JP3855773B2 - Optical multiplexer / demultiplexer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光ファイバ等により通信される光信号を送受信するために、波長多重された光信号を合波あるいは分波する光合分波器に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、高速で大容量の通信網や通信制御機器などの発達により光ファイバによる通信が主流となってきており、例えば各家庭に設置された情報家電などの端末装置にも光ファイバによりインターネットなどの通信網を接続して信号の送受信を行う必要が生じてきている。また、家庭に設置されているパソコンとテレビ、DVD、ゲーム機などを相互に接続する場合にも、光ファイバが用いられつつある。そのため、情報家電にも用いることができるような、安価で、小型で、効率の良好な光トランシーバが必要とされる。このような光トランシーバは、光ファイバにより通信される光信号を送受信するために、波長多重された光信号を分波あるいは合波する光合分波器を備えている。
【0003】
ところで、このような光合分波器では光導波路に関連してフィルタを設け、光信号を分波又は合波させる構造は数多く提案されている。その多くは、基板上の光導波路中にフィルタを実装し、光信号を分波もしくは合波する従来の光合分波器(後述する図1参照)と、基板上の光導波路端面にフィルタを貼りつけ、光信号を分波もしくは合波する従来の光合分波器(後述する図2参照)とがある。
【0004】
図1は上述した従来の光合分波器の概略構成を示す平面図である。この光合分波器1は、基板2に形成された光導波路3、4、5と、基板2に垂直に実装されたフィルタ6によって構成されており、光導波路3、4の一端がフィルタ6の片面で結合し、光導波路5の端がフィルタ6を介して光導波路3、4の結合箇所と対向している。また、光合分波器1の外部において、光導波路3の他端には光ファイバ7が光学的に接続され、光導波路4の他端には光ファイバ8が光学的に接続され、光導波路5の他端には光ファイバ9が光学的に接続されている。光導波路3と光導波路4とのフィルタ6の面に対する光の入射角は、フィルタ6に立てた垂線10に対してそれぞれθ=45°の角度になっているので、結合箇所における光導波路3と光導波路4の成す角度は90°となっている。
【0005】
いま、光ファイバ7により伝搬されてきた光信号aが、フィルタ6で反射される波長域の光信号bとフィルタ6を透過する波長域の光信号cとを含む波長多重信号(あるいは、光信号b又は光信号cのうちいずれか一方が任意に伝搬する場合でもよい。)であるとすると、この光信号aが光導波路3を伝搬してフィルタ6に達したとき、光信号aに含まれる光信号のうち、光信号bはフィルタ6で反射されて光導波路4内に入り、光導波路4を伝搬して光ファイバ8に結合される。一方、光信号aに含まれる光信号のうち、光信号cはフィルタ6を透過して光導波路5内に入り、光導波路5を伝搬して光ファイバ9に結合される。よって、この場合には、光合分波器1は光信号aを分波させる働きをする。
【0006】
これに対し、フィルタ6で反射される波長域の光信号bが光ファイバ8から光導波路4内に入り、光導波路4を伝搬してフィルタ6に達したとき、光信号bはフィルタ6で反射されて光導波路3内に入る。また、フィルタ6を透過する波長域の光信号cが光ファイバ9から光導波路5に入り、光導波路5を伝搬してフィルタ6に達したとき、光信号cはフィルタ6を透過して光導波路3内に入る。この結果、光導波路3には光信号bと光信号cとが合波された波長多重光信号aが伝搬させられ、光ファイバ7に結合させられることになる。よって、この場合には、光合分波器1は光信号bと光信号cとを合波する働きをする。
【0007】
図2は上述した別な従来の光合分波器の概略構成を示す平面図である。この光合分波器11は、基板12に形成された光導波路13、14と、基板12の端面に貼付けられたフィルタ16とから構成されており、光導波路13、14の一端がフィルタ6の片面で結合し、光ファイバ19の端面がフィルタ16の他方の面に対向している。また、光合分波器11の外部において、光導波路13の他端には光ファイバ17が光学的に接続され、光導波路14の他端には光ファイバ18が光学的に接続されている。光導波路13と光導波路14とのフィルタ16の面に対する光の入射角は、フィルタ16に立てた垂線15に対してそれぞれθ=45°の角度になっているので、結合箇所における光導波路13と光導波路14の成す角度は90°となっている。
【0008】
この光合分波器11も前記光合分波器1と同様な働きをする。すなわち、フィルタ6で反射される波長域の光信号bとフィルタ6を透過する波長域の光信号cとを含む波長多重信号a(あるいは、光信号b又は光信号cのうちいずれか一方が任意に伝搬する場合でもよい。)が光導波路13を伝搬してフィルタ16に達したとき、光信号aに含まれる光信号のうち、光信号bはフィルタ16で反射されて光導波路14内に入り、光導波路14を伝搬して光ファイバ18に結合される。一方、光信号aに含まれる光信号のうち、光信号cはフィルタ16を透過して光ファイバ19内に入る。これは分波の働きである。
【0009】
これに対し、フィルタ16で反射される波長域の光信号bが光ファイバ18から光導波路14内に入り、光導波路14を伝搬してフィルタ16に達したとき、光信号bはフィルタ6で反射されて光導波路13内に入る。また、フィルタ6を透過する波長域の光信号cが光ファイバ19から出射されると、光信号cはフィルタ6を透過して光導波路13内に入る。この結果、光導波路13には光信号bと光信号cとが合波された多重光信号aが伝搬させられ、光ファイバ7に結合させられることになる。これは合波の働きである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上説明したような従来の光合分波器においては、光信号を反射させる側ではフィルタに対して45°の入射角で光導波路から光信号を入射させた後、フィルタで反射した光信号を別な光導波路に入射させるようにしているので、2本の光導波路の結合箇所では両光導波路の端部は基板の主面上で90°前後の角度で配置される。これにより光導波路の端面に光学的に接続される光ファイバや、発光素子、受光素子などの光学的素子が物理的に離れて配置されることになる。このような配置状態により光導波路のスペースのみならず、光合分波器自体も大きくなるという問題が生じる。
【0011】
これを避けるため、従来の光合分波器では光導波路を大きな曲率で曲げることにより、光ファイバなどの光学的素子をできるだけ接近させて配置できるようにしているが、光導波路の曲率があまり大きくなると光伝搬損失が生じ、光信号の伝搬効率が低下することになる。
【0012】
【発明の開示】
本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光を分波または合波させるための光導波路の構造を小さなスペースで構成できるようにすることで小型化を図ることができる光合分波器を提供することにある。
【0013】
本発明にかかる光合分波器は、2枚のクラッド基板に設けられたそれぞれの溝にコア材料を充填して光導波路を形成し、2枚の前記クラッド基板に設けられた各光導波路の対向面どうしを光学的に分離させるようにして2枚の前記クラッド基板の前記光導波路を形成した面どうしを対向させて配置し、所定の波長域の光を透過させると共にそれ以外の波長域の光を反射させるフィルタを両クラッド基板の光導波路端面に対向させて前記クラッド基板の端面に配置し、前記フィルタによって前記光導波路内を伝搬する光を分波させ、あるいは、前記光導波路内を伝搬する光と外部から前記光導波路に入射する光とを合波させる光合分波器であって、前記2つのクラッド基板のうち一方のクラッド基板の端部に、その光導波路を伝搬する光を前記フィルタに向かって反射させる第1の反射面を有し、前記第1の反射面は、前記フィルタが対向配置される光導波路端部において、前記光導波路を塞ぐようにして内側へ向けて突出された、前記光導波路の光軸方向に対する傾斜面で形成され、それによって前記フィルタが対向配置された光導波路端面が比較的小さな面積で一方のクラッド基板の外周面で露出し、前記第1の反射面によって反射された光のうちフィルタ透過波長域の光は、前記フィルタを透過して外部へ出射され、前記第1の反射面によって反射された光のうちフィルタ透過波長域以外の波長域の光は、前記フィルタで反射して他方の光導波路の端面に入射され、前記2つのクラッド基板のうち他方のクラッド基板の端部に、その光導波路を伝搬する光を前記フィルタに向かって反射させる第2の反射面を有し、前記第2の反射面は、前記フィルタが対向配置される光導波路端部において、前記光導波路を塞ぐようにして内側へ向けて突出された、前記光導波路の光軸方向に対する傾斜面で形成され、それによって前記フィルタが対向配置された光導波路端面が比較的小さな面積で他方のクラッド基板の外周面で露出し、前記第1の反射面によって反射された光のうちフィルタ透過波長域以外の波長域の光が、前記フィルタで反射して他方の光導波路の端面に入射し、前記第2の反射面により前記他方の光導波路の光軸方向とほぼ平行な方向へ向けて反射されることを特徴としている。
【0014】
本発明にかかる光合分波器においては、一方の光導波路の端面からフィルタ透過波長域の光が入射してくると、この光は第1の反射面で反射されてフィルタに達し、フィルタを透過して外部に出射する。この逆の方向にフィルタ透過波長域の光を伝搬させることもできる。また、光導波路の端面からフィルタ反射波長域の光が入射してくると、この光は第1の反射面で反射されてフィルタに達し、フィルタで反射されて他方の光導波路内に入射し、その光導波路の端面から出射される。この逆の方向にフィルタ反射波長域の光を伝搬させることもできる。従って、光導波路の両端面に対向する位置とフィルタに対向する位置にそれぞれ、発光素子、受光素子、光ファイバ等の光学部品を配置することにより、光分波用、光合波用、光トランシーバなどの用途に用いることができる。
【0015】
しかも、本発明の光合分波器にあっては、光導波路内を伝搬する光を第1の反射面で反射させるようにしているので、光導波路を大きく湾曲させる必要が無く、好ましい実施態様では光導波路を直線状に形成することができ、光合分波器を小型化することができる。よって、光学部品を含めたモジュールの小型化も可能になる。また、光導波路を大きく湾曲させる必要がないの、光が光導波路から漏れにくく、光合分波器の導波効率を高くできる。好ましくは、前記クラッド基板どうしを前記フィルタを挟んで互いに接合させ、前記フィルタを前記クラッド基板どうしの接合領域全体に設けるとよい。フィルタをクラッド基板どうしの接合領域全体に設けることにより製造工程を容易にできる。
【0016】
さらに、本発明の光合分波器にあっては、光導波路内を伝搬する光を第2の反射面で反射させるようにしているので、光導波路を大きく湾曲させる必要が無く、光合分波器を小型化することができる。
【0017】
本発明の光合分波器のある実施態様においては、前記第1の反射面は第1の反射面は曲面状に形成している。このような実施態様によれば、第1の反射面を曲面状に形成することで、第1の反射面にレンズ作用や集光作用などを持たせることができる。
【0018】
本発明の光合分波器の別な実施態様においては、前記第2の反射面は曲面状に形成している。このような実施態様によれば、第2の反射面を曲面状に形成することで、第2の反射面にレンズ作用や集光作用などを持たせることができる。
【0019】
また、本発明の光合分波器のさらに別な実施態様においては、クラッド基板は樹脂によって形成するのが好ましく、また前記クラッド基板どうしは、接着剤によって接合するのが望ましい。
【0020】
本発明にかかる光通信装置は、本発明にかかる光合分波器を用いたものである。かかる光通信装置は、本発明の光合分波器を用いているので、厚み方向における出っ張りがなく薄型化を図ることができる。
【0021】
なお、この発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
図3は本発明の第1の実施形態に係る光合分波器21の概略構成を示す断面図である。この光合分波器21は、複製、例えば射出成形で作製された樹脂製のクラッド基板22と、クラッド基板22に成形された直線状の溝にコア材料を充填して形成され光導波路23と、光導波路23上面の少なくとも一部を含む領域に形成された、所定の波長域の光信号のみを通過させるフィルタ24とを備えている。また、光導波路23のうち、フィルタ24に対向する箇所では、光導波路23の底面(あるいは、溝の底面)の一部が光導波路23をほぼ塞ぐようにして内側ないし上方へ向けて突出しており、その両面に傾斜面28を構成している。両傾斜面28は図3に示す断面で左右対称な形状となっている。また、傾斜面28は、平らな面でもよいが、この実施形態では、傾斜面28は断面凹面状に湾曲している。
【0023】
図3は、この光合分波器21を光トランシーバとして用いた例を示している。すなわち、この場合には、半導体レーザや発光ダイオードなどで実現される発光素子25は、光導波路23の一方端面23aと光学的に接続できるように光導波路23の端面23aに対向して配置されている。送受信信号の伝送路となる光ファイバ27は、光導波路23の他方の端面23bと光学的に接続できるように光導波路23の端面23bに対向して配置されている。フォトダイオードやフォトトランジスタなどで実現される受光素子26はフィルタ24を介して光導波路23の上面、特に傾斜面28の上方に配置されている。
【0024】
次に、この光合分波器21の光トランシーバ動作について説明する。発光素子25から出射され、光導波路23に入射される送信信号は、フィルタ24を透過しない波長域(反射波長域)の光信号となっている。従って、発光素子25から送信信号が出射された場合、この送信信号は破線矢印Y1で示すように光導波路23を伝搬する。このとき傾斜面28に当たった送信信号は傾斜面28で全反射されてフィルタ24に入射するが、送信信号はフィルタ24で反射されて再び光導波路23に戻り、他方の傾斜面28で全反射して再び光導波路23を伝搬し、光ファイバ27に入射する。
【0025】
また、光ファイバ27により伝送されてくる受信信号は、フィルタ24を透過する波長域の光信号となっている。従って、光ファイバ27から伝送されてきた受信信号は光導波路23内に入射して光導波路23内を伝搬する。光導波路23内を伝搬する受信信号は、傾斜面28に当たって全反射されてフィルタ24に入射し、フィルタ24を透過して受光素子26により受信される。
【0026】
本発明の光合分波器21によれば、フィルタ24により光が反射される側を1本の光導波路23、特に直線上の光導波路で形成することが可能になるので、光合分波器21を小型化することができる。さらに、この実施形態では、フィルタ透過側でも、フィルタ24上に受光素子26を実装するだけでよいので、受光素子26等を含めたモジュールのサイズを非常に小さくすることができる。また、本発明の光合分波器21によれば、光導波路を曲げて形成する必要がないので、光導波路の曲がりによる光伝搬損失が生じることがなくなり、光導波路全体として光伝搬損失を少なくできる。さらに、この実施形態では、傾斜面28を凹面状に湾曲させているので、傾斜面28にレンズ作用や集光作用を持たせることができ、別途レンズなどを用いることなく低損失で受光素子26に光信号を入射させることができる。
【0027】
なお、本実施形態では、光導波路23の端面23aに対向して発光素子25を設けた場合を示したが、発光素子に代わり、送信機からの送信信号を伝搬する光ファイバを接続していてもよい。
【0028】
また、図3の構成において、発光素子25に代えて受光素子を配置すれば、光ファイバ27(41)から伝送されてきた波長多重の光信号をフィルタ24で2つの波長域に分波させ、一方の波長域(フィルタ反射波長域)の光信号を光導波路23端面の受光素子に入射させ、他方の波長域(フィルタ透過波長域)の光信号をフィルタ24の上の受光素子26に入射させることができる。
【0029】
また、図4に示すように、光導波路23の端面23aに対向させて発光素子25を設け、フィルタ24の上に発光素子25aを配置すれば、両発光素子25、25aから出射された光信号Y1、Y2を合波させた波長多重信号を光ファイバ27へ送り出すことができる。
【0030】
(第2の実施形態)
図5は本発明の第2の実施形態に係る光合分波器31の概略構成を示す断面図である。この光合分波器31では、フィルタ38を挟んで2枚のクラッド基板32、34を貼り合わせている。下方のクラッド基板32は、複製、例えば射出成形で作製された樹脂製の基板であって、クラッド基板32の上面に成形された直線状の溝にコア材料を充填して光導波路33が形成されており、光導波路33の両端面はクラッド基板32の外周面に露出している。また、光導波路33の底面(あるいは、溝の底面)の一部が光導波路33をほぼ塞ぐようにして内側ないし上方へ向けて突出しており、その両面に傾斜面36が形成されている。両傾斜面36は図5に示す断面で左右対称な形状となっている。また、傾斜面36は、平らな面でもよいが、この実施形態では断面凹面状に湾曲している。
【0031】
上方のクラッド基板34も複製、例えば射出成形で作製された樹脂製の基板であって、クラッド基板34の下面に成形された溝にコア材料を充填して光導波路35が形成されている。この光導波路35の一方端面35aはクラッド基板34の外周端面に露出しており、光導波路35の他方端部は、下方のクラッド基板32に形成された傾斜面36の領域を覆うように配置されており、この光導波路35の他方端部にも傾斜面37が形成されている。この傾斜面37も、平らな面でもよいが、この実施形態では断面凹面状に湾曲している。
【0032】
上下のクラッド基板34、32間に挟まれたフィルタ38は、所定の波長域の光信号のみを通過させるものであり、少なくとも両光導波路35、33の重なり合っている領域に設ける必要があるが、製造工程などを考慮すると、クラッド基板34、32の接合領域全体に設けておくことが好ましい。
【0033】
図5は、この光合分波器31を光トランシーバとして用いた例を示している。すなわち、光導波路33の端面33aには、光導波路33の一方端面33aと光学的に接続できるように半導体レーザや発光ダイオードなどで実現される発光素子40を対向させてあり、光導波路33の端面33bには、光導波路33の他方の端面33bと光学的に接続できるように送受信信号の伝送路となる光ファイバ41を対向させている。また、光導波路35の端面35aには、フォトダイオードやフォトトランジスタなどで実現される受光素子39を対向させている。
【0034】
次に、この光合分波器31の光トランシーバ動作について説明する。発光素子40から出射され、光導波路33に入射される送信信号は、フィルタ38を透過しない波長域の光信号となっている。従って、発光素子40から送信信号が出射された場合、この送信信号は破線矢印Y1で示すように光導波路33を伝搬する。このとき傾斜面36に当たった送信信号は傾斜面36で全反射されてフィルタ24に入射するが、送信信号はフィルタ38で反射されて再び光導波路33に戻り、他方の傾斜面36で全反射して再び光導波路33を伝搬し、光ファイバ41に入射される。
【0035】
また、光ファイバ41により伝送されてくる受信信号は、フィルタ38を透過する波長域の光信号となっている。従って、光ファイバ41から伝送されてきた受信信号は光導波路33内に入射して光導波路33内を伝搬する。光導波路33内を伝搬する受信信号は、傾斜面36に当たって全反射されてフィルタ38に入射し、フィルタ38を透過して光導波路35内に入る。光導波路35内に入った受信信号は、傾斜面37で反射されて伝搬方向を曲げられ、光導波路35内を伝搬して受光素子39により受信される。
【0036】
この光合分波器31でも、フィルタ38により光が反射される側を1本の光導波路33、特に直線上の光導波路で形成することが可能になるので、光合分波器31を小型化することができる。特に、発光素子40と受光素子39を接近させて配置することができ、しかも基板厚み方向に重ねて配置することができるので、光合分波器31をきわめて小さくすることができる。また、本発明の光合分波器31によれば、光導波路33、35を曲げて形成する必要がないので、光導波路の曲がりによる光伝搬損失が生じることがなくなり、光導波路全体として光伝搬損失を少なくできる。さらに、この実施形態では、傾斜面36を凹面状に湾曲させているので、傾斜面36にレンズ作用や集光作用を持たせることができ、別途レンズなどを用いることなく受光素子に光信号を入射させることができる。
【0037】
なお、本実施形態でも、光導波路33の端面33aに対向して発光素子40を設けた場合を示したが、発光素子に代わり、送信機からの送信信号を伝搬する光ファイバを接続していてもよい。
【0038】
また、図5の構成において、発光素子40に代えて受光素子を配置すれば、光ファイバ27(41)から伝送されてきた波長多重の光信号をフィルタ38で2つの波長域に分波させ、一方の波長域(フィルタ反射波長域)の光信号を光導波路33端面の受光素子に入射させ、他方の波長域(フィルタ透過波長域)の光信号を光導波路35端面の受光素子39に入射させることができる。
【0039】
また、図示しないが、第1の実施形態の場合と同様に、光導波路33の端面に対向させて発光素子を設け、フィルタ38の上にも発光素子を配置すれば、両発光素子から出射された光信号を合波させた波長多重信号を光ファイバへ送り出すことができる。
【0040】
(第3の実施形態)
図6は本発明の第3の実施形態に係る光合分波器51の概略構成を示す断面図である。この光合分波器51では、接着剤56によって2枚のクラッド基板54、52を貼り合わせている。下方のクラッド基板54は、複製、例えば射出成形で作製された樹脂製の基板であって、クラッド基板54の上面に成形された直線状の溝にコア材料を充填して光導波路55が形成されている。光導波路55の一方端部は一定の断面積で直線状に形成されており、その端面55aはクラッド基板54の外周面において比較的大きな面積で露出している。また、光導波路55の他方端部においては、光導波路55の底面(あるいは、溝の底面)の一部が光導波路55を塞ぐようにして内側ないし上方へ向けて突出して傾斜面58が形成されている。傾斜面58は平らな面でもよいが、この実施形態では断面凹面状に湾曲している。この結果、この箇所では光導波路55の端面は比較的小さな面積でクラッド基板54の外周面に露出している。
【0041】
上方のクラッド基板52も下方のクラッド基板54と同じ構造を有している。すなわち、上方のクラッド基板52は、複製、例えば射出成形で作製された樹脂製の基板であって、クラッド基板52の下面に成形された直線状の溝にコア材料を充填して光導波路53が形成されている。光導波路53の一方端部は一定の断面積で直線状に形成されており、その端面53aはクラッド基板52の外周面において比較的大きな面積で露出している。また、光導波路53の他方端部においては、光導波路53の天面(あるいは、溝の上面)の一部が光導波路55を塞ぐようにして内側ないし下方へ向けて突出して傾斜面57が形成されている。傾斜面57は平らな面でもよいが、この実施形態では断面凹面状に湾曲している。この結果、この箇所では光導波路53の端面は比較的小さな面積でクラッド基板52の外周面に露出している。
【0042】
上下のクラッド基板52とクラッド基板54は接着剤56を挟んで貼り合わされており、上下の光導波路53、55どうしが重なり合っている。そして、傾斜面57、58が形成されている側の光導波路53、55の端面に対向させるようにして両基板52、54の外周面に所定の波長域の光信号のみを通過させるフィルタ59が接着されている。ここで、光導波路53、55どうしが隣接しているにもかかわらず、両光導波路53、55間には接着剤56の層が存在していてクラッド層として働くので、光導波路53内を伝搬する光が光導波路55へ漏れることはなく、逆に、光導波路55内を伝搬する光が光導波路53へ漏れることはない。
【0043】
図6は、この光合分波器51を光分波用に用いた例を示している。すなわち、光導波路53の端面53aには、光信号伝送用の光ファイバ60が光学的に接続されており、光導波路55の端面55aには、光信号伝送用の光ファイバ61が光学的に接続されており、フィルタ59を介して光導波路53、55の他方端面には光ファイバ62が光学的に接続されている。
【0044】
しかして、この光合分波器51においては、光ファイバ60からフィルタ透過波長域の光信号が伝送されてくると、この光信号は、図6にY1で示すように、光導波路53内に入射して光導波路53内を伝搬する。光導波路53内を伝搬した光信号は傾斜面57で反射された後、光導波路53から出射されてフィルタ59に達する。この光はフィルタ透過波長域の光であるため、フィルタ59を通過して光ファイバ62に入り、光ファイバ62によって伝送される。
【0045】
これに対し、光ファイバ60からフィルタ反射波長域の光信号が伝送されてくると、この光信号は、図6にY2で示すように、光導波路53内に入射して光導波路53内を伝搬する。光導波路53内を伝搬した光信号は傾斜面57で反射されることによって光導波路55側へ傾いた角度で光導波路53から出射されてフィルタ59に達する。この光はフィルタ反射波長域の光であるため、フィルタ59で反射された後、下方の光導波路55内に入射し、光導波路55を伝搬して光ファイバ61に入り、光ファイバ61によって伝送される。
【0046】
この光合分波器51でも、光導波路53、55を直線状の光導波路で形成することが可能になるので、光合分波器51を小型化することができる。特に、光ファイバ60、61どうしを接近させて配置することができ、しかも基板厚み方向に重ねて配置することができるので、光合分波器51をきわめて小さくすることができる。また、本発明の光合分波器51によれば、光導波路を曲げて形成する必要がないので、光導波路の曲がりによる光伝搬損失が生じることがなくなり、光導波路全体として光伝搬損失を少なくできる。さらに、この実施形態では、傾斜面57、58を凹面状に湾曲させているので、傾斜面57、58にレンズ作用や集光作用を持たせることができ、別途レンズなどを用いることなく光ファイバ62等に光信号を入射させることができる。
【0047】
なお、本実施形態でも、第1の実施形態や第2の実施形態の場合と同様、適宜光学素子の種類や配置を変更して合波用などにも使用できるのはもちろんである。
【0048】
【発明の効果】
本発明の光合分波器にあっては、光導波路を大きく湾曲させる必要が無く、好ましい実施態様では光導波路を直線状に形成することができるので、光合分波器を小型化することができる。よって、光学部品を含めたモジュールの小型化も可能になる。また、光導波路を大きく湾曲させる必要がないので、光が光導波路から漏れにくく、光合分波器の導波効率を高くできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の光合分波器の概略構成を示す平面図である。
【図2】別な従来の光合分波器の概略構成を示す平面図である。
【図3】本発明の第1の実施形態に係る光合分波器の概略構成を示す断面図である。
【図4】同上の光合分波器の異なる使用状態を説明する概略断面図である。
【図5】本発明の第2の実施形態に係る光合分波器の概略構成を示す断面図である。
【図6】本発明の第3の実施形態に係る光合分波器の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
21、31、51 光合分波器
22、32、52、34、54 クラッド基板
23、33、53、35、55 光導波路
24、38、59 フィルタ
28、36、37、57、58 傾斜面
56 接着層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical multiplexer / demultiplexer that multiplexes or demultiplexes wavelength-multiplexed optical signals in order to transmit and receive optical signals communicated by, for example, an optical fiber.
[0002]
[Prior art]
In recent years, communication using optical fibers has become mainstream due to the development of high-speed and large-capacity communication networks and communication control devices. For example, terminal devices such as information home appliances installed in each home are also connected to the Internet using optical fibers. There is a need to connect a communication network to transmit and receive signals. Optical fibers are also being used to connect personal computers installed in homes to televisions, DVDs, game machines, and the like. Therefore, there is a need for an inexpensive, small-sized and efficient optical transceiver that can be used in information appliances. Such an optical transceiver includes an optical multiplexer / demultiplexer that demultiplexes or multiplexes wavelength-multiplexed optical signals in order to transmit and receive optical signals communicated by optical fibers.
[0003]
By the way, in such an optical multiplexer / demultiplexer, many structures have been proposed in which a filter is provided in association with an optical waveguide to demultiplex or multiplex optical signals. In many cases, a filter is mounted in an optical waveguide on a substrate, and a conventional optical multiplexer / demultiplexer (see FIG. 1 to be described later) for demultiplexing or multiplexing an optical signal is attached to the end face of the optical waveguide on the substrate. There is a conventional optical multiplexer / demultiplexer (see FIG. 2 described later) for demultiplexing or multiplexing optical signals.
[0004]
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of the above-described conventional optical multiplexer / demultiplexer. The optical multiplexer /
[0005]
Now, the wavelength multiplexed signal (or optical signal) including the optical signal b in the wavelength band reflected by the
[0006]
On the other hand, when the optical signal b in the wavelength region reflected by the
[0007]
FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of another conventional optical multiplexer / demultiplexer described above. The optical multiplexer /
[0008]
This optical multiplexer /
[0009]
On the other hand, when the optical signal b in the wavelength region reflected by the
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional optical multiplexer / demultiplexer as described above, the optical signal reflected from the filter is incident on the side reflecting the optical signal after entering the optical signal from the optical waveguide at an incident angle of 45 ° with respect to the filter. Are incident on different optical waveguides, the ends of the two optical waveguides are arranged at an angle of about 90 ° on the main surface of the substrate at the joint location of the two optical waveguides. As a result, the optical fiber optically connected to the end face of the optical waveguide and the optical elements such as the light emitting element and the light receiving element are physically separated. Such an arrangement causes a problem that not only the space of the optical waveguide but also the optical multiplexer / demultiplexer itself becomes large.
[0011]
In order to avoid this, in the conventional optical multiplexer / demultiplexer, the optical waveguide is bent with a large curvature so that optical elements such as optical fibers can be arranged as close as possible. However, if the curvature of the optical waveguide becomes too large Light propagation loss occurs, and the propagation efficiency of the optical signal is reduced.
[0012]
DISCLOSURE OF THE INVENTION
The present invention has been made in view of the problems of the conventional example described above, and an object of the present invention is to make it possible to configure a structure of an optical waveguide for demultiplexing or multiplexing light in a small space. An object of the present invention is to provide an optical multiplexer / demultiplexer that can be miniaturized.
[0013]
The optical multiplexer / demultiplexer according to the present invention forms an optical waveguide by filling a core material in each groove provided in two clad substrates,Two optical waveguides provided on the two clad substrates are optically separated from each other, and two optical waveguides are separated.The clad substrateThe surface on which the optical waveguide is formedA filter that transmits light in a predetermined wavelength region and reflects light in other wavelength regions is disposed opposite to the optical waveguide end surfaces of both cladding substrates, and is disposed on the end surfaces of the cladding substrates. An optical multiplexer / demultiplexer for demultiplexing light propagating in the optical waveguide by the filter, or for combining light propagating in the optical waveguide and light incident on the optical waveguide from the outside, One of the two clad substratesClad substrateThe first reflection surface that reflects light propagating through the optical waveguide toward the filter at the end, and the first reflection surface is located at the end of the optical waveguide where the filter is opposed to the first reflection surface. It is formed with an inclined surface with respect to the optical axis direction of the optical waveguide protruding inward so as to block the optical waveguide,Thereby, the end face of the optical waveguide on which the filter is opposed is exposed on the outer peripheral surface of one clad substrate with a relatively small area,Of the light reflected by the first reflecting surface, the light in the filter transmission wavelength region is transmitted through the filter and emitted to the outside, and the light reflected by the first reflection surface other than the filter transmission wavelength region The light in the wavelength region is reflected by the filter and is reflected on the other optical waveguide.End faceAnd the other of the two clad substrates.Clad substrateThe second reflection surface that reflects light propagating through the optical waveguide toward the filter is provided at the end, and the second reflection surface is formed at the end of the optical waveguide where the filter is opposed to the second reflection surface. It is formed with an inclined surface with respect to the optical axis direction of the optical waveguide protruding inward so as to block the optical waveguide,Thereby, the end face of the optical waveguide on which the filter is opposed is exposed on the outer peripheral surface of the other clad substrate with a relatively small area,Of the light reflected by the first reflecting surface, the filter transmission wavelength rangeWavelength range other thanIs reflected by the filter and the other optical waveguideEnd faceAnd is reflected by the second reflecting surface in a direction substantially parallel to the optical axis direction of the other optical waveguide.
[0014]
In the optical multiplexer / demultiplexer according to the present invention, when light in the filter transmission wavelength region enters from the end face of one of the optical waveguides, this light is reflected by the first reflecting surface, reaches the filter, and passes through the filter. And exits to the outside. Light in the filter transmission wavelength region can also be propagated in the opposite direction. Also, when light in the filter reflection wavelength region enters from the end face of the optical waveguide, this light is reflected by the first reflection surface and reaches the filter, is reflected by the filter and enters the other optical waveguide, The light is emitted from the end face of the optical waveguide. The light in the filter reflection wavelength region can also be propagated in the opposite direction. Accordingly, optical components such as light emitting elements, light receiving elements, and optical fibers are disposed at positions facing both end faces of the optical waveguide and at positions corresponding to the filters, respectively, for optical demultiplexing, optical multiplexing, optical transceivers, etc. It can be used for
[0015]
Moreover, the present inventionLight ofIn the multiplexer / demultiplexer, since the light propagating in the optical waveguide is reflected by the first reflecting surface, it is not necessary to largely bend the optical waveguide. In a preferred embodiment, the optical waveguide is linear. The optical multiplexer / demultiplexer can be downsized. Therefore, it is possible to reduce the size of the module including the optical component. In addition, since it is not necessary to bend the optical waveguide greatly, light hardly leaks from the optical waveguide, and the waveguide efficiency of the optical multiplexer / demultiplexer can be increased. Preferably, the clad substrates are bonded to each other with the filter interposed therebetween, and the filter is provided over the entire bonding region of the clad substrates. A manufacturing process can be facilitated by providing the filter over the entire bonding region between the clad substrates.
[0016]
Furthermore, in the optical multiplexer / demultiplexer according to the present invention, since the light propagating in the optical waveguide is reflected by the second reflecting surface, it is not necessary to bend the optical waveguide greatly, and the optical multiplexer / demultiplexer Can be miniaturizedThe
[0017]
The present inventionIn an embodiment of the optical multiplexer / demultiplexer,The first reflecting surface is formed in a curved shape.Yes.According to such an embodimentFirstBy forming the first reflecting surface into a curved surface, the first reflecting surface has a lens function, a condensing function, and the like.Butit can.
[0018]
The present inventionIn another embodiment of the optical multiplexer / demultiplexer,The second reflecting surface is formed into a curved surfaceYes.According to such an embodimentFirstBy forming the second reflecting surface into a curved surface, the second reflecting surface has a lens function, a condensing function, and the like.Butit can.
[0019]
In addition, the present inventionLight ofIn still another embodiment of the multiplexer / demultiplexer, the clad substrate is preferably formed of a resin, and the clad substrates are preferably bonded by an adhesive.
[0020]
An optical communication apparatus according to the present invention is related to the present invention.LightA multiplexer / demultiplexer is used. Since such an optical communication device uses the optical multiplexer / demultiplexer of the present invention, there is no protrusion in the thickness direction and the thickness can be reduced.
[0021]
The above-described constituent elements of the present invention can be arbitrarily combined as much as possible.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 3 is a sectional view showing a schematic configuration of the optical multiplexer /
[0023]
FIG. 3 shows an example in which the optical multiplexer /
[0024]
Next, the optical transceiver operation of the optical multiplexer /
[0025]
Further, the reception signal transmitted through the
[0026]
According to the optical multiplexer /
[0027]
In the present embodiment, the case where the
[0028]
3, if a light receiving element is arranged instead of the
[0029]
In addition, as shown in FIG. 4, if a
[0030]
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a sectional view showing a schematic configuration of an optical multiplexer /
[0031]
The upper
[0032]
The
[0033]
FIG. 5 shows an example in which the optical multiplexer /
[0034]
Next, the optical transceiver operation of the optical multiplexer /
[0035]
Further, the received signal transmitted through the
[0036]
Also in this optical multiplexer /
[0037]
In the present embodiment, the case where the
[0038]
In the configuration of FIG. 5, if a light receiving element is arranged instead of the
[0039]
Although not shown, if a light emitting element is provided facing the end face of the
[0040]
(Third embodiment)
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical multiplexer /
[0041]
The upper
[0042]
The upper and lower
[0043]
FIG. 6 shows an example in which the optical multiplexer /
[0044]
Thus, in this optical multiplexer /
[0045]
In contrast, when an optical signal in the filter reflection wavelength region is transmitted from the
[0046]
Also in this optical multiplexer /
[0047]
In this embodiment as well, as in the case of the first embodiment and the second embodiment, it is needless to say that the type and arrangement of optical elements can be appropriately changed and used for multiplexing.
[0048]
【The invention's effect】
In the optical multiplexer / demultiplexer of the present invention, it is not necessary to bend the optical waveguide greatly, and in the preferred embodiment, the optical waveguide can be formed in a straight line, so that the optical multiplexer / demultiplexer can be miniaturized. . Therefore, it is possible to reduce the size of the module including the optical component. In addition, since it is not necessary to bend the optical waveguide greatly, light hardly leaks from the optical waveguide, and the waveguide efficiency of the optical multiplexer / demultiplexer can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a conventional optical multiplexer / demultiplexer.
FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of another conventional optical multiplexer / demultiplexer.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the optical multiplexer / demultiplexer according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating different usage states of the above optical multiplexer / demultiplexer.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical multiplexer / demultiplexer according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical multiplexer / demultiplexer according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
21, 31, 51 Optical multiplexer / demultiplexer
22, 32, 52, 34, 54 Clad substrate
23, 33, 53, 35, 55 Optical waveguide
24, 38, 59 filters
28, 36, 37, 57, 58 Inclined surface
56 Adhesive layer
Claims (6)
前記フィルタによって前記光導波路内を伝搬する光を分波させ、あるいは、前記光導波路内を伝搬する光と外部から前記光導波路に入射する光とを合波させる光合分波器であって、
前記2つのクラッド基板のうち一方のクラッド基板の端部に、その光導波路を伝搬する光を前記フィルタに向かって反射させる第1の反射面を有し、
前記第1の反射面は、前記フィルタが対向配置される光導波路端部において、前記光導波路を塞ぐようにして内側へ向けて突出された、前記光導波路の光軸方向に対する傾斜面で形成され、それによって前記フィルタが対向配置された光導波路端面が比較的小さな面積で一方のクラッド基板の外周面で露出し、
前記第1の反射面によって反射された光のうちフィルタ透過波長域の光は、前記フィルタを透過して外部へ出射され、
前記第1の反射面によって反射された光のうちフィルタ透過波長域以外の波長域の光は、前記フィルタで反射して他方の光導波路の端面に入射され、
前記2つのクラッド基板のうち他方のクラッド基板の端部に、その光導波路を伝搬する光を前記フィルタに向かって反射させる第2の反射面を有し、
前記第2の反射面は、前記フィルタが対向配置される光導波路端部において、前記光導波路を塞ぐようにして内側へ向けて突出された、前記光導波路の光軸方向に対する傾斜面で形成され、それによって前記フィルタが対向配置された光導波路端面が比較的小さな面積で他方のクラッド基板の外周面で露出し、
前記第1の反射面によって反射された光のうちフィルタ透過波長域以外の波長域の光が、前記フィルタで反射して他方の光導波路の端面に入射し、前記第2の反射面により前記他方の光導波路の光軸方向とほぼ平行な方向へ向けて反射されることを特徴とする光合分波器。Each groove provided in the two clad substrates is filled with a core material to form an optical waveguide, and the opposing surfaces of the optical waveguides provided in the two clad substrates are optically separated from each other. The two surfaces of the clad substrate on which the optical waveguides are formed are arranged so as to face each other, and a filter that transmits light in a predetermined wavelength region and reflects light in other wavelength regions is used as a light guide for both clad substrates. Arranged on the end face of the clad substrate facing the end face of the waveguide,
An optical multiplexer / demultiplexer for demultiplexing light propagating in the optical waveguide by the filter, or for combining light propagating in the optical waveguide and light incident on the optical waveguide from the outside,
A first reflecting surface that reflects light propagating through the optical waveguide toward the filter at an end of one of the two clad substrates;
The first reflection surface is formed by an inclined surface with respect to the optical axis direction of the optical waveguide, which protrudes inward so as to block the optical waveguide at an end portion of the optical waveguide where the filter is opposed to the optical waveguide. The end face of the optical waveguide on which the filter is arranged oppositely is thereby exposed on the outer peripheral surface of one clad substrate with a relatively small area,
Of the light reflected by the first reflecting surface, the light in the filter transmission wavelength range is transmitted through the filter and emitted to the outside.
Of the light reflected by the first reflecting surface, light in a wavelength region other than the filter transmission wavelength region is reflected by the filter and incident on the end surface of the other optical waveguide,
A second reflecting surface that reflects light propagating through the optical waveguide toward the filter at an end of the other clad substrate of the two clad substrates;
The second reflecting surface is formed by an inclined surface with respect to the optical axis direction of the optical waveguide that protrudes inward so as to block the optical waveguide at an end portion of the optical waveguide on which the filter is opposed. The end face of the optical waveguide on which the filter is arranged oppositely is thereby exposed on the outer peripheral surface of the other cladding substrate with a relatively small area,
Of the light reflected by the first reflection surface, light in a wavelength region other than the filter transmission wavelength region is reflected by the filter and incident on the end surface of the other optical waveguide. An optical multiplexer / demultiplexer that is reflected toward a direction substantially parallel to the optical axis direction of the optical waveguide.
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