JP4865585B2 - Optical array - Google Patents
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Description
本発明は、ロッドレンズを精密に配置する光学アレイに関する。 The present invention relates to an optical array in which rod lenses are precisely arranged.
従来から、複数のロッドレンズが横方向に配置された光学アレイが、例えば、光学アレイ同士の接続に使用されている(例えば、特許文献1を参照。)。図3に、従来の光学アレイの正面図を示した。光学アレイ90は、2枚の基板91に、それぞれ8個のロッドレンズ用溝92が互いに対向するように形成される。また、光学アレイ90は、2枚の基板91に、それぞれ2個の光ファイバ用溝95が互いに対向するように形成される。2枚の基板91は、それぞれのロッドレンズ用溝92の表面でロッドレンズ93を挟み、かつ、それぞれの光ファイバ用溝95の表面でシングルモード光ファイバ96を挟むように接着される。光学アレイ90は、位置決めの際にシングルモード光ファイバ96にモニタ用光を伝搬させ、ロッドレンズ93に信号光を伝搬させる。
しかし、光学アレイ90は、2枚の基板91のそれぞれにロッドレンズ用溝92と光ファイバ用溝95を設ける必要があり、製造工程が複雑になる問題があった。
However, in the
ロッドレンズ93の典型的な外径は、例えば、1mmである。また、シングルモード光ファイバ96の標準的な外径は、例えば、125μmである。この場合、ロッドレンズ93及びシングルモード光ファイバ96の外径が異なることから、形状及び大きさの異なるロッドレンズ用溝92と光ファイバ用溝95を基板91に設ける必要があり、光学アレイ90は、製造工程が複雑になる問題があった。
A typical outer diameter of the
本発明は、位置決めの精度が高く、製造が容易な光学アレイを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an optical array that has high positioning accuracy and is easy to manufacture.
上記課題を解決するため、本発明に係る光学アレイは、ロッドレンズ搭載用溝及び棒状体搭載用溝の形状及び大きさが略等しいことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the optical array according to the present invention is characterized in that the shape and size of the rod lens mounting groove and the rod-shaped body mounting groove are substantially equal.
具体的には、本発明に係る光学アレイは、ロッドレンズを搭載するロッドレンズ搭載用溝及び棒状体を搭載する棒状体搭載用溝が一方の面に設けられた平板と、前記ロッドレンズ搭載用溝の表面に接するように配置された円柱状のロッドレンズと、前記棒状体搭載用溝の表面に接するように配置された円柱状の棒状体と、前記ロッドレンズ及び前記棒状体を前記平板に押し当てる平板状の押当板と、を備える光学アレイであって、前記平板は、前記ロッドレンズ搭載用溝及び前記棒状体搭載用溝が略等しい形状及び大きさであり、前記棒状体は、外径が前記ロッドレンズと略等しく、長軸方向の中心に周囲より屈折率の高いシングルモード光学導波コアを有することを特徴とする。 Specifically, the optical array according to the present invention includes a rod lens mounting groove for mounting a rod lens and a flat plate provided with a rod-shaped body mounting groove for mounting a rod-shaped body on one surface; A cylindrical rod lens disposed so as to contact the surface of the groove, a cylindrical rod-shaped body disposed so as to contact the surface of the groove for mounting the rod-shaped body, and the rod lens and the rod-shaped body disposed on the flat plate. A flat plate-shaped pressing plate to be pressed, wherein the flat plate has a shape and size substantially equal to the rod lens mounting groove and the rod-shaped body mounting groove, A single-mode optical waveguide core having an outer diameter substantially equal to that of the rod lens and having a higher refractive index than the surroundings is provided at the center in the major axis direction.
上記の光学アレイは、前記ロッドレンズ及び前記棒状体の外径が略等しいので、前記平板に略等しい形状及び大きさの前記ロッドレンズ搭載用溝及び前記棒状体搭載用溝を設けることができ、製造が容易になる。また、上記の光学アレイは、溝のない板を前記押当板として利用でき、製造が容易になる。さらに、上記の光学アレイは、前記棒状体の前記シングルモード光学導波コアを利用して精度の高い位置決めができる。 In the optical array, the rod lens and the rod-shaped body have substantially the same outer diameter. Therefore, the rod lens mounting groove and the rod-shaped body mounting groove having substantially the same shape and size as the flat plate can be provided. Easy to manufacture. Further, the optical array described above can use a plate without a groove as the pressing plate, and is easy to manufacture. Further, the optical array can be positioned with high accuracy by using the single mode optical waveguide core of the rod-shaped body.
本発明に係る光学アレイでは、前記押当板は、前記平板の前記ロッドレンズ搭載用溝に対向するようにロッドレンズ搭載用溝が設けられ、前記平板の前記棒状体搭載用溝に対向するように棒状体搭載用溝が設けられ、前記ロッドレンズは、前記押当板の前記ロッドレンズ搭載用溝の表面に接するように配置され、前記棒状体は、前記押当板の前記棒状体搭載用溝の表面に接するように配置されたことが好ましい。 In the optical array according to the present invention, the pressing plate is provided with a rod lens mounting groove so as to be opposed to the rod lens mounting groove of the flat plate, and is opposed to the rod-shaped body mounting groove of the flat plate. A rod-shaped body mounting groove is provided, the rod lens is disposed so as to be in contact with the surface of the rod lens mounting groove of the pressing plate, and the rod-shaped body is used for mounting the rod-shaped body of the pressing plate. It is preferable that it is disposed so as to contact the surface of the groove.
上記の光学アレイは、前記ロッドレンズ及び前記棒状体を介して前記平板と前記押当板の相対位置を固定することが可能となる。 The optical array can fix the relative position of the flat plate and the pressing plate via the rod lens and the rod-shaped body.
本発明は、位置決めの精度が高く、製造が容易な光学アレイを提供することができる。 The present invention can provide an optical array that has high positioning accuracy and is easy to manufacture.
添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。また、同一部材及び同一部位には同一符号を付した。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiment described below is an example of the configuration of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment. Moreover, the same code | symbol was attached | subjected to the same member and the same site | part.
(第1実施形態)
図1に、第1実施形態に係る光学アレイの接続面の側から見た正面図を示した。光学アレイ100は、ロッドレンズ120を搭載するロッドレンズ搭載用溝114及び棒状体140を搭載する棒状体搭載用溝116が一方の面112に設けられた平板110と、ロッドレンズ搭載用溝114の表面に接するように配置された円柱状のロッドレンズ120と、棒状体搭載用溝116の表面に接するように配置された円柱状の棒状体140と、ロッドレンズ120及び棒状体140を平板110に押し当てる平板状の押当板130と、を備える光学アレイ100であって、平板110は、ロッドレンズ搭載用溝114及び棒状体搭載用溝116が略等しい形状及び大きさであり、棒状体140は、外径がロッドレンズ120と略等しく、長軸方向の中心に周囲より屈折率の高いシングルモード光学導波コア142を有する。また、図1には、シングルモード光学導波コア142の周囲に形成されたクラッド144を示した。
(First embodiment)
FIG. 1 is a front view of the optical array according to the first embodiment viewed from the connection surface side. The
平板110としては、例えば、シリコン基板、石英ガラス基板又はパイレックス(登録商標)基板がある。また、平板110は、平坦な面112が一面以上必要である。平板110は、例えば、8個のロッドレンズ搭載用溝114が平面112に設けられる。なお、ロッドレンズ搭載用溝114は、8個に限定されず、1個以上であれば良い。
Examples of the
平板110は、例えば、8個のロッドレンズ搭載用溝114の両脇に2個の棒状体搭載用溝116が平面112に設けられる。なお、棒状体搭載用溝116は2個に限定されず、1個以上であれば良い。さらに、棒状体搭載用溝116は、ロッドレンズ搭載用溝114の両脇に限定されず、平面112の任意の場所に設けても良い。
In the
図1に示すように、ロッドレンズ搭載用溝114及び棒状体搭載用溝116は、例えば、断面の形状がV字形状である。また、ロッドレンズ搭載用溝114及び棒状体搭載用溝116は、断面の形状がU字形状、逆台形の形状又は矩形の形状であっても良い(不図示)。ロッドレンズ搭載用溝114及び棒状体搭載用溝116は、例えば、平板110が石英ガラス基板若しくはパイレックス(登録商標)基板であれば研削して設け、また、平板110がシリコン基板であればエッチングして設けることができる。全てのロッドレンズ搭載用溝114及び棒状体搭載用溝116は、略並行に、それぞれの間隔が略一定となるように設けることが好ましい。以上のように、光学アレイ100は、略等しい形状及び大きさのロッドレンズ搭載用溝114及び棒状体搭載用溝116を設けることができ、製造が容易である。
As shown in FIG. 1, the rod
エッチングによって従来の光学アレイのようにロッドレンズ搭載用溝114と棒状体搭載用溝116を異なる形状及び大きさとする場合、レジスト材、エッチング液、エッチング温度及びエッチング時間等のエッチング条件をロッドレンズ搭載用溝114と棒状体搭載用溝116で変える必要がある。この場合、ロッドレンズ搭載用溝114及び棒状体搭載用溝116それぞれの最適なエッチング条件を求める必要があり、製造が難しくなる。さらに、ロッドレンズ搭載用溝114と棒状体搭載用溝116を別々にエッチングする場合、複数回のエッチングにより、平板110にダメージを与える場合もある。一方、光学アレイ100では、上記のようなデメリットはない。
When the rod
また、研削によって従来の光学アレイのようにロッドレンズ搭載用溝114と棒状体搭載用溝116を異なる形状及び大きさとする場合、ロッドレンズ搭載用溝114及び棒状体搭載用溝116の精度の確保が難しくなる。一方、光学アレイ100では、上記のようなデメリットはない。
Further, when the rod
棒状体140は、例えば、ロッドレンズ120と外径が略等しいクラッド144、及び、周囲のクラッド144より屈折率の高いシングルモード光学導波コア142を有する。また、棒状体140の外径は、例えば、1mmである。
The rod-
棒状体140は、例えば、MCVD法又はVAD法と線引き法を組み合わせて製造することができる。
The rod-
MCVD法による棒状体140の製造は、例えば、以下のようになる。石英ガラス管を外側から加熱し、クラッド144の原料を含む気体及びシングルモード光学導波コア142の原料を含有する気体を石英ガラス管の内側に順に噴射して積層させる。その後、石英ガラス管が表面張力によって長軸方向につぶれ始めるので、所望の外径となるようにさらに加熱し、棒状体140を製造する。シングルモード光学導波コア142及びクラッド144の原料としては、例えば、2酸化シリコン、4塩化シリコン又は4塩化ゲルマニウム等の主原料にゲルマニウム、リン、ホウ素又はフッ素等の添加物を添加して屈折率を変化させたものがある。ここで、主原料にゲルマニウム又はリンを添加すると屈折率を高くでき、また、主原料にホウ素又はフッ素を添加すると屈折率を低くできる。MCVD法は、添加物の濃度分布を制御することが容易であり、所望の屈折率分布を有する棒状体140を容易に製造できる。
The manufacture of the rod-
VAD法による棒状体140の製造は、例えば、以下のようになる。水素や酸素を混合したガス中でクラッド144の原料及びシングルモード光学導波コア142の原料を燃焼させて棒状の母材に積層させ、棒状体140を製造する。シングルモード光学導波コア142及びクラッド144の原料としては、上記のMCVD法と同様の主原料及び添加物を利用できる。VAD法は、大型の母材を利用でき、製造コストを低く抑えることができる。
The manufacture of the rod-shaped
線引き法による棒状体140の製造は、例えば、以下のようになる。製造されたプリフォーム(母材)を電気炉の内部に縦に配置する。プリフォームの下端部を約2000℃以上に加熱するとプリフォームが溶解し、プリフォームが自重により線状に垂れ下がる。このプリフォームの線状に垂れ下がった部分を所望の外径となるように引っ張ることで、棒状体140を製造できる。
The manufacture of the rod-shaped
また、棒状体140としては、例えば、ロッドレンズ120と略等しい外径を有する円柱状のガラス、ジルコニア又はプラスチック樹脂の棒の中心にシングルモード光ファイバを挿入しても良い(不図示)。或いは、棒状体140は、シングルモード光ファイバを、シングルモード光ファイバの外径より大きい内径を有するガラス棒に挿入してコラプスして製造しても良い。
Further, as the rod-
ロッドレンズ120としては、例えば、屈折率分布型ロッドレンズや凸面ロッドレンズがある。ロッドレンズ120の外径は、例えば、1mmである。
Examples of the
押当板130としては、例えば、シリコン基板、石英ガラス基板又はパイレックス(登録商標)基板がある。また、押当板130は、例えば、紫外線を照射することで硬化する紫外線接着剤(UV接着剤)又はシリコン樹脂接着剤等の接着剤を用いて平板110、ロッドレンズ120及び棒状体140に接着される。以上のように、光学アレイ100は、溝のない板を押当板130として利用でき、製造が容易である。
Examples of the
第1実施形態に係る光学アレイでは、光学アレイ100の接続面がロッドレンズ120及び棒状体140の光軸に対して垂直な面から所定の角度だけ傾斜していることが好ましい(不図示)。光学アレイ100の接続面は、例えば、ロッドレンズ120及び棒状体140の光軸に対して垂直な面から8度傾斜する。これによって、光学アレイ100は、反射減衰量を大きくすることができる。
In the optical array according to the first embodiment, it is preferable that the connection surface of the
ここで、接続面とは、ロッドレンズアレイ等の他の光学素子に接続する側の面である。平板110、ロッドレンズ120、押当板130及び棒状体140の端面が接続面上に位置することが好ましい。平板110、ロッドレンズ120、押当板130及び棒状体140の端面が接続面上に位置していないと、光学アレイ100の接続不良が発生する原因やロッドレンズ120及び棒状体140の挿入損失が増大する原因となる。
Here, the connection surface is a surface on the side connected to another optical element such as a rod lens array. The end surfaces of the
第1実施形態に係る光学アレイでは、平板110、ロッドレンズ120、押当板130及び棒状体140の熱膨張率の差が小さいことが好ましく、平板110、ロッドレンズ120、押当板130及び棒状体140の熱膨張率が略等しいことがより好ましい。平板110、ロッドレンズ120、押当板130及び棒状体140の熱膨張率の差が大きいと、温度の変化に伴って光学アレイ100に応力が強く加わり、光学アレイ100が破損する可能性が高くなる。また、ロッドレンズ120及び棒状体140に応力が加わると屈折率が変化し、光学アレイ100の光学特性が悪化する原因となる。
In the optical array according to the first embodiment, it is preferable that the difference between the thermal expansion coefficients of the
光学アレイ100は、接続面を他の光学素子に接続して使用できる。以下、図1の光学アレイ100同士を接続する場合を例として光学アレイ100の位置決めについて説明する。それぞれの接続面を対向させ、ロッドレンズ120及び棒状体140の光軸が一致するように2個の光学アレイ100を接続する。光学アレイ100同士を接続したら、一方の光学アレイ100の棒状体140のシングルモード光学導波コア142に所定の強度のモニタ光を入力し、他方の光学アレイ100の棒状体140のシングルモード光学導波コア142から出力されるモニタ光の強度を測定する。入力したモニタ光の強度と出力されるモニタ光の強度の差から、棒状体140の挿入損失を求めることができる。この棒状体140の挿入損失が小さくなるように光学アレイ100の位置を調整することが好ましい。以上のように、光学アレイ100は、棒状体140のシングルモード光学導波コア142を利用して精度の高い位置決めができる。ここで、棒状体140を両端に配置すると、位置決めの精度をより高くできる。
The
(第2実施形態)
第2実施形態に係る光学アレイについて、第1実施形態に係る光学アレイと異なる点を主に説明する。図2に、第2実施形態に係る光学アレイの接続面の側から見た正面図を示した。光学アレイ100では、押当板130は、平板110のロッドレンズ搭載用溝114に対向するようにロッドレンズ搭載用溝134が設けられ、平板110の棒状体搭載用溝116に対向するように棒状体搭載用溝136が設けられ、ロッドレンズ120は、押当板130のロッドレンズ搭載用溝134の表面に接するように配置され、棒状体140は、押当板130の棒状体搭載用溝136の表面に接するように配置されたことが好ましい。
(Second Embodiment)
The difference between the optical array according to the second embodiment and the optical array according to the first embodiment will be mainly described. FIG. 2 shows a front view of the optical array according to the second embodiment viewed from the connection surface side. In the
ロッドレンズ搭載用溝134及び棒状体搭載用溝136の断面の形状としては、例えば、V字形状、U字形状(不図示)、逆台形の形状(不図示)又は矩形の形状(不図示)がある。ロッドレンズ搭載用溝134及び棒状体搭載用溝136は、例えば、押当板130が石英ガラス基板若しくはパイレックス(登録商標)基板であれば研削して設け、また、押当板130がシリコン基板であればエッチングして設けることができる。全てのロッドレンズ搭載用溝134及び棒状体搭載用溝136の形状及び大きさが略等しいので、押当板130の製造も容易である。また、ロッドレンズ搭載用溝134及び棒状体搭載用溝136は、例えば、略並行に、それぞれの間隔が略一定となるように設けられる。ロッドレンズ搭載用溝114とロッドレンズ搭載用溝134を同数とすることが好ましく、棒状体搭載用溝116と棒状体搭載用溝136を同数とすることが好ましい。なお、ロッドレンズ搭載用溝134は、8個に限定されず、1個以上であれば良い。さらに、棒状体搭載用溝136は2個に限定されず、1個以上であれば良い。
The cross-sectional shape of the rod
また、光学アレイ100は、押当板130にロッドレンズ搭載用溝134及び棒状体搭載用溝136を設けることで、押当板130の接着面を広くでき、平板110に接着した押当板130が剥がれにくくなる。
Further, in the
光学アレイ100は、ロッドレンズ120及び棒状体140を介して平板110と押当板130の相対位置を固定できる。このため、同数の平板110と押当板130の組を用意すれば、光学アレイ100を積層させて2次元の光学アレイを容易に作製できる。また、積層された光学アレイ100同士の平板110と押当板130の相対位置を固定すれば位置決めを容易にでき、高精度な2次元の光学アレイを提供することができる。
The
本発明に係る光学アレイは、導波路型スプリッタ、AWG、光スイッチ、ロッドレンズアレイ及びコリメータアレイとして利用することができる。 The optical array according to the present invention can be used as a waveguide splitter, AWG, optical switch, rod lens array, and collimator array.
91 基板
92 ロッドレンズ用溝
95 光ファイバ用溝
96 シングルモード光ファイバ
90,100 光学アレイ
110 平板
112 面
114,134 ロッドレンズ搭載用溝
116,136 棒状体搭載用溝
93,120 ロッドレンズ
130 押当板
140 棒状体
142 シングルモード光学導波コア
144 クラッド
91
Claims (2)
前記平板は、前記ロッドレンズ搭載用溝及び前記棒状体搭載用溝が略等しい形状及び大きさであり、
前記棒状体は、外径が前記ロッドレンズと略等しく、長軸方向の中心に周囲より屈折率の高いシングルモード光学導波コアを有することを特徴とする光学アレイ。 A rod lens mounting groove for mounting a rod lens and a rod-shaped body mounting groove for mounting a rod-shaped body are provided on one side of a flat plate, and a cylindrical shape disposed so as to be in contact with the surface of the rod lens mounting groove An optical system comprising: a rod lens; a columnar rod-shaped body disposed so as to be in contact with the surface of the rod-shaped body mounting groove; and a flat plate-shaped pressing plate that presses the rod lens and the rod-shaped body against the flat plate. An array,
The flat plate has substantially the same shape and size as the rod lens mounting groove and the rod-shaped body mounting groove,
An optical array, wherein the rod-shaped body has a single mode optical waveguide core having an outer diameter substantially equal to that of the rod lens and having a higher refractive index than the surroundings at the center in the major axis direction.
前記ロッドレンズは、前記押当板の前記ロッドレンズ搭載用溝の表面に接するように配置され、
前記棒状体は、前記押当板の前記棒状体搭載用溝の表面に接するように配置されたことを特徴とする請求項1に記載の光学アレイ。 The pressing plate is provided with a rod lens mounting groove so as to face the rod lens mounting groove of the flat plate, and a rod-shaped body mounting groove is provided so as to face the rod-shaped body mounting groove of the flat plate. And
The rod lens is disposed so as to contact the surface of the rod lens mounting groove of the pressing plate,
The optical array according to claim 1, wherein the rod-shaped body is disposed so as to be in contact with a surface of the rod-shaped body mounting groove of the pressing plate.
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