JPH02123301A - 平板レンズアレイおよび光伝送用デバイス - Google Patents
平板レンズアレイおよび光伝送用デバイスInfo
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- JPH02123301A JPH02123301A JP27692488A JP27692488A JPH02123301A JP H02123301 A JPH02123301 A JP H02123301A JP 27692488 A JP27692488 A JP 27692488A JP 27692488 A JP27692488 A JP 27692488A JP H02123301 A JPH02123301 A JP H02123301A
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- lens array
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Landscapes
- 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〕
本発明は光ファイバ伝送用デベイスに関し、特に光ファ
イバと平板レンズアレイとの光軸合せを容易化する技術
に関する。
イバと平板レンズアレイとの光軸合せを容易化する技術
に関する。
多数の光ファイバに対し光を集光入射させようとする場
合、個々のファイバ単位に独立の光学系を配置すること
はレンズの位′Ｉ１．調整固定に大変な手間がかかる。
合、個々のファイバ単位に独立の光学系を配置すること
はレンズの位′Ｉ１．調整固定に大変な手間がかかる。
このような場合、１つの基板中に多数のレンズ部分を平
面的に配列形成した平板レンズアレイを用いる方法が極
めて有効である。
面的に配列形成した平板レンズアレイを用いる方法が極
めて有効である。
従来における平板レンズアレイと光フアイバ群との結合
方法を第３図に示す。
方法を第３図に示す。
第３図において、１は平板レンズアレイであり、両面が
平行平面のガラス、プラスチック等の透明材料から成る
基板２の肉厚内に、周辺領域よイも高屈折率の領域から
成る略半球状の小レンズ部分３を、レンズ面の一方を基
板面と共通にし、一定間隔をおいて一次元又は二次元的
に配列形成して構成されている。
平行平面のガラス、プラスチック等の透明材料から成る
基板２の肉厚内に、周辺領域よイも高屈折率の領域から
成る略半球状の小レンズ部分３を、レンズ面の一方を基
板面と共通にし、一定間隔をおいて一次元又は二次元的
に配列形成して構成されている。
かかる平板レンズアレイ１は、例えば、ガラス基板２の
片面側を所定のレンズ配列パターンで小開口群を設けた
マスク材で被覆し、この面に基板ガラスの屈折率を高め
るＴｌ、 Ｃ３％ Ｌｉ等の一価陽イオンを含む溶融塩
を接触させ、ガラス中のアルカリイオンとの交換により
上記イオンをガラス中に拡散させることにより製作する
ことができる。
片面側を所定のレンズ配列パターンで小開口群を設けた
マスク材で被覆し、この面に基板ガラスの屈折率を高め
るＴｌ、 Ｃ３％ Ｌｉ等の一価陽イオンを含む溶融塩
を接触させ、ガラス中のアルカリイオンとの交換により
上記イオンをガラス中に拡散させることにより製作する
ことができる。
上記のような平板レンズアレイ１中の個々のレンズ３・
・・に光ファイバ４・・・をそれぞれ光学的に結合させ
る場合、例えばＶ構台５を用いて、隣接する光ファイバ
４・４間の間隔をレンズ間隔と同一にして固定し、レン
ズアレイｌの最外側に位置するレンズ３を通して最外側
の光ファイバにそれぞれ光を入射させ、これら一対の光
ファイバからの出射光量を測定しつつ上記■構台５を上
下左右に移動させて、出射光量が最大となる位置を探し
、しかる後両者を接着剤等により固定するという方法を
とっていた。
・・に光ファイバ４・・・をそれぞれ光学的に結合させ
る場合、例えばＶ構台５を用いて、隣接する光ファイバ
４・４間の間隔をレンズ間隔と同一にして固定し、レン
ズアレイｌの最外側に位置するレンズ３を通して最外側
の光ファイバにそれぞれ光を入射させ、これら一対の光
ファイバからの出射光量を測定しつつ上記■構台５を上
下左右に移動させて、出射光量が最大となる位置を探し
、しかる後両者を接着剤等により固定するという方法を
とっていた。
しかしながら上記従来の位置合せ方法では、使用するフ
ァイバアレイを高精度に再現性島く製作することが困難
であり、また高価なものになる。
ァイバアレイを高精度に再現性島く製作することが困難
であり、また高価なものになる。
さらに、ファイバアレイとレンズアレイとを位置合せす
るためには、上記レンズアレイ中から少なくとも２個の
レンズを選んで光を入射し、出射光パワーをモニタしな
がら光軸合せをするために多大の工数を必要とし、コス
ト高になるという問題があった。
るためには、上記レンズアレイ中から少なくとも２個の
レンズを選んで光を入射し、出射光パワーをモニタしな
がら光軸合せをするために多大の工数を必要とし、コス
ト高になるという問題があった。
レンズアレイ基板の、レンズアレイ形成面とは反対側の
面に、上記レンズアレイ中のレンズと光学的に結合され
るべき素子を嵌合するための凹部又は凸部を、１１？１
記各レンズに対応させて設け、この凹部又は凸部に光フ
ァイバ等の素子を嵌合するだけで光軸合せができるよう
にした。
面に、上記レンズアレイ中のレンズと光学的に結合され
るべき素子を嵌合するための凹部又は凸部を、１１？１
記各レンズに対応させて設け、この凹部又は凸部に光フ
ァイバ等の素子を嵌合するだけで光軸合せができるよう
にした。
上記の結合素子がファイバである場合、好適実施例では
レンズアレイ板の片面に一定厚みのガイド用樹脂層を形
成し、この樹脂層のうち各レンズに対向する部分をファ
イバの外径に略等しい径にわたり除去してファイバ先端
挿入用凹部を設ける。
レンズアレイ板の片面に一定厚みのガイド用樹脂層を形
成し、この樹脂層のうち各レンズに対向する部分をファ
イバの外径に略等しい径にわたり除去してファイバ先端
挿入用凹部を設ける。
さらに高精度の位置決めを行なうには、光ファイバの先
端からコア部のみを突出させ、一方、前述の樹脂層が除
去された凹部内の基板面に、ファイバコア突出部の大き
さにほぼ一致する小凹部を形成しておき、この小凹部中
にファイバコア突出部を嵌入するという二段階にわたる
位置決め構造が好適である。
端からコア部のみを突出させ、一方、前述の樹脂層が除
去された凹部内の基板面に、ファイバコア突出部の大き
さにほぼ一致する小凹部を形成しておき、この小凹部中
にファイバコア突出部を嵌入するという二段階にわたる
位置決め構造が好適である。
上記のようなレンズ基板側の小凹部は、例えば、レンズ
基板にフォトレジスト層を設けて露光・現像し、これを
マスクとして化学的にエツチングすることにより形成す
ることができる。
基板にフォトレジスト層を設けて露光・現像し、これを
マスクとして化学的にエツチングすることにより形成す
ることができる。
またファイバの方は、タララドガラスに対する侵蝕速度
が、コアガラスに対するそれよりも大であるような特性
をもつエツチング液でファイバ端をエツチング処理する
ことにより、前述した突出部を形成できる。
が、コアガラスに対するそれよりも大であるような特性
をもつエツチング液でファイバ端をエツチング処理する
ことにより、前述した突出部を形成できる。
本発明によれば、レンズアレイ板のレンズ対向面側に設
けた凹部（又は凸部）に、光ファイバ等の結合素子の先
端部全体又は（及び）その一部に形成した凸部（又は凹
部）を嵌合するだ、けで、レンズと結合素子との光軸合
せを行なうどとができる。この嵌合作業は、緩く束ねた
光ファイバ束の一端側を軽く押し当てるだけで一挙に行
なうことができる。
けた凹部（又は凸部）に、光ファイバ等の結合素子の先
端部全体又は（及び）その一部に形成した凸部（又は凹
部）を嵌合するだ、けで、レンズと結合素子との光軸合
せを行なうどとができる。この嵌合作業は、緩く束ねた
光ファイバ束の一端側を軽く押し当てるだけで一挙に行
なうことができる。
そして上記のようなレンズアレイ板に対する多数の嵌合
部の形成は、周知のバターニング技術を用いて高精度に
且つ簡単に行なうことができる。
部の形成は、周知のバターニング技術を用いて高精度に
且つ簡単に行なうことができる。
以下本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明に係る平板レンズアレイの断面視を示し
、第２図は正面視を示す。
、第２図は正面視を示す。
図においてｌＯは透明ガラス板から成るレンズアレイ基
板であり、この基板ｌＯの片面１０Ａ側に、多数の小レ
ンズ群１１・・・を一定間隔で配列したレンズアレイが
イオン交換法によって形成しである。
板であり、この基板ｌＯの片面１０Ａ側に、多数の小レ
ンズ群１１・・・を一定間隔で配列したレンズアレイが
イオン交換法によって形成しである。
−例として、アルカリホウゲイ酸ガラスからなる基板ｌ
Ｏを用いて、その表面に金属膜を形成し、この金ｒＪｆ
４膜に、縦、横両方向にそれぞれ２５０μｍのピッチで
約１００μｍ径の円形開口を１０ Ｘ １０個、周知の
フォトリソグラフィ技術により形成し、この基板ｌＯを
約４７０℃の温度で溶融した硝酸タリウム（Ｔ Ｉ Ｎ
Ｏｘ＞中に約７０時間浸漬することによって、約２４０
μｍ径の屈折率分布型レンズ１１のアレイを作製した。
Ｏを用いて、その表面に金属膜を形成し、この金ｒＪｆ
４膜に、縦、横両方向にそれぞれ２５０μｍのピッチで
約１００μｍ径の円形開口を１０ Ｘ １０個、周知の
フォトリソグラフィ技術により形成し、この基板ｌＯを
約４７０℃の温度で溶融した硝酸タリウム（Ｔ Ｉ Ｎ
Ｏｘ＞中に約７０時間浸漬することによって、約２４０
μｍ径の屈折率分布型レンズ１１のアレイを作製した。
上記レンズ基板ＩＯの、レンズアレイ形成面とは反対側
の面１０Ｂには、結合素子ガイド材として一定厚みの樹
脂膜１２が設けてあり、この樹脂膜１２のうち、各レン
ズ１１と対向する位置には、レンズ１１と光学的に結合
されるべき光ファイバ１３の外径と路間−径の円形を成
すファイバ嵌合部１４が、樹脂膜の部分除去により形成
しである。
の面１０Ｂには、結合素子ガイド材として一定厚みの樹
脂膜１２が設けてあり、この樹脂膜１２のうち、各レン
ズ１１と対向する位置には、レンズ１１と光学的に結合
されるべき光ファイバ１３の外径と路間−径の円形を成
すファイバ嵌合部１４が、樹脂膜の部分除去により形成
しである。
この嵌合部１４の内壁は、ファイバ先端をスムースにガ
イドするように、入口側が大径で下底側が小径であるよ
うな先細りテーパ状としである。さらに、各嵌合部１４
内の基板露出面中心には、基板ガラスに形成した小凹部
からなる第２嵌合部１５が設けである。
イドするように、入口側が大径で下底側が小径であるよ
うな先細りテーパ状としである。さらに、各嵌合部１４
内の基板露出面中心には、基板ガラスに形成した小凹部
からなる第２嵌合部１５が設けである。
この第２嵌合部１５は、径を光ファイバ１３のコア部の
径と略一致させた円形とする。
径と略一致させた円形とする。
−例として、前述のようにしてレンズアレイを形成した
レンズ板の裏面にポリイミドのプレポリマー溶液を滴下
した後、基板を回転して均一に塗布し、レンズ配列パタ
ーンに合せたマスクで露光した後、ポリイミド膜を専用
の現像液を用いてエツチングし、３００〜４００℃の温
度で加熱処理して硬化させ、ファイバ外径の１２５μｍ
よりわずかに大きい円形嵌合部１４を有するＩ！味３０
〜５０μｍの樹脂膜１２を形成した。
レンズ板の裏面にポリイミドのプレポリマー溶液を滴下
した後、基板を回転して均一に塗布し、レンズ配列パタ
ーンに合せたマスクで露光した後、ポリイミド膜を専用
の現像液を用いてエツチングし、３００〜４００℃の温
度で加熱処理して硬化させ、ファイバ外径の１２５μｍ
よりわずかに大きい円形嵌合部１４を有するＩ！味３０
〜５０μｍの樹脂膜１２を形成した。
次いで、上記面にレジストを塗布し、通常のフォトリソ
グラフィ技術を用いて、レンズ１１の光軸上で接続する
ファイバのコア径にほぼ等しい開口部を現像し、これを
マスクとして、ガラス基板１０に化学的エツチングを施
して第２嵌合部１５を形成した。このエツチング液とし
て、フン酸２０％、硫酸３％、酢酸０．５％、残り水か
ら成る液を用い、約２０分間のエツチング処理の結果、
深さが約８μ履の第２嵌合部１５が得られた。
グラフィ技術を用いて、レンズ１１の光軸上で接続する
ファイバのコア径にほぼ等しい開口部を現像し、これを
マスクとして、ガラス基板１０に化学的エツチングを施
して第２嵌合部１５を形成した。このエツチング液とし
て、フン酸２０％、硫酸３％、酢酸０．５％、残り水か
ら成る液を用い、約２０分間のエツチング処理の結果、
深さが約８μ履の第２嵌合部１５が得られた。
ここで、上記第２嵌合部１５形成のための露光を、レン
ズ板中のレンズ１１の集光作用を利用して行なえば、フ
ォトリソ時のマスク合せ作業が不要となり、極めて作業
性が良い。
ズ板中のレンズ１１の集光作用を利用して行なえば、フ
ォトリソ時のマスク合せ作業が不要となり、極めて作業
性が良い。
以上のようにして作製したレンズアレイ板の嵌合部１４
．１５に光ファイバ１３を嵌合するに当っては、図中の
想像線で示す如く、光ファイバ１３の先端部のクラッド
層１３Ｂを除去し、コア部１３Ａを露出させて、嵌合突
部１６を形成しておく。
．１５に光ファイバ１３を嵌合するに当っては、図中の
想像線で示す如く、光ファイバ１３の先端部のクラッド
層１３Ｂを除去し、コア部１３Ａを露出させて、嵌合突
部１６を形成しておく。
この嵌合突部１６の形成は、光ファイバのクラッドガラ
スに対するエツチング速度が、コアガラスに対するエツ
チング速度よりも大であるようなエツチング液中にファ
イバ先端を浸漬するだけで節単に実施できる。
スに対するエツチング速度が、コアガラスに対するエツ
チング速度よりも大であるようなエツチング液中にファ
イバ先端を浸漬するだけで節単に実施できる。
一例として、石英ファイバ（多モードファイバ、単一モ
ードファイバのいずれでもよい）の先端を直角に切断し
、５０％濃度フッ酸とフッ化アンモニウム溶液とをおよ
そ１対６の割合で混合したエツチング液中に約８時間浸
漬することにより、コア部が７〜８μｌの高さで露出し
た嵌合突部１６が形成される。
ードファイバのいずれでもよい）の先端を直角に切断し
、５０％濃度フッ酸とフッ化アンモニウム溶液とをおよ
そ１対６の割合で混合したエツチング液中に約８時間浸
漬することにより、コア部が７〜８μｌの高さで露出し
た嵌合突部１６が形成される。
このようにして、それぞれ先端に嵌合突部１６を形成し
た光ファイバ１３の所定数、前記具体例であれば１００
本を比較的ルーズに束ねて、レンズアレイ板の嵌合部形
成面に当接させる。すると、各ファイバの先端がそれぞ
れ嵌合部１４に挿入され、さらに押し込むことにより、
ファイバ先端突部１６が第２嵌合部１５に入って、無調
芯で高精度に位置合せができる。この後は、先端は光学
接着剤（予め塗布しておくのがよい）で固め、補強する
方法としては紫外線硬化接着剤あるいははんだ等を用い
る方法が考えられる。
た光ファイバ１３の所定数、前記具体例であれば１００
本を比較的ルーズに束ねて、レンズアレイ板の嵌合部形
成面に当接させる。すると、各ファイバの先端がそれぞ
れ嵌合部１４に挿入され、さらに押し込むことにより、
ファイバ先端突部１６が第２嵌合部１５に入って、無調
芯で高精度に位置合せができる。この後は、先端は光学
接着剤（予め塗布しておくのがよい）で固め、補強する
方法としては紫外線硬化接着剤あるいははんだ等を用い
る方法が考えられる。
以上本発明を実施例に基づいて説明したが、実施例以外
に種々の変更が可能であることはいうまでもない。
に種々の変更が可能であることはいうまでもない。
例えば、レンズ板側の嵌合部１５を凸形状として、ファ
イバのコア部先端をこれに嵌合する凹形状としてもよい
。
イバのコア部先端をこれに嵌合する凹形状としてもよい
。
この場合レンズ板はエツチング用レジストパターンを逆
にすれば良（、また石英ファイバは、例えば水酸化ナト
リウム溶液を用いればクラッドガラスよりもコアガラス
の方が先に侵蝕を受けてコア部に凹部が形成される。ま
た実施例では、レンズアレイに接続する素子として光フ
ァイバを例にとり説明したが、他の光学的あるいは電気
的素子であってもよい。
にすれば良（、また石英ファイバは、例えば水酸化ナト
リウム溶液を用いればクラッドガラスよりもコアガラス
の方が先に侵蝕を受けてコア部に凹部が形成される。ま
た実施例では、レンズアレイに接続する素子として光フ
ァイバを例にとり説明したが、他の光学的あるいは電気
的素子であってもよい。
本発明によれば、従来困難であったレンズアレイ仮とフ
ァイバアレイとの結合が精度良く容易に行なえる。また
位置合せするための特別な装置が不要であり、経済的で
ある。
ァイバアレイとの結合が精度良く容易に行なえる。また
位置合せするための特別な装置が不要であり、経済的で
ある。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は同正
面図、第３図は従来例を示す断面図である。
面図、第３図は従来例を示す断面図である。
Claims (1)
- 表面が平坦な透明基板に多数の小レンズ部分を配列形成
して成る平板レンズアレイにおいて、前記基板のレンズ
アレイ形成面とは反対側の面に、前記レンズと光学的に
結合されるべき素子を嵌合するための凹部又は凸部を、
前記各レンズに対応させて設けたことを特徴とするガイ
ド付平板レンズアレイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63276924A JP2719804B2 (ja) | 1988-11-01 | 1988-11-01 | 平板レンズアレイおよび光伝送用デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63276924A JP2719804B2 (ja) | 1988-11-01 | 1988-11-01 | 平板レンズアレイおよび光伝送用デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02123301A true JPH02123301A (ja) | 1990-05-10 |
| JP2719804B2 JP2719804B2 (ja) | 1998-02-25 |
Family
ID=17576294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63276924A Expired - Fee Related JP2719804B2 (ja) | 1988-11-01 | 1988-11-01 | 平板レンズアレイおよび光伝送用デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2719804B2 (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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