JPH01113705A - 光回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、光学測定、センシング等に利用される光回
路に関する。

〔背景技術〕

光学測定、センシング等に用いられる光学機器では、外
部光学系からの光を受光素子に導いたり、発光素子から
の光を外部光学系に導いたりするために、所望の光回路
が構成されている。光回路は、受光素子、発光素子、光
回路板、レンズ、反射板（または反射鏡）等の光学部品
を適宜組み合わせて配置することにより構成されている
。

光回路板は、従来、半導体結晶、誘電体結晶、ガラス、
プラスチック等の材料を用いたものが種々提案されてい
る。第７図は、従来の光回路板を用いた光回路の１例を
示す。図にみるように、この光回路板５１は、先導波路
となるコア５３が基板５２と平行に設けられていて、コ
ア５３の端面５４．５５がコア５３の長さ方向（図中、
横方向）に対し垂直になって外部へ臨んでいる。このた
め、光の入射および出射の方向は、光回路板を含む平面
内に限られる。たとえば、コア５３で光を導（場合、部
品点数を少なくするためには、コア５３の一方の端面５
４に光源５６を対面させるとともに、もう一方の端面５
５に受光器５７を対面させる必要がある。また、１つの
光源５６からの光５８を２経路に分けて、別々の受光器
５７，５９にそれぞれ入射させる場合には、分光器６ｏ
や光の向きを変える反射板６１等が必要であり、部凸点
数の増加を招く。６２は、レンズである。

このように、従来の光回路板を用いて光回路を構成する
場合、光学部品の相対的な位置関係に制約があり、使用
する光学部品、特に発光素子、の点数が増加するという
問題点、あるいは、機器の小型化ができないという問題
点がある。これらの問題点は、機能の高い複雑な光学系
を構成する場合に、さらに大きくなる。

〔発明の目的〕

この発明は、以上のことに鑑みて、部品数が少なく、小
さいスペースで構成することができる光回路を提供する
ことを目的とする。

〔発明の開示〕

この発明は、上記目的を達成するために、先導波路とな
るコアが傾斜端面を有していて、レンズおよび／または
反射体と光源とが前記傾斜端面を挟んで配置されており
、前記光源からの光が前記傾斜端面により反射光と透過
光の２つに分かれて、反射光が前記コア内に導かれ、透
過光が前記レンズおよび／または反射体に導かれるよう
になっている光回路を要旨とする。

以下に、この発明を、その実施例を表す図面を参照しな
がら詳しく説明する。

第１図は、この発明にかかる光回路の第１実施例を表す
。図にみるように、この光回路は、光源４５と、レンズ
４８および反射板４７とが、光回路板１を厚み方向から
挟むように配置されているこの光回路板１は、第２図（
ａ）および世）にもみるように、基板２の中に、光導波
路となるコア３がその片面を基板２表面に臨むように埋
設されてなっている。コア３は、はぼ逆ト字形となって
基板２と平行になっている。コア３の３つの端面のうち
、２つの端面は、光回路板１の１つの側面と１つの端面
にそれセれ向かう垂直な端面３ａ、３ｂであり、他の１
つの端面ば、基板２内に埋没している傾斜端面４である
。端面３ｂも基板２内に埋没している。傾斜端面４は、
光回路板１の厚み方向（第２図（ｂ）中、縦方向）に４
５°の角度をなすとともに、コア３の直線部の長さ方向
（第２図（ｂ）中、横方向）に４５°の角度をなしてい
る。

第１図にみるように、コア３の傾斜端面４は、光源４５
とレンズ４８とに挟まれるように位置している。光源４
５からの光４９は、傾斜端面４により反射光と透過光の
２つに分かれて、反射光がコア３内を伝播し、透過光が
レンズ４８を通って反射板４７に導かれて反射される。

第３図は、第２実施例の光回路を表す。第２実施例は、
上記第１実施例と同じ光回路Ｊｉｉｌを使用している。

この光回路は、光回路板１、光源５、反射板７が付設さ
れたレンズ８、受光器６．１６が、それぞれ、第３図に
示すように配置されている。光源５から出た光９は、コ
ア３の長さ方向に対して垂直にコア３へ入射し、その傾
斜端面４により反射光９ａと透過光９ｂとに分かれる。

反射光９ａは、コア３内を伝播して端面３ｂから外部に
出て受光器６に達する。また、透過光９ｂは、光回路板
１の中を透過して外部に出て、反射板７で反射されてレ
ンズ８を通って受光器１６に達する。

従来、このような相対位置関係にある光回路板とレンズ
に光を入射させるには、光源を２つ用意するか、または
、第７図に示すように分光５６０を利用して光路を２つ
に分ける必要があった。このため、部品点数が多（なり
、光学系のスペースが大きくなっていた。

これに対し、この発明にかかる光回路は、傾斜端面を有
するコアを用いており、その傾斜端面が、分光・透過機
能を有するので、分光器を用いる必要はない。このため
、この光回路は、部品点数が少なくてすみ、スペースが
小さくてすむ。これにより、コストの低減、光回路を利
用した機器の小型化を図ることができる。また、この発
明にかかる光回路は、コアの長さ方向と交差する方向か
らの入射光をコアの傾斜端面によりコア内に導くことが
できるので、従来の光回路と異なって、コアの長さ方向
の側方に光源、レンズ等の光学部品を配置することもで
きる。このため、光回路を構成する光学部品の配置に対
する制約が少なくなり、光学機器の組立が便利になる。

なお、コアは、そのすべての端面が傾斜端面となってい
る必要はなく、少なくとも１つの傾斜端面を有していれ
ばよい。傾斜端面の向きは、特に限定はなく、構成しよ
うとする光回路に応じて適宜設定すればよい。また、コ
アが埋設されている基板に、レンズや反射板（または反
射鏡）などが付設されていれば、部品点数をさらに少な
くすることができ、スペースも小さくすることができる
。レンズは、光学部品相互の光学的結合性を高めるなど
のために設置され、基板との一体成形により形成されて
いると、これら両者の光軸を合わせやすくなり、外部光
学系との光学的結合性に優れる。なお、光源は、他の光
回路からの出力部分、たとえば、光ファイバーの先端な
どをも含めることとする。

第４図は、この発明にかかる光回路の第３実施例を表す
。この光回路で用いている光回路板１１は、コア１３の
傾斜端面１４に対向する基板１２の表面にレンズ１８が
一体成形により形成されているとともに、反射板１７が
付設されている。これら１４，１７．１８は、光源１５
からの光が傾斜端面１４を透過して反射板１７で傾斜端
面１４での反射とは反対向きに反射されて、レンズ１８
に入射するように配置されている。コア１３の傾斜端面
１４とは反対側の端面ば、垂直になっていて、基板２内
に埋没している。傾斜端面１４による反射光はコア１３
内を伝播し、他の端面がらコア１３外へ出る。

第５図は、第４実施例を表す。この光回路に用いている
光回路板２１は、コア２３が全体的に基板２２内に平行
に埋没していて、コア２３の長さ方向の両端にそれぞれ
傾斜端面２４ａ、２４ｂを有している。基板２２には、
１つの傾斜端面２４ａを挟む厚み方向両表面にレンズ２
８ａ、２８ｂが一体成形により形成されているとともに
、もう１つの傾斜端面２４ｂの裏側の厚み方向の表面に
もレンズ２８ｃが一体成形により形成されている。２つ
の傾斜端面２４ａ、２４ｂは、その向きが互いに逆で平
行またはほぼ平行になっている。光源２５を出た光はレ
ンズ２８ａを通って傾斜端面２４ａに入射する。その反
射光は、コア２３内を伝播して他端の傾斜端面２４ｂに
入射し、透過光と反射光に分かれ、この透過光が光回路
板２１の端面から、この反射光はレンズ２８ｃを通って
それぞれ外部へでる。傾斜端面２４ａの透過光はレンズ
２８ｂを通って外部へでる。

第６図は、第５実施例を表す。この光回路で用いている
光回路板３１は、コア３３が基板３２に平行に埋設され
ていて、コア３３の長さ方向の両端にそれぞれ傾斜端面
３４ａ、３４ｂを有している。傾斜端面３４ａ、３４ｂ
はそれぞれ基板３２内に埋没している。基板３２は、一
方の傾斜端面３４ａの対向面にレンズ３８ａが、他方の
傾斜端面３４ｂの対向端面にレンズ３８ｂがそれぞれ一
体成形により形成されている。２つの傾斜端面３４ａ、
３４ｂは、これらの延長面がコア３３の片側で交わるよ
うに傾斜している。傾斜端面３４ａには、ハーフミラ−
２０が付設されている。コア３３表面が臨んでいる基板
３２の表面上にクラッド層ｌＯが形成されている。光源
３５を出た光は、クラッド層１０を透過して傾斜端面３
４ａに入射し、反射光と透過光とに分かれる。この反射
光は、コア３３内を伝播して他端の傾斜端面３４ｂに入
射苧、透過光と反射光とに分かれ、透過光はレンズ３８
ｂを通って、反射光はクラッド層１０を透過してそれぞ
れ外部に出る。傾斜端面３４ａの透過光は、ハーフミラ
−２０、レンズ３８ａを通って外部に出る。

第３ないし第５実施例によれば、第１実施例および第２
実施例よりもさらに少ない部品点数かつスペースで所望
の光学系を形成することが可能となる。また、各光学部
品相互の位置合わせも容易に行うことができる。

この発明に光回路板を用いる場合、光回路板の基板は、
少なくともコアの傾斜端面倒の部分がコアと外部との間
で、光回路において使用される導波光の波長に対して実
質的に透明な材料からなっていればよい。光回路板は、
その厚み方向に進行する光を透過させる場合には、全体
的に、光回路において使用される導波光の波長に対して
実質的に透明な材料からなっていればよい。このように
すれば、光回路板を透過する光回路も作ることができる
。基板を透明な材料から形成する場合、少なくともコア
と接する部分には屈折率がコアよりも低い材料を、コア
に使用する材料に応じて適宜選択して用いる。コアは、
光回路において使用される導波光の波長に対し、実質的
に透明な材料であって、屈折率が基板よりも高い材料か
らなっている。光回路板をその厚み方向に貫く光を利用
する光回路を作る場合には、基板、コア、コア表面に必
要に応じて形成されるクラッド層や保護層等を透明な材
料で形成する必要がある。このようにすれば、光源等の
光学部品の配置に対する制約がより一層少なくなる。

前記各透明な材料としては、特に限定はないが、たとえ
ば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、無機
質透明材料等からなる群の中から選ばれた少なくとも１
種が挙げられる。前記熱可塑性樹脂としては、特に限定
はないが、たとえば、ポリメチルメタクリレート等のア
クリル樹脂、ポリ−２−メチルペンテン等のポリオレフ
ィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル等が
挙げられる。前記熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂としては
、特に限定はないが、たとえば、エポキシ樹脂、エチレ
ングリコールビスアリルカーボネート樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、エポキシア
クリレート樹脂等が挙げられる。前記無機質透明材料と
しては、特に限定はないが、たとえば、ガラス等が挙げ
られる。

樹脂を用いる場合、たとえば、射出成形、圧縮成形、注
型成形などの成形法が利用できる。無機質透明材料を用
いる場合、たとえば、フォトリソグラフィー技術による
エツチングを利用する方法などが採用される。コアおよ
び基板の各製造方法には、特に限定はない。コアと基板
のいずれを先に製造してもよい。なお、基板は、光回路
板の厚み方向の透過光を利用しない場合などには、透明
である必要はない、コアは、基板内に埋設されていなく
てもよい。

コアを基板内に埋設する場合、基板のコアとの界面は、
コア内を伝播する導波光の波長の１／２以下の表面粗度
であることが好ましい。これは、その表面粗度が導波光
の波長の１／２を越えると、コア内を伝播する光が基板
の凹凸部分でモード変換されたり、部分的に全反射の臨
界角を越えた光が発生してコア外に放散されたりするこ
とがあるからである。

この発明にかかる光回路は、上記実施例に限定されない
。コア表面には、コアからの光の漏出を防ぐクラッドＮ
（第５実施例参照）や、コア表面が傷ついたり汚れたり
するのを防ぐ保護層等が形成されていてもよい。この場
合、なるべく各層の形成材料も透明であることが好まし
い。コアの傾斜端面と基板の厚み方向との成す角度、同
傾斜端面とコアの長さ方向との成す角度等は、光回路の
使用用途に応じて適宜設定すればよい。コアの傾斜端面
は、光回路板の厚み方向に対して傾斜している必要はな
く、光回路板の横方向に対してのみ傾斜していてもよい
。コアおよび基板の形成方法は、コアが少なくとも１つ
の傾斜端面を有するようにすれば、従来の方法が種々利
用可能である。

反射体は、反射鏡、反射板に限らない。

〔発明の効果〕

この発明にかかる光回路は、光導波路となるコアが傾斜
端面を有していて、レンズおよび／または反射体と光源
とが前記傾斜端面を挟んで配置されており、前記光源か
らの光が前記傾斜端面により反射光と透過光の２つに分
かれて、反射光が前記コア内に導かれ、透過光が前記レ
ンズおよび／または反射体に導かれるようになっている
。このため、この光回路は、使用する光学部品の点数を
削減したり、小さいスペースで構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる光回路の第１実施例を表す断
面図、第２図（ａｌはそれに用いた光回路板を表す斜視
図、第２図（ｂ）はその■−！′断面図、第３図は第２
実施例の断面図、第４図は第３実施例の断面図、第５図
は第４実施例の断面図、第６図は第５実施例の断面図、
第７図は従来の光回路の１例の説明図である。 ３．１３．２３．３３・・・コア　４，１４．２４ａ、
２４ｂ、３４ａ、３４ｂ・・・傾斜端面　５，１５．２
５．’３５．４５・・・光源　７，１７・・・反射板２
８ａ、２８ｂ、３８ａ、４Ｂ−レンズ代理人　弁理士　
　松　本　武　彦 ４７　　　　　第１図 （ｂ） 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光導波路となるコアが傾斜端面を有していて、レ
   ンズおよび／または反射体と光源とが前記傾斜端面を挟
   んで配置されており、前記光源からの光が前記傾斜端面
   により反射光と透過光の２つに分かれて、反射光が前記
   コア内に導かれ、透過光が前記レンズおよび／または反
   射体に導かれるようになっている光回路。