JP7028490B1

JP7028490B1 - 光接続部品及び光部品

Info

Publication number: JP7028490B1
Application number: JP2021101562A
Authority: JP
Inventors: 基博中原; 功一有島; 文博海老澤
Original assignee: NAKAHARA OPTO-ELECTRONICS LABORATORIES, INC.
Current assignee: NAKAHARA OPTO-ELECTRONICS LABORATORIES, INC.
Priority date: 2021-02-22
Filing date: 2021-06-18
Publication date: 2022-03-02
Anticipated expiration: 2041-06-18
Also published as: JP2022128391A

Abstract

【課題】本開示は、表面結合型で光ファイバの接続が可能であり、光ファイバの曲げ強度及び曲げ損失の制限の受けない光接続部品の提供を可能にすることを目的とする。【解決手段】本開示の光接続部品は、ＧＲＩＮ（ＧｒａｄｉｅｎｔＩｎｄｅｘ）レンズの側面が前記ＧＲＩＮレンズと同等の屈折率を有するキャピラリーで保持されているレンズ部品と、前記ＧＲＩＮレンズの一方の端面に接続されている光ファイバと、を備え、前記ＧＲＩＮレンズの他方の端面は、前記光ファイバから前記ＧＲＩＮレンズに入射された光を、前記ＧＲＩＮレンズの側面に向けて反射する斜め端面を備え、前記ＧＲＩＮレンズを保持する前記キャピラリーの側面は、前記斜め端面で反射された前記光ファイバからの光を透過する平坦な出射面を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、光回路と光ファイバを接続するための光接続部品及び光接続部品が光回路と接続されている光部品に関する。

光送受信モジュールの低背化のために、光送受信モジュール内に搭載される光部品と光ファイバとの接続時の高さが低くなるような、光ファイバを光部品に接続する光接続部品が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１の光接続部品は、光ファイバの曲げ半径を光ファイバにおいて曲げ損失が発生しない最小半径近くに設定することにより、光送受信モジュールの低背化を実現している。

シリコンフォトニクスの急速な進歩により、光送受信モジュールは一層の小型化が求められており、それに伴い、光ファイバを光部品に接続する光接続部品低背化の要求がさらに高まっている。

シリコンチップなどの光部品と光ファイバの接続において、エッジ結合型と表面結合型があり、それぞれ一長一短がある。表面結合型は、シリコンチップ表面に形成した回折格子により通常のシングルモード光ファイバと直接接続できること、回折格子を利用してシリコンウェハでのｉｎｓｉｔｕ検査が可能なことなど、実用上の利点を有しており、既に上市されている。

ＷＯ２０１８／１０９９７７Ａ１

西沢紘一、レーザー研究、第８巻、第５号、ｐｐ７４８～７５８、（１９８０）

しかしながら、表面接続型では光ファイバを光部品に対して垂直方向にレイアウトするため、パッケージングが容易ではない。特許文献１の光接続部品は、表面接続型に適用可能であるが、光ファイバの曲げ強度および曲げ損失によって制限を受ける。このため、光部品と光ファイバとの接続時の高さの低背化が表面結合型の大きな課題となっている。

そこで、本開示は、表面結合型で光ファイバの接続が可能であり、光ファイバの曲げ強度及び曲げ損失の制限の受けない光接続部品の提供を可能にすることを目的とする。

本開示の光接続部品は、ＧＲＩＮ（ＧｒａｄｉｅｎｔＩｎｄｅｘ）レンズを備え、光回路と光ファイバを接続する表面実装に適用する。

具体的には、本開示の光接続部品は、
ＧＲＩＮ（ＧｒａｄｉｅｎｔＩｎｄｅｘ）レンズの周囲が前記ＧＲＩＮレンズと同等の屈折率を有するキャピラリーで保持されているレンズ部品を備え、
前記ＧＲＩＮレンズの少なくとも一方の端面は、前記ＧＲＩＮレンズの中心軸に垂直な面に対して傾斜している斜め端面を備え、
前記キャピラリーの側面に平坦面を備える。

本開示の光接続部品は、ＧＲＩＮ（ＧｒａｄｉｅｎｔＩｎｄｅｘ）レンズ、ファイバアレイ、必要に応じてプリズムを備え、光回路と光ファイバを接続する表面実装に適用する。

具体的には、本開示の光接続部品は、
ＧＲＩＮ（ＧｒａｄｉｅｎｔＩｎｄｅｘ）レンズの側面が前記ＧＲＩＮレンズと同等の屈折率を有するキャピラリーで保持されているレンズ部品と、
前記ＧＲＩＮレンズの一方の端面に接続されている光ファイバと、
を備え、
前記ＧＲＩＮレンズの他方の端面は、前記光ファイバから前記ＧＲＩＮレンズに入射された光を、前記ＧＲＩＮレンズの側面に向けて反射する斜め端面を備え、
前記ＧＲＩＮレンズを保持する前記キャピラリーの側面は、前記斜め端面で反射された前記光ファイバからの光を透過する平坦な出射面を備える。

本開示の光接続部品は、
ＧＲＩＮレンズの側面が前記ＧＲＩＮレンズと同等の屈折率を有するキャピラリーで保持されているレンズ部品と、
前記ＧＲＩＮレンズの一方の端面に接続されている透過部と、
を備え、
前記レンズ部品の前記斜め端面は、
前記透過部から前記ＧＲＩＮレンズに入射された光を、前記平坦面に向けて反射する、或いは、
前記平坦面から前記ＧＲＩＮレンズに入射された光を、前記透過部に向けて反射する、
態様を採用しうる。

本開示の光接続部品は、
ＧＲＩＮレンズの側面が前記ＧＲＩＮレンズと同等の屈折率を有するキャピラリーで保持されている２つのレンズ部品と、
両端が平坦な透過部と、
を備え、
前記レンズ部品は、それぞれ、前記ＧＲＩＮレンズの一方の端面が前記透過部に接続され、
前記透過部の一方の端面に接続されている第１のレンズ部品に備わる第１斜め端面は、前記平坦面から入射された光を、前記透過部の他方の端面に接続されている第２のレンズ部品に向けて反射し、
前記透過部の他方の端面に接続されている第２のレンズ部品に備わる第２斜め端面は、前記第１斜め端面で反射された光を、前記平坦面に向けて反射する、
態様を採用しうる。

本開示の光接続部品は、
ＧＲＩＮレンズの側面が前記ＧＲＩＮレンズと同等の屈折率を有するキャピラリーで保持されているレンズ部品を備え、
前記ＧＲＩＮレンズの両方の端面は、前記ＧＲＩＮレンズの中心軸に垂直な面に対して傾斜している斜め端面を備え、
前記ＧＲＩＮレンズの一方の端面に備わる第１斜め端面は、前記平坦面から入射された光を、前記ＧＲＩＮレンズの他方の端面に向けて反射し、
前記ＧＲＩＮレンズの他方の端面に備わる第２の斜め端面は、前記第１斜め端面から入射された光を、前記平坦面に向けて反射する、
態様を採用しうる。

本開示によれば、表面結合型で光ファイバの接続が可能であり、光ファイバの曲げ強度及び曲げ損失の制限の受けない光接続部品の提供を可能にすることができる。

本開示に係る光接続部品の構成例を示す。本開示に係る光接続部品の断面構造の一例を示す。ＧＲＩＮレンズの側面から出射されるビーム形状の模式図であり、（Ａ）はＧＲＩＮレンズの側面からの出射例を示し、（Ｂ）はＧＲＩＮレンズの側面を平坦にした場合の出射例を示し、（Ｃ）はＧＲＩＮレンズがキャピラリーに包含されている場合の出射例を示す。本開示のＧＲＩＮレンズの側面から出射されるビーム形状の模式図を示す。本開示に係る光接続部品の構成例を示す。本開示に係る光接続部品の断面構造の一例を示す。本開示に係る光接続部品の断面構造の一例を示す。本開示に係る光接続部品における光線軌跡の一例を示す。本開示に係る光接続部品における焦点付近のビーム径のシミュレーション結果を示す。第２の実施形態に係る光接続部品の構成例を示す。第２の実施形態に係るビーム径測定結果を示す。本開示に係る光接続部品の構成例を示す。本開示に係る光接続部品の構成例を示す。本開示に係る光接続部品の構成例を示す。本開示に係る光接続部品の断面における構成例を示す。本開示に係る光接続部品の上面から見た場合の構成例を示す。本開示に係る光接続部品の構成例を示す。本開示に係る光接続部品の上面から見た場合の構成例を示す。本開示に係る光接続部品の構成例を示す。本開示に係る光接続部品の上面から見た場合の構成例を示す。ＧＲＩＮレンズから透過部に斜めに入射するための構造の一例であり、（ａ）は側面から見た場合の光路を示し、（ｂ）は上面から見た場合の光路を示し、（ｃ）は斜め端面から見た場合の光路を示す。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

図１２に、本開示に係る光接続部品の構成例を示す。本開示に係る光接続部品は、ＧＲＩＮ（ＧｒａｄｉｅｎｔＩｎｄｅｘ）レンズ１０の周囲がＧＲＩＮレンズ１０と同等の屈折率を有するキャピラリー１１で保持されているレンズ部品を備える。ＧＲＩＮレンズ１０は、ＧＲＩＮレンズ１０の中心軸に垂直な端面３１と、端面３１に対して傾斜している斜め端面３０を備える。ＧＲＩＮレンズ１０の中心軸に垂直な面に対する斜め端面３０の角度θ_３０は、９０度を除く任意の角度である。

またＧＲＩＮレンズ１０は、キャピラリー１１の側面のうちの斜め端面３０の配置されている位置に、平坦面４１を備える。斜め端面３０は、平坦面４１に対して傾斜している。平坦面４１に対する斜め端面３０の角度θ_４１は、９０度を除く任意の角度である。

端面３１及び平坦面４１には、光ファイバ、透過部、光回路など、ＧＲＩＮレンズ１０の伝搬光を導波可能な任意の光部品が配置される。ここで、接続は、端面３１や平坦面４１での反射を防ぐため、接着又は融着によって接合されている。以下、図面においては、理解が容易になるよう、間隙を設けてあるが、図中の間隙は接合されている。

例えば、端面３１には、光ファイバ、光源、受光器、光回路の導波路端面が、直接又は透過部を介して接続される。ここで、透過部は、端面３１に接続される光ファイバなどの接続対象にＧＲＩＮレンズ１０の焦点を結ばせる機能を有する。例えば、平坦面４１には、光ファイバ、光源、受光器、光回路の導波路が、直接又は透過部を介して接続される。ここで、透過部は、平坦面４１に接続される光ファイバなどの接続対象にＧＲＩＮレンズ１０の焦点を結ばせる機能を有する。

図１２では、ＧＲＩＮレンズ１０の一方の端面のみが斜め端面３０である例を示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、図１３に示すように、ＧＲＩＮレンズ１０の両方の端面が、斜め端面３０Ａ及び３０Ｂであってもよい。ＧＲＩＮレンズ１０の中心軸に垂直な面に対する斜め端面３０Ａ及び３０Ｂの角度θ_３０Ａ及びθ_３０Ｂは、９０度を除く任意の角度であり、同一であってもよいし、異なっていてもよい。平坦面４１に対する斜め端面３０Ａ及び３０Ｂの角度θ_４１Ａ及びθ_４１Ｂは、９０度を除く任意の角度であり、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
以下、本開示に係る光接続部品について、詳細に説明する。

（光接続部品の基本構成）
図１、図２に、本開示に係る光接続部品の構成例を示す。本開示に係る光接続部品は、ＧＲＩＮ（ＧｒａｄｉｅｎｔＩｎｄｅｘ）レンズ１０の側面がＧＲＩＮレンズ１０と同等の屈折率を有するキャピラリー１１で保持されているレンズ部品と、ＧＲＩＮレンズ１０の一方の端面１２に接続されている光ファイバ２０と、光ファイバ２０を実装するファイバ接続部品２１と、を備える。

キャピラリー１１は、ＧＲＩＮレンズ１０を保持する。キャピラリー１１は、光ファイバ２０から出射され、シリコンチップ５０に入射される光を透過する任意の部材を用いることができ、例えば無機ガラス製キャピラリーを用いることができる。またキャピラリー１１は、ＧＲＩＮレンズ１０と同等の屈折率を有することが好ましい。

光ファイバ２０からの出射光がＧＲＩＮレンズ１０に入射され、ＧＲＩＮレンズ１０の斜め端面３０で反射され、キャピラリーの出射面４０から出射される。キャピラリーの出射面４０から出射された光は、シリコンチップ５０に入射され、回折格子５１からシリコンチップ５０の導波路に導波される。シリコンチップ５０の回折格子５１から出射された光についても同様にして光ファイバ２０に入射される。

ここで、図２に示すように、本開示の光接続部品は、キャピラリーの出射面４０が平坦である。図３（Ａ）のように、通常ＧＲＩＮレンズ１１１を用いて斜め端面の反射を利用してＧＲＩＮレンズ側面から出射すると、ＧＲＩＮレンズ１１１の径方向の屈折率分布の影響とＧＲＩＮレンズ外周の曲率により大きく影響され、出射ビーム形状は大きくひずむ。この歪みは単なる照明などでは問題とならないが、円形や矩形で中心対称を有する光源や光検出器と接続する場合は形状のひずみは損失増加につながるため、ビーム形状の対称性は重要である。

これを解決するため、図３（Ｂ）のＧＲＩＮレンズ１１２のように、ＧＲＩＮレンズ自身の出射面を平らにすることが考えられるが、ドープ材を高濃度に含有するＧＲＩＮレンズ自身を平らに加工することは非常に困難である。また、図３（ｃ）のようにＧＲＩＮレンズ１１１をキャピラリー１１３に包含した場合も、キャピラリー１１３の外周の曲率の影響を受けて図３（Ａ）と同様のビーム形状のひずみが発生する。

図４に本開示の構造を示す。ＧＲＩＮレンズ１０を包含するキャピラリー１１の側面からの出射面４０が平坦であることにより、上述したＧＲＩＮレンズ１０の外周やキャピラリー１１の外周の曲率によるレンズ効果によるビーム形状の変形を除去することができる。ビームの出射方向に対する出射面４０の角度は、例えば垂直である。

本開示では、シリコンチップ５０に接続される光ファイバ２０の高さは、図１、図２に示すようにＧＲＩＮレンズを包含するキャピラリー１１の高さＨ_１１及び光ファイバ２０を実装する光ファイバ接続部品２１の高さのいずれかで規定される。一般的に光接続部品として多用されているＶ溝型部品では高さは１．５ｍｍ程度であり、さらに低背化は可能である。ＧＲＩＮレンズ１０を包含するキャピラリー１１はＧＲＩＮレンズ径にも依存するが、ＧＲＩＮレンズ１０のレンズ径φ_１０が０．５ｍｍ以下であれば１ｍｍの高さで実用上問題ない。従って、本開示の光接続部品の高さは最大でも１．５ｍｍ以下となり、これまで実用化されている表面接続型の光接続部品より１／２以下の低背化が可能である。

図６及び図７は、図１および図２で示した基本的な構成例をさらに低背化した構造を示している。ＧＲＩＮレンズ１０の中心軸から出射面４０までの高さＨ_４１は、ＧＲＩＮレンズ１０の半径以上の任意の値を採用することができる。例えば、高さＨ_４１は、図７に示すように、ＧＲＩＮレンズ１０の半径と等しい形態も採用することができる。ＧＲＩＮレンズ１０を低く配置することにより、光接続部品全体の高さをさらに低背化することができる。また、いずれの場合も反射光が透過する出射面４０は平坦であり、ビームの変形は起こりにくい。なお、ＧＲＩＮレンズ１０の中心軸から上面１３までの高さＨ_４２についても高さＨ_４１と同様である。

次に、ＧＲＩＮレンズのレンズ長について、詳細に述べる。
ＧＲＩＮレンズの光線マトリックスは、非特許文献１で次のように示されている。

ここで、パラメータは以下のとおりである。
ｒ_０：入射光のレンズ中心からの距離
ｒ_１：出射光のレンズ中心からの距離
θ_０：入射光角度
θ_１：出射光角度
ｚ：レンズ長
ｎ_０：レンズ中心の屈折率
ｇ：屈折率分布定数

従って、ＧＲＩＮレンズ内を導波する光線軌跡は式（２）で示される。

式（２）に既知のｎ_０、ｇ値を代入すると、レンズ入射端から位置ｚをパラメータにして光線位置（レンズ中心軸からレンズ径方向の距離）ｒ_１が得られ、光線軌跡が求められる。

図８に示すように、光ファイバ２０から入射した光はＧＲＩＮレンズ１０を導波しながら収束して、ＧＲＩＮレンズ１０の斜め端面３０で反射して、ＧＲＩＮレンズ１０の径方向に方向を変え、ＧＲＩＮレンズ側面の出射面４０から出射し、ある一定の距離で焦点を結ぶ。

ここで、ＧＲＩＮレンズ１０内を導波するときはレンズ軸に対してビーム形状は対称であるが、ＧＲＩＮレンズ１０の斜め端面３０ではレンズ軸に対して一定の角度がついているため、紙面上で上部の光線軌跡７０と下部の光線軌跡７１は明らかに長さが異なり、式２より光線軌跡の長さｇｚが異なるため、レンズ軸からの距離は異なる。つまり、斜め端面３０でのビーム形状は対称とはならない。

さらに、ＧＲＩＮレンズ１０の斜め端面３０を反射後、光線軌跡７２および７３のごとく、ＧＲＩＮレンズ１０のレンズ軸に対して径方向に導波するため、同心円状の屈折率分布の影響を受け、ビーム形状はＧＲＩＮレンズ１０のレンズ軸に対して直角方向のビーム幅が狭くなる。

これら２つの要因によるビーム形状の非対称化を補正し、限りなく円形に近くすることにより、接続損失の向上を図るため、ＧＲＩＮレンズ長の最適化を検討した。

図８に示すような出射面４０に対する斜め端面３０が４５°反射面を有するＧＲＩＮレンズ１０で、焦点付近でのビーム径をシミュレーションした。シミュレーション結果を図９に示す。ＧＲＩＮレンズ１０のレンズ軸に平行なＺ方向のビーム径の極小を示すレンズ長は、ＧＲＩＮレンズ１０のレンズ軸に直角なＸ方向のビーム径の極小を示すＧＲＩＮレンズ長より長い。これは、上述したように反射面での非対称と反射後のＧＲＩＮレンズ径方向の屈折率分布の影響によると考えられ、図８に示す構造においては、必ずみられる現象である。

上記、シミュレーションの結果、Ｘ方向とＺ方向のビーム径の極小値の間に交点があることより、双方のビーム径が一致して円形をなすレンズ長が存在することが明らかになった。

通常円形もしくは矩形の点対称の形状を有する光源、光検出器に入手する場合、入射光のビーム形状が円形であるほうが接続損失は小さくなる。従って、Ｘ方向およびＺ方向のビーム径の極小値の間の双方のビーム径が一致するＧＲＩＮレンズ長とすることにより、ビーム形状を円形とすることができ、出射光の接続損失を小さくできる。

（第１の実施形態）
ＧＲＩＮレンズ１０の入力側、すなわち、光ファイバ接続面１２と、ＧＲＩＮレンズ１０の斜め端面３０で反射した導波光がＧＲＩＮレンズ１０の側面から出射してビーム形状を大きく崩さないで焦点を結ぶためには、ＧＲＩＮレンズ１０を包含するキャピラリー１１の出射面４０が平坦であることが重要である。

そこで、本実施形態の光接続部品は、図１および図２に示すように、ＧＲＩＮレンズ１０がキャピラリー１１に包含され、光ファイバ２０から入射した信号光がＧＲＩＮレンズ１０を導波して、ＧＲＩＮレンズ１０の斜め端面３０で下方に反射され、キャピラリー１１の側面に位置する出射面４０から出射され、近傍に設けられた回折格子５１に入射し、シリコンチップ５０を導波する。

回折格子５１に入射する場合は、入射角とビーム形状が重要となってくる。本開示では、ＧＲＩＮレンズ１０の出射面４０に対する斜め端面３０の角度を任意に調整できるため、ＧＲＩＮレンズ１０及び光ファイバ２０の高さを変えることなく、容易に入射角を最適化できる。

（第２の実施形態）
図１０では、ＧＲＩＮレンズ１０の両サイドで光路長を対称にするためのスペーサ２５を設けた構造を示す。光ファイバ２０から出射された光がＧＲＩＮレンズ１０に入射されるまでの光路長と、ＧＲＩＮレンズ１０に入射された光がＧＲＩＮレンズ１０の斜め端面３０で反射され、出射面４０に到達する光路長と、を対称とすることにより、入出力部が同じ条件の場合、双方向の光導波がより効率的に接続される。なお、ＧＲＩＮレンズ１０に入射された光がＧＲＩＮレンズ１０の斜め端面３０で反射され、出射面４０に到達する光路長は、ＧＲＩＮレンズ１０に入射された光がＧＲＩＮレンズ１０の斜め端面３０で反射され、回折格子５１に入射するまでの光路長であってもよい。

（実施例）
図６に示すような断面を有し、キャピラリー１１に包含された直径０．５ｍｍ、ｇ値０．１ｍｍ^－１のＧＲＩＮレンズでＧＲＩＮレンズ１０の中心軸が出射面４０から０．３ｍｍの高さＨ_４１にある構造をもつ光接続部品を用いて、レンズ長の異なる試料を用いて出射ビーム形状をビームプロファイラーで測定した。

図１１に測定結果を示す。各ＧＲＩＮレンズ長でのビーム形状をもとに、Ｘ方向、Ｚ方向のビーム径を測定し、レンズ長に対するビーム径をプロットした。その結果、シミュレーションと同様に、Ｘ方向のビーム径はＺ方向のビーム径より短いレンズ長で極小値を有し、２つの極小値を示すレンズ長の間でプロットが交差することが判った。

本実験の結果では、レンズ長５．０１ｍｍ（０．４１ピッチ相当）でビーム径がほぼ円形となることが判った。この値は、シミュレーション結果ともほぼ一致する。上記結果より、実用上は構造を基にレンズ長をパラメータにビーム径のシミュレーションを行い、ビーム径が円形と最適なレンズ長を計算で求めればよい。これにより、本開示は、光送受信モジュールの更なる低背化が可能であり、良好なビーム形状を有する光接続部品を提供することができる。

以上説明したように、本開示の光接続部品は、
ＧＲＩＮレンズ１０がＧＲＩＮレンズ１０と同等の屈折率を有する無機ガラス製のキャピラリー１１に包含され、
前記キャピラリー１１に包含されたＧＲＩＮレンズ１０の片端に光ファイバ２０が接続され、
前記キャピラリー１１に包含されたＧＲＩＮレンズ１０の他方の端部が前記ＧＲＩＮレンズ１０を導波した光を反射するように一定の角度を有することにより、
光ファイバ２０から水平方向（シリコンチップ５０に対して平行）に入射した光をＧＲＩＮレンズ１０の斜めに反射させることにより光の進行方向を曲げ、
シリコンチップ基板５０に対して垂直方向で入射する。

これにより、本開示は、光ファイバ２０を曲げることなく、シリコンチップ５０に対して垂直方向で接続できるため、非常に高さの低いパッケージングを有する光接続部品を実現できる。なお、本実施形態では、光接続部品と接続される光部品がシリコンチップ５０である例を示すが、本開示はこれに限定されるものではなく、表面接続型の任意の光部品でありうる。

また、上述の実施形態における出射面４０は本開示における「平坦面」として機能し、光接続部品の基本構成において述べたように、ＧＲＩＮレンズ１０からの光を出射する機能に限らず、出射面４０からＧＲＩＮレンズ１０へ光を入射する機能を備えていてもよい。以下、出射面４０を平坦面４１と称する。

（第３の実施形態）
図１４に、本実施形態に係る光部品の一例を示す。本実施形態に係る光部品は、本実施形態に係る光接続部品がシリコンチップ５０と接続されている。シリコンチップ５０は、導波路５２、回折格子５１、受光器５３を備える。回折格子５１は、導波路５２上に配置され、導波路５２からの光を光接続部品に向けて出射し、光接続部品からの光を導波路５２に入射する。受光器５３は、光接続部品から出射された光を受光する。

本実施形態に係る光接続部品は、透過部２６の両端に第１のレンズ部品及び第２のレンズ部品が接続されている。第１のレンズ部品は、ＧＲＩＮレンズ１０Ａの側面がＧＲＩＮレンズ１０Ａと同等の屈折率を有するキャピラリー１１Ａで保持されている。第２のレンズ部品は、ＧＲＩＮレンズ１０Ｂの側面がＧＲＩＮレンズ１０Ｂと同等の屈折率を有するキャピラリー１１Ｂで保持されている。透過部２６は、両端面が平坦である。図１４では、透過部２６の一例として、第１のレンズ部品及び第２のレンズ部品との接続面が平坦面４１に対して直角である例を示す。

ＧＲＩＮレンズ１０Ａは、平坦面４１から出射された光を平行光にして透過部２６に入射する。レンズ部品１０Ｂは、第２のレンズ部品として機能し、透過部２６から入射された平行光を集光して平坦面４１に出射する。平坦面４１から出射された光は、回折格子５１で導波路５２に入射される。

回折格子５１から出射された光は、平坦面４１に入射される。平坦面４１に入射された光は、ＧＲＩＮレンズ１０Ａに備わる第１斜め端面３０Ａで、透過部２６に向けて反射される。ＧＲＩＮレンズ１０Ａは、第１斜め端面３０Ａで反射された光を平行光に変換し、透過部２６に出射する。

透過部２６を透過した平行光は、第２のレンズ部品１０Ｂに入射される。第２のレンズ部品１０Ｂは、透過部２６から入射された平行光を集光し、第２斜め端面３０Ｂで平坦面４１に反射する。平坦面４１から出射された光は、受光器５３で受光される。

図１４では、透過部２６の両端に第１のレンズ部品及び第２のレンズ部品が接続されている例を示したが、いずれか一方であっても、本開示の作用及び効果が得られる。また、第１のレンズ部品及び第２のレンズ部品との接続面は、平行であってもよいが、これに限定されない。

また、本開示におけるシリコンチップ５０の構成は任意である。例えば、回折格子５１に代えて、発光素子が配置されていてもよい。また、受光器５３に代えて、回折格子５１が配置されていてもよい。他の実施形態においても同様である。

（第４の実施形態）
図１５及び図１６に、本実施形態に係る光接続部品の一例を示す。本実施形態では、第３の実施形態で説明した第１のレンズ部品及び第２のレンズ部品の対が４つ備わる。具体的には、図１５に示すように、本実施形態のレンズ部品は、複数のＧＲＩＮレンズ１０の側面が共通のキャピラリー１１で保持されている。

図１５に示すように、複数のＧＲＩＮレンズ１０Ａの中心軸は仮想面Ｐ１０Ａ上に平行に配置されている。キャピラリー１１Ａにおける平坦面４１Ａは、仮想面Ｐ１０Ａと平行である。キャピラリー１１Ｂ及び複数のＧＲＩＮレンズ１０Ｂについても同様である。

図１６に、光接続部品を上から見た構成の一例を示す。各ＧＲＩＮレンズ１０Ａで平行光に変換された光は、透過部２６を直進し、ＧＲＩＮレンズ１０Ａに対応するＧＲＩＮレンズ１０Ｂに入射される。これにより、複数の導波路５２を伝搬する光をそれぞれ受光器５３で受光することができる。

（第５の実施形態）
図１７及び図１８に、本実施形態に係る光部品の一例を示す。本実施形態に係る光部品は、本実施形態に係る光接続部品がシリコンチップ５０と接続されている。本実施形態では、第３の実施形態で説明したＧＲＩＮレンズ１０Ａ、透過部２６及びＧＲＩＮレンズ１０Ｂが、１本のＧＲＩＮレンズ１０Ｃで構成されている。

ＧＲＩＮレンズ１０Ｃの両端には平坦面４１に対して傾斜している斜め端面３０Ａ及び３０Ｂが備わる。第１斜め端面３０Ａは、平坦面４１から入射された光を、ＧＲＩＮレンズ１０Ｃの第１斜め端面３０Ｂに向けて反射する。第２の斜め端面３０Ｂは、第１斜め端面３０Ａから入射された光を、平坦面４１に向けて反射する。

ＧＲＩＮレンズ１０Ｃのレンズ長は、平坦面４１から入射された光を受光器５３に集光可能な任意の値を採用することができる。これにより、複数の導波路５２を伝搬する光をそれぞれ受光器５３で効率よく受光することができる。

（第６の実施形態）
図１９及び図２０に、本実施形態に係る光部品の一例を示す。本実施形態に係る光部品は、本実施形態に係る光接続部品がシリコンチップ５０と接続されている。本実施形態では、図２０に示すように、１本のＧＲＩＮレンズ１０Ａ、４本のＧＲＩＮレンズ１０Ｂ、波長フィルタ２６１－１、２６１－２、２６１－３、２６１－４及び反射膜２６２を備え、４チャネルを合分波する。

ＧＲＩＮレンズ１０Ｂ－１～１０Ｂ－４は、ＧＲＩＮレンズ１０Ｂ－１～１０Ｂ－４の中心軸と直角な端面を有し、当該端面が透過部２６に固定されている。波長フィルタ２６１－２～２６１－５は、それぞれ異なる波長を透過する。例えば、波長フィルタ２６１－１は波長λ１を透過し、波長フィルタ２６１－２は波長λ２を透過し、波長フィルタ２６１－３は波長λ３を透過し、波長フィルタ２６１－４は波長λ４を透過する。透過部２６は、波長λ１～λ４に対して透明なガラスである。

波長λ１～λ４の光がＧＲＩＮレンズ１０Ａに入射される。このとき、ＧＲＩＮレンズ１０Ａの中心軸からずらして入射される。これにより、ＧＲＩＮレンズ１０Ａから透過部２６に斜めに入射される。

図２１を参照しながら、ＧＲＩＮレンズ１０Ａから透過部２６に斜めに入射するための構造について説明する。ＧＲＩＮレンズ１０Ａの中心軸からずれた位置に光を入射すると、その光はＧＲＩＮレンズ１０Ａの中心軸に向かって曲がる。そこで、図２１（ｂ）及び図２１（ｃ）に示すように、平坦面４１から入射された光が斜め端面３０Ａで反射される際に、ＧＲＩＮレンズ１０Ａの中心軸からずれた位置で反射させる。斜め端面３０Ａに入射した光は、斜め端面３０Ａで水平方向に反射し、図２１（ｂ）に示すように、ＧＲＩＮレンズ１０Ａの中心軸を通り、水平方向に斜めに透過部２６に入射する。

ここで、平坦面４１から入射された光は、図２１（ａ）に示すように、ＧＲＩＮレンズ１０Ａの径方向を横断する。ＧＲＩＮレンズ１０Ａの径方向は屈折率が異なるため、屈折率の違いに応じて若干の曲率を持ちつつ斜め端面３０Ａに到達する。

ＧＲＩＮレンズ１０Ａから透過部２６に入射された波長λ１～λ４の光は、透過部２６の側面に到達する。この側面に、波長λ１を透過し、波長λ２～λ４を反射する波長フィルタ２６１－１が配置されている。波長フィルタ２６１－１を透過した波長λ１の光はＧＲＩＮレンズ１０Ｂ－１に入射される。ＧＲＩＮレンズ１０Ｂ－１に入射された波長λ１の光は平坦面４１から出射され、回折格子５１Ｂを介して導波路５２Ｂ－１に入射される。

同様にして、ＧＲＩＮレンズ１０Ｂ－２に入射された波長λ２の光は導波路５２Ｂ－２に入射され、ＧＲＩＮレンズ１０Ｂ－３に入射された波長λ３の光は導波路５２Ｂ－３に入射され、ＧＲＩＮレンズ１０Ｂ－４に入射された波長λ４の光は導波路５２Ｂ－４に入射される。なお、導波路５２Ｂ－１～５２Ｂ－４への入射の際に、受光器で受光してもよい。

本実施形態では、波長フィルタ２６１－１～２６－４がそれぞれ異なる波長である例を示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、波長フィルタ２６１－１～２６－４は、任意の波長の光を予め定められた透過率で透過してもよい。例えば、波長フィルタ２６１－１～２６－４の透過率は、それぞれ、２５％、３３．３％、５０％、１００％とする。これにより、導波路５２Ａから出射された光を４分岐して導波路５２Ｂ－１～５２Ｂ－４に出力することができる。一方、導波路５２Ｂ－１～５２Ｂ－４からの光を合波して導波路５２Ａに出力することができる。

本開示は情報通信産業に適用することができる。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１１１、１１２：ＧＲＩＮレンズ
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１３：キャピラリー
１２：接続面
１３：キャピラリーの上面
２０：光ファイバ
２１：ファイバ接続部品
２６：透過部
３０：斜め端面
４０：出射面
４１：平坦面
５０：シリコンチップ
５１、５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂ－１、５２Ｂ－２、５２Ｂ－３、５２Ｂ－４：回折格子
２６１－１、２６１－２、２６１－３、２６１－４：波長フィルタ
２６２：反射膜

Claims

ＧＲＩＮ（ＧｒａｄｉｅｎｔＩｎｄｅｘ）レンズの周囲が前記ＧＲＩＮレンズと同等の屈折率を有するキャピラリーで保持されているレンズ部品を備え、
前記ＧＲＩＮレンズの一方の端面は、前記ＧＲＩＮレンズの中心軸に垂直な面に対して傾斜している斜め端面を備え、
前記ＧＲＩＮレンズの他方の端面は光ファイバが接続され、
前記キャピラリーの側面に平坦面を備え、
前記ＧＲＩＮレンズの前記斜め端面は、
前記光ファイバから前記ＧＲＩＮレンズに入射された光を、前記平坦面に向けて反射する、或いは、
前記平坦面から前記ＧＲＩＮレンズに入射された光を、前記光ファイバに向けて反射し、
前記ＧＲＩＮレンズのレンズ長は、
前記ＧＲＩＮレンズの前記他方の端面から前記ＧＲＩＮレンズに入射された光が前記斜め端面で反射され、前記平坦面に到達したときの、前記ＧＲＩＮレンズの中心軸に平行なＺ方向でのビーム径が極小となるレンズ長よりも小さく、かつ、
前記ＧＲＩＮレンズの前記他方の端面から前記ＧＲＩＮレンズに入射された光が前記斜め端面で反射され、前記平坦面に到達したときの、前記Ｚ方向に垂直なＸ方向でのビーム径が極小となるレンズ長よりも大きい、
光接続部品。
前記ＧＲＩＮレンズの端面のうちの前記斜め端面の配置されていない端面に入射されるまでの光路長と、前記ＧＲＩＮレンズの端面のうちの前記斜め端面の配置されていない端面から前記ＧＲＩＮレンズに入射された光が前記斜め端面で反射され、前記平坦面に到達するまでの光路長と、を等しくするスペーサが、前記ＧＲＩＮレンズの端面のうちの前記斜め端面の配置されていない端面に接続されている、
請求項１に記載の光接続部品。
前記斜め端面は、前記平坦面に対して一定の角度を有する、
請求項１又は２に記載の光接続部品。
請求項１から３のいずれかに記載の光接続部品と、
導波路と、
前記導波路上に配置され、前記導波路からの光を前記平坦面に向けて出射し、又は前記平坦面からの光を前記導波路に入射する、回折格子と、
を備える光部品。
請求項１から３のいずれかに記載の光接続部品と、
前記光接続部品に備わる前記平坦面からの光を受光する受光器と、
を備える光部品。
請求項１から３のいずれかに記載の光接続部品と、
前記光接続部品に備わる前記平坦面に向けて光を出射する光源と、
を備える光部品。