JPH01307707A - 光結合回路 - Google Patents
光結合回路Info
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- JPH01307707A JPH01307707A JP13741888A JP13741888A JPH01307707A JP H01307707 A JPH01307707 A JP H01307707A JP 13741888 A JP13741888 A JP 13741888A JP 13741888 A JP13741888 A JP 13741888A JP H01307707 A JPH01307707 A JP H01307707A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は集積化に適した、光回路どうしの光結合回路に
関する。
関する。
〈従来の技術〉
光回路どうしの光結合に関しては、光回路間でパワー分
布が相違するので、種々の問題がある。
布が相違するので、種々の問題がある。
例えば半導体レーザの光出力を光ファイバに結合させろ
場合、従来は次のような方法が採られている。
場合、従来は次のような方法が採られている。
即ち、半導体レーザからの出射ビームのパワー分布（ビ
ーム形状）と、光ファイバの固有モードのパワー分布が
大きく異なるため、光ファイバの入射端面と半導体レー
ザの出射端面とを直接近づけても結合損失が大きくなる
ので、途中に何らかの光パワー分布整合回路の介在を必
要とした。
ーム形状）と、光ファイバの固有モードのパワー分布が
大きく異なるため、光ファイバの入射端面と半導体レー
ザの出射端面とを直接近づけても結合損失が大きくなる
ので、途中に何らかの光パワー分布整合回路の介在を必
要とした。
第３図は従来の技術の一例を示し、半導体レーザ１の出
射端面に空間をあけて光ファイバ４の入射端面を向き合
せ、これらの間に収束用レンズ３を配置する。２は光導
波路のコアであり、この例の場合には活性層に相当して
いる。
射端面に空間をあけて光ファイバ４の入射端面を向き合
せ、これらの間に収束用レンズ３を配置する。２は光導
波路のコアであり、この例の場合には活性層に相当して
いる。
第３図の従来技術では、今レンズ３を２０倍の対物レン
ズとし、光ファイバ４を単一モードファイバとすると、
各々の相互位置を適切に調整することにより、結合損失
を１ｄＢ程度とすることができる。
ズとし、光ファイバ４を単一モードファイバとすると、
各々の相互位置を適切に調整することにより、結合損失
を１ｄＢ程度とすることができる。
しかし、レンズ３、光ファイバ４ともにミクロンオーダ
の位置の微調整が必要とされ、実現は非常に困難である
。また、半導体レーザ１、レンズ３、光ファイバ４の相
互の位置関係を固定して、これらを一体化したモジュー
ルを製造するに際しては、レンズ３が元来別物であるか
らモジュール全体が大きくなること、及び位置精度が厳
しすぎるという欠点があった。
の位置の微調整が必要とされ、実現は非常に困難である
。また、半導体レーザ１、レンズ３、光ファイバ４の相
互の位置関係を固定して、これらを一体化したモジュー
ルを製造するに際しては、レンズ３が元来別物であるか
らモジュール全体が大きくなること、及び位置精度が厳
しすぎるという欠点があった。
一方、第４図は従来技術の他の例を示し、光ファイバ５
の先端をテーパ状で且つ球面状に加工して、半導体レー
ザ１のコア２に近づけろ。
の先端をテーパ状で且つ球面状に加工して、半導体レー
ザ１のコア２に近づけろ。
第４図の従来技術では、結合部分をフンバクトに構成す
ることができる。
ることができる。
しかし、半導体レーザ１と光ファイバ５の相互位置の許
容度が非常に厳しく、光軸方向と、それとの直交面内で
の２方向、それぞれに対してサブミクロンオーダの位置
の微調整が必要となるという欠点があった。
容度が非常に厳しく、光軸方向と、それとの直交面内で
の２方向、それぞれに対してサブミクロンオーダの位置
の微調整が必要となるという欠点があった。
〈発明が解決しようとする課題〉
上述した従来技術に鑑み、本発明の目的は、光結合特性
の改善と、光回路の集積化に適した光結合回路を提供す
ることにある。
の改善と、光回路の集積化に適した光結合回路を提供す
ることにある。
く課題を解決するための手段〉
本発明による光結合回路は、先導波回路の入射または出
射端面の近傍に形成した、光導波回路の導波路の光軸を
該光導波回路の基板内の基板厚み方向の光軸に方向転換
する反射面と、光導波回路に結合する他の光回路のパワ
ー分布と整合する形状に加工した、基板厚み方向の出射
または入射面とを具備することを特徴とするものである
。
射端面の近傍に形成した、光導波回路の導波路の光軸を
該光導波回路の基板内の基板厚み方向の光軸に方向転換
する反射面と、光導波回路に結合する他の光回路のパワ
ー分布と整合する形状に加工した、基板厚み方向の出射
または入射面とを具備することを特徴とするものである
。
く作 用〉
上記構成において、基板厚み方向の入射または出射面が
ビーム形状を制御し、他の光回路とのパワー分布の整合
をとる。
ビーム形状を制御し、他の光回路とのパワー分布の整合
をとる。
く実 施 例〉
第１図、第２図を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は、本発明の一実施例として、三次元光導波回路
６と単一モード光ファイバ１３との結合を行う場合につ
いて、光結合回路の断面構造を示す。三次元光導波回路
６のうち、２はコア、１０は基板、１１はクラツデイン
グである。１４は光ファイバ１３のコアである。
６と単一モード光ファイバ１３との結合を行う場合につ
いて、光結合回路の断面構造を示す。三次元光導波回路
６のうち、２はコア、１０は基板、１１はクラツデイン
グである。１４は光ファイバ１３のコアである。
三次元導波回路６には、コア２の近傍に、出射ビームを
基板ｌＯの厚み方向に反射する反射面７を形成しである
。また基板１０の反射光軸上に光フアイバ１３挿入用の
テーパ状ガイド穴９を明け、ガイド穴９の底部に出射面
としてレンズ面８を形成しである。なお、出射と入射を
逆にしても同じである。
基板ｌＯの厚み方向に反射する反射面７を形成しである
。また基板１０の反射光軸上に光フアイバ１３挿入用の
テーパ状ガイド穴９を明け、ガイド穴９の底部に出射面
としてレンズ面８を形成しである。なお、出射と入射を
逆にしても同じである。
今、三次元光導波回路６をＩｎＰ系の半導体で作成した
場合について説明する。コア２はＩｎＧａＡｓＰで厚さ
０．１μｍ、巾３ｐｍのものであり、クラツデイング１
１はＩｎＰで厚さ３μｍのものをＩｎＰの基板１０に通
常の液相成長法で作成した。この光導波回路６の固有ス
ポットサイズは約１μｍであり、一方単一モード光ファ
イバ１３の固有モードスポットサイズは約１０μｍであ
る。したがってこのビームスポットサイズの不整合を何
らかの手段で整合させてやる必要がある。
場合について説明する。コア２はＩｎＧａＡｓＰで厚さ
０．１μｍ、巾３ｐｍのものであり、クラツデイング１
１はＩｎＰで厚さ３μｍのものをＩｎＰの基板１０に通
常の液相成長法で作成した。この光導波回路６の固有ス
ポットサイズは約１μｍであり、一方単一モード光ファ
イバ１３の固有モードスポットサイズは約１０μｍであ
る。したがってこのビームスポットサイズの不整合を何
らかの手段で整合させてやる必要がある。
第１図はその一例を示したものであり、プレーナ型光集
積回路としである。反射面７が４５度の傾き角で形成さ
れているとすると導波された光は反射面７で反射され、
基板１０の厚さ方向に放射モードとして拡が９ながら伝
搬する。導波モードから空気中に放射する場合には、光
パワが１／ｅに減少するまでの放射角として定義する角
度が約２０度である。したがって、ＩｎＰ基板１０の屈
折率を波長１．３μｍ帯で約３．２とすると、基板１０
内の放射角は約６．２度となる。今導波路２の反射面７
から基板１０の出射面８までの距離が約９２μｍあろと
すると、基板１０内での放射ビーム１５は拡がり、出射
面８で約１０μｍのスポットサイズとなる。したがって
、このスポットサイズのビームを空気中に平行ビームと
して出射させることができれば、光ファイバ１３と対向
させろｔ！けで非常に高い効率で結合させろ事ができる
。第１図の出射面８はその為のコリメート用レンズ面で
あり、この場合には半径的６３μｍの球面で出射光は平
行ビームとなる。この球面の有効径は約１５μｍ以上で
あれば良い。
積回路としである。反射面７が４５度の傾き角で形成さ
れているとすると導波された光は反射面７で反射され、
基板１０の厚さ方向に放射モードとして拡が９ながら伝
搬する。導波モードから空気中に放射する場合には、光
パワが１／ｅに減少するまでの放射角として定義する角
度が約２０度である。したがって、ＩｎＰ基板１０の屈
折率を波長１．３μｍ帯で約３．２とすると、基板１０
内の放射角は約６．２度となる。今導波路２の反射面７
から基板１０の出射面８までの距離が約９２μｍあろと
すると、基板１０内での放射ビーム１５は拡がり、出射
面８で約１０μｍのスポットサイズとなる。したがって
、このスポットサイズのビームを空気中に平行ビームと
して出射させることができれば、光ファイバ１３と対向
させろｔ！けで非常に高い効率で結合させろ事ができる
。第１図の出射面８はその為のコリメート用レンズ面で
あり、この場合には半径的６３μｍの球面で出射光は平
行ビームとなる。この球面の有効径は約１５μｍ以上で
あれば良い。
第１図のガイド穴９は光ファイバ１３の光軸を自動的に
合わせろためのテーパ状の穴であり、外径１２５μｍの
光ファイバが挿入されるようにしである。外径１３０μ
ｍ１深さ約５０μｍのゆるいテーパ状ガイド穴９で単一
モード光ファイバ１３と上記光導波回路６との結合を行
ったところ、結合損失が３ｄＢ以下の良好な特性が容易
に得られた。これは後で述べろフォトリソグラフィの製
造法で作製されたガイド穴９の中心と光軸がサブミクロ
ンのオーダで一致している事と、レンズ面８からの出射
ビームが平行ビームになっているので軸合わせの許容度
が大きいことのためである。
合わせろためのテーパ状の穴であり、外径１２５μｍの
光ファイバが挿入されるようにしである。外径１３０μ
ｍ１深さ約５０μｍのゆるいテーパ状ガイド穴９で単一
モード光ファイバ１３と上記光導波回路６との結合を行
ったところ、結合損失が３ｄＢ以下の良好な特性が容易
に得られた。これは後で述べろフォトリソグラフィの製
造法で作製されたガイド穴９の中心と光軸がサブミクロ
ンのオーダで一致している事と、レンズ面８からの出射
ビームが平行ビームになっているので軸合わせの許容度
が大きいことのためである。
次に上述した光結合回路の製造法について第２図を参照
して説明する。即ち、第２図は製造法のブロック図を示
したもので（ａｌからｆｄｌの四工程で回路を作製した
。
して説明する。即ち、第２図は製造法のブロック図を示
したもので（ａｌからｆｄｌの四工程で回路を作製した
。
工程（ａｌは導波路２に反射面７を設けろ工程であり、
三次元光導波回路６の光軸に直角な方向にスリット巾約
１０μｍのレジスト１２−１を付け、ＢＣｌ３のりアク
ティブイオンビームに対して４５度に傾けてドライエツ
チングを行った。その結果を右側に示す。エツチングレ
ートは約０．６μｍ／分であり、溝は深さ４μｍ以上と
した。
三次元光導波回路６の光軸に直角な方向にスリット巾約
１０μｍのレジスト１２−１を付け、ＢＣｌ３のりアク
ティブイオンビームに対して４５度に傾けてドライエツ
チングを行った。その結果を右側に示す。エツチングレ
ートは約０．６μｍ／分であり、溝は深さ４μｍ以上と
した。
次に工程（ｂｌは光フアイバ用のガイド穴９を開ける工
程であり、直径１３０μｍの穴あき円形パターンを基板
１０の裏に、両面マスクアライナを使用して三層レジス
ト膜１２−２を形成した。エツチングはＢＣＩガスにＡ
ｒガスを混入したりアクティブイオンビームで行い、約
５０μｍ以上の深さをエツチングした。
程であり、直径１３０μｍの穴あき円形パターンを基板
１０の裏に、両面マスクアライナを使用して三層レジス
ト膜１２−２を形成した。エツチングはＢＣＩガスにＡ
ｒガスを混入したりアクティブイオンビームで行い、約
５０μｍ以上の深さをエツチングした。
エツチングレートは０．８μｍ／分以上取ることができ
、マスクの後退によって自然にゆるいテーパ状の穴とす
ることができた。
、マスクの後退によって自然にゆるいテーパ状の穴とす
ることができた。
工程ｔｅｌは光ファイバのストッパ用段差１６を形成す
ることと、導波路からの距離を精密に制御してエツチン
グするための工程であり、直径８０μｍの円形パターン
を持つレジスト１２−３を形成して同様にエツチングし
た。
ることと、導波路からの距離を精密に制御してエツチン
グするための工程であり、直径８０μｍの円形パターン
を持つレジスト１２−３を形成して同様にエツチングし
た。
工程（ｄｌはガイド穴９の底部に出射面としてレンズ面
８を形成する工程であり、直径３０μｍの円形レジスト
１２−４を形成し、現像条件を調ねすることによって半
径的６４μｍの球面を持つレジストパタンを形成する。
８を形成する工程であり、直径３０μｍの円形レジスト
１２−４を形成し、現像条件を調ねすることによって半
径的６４μｍの球面を持つレジストパタンを形成する。
その後同様にＢＣＩでドライエツチングして所期の球面
を形成することができた。
を形成することができた。
これらの工程（ａｌ〜［ｄｌはマスクとマスクアライナ
で決定きれる精度“で位置合わせが行なえろため、位置
精度はサブミクロンのオーダで達成できているものと思
われろ。なお、レンズ面８はし・シストそのものを用い
ても良いし、ポリイミド等のプラスチック材料で形成す
ることもできる事は言うまでもない。
で決定きれる精度“で位置合わせが行なえろため、位置
精度はサブミクロンのオーダで達成できているものと思
われろ。なお、レンズ面８はし・シストそのものを用い
ても良いし、ポリイミド等のプラスチック材料で形成す
ることもできる事は言うまでもない。
実施例の場合には平行ビームとして取り出すようにレン
ズ面８を形成したが、ある距離で焦点を結ぶようなレン
ズ面を形成することができる事は言うまでもない。
ズ面８を形成したが、ある距離で焦点を結ぶようなレン
ズ面を形成することができる事は言うまでもない。
更に、出射面（または入射面）８は球面レンズに形成す
る他、凹面に形成しても良く、あるいは、グレーティン
グ（回折格子）を形成しても良く、更には、フラット面
に誘電体膜を形成するなど、光パワー分布を整合する形
状に加工すれば良い。
る他、凹面に形成しても良く、あるいは、グレーティン
グ（回折格子）を形成しても良く、更には、フラット面
に誘電体膜を形成するなど、光パワー分布を整合する形
状に加工すれば良い。
また更に、上記実施例では光ファイバ１３を結合対象と
したが、先導波回路どうしの結合であっても良くその場
合には必ずしもガイド穴９８必要としない。
したが、先導波回路どうしの結合であっても良くその場
合には必ずしもガイド穴９８必要としない。
〈発明の効果〉
以上説明したように本発明によれば、導波路の光軸を基
板厚み方向に変える反射面と、光パワー分布を整合させ
るレンズ面等の出射または入射面を備え、これらはフォ
トリソグラフィ技術で形成できるなめ以下に記すような
利点がある。
板厚み方向に変える反射面と、光パワー分布を整合させ
るレンズ面等の出射または入射面を備え、これらはフォ
トリソグラフィ技術で形成できるなめ以下に記すような
利点がある。
（ｉｌ プレーナ型光ｔｓ積回路の入出力回路を容易
に形成することができる。
に形成することができる。
（ｉｉｌ ビームスポットサイズの異なる光回路どう
しを容易に、かつ結合損失少なくスタックできる。
しを容易に、かつ結合損失少なくスタックできる。
−光集積回路を上下に何枚もスタックして相互に光の結
合を行うことができる。
合を行うことができる。
（Ｍ 精度良く、大量生産が容易である。
第１図は本発明による光結合回路の一実施例の構造図、
第２ｒＥＩはその製造法を示す工程図、第３図と第４図
はそれぞれ従来の光結合法を示す説明図である。 図面中、２はコア、６は三次元光導波回路、７は反射面
、８は出射または入射面としてのレンズ面、９はガイド
穴、１０は基板、１１はクラツデイング、１２−１から
１２−４はレジメト、１３は光ファイバ、１４はコア、
１５は基板内のビーム、１日は段差である。
第２ｒＥＩはその製造法を示す工程図、第３図と第４図
はそれぞれ従来の光結合法を示す説明図である。 図面中、２はコア、６は三次元光導波回路、７は反射面
、８は出射または入射面としてのレンズ面、９はガイド
穴、１０は基板、１１はクラツデイング、１２−１から
１２−４はレジメト、１３は光ファイバ、１４はコア、
１５は基板内のビーム、１日は段差である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 光導波回路の入射または出射端面の近傍に形成した、光
導波回路の導波路の光軸を該光導波回路の基板内の基板
厚み方向の光軸に方向転換する反射面と、 光導波回路に結合する他の光回路のパワー分布と整合す
る形状に加工した、基板厚み方向の出射または入射面と
を具備することを特徴とする光結合回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63137418A JPH0786578B2 (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 光結合回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63137418A JPH0786578B2 (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 光結合回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01307707A true JPH01307707A (ja) | 1989-12-12 |
| JPH0786578B2 JPH0786578B2 (ja) | 1995-09-20 |
Family
ID=15198167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63137418A Expired - Fee Related JPH0786578B2 (ja) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | 光結合回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0786578B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0542121A1 (de) * | 1991-11-15 | 1993-05-19 | JENOPTIK GmbH | Anordnung zur Ein- und Auskopplung von Licht in einen bzw. aus einem Wellenleiter |
| EP0546954A1 (fr) * | 1991-12-12 | 1993-06-16 | France Telecom | Procédé de montage et de couplage optique d'une fibre optique sur un substrat et substrat équipé d'une fibre optique |
| JPH068912U (ja) * | 1992-07-06 | 1994-02-04 | 京セラ株式会社 | 光導波路と光デバイスの接続構造 |
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| EP0658784A2 (de) * | 1991-02-08 | 1995-06-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Optoelektronisches Bauelement zum Ein- und Auskoppeln von Strahlung |
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-
1988
- 1988-06-06 JP JP63137418A patent/JPH0786578B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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|---|---|
| JPH0786578B2 (ja) | 1995-09-20 |
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