JP5338652B2 - Optical coupler - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical coupler which achieves stable and high optical coupling efficiency. <P>SOLUTION: The optical coupler 1 optically couples a first optical waveguide 20 and a second optical waveguide 30 and includes a deflection means 11, a supporting means 12 and a grating 13. The deflection means 11 is provided at the opposite side of the substrate 14 of the grating 13 and changes the advancing direction of incident light. The supporting means 12 supports the first optical waveguide 20 connected oppositely to the grating 13 via the deflection means 11. The supporting means 12 is provided at the side of the deflection means 11 and has a height not smaller than that of the deflection means 11. The grating 13 is provided on the substrate 14. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は光結合器に関し、特にグレーティングを備える光結合器に関する。   The present invention relates to an optical coupler, and more particularly to an optical coupler including a grating.

光導波路を用いた光結合技術は様々な場面で利用されている。光結合技術のうち、端面入出力の光結合においては、入出力光のモード径を大きくし過ぎると、入出力光が導波に寄与しない支持基板に触れてしまい、光損失を生じることがある。   Optical coupling technology using optical waveguides is used in various situations. Among optical coupling technologies, in the input / output optical coupling, if the mode diameter of the input / output light is too large, the input / output light may touch the support substrate that does not contribute to the wave guide, resulting in light loss. .

これに対して、面入出力型のグレーティング光結合器(以下、グレーティングカプラと称す。)を用いた光結合の場合は、入出力光のモード径を大きくしても、支持基板に入出力光が触れる割合が増大するという問題は生じない。   On the other hand, in the case of optical coupling using a surface input / output type grating optical coupler (hereinafter referred to as a grating coupler), the input / output light is applied to the support substrate even if the mode diameter of the input / output light is increased. There is no problem that the ratio of touching increases.

このようなグレーティングカプラの利点を生かして、グレーティングカプラと光ファイバを突き合わせ接続(バットジョイント)することが考えられている。具体的な応用例として、非特許文献1には、チップ(基板)の端面から出射される半導体レーザの出力をグレーティングカプラを介してチップの表面側に出力し、チップに接続された光ファイバと光結合する技術が開示されている。また、非特許文献2には、チップに接続された光ファイバからの光を、チップの面方向(面と平行な方向)の細線導波路やリッジ導波路と光結合する技術が開示されている。   Taking advantage of such a grating coupler, it is considered to butt-connect the grating coupler and the optical fiber (butt joint). As a specific application example, Non-Patent Document 1 discloses that an output of a semiconductor laser emitted from an end face of a chip (substrate) is output to the surface side of the chip via a grating coupler, and an optical fiber connected to the chip A technique for optical coupling is disclosed. Non-Patent Document 2 discloses a technique for optically coupling light from an optical fiber connected to a chip with a thin wire waveguide or a ridge waveguide in the surface direction of the chip (direction parallel to the surface). .

また、通常、基板と垂直方向に光が入出力する条件下においては、スラブ導波路またはグレーティングカプラに入射した光は、基板の表面側だけでなく、裏面側にも光が回折されるため、光結合効率が悪くなる。この問題を解消するために、非特許文献1には、基板の法線方向から僅かに斜めの方向に光を入出力させる技術も開示されている。   Normally, under conditions where light is input and output in a direction perpendicular to the substrate, the light incident on the slab waveguide or the grating coupler is diffracted not only on the front surface side of the substrate but also on the back surface side. The optical coupling efficiency is deteriorated. In order to solve this problem, Non-Patent Document 1 also discloses a technique for inputting and outputting light in a slightly oblique direction from the normal direction of the substrate.

一方、特許文献1及び2には、グレーティングカプラ上にプリズムを設置する技術が開示されている。この技術を用いれば、プリズムを介して光を入射することにより、入射光を所定の角度だけ偏向させてグレーティングカプラへ入射することができる。   On the other hand, Patent Documents 1 and 2 disclose a technique of installing a prism on a grating coupler. If this technique is used, the incident light can be deflected by a predetermined angle and incident on the grating coupler by entering the light through the prism.

特開平6−150425号公報JP-A-6-150425 特開平9−106569号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-105669

Niklas Eriksson, Mats Hagberg, and Anders Larsson, "Highly Directional Grating Outcouplers with Tailorable Radiation Characteristics," IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. 32, no. 6, pp. 1038-1047, June 1996.Niklas Eriksson, Mats Hagberg, and Anders Larsson, "Highly Directional Grating Outcouplers with Tailorable Radiation Characteristics," IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. 32, no. 6, pp. 1038-1047, June 1996. Dirk Taillaert, Wim Bogaerts, Peter Bienstman, Thomas F. Krauss, Peter Van Daele, Ingrid Moerman, Steven Verstuyft, Kurt De Mesel, and Roel Baets, "An Out-of-Plane Grating Coupler for Efficient Butt-Coupling Between Compact Planar Waveguides and Single-Mode Fibers," IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. 38, no. 7, pp. 949-955, July 2002.Dirk Taillaert, Wim Bogaerts, Peter Bienstman, Thomas F. Krauss, Peter Van Daele, Ingrid Moerman, Steven Verstuyft, Kurt De Mesel, and Roel Baets, "An Out-of-Plane Grating Coupler for Efficient Butt-Coupling Between Compact Planar Waveguides and Single-Mode Fibers, "IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. 38, no. 7, pp. 949-955, July 2002.

しかしながら、光ファイバをグレーティングカプラに突き合わせる場合に、高い光結合効率を得るために、光ファイバを光結合器にできるだけ近接させなければならない。すると、グレーティング上に設置されたプリズムに光ファイバが近づき過ぎてしまうことがある。その結果、傾いたプリズム面上を光ファイバが滑って位置ずれを起こしたり、プリズム上部の突起に光ファイバが接触して壊れてしまったりするという問題が生じていた。   However, when matching an optical fiber with a grating coupler, the optical fiber must be as close as possible to the optical coupler in order to obtain high optical coupling efficiency. Then, the optical fiber may come too close to the prism installed on the grating. As a result, there has been a problem that the optical fiber slides on the inclined prism surface to cause a positional shift, or the optical fiber comes into contact with the protrusion on the prism and breaks.

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、安定して高い光結合効率を実現できる光結合器を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an optical coupler capable of stably realizing high optical coupling efficiency.

本発明にかかる光結合器は、第1の光導波路と、第2の光導波路とを光結合させる光結合器であって、基板上に設けられ、前記第2の光導波路と接続されたグレーティングと、前記グレーティングの前記基板とは反対側に設けられ、入射した光の進む方向を変える偏向手段と、前記偏向手段を介して、前記グレーティングと対向して接続される前記第1の光導波路を支持する支持手段と、を備え、前記支持手段は、前記偏向手段の側方に設けられており、前記偏向手段の高さ以上の高さを有するものである。   An optical coupler according to the present invention is an optical coupler that optically couples a first optical waveguide and a second optical waveguide, and is provided on a substrate and connected to the second optical waveguide. And a deflecting unit that is provided on the opposite side of the grating from the substrate and that changes a traveling direction of incident light, and the first optical waveguide connected to the grating via the deflecting unit. Supporting means, and the supporting means is provided on a side of the deflecting means and has a height equal to or higher than the height of the deflecting means.

本発明により、安定して高い光結合効率を実現できる光結合器を提供することができる。   The present invention can provide an optical coupler that can stably realize high optical coupling efficiency.

実施の形態1にかかる光結合器の構成例を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration example of an optical coupler according to a first embodiment. 実施の形態1にかかる光結合器の構成例を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration example of an optical coupler according to a first embodiment. 実施の形態2にかかる光結合器の構成例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of an optical coupler according to a second embodiment. 実施の形態3にかかる光結合器の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the optical coupler concerning Embodiment 3. FIG. 実施の形態4にかかる光結合器の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the optical coupler concerning Embodiment 4. FIG. 実施の形態3及び4にかかる光結合器の製造工程を説明するための図である。6 is a diagram for explaining a manufacturing process of the optical coupler according to the third and fourth embodiments. FIG. 実施の形態3及び4にかかる光結合器の製造工程を説明するための図である。6 is a diagram for explaining a manufacturing process of the optical coupler according to the third and fourth embodiments. FIG. 実施の形態3及び4にかかる光結合器の製造工程を説明するための図である。6 is a diagram for explaining a manufacturing process of the optical coupler according to the third and fourth embodiments. FIG.

実施の形態1
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態にかかる光結合器を図1に示す。図1は、光結合器1に第1の光導波路20が接続された状態の断面図である。光結合器1は、偏向手段11、支持手段12、グレーティング13、基板14を備える。光結合器1は、第1の光導波路20(例えば、光ファイバ)と第2の光導波路30とをグレーティング13を介して光結合するための機器である。なお、第2の光導波路30は、グレーティング13と接続されており、上部クラッド15及び下部クラッド16によって挟まれている。
Embodiment 1
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. An optical coupler according to this embodiment is shown in FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view of a state in which a first optical waveguide 20 is connected to the optical coupler 1. The optical coupler 1 includes a deflection unit 11, a support unit 12, a grating 13, and a substrate 14. The optical coupler 1 is a device for optically coupling the first optical waveguide 20 (for example, an optical fiber) and the second optical waveguide 30 via the grating 13. The second optical waveguide 30 is connected to the grating 13 and is sandwiched between the upper clad 15 and the lower clad 16.

偏向手段11は、例えば、ポリマにより構成されるプリズム等であり、通過する光を屈折、反射等をさせて、偏向手段11に入射した光の進む方向を変えるものである。なお、偏向手段11のグレーティング13に対向する面111と、当該面とは反対側の面112とがなす角度は、グレーティング13による回折効率を高めるために、10°〜80°であることが好ましい。また、偏向手段11の面111や面112は曲面を有していてもよい。曲面にすることによって、偏向手段11に同時に集光の効果(レンズ効果)を付与することが可能である。   The deflecting unit 11 is, for example, a prism made of a polymer, and changes the traveling direction of the light incident on the deflecting unit 11 by refracting or reflecting the passing light. The angle formed by the surface 111 of the deflecting means 11 facing the grating 13 and the surface 112 opposite to the surface is preferably 10 ° to 80 ° in order to increase the diffraction efficiency of the grating 13. . Further, the surface 111 and the surface 112 of the deflecting unit 11 may have a curved surface. By making it a curved surface, it is possible to simultaneously impart a condensing effect (lens effect) to the deflecting means 11.

支持手段12は、偏向手段11の側方に配置されている支持構造であり、高さ(基板14に対して垂直方向の長さ)が偏向手段11よりも大きい。また、支持手段12は、偏向手段11の周囲の一部に配置されていてもよいし、偏向手段11の周囲全てを覆うように配置されていてもよい。   The support unit 12 is a support structure disposed on the side of the deflection unit 11, and has a height (length in a direction perpendicular to the substrate 14) that is larger than that of the deflection unit 11. Further, the support unit 12 may be disposed in a part of the periphery of the deflecting unit 11 or may be disposed so as to cover the entire periphery of the deflecting unit 11.

グレーティング13は、光導波路20からの入射光や、基板14の面方向に配置された第2の光導波路30からの光を回折する。つまり、グレーティング13は、基板14の面方向から入射される光を第1の光導波路20と光結合したり、第1の光導波路20から入射された光を基板14の面方向に位置する第2の光導波路30と光結合したりする。回折の方向は、グレーティング13の周期や、回折する光の偏波方向によって決定される。なお、グレーティング13は、1次元であってもよいし、2方向の光を入射または出射させる光結合を行う場合であれば、2次元のグレーティングであってもよい。   The grating 13 diffracts incident light from the optical waveguide 20 and light from the second optical waveguide 30 arranged in the surface direction of the substrate 14. In other words, the grating 13 optically couples light incident from the surface direction of the substrate 14 with the first optical waveguide 20, or couples light incident from the first optical waveguide 20 in the surface direction of the substrate 14. Or optical coupling with the second optical waveguide 30. The direction of diffraction is determined by the period of the grating 13 and the polarization direction of the diffracted light. Note that the grating 13 may be one-dimensional, or may be a two-dimensional grating as long as optical coupling for entering or emitting light in two directions is performed.

続いて、第1の光導波路20と第2の光導波路30との光結合について説明する。第1の光導波路20は、偏向手段11を介してグレーティング13に対向して光結合器1に接続される。つまり、第1の光導波路20から出射される光10が、偏向手段11に入射するように、第1の光導波路20は、偏向手段11との位置を合わせて光結合器1に突き合わせ接続される。このとき、支持手段12の高さは、偏向手段11の高さよりも高い。そのため、第1の光導波路20が、偏向手段11に接触することはない。その結果、第1の光導波路20の位置ずれや破損を回避できる。   Subsequently, optical coupling between the first optical waveguide 20 and the second optical waveguide 30 will be described. The first optical waveguide 20 is connected to the optical coupler 1 so as to face the grating 13 through the deflecting means 11. In other words, the first optical waveguide 20 is butt-connected to the optical coupler 1 in alignment with the deflecting means 11 so that the light 10 emitted from the first optical waveguide 20 enters the deflecting means 11. The At this time, the height of the support means 12 is higher than the height of the deflection means 11. Therefore, the first optical waveguide 20 does not contact the deflection unit 11. As a result, it is possible to avoid displacement and breakage of the first optical waveguide 20.

また、図1に示すように、支持手段12が第1の光導波路20のコア200に触れない構造とすることにより、支持手段12とコア200との接触に起因する破損も回避できる。なお、第1の光導波路20と偏向手段11との間の部分には、真空若しくは空気等のガス、または偏向手段よりも屈折率が小さい媒質が充填されている。   Further, as shown in FIG. 1, by causing the support means 12 not to touch the core 200 of the first optical waveguide 20, damage due to the contact between the support means 12 and the core 200 can be avoided. Note that a portion between the first optical waveguide 20 and the deflecting unit 11 is filled with a gas such as vacuum or air, or a medium having a refractive index smaller than that of the deflecting unit.

第1の光導波路20が光結合器1に接続されると、第1の光導波路20から出射された光10は、偏向手段11によって偏向される。そのため、グレーティング13に対して垂直方向から一定角度傾いて光10がグレーティング13に入射される。   When the first optical waveguide 20 is connected to the optical coupler 1, the light 10 emitted from the first optical waveguide 20 is deflected by the deflecting unit 11. Therefore, the light 10 is incident on the grating 13 with a certain angle from the vertical direction with respect to the grating 13.

そして、グレーティング13に入射された光10は回折され、基板14内部の第2の光導波路30へと出射される。以上により、第1の光導波路20と第2の光導波路30が光結合される。なお、図1の矢印方向と反対方向に光10を結合させてもよい。つまり、第2の光導波路30からグレーティング13に光10を入射し、グレーティング13によって面方向に光10を回折させることにより、第1の光導波路20と第2の光導波路を光結合させてもよい。   The light 10 incident on the grating 13 is diffracted and emitted to the second optical waveguide 30 inside the substrate 14. Thus, the first optical waveguide 20 and the second optical waveguide 30 are optically coupled. The light 10 may be coupled in the direction opposite to the arrow direction in FIG. That is, even if the light 10 is incident on the grating 13 from the second optical waveguide 30 and the light 10 is diffracted by the grating 13 in the surface direction, the first optical waveguide 20 and the second optical waveguide are optically coupled. Good.

グレーティング13の動作として、光導波路20から入射された光が回折される角度が、波長に大きく依存することがある。逆方向の光入射でも同様に、入力する光10の波長によって、基板14の面方向の光の回折角度が変化することがある。そのため、光結合器の構成にもしグレーティングのみを用いていれば、互いに固定された角度で配置される第1の光導波路20との間で、効率的な光結合が限られた波長帯域に制限されてしまっていた。   As an operation of the grating 13, the angle at which the light incident from the optical waveguide 20 is diffracted may greatly depend on the wavelength. Similarly, even when light is incident in the reverse direction, the diffraction angle of light in the surface direction of the substrate 14 may change depending on the wavelength of the input light 10. Therefore, if only the grating is used in the configuration of the optical coupler, efficient optical coupling between the first optical waveguide 20 and the first optical waveguide 20 arranged at a fixed angle is limited to a limited wavelength band. It has been done.

しかし、本発明の構成によれば、偏向手段11の偏向角にグレーティング13とは逆の波長依存性を持たせ、グレーティング13の角度依存性を打ち消すことができる。このようにすると、高い光結合効率を保ったまま、波長に依らず、基板14の法線方向に常に光を入出力させることができる。その結果、光結合器1に第1の光導波路20を接続させる際に、光結合効率の向上のために所定の角度傾けて突き合わせる必要が無いだけでなく、広い波長帯域で、常に基板14に対して垂直に接続させることができる。   However, according to the configuration of the present invention, the deflection angle of the deflection means 11 can have a wavelength dependency opposite to that of the grating 13, and the angle dependency of the grating 13 can be canceled out. In this way, it is possible to always input and output light in the normal direction of the substrate 14 regardless of the wavelength while maintaining high optical coupling efficiency. As a result, when the first optical waveguide 20 is connected to the optical coupler 1, it is not necessary to incline with a predetermined angle in order to improve the optical coupling efficiency, and the substrate 14 always has a wide wavelength band. Can be connected vertically.

このような動作が利用できるのは、指示手段12の効果によって、グレーティング13と偏向手段11と光導波路20とが非常に接近して配置されるからである。もし、十分に接近していなければ、グレーティング13の波長に依存する入出力光は、位置ずれによって、偏向手段11で出射や入射ができなくなる。同様に、偏向手段11の波長に依存する入出力光は、位置ずれによって、第1の光導波路20で出射や入射ができなくなる。   Such an operation can be used because the grating 13, the deflecting unit 11, and the optical waveguide 20 are arranged very close to each other due to the effect of the indicating unit 12. If not sufficiently close, the input / output light depending on the wavelength of the grating 13 cannot be emitted or incident on the deflecting unit 11 due to the positional deviation. Similarly, the input / output light depending on the wavelength of the deflecting unit 11 cannot be emitted or incident on the first optical waveguide 20 due to the positional deviation.

このように、本実施の形態によれば、支持手段12の高さが偏向手段11の高さよりも高いため、第1の光導波路20を光結合器1に接続する際に、第1の光導波路20の端面が偏向手段11に接触することがない。そのため、第1の光導波路20を十分に偏向手段11やグレーティング13に接近させることが可能となり、互いの位置ずれを回避できる。すなわち、安定した光結合効率を実現できる。また、第1の光導波路20と偏向手段11との接触に起因する破損も防止できる。   Thus, according to the present embodiment, since the height of the support means 12 is higher than the height of the deflecting means 11, the first optical waveguide 20 is connected to the optical coupler 1 when the first optical waveguide 20 is connected. The end face of the waveguide 20 does not come into contact with the deflecting means 11. Therefore, the first optical waveguide 20 can be sufficiently brought close to the deflecting means 11 and the grating 13, and mutual displacement can be avoided. That is, stable optical coupling efficiency can be realized. Further, damage due to contact between the first optical waveguide 20 and the deflecting means 11 can be prevented.

本実施の形態によって、別の問題も解決される。すなわち、従来技術のように光結合させるべき第1の光導波路20を偏向手段11から一定の距離だけ離して固定しようとすると、その一定の距離を測る測定器や第1の光導波路20を懸架して固定するための装置が必要になる。その結果、光結合器の製造コストが増大し、光結合器全体の構造が大型化、複雑化してしまう。   Another problem is solved by this embodiment. That is, when the first optical waveguide 20 to be optically coupled as in the prior art is fixed at a certain distance from the deflecting means 11, a measuring instrument for measuring the certain distance or the first optical waveguide 20 is suspended. And a device for fixing is required. As a result, the manufacturing cost of the optical coupler increases, and the structure of the entire optical coupler becomes large and complicated.

一方、本発明にかかる光結合器1の構成によれば、支持手段12上に第1の光導波路20を接触させるだけで、偏向手段11から一定距離をあけて接続することができる。その結果、一定距離を測るための測定器や第1の光導波路20を懸架するための装置を必要とせず、光結合器1の製造コストの削減を図ることができる。また、光結合器の大型化、複雑化も抑制できる。   On the other hand, according to the configuration of the optical coupler 1 according to the present invention, it is possible to connect the first optical waveguide 20 on the support unit 12 with a certain distance from the deflecting unit 11 by contacting the first optical waveguide 20. As a result, a measuring instrument for measuring a certain distance and a device for suspending the first optical waveguide 20 are not required, and the manufacturing cost of the optical coupler 1 can be reduced. In addition, the size and complexity of the optical coupler can be suppressed.

小型の光結合器が実現できることによって、電気信号の入出力部などの他の入出力構造体と接近させて配置することができる。例えば、図2に示すように、図1に示した光結合器1を、さらにボンディングワイヤ17の近傍に配置した構成としてもよい。このようにすることで、光と電気の入出力部を高密度に配置することができる。   Since a small-sized optical coupler can be realized, it can be disposed close to other input / output structures such as an input / output unit for electric signals. For example, as shown in FIG. 2, the optical coupler 1 shown in FIG. 1 may be further arranged in the vicinity of the bonding wire 17. By doing so, the input and output parts of light and electricity can be arranged with high density.

実施の形態2
本発明にかかる実施の形態2について説明する。図3に示した光結合器2は、光結合器1の構成に加えて、誘導手段21をさらに備える。なお、その他の構成については光結合器1と同様であるので、説明を省略する。
Embodiment 2
A second embodiment according to the present invention will be described. The optical coupler 2 shown in FIG. 3 further includes guiding means 21 in addition to the configuration of the optical coupler 1. Since other configurations are the same as those of the optical coupler 1, description thereof is omitted.

誘導手段21は、第1の光導波路20の径の幅とほぼ等しい距離をあけて、支持手段12上に立設されている。誘導手段21は、図3に示すように、偏向手段11を囲むように配置されているため、誘導手段21の内部に第1の光導波路20を差し込むことによって、適切な位置に第1の光導波路20を誘導し、光結合器2に接続させる。   The guide means 21 is erected on the support means 12 with a distance substantially equal to the width of the diameter of the first optical waveguide 20. As shown in FIG. 3, the guiding unit 21 is disposed so as to surround the deflecting unit 11, and therefore, the first optical waveguide 20 is inserted into the guiding unit 21 to insert the first optical waveguide at an appropriate position. The waveguide 20 is guided and connected to the optical coupler 2.

このように、本実施の形態によれば、誘導手段21に合わせて第1の光導波路20を差し込むだけで、容易に第1の光導波路20と偏向手段11との位置関係を高精度で合わせることができる。そのため、製造過程において、位置調整にかかるコストや労力を減らすことができる。なお、図3に示すように、差込口の部分を広くすることにより、第1の光導波路20の差し込みが容易となる。   As described above, according to the present embodiment, the positional relationship between the first optical waveguide 20 and the deflecting unit 11 can be easily adjusted with high accuracy simply by inserting the first optical waveguide 20 in accordance with the guiding unit 21. be able to. Therefore, it is possible to reduce the cost and labor for position adjustment in the manufacturing process. In addition, as shown in FIG. 3, the insertion of the 1st optical waveguide 20 becomes easy by widening the part of an insertion port.

また、偏向手段11と、支持手段12と、誘導手段21とを一体として製造することが好ましい。一体として製造することにより、偏向手段11と誘導手段21との位置関係が製造段階で固定されるため、位置精度をさらに向上させることができる。   Moreover, it is preferable to manufacture the deflection | deviation means 11, the support means 12, and the guidance means 21 integrally. Since the positional relationship between the deflecting means 11 and the guiding means 21 is fixed at the manufacturing stage, the positional accuracy can be further improved.

実施の形態3
本発明にかかる実施の形態3について説明する。図4に示した光結合器3の構成は、アレーファイバに適用する場合の構成である。すなわち、複数の第1の光導波路20が束になって光結合器3に接続される場合の構成である。光結合器3は、複数の光結合器1が連なった構成となっている。なお、その他の構成については光結合器1と同様であるので、説明を省略する。
Embodiment 3
A third embodiment according to the present invention will be described. The configuration of the optical coupler 3 shown in FIG. 4 is a configuration when applied to an array fiber. That is, this is a configuration in which a plurality of first optical waveguides 20 are bundled and connected to the optical coupler 3. The optical coupler 3 has a configuration in which a plurality of optical couplers 1 are connected. Since other configurations are the same as those of the optical coupler 1, description thereof is omitted.

第1の光導波路20と光結合器3との接続も、実施の形態1における説明と同様である。図4においては、左側に位置する2つの第1の光導波路20(201、202)は、光結合器3に光10を入射している。一方、右側に位置する2つの第1の光導波路20(203、204)には、光結合器3から出射された光10が入射されている。   The connection between the first optical waveguide 20 and the optical coupler 3 is the same as described in the first embodiment. In FIG. 4, the two first optical waveguides 20 (201, 202) located on the left side enter the light 10 into the optical coupler 3. On the other hand, the light 10 emitted from the optical coupler 3 is incident on the two first optical waveguides 20 (203, 204) located on the right side.

このように、本実施の形態にかかる光結合器3の構成によって、ファイバアレイと光結合する場合にも本発明を適用することができる。また、上述したように、光結合器3の入出射光10が、基板14と実質的に垂直方向となるように、偏向手段11の角度を調整することにより、グレーティング13及び第2の光導波路30の向きに関わらず、基板14に対して実質的に垂直方向に光10を入出力することができる。そのため、第1の光導波路20も基板14に対して実質的に垂直方向に接続可能である。その結果、ファイバアレイを傾ける向きを考慮する必要がないので、第1の光導波路20を密に接続することができ、光回路の設計上の自由度が制限されない。   As described above, the present invention can also be applied to the case where the optical coupler 3 according to the present embodiment is optically coupled to the fiber array. Further, as described above, the grating 13 and the second optical waveguide 30 are adjusted by adjusting the angle of the deflecting means 11 so that the incident / exit light 10 of the optical coupler 3 is substantially perpendicular to the substrate 14. The light 10 can be input / output in a direction substantially perpendicular to the substrate 14 regardless of the direction of the light. Therefore, the first optical waveguide 20 can also be connected to the substrate 14 in a substantially vertical direction. As a result, since it is not necessary to consider the direction in which the fiber array is inclined, the first optical waveguide 20 can be closely connected, and the degree of freedom in designing the optical circuit is not limited.

実施の形態4
本発明にかかる実施の形態4について説明する。図5に示した光結合器4の構成は、インターポウザーに取り付ける場合の構成である。インターポウザー40は、第1の光導波路20、レンズ41を備えている。インターポウザー40内には第1の光導波路20(205〜208)が設けられている。なお、光結合器4の構成は、図4に示した光結合器3の構成と同様であるため、説明を省略する。また、半田ボール50は、フリップチップボンディングに用いられる。
Embodiment 4
A fourth embodiment according to the present invention will be described. The structure of the optical coupler 4 shown in FIG. 5 is a structure in the case of attaching to an interposer. The interposer 40 includes a first optical waveguide 20 and a lens 41. The first optical waveguide 20 (205 to 208) is provided in the interposer 40. The configuration of the optical coupler 4 is the same as the configuration of the optical coupler 3 shown in FIG. The solder ball 50 is used for flip chip bonding.

インターポウザー40と光結合器4との接続について説明する。それぞれの第1の光導波路20の端部にミラー210を備えており、第1の光導波路205、206を伝搬してきた光10は、ミラー210により基板14に対して垂直に反射されて、光結合器4に入射される。また、光結合器4から出射された光10は、ミラー210により基板14に対して平行に反射されて、第1の光導波路207、208に入射される。   The connection between the interposer 40 and the optical coupler 4 will be described. A mirror 210 is provided at the end of each first optical waveguide 20, and the light 10 that has propagated through the first optical waveguides 205 and 206 is reflected by the mirror 210 perpendicularly to the substrate 14, so that the light The light enters the coupler 4. Further, the light 10 emitted from the optical coupler 4 is reflected in parallel to the substrate 14 by the mirror 210 and is incident on the first optical waveguides 207 and 208.

このとき、図5に示すように、インターポウザー40と光結合器4とを近接させる。本発明においては、支持手段12とインターポウザー40及びレンズ41とが接触するが、偏向手段11とインターポウザー40及びレンズ41との間には一定の距離があいている。そのため、偏向手段11や、偏向手段11と対向するインターポウザー40及びレンズ41の光入出力面が傷付くことがない。   At this time, as shown in FIG. 5, the interposer 40 and the optical coupler 4 are brought close to each other. In the present invention, the support means 12 and the interposer 40 and the lens 41 are in contact with each other, but there is a certain distance between the deflection means 11 and the interposer 40 and the lens 41. Therefore, the light input / output surfaces of the deflecting unit 11 and the interposer 40 and the lens 41 facing the deflecting unit 11 are not damaged.

ここで、インターポウザー40の下側に位置する第1の光導波路206、208は、第1の光導波路205、207に比べて光結合器4との距離が大きい。そのため、第1の光導波路206のミラー210により反射された光10は、長い距離を伝搬して光結合器4に入射することになる。その結果、ミラー210で反射された後の光10のビーム径が広がって大きくなり過ぎてしまい、偏向手段11の入射面から外れた光は損失となってしまう。このような損失を防ぐために、レンズ41が設けられている。   Here, the first optical waveguides 206 and 208 positioned below the interposer 40 have a larger distance from the optical coupler 4 than the first optical waveguides 205 and 207. Therefore, the light 10 reflected by the mirror 210 of the first optical waveguide 206 propagates a long distance and enters the optical coupler 4. As a result, the beam diameter of the light 10 after being reflected by the mirror 210 becomes too large and the light deviating from the incident surface of the deflecting means 11 is lost. In order to prevent such loss, a lens 41 is provided.

以上のように、本実施の形態にかかる光結合器4の構成によって、インターポウザー40内に設けられた第1の光導波路20との光結合の場合であっても、光結合器として用いることができる。勿論、支持手段12が設けられているので、安定した光結合効率の実現及び破損等の防止、コスト削減を図ることができる。   As described above, the configuration of the optical coupler 4 according to the present embodiment is used as an optical coupler even in the case of optical coupling with the first optical waveguide 20 provided in the interposer 40. be able to. Of course, since the support means 12 is provided, stable optical coupling efficiency can be realized, damage can be prevented, and costs can be reduced.

ここで、図4及び図5に示した光結合器3及び4の製造方法の一例について、簡単に説明する。図6〜図8は、本発明にかかる光結合器の製造工程を示す図である。まず、グレーティング上にポリマを塗布する(図6参照)。次に、ナノインプリント等によって型押しを行う(図7参照)。そして、エッチバックを用いて光結合器以外の部分に残ったポリマを除去する(図8参照)。以上のような工程によって、本発明にかかる光結合器を容易に製造することができる。   Here, an example of a manufacturing method of the optical couplers 3 and 4 shown in FIGS. 4 and 5 will be briefly described. 6-8 is a figure which shows the manufacturing process of the optical coupler concerning this invention. First, a polymer is applied on the grating (see FIG. 6). Next, embossing is performed by nanoimprint or the like (see FIG. 7). Then, the polymer remaining in the portion other than the optical coupler is removed by using etch back (see FIG. 8). Through the steps as described above, the optical coupler according to the present invention can be easily manufactured.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

1〜4 光結合器
10 光
11 偏向手段
12 支持手段
13 グレーティング
14 基板
15 上部クラッド
16 下部クラッド
17 ボンディングワイヤ
20 201〜208 第1の光導波路
21 誘導手段
30 第2の光導波路
40 インターポウザー
41 レンズ
50 半田ボール
200 コア
210 ミラー
1-4 optical coupler 10 light 11 deflecting means 12 support means 13 grating 14 substrate 15 upper clad 16 lower clad 17 bonding wire 20 201-208 first optical waveguide 21 guiding means 30 second optical waveguide 40 interposer 41 Lens 50 Solder ball 200 Core 210 Mirror

Claims (6)

第1の光導波路と、第2の光導波路とを光結合させる光結合器であって、
基板上に設けられ、前記第2の光導波路と接続されたグレーティングと、
前記グレーティングの前記基板とは反対側に設けられ、入射した光の進む方向を変える偏向手段と、
前記偏向手段を介して、前記グレーティングと対向して接続される前記第1の光導波路を支持する支持手段と、
を備え、
前記支持手段は、前記偏向手段の側方に設けられており、前記偏向手段の高さ以上の高さを有し、
前記偏向手段は、前記グレーティングからの回折光を、前記基板に対して実質的に垂直方向に入出射させる光結合器。
An optical coupler that optically couples a first optical waveguide and a second optical waveguide,
A grating provided on the substrate and connected to the second optical waveguide;
A deflecting means that is provided on the opposite side of the grating from the substrate and changes the direction in which the incident light travels;
Support means for supporting the first optical waveguide connected to the grating via the deflection means;
With
Said support means is provided on the side of the deflecting means, have a height above the height of said deflecting means,
The deflecting unit is an optical coupler that causes diffracted light from the grating to enter and exit in a direction substantially perpendicular to the substrate .
前記支持手段上に立設され、その内部に前記第1の光導波路が挿入され、当該第1の光導波路を前記偏向手段へ誘導する誘導手段をさらに備える請求項1に記載の光結合器。 2. The optical coupler according to claim 1, further comprising a guiding unit that stands on the supporting unit, into which the first optical waveguide is inserted, and that guides the first optical waveguide to the deflecting unit. 前記偏向手段の前記グレーティングに対向する面と、前記グレーティングに対向する面とは反対側に位置する面とのなす角が10°以上80°以下の角度である請求項1または2に記載の光結合器。 3. The light according to claim 1, wherein an angle formed between a surface of the deflecting unit facing the grating and a surface positioned on the opposite side of the surface facing the grating is an angle of 10 ° to 80 °. Combiner. 前記グレーティングは、1次元または2次元の周期性を有する請求項1〜のいずれか一項に記載の光結合器。 The grating optical coupler according to any one of claims 1 to 3 having a periodicity of one-dimensional or two-dimensional. 前記支持手段は、前記偏向手段と材料が同一である請求項1〜のいずれか一項に記載の光結合器。 It said support means includes an optical coupler according to any one of claims 1 to 4, wherein the deflection means and materials are the same. 前記偏向手段は、ポリマである請求項1〜のいずれか一項に記載の光結合器。 It said deflecting means is an optical coupler according to any one of claims 1 to 5 which is a polymer.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5998652B2 (en) * 2012-05-31 2016-09-28 富士通株式会社 Optical semiconductor device
US9613886B2 (en) * 2013-08-29 2017-04-04 Industrial Technology Research Institute Optical coupling module
JP6237494B2 (en) * 2014-06-26 2017-11-29 富士通株式会社 Optical device, optical module, and optical device manufacturing method
JP2016189437A (en) * 2015-03-30 2016-11-04 日本電信電話株式会社 Semiconductor laser element
JP7151939B1 (en) * 2022-01-11 2022-10-12 三菱電機株式会社 grating coupler

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60217317A (en) * 1984-04-13 1985-10-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Optical circuit device
JPH0786578B2 (en) * 1988-06-06 1995-09-20 日本電信電話株式会社 Optical coupling circuit
JP2591723Y2 (en) * 1992-07-06 1999-03-10 京セラ株式会社 Connection structure between optical waveguide and optical device
JPH09106569A (en) * 1995-10-11 1997-04-22 Ricoh Co Ltd Optical pickup device
JP2006029883A (en) * 2004-07-14 2006-02-02 Nmst Giken:Kk Contact sensor
JP4361024B2 (en) * 2005-01-20 2009-11-11 日本電信電話株式会社 Optical circuit

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