JP6473391B2 - Polarization control element and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、偏波制御素子およびその製造方法に関し、より詳細には、平面型光回路の端面に薄型波長板を配置した偏波制御素子およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a polarization control element and a manufacturing method thereof, and more particularly to a polarization control element in which a thin wave plate is disposed on an end face of a planar optical circuit and a manufacturing method thereof.

情報通信の大容量化および低コスト化を促進するために、光通信技術の更なる高機能化が望まれている。導波機構を用いた平面型光回路部品は、光の合分波機能、分岐機能、スイッチ機能などを高精度で実装できるため、光通信分野において、広く利用されている。特に、石英ガラス系からなる平面光波回路(Planar Lightwave Circuit:PLC)は光ファイバとの結合に優れ、材料としての信頼性も高いため、スプリッタ、波長合分波器、光スイッチなど光通信用の多種多様な機能素子へ応用されている。また、近年では、通信トラフィックの増大に対応すべく、光の位相や偏波も含めたデジタルコヒーレント通信が実現されており、それに伴い、PLC等の光部品を用いても、位相、偏波を精密に制御する必要性が出てきている。   In order to promote an increase in capacity and cost reduction of information communication, further enhancement of functions of optical communication technology is desired. Planar optical circuit components using a waveguide mechanism are widely used in the field of optical communications because they can mount optical multiplexing / demultiplexing functions, branching functions, switching functions, and the like with high accuracy. In particular, a planar lightwave circuit (PLC) made of quartz glass is excellent in coupling with optical fibers and has high reliability as a material, so it can be used for optical communications such as splitters, wavelength multiplexers / demultiplexers, and optical switches. It is applied to a wide variety of functional elements. In recent years, digital coherent communication including the phase and polarization of light has been realized in order to cope with an increase in communication traffic. Accordingly, even if an optical component such as a PLC is used, the phase and polarization can be adjusted. The need for precise control has emerged.

一般に、ガラスからなる平面光波回路では、製造時の残留応力に起因した、複屈折性を有しており、この複屈折が偏波に影響を与える。偏波制御の為には、導波路固有の複屈折性も考慮しながら、光の位相を高精度に制御する手法が求められる。その手法として、例えば導波路付近の構造を変えて内部応力を変化させる手法などが考えられるが、プロセス負荷を伴うという欠点がある。一方で、複屈折性を有する結晶や、樹脂などをPLCと一体化する技術が報告されている。例えば、ガラスと相性のよい複屈折性樹脂を導波路の一部に充填することによって、光の位相を変化させる方法などが知られている。   In general, a planar lightwave circuit made of glass has birefringence due to residual stress at the time of manufacture, and this birefringence affects polarization. In order to control polarization, a method for controlling the phase of light with high accuracy while considering the birefringence characteristic of the waveguide is required. As such a technique, for example, a technique of changing the internal stress by changing the structure in the vicinity of the waveguide can be considered, but it has a drawback that it involves a process load. On the other hand, a technique for integrating a birefringent crystal or a resin with a PLC has been reported. For example, a method of changing the phase of light by filling a part of a waveguide with a birefringent resin that is compatible with glass is known.

この複屈折性樹脂を導波路の一部に充填する方法では、PLCの光導波路中に溝を形成し、そこに複屈折性が大きく、かつ精密にその値が制御された波長板を挿入される。挿入する波長板としては、光学異方性の大きいポリイミドフィルムを延伸処理して配向させた1/2波長板、1/4波長板などが用いられており、これを用いて偏波無依存化などが実現されている(例えば、特許文献1参照)。   In this method of filling a part of a waveguide with a birefringent resin, a groove is formed in the optical waveguide of the PLC, and a wave plate having a large birefringence and a precisely controlled value is inserted therein. The As the wave plate to be inserted, a half-wave plate, a quarter-wave plate or the like obtained by orienting a polyimide film having a large optical anisotropy is drawn and oriented, and this is used to make polarization independent. (For example, refer to Patent Document 1).

また、平面光波回路に形成された導波路型Y分岐カプラとマルチモードカプラとの間に、平面光波回路の表面に対して遅相軸が0°方向のおよび90°方向となるように、2つ1/4波長板を挿入して、温度無依存で波長帯域の広い偏光ビームスプリッタPLCなどの応用も実現されている(例えば、非特許文献1参照)。このようにPLC中の導波路進行方向に対して直交に、45°の方向に遅相軸がなるよう位相板を配置することで、導波路中の光のTEモード、TMモードに対して異なる位相差を与える手法が、PLCの偏波制御素子としてよく用いられている。   Further, between the waveguide type Y-branch coupler formed in the planar lightwave circuit and the multimode coupler, the slow axis is 0 ° and 90 ° with respect to the surface of the planar lightwave circuit. In addition, an application such as a polarization beam splitter PLC with a wide wavelength band is realized by inserting a ¼ wavelength plate (see, for example, Non-Patent Document 1). In this way, by arranging the phase plate so that the slow axis is in the direction of 45 ° orthogonal to the waveguide traveling direction in the PLC, it differs from the TE mode and TM mode of the light in the waveguide. A method of giving a phase difference is often used as a polarization control element for PLC.

また、偏波制御素子において、このような位相付与を複数の導波路アレイに一括で行うことも求められる。特許文献2に記載のように、櫛形の波長板をPLCの溝に挿入することで、偏波スプリッタ機能を複数のアレイ導波路に一括で集積することも可能である。   In addition, in the polarization control element, it is also required to apply such a phase collectively to a plurality of waveguide arrays. As described in Patent Document 2, it is also possible to integrate the polarization splitter function into a plurality of arrayed waveguides at once by inserting a comb-shaped wave plate into the groove of the PLC.

以上の例では、導波路中の溝に波長板を挿入することで、位相制御を行っているが、光導波路の入出力部に対して位相付与を行う際には、同様に、光導波路の入出力端面近傍に配置することでも実現可能である。   In the above example, phase control is performed by inserting a wave plate into the groove in the waveguide. However, when phase is applied to the input / output part of the optical waveguide, similarly, It can also be realized by arranging in the vicinity of the input / output end face.

特許第3501235号公報Japanese Patent No. 3501235 特開2003−207668号公報JP 2003-207668 A

Yusuke Nasu, et.al,“Temperature Insensitive and Ultra Wideband Silica-based Dual Polarization Optical Hybrid for Coherent Receiver with Highly Symmetrical Interferometer Design,” Tu.3.LeSaleve.4, 37th European Conference and Exhibition on Optical communication 2011 (September 18-22, 2011, Geneva, Switzerland)Yusuke Nasu, et.al, “Temperature Insensitive and Ultra Wideband Silica-based Dual Polarization Optical Hybrid for Coherent Receiver with Highly Symmetrical Interferometer Design,” Tu.3.LeSaleve.4, 37th European Conference and Exhibition on Optical communication 2011 (September 18 -22, 2011, Geneva, Switzerland)

上述したように、光導波路の入出力端面近傍に波長板を配置することで入出力光の偏波を制御することが可能であり、PLCに作製された複数の導波路アレイから、空間ビームとして光を出力する(または、入力する)場合に、出力光の偏波制御を一括して行う際には、前述の櫛形の波長板をPLCの入出力端面近傍に配置することで実現される。このような形態を実際に作製することを鑑みると、波長板の遅相軸と回路の直交関係を固定するために、両者を一体化する、すなわち図1に示す偏波制御素子のように平面型光回路100の端面に、接着剤を用いてなどして波長板104を配置することが好ましい。   As described above, it is possible to control the polarization of input / output light by arranging a wave plate in the vicinity of the input / output end face of the optical waveguide. From a plurality of waveguide arrays fabricated in the PLC, as a spatial beam In the case of outputting (or inputting) light, when the polarization control of the output light is performed collectively, it is realized by arranging the aforementioned comb-shaped wave plate in the vicinity of the input / output end face of the PLC. In view of actually producing such a configuration, in order to fix the orthogonal relationship between the slow axis of the wave plate and the circuit, both are integrated, that is, a plane like the polarization control element shown in FIG. It is preferable to arrange the wave plate 104 on the end face of the mold optical circuit 100 using an adhesive or the like.

しかし、図1のような波長板一体型の平面型光回路(PLC)100を作製するためには、ポリイミドなどの薄型波長板104を用いることが、損失劣化の点から好ましい一方で、薄型波長板は剛性が低く、接着作業を行うための取り扱いが非常に困難であった。図1(a)のように、櫛形波長板104の所与の部分に設けられた位相付与部および空気部(非位相付与部ともいう)を、遅相軸が所定の角度になるよう保ちつつ、正確にPLC102のアレイ導波路コア102にアライメントする必要があるが、櫛形波長板104をアライメントさせることが困難であった。   However, in order to produce a wavelength plate integrated planar optical circuit (PLC) 100 as shown in FIG. 1, it is preferable to use a thin wave plate 104 such as polyimide from the viewpoint of loss deterioration, The plate was low in rigidity, and it was very difficult to handle it for bonding work. As shown in FIG. 1 (a), the phase imparting section and the air section (also referred to as non-phase imparting section) provided in a given portion of the comb wave plate 104 are maintained so that the slow axis is at a predetermined angle. Although it is necessary to accurately align with the arrayed waveguide core 102 of the PLC 102, it is difficult to align the comb wave plate 104.

図2は、導波路コア102を含むPLC100の断面図である。図2に示すように、接着剤200を用いて櫛形波長板104をPLCの端面に貼り合わせる場合は、接着剤が櫛形波長板の空気部(非位相付与部)に充填されることになるが、実際には、図2のよう均一な厚さとなるように接着剤を非位相付与部(空気部)に充填することは困難であり、接着剤のあふれや表面張力などにより特に非位相付与部における接着剤(接着層ともいう。)の厚さが不均一になる。この接着層の厚さの差に起因して、(1)光路長が導波路アレイ毎に異なることとなり、この結果、空間にビームを出射した際の光伝搬特性が導波路アレイ間で不均一になる、(2)接着層の形状によってはレンズなどの効果も発現し、ビーム径が設計値と異なってしまうなどの不都合が生じ得る。さらに、接着剤200が固化する際に、硬化収縮による体積収縮が生じ、これに伴い、櫛形波長板104に応力が生じる、さらには櫛形波長板104それ自体に反りが生じることとなる。この応力は、櫛形波長板(位相板ともいう)104に対して,光弾性複屈折を生じさせる要因や、上述したようなレンズ効果を発現させる要因となり、設計時の波長板の位相差は、正確に実装されないことになり、結果として、精密な偏波制御やビーム品質制御が困難になるという課題があった。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the PLC 100 including the waveguide core 102. As shown in FIG. 2, when the comb-shaped wave plate 104 is bonded to the end face of the PLC using the adhesive 200, the adhesive is filled in the air portion (non-phase imparting portion) of the comb-shaped wave plate. Actually, it is difficult to fill the non-phase imparting portion (air portion) with an adhesive so as to have a uniform thickness as shown in FIG. The thickness of the adhesive (also referred to as an adhesive layer) becomes uneven. Due to the difference in the thickness of the adhesive layer, (1) the optical path length is different for each waveguide array, and as a result, the light propagation characteristics when the beam is emitted into the space are not uniform among the waveguide arrays. (2) Depending on the shape of the adhesive layer, the effect of a lens or the like may be manifested, and inconveniences such as the beam diameter differing from the design value may occur. Further, when the adhesive 200 is solidified, volume shrinkage occurs due to curing shrinkage, and accordingly, stress is generated in the comb-shaped wave plate 104, and further warping occurs in the comb-shaped wave plate 104 itself. This stress causes photoelastic birefringence to the comb wave plate (also referred to as phase plate) 104 and causes the lens effect as described above, and the phase difference of the wave plate at the time of design is As a result, there is a problem that precise polarization control and beam quality control become difficult.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、波長板を接着する際の接着層の厚さを均一にすることができ、精密な偏波制御やビーム品質の制御が可能な偏波制御装置およびその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to make the thickness of the adhesive layer uniform when adhering the wave plate, and to perform precise polarization control and beam It is an object of the present invention to provide a polarization control device capable of quality control and a manufacturing method thereof.

このような目的を達成するための本願発明の第1の態様は、空間に光ビームを出力する偏波を制御素子偏波制御素子である。偏波制御素子は、複数の光導波路が形成された平面型光回路(PLC)と、平面型光回路の端面に配置された波長板と、波長板とともに配置されたガラス板とを備える。波長板は、PLCに形成された複数の光導波路のうちの所望の導波路に所望の位相差を与える位相付与部と、複数の光導波路のうちの残りの導波路に位相差を与えない非位相付与部とを備える。非位相付与部は、光の進行方向に直交する断面の形状において開放端を有して連通している。PLCの端面、波長板およびガラス板は、充填材により固定され、PLCの端面とガラス板の間の波長板の非位相付与部にも充填材が均一に充填されている。   A first aspect of the present invention for achieving such an object is a polarization control element for controlling polarization for outputting a light beam in space. The polarization control element includes a planar optical circuit (PLC) in which a plurality of optical waveguides are formed, a wave plate disposed on an end surface of the planar optical circuit, and a glass plate disposed together with the wave plate. The wave plate includes a phase applying unit that gives a desired phase difference to a desired waveguide among the plurality of optical waveguides formed on the PLC, and a non-phase difference that does not give a phase difference to the remaining waveguides of the plurality of optical waveguides. A phase providing unit. The non-phase imparting unit communicates with an open end in a cross-sectional shape orthogonal to the traveling direction of light. The end face of the PLC, the wave plate, and the glass plate are fixed by a filler, and the non-phase imparting portion of the wave plate between the end face of the PLC and the glass plate is uniformly filled with the filler.

充填材は、第1の充填材料および第2の充填材料を含んでもよい。一実施形態では、第1の充填材料は接着材であり、第2の充填材料は屈折率整合材料である。PLCの端面、波長板の一部およびガラス板は、接着剤で固定される。非位相付与部には屈折率整合材料が充填される。   The filler may include a first filler material and a second filler material. In one embodiment, the first filler material is an adhesive and the second filler material is a refractive index matching material. The end face of the PLC, a part of the wave plate, and the glass plate are fixed with an adhesive. The non-phase imparting portion is filled with a refractive index matching material.

一実施形態では、偏波制御素子は、PLCの端面にガラス板および波長板とともに配置された第2のガラス板をさらに備える。第2のガラス板を含む2枚のガラス板と波長板は充填材(例えば、接着剤)により固定され、2枚のガラス板の間の波長板の非位相付与部に充填材(例えば、屈折率整合材料)が均一に充填される。第2のガラス板はPLCの端面に固定される。   In one embodiment, the polarization control element further includes a second glass plate disposed on the end face of the PLC together with the glass plate and the wavelength plate. The two glass plates including the second glass plate and the wave plate are fixed by a filler (for example, an adhesive), and the filler (for example, refractive index matching) is provided in the non-phase imparting portion of the wave plate between the two glass plates. Material) is uniformly filled. The second glass plate is fixed to the end face of the PLC.

一実施形態では、ガラス板と波長板を固定する接着剤と、波長板の非位相付与部に充填材とが混合しないように、ガラス板に溝を設けてもよい。   In one embodiment, a groove may be provided in the glass plate so that the adhesive that fixes the glass plate and the wave plate and the filler are not mixed in the non-phase imparting portion of the wave plate.

本願発明の第2の態様は、上記の偏波制御素子の製造方法である。   A second aspect of the present invention is a method for manufacturing the above polarization control element.

以上説明したように、本発明によれば、波長板を接着する際の接着層の厚さを均一にすることができ、精密な偏波制御やビーム品質の制御が可能な偏波制御装置およびその製造方法を提供することが可能となる。   As described above, according to the present invention, it is possible to make the thickness of the adhesive layer uniform when adhering the wave plate, and the polarization control device capable of precise polarization control and beam quality control and The manufacturing method can be provided.

平面型光回路および端面に配置された波長板を備えた偏波制御素子を示す図であり、(a)は斜視図であり、(b)は、(a)の導波路コアを含むA−A’断面図である。It is a figure which shows the polarization control element provided with the planar optical circuit and the wave plate arrange | positioned at an end surface, (a) is a perspective view, (b) is A- containing the waveguide core of (a). It is A 'sectional drawing. 偏波制御素子の平面型光回路の端面に接着剤を用いて波長板を貼り合わせ場合の問題点を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the problem at the time of bonding a wavelength plate on the end surface of the planar optical circuit of a polarization control element using an adhesive agent. 本発明の一実施形態の偏波制御素子を示す図であり、接着剤を用いて平面型光回路の端面にガラス板および波長板を接着固定して配置した図である。It is a figure which shows the polarization control element of one Embodiment of this invention, and is the figure which arrange | positioned the glass plate and the wavelength plate on the end surface of the planar optical circuit using the adhesive agent. 本発明の一実施形態における波長版の構造を説明するための図であり、(a)は、端面にガラス板とともに配置された波長板における平面型光回路の断面図であり、(b)は本発明の実施に適した多波長板の断面図であり、(c)は本発明の実施に適さない多波長板の段面図である。It is a figure for demonstrating the structure of the wavelength plate in one Embodiment of this invention, (a) is sectional drawing of the planar optical circuit in the wavelength plate arrange | positioned with the glass plate in the end surface, (b) is It is sectional drawing of the multiwavelength plate suitable for implementation of this invention, (c) is a step view of the multiwavelength plate which is not suitable for implementation of this invention. 本発明の一実施形態の偏波制御素子の製造方法を説明するための図であり、平面型光回路の端面にガラス板とともに波長板を配置する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the polarization control element of one Embodiment of this invention, and is a figure for demonstrating the method of arrange | positioning a wavelength plate with a glass plate in the end surface of a planar optical circuit. 本発明の一実施形態の偏波制御素子を示す図であり、端面にガラス板および波長板を配置した平面型光回路(偏波ビームスプリッタ)を示す図である。It is a figure which shows the polarization control element of one Embodiment of this invention, and is a figure which shows the planar optical circuit (polarization beam splitter) which has arrange | positioned the glass plate and the wavelength plate to the end surface. 本発明の一実施形態の偏波制御素子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the polarization control element of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の偏波制御素子を説明するための図であり、(a)はガラス板を示す図であり、(b)は平面型光回路の端面に(a)のガラス板および波長板を配置した偏波制御素子を示す図である。It is a figure for demonstrating the polarization control element of one Embodiment of this invention, (a) is a figure which shows a glass plate, (b) is a glass plate of (a) on the end surface of a planar optical circuit, and It is a figure which shows the polarization control element which has arrange | positioned the wavelength plate. 本発明の一実施形態の偏波制御素子を説明するための図であり、(a)は波長板を2枚のガラス板で挟んだ構造を示す図であり、(b)は(a)の構造の断面図であり、(c)は平面型光回路の端面に(a)の構造を配置した偏波制御素子を示す図である。It is a figure for demonstrating the polarization control element of one Embodiment of this invention, (a) is a figure which shows the structure which pinched | interposed the wavelength plate between two glass plates, (b) is a figure of (a). It is sectional drawing of a structure, (c) is a figure which shows the polarization control element which has arrange | positioned the structure of (a) to the end surface of a planar optical circuit. 本発明の一実施形態の偏波制御素子を説明するための図であり、(a)は波長板を図8(a)に示すガラス板で挟んだ構造を示す図であり、(b)は平面型光回路の端面に(a)の構造を配置した偏波制御素子を示す図である。It is a figure for demonstrating the polarization control element of one Embodiment of this invention, (a) is a figure which shows the structure which pinched | interposed the wavelength plate between the glass plates shown to Fig.8 (a), (b) It is a figure which shows the polarization control element which has arrange | positioned the structure of (a) to the end surface of a planar optical circuit. 本発明の一実施形態の偏波制御素子を説明するための図であり、(a)は、図3、図6(a)または図8(b)に示す偏波制御素子のガラス板を、反射防止膜付ガラス板に変更した偏波制御素子を示す図であり、(b)は、図9(c)または図9(b)に示す偏波制御素子のガラス板を、反射防止膜付ガラス板に変更した偏波制御素子を示す図である。It is a figure for demonstrating the polarization control element of one Embodiment of this invention, (a) is the glass plate of the polarization control element shown in FIG.3, FIG.6 (a) or FIG.8 (b), It is a figure which shows the polarization control element changed into the glass plate with an antireflection film, (b) is a glass plate of the polarization control element shown in FIG.9 (c) or FIG.9 (b), with an antireflection film. It is a figure which shows the polarization control element changed into the glass plate.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。同一または類似の符号は、同一または類似の要素を示す。したがって、重複する説明は省略する。以下の説明では、具体的な数値例などを示すが、本願発明は、これらに限定されるものではなく、一般性を失うことなく他の数値であっても実施することができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or similar symbols indicate the same or similar elements. Therefore, the overlapping description is omitted. In the following description, specific numerical examples and the like are shown, but the present invention is not limited to these, and can be carried out even with other numerical values without losing generality.

(第1の実施形態)
図3は、本発明の第1の実施形態の偏波制御素子の構成を示す。図3の偏波制御素子は、平面型光回路(PLC)100と、PLC100の端面に配置した薄型波長板104およびガラス板300を備える。PLC100は、複数の導波路からなる導波路アレイを含み、端面から空間に光ビームを出力する。PLC100には、ビーム出力側の端面に、薄型の波長板104がガラス板300とともに配置されている。波長板104は、光導波路アレイ102のうちの一部の所望の導波路コアから出射する光に所望の位相差を与える位相付与部が形成されている。本実施形態の偏波制御素子の平面型光回路100は、所望の導波路コア102と位相付与部とを位置合わせした波長板104を、ガラス板300とPLCの端面との間に配置した状態で接着剤を充填して、固定した構造である。
(First embodiment)
FIG. 3 shows the configuration of the polarization control element of the first embodiment of the present invention. The polarization control element of FIG. 3 includes a planar optical circuit (PLC) 100 and a thin wave plate 104 and a glass plate 300 disposed on the end face of the PLC 100. The PLC 100 includes a waveguide array including a plurality of waveguides, and outputs a light beam from an end surface to space. In the PLC 100, a thin wave plate 104 and a glass plate 300 are disposed on the end face on the beam output side. The wave plate 104 is formed with a phase applying unit that gives a desired phase difference to light emitted from a part of a desired waveguide core in the optical waveguide array 102. In the planar optical circuit 100 of the polarization control element according to the present embodiment, a wave plate 104 in which a desired waveguide core 102 and a phase providing unit are aligned is disposed between the glass plate 300 and the end face of the PLC. In this structure, the adhesive is filled and fixed.

図2を参照して上述したように、従来は、櫛形波長板をPLCにそのまま貼り合わせる構造では、接着剤が櫛形波長板の非位相付与部(空気部)に充填されることになり、接着剤の表面張力やあふれなどにより、光路長やレンズ効果、空間ビームの乱れなどが生じてしまっていた。後述するように、本実施形態の平面型光回路の構造では、接着層200の厚さは、ガラス板300とPLC100の端面とのギャップで規定されるため、接着層200の厚さは、図2を参照して説明したように不均一にならない。   As described above with reference to FIG. 2, in the conventional structure in which the comb-shaped wave plate is directly bonded to the PLC, the adhesive is filled in the non-phase imparting portion (air portion) of the comb-shaped wave plate. Due to the surface tension and overflow of the agent, the optical path length, lens effect, and disturbance of the spatial beam have occurred. As will be described later, in the structure of the planar optical circuit according to the present embodiment, the thickness of the adhesive layer 200 is defined by the gap between the glass plate 300 and the end face of the PLC 100. As described with reference to FIG.

波長板104として位相付与部が櫛形に形成された櫛型波長板を例に示すが、光ビームの進行方向に直交する断面(以下、直交断面ともいう。)の形状が、光導波路アレイのうちの一部の所望の導波路に、所望の位相差を与えるような位相付与部の形状であれば、同様の効果を得ることができる。但し、位相付与部が形成された波長板の形状としては、直交断面のうち、位相差を与えない(ビームが波長板を通過しない)領域が、すなわち、位相付与部が形成されていない領域(空気部、非位相付与部)が、図4(a)および(b)に示すように、開放端を有する形状、たとえば、櫛形、矩形や多角形であり、または円形、楕円形や曲線形である(すなわち、閉じた形状ではない領域であり、閉じていない部分が解放端となっている)ことが好ましい。すなわち、図4(b)に示すように、位相差を与えない領域が閉じていることは好ましくない。なぜならば、閉じている領域に接着層を浸透させると、気泡が発生した際に、逃げるよう領域がなく、ビームの通過領域に気泡が発生することとなり、これにより、所望の光特性が得られなくなるためである。開放端を有した形状(さらに、解放端を通じて位相付与部が形成されていない領域(空気部、非位相付与部)同士が連通している形状)であれば、領域に接着剤を充填する際に気泡が解放端を介して当該領域外に抜けるように、押圧する或いは減圧するなど処理することで、気泡を抜くことが可能となる。   An example of the wave plate 104 is a comb wave plate in which phase imparting portions are formed in a comb shape. The shape of a cross section orthogonal to the traveling direction of the light beam (hereinafter also referred to as an orthogonal cross section) Similar effects can be obtained as long as the shape of the phase applying portion is such that a desired phase difference is given to a part of the desired waveguides. However, as a shape of the wave plate on which the phase applying part is formed, a region that does not give a phase difference (a beam does not pass through the wave plate) in the orthogonal cross section, that is, a region in which the phase applying part is not formed ( As shown in FIGS. 4A and 4B, the air portion and the non-phase imparting portion have a shape having an open end, for example, a comb shape, a rectangle or a polygon, or a circle, an ellipse or a curve. It is preferable that there is a region (that is, a region which is not a closed shape, and a non-closed portion is an open end). That is, as shown in FIG. 4B, it is not preferable that the region where no phase difference is given is closed. This is because if the adhesive layer penetrates into the closed area, there will be no area to escape when bubbles are generated, and bubbles will be generated in the beam passing area. This is because it disappears. If the shape has an open end (further, the region where the phase imparting portion is not formed through the open end (the shape in which the air portion and the non-phase imparting portion) communicate with each other) It is possible to remove the bubbles by performing a process such as pressing or depressurizing so that the bubbles come out of the region through the open end.

<製造方法>
以下に、図5を参照して、本実施形態の平面型光回路の製造方法を説明する。まず、複数の導波路を有するPLCを作製し、その端面をフラットに研磨する。なお、ここでは90°に直角研磨した例を示しているが、所定の角度、例えば8°研磨や、45°研磨などを施しても良い。この場合は、光ビームは、スネルの法則に沿って所定の角度に出力されることとなる。PLCは、アレイ導波路から出力される光がシングルモード条件を成立するように作製され、一般にはTEモード、TMモードの2つの直交する偏波モードが出力される。本実施形態では、図6に示すように、PLC100において、各アレイ導波路102の光入力側の各々に偏波ビームスプリッタ600を集積し、レイ導波路102から、モードTE、TM、TE、TM・・・の光が交互に出力される。隣接する2つのTMモード間(およびTMモード間)のピッチは125μmとした例を示している。
<Manufacturing method>
Below, with reference to FIG. 5, the manufacturing method of the planar optical circuit of this embodiment is demonstrated. First, a PLC having a plurality of waveguides is manufactured, and its end face is polished flat. Here, an example of right-angle polishing at 90 ° is shown, but a predetermined angle such as 8 ° polishing or 45 ° polishing may be applied. In this case, the light beam is output at a predetermined angle along Snell's law. The PLC is manufactured so that light output from the arrayed waveguide satisfies a single mode condition, and generally two orthogonal polarization modes of a TE mode and a TM mode are output. In the present embodiment, as shown in FIG. 6, in the PLC 100, the polarization beam splitter 600 is integrated on each of the optical input sides of the arrayed waveguides 102, and the modes TE, TM, TE, TM are transmitted from the ray waveguide 102. ... Are alternately output. In the example, the pitch between two adjacent TM modes (and between TM modes) is 125 μm.

次に、薄型の波長板を作製する。波長板の材料としては、結晶、有機ポリマー、誘電体膜、液晶などがあるが、薄型化することが好ましい。薄型に適する媒体として、特に、従来のPLC用途に用いているポリイミド波長板が好ましい。通常、波長板材料の通過は、光学損失の増加につながるが、薄型化により、回折などによる損失低下を最小化することができる。好ましくは50μm以下である。一実施例としてポリイミド波長板として、15μmの1/2波長板を使用した。このポリイミド波長板に機械加工により、隣接する位相付与部間(および非位相付与部(空気部)間)のピッチが125μmの櫛形となるように、位相付与部を成型した。このピッチは機械加工の精度で可能な範囲で任意のピッチで成型することができ、PLC100の導波路アレイの内の所望の導波路の位置に位相付与部を成型することがでる。   Next, a thin wave plate is produced. The material of the wave plate includes crystals, organic polymers, dielectric films, liquid crystals, etc., but it is preferable to reduce the thickness. As a medium suitable for thinness, a polyimide wave plate used for a conventional PLC is particularly preferable. Usually, the passage of the wave plate material leads to an increase in optical loss, but the reduction in loss due to diffraction or the like can be minimized by reducing the thickness. Preferably it is 50 micrometers or less. As an example, a 15 μm half-wave plate was used as a polyimide wave plate. The polyimide phase plate was machined to mold the phase imparting portions so that the pitch between adjacent phase imparting portions (and between the non-phase imparting portions (air portions)) was a comb having a 125 μm pitch. This pitch can be molded at an arbitrary pitch within the range possible with machining accuracy, and the phase applying portion can be molded at a desired waveguide position in the waveguide array of the PLC 100.

本実施形態では、図6に示すような偏波ビームスプリッタとして機能するように、平面型光回路の端面にガラス板300とともに薄型・櫛形の波長板104を配置した偏波制御素子を作製した。PLC100のアレイ導波路102の出力側の端面に櫛形波長板104を配置することにより、TEモードおよびTMモードのいずれか1モードしか出力しないようにした。本実施例では、薄型波長板102の位相付与部と非位相付与部(空気)部は、アレイ導波路102から順に出力される光のモードTE、TM、TE、TM・・・のうちの隣接するTMモード間のピッチに併せて、位相付与部間のピッチを125μmとして作製した。なお、偏波ビームスプリッタの他にも、入力光から予め、偏波保持ファイバや、偏波コントローラなどで制御された偏波を入力すれば、同様の回路が実現できる。今回は、8つの導波路のアレイをPLCに作製したが、導波路本数は、8に限らず、製造可能な範囲であれば、複数の任意の個数でよい。以降の図では、図面の簡略化のため、導波路型偏波ビームスプリッタを省略して直線導波路のみ図示するが、上述のような方法で、導波路型ビームスプリッタの集積や、或いは入力光を偏波入力することで、出力ビームが適宜、偏波制御されていることとする。また、出力導波路部は、矩形コアの直線導波路からのビーム出力を例に図示するが、出力導波路部が長方形或いは円形や楕円形となるよう設計した導波路コアや、或いは、リブ型導波路、リッジ型導波路などを用いても良い。また、出力導波路は、単一のコアからの光出力を例に説明するが、単一のコアからの光出力の代りに、複数の導波路アレイからの光出力や、スラブ導波路に接続された複数の導波路アレイからの光出力にも適用出来る。例えば、図7に示すように、複数のスラブ導波路602と、各スラブ導波路の出力側に接続された複数の導波路102からなる導波路アレイとを1つのPLC100に作製し、導波路アレイ毎に偏波を制御するように、PLC100の端面に薄型波長板104およびガラス板300を配置する形態で本願発明を実施してもよい。   In the present embodiment, a polarization control element in which a thin and comb-shaped wave plate 104 is arranged together with the glass plate 300 on the end face of the planar optical circuit so as to function as a polarization beam splitter as shown in FIG. By arranging the comb wave plate 104 on the output side end face of the arrayed waveguide 102 of the PLC 100, only one of the TE mode and the TM mode is output. In this embodiment, the phase imparting section and the non-phase imparting section (air) section of the thin wave plate 102 are adjacent to each other among the light modes TE, TM, TE, TM. In addition to the pitch between the TM modes, the pitch between the phase applying portions was set to 125 μm. In addition to the polarization beam splitter, a similar circuit can be realized by previously inputting polarization controlled by a polarization maintaining fiber or a polarization controller from input light. This time, an array of eight waveguides was fabricated in the PLC, but the number of waveguides is not limited to eight, and any number of waveguides may be used as long as it can be manufactured. In the following figures, for the sake of simplification of the drawing, the waveguide type polarization beam splitter is omitted and only a straight waveguide is shown. It is assumed that the polarization of the output beam is appropriately controlled by inputting the polarization. The output waveguide portion is illustrated by taking the beam output from a straight waveguide having a rectangular core as an example. However, the output waveguide portion is designed so that the output waveguide portion is rectangular, circular, or elliptical, or a rib type. A waveguide, a ridge-type waveguide, or the like may be used. Also, the output waveguide will be described by taking the light output from a single core as an example, but instead of the light output from a single core, it is connected to the light output from multiple waveguide arrays and slab waveguides. The present invention can also be applied to light output from a plurality of waveguide arrays. For example, as shown in FIG. 7, a plurality of slab waveguides 602 and a waveguide array composed of a plurality of waveguides 102 connected to the output side of each slab waveguide are produced in one PLC 100, and the waveguide array You may implement this invention in the form which arrange | positions the thin wave plate 104 and the glass plate 300 in the end surface of PLC100 so that polarization may be controlled every time.

再び図5を参照する。
(手順11)このPLC100の端面に接着剤200を塗布する。
(手順12)更に、波長板104を貼付する。波長板を貼付する際は、予め所定の出力ポートと波長板の櫛の形状が合うようにアライメントし、かつPLCの水平面に対して波長板の遅相軸が45°になるようにして貼付する。これにより、接着剤200が櫛の非位相付与部(空気部分)に充填される。
(手順13)その後、厚さが0.5mmで、PLC100の直交断面(光ビームの進行方向に直交する断面)のサイズと適合する光学ガラス板300を搭載した。
(手順14)この後、ガラス板に一定の押圧力を均一にかけた。これにより、櫛の非位相付与部にある接着剤の気泡が、開放端側に抜け、気泡無く、かつ接着厚が均一な厚みとなる。
Refer to FIG. 5 again.
(Procedure 11) Adhesive 200 is applied to the end face of the PLC 100.
(Procedure 12) Further, a wave plate 104 is attached. When attaching the wave plate, align it in advance so that the shape of the comb of the predetermined output port and the wave plate matches, and attach the wave plate so that the slow axis of the wave plate is 45 ° with respect to the horizontal plane of the PLC. . Thereby, the adhesive 200 is filled in the non-phase imparting portion (air portion) of the comb.
(Procedure 13) Thereafter, an optical glass plate 300 having a thickness of 0.5 mm and matching the size of the orthogonal cross section of PLC 100 (the cross section orthogonal to the traveling direction of the light beam) was mounted.
(Procedure 14) Thereafter, a certain pressing force was uniformly applied to the glass plate. As a result, the bubbles of the adhesive in the non-phase imparting portion of the comb are released to the open end side, there is no bubble, and the adhesive thickness is uniform.

この後に、接着剤を硬化させた。本実施例では、屈折率がPLCとほぼ適合する、UV硬化型接着剤を用い、押圧を維持した状態で、UV光を照射することにより、接着剤の硬化を完了させた。出来上がりのPLCとガラス板とのギャップは16μmであり、全面均一の厚さになっていることを確認した。これは、本発明の効果である。すなわち櫛の非位相付与部(空気部分)の接着層の厚さは波長板の厚さと押圧力に依存し、今回は15μm厚の波長板を用いたことにより、ほぼ波長板と同一のギャップとなった。波長板を厚くすれば、接着層厚は増加し、波長板を薄くすれば、接着層厚を減少させることが可能である。   After this, the adhesive was cured. In this example, the curing of the adhesive was completed by irradiating with UV light in a state where the pressure was maintained using a UV curable adhesive having a refractive index substantially matching that of the PLC. The gap between the finished PLC and the glass plate was 16 μm, and it was confirmed that the entire surface had a uniform thickness. This is an effect of the present invention. That is, the thickness of the adhesive layer of the non-phase imparting portion (air portion) of the comb depends on the thickness and pressing force of the wave plate, and this time, by using a wave plate having a thickness of 15 μm, became. If the wave plate is made thicker, the adhesive layer thickness is increased, and if the wave plate is made thinner, the adhesive layer thickness can be reduced.

なお、今回は、UV硬化型接着剤を用いたが、熱硬化や湿気硬化などその他の接着剤を用いても良い。但し、硬化プロセスの簡便性からは、UV硬化型が好ましい。   In this case, the UV curable adhesive is used, but other adhesives such as heat curing and moisture curing may be used. However, the UV curing type is preferable from the viewpoint of simplicity of the curing process.

接着硬化後の反りを、干渉を用いた測定装置により測定したところ、ほぼ無視できるほど小さいことを確認した。波長板自体は薄いため、もし、ガラス板を用いないと、接着剤の硬化収縮に沿って波長板も変形し、反りや撓みなどが発生することに伴うレンズ効果等により、光学特性を劣化させ得るが、本発明により、このような影響が排除できた。これも本発明の効果である。本実施例では、厚さが0.5mmのガラス板300を用いたが、本願発明は、この値に限定されない。ただし、厚すぎると、光学特性の損失などに影響する一方、薄すぎると前記硬化収縮に伴う反りの影響が無視できなくなる。反りの観点からガラス板300の厚さは0.2mm以上あることが好ましい。   When the warpage after adhesive curing was measured with a measuring device using interference, it was confirmed that the warpage was small enough to be ignored. Since the wave plate itself is thin, if the glass plate is not used, the wave plate is also deformed along the curing shrinkage of the adhesive, and the optical characteristics are deteriorated due to the lens effect caused by warping or bending. However, this effect can be eliminated by the present invention. This is also an effect of the present invention. In this embodiment, the glass plate 300 having a thickness of 0.5 mm is used, but the present invention is not limited to this value. However, if it is too thick, it will affect the loss of optical properties and the like, while if it is too thin, the influence of warp accompanying the curing shrinkage cannot be ignored. From the viewpoint of warpage, the thickness of the glass plate 300 is preferably 0.2 mm or more.

また、接着剤200は、ヤング率が小さいことが好ましい。好ましくは、5×109 Pa以下であり、より好ましくは1×109 Pa以下がよい。上記実施例では、1×109 Paの接着剤を用いた。ヤング率が小さい分、硬化収縮に伴う応力が小さくなり、波長板に加える応力が小さくなり、波長板の位相差特性劣化を抑制することが出来る。 The adhesive 200 preferably has a small Young's modulus. Preferably, it is 5 × 10 9 Pa or less, more preferably 1 × 10 9 Pa or less. In the above example, an adhesive of 1 × 10 9 Pa was used. Since the Young's modulus is small, the stress accompanying curing shrinkage is reduced, the stress applied to the wave plate is reduced, and the retardation property deterioration of the wave plate can be suppressed.

本実装形態により、PLC100から出力されるTE光は、波長板の位相付与部を通過せず、接着層のみを通過することでそのままTE光として出力され、TM光は、波長板の位相付与部を通過して、λ/2の位相を受けて、TE光に変換される。実際にポラリメータ測定装置にて偏光度を測定した結果、すべてTE光として出力されていることが確認できた。   According to this mounting form, the TE light output from the PLC 100 does not pass through the phase applying unit of the wave plate, but is output as TE light as it passes through only the adhesive layer, and the TM light is output as the phase applying unit of the wave plate. , Receives a phase of λ / 2, and is converted to TE light. As a result of actually measuring the degree of polarization with a polarimeter measuring device, it was confirmed that all were output as TE light.

なお、本実施例ではλ/2の位相差を与える波長板を用いたが、その位相差は求める偏波状態に応じて任意に変更すればよい。例えば、λ/4板を用いれば、右回りないしは左回りの円偏光に変換することが出来る。また、前述のように、波長板の断面形状は櫛形に限らず、上述の任意の形状でも良い。例えば、今回は順々に位相差を付与するために、櫛形としたが、第1〜第4のポートにはλ/2の位相差を、第5〜第8のポートには、位相差を与えない場合には、第1〜第4のポートの位置に対応する位相付与部を波長板に形成し、第5〜第8のポートに対応する位置に非位相付与部(空気部)を設け接着剤を充填させればよい。   In this embodiment, a wave plate that gives a phase difference of λ / 2 is used. However, the phase difference may be arbitrarily changed according to the polarization state to be obtained. For example, if a λ / 4 plate is used, it can be converted into clockwise or counterclockwise circularly polarized light. Further, as described above, the cross-sectional shape of the wave plate is not limited to the comb shape, and may be any shape described above. For example, this time, in order to give the phase difference one after another, it has a comb shape. However, the phase difference of λ / 2 is given to the first to fourth ports, and the phase difference is given to the fifth to eighth ports. If not, a phase applying unit corresponding to the positions of the first to fourth ports is formed on the wave plate, and a non-phase applying unit (air unit) is provided at a position corresponding to the fifth to eighth ports. What is necessary is just to fill an adhesive agent.

(第2の実施形態)
図8を参照して本発明の第2の実施形態に係る偏波制御素子を説明する。本実施形態の偏波制御素子は、平面型光回路(PLC)100と、PLC100の端面に配置した薄型波長板104およびガラス板700を備える。PLC100及び波長板104は、第1の実施形態と同じ平面型光回路及び櫛形波長板を用いた。当然、異なる平面型光回路、異なる波長板を用いてもよい。
(Second Embodiment)
A polarization control element according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The polarization control element of this embodiment includes a planar optical circuit (PLC) 100 and a thin wavelength plate 104 and a glass plate 700 disposed on the end face of the PLC 100. As the PLC 100 and the wave plate 104, the same planar optical circuit and comb wave plate as those of the first embodiment are used. Of course, different planar optical circuits and different wave plates may be used.

図8(a)はガラス板700を示す。ガラス板700には、ガラス板の面(PCLの直交断面に対向する面)に2本の浅い溝が形成されている。ガラス板の面の2本の溝は水平方向(導波路のアレイ方向)に形成され、2本の溝の間隔は、波長板の位相付与部の垂直方向の幅と等しいかやや広い。PLCの端面と波長板との間にギャップを生じさせる。   FIG. 8A shows a glass plate 700. In the glass plate 700, two shallow grooves are formed on the surface of the glass plate (the surface facing the orthogonal cross section of PCL). Two grooves on the surface of the glass plate are formed in the horizontal direction (waveguide array direction), and the interval between the two grooves is equal to or slightly wider than the width in the vertical direction of the phase applying portion of the wave plate. A gap is generated between the end face of the PLC and the wave plate.

図8(b)に示すように、本実施形態では、PLC100とガラス板700との間隙に2種類の材料が充填している。図8(b)のように、溝702を境界として、導波路コア102を含まない領域のPLC100とガラス板700ないし波長板104の一部(図8(b)の波長板104の下部)との間隙は、接着剤200が充填され、固定されている。また、溝を境界として、導波路コア102を含む領域のPLC100とガラス700との間隙および波長板104との間隙は、第2の充填剤としての屈折率整合剤704が充填されている。この屈折率整合剤704は、高粘度オイルからなる。この高粘度オイルは、本質的に硬化を伴わないため、前述の硬化収縮による、波長板への応力の影響や、反りの影響などが発現しない。これにより、第1の実施形態に比べて、より厳密な偏波制御、ビーム品質保持が実現できるという効果を奏する。ガラス板700とPLC100の端面とのギャップは、接着剤により、高精度に規定されており、第1の実施形態の効果も同時に得ることができる。なお、本実施例では、第2の充填剤として、高粘度オイルを用いたが、シリコーングリース、或いは、ヤング率が1×107 Pa以下のポリマーなどを用いても良い。 As shown in FIG. 8B, in this embodiment, the gap between the PLC 100 and the glass plate 700 is filled with two types of materials. As shown in FIG. 8B, with the groove 702 as a boundary, the PLC 100 in a region not including the waveguide core 102 and a part of the glass plate 700 or the wave plate 104 (the lower part of the wave plate 104 in FIG. 8B) The gap is filled with an adhesive 200 and fixed. Further, with the groove as a boundary, the gap between the PLC 100 and the glass 700 and the gap between the wave plate 104 in the region including the waveguide core 102 and the refractive index matching agent 704 as the second filler are filled. The refractive index matching agent 704 is made of high viscosity oil. Since this high-viscosity oil is essentially not cured, the effects of stress on the wave plate and the effects of warpage due to the curing shrinkage described above do not appear. Thereby, compared with 1st Embodiment, there exists an effect that stricter polarization control and beam quality maintenance are realizable. The gap between the glass plate 700 and the end face of the PLC 100 is defined with high accuracy by an adhesive, and the effects of the first embodiment can be obtained at the same time. In this embodiment, high-viscosity oil is used as the second filler. However, silicone grease or a polymer having a Young's modulus of 1 × 10 7 Pa or less may be used.

ガラス板700の溝702は、第1の充填剤である接着剤と、第2の充填剤である屈折率整合樹脂とをはみ出し無く分けるために存在する。この溝702によって、後述の毛細管現象によって接着剤や充填剤を充填させた際、第1の充填剤および第2の充填剤が溝を境界として、境界を越えて互いの領域にはみ出すことない。   The groove 702 of the glass plate 700 exists to separate the adhesive that is the first filler and the refractive index matching resin that is the second filler without protruding. The groove 702 prevents the first filler and the second filler from protruding from each other across the boundary with the groove as a boundary when the adhesive or the filler is filled by capillary action described later.

以下、本実施形態の偏波制御素子の製造方法を説明する。基本的に、第1の実施形態で説明した製造方法同様に作製することができる。但し、樹脂の充填順序に工夫を設けることで実現される。PCL100と波長板104は第1の実施形態同様に作製する。ガラス板700は、厚さ0.5mmのガラス板に図8(a)のような約0.1mmの深さのV溝を2本形成して作製する。この後、接着するPLC10の端面(直交断面)を上にして、保持し、導波路102と波長板104を所定の位置に搭載する。図8のように、その後、波長板104の上にガラス板700を搭載する。
(手順21)第1の充填箇所(溝702を境界として、導波路コア102を含まない領域のPLC100とガラス板700ないし波長板104との間隙)に第1の充填材(接着剤200)を、毛細管現象を利用して浸透させる(例えば、垂直方向から充填する)。
(手順22)十分に接着剤が浸透したのを確認した後、同様に第2の充填箇所(溝を境界として、導波路コア102を含む領域のPLC100とガラス700ないし波長板104との間隙)に第2の充填材(屈折率整合剤704(樹脂である、屈折率整合の高粘度オイル)をギャップから毛細管現象を利用して充填する(例えば、水平方向から充填する)。
(手順23)最後に、ガラス板700に均一の押圧力を加え、UV光で接着剤を硬化させる。このとき、波長板104の一部(図8(b)の波長板104の下部)は、接着層が充填される領域に配置してあるため、ガラス板702及び波長板104はPLC100に対して接着固定されることとなる。出射ビームが通過する波長板の位相付与部および非位相付与部(空気部)には接着剤ではなく、屈折率整合剤704としての高粘度オイルが充填されている。
Hereinafter, a method for manufacturing the polarization control element of this embodiment will be described. Basically, it can be manufactured in the same manner as the manufacturing method described in the first embodiment. However, it is realized by providing a device in the resin filling sequence. The PCL 100 and the wave plate 104 are manufactured as in the first embodiment. The glass plate 700 is produced by forming two V-grooves having a depth of about 0.1 mm as shown in FIG. 8A on a glass plate having a thickness of 0.5 mm. Thereafter, the waveguide 102 and the wave plate 104 are mounted at predetermined positions with the end face (orthogonal cross section) of the PLC 10 to be bonded facing upward. As shown in FIG. 8, the glass plate 700 is then mounted on the wave plate 104.
(Procedure 21) A first filler (adhesive 200) is placed in a first filling location (a gap between the PLC 100 and the glass plate 700 or the wave plate 104 in a region not including the waveguide core 102 with the groove 702 as a boundary). Infiltration using capillary action (for example, filling from the vertical direction).
(Procedure 22) After confirming that the adhesive has sufficiently penetrated, similarly, the second filling point (the gap between the PLC 100 in the region including the waveguide core 102 and the glass 700 or the wave plate 104 with the groove as a boundary) The second filling material (refractive index matching agent 704 (resin, high-viscosity oil having refractive index matching) is filled from the gap by utilizing capillary action (for example, filling from the horizontal direction).
(Procedure 23) Finally, a uniform pressing force is applied to the glass plate 700, and the adhesive is cured with UV light. At this time, a part of the wave plate 104 (the lower part of the wave plate 104 in FIG. 8B) is disposed in the region filled with the adhesive layer. It will be bonded and fixed. The phase imparting part and non-phase imparting part (air part) of the wave plate through which the outgoing beam passes are not filled with an adhesive, but are filled with high viscosity oil as the refractive index matching agent 704.

なお、上記位置実施例では、ギャップへの第1の充填材料(接着剤)及び第2の充填材料(屈折率整合剤704(樹脂、オイル))を同時に充填した後、第1の充填材料を硬化したが、第2の樹脂が後から浸透可能な工夫があれば、第1の接着剤のみを充填させ硬化させたのちに、第2のオイルを充填しても同様の構造が実現できる。すなわち、例えば波長板とガラス板との間にギャップ調整用のスペーサを予め介しておき、接着させ、その後、ギャップから第2の樹脂を充填させることも実現可能である。   In the above embodiment, the first filling material (adhesive) and the second filling material (refractive index matching agent 704 (resin, oil)) in the gap are filled at the same time, and then the first filling material is used. If the second resin is devised so that the second resin can permeate later, the same structure can be realized by filling only the first adhesive and curing, and then filling the second oil. That is, for example, a gap adjusting spacer may be interposed between the wave plate and the glass plate in advance, and then the second resin may be filled from the gap.

(第3の実施形態)
図9を参照して本発明の第3の実施形態に係る偏波制御素子を説明する。本実施形態の偏波制御素子は、第1の実施形態に関連して、さらに簡便に実装可能とするために、2枚のガラス板300を用いる。すなわち、予め、第1の実施形態と同様にPCL100と波長板104を作製し、2枚のガラス300の間に波長板104を挟み、2枚のガラス300の間の隙間に接着剤200を充填して硬化させた構造(図9(a),(b))を作製し、これをPLC100の端面に接着剤200で固定して配置する(図8(c))。第1の実施形態の偏波制御素子と比較して、ガラス板が1枚増加したことよる光学特性劣化がわずかに生じるものの、ガラス板300とともに波長板104をPLC端面と位置合わせする作業効率が大幅に向上する。特に、PLC100の端面における導波路コアの間隔が数十μmと狭く、PLC100と波長板104の位置関係を高精度に制御する場合は、手作業などではなく、治具などでホールドすることが好ましいが、予め図9(a)のように2枚のガラス板300と波長板104とを一体化しておくことで、治具に保持して、サブミクロン精度の位置合わせを行うこと、角度合わせを行うことが可能となる、という新たな効果が生じる。
(Third embodiment)
A polarization control element according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The polarization control element of the present embodiment uses two glass plates 300 in order to make mounting easier in connection with the first embodiment. That is, the PCL 100 and the wave plate 104 are prepared in advance as in the first embodiment, the wave plate 104 is sandwiched between the two glasses 300, and the adhesive 200 is filled in the gap between the two glasses 300. Then, a cured structure (FIGS. 9A and 9B) is produced, and this is fixed to the end face of the PLC 100 with an adhesive 200 (FIG. 8C). Compared with the polarization control element of the first embodiment, although optical characteristic deterioration due to the increase of one glass plate occurs, the work efficiency of aligning the wave plate 104 with the PLC end face together with the glass plate 300 is improved. Greatly improved. In particular, when the distance between the waveguide cores on the end face of the PLC 100 is as narrow as several tens of μm and the positional relationship between the PLC 100 and the wave plate 104 is controlled with high accuracy, it is preferable to hold the jig with a jig or the like instead of manually. However, as shown in FIG. 9 (a), the two glass plates 300 and the wave plate 104 are integrated in advance so that they are held in a jig to perform sub-micron precision alignment and angle alignment. A new effect that it becomes possible to do so occurs.

実際に、複数の導波路を備えたPLC100を作製し、出力端面の一部に図9(b)に示した2枚のガラス板と一体化したλ/4波長板を貼り付けた。このλ/4波長板は回路に応じて、複雑な形状となり、かつ一部の導波路の出力ピッチが狭くなるため、位置関係を精密に制御する必要があるが、2枚のガラス板と一体化した波長板を治具でホールドし、顕微鏡画像でコアの位置と波長板の位置関係とを観察しながら治具を動かすことで、サブミクロンオーダでアライメントを実行した。アライメントののち、2枚のガラス板と一体化したλ/4波長板とPLCとは、UV硬化型接着剤で固定することで、PLCとも一体化させて、偏波制御素子(図9(c))を作製した。λ/4板により、円偏光を出力させている。   Actually, a PLC 100 having a plurality of waveguides was manufactured, and a λ / 4 wavelength plate integrated with two glass plates shown in FIG. 9B was attached to a part of the output end face. This λ / 4 wave plate has a complicated shape depending on the circuit, and the output pitch of some waveguides becomes narrow. Therefore, the positional relationship needs to be precisely controlled, but it is integrated with two glass plates. Alignment was performed on a submicron order by holding the converted wave plate with a jig and moving the jig while observing the position of the core and the position of the wave plate with a microscope image. After alignment, the λ / 4 wavelength plate integrated with the two glass plates and the PLC are fixed with a UV curable adhesive so as to be integrated with the PLC, and the polarization control element (FIG. 9C). )) Was produced. Circularly polarized light is output by the λ / 4 plate.

(第4の実施形態)
図10を参照して本発明の第4の実施形態の係る偏波制御素子を説明する。本実施形態の偏波制御素子は、第3の実施形態において説明した波長板104と一体化した2枚のガラス板300を、第2の実施形態において説明した2本の溝702が形成されたガラス板700(図8)に変更したものである。2枚のガラス板700の溝が形成された面を対向させ、間に波長版104の配置し第1の充填材(接着剤)200および第2の充填材(屈折率整合剤)704をそれぞれ充填する。2枚のガラス板700と一体化された波長版104をPLC100の端面にUV硬化型接着剤で固定することにより、第2の実施形態の効果、すなわち硬化収縮などに伴う応力の影響排除、反り抑制と、第3の実施形態の効果、すなわち実装作業性の向上を両立して実現することが出来る。
(Fourth embodiment)
A polarization control device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the polarization control element of this embodiment, the two glass plates 300 integrated with the wave plate 104 described in the third embodiment are formed with the two grooves 702 described in the second embodiment. The glass plate 700 (FIG. 8) is changed. The surface of the two glass plates 700 where the grooves are formed is opposed to each other, and the wavelength plate 104 is disposed between the first filler (adhesive) 200 and the second filler (refractive index matching agent) 704. Fill. The wavelength plate 104 integrated with the two glass plates 700 is fixed to the end face of the PLC 100 with a UV curable adhesive, thereby eliminating the effect of the second embodiment, that is, the influence of stress accompanying curing shrinkage, warping, etc. It is possible to achieve both suppression and the effect of the third embodiment, that is, improvement in mounting workability.

(第5の実施形態)
図11を参照して、本発明の第5の実施形態に係る偏波制御素子を説明する。本実施形態の偏波制御素子は、第1〜第4のいずれかの実施形態の偏波制御素子において、ガラス板300,700の空間出力側の一面にARコート膜(反射防止膜)1000が施された偏波制御素子である。図11(a)は、図3、図6または図8(b)に示す偏波制御素子のガラス板を、反射防止膜付ガラス板に変更した偏波制御素子を示す図であり、(b)は、図9(c)または図11(b)に示す偏波制御素子のガラス板を、反射防止膜付ガラス板に変更した偏波制御素子を示す図である。これにより、PLC100からの出力光と空気との界面における反射戻り光を抑制し、光学特性を更に向上することが可能である。
(Fifth embodiment)
A polarization control element according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the polarization control element of this embodiment, the AR coating film (antireflection film) 1000 is provided on one surface of the space output side of the glass plates 300 and 700 in the polarization control element of any one of the first to fourth embodiments. It is the applied polarization control element. FIG. 11A is a diagram showing a polarization control element obtained by changing the glass plate of the polarization control element shown in FIG. 3, FIG. 6 or FIG. 8B to a glass plate with an antireflection film, and FIG. ) Is a diagram showing a polarization control element in which the glass plate of the polarization control element shown in FIG. 9C or FIG. 11B is changed to a glass plate with an antireflection film. Thereby, the reflected return light at the interface between the output light from the PLC 100 and the air can be suppressed, and the optical characteristics can be further improved.

100 平面型光回路,PLC
102 導波路コア、導波路コアアレイ
104 櫛形波長板
200 接着剤、接着層
300,700 ガラス板
404 波長板
600 平面型光回路(偏波ビームスプリッタ)
602 スラブ導波路
702 溝
704 屈折率整合オイル
1000 反射防止膜,ARコート膜
100 Planar optical circuit, PLC
102 Waveguide Core, Waveguide Core Array 104 Comb Wave Plate 200 Adhesive, Adhesive Layer 300,700 Glass Plate 404 Wave Plate 600 Planar Optical Circuit (Polarized Beam Splitter)
602 Slab waveguide 702 Groove 704 Refractive index matching oil 1000 Antireflection film, AR coating film

Claims (7)

空間に光ビームを出力する偏波制御素子であって、
複数の光導波路が形成された平面型光回路と、
前記平面型光回路の端面に配置された波長板と、
前記波長板とともに配置されたガラス板と
を備え、
前記波長板は、前記複数の光導波路のうちの所望の導波路に対応する位置に配置され且つ所望の位相差を与える位相付与部を備え
前記複数の光導波路のうちの残りの導波路に対応する位置には、相互に連通し、充填材が充填される非位相付与部が設けられ、
記平面型光回路の前記端面、前記波長板および前記ガラス板は、充填材により固定され、前記平面型光回路の前記端面と前記ガラス板の間の前記波長板の前記非位相付与部にも前記充填材が均一に充填されている、ことを特徴とする偏波制御素子。
A polarization control element that outputs a light beam to space,
A planar optical circuit in which a plurality of optical waveguides are formed;
A wave plate disposed on an end face of the planar optical circuit;
A glass plate disposed with the wave plate;
The wave plate includes a phase applying unit that is disposed at a position corresponding to a desired waveguide among the plurality of optical waveguides and that gives a desired phase difference.
A position corresponding to the remaining waveguides of the plurality of optical waveguides is provided with a non-phase imparting portion that is in communication with each other and filled with a filler ,
The end face of the front Symbol planar optical circuit, the wave plate and the glass plate is fixed by the filling material, the in the non-phase imparting portion of the wavelength plate of the end face and the glass plates of the planar optical circuit A polarization control element characterized by being filled uniformly with a filler.
前記充填材は、第1の充填材料および第2の充填材料を含み、前記第1の充填材料は接着剤であり、前記第2の充填材料は屈折率整合材料であり、
前記平面型光回路の前記端面、前記波長板の一部および前記ガラス板は、前記接着剤により固定され、前記平面型光回路の前記端面と前記ガラス板の間の前記波長板の前記非位相付与部に前記屈折率整合材料が充填されている、ことを特徴とする請求項1記載の偏波制御素子。
The filler includes a first filler material and a second filler material, the first filler material is an adhesive, and the second filler material is a refractive index matching material;
The end face of the planar optical circuit, a part of the wave plate, and the glass plate are fixed by the adhesive, and the non-phase imparting portion of the wave plate between the end face of the planar optical circuit and the glass plate The polarization control element according to claim 1, wherein the refractive index matching material is filled.
前記平面型光回路の前記端面と前記波長板との間に配置された第2のガラス板をさらに備え、
前記第2のガラス板、前記波長板および前記ガラス板は、前記充填材により固定され、前記第2のガラス板と前記ガラス板の間の前記波長板の前記非位相付与部にも前記充填材が均一に充填され、
前記第2のガラス板は前記平面型光回路の前記端面に固定されている、ことを特徴とする請求項1または2に記載の偏波制御素子。
A second glass plate disposed between the end face of the planar optical circuit and the wave plate;
The second glass plate, the wave plate, and the glass plate are fixed by the filler, and the filler is also uniform in the non-phase imparting portion of the wave plate between the second glass plate and the glass plate. Filled in
The polarization control element according to claim 1, wherein the second glass plate is fixed to the end face of the planar optical circuit.
前記充填材は、第1の充填材料および第2の充填材料を含み、前記第1の充填材料は接着剤であり、前記第2の充填材料は屈折率整合材料であり、
前記第2のガラス板、前記波長板および前記ガラス板は、前記接着剤により固定され、前記第2のガラス板と前記ガラス板の間の前記波長板の前記非位相付与部に前記屈折率整合材料が充填されており、
前記第2のガラス板は前記平面型光回路の前記端面に接着剤により固定されている、ことを特徴とする請求項3記載の偏波制御素子。
The filler includes a first filler material and a second filler material, the first filler material is an adhesive, and the second filler material is a refractive index matching material;
The second glass plate, the wave plate, and the glass plate are fixed by the adhesive, and the refractive index matching material is provided in the non-phase imparting portion of the wave plate between the second glass plate and the glass plate. Filled,
The polarization control element according to claim 3, wherein the second glass plate is fixed to the end face of the planar optical circuit with an adhesive.
前記ガラス板に反射防止膜が形成されている、ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の偏波制御素子。   The polarization control element according to claim 1, wherein an antireflection film is formed on the glass plate. 空間に光ビームを出力する偏波制御素子の製造方法であって、
複数の光導波路が形成された平面型光回路の端面に充填材を塗布することと、
前記端面に波長板およびガラス板を配置することであり、前記波長板は、前記複数の光導波路のうちの所望の導波路に対応する位置に配置され且つ所望の位相差を与える位相付与部を備え、前記複数の光導波路のうちの残りの導波路に対応する位置には、相互に連通し、充填材が充填される非位相付与部が設けられている、ことと、
前記ガラス板の面から前記端面の方向に押圧することであって、前記平面型光回路の前記端面と前記ガラス板の間の前記波長板の前記非位相付与部にも前記充填材が均一に充填される、ことと
を含むことを特徴とする、偏波制御素子の製造方法。
A method of manufacturing a polarization control element that outputs a light beam to space,
Applying a filler to the end face of a planar optical circuit in which a plurality of optical waveguides are formed;
A wave plate and a glass plate are disposed on the end face, and the wave plate is disposed at a position corresponding to a desired waveguide among the plurality of optical waveguides and has a phase applying unit that gives a desired phase difference. provided, at a position corresponding to the rest of the waveguide of the plurality of optical waveguides, they communicate with each other, non-phase deposition unit which filler is filled is provided, and that,
Pressing from the surface of the glass plate toward the end surface, and the non-phase imparting portion of the wave plate between the end surface of the planar optical circuit and the glass plate is uniformly filled with the filler. A method for manufacturing a polarization control element.
空間に光ビームを出力する偏波制御素子の製造方法であって、
2枚のガラス板の間に波長板を配置することであり、前記波長板は、複数の光導波路のうちの所望の導波路に対応する位置に配置され且つ所望の位相差を与える位相付与部を備え、前記複数の光導波路のうちの残りの導波路に対応する位置には、相互に連通し、充填材が充填される非位相付与部が設けられている、ことと、
前記位相付与部および前記非位相付与部を除いて、前記2枚のガラス板の間に、接着剤を充填することと、
前記位相付与部および前記非位相付与部に屈折率整合材料を充填することと、
前記複数の光導波路が形成された平面型光回路の端面に前記2枚のガラス板の一方を固定することとを含む、ことを特徴とする偏波制御素子の製造方法。
A method of manufacturing a polarization control element that outputs a light beam to space,
The wave plate is disposed between two glass plates, and the wave plate includes a phase applying unit that is disposed at a position corresponding to a desired waveguide among a plurality of optical waveguides and gives a desired phase difference. A position corresponding to the remaining waveguides of the plurality of optical waveguides is provided with a non-phase imparting portion that communicates with each other and is filled with a filler ;
Excluding the phase imparting part and the non-phase imparting part, filling an adhesive between the two glass plates;
Filling the phase imparting portion and the non-phase imparting portion with a refractive index matching material;
And fixing one of the two glass plates to an end surface of the planar optical circuit in which the plurality of optical waveguides are formed.
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