JP4361024B2 - 光回路 - Google Patents
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Description
従来、光導波路回路との間で導波光を垂直に入出力するために、垂直光路変換ミラー回路が使用されている。一般に、平面光導波回路(PLC:Planer Lightwave Circuit)は、石英ガラス系の基板上に、屈折率が高い部分を作り光導波路としたものであり、いわゆるプレーナ構造を有している。したがって、光導波路などの光回路は、基板に平行な面の上に平面状に構成される。本明細書では、これを回路構成面とする。垂直光路変換ミラー回路は、例えば、特許文献1や非特許文献1に記載されているように形成することが出来る。
図11は、垂直光路変換ミラー回路の断面図を示した図である。垂直光路変換ミラー回路においては、平坦な光回路1中に光導波路2が形成されており、光導波路2の端部には、ミラー溝3が設けられている。ミラー溝3内の光導波路2の端面と対向する壁面には、樹脂で形成された45°斜面を反射面とする垂直光路変換ミラー4が形成されている。使用に際してゴミ等によって垂直光路変換ミラー4の反射面表面が汚染されて機能が低下するのを避けるため、垂直光路変換ミラー4の上部には、透明な第一の樹脂層5を介して透明な平行平板状のミラー保護板6が設置されている。光導波路2中を伝播してきた導波光は、垂直光路変換ミラー4によって光回路1の構成面に垂直に出射し、あるいは光回路1の構成面に垂直に入射した光が垂直光路変換ミラー4によって光導波路2内に結合するようになっている。
n sinθr= sinθRO (1)
から与えられる。ここで通常は第一の樹脂層5とミラー保護板6の屈折率差は空気との間の屈折率差に比較して十分小さいので、屈折率はともにnとする。ミラー反射光の垂直方向(図11のy方向)からの角度ずれθrが数度以下と小さい場合、式(1)は
nθr=θRO (2)
と近似できる。
n sin(θs−θr)=sinθ (3)
が成り立つ。式(3)において、θは傾斜のついたミラー保護層7の表面垂線とミラー保護層7表面からの出射光とのなす角度である。式(3)より光回路1の構成面に垂直な方向からの出射角度ずれθRは、
θR=θs−θ
=θs− sin−1{n sin(θs−θr)} (4)
となる。
θr= sin−1{(1/n)sin θRO} (5)
であり、式(4)を変形すると
θs= tan−1{(n sinθr-sinθR)/(n cosθr-cosθR)} (6)
が得られる。
図4は、参考例の実施例1にかかる垂直光路変換ミラー回路の断面図を示す。以下述べる本発明の各実施例に共通の光回路1として、Si基板上にSiO2を主成分とするガラスから成る石英系光導波路回路を、火炎直接堆積法及びドライエッチング法にて形成したものを用いた。コア−クラッド間の比屈折率差は0.5%、下部クラッドの厚みは20μm、導波路コアは7μm角、上下両クラッドを含む全厚みは40μmである。光回路1中の光導波路2の端に図4に示すような樹脂供給溝を備えたコの字状のミラー溝3を形成した。ミラー溝3は、深さ40μmでSi基板まで達し、ドライエッチングによって形成した。ミラー溝3を形成した後、特許文献1に記述されているように、エポキシ樹脂の濡れ性制御によって光導波路2の端面の対向部に45°樹脂斜面と金蒸着膜から成る垂直光路変換ミラー4を形成した。この垂直光路変換ミラー4が形成された光回路1を用いて下記の実施例を実現した。
反射光の角度精度がさらに求められる場合は、次に述べる個別補正が可能な方法が適している。
図6は、参考例の実施例2にかかる垂直光路変換ミラー回路の断面図である。光回路1の垂直光路変換ミラー4上部に、屈折率nが1.5のアクリレート系UV硬化樹脂を第一の樹脂層5として用いて、傾斜角度θsで屈折率nが1.5のBK7ガラスでできた楔型角度補正板10が貼り付けられている。図1において示したミラー保護層7は、本実施例においては透明な第一の樹脂層5と同じく透明な楔型角度補正板10から成っている。
図10は、本発明の実施例3にかかる垂直光路変換ミラー回路断面図である。図1において示したミラー保護層7は、本実施例においては第一の樹脂層5、ミラー保護板6、第二の樹脂層17、および楔型角度補正板10から成っている。図11で示した従来技術例に、第二の樹脂層17を介して楔型角度補正板10を貼り付けた構造となっている。
2 光導波路
3 ミラー溝
4 垂直光路変換ミラー
5 第一の樹脂層
6 ミラー保護板
7 ミラー保護層
8 ダイシングソーの刃
9 傾斜溝型角度補正板
10 楔型角度補正板
11 ガラスブロック
12 補助板
13 ダイシング基板
14 スクリーン
15 光ファイバ
16 半導体レーザ
17 第二の樹脂層
Claims (2)
- 光導波路端に設けられた光導波路コアより深いミラー溝と、前記ミラー溝内において前記光導波路端に対向して設けられた垂直光路変換ミラーとを備え、平面状に構成された光回路において、
前記ミラー溝から出射光進行方向側に渡って設けられた、
前記ミラーの上方に形成された第一の樹脂層と、
前記第一の樹脂層の上部に配置された平板状のミラー保護板と、
前記ミラー保護板の上部に配置された第二の樹脂層と、
前記第二の樹脂層の上部であって、前記ミラー溝の前記出射光進行方向側に配置した楔形角度補正板とを含むミラー保護部を備え、
前記角度補正板の前記出射光が出射する側の表面は、前記光回路の構成面と一定の傾斜角を有し、
前記ミラー保護部の前記出射光が出射する側の表面と前記光回路の構成面とが一定の傾斜角θ s を有していることを特徴とする光回路。 - 前記傾斜角θsは、前記垂直光路変換ミラーにおける反射光と前記光回路の構成面の垂直法線がなす角度θrと、前記光回路からの出射光と前記光回路の構成面の垂直法線がなす角度θRとが、
θs= tan−1{(n sinθr-sinθR)/(n cosθr-cosθR)}により関係付けられていることを特徴とする請求項1に記載の光回路。
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