JP4012785B2

JP4012785B2 - 光接続装置

Info

Publication number: JP4012785B2
Application number: JP2002247129A
Authority: JP
Inventors: 健一仲間; 幸成関口; 修三上; 佳一村田; 健太郎宮里
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd; Tokai University Educational Systems
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd; Tokai University Educational Systems
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2022-08-27
Also published as: US20040096152A1; CA2438517A1; US6987906B2; JP2004085913A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野で使用される光接続装置に関し、とくに光導波路を伝搬する光と光素子とを光学的に結合する集積化が可能な光接続装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータをはじめとする情報処理装置が処理する情報量は増大の一途をたどっている。これにともなってこれらの装置を構成している電子回路基板内、あるいは基板間での配線数が増大し、電子回路実装の高密度化が要求されている。しかしながら配線間での信号の干渉や配線距離の長尺化による伝搬遅延の問題などが深刻になっている。
【０００３】
このような問題を解決する手段として、光接続技術が注目されてきた。光信号の伝達には相互干渉の問題がなく、並列実装が行えるため、光接続技術は大量の情報の伝送に適している。電子回路基板内での配線は、基板上に実装した光源（発光素子）から光検出器（受光素子）へ光導波路等の光伝達手段を介して光信号を伝送する、いわゆる光回路によって置き換えることができる。
【０００４】
しかし電子回路と光回路では多くの相違点がある。光回路においては光素子と光導波路などの伝送路との接続を行う必要がある。しかし光の結合には精密な位置合わせ（調心）が必要とされ、単純な接触でよい電気的接続に比べると容易でない。電子回路基板上で電子素子とプリント配線とを接続するのには通常、電子素子のピンをプリント配線基板に挿入してハンダ付けするが、光接続もこのように挿入固定などの簡便な方法によって行えることが望まれる。このような簡便な光接続手段を、電子素子のピンになぞらえて光ピンと称する。
【０００５】
例えば、光導波路を貫通する孔に光ファイバを挿入して光接続を行う光ピンが知られている（ＯｐｔｉｃｓＪａｐａｎ２００１講演予稿集、６ｐＤ１参照）。基板中に光導波路を形成し、この光導波路を貫通するように基板に貫通孔を設ける。この貫通孔に、先端を４５゜の角度に斜め加工した分布屈折率型光ファイバを挿入することによって、光導波路を伝搬する光を９０゜折り返す。この折り返した光を分布屈折率型光ファイバのレンズ作用を利用して光導波路外の光電子集積回路に接続するように構成されている。
【０００６】
また、特開平７−８６５５５号公報に開示されているように、半導体レーザ、フォトダイオードなどの光能動素子とマイクロレンズ、プリズム状のＶ溝を用い、自由空間を多重反射により伝搬させることで光電子集積回路を実現する方法が知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の光ピンは分布屈折率型光ファイバを使用しているため、ピンの直径が１２７μｍと非常に細い。このために折れやすく、組立時の取り扱いが難しいという難点がある。逆にピンの間隔を２５０μｍより小さくすることができないため、集積に不向きであるという問題もある。
【０００８】
また光導波路との結合部分の加工位置の公差が厳しく性能を出しにくい。光学的には、光路を折り返した後、光導波路の水平方向に対しては光ファイバのレンズ作用によって非点隔差が発生し、結合特性が劣化するという問題がある。このように、光ファイバを用いた光ピンの集光系の設計には、種々の制限がある。
【０００９】
一方、プリズムを多重反射させて伝搬する場合には、プリズム表面の面精度の影響を多段で受けるため、プリズムの寸法公差が厳しくなる。また、すべて折り返し系で閉塞された光学系となっているため、光ファイバとの接続を前提とした光・電子混載基板上への実装が困難である。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、光導波路または光ファイバを有する光・電子混載基板上にマイクロレンズアレイを用いて半導体レーザやフォトダイオードなどの光素子を容易に実装できる光接続装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の光接続装置は、光導波路を伝搬する光と光導波路外に配置した光素子とを光学的に結合する光接続装置であって、つぎのような構成を有する。光導波路は平板状基板内にその基板表面に光軸が平行になるように形成される。平板状基板には溝が形成されており、その溝は光導波路の光軸に対して垂直な面から２〜８゜の傾斜角を有する面に沿って平板状基板の一部およびその内部の光導波路の一部がともに切除された構造を有し、かつ前記溝部には前記切除による光導波路の切断面が光導波路の端面として露出している。この光導波路と光素子は、それぞれの光軸がこの溝内で一定角度をもって交わるように配置する。その光軸が交わる位置に、一方の光軸から他方の光軸に沿って光を反射して折り返す光学手段を設ける。そして、前記光学手段は前記溝にはめ込み固定することができるように、その高さが前記溝の深さより高くならないようにかつ前記光導波路の露出端面を含む二箇所の切断面のそれぞれの傾斜角に合致する二つの面を有し、光学手段を溝に挿入したときに当該二つの面が前記二箇所の切断面のそれぞれと当接するような形状に形成されている。さらに、前記光素子と前記光を反射して折り返す光学手段との間に集光手段が挿入されており、前記光素子と前記光学手段および前記集光手段が調心され一体化されて前記溝にはめ込み固定されて組み合わせて実装されている。
【００１２】
このような構成をとることにより、本発明の光接続装置は光導波路を形成した基板に各種光素子および電子素子を一体化して小型に実装でき、さらに光学手段の端面と頂点を溝を形成する前記基板端面と溝の底面にあわせて前記溝にはめ込み固定することができる。
【００１３】
さらに、上記の光素子は、基板表面から所定距離離れた基板表面と平行な面上に実装されることが望ましい。これによって本光接続装置を組み立てる際、光素子を光導波路の光軸に平行に保って移動でき、調心作業が簡単化できる。
【００１４】
なお、上記の光素子は半導体レーザ、特に面発光レーザ等の発光素子であるか、もしくはフォトダイオード等の受光素子であることができる。また、光を反射して折り返す光学手段はプリズムもしくはミラーであることが望ましい。さらに光素子と光を反射して折り返す光学手段との間には、レンズに代表される集光手段が挿入されている。
【００１５】
これらの光学要素を調心し一体化して前記溝にはめ込み固定して実装することにより、光導波路を伝搬してきた光信号を検出する光接続装置、もしくは光導波路に光信号を送出する光接続装置、およびそれらの組合せを一体化し、かつ小型に実装できる。
【００１６】
さらに、本発明は、つぎの構成の光接続装置にも適用できる。すなわち、第一の光導波路を伝搬する光信号をこの光導波路外に配置した受光素子に入射して電気信号に変換し、その電気信号に所定の変換を施した後、その電気信号によって発光素子を駆動し、発光素子が出射する光を光信号として第二の光導波路に結合する光接続装置である。第一および第二の光導波路は前記の場合同様、平板状基板内にその表面に光軸が平行になるように形成する。平板状基板には第一および第二の光導波路に共通の溝が形成されており、該共通の溝は第一および第二の光導波路の光軸に対して垂直な面からそれぞれ２〜８゜の傾斜角を有する第一および第二の切断面に沿って平板状基板の一部およびその内部の第一および第二の光導波路の一部がともに切除されてなる構造を有し、かつ前記共通の溝部には前記切除による第一および第二の光導波路の切断面がそれぞれ第一および第二の光導波路の端面として露出している。そして共通の溝部にそれぞれの光軸に対して所定の角度傾斜した端面が露出するようにし、この溝部内には第一の光導波路から出射する光を反射して折り返し前記受光素子に入射させるとともに、発光素子が出射する光を反射して折り返し、第二の光導波路に入射させることができる光学手段を設け、該光学手段は前記共通の溝にはめ込み固定することができるように、その高さが前記共通の溝の深さより高くならないようにかつ前記第一および第二の光導波路の露出した端面を含む二箇所の前記切断面のそれぞれの傾斜角に合致する二つの面を有し、光学手段を前記共通の溝に挿入したときに当該二つの面が前記二箇所の切断面のそれぞれと当接するような形状に形成されている。さらに、少なくとも前記発光素子および前記受光素子と前記光学手段の間に集光手段が挿入されており、前記発光素子と前記受光素子と前記光学手段および前記集光手段が調心され一体化されて前記共通の溝にはめ込み固定されて実装されている。
【００１７】
このような構成をとることにより、伝送されてきた光信号を一旦電気信号に変換し、何らかの処理を電気的に行ったのち、再度光信号に戻して伝送を続ける機能をもった光接続装置が一基板上に一体化し、かつ小型に実装でき、さらに光学手段の端面と頂点を共通の溝を形成する前記基板端面と溝の底面にあわせて前記共通の溝にはめ込み固定することができる。
【００１８】
この場合も、受光素子および発光素子は、基板表面から所定距離離れた基板表面と平行な面上に実装されていることが望ましい。これによって本光接続装置を組み立てる際、光素子を光導波路の光軸に平行に保って移動でき、調心作業が簡単化できる。
【００１９】
上記の折り返し光学手段は多形プリズムであることが望ましい。多形プリズムを用いることによって、単一の素子によって複数の光路を同時に折り返すことができる。
【００２０】
また、少なくとも発光素子と光学手段の間にはレンズに代表される集光手段が挿入されている。発光素子が出射する光は通常、発散光であり、集光手段を用いれば、これを効率的に光導波路に結合できる。受光素子と光学手段の間には必ずしも集光手段を用いなくても光導波路から出射する光を検出することが可能な場合がある。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、具体例に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
［実施例１］
図１は本発明の光接続装置の第一の実施例を模式的に示す図である。本実施例は面発光レーザアレイ１５等の発光素子からの出射光をマイクロレンズアレイ１７等の集光手段を介して光導波路アレイ１１ａに結合する光接続装置である。（ａ）は光導波路の光軸に垂直な方向の断面図、（ｂ）は光軸に平行な方向の断面図である。
【００２３】
面発光レーザアレイ１５は、図１（ａ）に示すように、複数の面発光レーザ素子を後述の光導波路アレイの導波路間隔に等しい間隔で１列に同一基板上に配列したものである。図では４素子を示しているが、素子数に限定はない。アレイでない単一素子であってもよい。この面発光レーザアレイ１５はピンホール（図示を省略している）が設けられたスペーサ１８上に固定する。面発光レーザアレイ１５とマイクロレンズアレイ１７の距離はスペーサ１８の厚さで決められる。本実施例では０．５ｍｍとした。マイクロレンズアレイ１７は直径１７０μｍ、焦点距離４２０μｍで、厚さ１．６ｍｍのガラス基板の表面にイオン交換法で作製した。
【００２４】
マイクロレンズアレイ１７と面発光レーザアレイ１５は、面発光レーザを動作させた状態で両者の光軸が一致するように集光スポットを観察しつつ調心し、マイクロレンズ基板１２とスペーサ１８を貼り合わせ固定した。この状態で一体化されたものを以下では光源ユニットと呼ぶことにする。
【００２５】
一方、２つの光・電子混載基板１０ａ、１０ｂは、裏打ち基板２上にスペーサ３を挟んで貼り合わせる。ここで光・電子混載基板とは光導波路、発光素子、受光素子など光回路を構成する要素と、発光素子を電気信号で変調、駆動する電子回路や受光素子が検出し変換した電気信号を増幅する電子回路などをともに同一基板上に搭載したものをいう。
【００２６】
光・電子混載基板１０ａには光導波路が、上記の面発光レーザアレイの素子数と同数、平行に埋め込まれ、光導波路アレイ１１ａが形成されている。この光導波路アレイ１１ａは、基板１０ａ表面に所定幅、所定深さの溝を設け、外周部をエッチング加工して直径を約５０μｍに細めた光ファイバを収容し、樹脂で固定することによって作製した。その埋め込み深さは１ｍｍとした。光導波路の製法は上記に限られない。基板内にコア／クラッド構造が作製できればいかなる方法であってもよい。
【００２７】
２つの光・電子混載基板１０ａ、１０ｂの間には、スペーサ３によって溝（マイクロスリット）１４を形成する。光導波路アレイ１１ａ、１１ｂがこのマイクロスリット１４に露出する光電子混載基板１０ａ、１０ｂの端面は光導波路アレイ１１ａ、１１ｂの光軸に対して一定角度だけ傾斜するように切断し、研磨した。
【００２８】
光導波路端面を傾斜面とするのは、光導波路端面における反射光が面発光レーザアレイ１５に戻って、その光を出射したレーザの活性領域内に入射すると、そのレーザの動作が不安定になるのを防ぐためである。この傾斜角は光導波路の光軸に対して垂直な面から２〜８゜とする。２つの光電子混載基板１０ａ、１０ｂの端面の傾斜方向は平行であってもよいが、図示するように溝幅が上方に向かって広がるようすると、光源ユニットを挿入しやすくなる。
【００２９】
光電子混載基板１０ａ、１０ｂのこのスペーサ３に接する部分の端面は、光導波路アレイ１１ａ、１１ｂの光軸に対して垂直となるように加工する。これによってマイクロスリット１４に露出する光導波路アレイ１１ａと１１ｂの端面間の距離が規定される。ここでは２ｍｍとした。
【００３０】
面発光レーザアレイ１５からの光を折り返す光学手段として本例では幅４ｍｍ、高さ２．２ｍｍのマイクロプリズム１３を用いた。マイクロプリズム１３は、マイクロスリット１４内に挿入するが、その際、一端面を光・電子混載基板１０ａの端面Ｐ１に押し当て、またスペーサ３の表面Ｐ２にプリズムの頂点を突き当てて位置決めし接着する。なお、プリズムは、その高さがマイクロスリットの深さより高くならないようにし、またマイクロスリット１４の形状、すなわち光・電子混載基板１０ａ、１０ｂの端面の傾斜角に合致するように成形する必要がある。
【００３１】
以上により面発光レーザアレイ１５から出射する光をマイクロプリズム１３の斜め面で反射し、直角に折り返して光導波路アレイ１１ａに結合する光学系が構成される。
【００３２】
これらの折り返し光学手段と、面発光レーザアレイ１５、スペーサ１８、マイクロレンズアレイ１７からなる光源ユニットとの調心はつぎのように行う。マイクロレンズ基板１２を光・電子混載基板１０ａ、１０ｂの溝部をまたぐように押し当てた状態で面発光レーザを動作させ、マイクロレンズ基板１２を光・電子混載基板１０ａ、１０ｂに対して移動させる。光導波路アレイ１１ａの他端からの出射光強度を監視し、それが最大になるマイクロレンズ基板１２と光・電子混載基板１０ａの位置関係を決定する。最適位置を決定後、接合材料１９としてＵＶ硬化接着剤を用いてマイクロレンズ基板１２と光・電子混載基板１０ａ、１０ｂ、マイクロプリズム１３を固定した。
【００３３】
上記のように構成された光学系は、面発光レーザアレイ１５から出射した発散光束５１がマイクロレンズアレイ１７で収束光束５２に変換され、マイクロプリズム１３で反射されて折り返し光束５３に変換され、光導波路１１ａの端面に集光される、光接続装置として機能する。
【００３４】
以上では、面発光レーザアレイ１５からの光を光・電子混載基板１０ａ内の光導波路アレイ１１ａに結合する光接続装置について説明した。このように光接続装置の機能を発光素子からの光を光導波路に結合することに限定してよい場合には、光電子混載基板１０ｂ内には光導波路を形成する必要はない。しかし、信号光が伝搬する光導波路の途中に光源から新たな信号光を合流させるような機能が求められる場合には、光・電子混載基板１０ｂ内にも光導波路アレイ１１ａと等しい深さと間隔で光導波路アレイ１１ｂを形成し、光導波路アレイ１１ａ、１１ｂ間をマイクロプリズム１３とマイクロスリット１４を透過した光が伝搬できるようにする。なお、マイクロプリズムの代わりに反射率、透過率を必要に応じて設定したマイクロミラーを使用することもできる。
【００３５】
発光素子にはアレイが形成しやすく、出射光の広がりが少ない面発光レーザが適しているが、これには限定されない。広い意味では光導波路から出射する光を光源としてもよい。
【００３６】
また発光素子の代わりにフォトダイオードアレイなどの受光素子を配置することもできる。この場合は光導波路アレイ１１ａから出射する光をマイクロプリズム１３で折り返し、フォトダイオードアレイに入射して検出することができる。この場合を、光源ユニットに対応して光検出器ユニットと呼ぶ。
【００３７】
光検出器ユニットでは、光導波路側から光を入射し、フォトダイオードの出力が最大になるように光検出器ユニットの位置を調整する。光検出器ユニットを用いた構成の場合も、マイクロプリズム１３で光導波路アレイ１１ａからの出射光すべてを反射してもよく、また一部のみ反射し、一部は透過し光導波路アレイ１１ｂに結合するようにしてもよい。
【００３８】
上記の実施例では２つの光導波路１０ａ、１０ｂの端面間距離をスペーサ３によって規定したが、これには限られない。１つの光・電子混載基板にスライサなどで切り込みを加工し、マイクロスリットを形成してもよい。ただし、この場合は、マイクロスリットの基準面とマイクロプリズムの界面には光学的な屈折率整合をとる光硬化性樹脂を充填し、スライサ切断による散乱光の発生を防止することが望ましい。
【００３９】
本発明の光接続装置は、その光学要素であるプリズム、レンズなどがいずれも微小光学素子であり、小型で高密度に実装が可能である。このため、構成自由度の高い光・電子混載基板用の光接続装置を構成できる。
【００４０】
また、本発明の光接続装置は、光導波路とプリズム（またはミラー）からなる折り返し光学系を採用しているため、光導波路と光源ユニットとの調心を光・電子混載基板上での両者の位置調整のみで達成でき、実装装置の単純化、光・電子混載基板面内の任意の位置への光接続装置の実装固定が可能になる。
【００４１】
また、折り返し光学手段を内蔵した光・電子混載基板と光源ユニットが分離独立しているため、両者の接合材料１９にシリコーン樹脂などの取り外し／再接合が可能な材料を用いることで光源ユニット（または光検出器ユニット）の機能向上などのための交換、あるいは光・電子混載基板故障時の修理、光・電子混載基板上の故障個所の調査のため、光源ユニットを取り外しての光導波路中の信号調査などが可能になる。
【００４２】
なお、面発光レーザの出射光が、光・電子混載基板１０ａの端面で反射し、同じ光路を戻るのを防ぐため、光・電子混載基板１０ａの端面を光導波路の光軸に対して傾斜した面とする対策をとったが、面発光レーザアレイ１５の位置を、マイクロレンズの光軸から面発光レーザの活性領域の幅と同程度ずらして実装するようにしてもよい。
【００４３】
［実施例２］
本発明の光接続装置の第二の実施例の機能は実施例１と同様である。実施例１では、折り返し光学手段をもつ光導波路アレイと光源ユニットまたは光検出器ユニットとがそれぞれ一体化され、この両者を平面上の摺り合わせで調心した。本実施例では、光源ユニットまたは光検出器ユニットと折り返し光学手段を先に調心して一体化し、これを溝にはめ込み固定する点が異なる。
【００４４】
以下、図２を用いて説明する。図２は光導波路の光軸に平行な断面図である。マイクロレンズアレイ基板２２のマイクロレンズアレイ２７を形成した面にマイクロプリズム１３を予め貼り合わせる。面発光レーザアレイ１５を搭載した基板は、このマイクロレンズアレイ基板２２のマイクロレンズ２７と反対側の面に直接、表面実装するが、その位置は、つぎのように調心して決定する。
【００４５】
まず面発光レーザを発光させ、その出射光をマイクロレンズアレイ２７によってマイクロプリズム２３の表面（斜め面）に集光させる（マイクロレンズアレイ基板２２の厚みはマイクロレンズの焦点距離によって決定する）。このとき、その集光スポット群がマイクロプリズム表面の所定位置に来るように面発光レーザアレイ２５の基板の位置をマイクロレンズアレイ基板２２の表面上を移動させて調整する。この所定位置とは、マイクロプリズム２３がマイクロスリット２４内の基準面に当て込みで挿入された際、光導波路アレイ２１ａのそれぞれの光導波路の光軸がマイクロプリズム表面（斜め面）と交わる位置である。
【００４６】
なお、マイクロレンズアレイ２７には厚さ約５５０μｍのガラス基板にイオン交換法で作製したガラス製マイクロレンズアレイを用いた。レンズの直径は１２０μｍ、焦点距離は２９０μｍとした。マイクロプリズム２３は実施例１で用いたものと同様である。
【００４７】
ここでは面発光レーザアレイを用いた例を説明したが、実施例１同様にフォトダイオードアレイを使用する場合にも適用できる。ただし、その調心には、調心用光源を別途用意し、所定の位置から光を入射する必要がある。しかしフォトダイオード素子の受光面の面積はある程度大きくすることが可能であるので、実際に光を入射させて調心する必要は必ずしもなく、機械的な位置決めで十分対処できる。この場合、開口数の大きいマイクロレンズを使用することにより、位置ずれに対する許容量をできるだけ大きくしておくことが望ましい。
【００４８】
このようにして構成した折り返し光路が一体化した光源ユニット、すなわち面発光レーザを搭載した基板とマイクロレンズアレイ基板とマイクロプリズムとが一体化されたものを光・電子混載基板２０のマイクロスリット２４内に挿入する。このとき、光・電子混載基板２０の端面Ｐ３にプリズム端面を押し当て、またマイクロスリット２４の底面Ｐ４にプリズムの頂点を突き当てて位置決めする。最終的には面発光レーザアレイの配列方向に微調整して固定した。
【００４９】
なお、図２のマイクロスリット２４は光・電子混載基板に切り込みを入れた場合を示しているが、図１のようにスペーサ３を用いて２枚の基板を貼り合わせることもできる。
【００５０】
［実施例３］
図３は本発明の光接続装置の第三の実施例を模式的に示す図である。本実施例の光接続装置の機能はつぎの通りである。光導波路アレイ３１ａから入射した複数の光信号はフォトダイオードアレイ３６などの複数の受光素子に入射され、それぞれ電気信号に変換される。一方、面発光レーザアレイ３５等の複数の光源からの出射光は光導波路アレイ３１ｂにそれぞれ結合される。本実施例の光接続装置はこれらを一体構成したものである。（ａ）は光接続装置の上面図、（ｂ）は光軸に平行な方向の断面図である。
【００５１】
光導波路アレイを内蔵した光電子混載基板３０に、マイクロスリット３４を形成する点は実施例１または２と同様である。ただし、マイクロスリット３４の幅は３ｍｍとした。
【００５２】
フォトダイオードアレイ３６と面発光レーザアレイ３５は、光導波路アレイ３１ａ、３１ｂの導波路間隔と同じ間隔で配列したものをそれぞれ同一基板上に作製する。マイクロレンズ３７も同様に導波路間隔と同じ間隔でマイクロレンズアレイ基板３２内に２列形成する。
【００５３】
マイクロレンズアレイ基板３２のマイクロレンズ３７形成面には図２に示すような断面形状のマイクロプリズム３３を貼り合わせる。このような特殊な形状のマイクロプリズムは成形によって製作するのに適している。次いで、面発光レーザアレイ３５を搭載した基板とフォトダイオードアレイ３６を搭載した基板は、マイクロレンズアレイ基板３２のマイクロレンズ形成面と反対側の表面に表面実装する。その位置は、基本的に実施例２と同様にそれぞれ調心して決定する。
【００５４】
本実施例では、マイクロレンズアレイ２７には厚さ約５５０μｍのガラス基板にイオン交換法で作製したガラス製マイクロレンズアレイを用いた。レンズの寸法は実施例２と同様で、直径１２０μｍ、焦点距離２９０μｍとした。マイクロプリズム３３の大きさは４×３ｍｍ、高さは２．１ｍｍとした。
【００５５】
このようにして構成した折り返し光路のついた光入力手段、すなわち面発光レーザアレイ３５とフォトダイオードアレイ３６を搭載した各基板とマイクロレンズアレイ基板３２とマイクロプリズム３３とが一体化されたものを光・電子混載基板３０のマイクロスリット３４内の基準面Ｐ５、Ｐ６に当て込み、光導波路アレイ３１ａの位置に一致するように微調整して固定した。
【００５６】
本実施例の光接続装置はつぎのような目的に応用できる。光導波路から伝搬してきた光信号をフォトダイオードで検出し、電気信号に変換する。この電気信号を例えば整形処理したり、または別の信号によって演算処理したのち、面発光レーザの駆動信号を生成する。この駆動信号によって面発光レーザを駆動し、その出射光を光導波路に結合して伝搬させる。上記の電気信号部分の処理は光電子混載基板に搭載した電子回路によって行うことができる。したがって信号を光−電気−光の順で変換しながら並列的に処理する光接続装置を集積化できる。
なお、実施例２についても説明したが、面発光レーザ側の調心は厳密に行う必要があるが、フォトダイオード側は受光面積が大きいため粗い調心でよい。
【００５７】
【発明の効果】
発光素子または受光素子とマイクロレンズ、および折り返し光学手段を用いることにより、光導波路と受発光素子を高い自由度で結合する光接続装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光接続装置の第一の実施例を示す模式図である。
【図２】本発明の光接続装置の第二の実施例を示す模式図である。
【図３】本発明の光接続装置の第三の実施例を示す模式図である。
【符号の説明】
１０ａ、１０ｂ、２０、３０光・電子混載基板
１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ、３１ａ、３１ｂ光導波路アレイ
１２、２２、３２マイクロレンズアレイ基板
１３、２３、３３マイクロプリズム
１４、２４、３４マイクロスリット
１５、２５、３５面発光レーザアレイ
１７、２７、３７マイクロレンズアレイ
１８スペーサ
１９、２９，３９接合材料
２６、３６フォトダイオードアレイ

Claims

光導波路を伝搬する光と該光導波路外に配置した光素子とを光学的に結合する光接続装置において、前記光導波路は平板状基板内に該基板表面と光軸が平行になるように形成され、前記平板状基板には溝が形成されており、該溝は前記光導波路の光軸に対して垂直な面から２〜８゜の傾斜角を有する面に沿って前記平板状基板の一部およびその内部の前記光導波路の一部がともに切除されてなる構造を有し、前記溝部に前記切除による前記光導波路の切断面が前記光導波路の端面として露出しており、該光導波路と前記光素子は、それぞれの光軸が前記溝内で一定角度をもって交わるように配置されており、該光軸が交わる位置に、一方の光軸から他方の光軸に沿って光を反射して折り返す光学手段が配設されており、前記光学手段は前記溝にはめ込み固定することができるように、その高さが前記溝の深さより高くならないようにかつ前記光導波路の露出した端面を含む二箇所の前記切断面のそれぞれの傾斜角に合致する二つの面を有し、光学手段を溝に挿入したときに当該二つの面が前記二箇所の切断面のそれぞれと当接するような形状に形成されており、前記光素子と前記光を反射して折り返す光学手段との間に集光手段が挿入されており、前記光素子と前記光学手段および前記集光手段が調心され一体化されて前記溝にはめ込み固定されて実装されていることを特徴とする光接続装置。
前記光素子は、前記基板表面から所定距離の前記基板表面と平行な面上に実装されていることを特徴とする請求項１に記載の光接続装置。
前記光素子が発光素子である請求項１または２に記載の光接続装置。
前記光素子が受光素子である請求項１または２に記載の光接続装置。
前記光を反射して折り返す光学手段がプリズムもしくはミラーである請求項１に記載の光接続装置。
第一の光導波路を伝搬する光信号を該光導波路外に配置した受光素子に入射して電気信号に変換し、該電気信号に所定の変換を施した後、該電気信号によって発光素子を駆動し、該発光素子が出射する光を光信号として第二の光導波路に結合する光接続装置において、前記第一および第二の光導波路は平板状基板内に該基板表面に光軸が平行になるように形成され、前記平板状基板には前記第一および前記第二の光導波路に共通の溝が形成されており、該共通の溝は前記第一および前記第二の光導波路の光軸に対して垂直な面からそれぞれ２〜８゜の傾斜角を有する第一および第二の切断面に沿って前記平板状基板の一部およびその内部の前記第一および前記第二の光導波路の一部がともに切除されてなる構造を有し、前記共通の溝部に前記切除による前記第一および第二の光導波路の切断面がそれぞれ前記第一および第二の光導波路の端面として露出しており、前記共通の溝部内には第一の光導波路から出射する光を反射して折り返し前記受光素子に入射させ、かつ前記発光素子が出射する光を反射して折り返し、第二の光導波路に入射させる光学手段が配設されており、前記光学手段は前記共通の溝にはめ込み固定することができるように、その高さが前記共通の溝の深さより高くならないようにかつ前記第一および第二の光導波路の露出した端面を含む二箇所の前記切断面のそれぞれの傾斜角に合致する二つの面を有し、光学手段を前記共通の溝に挿入したときに当該二つの面が前記二箇所の切断面のそれぞれと当接するような形状に形成されており、少なくとも前記発光素子および前記受光素子と前記光学手段の間に集光手段が挿入されており、前記発光素子と前記受光素子と前記光学手段および前記集光手段が調心され一体化されて前記共通の溝にはめ込み固定されて実装されていることを特徴とする光接続装置。
前記受光素子および発光素子は、前記基板表面から所定距離の前記基板表面と平行な面上に実装されていることを特徴とする請求項６に記載の光接続装置。
前記光学手段が多形プリズムである請求項７に記載の光接続装置。