JP4609311B2 - Optical transceiver - Google Patents
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Description
本発明は、複数のコアを有するポリマ導波路をフレキシブル電気配線基板に機械的に、かつ光学的に接続するための光送受信器に関するものである。 The present invention relates to an optical transceiver for mechanically and optically connecting a polymer waveguide having a plurality of cores to a flexible electrical wiring board.
可撓性を有する光導波路として、複数のコアを有するポリマ導波路が開発され(特許文献1)、このポリマ導波路を用いて他の光デバイスと接続することが提案されている。 As a flexible optical waveguide, a polymer waveguide having a plurality of cores has been developed (Patent Document 1), and it has been proposed to use this polymer waveguide to connect to another optical device.
例えば、特許文献2では、ポリマ導波路にミラー構造を形成し、そのミラー構造に位置して、光−電気変換機能を有する有機導電体膜を形成して、ポリマ導波路からの光信号を、光−電変換することが提案され、また特許文献3では、ポリマ導波路と電気配線基板とを積層してマルチチップモジュール基板とすることが提案されている。
For example, in
ところで、ポリマ導波路からの光信号を電気配線基板の光素子に、或いは電気配線基板の光素子からポリマ導波路に光信号を入力する場合、電気配線基板自体も可撓性のあるフレキシブル電気配線基板を用いて両者を機械的かつ光学的に接続できれば、光情報処理回路としての適用範囲が格段に向上できることが期待される。 By the way, when the optical signal from the polymer waveguide is input to the optical element of the electric wiring board or from the optical element of the electric wiring board to the polymer waveguide, the electric wiring board itself is also flexible and flexible electric wiring. If the two can be mechanically and optically connected using a substrate, it is expected that the application range as an optical information processing circuit can be remarkably improved.
しかしながら、ポリマ導波路の光軸と光素子の光軸は直交しているので、発光素子(もしくはポリマ導波路)から発した光を効率良くポリマ導波路(もしくは受光素子)に入射させるには、何らかの方法で光路を略直角に変換しなければならない。 However, since the optical axis of the polymer waveguide and the optical axis of the optical element are orthogonal, in order to make the light emitted from the light emitting element (or polymer waveguide) efficiently enter the polymer waveguide (or light receiving element), The optical path must be converted to a substantially right angle by some method.
特許文献4,5のようにポリマ導波路の先端を斜めに加工する方法もあるが、例えばダイヤモンドブレードなどで加工した場合、加工面にダイヤモンド粒の傷跡が残り、反射率が落ちてしまう。 Although there is a method of processing the tip of the polymer waveguide obliquely as in Patent Documents 4 and 5, for example, when processing with a diamond blade or the like, scars of diamond grains remain on the processed surface, and the reflectance decreases.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ポリマ導波路とフレキシブル電気基板とを機械的かつ光学的に接続できる光送受信器を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems and provide an optical transceiver that can mechanically and optically connect a polymer waveguide and a flexible electric substrate.
上記目的を達成するために請求項1の発明は、透明なフレキシブル電気配線基板と、
上記フレキシブル電気配線基板の一方の面に実装された光素子と、
上記フレキシブル電気配線基板の他方の面に、先端が上記光素子に臨むように接着されると共に、光信号を伝搬するコアが形成されたポリマ導波路と、
上記ポリマ導波路の先端に接着剤を滴下して形成され、上記コアと上記光素子とを光学的に結合する凹状メニスカス形状の反射材と、
上記フレキシブル電気配線基板の他方の面に、余剰の上記接着剤を除くと共に、上記光信号が入射する上記凹状メニスカス形状の反射材の反射面が上記光信号の伝搬方向を90度回転する凹状メニスカス形状となるように上記ポリマ導波路の先端から所定の距離離れた位置に形成されたメニスカス形成溝と、
からなる光送受信器である。
In order to achieve the above object, the invention of
An optical element mounted on one surface of the flexible electrical wiring board;
On the other surface of the flexible electrical wiring board, and polymer waveguides tip core for propagating Rutotomoni bonded so as to face to the optical element, an optical signal is formed,
A concave meniscus-shaped reflecting material formed by dropping an adhesive on the tip of the polymer waveguide and optically coupling the core and the optical element;
On the other surface of the flexible electrical wiring board, with the exception of the adhesive of the surplus, concave reflecting surface of the reflector of the concave meniscus shape in which the optical signal is incident is rotated 90 degrees propagation direction of the optical signal A meniscus forming groove formed at a predetermined distance from the tip of the polymer waveguide so as to have a meniscus shape ;
An optical transceiver consisting of
請求項2の発明は、上記ポリマ導波路は、複数のコアを有し、上記フレキシブル電気配線基板は、ポリイミド樹脂基板からなり、上記ポリイミド樹脂基板の上記光素子が搭載される側には、上記光素子を半田固定するためのメタルパターンまたは電気配線パターンが形成されている請求項1に記載の光送受信器である。
According to a second aspect of the invention, the polymer optical waveguide has a plurality of cores, the flexible electrical wiring board is made of a polyimide resin substrate, on the side where the optical element of the polyimide resin substrate is mounted, the The optical transceiver according to
請求項3の発明は、反射材の反射面には金属薄膜が形成される請求項1又は2に記載の光送受信器である。 A third aspect of the present invention is the optical transceiver according to the first or second aspect, wherein a metal thin film is formed on the reflecting surface of the reflecting material.
本発明によれば、ポリマ導波路を光素子が搭載された透明なフレキシブル電気配線基板の反対側に接着し、その先端に反射材を設け、ポリマ導波路と光素子とを反射材と透明なフレキシブル電気配線基板を通して光学的に結合することで、可撓性を保ちつつ確実な機械的・光学的接合が行えるという優れた効果を発揮するものである。 According to the present invention, the polymer waveguide is bonded to the opposite side of the transparent flexible electrical wiring board on which the optical element is mounted, the reflective material is provided at the tip, and the polymer waveguide and the optical element are made transparent with the reflective material. By optically coupling through the flexible electrical wiring board, an excellent effect is achieved that reliable mechanical and optical bonding can be performed while maintaining flexibility.
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。 A preferred embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1〜図7は、本発明の光送受信器の一実施の形態を示す図で、図1は平面図、図2は正面図、図3は左側面図、図4は斜視図、図5は裏面側からみた斜視図、図6は、図2の要部拡大図、図7は、曲面反射部材の反射を説明する図である。 1 to 7 are diagrams showing an embodiment of an optical transceiver according to the present invention. FIG. 1 is a plan view, FIG. 2 is a front view, FIG. 3 is a left side view, FIG. 4 is a perspective view, and FIG. Is a perspective view seen from the back side, FIG. 6 is an enlarged view of the main part of FIG. 2, and FIG. 7 is a diagram for explaining reflection of the curved reflecting member.
図において、10は、厚さが0.2mm程度のフレキシブル電気配線基板で、略透明なポリイミド樹脂フィルムからなり、そのポリイミド樹脂フィルムの一面(図では裏面)に、LDアレイ、VCSELアレイやPDアレイなどの光素子11を半田固定するためのメタルパターンや電気配線パターン(図示せず)が設けられている。なお図ではフレキシブル電気配線基板10の途中を上方に屈曲させた状態を示している。
In the figure,
12は、複数(図では8本)のコア13を有する厚さが0.30mm程度のポリマ導波路で、コア13にはフッ素化ポリイミド、エポキシ、ポリメチルメタクリレート等のポリマが用いられ、下部及び上部クラッド層14には、コア13の屈折率よりも屈折率の低いフッ素化ポリイミド、エポキシ、ポリメチルメタクリレート等のポリマが用いられる。
このポリマ導波路12は、一端が外部コネクタと接続するための接合端面15を有し、他端が、光素子11と光学的に接続する接合端面16を有し、これら接合端面15,16にコア13の端面が臨むように設けられる。
The
ポリマ導波路12は、フレキシブル電気配線基板10の光素子11が搭載される面10bと反対側の面10aで、かつ光素子11側の接合端面16が、光素子11の上方に臨む位置となるように電気配線基板10に接着される。
The
このポリマ導波路12の接合端面16と光素子11と反対側の面10aには、ポリマ導波路12と光素子11をフレキシブル電気配線基板10を通して光学的に結合するための反射材20が設けられる。
A
この反射材20は、例えば、ポリマ導波路12の接合端面16に沿って、紫外線硬化樹脂などの接着剤を滴下して形成した反射面がメニスカス形状の曲面反射部材20aで構成する。
The reflecting
この際、曲面反射部材20aの反射面21を所定の形状に形成するために、フレキシブル電気配線基板10の面10aには、余剰の接着剤を除くためのメニスカス規制溝22が、接合端面16と所定の間隔Sをもって形成される。
At this time, in order to form the reflecting
以上において、図6に示すようにポリマ導波路12のコア13を伝搬した光信号は、接合端面16から曲面反射部材20aに入射され、曲面反射部材20aの反射面21で全反射されて図示の矢印のように光路が変換され、フレキシブル電気配線基板10を通して光素子11に入力される。
In the above, as shown in FIG. 6, the optical signal propagated through the
また逆に光素子11からの光信号は、フレキシブル電気配線基板10を通して曲面反射部材20aに入射され、反射面21で全反射されてポリマ導波路12のコア13に入射される。
Conversely, the optical signal from the
この場合、ポリマ導波路12のコア13は、例えば図示のように8本であれば、その内の4本を光素子11(PDアレイ)に入力する受信用とし、他の4本を光素子11(LDアレイ,VCSELアレイ)から送信する送信用とすることで、光情報処理回路としての汎用性を向上することができる。
In this case, if the
次に曲面反射部材20aを形成する際のメニスカス規制溝22の機能を、図7により説明する。
Next, the function of the
上述したようにポリマ導波路12は、厚さが0.30mm程度であり、その接合端面16に接着剤を滴下しても、その滴下量は僅かであり、滴下量を正確に制御することは困難であり、滴下量によってメニスカス形状が相違してしまう。
As described above, the
図7(a)〜(c)は、ポリマ導波路12の接合端面16からメニスカス規制溝22までの距離Sa〜Scと変えたときに形成される曲面反射部材20aの反射面21a〜21cの形状を示したものである。
7A to 7C show the shapes of the reflecting
ここで、コア13の光軸O13は、フレキシブル電気配線基板10の面10aからha(=0.07mm)、フレキシブル電気配線基板10の厚みがhb(=0.2mm)である。また形成される曲面反射部材20aの形状は紫外線硬化樹脂の粘度によっても相違するが、ここでは曲面反射部材20aの底辺(Sa〜Sc)と高さ(Ha〜Hc)は同じとすると、コア13の光軸O13が反射面21a〜21cと交差する点の接線ltに対して垂直に法線lnをとると、光軸O13を伝搬した光線は、法線lnに対して対称に反射され、 図7(a)のSa=Ha(=0.15mm)では、反射面21aから反射される角度θaが25.5°、 図7(b)のSb=Hb(=0.20mm)では、反射面21bから反射される角度θbが8.9°、図7(c)のSc=Hc(=0.24mm)では、反射面21cから反射される角度θcが0°となる。仮に反射面21a〜21bが45°面で90°に反射されたときとのズレTa〜Tbは、Ta=0.13mm、Tb=0.04mmとなる。
Here, the optical axis O13 of the
この結果、図7(c)がズレ量が少なく、接合端面16からメニスカス規制溝22までの距離Sは、コア13の高さがh=0.07mmのときには、0.24mmに設定するとよいことが分かる。
As a result, in FIG. 7C, the amount of deviation is small, and the distance S from the joining
図7(a)は、光線がポリマ導波路12のクラッド層を横切ってしまうので不適である。
FIG. 7A is not suitable because the light beam crosses the cladding layer of the
図7(b)は、光素子11が受光素子の場合は適している。なぜなら、反射面からの反射光が斜めであっても、受光素子への入射光量は変化しないからである。 しかし、光素子11が発光素子の場合(図は受光素子の場合を表す)は不適である。なぜなら、発光素子から発する光は発光面から垂直に出射しているので、反射面からの反射光が斜めにポリマ導波路に入射してしまい、結合損失が増大してしまうからである。
FIG. 7B is suitable when the
よって、図7(c)は、光素子11が発光素子の場合の必要条件となる。
Therefore, FIG. 7C is a necessary condition when the
また反射面21a〜21cには、アルミニウム等の金属薄膜を形成すると反射率を良くすることができる。
Further, if a thin metal film such as aluminum is formed on the reflecting
図8は、本発明の参考例としての他の実施の形態を示したものである。 FIG. 8 shows another embodiment as a reference example of the present invention.
上述した実施の形態では、接合端面15に接着剤を滴下し、その接着剤の表面張力で、その曲面反射部材20aの反射面21の形状する例を示したが、本実施の形態では、フレキシブル電気配線基板10の面10a上に、反射材形成用型24を、接合端面16と接触するように配置し、その反射材形成用型24に、反射面21を成形するために45°傾斜した傾斜面24aを形成し、面10a上で、接合端面15と傾斜面24a間の空間に、紫外線硬化樹脂等を流し込み、その後紫外線を照射して硬化させて、反射部材20bを形成するようにしたものである。
In the above-described embodiment, an example in which an adhesive is dropped on the joining
この図8の実施の形態では、反射材形成用型24を用いて反射部材20bを形成するため、より正確な反射面21を形成できる。反射部材20bはUV光を透過する石英が望ましい。
In the embodiment of FIG. 8, since the reflecting
10 フレキシブル電気配線基板
10a 面
11 光素子
12 ポリマ導波路
15 接合端面
20 反射材
20a 曲面反射部材
DESCRIPTION OF
Claims (3)
上記フレキシブル電気配線基板の一方の面に実装された光素子と、
上記フレキシブル電気配線基板の他方の面に、先端が上記光素子に臨むように接着されると共に、光信号を伝搬するコアが形成されたポリマ導波路と、
上記ポリマ導波路の先端に接着剤を滴下して形成され、上記コアと上記光素子とを光学的に結合する凹状メニスカス形状の反射材と、
上記フレキシブル電気配線基板の他方の面に、余剰の上記接着剤を除くと共に、上記光信号が入射する上記凹状メニスカス形状の反射材の反射面が上記光信号の伝搬方向を90度回転する凹状メニスカス形状となるように上記ポリマ導波路の先端から所定の距離離れた位置に形成されたメニスカス形成溝と、
からなる光送受信器。 A transparent flexible electrical wiring board;
An optical element mounted on one surface of the flexible electrical wiring board;
On the other surface of the flexible electrical wiring board, and polymer waveguides tip core for propagating Rutotomoni bonded so as to face to the optical element, an optical signal is formed,
A concave meniscus-shaped reflecting material formed by dropping an adhesive on the tip of the polymer waveguide and optically coupling the core and the optical element;
On the other surface of the flexible electrical wiring board, with the exception of the adhesive of the surplus, concave reflecting surface of the reflector of the concave meniscus shape in which the optical signal is incident is rotated 90 degrees propagation direction of the optical signal A meniscus forming groove formed at a predetermined distance from the tip of the polymer waveguide so as to have a meniscus shape ;
An optical transceiver consisting of
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