JP4851374B2 - Optical coupler - Google Patents
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Description
本発明は、光回路基板に備えられた光導波路と光素子とを、光軸を直交させて光結合させる光結合器に関するものである。 The present invention relates to an optical coupler that optically couples an optical waveguide and an optical element provided on an optical circuit board with their optical axes orthogonal to each other.
近年、半導体からなる集積素子の分野では、高速・高密度化への進展が著しく、従来の電気的な配線による相互接続では、信号の遅延、減衰、干渉等により、十分な特性が期待できなくなることが問題となっている。この問題は、IOボトルネックといわれ、これを解決するために光インターコネクション技術が注目されている。光インターコネクション技術は、通信機器相互間や通信機器内のボード間にとどまらず、1つのボード内の集積回路素子間にも適用することが検討されている。 In recent years, in the field of integrated devices made of semiconductors, progress toward high speed and high density has been remarkable, and interconnections using conventional electrical wiring cannot expect sufficient characteristics due to signal delay, attenuation, interference, etc. Is a problem. This problem is said to be an IO bottleneck, and optical interconnection technology has attracted attention in order to solve this problem. The optical interconnection technology is considered to be applied not only between communication devices and between boards in a communication device, but also between integrated circuit elements in one board.
従来のボード内光インターコネクションを実現するための光回路基板としては、特許文献1に開示されている光導波路が形成された多層プリント基板が知られている。ここでは、基板表面に実装された面発光型素子(VCSEL)から基板に垂直な方向に出射された信号光を、光配線に形成された光路変換ミラーで反射させることで光導波路を導波させ、導波した信号光を別の光路変換ミラーで反射させて面受光型光素子(プレーナー型フォトダイオード)によって受光するものである。 As a conventional optical circuit board for realizing on-board optical interconnection, a multilayer printed board on which an optical waveguide disclosed in Patent Document 1 is formed is known. Here, the signal light emitted in the direction perpendicular to the substrate from the surface emitting element (VCSEL) mounted on the substrate surface is reflected by the optical path conversion mirror formed in the optical wiring to guide the optical waveguide. The guided signal light is reflected by another optical path conversion mirror and received by a surface-receiving optical element (planar photodiode).
光信号を用いた光伝送システムでは、発光素子や受光素子等に加えて、光信号を伝播させるための光伝送路が必要となり、各受発光素子を光伝送路に光結合させて用いている。光信号は、光強度の高低で表されることから、光伝送システムでは光強度を維持することが重要である。また、受発光素子を実装するには電気回路基板が必要となり、これが受発光素子と光伝送路との間に実装されるため、受発光素子と光伝送路とが離れた構造となっている。その結果、受発光素子と光伝送路との間で十分な光強度が確保できなくなってしまうといった問題があった。 In an optical transmission system using an optical signal, an optical transmission path for propagating an optical signal is required in addition to a light emitting element and a light receiving element, and each light receiving and emitting element is optically coupled to the optical transmission path. . Since an optical signal is represented by the level of light intensity, it is important to maintain the light intensity in an optical transmission system. In addition, since an electric circuit board is required to mount the light emitting / receiving element, and this is mounted between the light receiving / emitting element and the optical transmission path, the light receiving / emitting element and the optical transmission path are separated from each other. . As a result, there is a problem that sufficient light intensity cannot be secured between the light emitting / receiving element and the optical transmission path.
このような構造の光伝送システムにおいて、十分な光強度を確保するには受発光素子と光伝送路との間を高い光結合効率で光結合する手段が必要となる。高い光結合効率を実現する光結合手段として、受発光素子と光伝送路との間に光を伝搬させるための光導波路を用いるものが従来から知られている(特許文献1)。特許文献1に開示された光導波路を用いた光結合手段を図11に示す。ここでは、光素子901と光伝送路902との間を、光導波路(光ピン)903を用いて光結合した例を示している。
In the optical transmission system having such a structure, means for optically coupling between the light emitting / receiving element and the optical transmission line with high optical coupling efficiency is necessary to ensure sufficient light intensity. As an optical coupling means for realizing high optical coupling efficiency, one using an optical waveguide for propagating light between a light emitting / receiving element and an optical transmission line has been conventionally known (Patent Document 1). An optical coupling means using the optical waveguide disclosed in Patent Document 1 is shown in FIG. Here, an example is shown in which an optical waveguide (optical pin) 903 is used for optical coupling between the
光素子と光伝送路との間に光を結合させるための光導波路を形成する方法の他の一例を、図12に示す。同図では、型材を用いて光素子搭載基板にコアとクラッドとよりなる光導波路を形成する方法を示している。すなわち、光素子901の受発光面側に装填された未硬化の樹脂(クラッド材)913に型材914を押し込んで凹部915を形成し、この凹部915にコア材を注入してコア911を形成している。
FIG. 12 shows another example of a method for forming an optical waveguide for coupling light between an optical element and an optical transmission line. This figure shows a method of forming an optical waveguide composed of a core and a clad on an optical element mounting substrate using a mold material. That is, the
また、特許文献2には、いわゆる自己形成の方法で光導波路を形成する方法が開示されている。自己形成法を利用して光結合用の光導波路の形成する方法を図13に示す。同図(a)に示す方法では、光素子901の受発光面側にコア材として未硬化の光硬化樹脂913を装填し、これにコアを形成する位置に貫通孔を設けたマスク916を載置し、その上から紫外光等の光を照射することでコア911の部分を硬化させている。コア911を硬化させた後に未硬化部分の樹脂を除去し、コア911の周りにクラッド材を注入してクラッド912を形成している。また、図13(b)に示す方法では、光硬化樹脂913に照射する光として、マスクが不要なレーザ光を用いている。
しかしながら、上記従来の光結合手段では、以下のような問題があった。従来の光導波路を用いた光結合手段では、光導波路の光軸が光伝送路の光軸と直交するようにして光素子や光回路基板上に形成する必要があるが、光素子と光回路基板との距離が光導波路の径に比べて極めて長く、アスペクト比(コアの径に対する光軸方向の長さの比)の大きいコアを有する光導波路を形成する必要があった。 However, the conventional optical coupling means has the following problems. In the conventional optical coupling means using the optical waveguide, it is necessary to form the optical waveguide on the optical element or the optical circuit substrate so that the optical axis of the optical waveguide is orthogonal to the optical axis of the optical transmission path. It has been necessary to form an optical waveguide having a core whose distance to the substrate is extremely longer than the diameter of the optical waveguide and which has a large aspect ratio (ratio of the length in the optical axis direction to the core diameter).
しかし、アスペクト比の大きい光導波路を型材を用いて成形加工したり、自己形成法を用いて形成することは極めて困難で、その量産性にも欠けるといった問題があった。図12に示した型材を用いる方法では、型材914を押し込んで凹部915を形成した後、押し込んだ型材914を引抜くときに凹部915が変形してしまったり、コア材を注入したときにエア917が残ってしまう等の問題があった。
However, it has been extremely difficult to form an optical waveguide having a large aspect ratio by using a mold material or to form the optical waveguide by using a self-forming method. In the method using the mold material shown in FIG. 12, after the
また、図13(a)に示した自己形成法では、マスク916を用いて光硬化樹脂913に紫外光を照射しているために、回折によりコア911がテーパ状に形成されてしまうといった問題があった。さらに、照射光としてレーザ光を用いる図13(b)に示した方法では、アスペクト比が大きいため未硬化の樹脂913を除去したときにコア911が曲がったり折れてしまう等の問題があった。
Further, in the self-forming method shown in FIG. 13A, since the photo-
そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、2以上の層状導波路を積層させた導波路を用いることで、実質的に大きいアスペクト比の実現が容易で光素子と光回路基板との距離が長い場合に適用可能な量産性の高い光結合器を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention has been made to solve these problems. By using a waveguide in which two or more layered waveguides are stacked, a substantially large aspect ratio can be realized easily and an optical device can be realized. An object of the present invention is to provide an optical coupler having high mass productivity that can be applied when the distance to the optical circuit board is long.
この発明の光結合器の第1の態様は、電気回路基板と前記電気回路基板に略平行に設けられた光伝送路とを備える光回路基板の前記光伝送路に、前記電気回路基板を挟んで光素子を光結合させるための光結合器であって、前記光伝送路の第1の光軸と直交する光軸を第2の光軸とするとき、前記光素子の第3の光軸に一致する前記第2の光軸を有する一方の光結合用導波路と、前記光伝送路に設けられた反射部を通る前記第2の光軸を有する他方の光結合用導波路と、を備え、前記電気回路基板には前記反射部に対応する位置に開口部が形成されており、前記一方の光結合用導波路は、前記光素子上に所定のアスペクト比を有する層状導波路を前記第2の光軸方向に2層以上重ねて形成され、前記他方の光結合用導波路は、前記開口部内の前記光回路基板上に前記層状導波路を前記第2の光軸方向に2層以上重ねて形成されていることを特徴とする。 The first aspect of the optical coupler of the invention, the optical transmission path of the optical circuit board substantially and a provided parallel to the optical transmission line in an electric circuit board the electric circuit board, sandwiching the electrical circuit board A third optical axis of the optical element when the second optical axis is an optical axis orthogonal to the first optical axis of the optical transmission line. One optical coupling waveguide having the second optical axis that coincides with the second optical axis, and the other optical coupling waveguide having the second optical axis that passes through a reflecting portion provided in the optical transmission path. The electrical circuit board has an opening formed at a position corresponding to the reflecting portion, and the one optical coupling waveguide is a layered waveguide having a predetermined aspect ratio on the optical element. is formed to overlap two or more layers in the second optical axis direction, the other optical coupling waveguide, the front in the opening Characterized in that it is formed by overlapping two or more layers of said layered waveguide in the optical circuit substrate to said second optical axis.
この発明の光結合器の他の態様は、前記アスペクト比は、3以下であることを特徴とする。 In another aspect of the optical coupler of the present invention, the aspect ratio is 3 or less.
この発明の光結合器の他の態様は、前記アスペクト比は、1.2以下であることを特徴とする。 In another aspect of the optical coupler of the present invention, the aspect ratio is 1.2 or less.
この発明の光結合器の製造方法の第1の態様は、電気回路基板と、前記電気回路基板に略平行に設けられた光伝送路とを備えた光回路基板に、光素子を光結合させるための積層光導波路を備えた光結合器の製造方法であって、第1の工程として、前記光素子の受発光面側または前記電気回路基板の開口部に未硬化のクラッド材を装填するステップと、未硬化の前記クラッド材に型材を押し込み、前記クラッド材を硬化させ、前記型材を除去するステップと、前記型材を除去することで前記クラッド材に形成された凹部に、未硬化のコア材を装填して硬化させるステップと、を含む工程により層状導波路を形成し、第2の工程として、既に形成された層状導波路上に未硬化のクラッド材を装填するステップと、未硬化の前記クラッド材に型材を押し込み、前記クラッド材を硬化させ、前記型材を除去するステップと、前記型材を除去することで前記クラッド材に形成された凹部に、未硬化のコア材を装填して硬化させるステップと、を含む工程により層状導波路を形成し、前記第2の工程を1回ないし複数回繰り返すことで前記層状導波路を2層以上形成することを特徴とする。 According to a first aspect of the optical coupler manufacturing method of the present invention, an optical element is optically coupled to an optical circuit board including an electric circuit board and an optical transmission path provided substantially parallel to the electric circuit board. A method of manufacturing an optical coupler including a laminated optical waveguide for loading an uncured cladding material on a light receiving / emitting surface side of the optical element or an opening of the electric circuit board as a first step Pressing the mold material into the uncured clad material, curing the clad material, removing the mold material, and removing the mold material into the recess formed in the clad material to uncured core material Forming a layered waveguide by a process including: loading a non-cured clad material onto the already formed layered waveguide; and Mold material for the cladding material Stiffening, curing the clad material, removing the mold material, and removing the mold material, loading the uncured core material into the recess formed in the clad material, and curing it. A layered waveguide is formed by an included process, and two or more layers of the layered waveguide are formed by repeating the second step one or more times.
この発明の光結合器の製造方法の他の態様は、電気回路基板と、前記電気回路基板に略平行に設けられた光伝送路とを備えた光回路基板に、光素子を光結合させるための積層光導波路を備えた光結合器の製造方法であって、第1の工程として、前記光素子の受発光面側または前記電気回路基板の開口部に未硬化の光硬化性のコア材を装填するステップと、前記コア材の所定位置に光を照射して所定のコア形状に硬化させた後、コア材の未硬化部分を除去するステップと、硬化されたコア材の周囲にクラッド材を装填して硬化させるステップと、を含む工程により層状導波路を形成し、第2の工程として、既に形成された層状導波路上に未硬化の光硬化性のコア材を装填するステップと、前記コア材の所定位置に光を照射して所定のコア形状に硬化させた後、コア材の未硬化部分を除去するステップと、硬化されたコア材の周囲にクラッド材を装填して硬化させるステップと、を含む工程により層状導波路を形成し、前記第2の工程を1回ないし複数回繰り返すことで前記層状導波路を2層以上形成することを特徴とする。 According to another aspect of the method of manufacturing an optical coupler of the present invention, an optical element is optically coupled to an optical circuit board including an electric circuit board and an optical transmission path provided substantially parallel to the electric circuit board. A method of manufacturing an optical coupler including the laminated optical waveguide according to claim 1, wherein, as a first step, an uncured photocurable core material is provided on the light emitting / receiving surface side of the optical element or the opening of the electric circuit board. A step of loading, a step of irradiating light to a predetermined position of the core material to cure the core material into a predetermined core shape, a step of removing an uncured portion of the core material, and a cladding material around the cured core material Loading and curing, and forming a layered waveguide by a process including a step of loading an uncured photocurable core material onto the already formed layered waveguide as a second process; Irradiate light to a predetermined position of the core material to form a predetermined core After forming the layered waveguide, a layered waveguide is formed by a process including a step of removing an uncured portion of the core material and a step of loading and curing a clad material around the cured core material, The step is repeated one or more times to form two or more layered waveguides.
以上説明したように本発明によれば、製造が容易なアスペクト比の小さな層状導波路を2以上備え、これを積層させることで実質的に大きいアスペクト比の光導波路を備えた光結合器を提供することが可能となる。したがって、本発明によれば、光素子と光回路基板との距離が大きい場合であっても高い光結合効率を得ることが容易である。また、本発明の光結合器の製造方法によれば、アスペクト比を低くすることで層状導波路を容易に製造でき、これを2以上積層することで、実質的にアスペクト比の大きい光導波路を備えた光結合器を容易に製造することが可能となる。 As described above, according to the present invention, there is provided an optical coupler including two or more layered waveguides having a small aspect ratio that can be easily manufactured, and an optical waveguide having a substantially large aspect ratio by laminating them. It becomes possible to do. Therefore, according to the present invention, it is easy to obtain high optical coupling efficiency even when the distance between the optical element and the optical circuit board is large. In addition, according to the method of manufacturing an optical coupler of the present invention, a layered waveguide can be easily manufactured by reducing the aspect ratio, and an optical waveguide having a substantially large aspect ratio can be obtained by stacking two or more of these. The provided optical coupler can be easily manufactured.
図面を参照して本発明の好ましい実施の形態における光結合器の構成及びその製造方法について詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。 A configuration of an optical coupler and a manufacturing method thereof according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, about each structural part which has the same function, the same code | symbol is attached | subjected and shown for simplification of illustration and description.
本発明の光結合器の実施の形態を、図1から図3を用いて以下に説明する。図1では、光素子110が光素子搭載基板111に固定されており、これが光回路基板120上に載置されて半田131及び封止樹脂132で固定されている。光回路基板120は、電気回路基板121と、これに平行に設けられた光伝送路122とを備えており、光伝送路122の光軸(以下では、第1の光軸という)が電気回路基板121と平行となるよう構成されている。
Embodiments of the optical coupler of the present invention will be described below with reference to FIGS. In FIG. 1, the
これに対し、光素子110の光軸(以下では、第3の光軸という)は、光回路基板120と垂直な方向に設定されている。そこで、光伝送路122の第1の光軸を光素子110の第3の光軸に変換するために、光伝送路122に反射部123が設けられている。光伝送路122は、その第1の光軸が反射部123で光回路基板120と垂直な方向に90度変換されて、光素子110と光結合する構成となっている。
On the other hand, the optical axis of the optical element 110 (hereinafter referred to as the third optical axis) is set in a direction perpendicular to the
光素子110と光伝送路122との間には電気回路基板121が設けられており、さらに光素子搭載基板111を光回路基板120上に固定するために、半田131が布設されている。そのため、光伝送路122と光素子110との間の距離が大きくなってしまうが、その間での光損失を防止するために、図1に示す本実施形態の光結合器100では、光素子110の受発光面側に形成された光結合用導波路141と光回路基板120上(電気回路基板121の開口部)に形成された光結合用導波路142とを備えている。これにより、光素子110と光伝送路122との区間全体が光結合用導波路141、142で光結合される構成となっている。光結合用導波路141、142の光軸(以下では、第2の光軸という)は、光素子110の第3の光軸と一致し、光伝送路122の第1の光軸とは直交している。
An
光素子110と光伝送路122との間の光結合は、必ずしもその区間全体に光結合用導波路を設ける必要はなく、図2に示す光結合器101のように、光素子110の受発光面側のみに光結合用導波路141を設けるようにしてもよく、あるいは、図3に示す光結合器102のように、光回路基板120上(電気回路基板121の開口部)のみに光結合用導波路142を設けるようにしてもよい。光結合器100、101又は102のいずれかを用いることにより、光伝送路122と光素子110との間での光損失を低減することができる。
The optical coupling between the
本実施形態の光結合器100、101、102を構成する光結合用導波路141、142は、それぞれコア143とクラッド144を備えており、光結合器100ではコア143aとコア143bとが一致するように接続されている。光素子110と光導波路122との距離が大きいため、光結合用導波路141及び142とも、コア143a、143bの径の長さに比べて光軸方向に長くなっている。すなわち、光結合用導波路141及び142のアスペクト比は、ともに大きな値となっている。
The
既述のように、従来アスペクト比の大きな導波路を形成するには製造上大きな問題があったが、本実施形態の光結合器100、101、102では、光結合用導波路141及び142をアスペクト比の小さい層状導波路145を2層以上重ねて形成している。アスペクト比の小さな導波路を形成するのは比較的容易であり、層状導波路145は、後述のような本発明の光結合器の製造方法を用いて容易に形成することができる。
As described above, there has been a large manufacturing problem in forming a waveguide having a large aspect ratio. However, in the
層状導波路145は、層状コア146と層状クラッド147とを備えており、層状コア146の位置が一致するように複数重ねることで、光結合用導波路141及び142を形成することができる。本実施形態では、所定のコア材に光を照射して層状コア146を形成する自己形成型の層状導波路145を用いている。
The
層状導波路145のアスペクト比は、3以下とするのがよく、より好ましくは1.2以下とするのがよい。このように、層状コア146の径に対し光軸方向の長さを短くしてアスペクト比を小さくした層状導波路145は、製造が容易で層状コア146を安定的に形成することができる。
The aspect ratio of the
上記の通り、本実施形態では、アスペクト比の小さい層状導波路145を2以上積層させることで実質的にアスペクト比の大きい光結合用導波路141、142を製造することができ、これを備えた光結合器100,101、または102を容易に提供することが可能となる。本実施形態によれば、例えば従来は成形困難であったアスペクト比10の光結合用導波路を、アスペクト比2の光導波層を5層積層することにより実質的に実現することが可能になる。
As described above, in this embodiment, the
本発明の光結合器の別の実施の形態を、図4から図6に示す。本実施形態でも、光伝送路122と光素子110との間に、実質的にアスペクト比の大きい光結合用導波路241、242が設けられている。すなわち図4に示す光結合器200は、光素子110の受発光面側に形成された光結合用導波路241と光回路基板120上(電気回路基板121の開口部)に形成された光結合用導波路242とを備えており、これにより光素子110と光伝送路122との区間全体が光結合される構成となっている。
Another embodiment of the optical coupler of the present invention is shown in FIGS. Also in this embodiment,
また、図5に示す光結合器201では、光素子110の受発光面側にのみ光結合用導波路241が設けられており、図6に示す光結合器202では光回路基板120上(電気回路基板121の開口部)のみに光結合用導波路242が設けられている。光結合器200、201又は202のいずれかを用いることにより、光伝送路122と光素子110との間での光損失を低減することができる。
Further, in the
本実施形態の光結合器200、201、202でも、光結合用導波路241、242をアスペクト比の小さな層状導波路245を2層以上重ねて形成している。本実施形態で用いられている層状導波路245は、層状クラッド材247の略中央部に型枠を用いて形成した凹部内に層状コア246を形成した導波路である。このような型枠を用いて形成された層状導波路245では、光軸方向の一端面にクラッド材を残した状態で層状コア246が形成される。
Also in the
本実施形態においても、層状導波路245のアスペクト比は、3以下とするのがよく、より好ましくは1.2以下とするのがよい。アスペクト比の小さい層状導波路245を2以上積層させることで、実質的にアスペクト比の大きい光結合用導波路241、242を備えた光結合器200、201、202を容易に提供することが可能となる。
Also in this embodiment, the aspect ratio of the
次に、本発明の光結合器の製造方法を、図面を用いて以下に説明する。図7は、本発明の実施形態である光結合器の製造方法を説明する図である。本実施形態の光結合器の製造方法は、上記の光結合器100、101、102、200、201、202のいずれにも適用できる。図7は、光素子110上に光結合用導波路241を備えた光結合器201を製造する工程を示している。
Next, the manufacturing method of the optical coupler of this invention is demonstrated below using drawing. FIG. 7 is a diagram illustrating a method for manufacturing an optical coupler according to an embodiment of the present invention. The manufacturing method of the optical coupler of this embodiment can be applied to any of the
まず、光素子110の受発光面側に未硬化のクラッド材301を所定の厚さ(層状導波路245の厚さ)となるまで装填し、所定の形状の型枠310を押し込む(図7(a))。次いで、型枠を押し込んだ状態でクラッド材301を硬化させ、硬化後、型枠310を除去する(図7(b))。ここで用いる型枠310は、径が層状コア246に略等しく、長さが光結合用導波路241の長さ以上の挿入片311を備えている。
First, an uncured
次に、クラッド材301に形成された凹部312にコア材302を装填し、これを硬化させる(図7(c))。以上よりなる第1の工程により、層状クラッド247の中央に層状コア246が形成された1層目の層状導波路245を形成することができる。
Next, the
次の第2の工程では、上記のように光素子110の受発光面側に形成された1層目の層状導波路245の上に、未硬化のクラッド材301を所定の厚さとなるまで装填し、所定の形状の型枠310を押し込む。次いで、型枠を押し込んだ状態でクラッド材301を硬化させ、硬化後、型枠310を除去する。そして、クラッド材301に形成された凹部312にコア材302を装填し、これを硬化させる。これにより、2層目の層状導波路245が形成される。
In the next second step, the uncured
層状導波路245をさらに形成して積層する場合には、上記の第2の工程を必要な回数繰り返し実施する。これにより、図7(d)に示すように、光素子110上に必要な長さの光結合用導波路241を形成することができ、例えば図5に示した光結合器201を製造することが可能となる。
When the
なお、上記では、光素子110の受発光面側に層状導波路を積層する場合について説明したが、光回路基板上(電気回路基板の開口部)に層状導波路を積層する場合についても同様である。
In the above description, the case where the layered waveguide is laminated on the light receiving and emitting surface side of the
本発明の光結合器の製造方法の別の実施形態を、図8を用いて以下に説明する。本実施形態の光結合器の製造方法は、上記の第1の実施形態の製造方法と同様に、型枠を用いて層状導波路245を製造するものであるが、本実施形態で用いる型枠410の形状が型枠310と異なっている。
Another embodiment of the method for manufacturing an optical coupler of the present invention will be described below with reference to FIG. The manufacturing method of the optical coupler of the present embodiment is to manufacture the
本実施形態で用いる型枠410は、挿入片411の長さが層状導波路245の長さに略等しくなっている。挿入片411の長さを層状導波路245の長さに略等しくすることで、押圧片413でクラッド材301を平坦に押圧するようにしている。このような型枠410を用いることで、クラッド材301の表面を平坦に成形しながら層状導波路245を形成することができる。
In the
このような型枠410を用いる場合、押圧片413がクラッド材301の表面に達するよう、光素子搭載基板111の支持部112の高さもクラッド材301の表面と同じにするのがよい。図8では、支持部112の高さをクラッド材301の表面と同じにして凹部312を形成している。
When such a
本実施形態で光結合用導波路241を製造する工程は、型枠310の代わりに型枠410を用いる以外は、上記第1の実施形態の製造方法と同じである。また、本実施形態の光結合器の製造方法も、上記の光結合器100、101、102、200、201、202のいずれにも適用できる。層状導波路245を必要数だけ積層することにより、図8(d)に示すように、光素子110上に必要な長さの光結合用導波路241を形成することができ、例えば図5に示した光結合器201を製造することが可能となる。
The process of manufacturing the
本発明の光結合器の製造方法のさらに別の実施形態を、図9を用いて以下に説明する。本実施形態の光結合器の製造方法は、光硬化性樹脂を用いてコアを形成する自己形成導波路の製造方法を層状導波路の製造に適用したものである。 Still another embodiment of the method for manufacturing an optical coupler of the present invention will be described below with reference to FIG. The manufacturing method of the optical coupler of this embodiment applies the manufacturing method of the self-forming waveguide which forms a core using photocurable resin to manufacture of a layered waveguide.
まず、光素子110の受発光面側に未硬化の光硬化性樹脂501を所定の厚さ(層状導波路245の厚さ)となるまで装填し、その上にマスク510を載置して光を照射する(図9(a))。マスク510には、層状コア246を形成する位置に孔が形成されており、この部分の光硬化性樹脂501が硬化する。照射する光として、例えば紫外光が用いられる。
First, an uncured photo-curing
次いで、硬化された層状コア246の部分以外の未硬化の光硬化性樹脂501を除去する(図9(b))。次いで、未硬化の光硬化性樹脂501が除去された部分にクラッド材301を装填し、これを硬化する(図9(c))。以上の第1の工程により、1層目の層状導波路245が形成される。
Next, the uncured
図13において説明したように、光を照射して層状導波路245を形成する場合、光の回折等により層状コア246がテーパ状に形成されてしまうが、本実施形態では、光軸方向の長さが短いことから、層状コア246の径の拡がりは非常に小さく、問題とならない。
As described in FIG. 13, when the
次の第2の工程では、1層目の層状導波路245の上に未硬化の光硬化性樹脂501を所定の厚さとなるまで装填し、その上にマスク510を載置して光を照射する。マスク510には、層状コア246を形成する位置に孔が形成されており、この部分の光硬化性樹脂501が硬化する。次いで、硬化された層状コア246の部分以外の未硬化の光硬化性樹脂501を除去する。そして、未硬化の光硬化性樹脂501が除去された部分にクラッド材301を装填し、これを硬化する。これにより、2層目の層状導波路245が形成される。
In the next second step, an uncured photo-curing
層状導波路245をさらに形成して積層する場合には、上記の第2の工程を必要な回数繰り返し実施する。これにより、図9(d)に示すように、光素子110上に必要な長さの光結合用導波路241を形成することができ、例えば図2に示した光結合器101を製造することが可能となる。
When the
なお、上記では、光素子110の受発光面側に層状導波路を積層する場合について説明したが、光回路基板上(電気回路基板の開口部)に層状導波路を積層する場合についても同様である。
In the above description, the case where the layered waveguide is laminated on the light receiving and emitting surface side of the
本発明の光結合器の製造方法のさらに別の実施形態を、図10を用いて以下に説明する。本実施形態の光結合器の製造方法は、光硬化性樹脂にレーザ光を照射して層状コア246を形成するようにしたものである。レーザ光を用いる場合には、決められた範囲に光を直線状に照射することが可能となることから、マスク510を用いる必要がなくなる。
Still another embodiment of the method of manufacturing an optical coupler of the present invention will be described below with reference to FIG. The manufacturing method of the optical coupler of this embodiment forms a
まず、光素子110の受発光面側に未硬化の光硬化性樹脂501を所定の厚さ(層状導波路245の厚さ)となるまで装填し、その上から層状コア246を形成する位置にレーザ光を直接照射する(図10(a))。
First, an uncured photo-curing
次いで、硬化された層状コア246の部分以外の未硬化の光硬化性樹脂501を除去する(図10(b))。次いで、未硬化の光硬化性樹脂501が除去された部分にクラッド材301を装填し、これを硬化する(図10(c))。以上の第1の工程により、1層目の層状導波路245が形成される。
Next, the uncured
次の第2の工程では、1層目の層状導波路245の上に未硬化の光硬化性樹脂501を所定の厚さとなるまで装填し、その上から層状コア246を形成する位置にレーザ光を直接照射する。次いで、硬化された層状コア246の部分以外の未硬化の光硬化性樹脂501を除去する。そして、未硬化の光硬化性樹脂501が除去された部分にクラッド材301を装填し、これを硬化する。これにより、2層目の層状導波路245が形成される。
In the next second step, an uncured
層状導波路245をさらに形成して積層する場合には、上記の第2の工程を必要な回数繰り返し実施する。これにより、図10(d)に示すように、光素子110上に必要な長さの光結合用導波路241を形成することができ、例えば図2に示した光結合器101を製造することが可能となる。
When the
なお、上記では、光素子110の受発光面側に層状導波路を積層する場合について説明したが、光回路基板上(電気回路基板の開口部)に層状導波路を積層する場合についても同様である。
In the above description, the case where the layered waveguide is laminated on the light receiving and emitting surface side of the
本発明の光結合器の製造方法のさらに別の実施形態として、光素子の受発光面側又は光回路基板上(電気回路基板の開口部)に、所定形状のコア部が事前に埋め込まれたシートを層状に必要枚数だけ積層させることで光結合用導波路を形成して光結合器を製造することも可能である。上記で説明した光結合器の製造方法では、いずれも光結合用導波路を光素子110又は光伝送路122の上に直接形成するものであったが、本実施形態では事前に作成されているシートを層状導波路に用い、これを第2の光軸に沿って必要枚数積層することで、所定の光結合用導波路を形成することができ、これを用いた光結合器を提供することが可能となる。
As still another embodiment of the method of manufacturing an optical coupler according to the present invention, a core portion having a predetermined shape is embedded in advance on the light emitting / receiving surface side of an optical element or on an optical circuit board (an opening of an electric circuit board) It is also possible to manufacture an optical coupler by forming a waveguide for optical coupling by laminating a required number of sheets in layers. In any of the optical coupler manufacturing methods described above, the optical coupling waveguide is directly formed on the
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る光結合器及びその製造方法の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における光結合器及びその製造方法の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 In addition, the description in this Embodiment shows an example of the optical coupler which concerns on this invention, and its manufacturing method, It is not limited to this. The detailed configuration and detailed operation of the optical coupler and the manufacturing method thereof in this embodiment can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
100、101、102、200、201、202 光結合器
110 光素子
111 光素子搭載基板
112 支持部
120 光回路基板
121 電気回路基板
122 光伝送路
123 反射部
131 半田
132 封止樹脂
141、142、241、242 光結合用導波路
143、243 コア
144、244 クラッド
145、245 層状導波路
146、246 層状コア
147、247 層状クラッド
301 クラッド材
302 コア材
310、410 型枠
311、411 挿入片
312 凹部
413 押圧片
501 光硬化性樹脂
510 マスク
901 発光素子
902 光伝送路
903 光導波路
911 コア
912 クラッド
913 光硬化樹脂
914 型材
916 マスク
100, 101, 102, 200, 201, 202
Claims (5)
前記光伝送路の第1の光軸と直交する光軸を第2の光軸とするとき、前記光素子の第3の光軸に一致する前記第2の光軸を有する一方の光結合用導波路と、
前記光伝送路に設けられた反射部を通る前記第2の光軸を有する他方の光結合用導波路と、を備え、
前記電気回路基板には前記反射部に対応する位置に開口部が形成されており、
前記一方の光結合用導波路は、前記光素子上に所定のアスペクト比を有する層状導波路を前記第2の光軸方向に2層以上重ねて形成され、
前記他方の光結合用導波路は、前記開口部内の前記光回路基板上に前記層状導波路を前記第2の光軸方向に2層以上重ねて形成されている
ことを特徴とする光結合器。 The optical transmission path of the optical circuit board and a light transmission path provided substantially in parallel to the electrical circuit board to the electric circuit board, an optical coupler for optically coupling the optical element across the electrical circuit board There,
One optical coupling having the second optical axis coincident with the third optical axis of the optical element when an optical axis orthogonal to the first optical axis of the optical transmission line is a second optical axis A waveguide ;
The other optical coupling waveguide having the second optical axis that passes through the reflecting portion provided in the optical transmission path, and
The electrical circuit board has an opening formed at a position corresponding to the reflective portion,
The one optical coupling waveguide is formed by stacking two or more layered waveguides having a predetermined aspect ratio on the optical element in the second optical axis direction ,
The other optical coupling waveguide is formed by stacking two or more layered waveguides in the second optical axis direction on the optical circuit board in the opening . .
ことを特徴とする請求項1に記載の光結合器。 The optical coupler according to claim 1 , wherein the aspect ratio is 3 or less.
ことを特徴とする請求項2に記載の光結合器。 The optical coupler according to claim 2 , wherein the aspect ratio is 1.2 or less.
第1の工程として、
前記光素子の受発光面側または前記電気回路基板の開口部に未硬化のクラッド材を装填するステップと、
未硬化の前記クラッド材に型材を押し込み、前記クラッド材を硬化させ、前記型材を除去するステップと、
前記型材を除去することで前記クラッド材に形成された凹部に、未硬化のコア材を装填して硬化させるステップと、
を含む工程により層状導波路を形成し、
第2の工程として、
既に形成された層状導波路上に未硬化のクラッド材を装填するステップと、
未硬化の前記クラッド材に型材を押し込み、前記クラッド材を硬化させ、前記型材を除
去するステップと、
前記型材を除去することで前記クラッド材に形成された凹部に、未硬化のコア材を装填
して硬化させるステップと、
を含む工程により層状導波路を形成し、
前記第2の工程を1回ないし複数回繰り返すことで前記層状導波路を2層以上形成する
ことを特徴とする光結合器の製造方法。 An optical coupler manufacturing method comprising a laminated optical waveguide for optically coupling an optical element to an optical circuit board comprising an electric circuit board and an optical transmission path provided substantially parallel to the electric circuit board. And
As the first step,
Loading an uncured clad material on the light emitting / receiving surface side of the optical element or the opening of the electric circuit board;
Pressing the mold material into the uncured clad material, curing the clad material, and removing the mold material;
Loading the uncured core material into the recess formed in the cladding material by removing the mold material and curing it;
A layered waveguide is formed by a process including:
As the second step,
Loading an uncured cladding onto an already formed layered waveguide;
Pressing the mold material into the uncured clad material, curing the clad material, and removing the mold material;
Loading the uncured core material into the recess formed in the cladding material by removing the mold material and curing it;
A layered waveguide is formed by a process including:
Two or more layered waveguides are formed by repeating the second step one or more times. A method of manufacturing an optical coupler, comprising:
板に、光素子を光結合させるための積層光導波路を備えた光結合器の製造方法であって、
第1の工程として、
前記光素子の受発光面側または前記電気回路基板の開口部に未硬化の光硬化性のコア材
を装填するステップと、
前記コア材の所定位置に光を照射して所定のコア形状に硬化させた後、コア材の未硬化
部分を除去するステップと、
硬化されたコア材の周囲にクラッド材を装填して硬化させるステップと、
を含む工程により層状導波路を形成し、
第2の工程として、
既に形成された層状導波路上に未硬化の光硬化性のコア材を装填するステップと、
前記コア材の所定位置に光を照射して所定のコア形状に硬化させた後、コア材の未硬化
部分を除去するステップと、
硬化されたコア材の周囲にクラッド材を装填して硬化させるステップと、
を含む工程により層状導波路を形成し、
前記第2の工程を1回ないし複数回繰り返すことで前記層状導波路を2層以上形成する
ことを特徴とする光結合器の製造方法。 An optical coupler manufacturing method comprising a laminated optical waveguide for optically coupling an optical element to an optical circuit board comprising an electric circuit board and an optical transmission path provided substantially parallel to the electric circuit board. And
As the first step,
Loading an uncured photocurable core material into the light emitting / receiving surface side of the optical element or the opening of the electric circuit board;
Irradiating light to a predetermined position of the core material and curing it to a predetermined core shape, and then removing an uncured portion of the core material;
Loading and curing the cladding material around the cured core material; and
A layered waveguide is formed by a process including:
As the second step,
Loading an uncured photocurable core material onto an already formed layered waveguide;
Irradiating light to a predetermined position of the core material and curing it to a predetermined core shape, and then removing an uncured portion of the core material;
Loading and curing the cladding material around the cured core material; and
A layered waveguide is formed by a process including:
Two or more layered waveguides are formed by repeating the second step one or more times. A method of manufacturing an optical coupler, comprising:
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