JP7170876B1 - 光導波路素子および光軸調整方法 - Google Patents

光導波路素子および光軸調整方法 Download PDF

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Abstract

本開示の光導波路素子は、光を伝搬する導波路（２）と、この導波路（２）の一面に下面が接し、外部に露出する上面に粗面（５）が形成されている上クラッド（３ｂ）と、この導波路（２）の他面に上面が接し、下面に反射面（４）が形成されている下クラッド（３ａ）とからなるクラッド（３）と、導波路（２）およびクラッド（３）の一端に設けられた入射端面（７）と、導波路（２）およびクラッド（３）の他端に設けられた出射端面（８）と、を備えるため、入射光（１０）が導波路（２）に対して高い効率で光結合する。

Description

本開示は、光導波路素子、導光板および光軸調整方法に関する。
光ファイバ通信等に用いられる光導波路素子に外部から光を導入する方法として、レンズを介して光結合を得る方式がある。かかる方式では、入射光のビーム径が最小となる焦点を光導波路素子の導波路の入射端面に位置するように調整して、入射後の光軸が導波路と平行になるように入射光の角度を調整する。しかしながら、入射光の焦点は直接観察することができないため、導波路の出射端面から出射された光をパワーメータなどで受光し、出射光の出力を測定しながら、最適な位置になるようにレンズおよび光源のいずれか一方あるいは両方を位置決めする必要があった。
入射光が導波路に光結合せず、クラッドから光導波路素子の内部に入射した場合であっても、クラッドの外周は空気または接合材などで覆われており、入射した光はクラッドと外周との境界で全反射するため、例え、クラッドの内部を伝搬した光であっても、導波路の出射端面と同一面をなすクラッドの出射端面から出力する。
一方、ビーム径が最小となる焦点を導波路の入射端面に調整し、入射光の光軸角度を導波路の伝搬軸に一致させることができた場合は、入射光は導波路の内部を伝搬し、導波路の出射端面から出力する。上述のクラッドの出射端面から出力した出射光であっても、導波路の出射端面から出力した出射光とほぼ同一の出力で伝搬されるため、出射端面から出射した光の出力をパワーメータで測定して、レンズおよび光源の位置の調整によって出力が増えた場合であっても、入射光は必ずしも光導波路に光結合しているとは限らなかった。したがって、上述の光軸調整方法では、入射光を導波路に高い効率で光結合させることが困難であった。
上述の光軸調整方法の問題を解決すべく、例えば、特許文献１に開示されている光導波路素子および光軸調整方法によると、光導波路素子には、導波路と、導波路に対してＸ軸方向に配置されるスラブ導波路と、スラブ導波路の内部にＹ軸方向に沿って光路を変換する微小な構造、すなわち、凹部状のピット列が設けられ、Ｙ軸方向の上方に設置したカメラによって凹部状のピット列からの反射光を観察し、光強度が強くなるようにレンズをＹ軸方向に調整することで、入射光をスラブ導波路に光結合させる。次に、凹部状のピット列からの反射光が導波路に近づくようにＸ軸方向とＺ軸方向を調整し、最終的にはカメラで観察される光が消えるように調整することで、入射光の導波路への光結合を得ている。
また、特許文献２に記載の導波路型光デバイス動作特性評価方法では、導波路型光デバイスにおいて、導波路に対して上方へ光路を変更する手段として、導波路の上面に、導波路よりも屈折率の高い蛍光体あるいは散乱体を含む薄い膜厚の層を配置する方式が適用されている。
特許文献３に記載の光部品の光軸調整方法では、導波路出射端面からの光をモニターし、光軸を調整する方式として、光軸に垂直なＸ―Ｙ平面上で基準位置からＸ軸方向とＹ軸方向にそれぞれ２点以上の位置に微動し、５点以上の位置で光結合強度を測定し、この測定データに基づいて、Ｘ軸方向とＹ軸方向の光強度のピーク位置と求め、その位置に光軸を調整する方式が開示されている。
特開２０１１－０５９５３９号公報 特開平０５－２４８９９１号公報 特開平０６－２８１８５０号公報
しかしながら、例えば特許文献１に開示された光導波路素子および光軸調整方法では、入射光の導波路への光結合の度合いが一定以上高くなるとカメラで観察される反射光が消えてしまうため、入射光の導波路に対する光結合を最大の効率で得ることが困難であるなどの問題点があった。
屈折率の低い材料から高い材料に進む光は、全反射せずに全て屈折率の高い材料内に伝搬する。特許文献２に開示された導波路型光デバイスでは、導波路よりも屈折率の高い蛍光体あるいは散乱体を含む薄い膜厚の層を配置しているため、例え、光を導波路に入射させることができた場合でも、屈折率の高い蛍光体あるいは散乱体を含む薄い膜厚の層内を伝搬することで、光の一部が損失する。このため、導波路伝搬効率が低いことが課題であった。
また、特許文献３に開示された光部品の光軸調整方法では、入射端面から導波路に入射した光とクラッドに入射した光を分離することができないことから、効率よく導波路に入射させる光軸調整が困難であった。
本開示は上記のような問題点を解消するためになされたもので、光導波路素子に外部から光を導入する方法として、レンズを介して光結合を得る方式において、入射光を導波路に対して高い効率で容易に光結合させることができる光導波路素子、導光板および光軸調整方法を提供することを目的とする。
本願に開示される光導波路素子は、光を伝搬する導波路と、前記導波路の平面をなす一面に下面が接する上クラッドと前記導波路の平面をなす他面に上面が接する下クラッドとからなるクラッドと、前記上クラッドおよび下クラッドの両側に設けられる両側面と、前記導波路および前記クラッドの一端に設けられた入射端面と、前記導波路および前記クラッドの他端に設けられた出射端面と、を備え、前記上クラッドの平面をなす上面および前記下クラッドの平面をなす下面のいずれか一方が前記導波路に対する一様な傾斜面であり他方が前記導波路に対する一様な平行面を構成し、前記導波路の垂直方向における前記クラッドの厚さが、前記入射端面側よりも前記出射端面側の方で薄く、前記上クラッドの平面をなす上面と前記下クラッドの平面をなす下面との距離が前記入射端面から前記出射端面にかけて一様に漸減することを特徴とする。
本願に開示される光軸調整方法は上述の光導波路素子の前記入射端面に光源からの光をレンズによって集光させるステップと、前記出射端面から出射された出力をパワーメータで測定するステップと、前記出力が増加するように、集光された入射光の焦点の位置および入射ビーム角の調整を、前記光源および前記レンズのいずれか一方あるいは両方の位置および角度の調整を行うステップと、を含む。
本願に開示される光導波路素子によれば、入射光を導波路に対して高い効率で容易に光結合させることができる光導波路素子が得られるという効果を奏する。
本願に開示される光軸調整方法によれば、入射光が導波路に光結合していない成分を上クラッドの粗面から光導波路素子の外部に散乱させて、かかる散乱光の光強度と位置を撮像素子で観察しながら、撮像素子で測定された散乱光の光強度および散乱光領域とパワーメータで測定された出力に基づき、光源およびレンズのいずれか一方あるいは両方の位置を調整することが可能となるため、入射光を導波路に対して高い効率で容易に光結合させるような光軸調整を行うことが可能となる効果を奏する。
図１Ａは実施の形態１による光導波路素子および光軸調整方法において、光軸を調整する前の状態を示す断面図、図１Ｂは図１Ａにさらに光源およびレンズを含めた光軸を調整する前の状態を示す断面図、図１Ｃは座標を説明する図である。 実施の形態１による光導波路素子における図１ＡのＡ―Ａ線に沿った断面の入射光の光強度分布を表す図である。 実施の形態１による光導波路素子における入射光の光軸を調整中の状態を示す断面図である。 実施の形態１による光導波路素子における入射光の光軸の調整完了時の状態を示す断面図である。 実施の形態１による光導波路素子における入射光の光軸を調整中の状態を示す断面図である。 実施の形態１による光導波路素子における光導波路素子の形状を表す断面図である。 実施の形態２による光導波路素子における入射光の光軸を調整中の状態を示す断面図である。 実施の形態３による光導波路素子における入射光の光軸を調整中の状態を示す断面図である。 実施の形態４による光導波路素子の概観図である。 実施の形態５による光導波路素子における入射光の光軸を調整中の状態を示す断面図である。 実施の形態６による光導波路素子における入射光の光軸を調整中の状態を示す断面図である。 実施の形態７による光導波路素子および導光板を示す断面図である。 実施の形態８による光導波路素子および導光板を示す断面図である。 実施の形態９による光導波路素子および導光板を示す断面図である。 比較例による光導波路素子における入射光の光軸を調整中の状態を示す断面図である。 比較例による光導波路素子における入射光の光軸の調整完了時の状態を示す断面図である。
実施の形態１．
図１Ａは実施の形態１による光導波路素子１００および光軸調整方法において、光軸を調整する前の状態を示す断面図、図１Ｂは、図１Ａにさらに光源およびレンズを含めた光軸を調整する前の状態を示す断面図である。
図１Ａに示すように、実施の形態１による光導波路素子１００は、導波路２と、導波路２の一面に接するように設けられた下クラッド３ａと他面に接するように設けられた上クラッド３ｂからなる積層体で構成されている。なお、下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂを併せてクラッド３と呼ぶ。
図１Ａに示すように、導波路２に沿った方向をＺ方向、Ｚ方向に垂直な面内で、導波路２に平行な方向をＸ方向、Ｘ方向に垂直な方向、すなわち、積層方向をＹ方向と定義する。また、Ｙ方向について、上クラッド３ｂ側を上側に位置するクラッド３、下クラッド３ａ側を下側に位置するクラッド３として、上下方向を定義する。
なお、以下の説明で、「平行」とは完全に平行な場合のみならず、実質的に平行な場合も含み、また、「同一」とは完全に同一な場合のみならず、実質的に同一な場合も含まれるものとする。
光導波路素子１００は、光導波路素子１００の一端に設けられ、Ｘ－Ｙ面と平行な入射端面７と、光導波路素子１００の他端に設けられ、Ｘ－Ｙ面と平行な出射端面８と、を有する。すなわち、入射端面７と出射端面８とは対向する位置関係にある。なお、入射端面７は、導波路２およびクラッド３の一端の面からなり、出射端面８は、導波路２およびクラッド３の他端の面からなる。
下クラッド３aはＸ－Ｚ面と平行な反射面４を有し、上クラッド３ｂは粗面５を有する。反射面４と粗面５は、導波路２を介して対向する。すなわち、上クラッド３ｂの下面は導波路２の一面と接し、上面には粗面５が形成され、下クラッド３aの上面は導波路２の他面と接し、下面には反射面４が形成されている。
入射光１０は、図１Ｂに示すように、光源１ａから発生してレンズ１ｂを透過した光であり、Ｚ軸と平行な方向にビーム径を小さくしながら伝搬し、最小のビーム径となる焦点１４を持つ。焦点１４を通過した入射光１０は伝搬しながらビーム径が大きくなる。焦点１４が導波路２側の入射端面７に一致するように調整することで、導波路２に対して高い光結合を得ることができる。
図２は、図１ＡのＡ－Ａ断面における入射光１０の光強度分布を模式的に示す。ビームの中心位置で光強度が最大となる。ここで、最大光強度を１として規格化して、最大光強度の１／ｅ２の光強度となる位置をｗ、－ｗとした場合に、ｗ、－ｗで表される円の直径である２ｗをビーム径と呼ぶ。図１Ａに、入射光のビーム径の光軸１２、および、出射光のビーム径の光軸１７をそれぞれ図示している。
入射端面７に到達した入射光１０の殆どの成分は光導波路素子１００の内部に入射するものの、入射前の空気層と光導波路素子１００の屈折率差により入射光１０の一部は入射端面７で反射されて戻り光となる。ちなみに、入射光１０の反射を抑制するために入射端面７に無反射膜を施した場合でも、反射光を完全に０にすることはできない。
この反射光、すなわち、戻り光が光導波路素子１００としての特性に悪影響をおよぼす場合には、戻り光が入射光の主軸１１に平行ではなくある程度の角度を持たせるように、光導波路素子１００の入射端面７を図１Ａの構成のようにθＸ方向に傾斜させてもよいし、あるいはθＹ方向に傾斜させる構造としてもよい。なお、図１Ｃに、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向とθＸ、θＹ、θＺ方向の関係を示している。
同様に、導波路２の内部を伝搬した光は出射端面８から出射光１５として出力するが、出射光１５の一部は出射端面８で反射して戻り光となる。このため、入射端面７と同様に出射端面８もθＸ方向あるいはθＹ方向に傾斜させる構造としてもよい。
入射端面７から光導波路素子１００の内部に入射した光は、光導波路素子１００の内部を伝搬して、出射端面８から出力される。この出射光１５の出力、すなわち、光強度をパワーメータ４０で測定する。パワーメータ４０は、パワーメータ４０の受光面が出射光の主軸１６に対して垂直になるように配置される。
レンズ１ｂを透過した入射光１０は、Ｚ軸と平行な方向にビーム径を小さくしながら伝搬し、最小のビーム径となる焦点１４を持つ。焦点１４を通過した入射光１０は伝搬しながらビーム径が大きくなる。焦点１４が導波路２側の入射端面７に一致するように調整することで、導波路２に高い光結合を得ることができるものの、一般的に、光軸の調整前は焦点１４と入射端面７とは一致していないため、入射光の一部１３のみしか導波路２に光結合していない。入射光１０のうち導波路２に光結合しなかった成分は、一部はクラッド３側の入射端面７から光導波路素子１００の内部に入射し、また、残りの一部は光導波路素子１００の外部に伝搬する。
すなわち、パワーメータ４０で測定される出射光１５の出力がなるべく大きくなるように、光源１ａおよびレンズ１ｂのいずれか一方あるいは両方のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸を調整することにより、導波路２に対して高い効率で光結合を得るものの、この状態では、光結合は充分高いとは言えない。
実施の形態１による光導波路素子１００では、上クラッド３ｂの上面に粗面５が形成されている。クラッド３を伝搬する光が上クラッド３ｂの粗面５に入射すると光の一部が散乱し、散乱光１８として光導波路素子１００の外部に散乱される。光導波路素子１００のＹ方向の上部に設置された撮像素子４１でこの散乱光１８を観察する。観察される散乱光１８の光強度と散乱光の発する領域、すなわち、散乱光領域がなるべく小さくなるように、光源１ａおよびレンズ１ｂのいずれか一方あるいは両方のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸を調整することにより、導波路２に対して一層高い効率で光結合を得る。
実施の形態１による光導波路素子１００の動作を、以下にさらに詳しく説明する。
クラッド３側の入射端面７から光導波路素子１００の内部に入射した光は、下クラッド３ａの反射面４と上クラッド３ｂの粗面５の間のクラッド３の内部をジグザグに反射しながら伝搬する。粗面５は表面が荒れているため、上クラッド３ｂと外部の空気層との間で全ての光が全反射せずに、一部は散乱光１８となり、上クラッド３ｂから外部に、すなわち、光導波路素子１００の外部に漏れ出す。光導波路素子１００の内部で下クラッド３ａの反射面４と上クラッド３ｂの粗面５の間をジグザグに反射しながら、粗面５で複数回にわたって散乱されることで、光導波路素子１００のクラッド３を伝搬する光は、殆どの成分が散乱光１８となり、出射端面８から出射されない。
一方、導波路２側の入射端面７から光導波路素子１００の内部に入射した光は、導波路２とクラッド３との屈折率差により導波路２の内部を伝搬するため、粗面５による散乱は生じず、導波路２側の出射端面８から出射光１５として出力する。出射光１５の出力をパワーメータ４０で受光することで、入射光１０のうち導波路２に光結合した成分の出力を測定できる。
光導波路素子１００のＹ方向の上部に撮像素子４１を配置してもよい。撮像素子４１で粗面５を撮像することで、散乱光１８の発生個所を確認できる。
パワーメータ４０を用いて導波路２に光結合を得る調整方法について説明する。
入射光１０のずれが大きく、入射端面７から光導波路素子１００の内部に光が入射しない場合には、撮像素子４１では散乱光１８は観察されず、また、パワーメータ４０によって出射光１５の出力も測定できない。
しかしながら、導波路２とクラッド３を合わせた入射端面７の面積は、導波路２側の入射端面７の面積に比べ十分に大きいため、光源１ａおよびレンズ１ｂのいずれか一方あるいは両方を調整して、図１Ａに示すように、入射光１０の一部を入射端面７から光導波路素子１００の内部に入射させることは比較的容易である。この場合、焦点１４は入射端面７に一致していないため、入射端面７でのビーム径が大きく、入射光の一部１３のみが導波路２に光結合する。導波路２に入射した光は導波路２の内部を伝搬し、出射端面８からの出射光１５の出力としてパワーメータ４０で測定できる。
次に、光源１ａおよびレンズ１ｂのいずれか一方あるいは両方をＹ方向に調整して、パワーメータ４０で測定される出射光１５が最大となるように調整する。この状態を図３に示す。入射光１０の最大の光強度の成分が導波路２に光結合し、導波路２の内部を伝搬して、出射端面８から出射光１５として出力する。
次に、同様に、光源１ａおよびレンズ１ｂのいずれか一方あるいは両方をＸ方向に動かして、パワーメータ４０で測定される出射光１５が最大となるように調整する。さらに、焦点１４をＺ方向に動かし、パワーメータ４０で測定される出射端面８からの出射光１５の出力が最大となるように調整する。
このように、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸における焦点１４の位置の調整をパワーメータ４０で測定される出射光１５の出力が大きくなるように複数回繰り返す。調整後の出射光１５の出力が、入射光１０の出力から想定される出射光１５の出力として十分でない場合には、光源１ａあるいはレンズ１ｂのいずれか一方あるいは両方のθＸ軸、θＹ軸を動かした後、再び、パワーメータ４０で測定される出射光１５の出力が最大となるように、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸における焦点１４の位置を調整することで、入射光１０を導波路２に高い効率で光結合させることができる。
図４は、光導波路素子１００における入射光１０を導波路２に高い効率で光結合させた状態を表す断面図である。入射光１０の殆どの成分が導波路２に光結合し、導波路２の内部を伝搬した後に、出射端面８から出射光１５として出力することができる。
図５は、光導波路素子１００における、焦点１４と入射端面７のＺ方向の位置が同一であるが、Ｙ方向の位置がずれている場合の状態を示す断面図である。焦点１４のビーム径は導波路２のモードフィールド径にほぼ一致しているため、焦点１４のビーム径の位置を、入射光１０の光結合が最大に取れている図４の状態から導波路２の厚さの２倍程度Ｙ方向にずらすことで、ほぼ全ての光が導波路２に光結合しなくなる。
一方、焦点１４と入射端面７のＺ方向の位置がずれている場合には、入射端面７の位置でのビーム径は焦点１４のビーム径よりも大きいため、導波路２の厚さの２倍程度ずらしても、入射光１０の一部が導波路２に光結合し、出射光１５として出力してパワーメータ４０で測定される。したがって、焦点１４のＺ方向の位置がずれていることが判断できるため、再度、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸上における焦点１４の位置を動かし、パワーメータ４０で測定される出射光１５の出力が最大となるように調整することで、図４で示すような最大の効率で光結合させる状態に調整することができる。
撮像素子４１を用いて導波路２に光結合を得る調整方法について、以下に説明する。
入射光１０のずれが大きい状態から、光源１ａおよびレンズ１ｂのいずれか一方あるいは両方を調整し、図１Ａに示すように入射光１０の一部を入射端面７から光導波路素子１００の内部に入射させる。このとき、焦点１４は入射端面７に一致していないため、入射端面７でのビーム径が大きく、クラッド３側の入射端面７から光導波路素子１００の内部に入射するため、上クラッド３ｂの粗面５で散乱光１８が生じる。
次に、光源１ａおよびレンズ１ｂのいずれか一方あるいは両方をＹ方向に調整して、撮像素子４１で観察される散乱光１８の光強度および散乱光領域が大きくなるように調整する。この状態を図３に示す。光導波路素子１００の内部に入射した光の殆どが散乱光１８として光導波路素子１００の外部に散乱するため、散乱光１８の光強度および散乱光領域が最も大きい状態となる。
導波路２に光結合する入射光１０の出力の割合が増えるにともない、散乱光１８の光強度および散乱光領域が小さくなるため、Ｘ方向に光源１ａおよびレンズ１ｂのいずれか一方あるいは両方を調整して、撮像素子４１で観察される散乱光１８の光強度および散乱光領域が小さくなるようにする。
さらに、焦点１４をＺ方向に動かして、撮像素子４１で観察される散乱光１８の光強度および散乱光領域が最小となるようにする。このように、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸における焦点１４の位置の調整を、撮像素子４１で観察される散乱光１８の光強度および散乱光領域が最小となるように複数回繰り返す。
パワーメータ４０の出力が最大になるように、光源１ａおよびレンズ１ｂのいずれか一方あるいは両方のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の位置を繰り返し調整しても、パワーメータ４０で測定される出力は入射光１０よりも弱く、また、撮像素子４１で散乱光１８が観察される場合がある。このような場合は、入射光の主軸１１が入射端面７に対して傾いており、導波路２の内部に入射した入射光の主軸１１がＺ方向に対して角度を持っているため、導波路２からクラッド３へと角度の大きい光の成分が漏れ出す。
ずれている角度がθＹ方向であれば、撮像素子４１で測定される散乱光１８の光強度と光散乱領域の面積が、Ｘ－Ｚ面内で導波路２を挟む両側で偏りが生じる。散乱光１８の偏りが解消される方向、すなわち、入射光の主軸１１の角度をθＹ方向に調整することで、出射光１５の出力が増加する一方、散乱光１８は減少する。
ずれている角度がθＸ方向であれば、撮像素子４１で測定される散乱光１８が入射端面７からＺ方向に離れた位置、あるいは、入射端面７に近い位置に観察される。入射光の主軸１１の角度をθＸ方向に調整することで、出射光１５の出力が増加し、散乱光１８が減少する。
このように、撮像素子４１によって散乱光１８の発生個所、すなわち、光散乱領域を観察することで、入射光の主軸１１の角度を調整することが可能となるので、入射光１０を導波路２に対してより高効率に光結合させることができる。
実施の形態１による光導波路素子１００を説明する各図では、入射端面７と出射端面８の戻り光の角度を、入射光の主軸１１に対して角度をもたせるように、θＹ方向に傾斜させている。一般的に、導波路２の屈折率が１．５前後の場合、入射端面７および出射端面８の傾斜角度を８°程度とすることで、入射光１０に対する戻り光の光結合を３０ｄＢ以上抑制することができる。
図６は、光導波路素子１００において、焦点１４が導波路２に光結合していない状態において、クラッド３の内部を伝搬する光が少なくとも１回は粗面５にあたり、散乱光１８を生じさせる状態を示す断面図である。
光導波路素子１００のＹ方向における高さ（厚さ）をＨ、クラッド３の屈折率をｎ、入射光１０の入射ビーム角をθｉｎとした場合、以下の式（１）を満足するように光導波路素子１００の長さＬを設定する。
Figure 0007170876000001
このように光導波路素子１００の長さＬを設定することで、クラッド３の内部を伝搬する光が少なくとも１回は粗面５にあたるため、導波路２に光結合した光が大きくなるにともなって、出射光１５の出力も大きくなる。このため、出射光１５の出力が最大となるように、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸における焦点１４の位置を調整することにより、光結合を最大にすることができる。
なお、クラッド３は、基板（図示せず）に接合した構造でもよい。一般的に基板の屈折率は空気の屈折率よりも高いため、クラッド３の内部で全反射する角度は反射面４の法線に対して大きくなるので、角度の小さい入射光の一部１３は全反射せずに基板の内部に光が伝搬する。また、基板の屈折率がクラッド３より高い場合は、伝搬した光はクラッド３と基板との間で全反射はしない。
基板の屈折率がクラッド３より高い場合であっても、基板と基板の外部の層との間で反射が生じることから、図１に示す光導波路素子１００と同じ作用が生じる。クラッド３と基板の接合部で伝搬損失がある場合、あるいは、基板と外部の層との間で伝搬損失がある場合は、クラッド３側の入射端面７に入射した光はより減衰するため、さらに、出射光１５との分離が容易になる。
以上、実施の形態１による光導波路素子１００および光軸調整方法では、入射光１０が導波路２に光結合していない成分を上クラッド３ｂの粗面５から光導波路素子１００の外部に散乱させて、かかる散乱光１８の光強度と位置を撮像素子４１で観察しながら、導波路２に光結合しパワーメータ４０で測定される出射光１５の出力が最大となるように、光源１ａおよびレンズ１ｂのいずれか一方あるいは両方の位置を調整することが可能となるため、入射光１０を導波路２に対して高い効率で容易に光結合させることができるという効果を奏する。
比較例．
以下に比較例を説明する。
図１５は、比較例である光導波路素子５０において、入射光１０が導波路２に光結合せず、クラッド３から光導波路素子５０の内部に入射した場合の入射光１０の伝搬の状態を示す断面図である。クラッド３の外周は空気あるいは接合部材などで覆われ、境界面は反射面４として機能するので、入射光１０はクラッド３との境界で全反射するため、たとえクラッド３の内部を伝搬した光であっても、クラッド３側の出射端面８から出射光１５として出力する。
一方、入射光１０のビーム径が最小となる焦点１４を導波路２側の入射端面７に調整して、入射光の主軸１１の角度を導波路２の伝搬軸に一致させることができた場合は、図１６の入射光の光軸の調整完了時の状態を示す断面図に表されるように、入射光１０は導波路２の内部を伝搬し、導波路２側の出射端面８から出力する。
しかしながら、図１５に示すクラッド３側の出射端面８から出力した出射光１５であっても、図１６に示す導波路２側の出射端面８から出力した出射光１５とほぼ同一の出力で伝搬されるため、出射端面８からの出射光１５の出力をパワーメータ４０で測定して、レンズ、光源（いずれも図示せず）の位置の調整によって出射光１５の出力が増えた場合であっても、入射光１０は必ずしも導波路２に光結合しているとは限らない。すなわち、比較例による光導波路素子５０およびこの光導波路素子５０を用いた光軸調整方法では、入射光１０を導波路２に対して高い効率で光結合させることは困難である。
実施の形態２．
図７は実施の形態２による光導波路素子１１０および光軸調整方法において、入射光１０が導波路２に光結合していない状態を示す断面図である。
図７において、光導波路素子１１０は、導波路２と、導波路２の上下面に接する下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂからなるクラッド３と、光導波路素子１１０の一端に設けられ、Ｘ－Ｙ面と平行な入射端面７と、光導波路素子１１０の他端に設けられ、Ｘ－Ｙ面と平行な出射端面８と、下クラッド３ａに設けられ、Ｘ－Ｚ面と平行な反射面４と、上クラッド３ｂに設けられ、反射面４と対向する傾斜面６と、で構成される。
上クラッド３ｂの傾斜面６は、下クラッド３ａの反射面４と平行な面に対して傾斜角θｇで傾斜している。すなわち、上クラッド３ｂの傾斜面６は導波路２に対して、傾斜角θｇで傾斜している。
傾斜角θｇは、入射端面７の面積よりも出射端面８の面積が小さくなる方向に傾斜するような角度をなす。すなわち、入射端面７の高さ（厚さ）Ｈｉｎは、出射端面８の高さ（厚さ）Ｈｏｕｔよりも大きい関係にある。これは、導波路２の垂直方向、つまりＹ方向におけるクラッド３の厚さが、入射端面７側よりも出射端面８側の方で薄くなっているとも言える。なお、出射光１５、パワーメータ４０については実施の形態１と同様であるので、図７では省略している。
入射光１０の光強度が最大光強度の１／ｅ２となる入射光のビーム径の光軸１２は、入射光の主軸１１に対して角度をなしているため、クラッド３側の入射端面７から入射して光導波路素子１１０の内部を伝搬する光は、下クラッド３ａの反射面４と上クラッド３ｂの傾斜面６とで反射する。
ここで、上クラッド３ｂの傾斜面６はＸ－Ｚ面に対してθＹ方向に傾斜角θｇで傾いているため、傾斜面６に入射する光の角度は、傾斜面６の法線に対して傾斜角θｇの分だけ小さい角度となる。このため、傾斜面６に入射する光は全反射条件を満たすことができずに、図７中の出射光のビーム径の光軸１７で示されるように、傾斜面６から光導波路素子１１０の外部へと出力する。
傾斜角θｇが小さい場合、光導波路素子１１０の内部を伝搬する光は当初は全反射条件を満たすため、全反射して傾斜面６と反射面４との間でジグザグに伝搬するが、傾斜面６で反射する度に傾斜面６の法線に対する角度は浅く、つまり、小さくなる。光導波路素子１１０の内部を伝搬する光の傾斜面６で反射する回数がＮ回の場合は、伝搬する光の主軸は角度θｇ・Ｎと小さくなって傾斜面６に入射する。このため、光導波路素子１１０の内部を伝搬する光は、伝搬の過程においていずれ全反射条件を満たせなくなり、図７中の出射光のビーム径の光軸１７で示されるように、傾斜面６から光導波路素子１１０の外部へと出力される。
このように、クラッド３から入射した入射光１０の一部の成分は、傾斜面６から光導波路素子１１０の外部へと出力するため、出射端面８から出力する出射光１５は小さくなる。一方、入射端面７で導波路２に光結合した光は、導波路２側の出射端面８から出力されるため、光導波路素子１１０の内部を伝搬する光が導波路２に光結合する割合を増加させることで、出射光１５の出力が増大する。このため、パワーメータ４０で測定される出力が最大となるようにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸における焦点１４の位置を調整することで、最大の光結合を得ることができる。
以上、実施の形態２による光導波路素子１１０および光軸調整方法では、光導波路素子１１０の内部を伝搬する光で導波路２に光結合していない成分を傾斜面６から光導波路素子１１０の外部へと出力するので、導波路２に光結合した成分のみをパワーメータ４０で測定することができるため、入射光１０を導波路２に対して高い効率で容易に光結合させることができる効果を奏する。
実施の形態３．
図８は、実施の形態３による光導波路素子１２０および光軸調整方法において、入射光１０が導波路２に光結合していない状態を示す断面図である。
図８において、光導波路素子１２０は、導波路２と、導波路２の上下面に接する下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂからなるクラッド３と、光導波路素子１２０の一端に設けられ、Ｘ－Ｙ面と平行な入射端面７と、光導波路素子１２０の他端に設けられた出射端面８と、下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂにそれぞれ設けられ、導波路２を挟んで対向し、Ｘ－Ｚ面と傾斜角θｇでそれぞれ傾いている２つの傾斜面６と、で構成される。傾斜角θｇは、入射端面７の面積よりも出射端面８の面積が小さくなる方向に傾斜している。出射光１５、パワーメータ４０については実施の形態１と同様であるので、図８では省略している。
実施の形態２による光導波路素子１１０と同様に、クラッド３側の入射端面７から入射した光は対向する傾斜面６の間をジグザグに伝搬するが、クラッド３の導波路２を挟んで対向する二面がそれぞれ傾斜しているため、各傾斜面６で反射を繰り返すごとに小さくなる法線に対する角度は２倍になる。このため、傾斜角θｇが小さい場合でも光導波路素子１２０の内部を伝搬する光は傾斜面６の全反射条件を満たすことができずに、図８中の出射光のビーム径の光軸１７で示されるように、傾斜面６から光導波路素子１２０の外部へと出力する。
傾斜角θｇが実施の形態２による光導波路素子１１０と同じ角度である場合、光導波路素子１２０の長さＬが実施の形態２による光導波路素子１１０の長さより短くても同様な作用が得られる。
また、入射端面７に入射する光の角度が浅い成分でも傾斜面６から出力する。このため、クラッド３に入射した光のうち、クラッド３側の出射端面８から出力する光の割合が小さくなるので、パワーメータ４０で測定される出力が大きくなるように行う焦点１４の位置調整が容易になるという効果を奏する。
以上、実施の形態３による光導波路素子１２０および光軸調整方法では、実施の形態２の効果に加え、さらに、傾斜角θｇが小さい形状あるいは光導波路素子１２０の長さＬが短い形状であっても入射光１０のうち導波路２に光結合していない成分を傾斜面６から出力することができ、入射光１０の角度が浅い成分でも傾斜面６から光導波路素子１２０の外部へと出力させることが可能なので、入射光１０を導波路２に対して高い効率で容易に光結合させることができるという効果を奏する。
実施の形態４．
図９は、実施の形態４による光導波路素子１３０および光軸調整方法において、光導波路素子１３０を示す概観図である。
図９において、光導波路素子１３０は、導波路２（図示せず）と、導波路２の上下面に接する下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂからなるクラッド３（図示せず）と、Ｘ－Ｙ面と平行な入射端面７と、入射端面７と対向する出射端面８と、を有し、さらに、光導波路素子１３０の入射端面７および出射端面８を除く四面が傾斜面６１で構成される。各傾斜面６１は、入射端面７の面積よりも出射端面８の面積が小さくなる方向に傾斜角θｇで傾斜している。出射光１５、パワーメータ４０については実施の形態１と同様であるので図９中では省略している。
実施の形態３による光導波路素子１２０と同様に、クラッド３側の入射端面７から入射した光は、傾斜角θｇにより対向する傾斜面６１の間をジグザグに伝搬するにともない、伝搬の過程で全反射条件を満たすことができなくなった結果、傾斜面６１から光導波路素子１３０の外部へと出力する。
実施の形態４による光導波路素子１３０では、さらに、Ｘ－Ｚ面とＹ－Ｚ面の両方向に対向する傾斜面６１を有する。すなわち、光導波路素子１３０は、導波路２およびクラッド３の両側面の間の幅が、入射端面７側から出射端面８側に向かって狭くなっていく形状を呈する。かかる構成により、クラッド３側の入射端面７から入射した光は、Ｘ方向とＹ方向のいずれの方向にずれていても、伝搬の過程において傾斜面６１から光導波路素子１３０の外部へと出力する。このため、クラッド３に入射した光のうち、出射端面８から出力する光の割合が小さくなり、パワーメータ４０で測定される出射光１５の出力が最大となるように行う焦点１４の調整が容易になる。
以上、実施の形態４による光導波路素子１３０および光軸調整方法では、実施の形態３の効果に加え、さらに、入射光１０の焦点の位置ずれがＹ方向とＸ方向のいずれの場合でも、入射光１０が導波路２に光結合していない成分が傾斜面６１から光導波路素子１３０の外部へと出力するので、光導波路素子１３０の内部を伝搬する光のうち導波路２に光結合した成分をパワーメータ４０で測定することができるため、入射光１０を導波路２に対して容易に高い効率で光結合させることができる効果を奏する。
実施の形態５．
図１０は、実施の形態５による光導波路素子１４０および光軸調整方法において、光導波路素子１４０における入射光１０の光軸を調整中の状態を示す断面図である。
図１０において、光導波路素子１４０は、導波路２と、導波路２の上下面に接する下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂからなるクラッド３と、光導波路素子１１０の一端に設けられ、Ｘ－Ｙ面と平行な入射端面７と、光導波路素子１１０の他端に設けられ、Ｘ－Ｙ面と平行な出射端面８と、下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂの内部にそれぞれ設けられ、Ｘ－Ｚ面と平行な、すなわち、導波路２と平行な光吸収層３０と、で構成される。なお、下クラッド３ａの下面および上クラッド３ｂの上面には、それぞれ、反射面４が形成されている。出射光１５、パワーメータ４０については実施の形態１と同様であるので、図１０では図示していない。
実施の形態５による光導波路素子１４０では、入射端面７側のクラッド３から入射した光は、クラッド３と外部の空気層あるいは接合部材の境界で全反射するため、対向するクラッド３の反射面４の間でジグザグに伝搬する。
実施の形態５による光導波路素子１４０では、Ｙ方向において、導波路２の上下面に接する下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂの内部に、それぞれ、光吸収層３０が配置される。かかる光吸収層３０は伝搬する光を吸収する機能を有する。したがって、光導波路素子１４０の内部を伝搬する光は光吸収層３０を通過する際に吸収されるため、伝搬する光が光吸収層３０を通過するごとに伝搬する光の出力は減少していく。
対向するクラッド３の反射面４の間でジグザグに伝搬しながら複数回、光吸収層３０を通過することで、殆どの光が吸収される。このため、クラッド３に入射した光のうち、クラッド３側の出射端面８から出力する光の割合が小さくなるため、パワーメータ４０で測定される出射光１５の出力が最大となるように行う焦点１４の調整が容易になる。
以上、実施の形態５による光導波路素子１４０および光軸調整方法では、導波路２の上下面に接する下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂの内部にそれぞれ光吸収層３０を配置する構成としたため、入射光１０のうち導波路２に光結合していない成分を光吸収層３０で吸収することができるので、光導波路素子１４０の内部を伝搬する光で導波路２に光結合した成分をパワーメータ４０で測定することが可能となるため、入射光１０を導波路２に対して容易に高い効率で光結合させることができる効果を奏する。
実施の形態６．
図１１は、実施の形態６による光導波路素子１５０および光軸調整方法において、光導波路素子１５０における入射光１０の光軸を調整中の状態を示す断面図である。
図１１において、光導波路素子１５０は、導波路２と、導波路２の上下面に接する下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂからなるクラッド３と、光導波路素子１５０の一端に設けられ、Ｘ－Ｙ面と平行な入射端面７と、光導波路素子１５０の他端に設けられ、Ｘ－Ｙ面と平行な出射端面８と、下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂのいずれか一方の内部にのみ設けられ、Ｘ－Ｚ面と平行な光吸収層３０と、で構成される。なお、図１１では、光吸収層３０が上クラッド３ｂの内部に配置された態様を図示している。出射光１５、パワーメータ４０については実施の形態１と同様であるので、図１１では図示していない。
実施の形態５による光導波路素子１４０と同様に、実施の形態６による光導波路素子１５０においても、入射端面７側のクラッド３から入射した光は、対向するクラッド３の反射面４間でジグザグに伝搬しながら、伝搬の過程で光吸収層３０を通過するごとに吸収される。
実施の形態６による光導波路素子１５０では、光吸収層３０の配置を下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂのいずれか一方の内部のみにしたことから、光導波路素子１５０の構造が簡便になり、光導波路素子１５０を容易に製造することができる効果を奏する。
なお、光吸収層３０を下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂのいずれか一方の内部のみに配置したことから、実施の形態５による光導波路素子１４０のように下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂの両方の内部に光吸収層３０が配置された場合と比較して、光導波路素子１５０におけるクラッド３を伝搬する光を吸収する効率が低下する懸念がある。
かかる光吸収の効率低下の対策として、光吸収層３０を通過する際の光吸収の割合を向上させるため、光導波路素子１５０の長さＬを長くしてもよい。また、クラッド３の内部の光吸収層３０のＹ方向の層厚を厚くして、光導波路素子１５０の内部を伝搬する光が光吸収層３０を通過する長さ、すなわち、光吸収長を長くしてもよい。さらに、光吸収層３０に含有される光吸収部材の濃度を高くして光吸収率を向上させてもよい。
以上の構成により、対向するクラッド３の反射面４間でジグザグに伝搬しながら光吸収層３０を複数回通過することで、光導波路素子１５０のクラッド３の内部を伝搬する殆どの光が吸収される。このため、クラッド３に入射した光のうち、クラッド３側の出射端面８から出力する光の割合が小さくなり、パワーメータ４０で測定される出射光１５の出力が最大となるように行う焦点１４の調整が容易になる。
以上、実施の形態６による光導波路素子１５０および光軸調整方法では、導波路２の上下面に接する下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂのいずれか一方の内部にのみ光吸収層３０を配置する構成としたため、入射光１０のうち導波路２に光結合していない成分を光吸収層３０で吸収することができるので、光導波路素子１５０の内部を伝搬する光で導波路２に光結合した成分をパワーメータ４０で測定することが可能となるため、入射光１０を導波路２に対して高い効率で容易に光結合させることができる効果に加えて、光導波路素子１５０の構造を簡便化することができるため、光導波路素子１５０を低コストで製造することができるという効果も併せて奏する。
実施の形態７．
図１２は、実施の形態７による光導波路素子１６０、導光板２１および光軸調整方法において、光導波路素子１６０および導光板２１を示す断面図である。
図１２において、光導波路素子１６０は、導波路２と、導波路２の上下面に接する下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂからなるクラッド３と、光導波路素子１６０の一端に設けられ、Ｘ－Ｙ面と平行な入射端面７と、光導波路素子１６０の他端に設けられ、Ｘ－Ｙ面と平行な出射端面８と、で構成される。
導光板２１は、光導波路素子１６０の上クラッド３ｂの上面に接して設けられる屈折率整合部材２０を介して、下面がこの屈折率整合部材２０に接するように設けられ、上面に粗面２２が形成されている。出射光１５、パワーメータ４０、撮像素子４１については実施の形態１と同様であるので、図１２では図示していない。
屈折率整合部材２０は、クラッド３と導光板２１と同一の屈折率を有する部材で構成される。屈折率整合部材２０の一例として、マッチングオイルなどの液体状の部材が挙げられる。屈折率整合部材２０は、入射光１０の導波路２に対する光結合の調整を行う際には、クラッド３および導光板２１のいずれにも固着していない。つまり、屈折率整合部材２０は、容易に剥がすことができるような態様で、上クラッド３ｂと導光板２１に対してそれぞれ接触している。すなわち、導光板２１は、光導波路素子１６０に対して、屈折率整合部材２０を剥がすことにより、着脱可能な態様で取り付けられている。
クラッド３側の入射端面７から入射した光のうち、Ｙ軸において上面方向の角度で伝搬する光は、屈折率整合部材２０に入射する。また、Ｙ軸において下面方向の角度で伝搬する光は、下クラッド３ａの反射面４で全反射した後、Ｙ軸において上面方向に角度を変えて屈折率整合部材２０に入射する。
クラッド３、屈折率整合部材２０および導光板２１はそれぞれ屈折率が同一であるため、それぞれの界面で反射しないか、あるいは、反射率が低く、殆どの光が透過する。導光板２１に入射した光は、導光板２１の粗面２２に入射することで、光の一部は散乱光１８としてＹ軸の上方に散乱して光導波路素子１６０の外部へと出力され、光の残りの一部は反射する。反射した光は反射面４と導光板２１の粗面２２の間をジグザグに反射しながら伝搬する。このようにして、実施の形態１による光導波路素子１００を用いた光軸調整方法と同様な方法で、パワーメータ４０および撮像素子４１を用いて、入射光１０を導波路２に対して高い効率で容易に光結合させることができる。
粗面２２が形成された導光板２１および屈折率整合部材２０は、光導波路素子１６０とは固着されていないため、導波路２に光結合を得る調整が完了した後、導光板２１と屈折率整合部材２０を取り外してもよい。すなわち、導光板２１は着脱可能であると言える。
屈折率整合部材２０がマッチングオイルなどの液体状の部材の場合には、導光板２１を取り外した後、光導波路素子１６０上に残存する屈折率整合部材２０を有機部材でふき取ってもよい。かかる有機部材として、例えば、エタノールあるいはアセトンなどが挙げられるが、これらの部材のみに限定されるわけではない。導波路２に光結合を得る調整が完了した後、光導波路素子１６０から取り外された導光板２１は、他の光導波路素子１６０の光結合を得るために繰り返し再利用が可能である。
なお、上述では導波路２に光結合を得る調整が完了した後に導光板２１を取り外す態様を説明した。しかしながら、調整後も導光板２１をそのまま取り付けた状態で、図１２に示す光導波路素子１６０と光導波路素子１６０に屈折率整合部材２０を介して取り付けられた導光板２１からなる構成の全体を、一つの光導波路素子として使用してもよいことは言うまでもない。
屈折率整合部材２０と接する光導波路素子１６０側の上クラッド３ｂの上面は、クラッド３の内部から光が入射した場合に散乱光を生じさせるような粗面に加工する必要はない。したがって、光導波路素子１６０の構成が簡便になることから光導波路素子１６０を容易に製造することができ、粗面を持たない汎用の光導波路素子１６０を適用することも可能である。
以上、実施の形態７による光導波路素子１６０および導光板２１では、実施の形態１の効果に加え、さらに、光軸調整後に導光板２１を取り外せるので、導光板２１を繰り返し再利用することが可能となり、また、粗面を持たない光導波路素子１６０を使用することができるため、光導波路素子１６０の導波路２への光結合を低コストで実現できるとともに、光導波路素子１６０を低コストで製造することができるという効果をそれぞれ奏する。
実施の形態８．
図１３は実施の形態８による導光板２３および光軸調整方法において、光導波路素子１６０および導光板２３を示す断面図である。
図１３において、導光板２３は、クラッド３側の入射端面７から入射した光が屈折率整合部材２０と対向する上面側に当たらないようにするためＹ方向の高さ（厚さ）が大きい。言い換えると、導光板２３の層厚が厚い。光導波路素子１６０、出射光１５、パワーメータ４０については実施の形態７と同様である。
クラッド３側の入射端面７から入射した光は、屈折率整合部材２０を通過して導光板２３に入射する。ここで、導光板２３のＺ方向の長さをＬＧ、入射光の入射ビーム角をθｉｎ、クラッド３、屈折率整合部材２０および導光板２３の屈折率をそれぞれｎ、とする場合、以下の式（２）を満足するように導光板２３の高さ（厚さ）ＨＧ１を設定する。
Figure 0007170876000002
式（２）を満足するようにＨＧ１を設定することで、屈折率整合部材２０を通過して導光板２３に入射した光は、屈折率整合部材２０と対向する導光板２３の上面には入射しないため、入射した光は常に光導波路素子１６０からＹ方向に離れていくように伝搬する。したがって、屈折率整合部材２０を通過して導光板２３に入射した光は、導光板２３のＸ－Ｙ面、すなわち、光導波路素子１６０の出射端面８側の導光板２３の端面から出力する。
出力する光はスネルの法則に従い、さらに、θＸ方向の角度がＹ方向に傾き、光導波路素子１６０からＹ方向に離れるように光は伝搬する。したがって、導光板２３の中を伝搬する光は、導波路２に光結合して導波路２側の出射端面８から出力する出射光１５に対してＹ方向に十分離れて出力される。つまり、導光板２３の中を伝搬する光は空間的に出射光１５と分離される。このため、パワーメータ４０では出射光１５の出力のみを選択的に測定することが可能となるので、レンズ、光源（いずれも図示せず）を調整して光結合を最大にすることができる。
なお、導光板２３の長さＬＧは光導波路素子１６０の長さＬと同一であることが望ましいが、クラッド３から屈折率整合部材２０を経て導光板２３に入射する光は、Ｚ方向において出射端面８側よりも入射端面７側に寄っているため、導光板２３の長さＬＧは光導波路素子１６０の長さＬよりも短くてもよい。
このように実施の形態８による導光板２３および光軸調整方法によれば、導光板２３に散乱光が生じるように粗面を加工する必要がないため、導光板２３の構成が簡便になることから、容易に製造可能な導光板２３が得られるという効果を奏する。
以上、実施の形態８による導光板２３および光軸調整方法では、実施の形態７の効果に加えて、粗面の無い導光板２３の使用が可能となるため、光導波路素子１６０の導波路２への光結合を低コストで実現できるとともに、低コストで製造可能な導光板２３が得られるという効果を奏する。
実施の形態９．
図１４は実施の形態９による光導波路素子１６０、導光板２３および光軸調整方法において、光導波路素子１６０および導光板２３を示す断面図である。
図１４に示すように、導光板２３の出射端面８側のＸ－Ｙ面には、反射鏡２４が配置される。反射鏡２４は、導光板２３の内部を伝搬する光が反射鏡２４に当たった場合、導光板２３の内部へと光を反射するように機能する。光導波路素子１６０、出射光１５、屈折率整合部材２０、パワーメータ４０については実施の形態８と同様である。
クラッド３側の入射端面７から入射し、屈折率整合部材２０を通過して導光板２３に入射した光は、屈折率整合部材２０と対向する導光板２３の上面に入射して全反射するが、導光板２３のＸ－Ｙ面、すなわち、光導波路素子１６０の出射端面８側の導光板２３の端面に反射鏡２４を配置しているため、導光板２３の出射端面８側の端面からは光は出力されない。
反射鏡２４で反射した光は、導光板２３、屈折率整合部材２０および光導波路素子１６０間を通過しながら、最終的には、光導波路素子１６０の出射端面８側の面から出力する。したがって、パワーメータ４０では出射光１５の出力のみを測定することが可能となるため、レンズ、光源（いずれも図示せず）を調整して光結合を最大にすることができる。
導光板２３の出射端面８側の端面に反射鏡２４を配置しているため、導光板２３の高さ（厚さ）ＨＧ２は低くてもよく、例えば、実施の形態８による導光板の高さ（厚さ）ＨＧ１の１／２でもよい。すなわち、実施の形態９による導光板２３のＺ方向の長さをＬＧ、入射光の入射ビーム角をθｉｎ、クラッド３、屈折率整合部材２０および導光板２３の屈折率を同一の屈折率ｎとする場合、以下の式（３）を満足するように導光板２３の高さ（厚さ）ＨＧ２を設定すればよい。
Figure 0007170876000003
 なお、反射鏡２４は、誘電体多層膜、誘電体単層膜、金属膜などで構成してもよい。
このように、実施の形態９による導光板２３および光軸調整方法によれば、導光板２３に反射鏡２４を配置したことにより、光導波路素子１６０のクラッド３に入射した光と導波路２に入射した光をより正確に分離できる効果を奏する。
以上、実施の形態９による導光板２３および光軸調整方法では、実施の形態８の効果に加え、クラッド３に入射した光と導波路２に入射した光をより正確に空間的に分離できるため、光導波路素子１６０の導波路２への光結合をより容易に得ることができるという効果を奏し、また、導光板２３を小型に構成することも可能なため、導光板２３を低コストで製造することができるという効果も奏する。
本開示は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
１ａ 光源、１ｂ レンズ、２ 導波路、３ クラッド、４ 反射面、５、２２ 粗面、６、６１ 傾斜面、７ 入射端面、８ 出射端面、１０ 入射光、１１ 入射光の主軸、１２ 入射光のビーム径の光軸、１３ 入射光の一部、１４ 焦点、１５ 出射光、１６ 出射光の主軸、１７ 出射光のビーム径の光軸、１８ 散乱光、２０ 屈折率整合部材、２１、２３ 導光板、２４ 反射鏡、３０ 光吸収層、４０ パワーメータ、４１ 撮像素子、５０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０ 光導波路素子

Claims (5)

  1. 光を伝搬する導波路と、
    前記導波路の平面をなす一面に下面が接する上クラッドと前記導波路の平面をなす他面に上面が接する下クラッドとからなるクラッドと、
    前記上クラッドおよび下クラッドの両側に設けられる両側面と、
    前記導波路および前記クラッドの一端に設けられた入射端面と、
    前記導波路および前記クラッドの他端に設けられた出射端面と、を備え、
    前記上クラッドの平面をなす上面および前記下クラッドの平面をなす下面のいずれか一方が前記導波路に対する一様な傾斜面であり他方が前記導波路に対する一様な平行面を構成し、前記導波路の垂直方向における前記クラッドの厚さが、前記入射端面側よりも前記出射端面側の方で薄く、前記上クラッドの平面をなす上面と前記下クラッドの平面をなす下面との距離が前記入射端面から前記出射端面にかけて一様に漸減することを特徴とする光導波路素子。
  2. 光を伝搬する導波路と、
    前記導波路の平面をなす一面に下面が接する上クラッドと前記導波路の平面をなす他面に上面が接する下クラッドとからなるクラッドと、
    前記上クラッドおよび下クラッドの両側に設けられる両側面と、
    前記導波路および前記クラッドの一端に設けられた入射端面と、
    前記導波路および前記クラッドの他端に設けられた出射端面と、を備え、
    前記上クラッドの平面をなす上面および前記下クラッドの平面をなす下面の両方が前記導波路に対する一様な傾斜面を構成し、前記導波路の垂直方向における前記クラッドの厚さが、前記入射端面側よりも前記出射端面側の方で薄く、前記上クラッドの平面をなす上面と前記下クラッドの平面をなす下面との距離が前記入射端面から前記出射端面にかけて一様に漸減することを特徴とする光導波路素子。
  3. 前記上クラッドの平面をなす上面からなる前記傾斜面と前記導波路の一面との間の傾斜角θｇは、前記下クラッドの平面をなす下面からなる前記傾斜面と前記導波路の他面との間の傾斜角θｇと等しいことを特徴とする請求項２に記載の光導波路素子。
  4. 前記導波路および前記クラッドのそれぞれ平面をなす両側面は、前記入射端面側から前記出射端面側に向かって入射光の主軸に対して傾斜角θｇで傾斜する傾斜面であることを特徴とする請求項３に記載の光導波路素子。
  5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の光導波路素子の前記入射端面に光源からの光をレンズによって集光させるステップと、
    前記光導波路素子の出射端面から出射された出力をパワーメータで測定するステップと、
    前記出力が増加するように、集光された入射光の焦点の位置および入射ビーム角の調整を、前記光源および前記レンズのいずれか一方あるいは両方の位置および角度の調整により行うステップと、
    を含む光軸調整方法。
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