平行かつ上記基板の上記一面と平行な直線の近傍において、上記第1光ファイバのレンズ部端面の光の入出射方向と上記第2光ファイバのレンズ部端面の光の入出射方向とが交差し、その交差点の近傍に上記ビームスプリッタ又は光学フィルタが位置していることを特徴とする光モニタモジュール。
In the optical monitor module according to any one of claims 1 to 5,
In the middle of the first and second fiber optic in the vicinity of these optical fibers and flat lines or One the one surface of the substrate and a straight line parallel, said first optical fiber lens end face of the light incident and exit direction and the module for optical monitoring of the incoming and outgoing direction of the light of the lens end face of the second optical fiber crosses, characterized in that the beam splitter or optical filter in the vicinity of the intersection is located.
請求項6記載の光モニタモジュールにおいて、
上記直線は上記第1及び第2光ファイバ間の中心線であることを特徴とする光モニタモジュール。
In the module for an optical monitor according to claim 6,
Module for optical monitoring, wherein said straight line is the center line between the first and second optical fiber.
請求項1〜7いずれかに記載の光モニタモジュールにおいて、
上記ビームスプリッタ又は光学フィルタを透過した光が入射される光部品が上記基板に取付けられていることを特徴とする光モニタモジュール。
In the optical monitor module according to any one of claims 1 to 7,
Module for optical monitoring, characterized in that the optical component the light transmitted through the beam splitter or optical filter is incident is attached to the substrate.
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