JPH04159503A

JPH04159503A - プリズムカプラー

Info

Publication number: JPH04159503A
Application number: JP28647590A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Yokomori; 横森　清
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-10-24
Filing date: 1990-10-24
Publication date: 1992-06-02

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】［産業上の利用分野］本発明はプリズムカプラーに関する。

［従来の技術］基板上に形成された光導波路層に、プリズムを用いて外
部から光を結合させるプリズムカプラーとして、光導波
路層上に形成されたギャップ層に接着剤を用いてプリズ
ムを固定したものが知られている（ＩＩＥＥＥ　Ｊ、Ｑ
ＬＩＡＮＴＩＪＭ　Ｅｌ−ＩＥＣ丁ＲＯＮＩＣ５ＱＥ−
６，５７７［発明が解決しようとする課題］」−４記プリズムカプラーでは、プリズムをギャップ層
に固定するのに熱硬化型接着剤髪用いているためプリズ
ムを固定する際に、光導波路層等が加熱されることにな
るが、プリズムカプラーを構成する光学材料は一般に高
温に耐えないため５熱硬化慴接着剤に揮発性の溶剤を添
加して硬化温度の低温度化を図っている。

この揮発性の溶剤は接着剤硬化のための加熱により気化
し、接着剤の外へ出られない部分は気泡となって接着剤
中に閉じ込められる、二とになる。

従って」−記従来のプリズムカプラーではプリズムどギ
ャップ層との間で固化した接着剤中に気泡が存在するこ
とが多かった。

光導波路層に結合させる先のビーム径が数１０μｍと小
さければ上記気泡を避けて光ビームを入射させることも
できるが、ビーム径が数１００ｐ、ｍと大きくなると気
泡による散乱により、光導波路層への光結合効率が低丁
する問題があった。

本発明は」二連した事情に鑑みてなされたものであって
、上記気泡の問題を解決した新規なプリズムカプラーの
提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］請求項１のプリズムカプラーは、基板と、光導波路層と
、ギャップ層と、プリズムと、光硬化型接着剤とを有す
る。

「光導波路層」は「基板」上に形成される。

「ギャップ層」は光導波路層よりも低い屈折率を有し、
光導波路層上に形成される。

「プリズム」は光導波路層よりも屈折率の高い誘電体で
形成される。

「光硬化型接着剤」は光導波路層よりも高い屈折率を持
ち、プリズムをギャップ層に固定する。

請求項２のプリズムカプラーは請求項〕のプリズムカプ
ラーの」ニ記構成に加えて遮光層を有する。

「遮光層」はギャップ層上に形成されて所定の開口部を
有する。この遮光層は、光導波路層に一端光結合した光
が再度プリズム側へ射出しようとするのを遮光する機能
を果たす。

プリズムは、光導波路層よりも高い屈折率を持つ光硬化
型接着剤により遮光層の開口部位置においてギャップ層
に固定されるが、遮光層の開口部は光硬化型接着剤によ
り満たされる。

請求項２のプリズムカプラーに於いてギャップ層」−に
形成される遮光層は「金属薄膜」とすることもできるし
く請求項３）、「光導波路層よりも低い屈折率を持つ誘
電体の薄膜」どすることもできる（請求項４）。

また、光硬化型接着剤としては［ビニール系紫外線硬化
型接着剤］が好適である（請求項５）。

［作　　用］本発明のプリズムカプラーは、プリズムをギャップ層に
固定する接着剤が光硬化型であるため接着剤を固化させ
るのに加熱の必要がなく、従って同化の過程において接
着剤中に気泡が発生ずることがない。

［実施例］以下、具体的な実施例に即し１て説明する。

第１図に示す実施例は請求項１のプリズムカプラーの実
施例である、基板１の上には光導波路１２が形成され、さらにその」
二には光導波路層２よりも低い屈折率を持つギャップ層
３が形成されている。

ギャップ層３の上には、誘電体により形成されたプリズ
ム４が光硬化型接着剤５により固定されている。プリズ
ム４および光硬化型接着剤５は、光導波路層２よりも高
い屈折率を持つ。

プリズム４をギャップ層３に固定するには１例えばプリ
ズム４の接着面に光硬化型接着剤５を塗布し、塗布面を
ギャップ層３に圧着し、プリズム５の斜面から光を照射
して固化させれば良い。

光導波路Ｍ２に結合させるべき光ビームはプリズム４の
斜面から所定の入射角で入射させる。

第２図に示す実施例は請求項３のプリズムカプラーの実
施例である。煩雑を避けるために第２図以下においても
、混同のおそれが無いと思われるものに就いては第１図
におけると同一の符号を付する。

この実施例に於いては、ギャップ層３上に遮光層がアル
ミニウム等の蒸着による金属薄膜７として形成されてい
る。この金属薄膜７には、光結合させる光ビームをギャ
ップ層３側へ入射させるための開口部２１が形成され、
プリズム５は、この開口部２１の部分でギャップ層３に
固定されている。光硬化型接着剤５は金属薄膜７に形成
された開口部２１を満たし、一部は金属薄膜７とプリズ
ム４の間を満たす。従ってプリズム４は部分的には金属
膜７にも固定される。

光ビーム９は、開口部２１を狙うように入射させる。

第３図に示す実施例は請求項４のプリズムカプラーの実
施例である。

この実施例では、ギャップ層３の上に形成された遮光層
（開口部３１が形成されている）が、光導波路層２より
も低い屈折率を持つ誘電体の薄膜６として形成されてい
る。

ここで各部の屈折率の大小関係を説明すると、ギャップ
層３の屈折率をＮｇ、遮光層としての薄膜６の屈折率を
Ｎｓ、光導波路層２の屈折率をＮｆ、プリズム４、接着
剤５の屈折率をそれぞれＮｐ、Ｎａとすると、これらの
大小関係は、Ｎｐ、Ｎａ＞Ｎｆ＞Ｎｇ、Ｎｓとなっている。

第２図、第３図の実施例においては遮光層の開口部に十
分に光硬化型接着剤５を塗布し、塗布部にプリズム４を
圧着し、その後、プリズムを介して光照射を行って接着
剤５を固化させれば良い。

光硬化型接着剤が紫外線硬化型であるときは、照射する
光は勿論紫外線である。

第３図の実施例の場合、光結合の効率は、開口部３１の
開口径ｄと、ギャップ層３の厚さＴｇと、薄膜６の厚さ
Ｔｓとによって定まる。

このとき開口径ｄに応じて、最良の結合効率を与えるＴ
ｇの値Ｔｇｌが存在する。開口径ｄに応じてギャップ層
３の厚さをＴｇｌに設定すると、光結合効率は薄膜６の
厚さＴｓにより変化し、Ｔｓが大きいほど光結合効率も
高い。逆にＴｓが小さくなるとデカップリングにより光
導波路層２に結合する光量は減少する。従って薄膜６の
厚さはなるべく大きくするのが良い。

第３図の実施例に就き更に詳細に説明する。

結合させる光の波長を０．６３３μｍとして、第３図に
示す如きプリズムカプラーを以下のように作製した。

即ち、基板１としては屈折率１．４６の石英ガラスの板
を用い、その片面に屈折率：　１．７０の５ｉＯＮを、
ＣＶＤ法により厚さ２１．０μｍに形成して光導波路層
２とした。この光導波路層２の上に、屈折率：１．４６
のＳｉｎ、を厚さ：　０．２８μｍにスパッタリング形
成してギャップ層３とした。

このギャップ層３の上に、ＳｉＯ□系の塗布膜材料であ
る○ＣＤ（商品名：東京応化層、ケイ素化合物［Ｒ？Ｌ
Ｓｌ　（ＯＨ）４−一および添加剤（ガラス質形成剤、
有機バインダー）をアルコール、エステル、ケトン等の
有機溶剤に溶解したもの）を厚さ＝０゜５μｍにスピン
コードで形成した。この○ＣＤ薄膜上にホトレジストを
塗布し、開口径：　２ｍｍの開口部に対応したマスクを
介して露光を行い、ホトレジスト除去後、緩衝フッ酸に
よりエツチングを行った。

エッチレートは○ＣＤ薄膜に対して６００人／秒、ギャ
ップ層に対して１００人／秒であり、エッチレートの比
が６＝１と大きいためギャップ層３は実質的なエッチス
トップ層として機能する。

エツチングにより開口部３１を形成された薄膜６の同開
口部の位置に、光硬化型接着剤５としてビニール系紫外
線硬化型接着剤を塗布し、屈折率：１．８０の高屈折率
光学ガラスによるプリズム４を塗布部に圧着し、プリズ
ム４を介して紫外線を接着剤５に照射して固化させプリ
ズム４を固定した。

このように作製されたプリズムカプラーのＴＥ。

モードに対する等偏屈折率は１．６８となり、入射光ビ
ーム９の光導波路層２に対する入射角度：６７度に於い
て上記モードの導波光を導波させることができた。この
ときの光結合効率は約８０％であった。誘電体の薄膜６
の厚さを０．５μｍと十分に厚く設定したため、デカッ
プリングによりプリズム４から射出する光量は略Ｏであ
った。

［発明の効果コ以上、本発明によれば新規なプリズムカプラーを提供で
きる。このプリズムカプラーは上記の如く構成されてい
るため、固化した接着剤中に気泡の存在がなく、従って
ビーム径の大きい光も高効率で光導波路層に光結合させ
ることができる。

また、光照射により接着剤の固化を行うので短時間でプ
リズムを接合でき、作製の効率が良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１の発明の１実施例を示す図、第２図は
請求項３の発明の１実施例を示す図、第３図は請求項４
の発明の１実施例を示す図である。１・・・基板、２・・・光導波路層、３・・・ギャップ
層、４・・・プリズム、５・・・光硬化型接着剤、６・
・・遮光層としての金属薄膜、７・・・遮光層としての
誘電体の薄膜、２１．３１・・・馬４　図

Claims

【特許請求の範囲】１、基板と、この基板上に形成された光導波路層と、こ
の光導波路層上に形成され光導波路層よりも低い屈折率
を持つギャップ層と、上記光導波路層よりも屈折率の高
い誘電体で形成され、光導波路層よりも高い屈折率を持
つ光硬化型接着剤により上記ギャップ層に固定されたプ
リズムとを有するプリズムカプラー。２、基板と、この基板上に形成された光導波路層と、こ
の光導波路層上に形成され光導波路層よりも低い屈折率
を持つギャップ層と、このギャップ層上に形成され所定
の開口部を持つ遮光層と、上記光導波路層よりも高い屈
折率を持つ誘電体で形成されたプリズムと、上記光導波
路層よりも高い屈折率を持ち、上記遮光層の開口部を満
たすようにして上記プリズムを上記開口部位置において
上記ギャップ層に固定する光硬化型接着剤とを有するこ
とを特徴とするプリズムカプラー。３、請求項２に於いて、遮光層が金属薄膜であることを特徴とするプリズムカプ
ラー。４、請求項２に於いて、遮光層が光導波路層よりも低い屈折率を持つ誘電体の薄
膜であることを特徴とするプリズムカプラー。５、請求項１または２または３または４に於いて、光硬
化型接着剤がビニール系紫外線硬化型接着剤であること
を特徴とするプリズムカプラー。