JPH05341155A - Photocoupler and manufacture thereof - Google Patents

Photocoupler and manufacture thereof

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JPH05341155A
JPH05341155A JP17488092A JP17488092A JPH05341155A JP H05341155 A JPH05341155 A JP H05341155A JP 17488092 A JP17488092 A JP 17488092A JP 17488092 A JP17488092 A JP 17488092A JP H05341155 A JPH05341155 A JP H05341155A
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JP
Japan
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light
hologram
light emitting
lens
fiber
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Application number
JP17488092A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuyuki Baba
信行 馬場
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To achieve efficient coupling using a simple method by coupling light emitted from a light emission diode to an optical fiber or other phototransmission mediums via a lens made by a diffraction grating. CONSTITUTION:A phototransmission medium such as optical fiber and other transparent thin films is coupled to an LED (light emission diode) 1 via a lens made by a diffraction grating comprising a hologram lens or the like. The diffraction grating is combined to LED 1 so that light is directed in a certain direction by the diffraction grating. Since the emission wavelength band of LED 1 is more or less broad, flux of light of a uniform distribution can be formed in the certain direction even with the directivity of the light. In a module which preferably has a fiber which is coupled to the light emitted from LED 1, a photosensitive material 3 is directly applied to the luminous part of LED 1 to form the hologram lens.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は、光カプラー及びその製造方法に
関し、より詳細には、光通信に利用される光カプラー及
びその製造方法に関する。例えば、光ピックアップに適
用されるものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical coupler and a manufacturing method thereof, and more particularly to an optical coupler used for optical communication and a manufacturing method thereof. For example, it is applied to an optical pickup.

【0002】[0002]

【従来技術】本発明に係る従来技術を記載した公知文献
としては以下のものがある。 「単一モード光ファイバアレイと光素子アレイの高精
度光結合技術」(加藤猛 外3名、電子情報通信学会技
術研究報告No.197,EMC91-31)には、以下のことが記載
されている。単一モード光ファイバアレイを、Si製V
溝ガイドにより配列し、その上にファイバを配列し、S
i製押え板を載せ半田固定をする。その後、エッチング
と放電によって、各ファイバの先端に先球レンズを加工
する。単一モード光ファイバアレイと光素子アレイの位
置合わせでは、マイクロポジショナを直行軸に加えて回
転軸に関して合わせる。
2. Description of the Related Art The following are known documents which describe the prior art relating to the present invention. "High-precision optical coupling technology for single-mode optical fiber array and optical element array" (Takeshi Kato 3 persons, IEICE Technical Report No.197, EMC91-31) describes the following: There is. The single mode optical fiber array is made of Si V
Arrange by the groove guide, arrange the fibers on it, and
Place the press plate made of i and fix it with solder. Then, a tip lens is processed at the tip of each fiber by etching and discharging. In the alignment of the single mode optical fiber array and the optical element array, the micro positioner is aligned with respect to the rotation axis in addition to the orthogonal axis.

【0003】また、「光並列伝送用薄型LED/PD
アレーモジュール」(本望宏 外7名、電子情報通信学
会技術研究報告No.197,EMC91-32)には以下のことが記
載されている。光素子と電気素子をサブマウントの側面
と上面のそれぞれに配置することにより、モジュールの
薄型化と高速化を実現した厚さ7mmの12チャンネ
ル、150Mb/s/ch薄型光モジュールの並列伝送用
LED(Light EmittingDiode;発光ダイオード)/P
D(Photo Diode;フォトダイオード)アレーモジュー
ルを実現している。また、250μmピッチのアレー状
に配列されたガラス管内に光ファイバを挿入する構造に
することにより、光ファイバ配列を容易にし、厚み2m
mのフェルールへの収納を可能にした。ファイバはコア
径62.5μm、外形125μmである。
In addition, "Thin LED / PD for optical parallel transmission
The array module ”(Hiromoto Motohiro, 7 members, IEICE Technical Report No.197, EMC91-32) describes the following. LED for parallel transmission of 12-channel, 150-Mb / s / ch thin optical module with a thickness of 7 mm, which realizes module thinning and high speed by arranging optical element and electric element on each side and upper surface of submount. (Light Emitting Diode) / P
It has realized a D (Photo Diode) array module. In addition, the optical fibers are easily arranged by using a structure in which the optical fibers are inserted into the glass tubes arranged in an array of 250 μm pitch, and the thickness is 2 m.
It has become possible to store the m in the ferrule. The fiber has a core diameter of 62.5 μm and an outer diameter of 125 μm.

【0004】一般的な技術として、単一モードファイバ
は高い精度が要求されるが、多モードファイバはコア径
も太くカップリングがより容易である。そのカップリン
グの一般的な方法として、レンズを介して発光素子とフ
ァイバをカップリングする方法や、ファイバの先端を先
球にしてV溝で組立てカップリングする方法がある。
As a general technique, a single mode fiber requires high accuracy, but a multimode fiber has a large core diameter and is easy to couple. As a general method of coupling, there are a method of coupling a light emitting element and a fiber through a lens, and a method of assembling and coupling with a V groove with the tip of the fiber as a front sphere.

【0005】従来は、例えばファイバを光導波路に接続
する場合には、ルビーのファイバを通して調整し、光硬
化性樹脂で固着する方法が最もよいとされていた。しか
し、その最大の問題は、LD(レーザダイオード)とフ
ァイバあるいは導波路のカップリングを行う場合に位置
整合が困難であるということである。そのため、特別な
調整治具を必要としていた。また、光量の損失も大き
い。また、その他の具体的な技術として、前記公知文献
のように正確なカップリングを行うために、高精度
化や材料の選択に工夫をこらしている。このように、単
一モードファイバは、精度が極めて厳しい。しかし、コ
ア径の太い多モードファイバはLDとのカップリングが
より容易である。その方式の中でも、レンズを介して発
光素子とファイバをカップリングするのが光損失が小さ
い。しかし、それは一本一本のファイバの精密な調節を
要する。かつ、光損失もかなり生じる。また、ファイバ
の先端を先球にすると組立は簡単になるが、結合損失は
さらに大きくなる。それは発散角が極めて大きく指向性
が小さいためである。
Conventionally, when connecting a fiber to an optical waveguide, for example, a method of adjusting through a ruby fiber and fixing with a photocurable resin was considered to be the best. However, the biggest problem is that it is difficult to perform position matching when coupling an LD (laser diode) with a fiber or a waveguide. Therefore, a special adjustment jig was needed. Also, the loss of light quantity is large. In addition, as another specific technique, in order to perform accurate coupling as in the above-mentioned publicly known document, a device for improving precision and selecting a material has been devised. Thus, single mode fiber is extremely strict in accuracy. However, a multimode fiber with a thick core diameter is easier to couple with an LD. Among the methods, the light loss is small when the light emitting element and the fiber are coupled via the lens. However, it requires precise adjustment of each fiber. At the same time, considerable light loss occurs. Also, if the tip of the fiber is a spherical tip, the assembly is simple, but the coupling loss is further increased. This is because the divergence angle is extremely large and the directivity is small.

【0006】そのため、図5に示すように、ファイバを
充分に発光位置に近ずけ、バッドカップリングをしよう
としても、ファイバの壁を大方の光は透過してしまい、
ファイバ内を伝搬しない。すなわち、LED23からの
光24はコア21とクラッド22の境界面で反射して伝
播するものもあるが、ほとんどの光24はクラッド22
を透過してしまう。また、図6に示すように、発光層か
ら離してレンズを通してカップリングをしようとして
も、レンズに入射せず損失となる光量が多い。多モード
ファイバは発光層に充分近く配置された状態では、かつ
発光素子に充分な指向性があれば、単一モードファイバ
ほどの精度がなくても充分に結合効率が上昇する。
Therefore, as shown in FIG. 5, even if the fiber is moved sufficiently close to the light emitting position for bad coupling, most of the light is transmitted through the wall of the fiber,
Does not propagate in fiber. That is, although some light 24 from the LED 23 is reflected and propagates at the boundary surface between the core 21 and the clad 22, most of the light 24 is in the clad 22.
Through. Further, as shown in FIG. 6, even if an attempt is made to separate the light emitting layer from the light emitting layer and perform coupling through the lens, a large amount of light does not enter the lens and is lost. When the multimode fiber is arranged sufficiently close to the light emitting layer, and if the light emitting element has sufficient directivity, the coupling efficiency is sufficiently increased even if it is not as accurate as the single mode fiber.

【0007】[0007]

【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、LDやLDアレイでも使用できるが、作成の比
較的容易で発散角の非常に大きなLEDやLEDアレイ
を主なターゲットとし、これらの発光素子において、従
来よりも簡単な方法で、特別な調整治具もなく、効率良
くカップリングを行うようにした光カプラー及びその製
造方法を提供することを目的としてなされたものであ
る。
[Purpose] The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and although it can be used in LDs and LD arrays, the main targets are LEDs and LED arrays that are relatively easy to make and have a very large divergence angle. It is an object of the present invention to provide an optical coupler and a method for producing the same, which are capable of efficiently coupling these light emitting devices with a simpler method than before and without any special adjusting jig.

【0008】[0008]

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、(1)
発光ダイオードにホログラムレンズ等の回析格子で作ら
れたレンズを介して、光ファイバや他の透明な薄膜のよ
うな光伝送媒体とをカップリングすること、更には、
(2)発光ダイオード(LED)あるいは発光ダイオー
ド(LED)アレイから発する光とカップリングするフ
ァイバあるいはファイバーアレイとを有するモジュール
において、前記発光ダイオード(LED)あるいは発光
ダイオード(LED)アレイの発光部分に直接感光材料
が塗布され、ホログラムレンズが形成されること、更に
は、(3)前記発光素子がレーザダイオード(LD)あ
るいはレーザダイオード(LD)アレイであり、該発光
素子とホログラムとの間に多層膜あるいは空気層を介し
て別の透明固体を設けその上にホログラムを作成するこ
と、或いは、(4)ホログラムが体積型ホログラムであ
り、使用波長と同じ波長、あるいは異なる波長の光で感
光される感光材料で、かつ紫外線照射及び加熱によりホ
ログラムが安定する感光材料を用い、真空装置などで発
光素子を作成した後、前記感光材料としてフォトポリマ
ーを塗布し、発光位置にホログラムレンズ露光のために
物体光と細い参照光との光軸合わせをし、体積型のホロ
グラムレンズを露光し、紫外線をあてて加熱し、前記材
料を安定化させること、或いは、(5)ホログラムが体
積型ホログラムであり、使用波長と同じ波長、あるいは
異なる波長の光で感光される感光材料で、紫外線照射及
び加熱によりホログラムが安定する感光材料を用い、真
空装置などで発光素子を作成した後、フォトポリマー樹
脂を塗布し、発光位置にあらかじめ作成されてあるスタ
ンパを正確に位置合わせした後に、該スタンパを押しあ
て、横から紫外線を露光して固めて剥離し、ホログラム
レンズを作成すること、或いは、(6)ホログラムが体
積型ホログラムであり、使用波長と同じ波長、あるいは
異なる波長の光で感光される感光材料で、かつ紫外線照
射及び加熱によりホログラムが安定する材料を用い、真
空装置などで発光素子を作成した後、体積型ホログラム
材料を塗布し、インライン型のホログラムレンズを正確
に位置合わせした後に、該インライン型のホログラムを
介して、紫外線あるいはレーザ光を照射し、ホログラム
レンズを複製して作成することを特徴としたものであ
る。以下、本発明の実施例に基づいて説明する。
In order to achieve the above object, the present invention provides (1)
Coupling the light emitting diode to an optical transmission medium such as an optical fiber or other transparent thin film through a lens made of a diffraction grating such as a hologram lens, and further,
(2) In a module having a fiber or a fiber array for coupling light emitted from a light emitting diode (LED) or a light emitting diode (LED) array, directly to the light emitting portion of the light emitting diode (LED) or the light emitting diode (LED) array. A photosensitive material is applied to form a hologram lens, and (3) the light emitting element is a laser diode (LD) or a laser diode (LD) array, and a multilayer film is provided between the light emitting element and the hologram. Alternatively, another transparent solid is provided via an air layer to create a hologram on it, or (4) the hologram is a volume hologram and is exposed to light of the same wavelength as the used wavelength or a different wavelength. The material is stable and the hologram is stable by UV irradiation and heating. After using a photosensitive material to create a light emitting element with a vacuum device, etc., apply a photopolymer as the photosensitive material, align the optical axis of the object light and the thin reference light for hologram lens exposure at the light emitting position, and adjust the volume. Type hologram lens is exposed and ultraviolet rays are heated to stabilize the material, or (5) the hologram is a volume hologram and is exposed to light having the same wavelength as the used wavelength or a different wavelength. Use a photosensitive material whose hologram is stable by UV irradiation and heating.After creating a light emitting element with a vacuum device, etc., apply a photopolymer resin and accurately position the pre-made stamper at the light emitting position. After aligning, press the stamper and expose it from the side with ultraviolet rays to solidify and peel it off, or create a hologram lens, or ( ) A hologram is a volume hologram, and a light-sensitive material that is sensitive to light of the same wavelength as the wavelength used or a different wavelength, and the hologram is stable by irradiation with ultraviolet light and heating, and creates a light-emitting element with a vacuum device. After applying the volume hologram material and accurately aligning the inline hologram lens, irradiate ultraviolet rays or laser light through the inline hologram to duplicate the hologram lens to create the hologram lens. It is characterized by. Hereinafter, description will be given based on examples of the present invention.

【0009】図1(a)〜(e)は、本発明による光カ
プラーの製造方法の一実施例を説明するための構成図
で、図(a)はLED完成、図(b)はホログラム材料
塗布、図(c)は露光、図(d)は紫外線露光、図
(e)は加熱の工程を各々示してある。図中、1はLE
D、2はLED基板、3は体積型フォトポリマーであ
る。
1 (a) to 1 (e) are configuration diagrams for explaining an embodiment of a method for manufacturing an optical coupler according to the present invention. FIG. 1 (a) is a completed LED, and FIG. 1 (b) is a hologram material. Coating, drawing (c) shows exposure, drawing (d) shows ultraviolet exposure and drawing (e) shows heating. In the figure, 1 is LE
D, 2 are LED substrates, and 3 is a volume photopolymer.

【0010】単一モードファイバは、精度が極めて厳し
い。そこでコア径の太い多モードファイバはコア径も太
くカップリングがより容易であるが、従来のいずれの方
法も結合損失が大きい。それは特にLEDにおいて顕著
であるが、発光素子の発散角が極めて大きく指向性が小
さいためである。多モードファイバは発光層に充分近く
配置され、かつ発光素子に充分な指向性があれば、単一
モードファイバほどの精度がなくても充分に結合効率が
上昇する。
Single-mode fibers are extremely strict in accuracy. Therefore, a multimode fiber with a large core diameter has a large core diameter and is easier to couple, but any of the conventional methods has a large coupling loss. This is particularly remarkable in LEDs, but it is because the divergence angle of the light emitting element is extremely large and the directivity is small. If the multimode fiber is arranged sufficiently close to the light emitting layer and the light emitting element has sufficient directivity, the coupling efficiency will be sufficiently increased even if the accuracy is not as high as that of the single mode fiber.

【0011】本発明は、LEDに回析格子を介してカッ
プリングするものである。この回析格子はレンズ作用を
持ち、ホログラムレンズ等が適している。しかし、LE
Dの発光波長は広いので、回析格子との組み合わせは考
えにくい。しかし、ここで回析格子をあえてLEDと組
み合わせるのは、回析格子によってある一定の方向に指
向性をもたせられ、かつ、LEDの発光波長帯がある程
度ブロードであるために、指向性がありながらもある一
定の方向内では均一な分布の光束を形成できるからであ
る。
The present invention is for coupling to an LED via a diffraction grating. This diffraction grating has a lens function, and a hologram lens or the like is suitable. But LE
Since the emission wavelength of D is wide, it is unlikely to combine it with a diffraction grating. However, the purpose of combining the diffraction grating with the LED here is that the diffraction grating has a directivity in a certain direction and the emission wavelength band of the LED is broad to a certain degree, so that it has directivity. This is because a light beam having a uniform distribution can be formed in a certain direction.

【0012】また、本発明の別な主な特徴は、LEDあ
るいはLEDアレイから発光とカップリングするファイ
バあるいはファイバアレイを有するモジュールであっ
て、発光部分に直接、感光材料が塗布され、それにホロ
グラムレンズが形成されてあり、それによってLEDの
光に指向性を与えるというものである。ここでホログラ
ムレンズは、発光素子の端面を球状レンズにすると等価
である。しかし、後者は前者より高度な技術と時間を要
する。それについて、最近、処理の簡単なホログラム材
料が発表されている。それは、体積型ホログラムであ
り、使用波長と同じ波長、あるいは異なる波長の光で感
光される材料で、紫外線照射及び加熱によりホログラム
が安定するという材料である。この材料を用いると溶剤
を使用しないために、素子自体を腐食したり汚したりし
ない。また、加熱も100℃前後で行うために、素子を
破壊しない。そのため、通常の真空中のプロセスで高性
能な発光素子を作成したのち、直接素子にホログラム材
料を塗り、露光によりホログラムを素子上に直接作成で
きる。
Another main feature of the present invention is a module having a fiber or a fiber array for coupling light emission from an LED or an LED array, wherein a light-sensitive portion is directly coated with a photosensitive material, and a hologram lens is applied thereto. Is formed, thereby giving a directivity to the light of the LED. Here, the hologram lens is equivalent when the end surface of the light emitting element is a spherical lens. However, the latter requires more advanced technology and time than the former. Regarding that, recently, a hologram material that can be easily processed has been announced. It is a volume hologram, which is a material that is exposed to light of the same wavelength as the used wavelength or a different wavelength, and the hologram is stable by irradiation with ultraviolet light and heating. Since this material does not use a solvent, the element itself is not corroded or soiled. Moreover, since the heating is also performed at about 100 ° C., the element is not destroyed. Therefore, after producing a high-performance light emitting element by a normal process in vacuum, a hologram material can be directly applied to the element and a hologram can be directly formed on the element by exposure.

【0013】これに対し、従来の材料は上記のように溶
剤を用いるために、発光素子自体を腐食したり、汚した
りする。そのため、ホログラムは発光素子と別個に作成
され、後で、発光素子に組み付けられ、調整されるのが
普通であった。この方法には、高度な調整技術が要求さ
れる。つまりX,Y,Z方向の位置調整とX,Y,Z方
向の傾き調整である。これは他のレンズを用いてカップ
リングする方法と変わりのない方法である。従来、光カ
プラーは精度の高いこの調整に多くの手間暇がかかると
いうことが大きな問題であった。
On the other hand, since the conventional materials use the solvent as described above, they corrode or stain the light emitting element itself. Therefore, the hologram is usually prepared separately from the light emitting element, and then assembled and adjusted to the light emitting element. This method requires sophisticated adjustment technology. That is, position adjustment in the X, Y and Z directions and tilt adjustment in the X, Y and Z directions. This is the same method as coupling using other lenses. Conventionally, it has been a big problem that the optical coupler takes a lot of time and effort for this highly accurate adjustment.

【0014】しかし、上記のような発光素子を作成した
のち、直接、ホログラム材料を発光素子に塗布して、ホ
ログラムレンズを直接露光するならば、調整は非常に簡
単になる。すなわち、一個一個のホログラムレンズを発
光位置に光学顕微鏡を通しながら正確にアライメントし
ながら露光できるからである。この光学的調整は、1回
であり、上記の機械的調整よりはるかに簡単で早くでき
る。また、カップリングする相手が多モードファイバの
ために、コア径が大きいために、発光源に指向性ができ
るだけで結合効率は大幅に上昇する。この様子を示した
のが図2である。図中、4はLEDの光、5はコア、6
はクラッドである。発光源1に指向性ができるのでファ
イバのコア内の光伝搬が効率的になる。
However, if the hologram material is directly applied to the light emitting element after the above light emitting element is prepared and the hologram lens is directly exposed, the adjustment becomes very simple. That is, each hologram lens can be exposed while being accurately aligned while passing through the optical microscope at the light emitting position. This optical adjustment is a one-time operation and is much easier and faster than the mechanical adjustment described above. In addition, since the coupling partner is a multimode fiber, the core diameter is large, so that the light emitting source can have directivity and the coupling efficiency is significantly increased. This is shown in FIG. In the figure, 4 is the light of the LED, 5 is the core, 6
Is the clad. The directivity of the light emitting source 1 enables efficient light propagation in the core of the fiber.

【0015】ホログラムレンズを直接、LEDの面に作
成する方法として、以下のように体積型ボログラム材料
を用いる方法と、光ディスク等で用いられるフォトポリ
マー(2P−photo polymer−樹脂)を用いる方法とが
ある。体積型ホログラム材料を用いる場合は、使用波長
と同じ波長、あるいは異なる波長の光で感光される材料
で、紫外線照射及び加熱によりホログラムが安定する材
料を用いる。真空装置などで発光素子を隠成した後、そ
こに前記フォトポリマーを塗布し、発光位置にホログラ
ムレンズ露光のための物体光と細い参照光の、光軸合わ
せをし、体積型のホログラムレンズを露光し、紫外線を
あて、加熱し、材料を安定化させて作成すればよい(図
1参照)。このときできるレンズは通常オフアクシス型
のレンズになるが、図3のようにハーフミラーで光を合
成して露光するとインライン型のホログラムレンズを正
確に発光層上に作成できる。図3において、7は参照
光、8は物体光、9はレンズ、10はプリズム(ハーフ
ミラー)である。
As a method of directly forming the hologram lens on the surface of the LED, there are a method of using a volume bologram material and a method of using a photopolymer (2P-photo polymer-resin) used in an optical disk or the like as described below. is there. When a volume hologram material is used, a material that is exposed to light having the same wavelength as the used wavelength or a different wavelength, and the hologram is stable by irradiation with ultraviolet light and heating is used. After concealing the light emitting element with a vacuum device etc., apply the photopolymer to it, align the optical axes of the object light and the thin reference light for exposure of the hologram lens at the light emitting position, and use the volume hologram lens. It may be prepared by exposing, exposing to ultraviolet rays, and heating to stabilize the material (see FIG. 1). The lens formed at this time is usually an off-axis type lens, but an in-line type hologram lens can be accurately formed on the light emitting layer by synthesizing light by a half mirror and exposing as shown in FIG. In FIG. 3, reference numeral 7 is reference light, 8 is object light, 9 is a lens, and 10 is a prism (half mirror).

【0016】また、2P樹脂を用いる方法とは、すなわ
ち表面レリーフ型のホログラムの金属マスターを押し当
てることである。真空装置などで発光素子を作成した
後、そこに2P樹脂を塗布し、発光位置にあらかじめ作
成されてあるスタンパを正確に顕微鏡とマニピュレータ
で位置合わせした後に、スタンパを押しあて、発光素子
側や輪脇から紫外線を照射し、固めて、スタンパを剥離
する。また、前記、体積型ホログラムを作成する際に
は、図4に示すようにインライン型のホログラムレンズ
を用いると、密着露光法でより簡単に作成できる。図
中、11は再生光、12はインライン型ホログラムレン
ズである。真空装置などで発光素子を作成した後、そこ
に体積型ホログラムの材料を塗布し、インライン型のホ
ログラムレンズ12を正確に位置合わせした後に、該イ
ンライン型のホログラム12を介して、紫外線あるいは
レーザ光を照射する。すると回折光が物体光に、透過光
が参照光と成ってホログラムレンズを簡単に複製するこ
とができる。
The method using the 2P resin is to press the metal master of the surface relief type hologram. After creating a light-emitting element with a vacuum device, etc., apply 2P resin to it, and after accurately aligning the pre-created stamper at the light-emitting position with the microscope and manipulator, press the stamper to press the light-emitting element side or ring. Ultraviolet rays are radiated from the sides to solidify and peel off the stamper. Further, when the volume hologram is produced, if an inline hologram lens is used as shown in FIG. 4, it can be produced more easily by a contact exposure method. In the figure, 11 is a reproduction light, and 12 is an in-line hologram lens. After a light emitting element is created by a vacuum device or the like, a volume hologram material is applied to the light emitting element, and the inline hologram lens 12 is accurately aligned, and then ultraviolet light or laser light is passed through the inline hologram 12. Irradiate. Then, the diffracted light becomes the object light and the transmitted light becomes the reference light, so that the hologram lens can be easily duplicated.

【0017】これらは、LEDばかりではなく、LDや
LDアレイにも適用できる。しかし、そのままホログラ
ム材料を塗布すると端面の反射率を下げて、発光パワー
を大きく下げる。したがって、LDの端面に多層膜を作
って、端面の反射率を下げないようにするか、あるいは
空気層を設けて次に別の固体物を接着し、その上にホロ
グラム材料を塗布する。あるいはDFB(Distributed
Feed Back;分布帰環形)レーザやDBR(Distributed
Bragg Reflector;ブラック反射形)レーザの端面のホ
ログラム材料を塗布し、ホログラムを露光する。こうす
ると、LDの発光パワーを大きく犠牲にすることなく、
カップリングできる。また、LEDも多少、直接発光面
にホログラム材料を塗布すると、発光パワーに影響する
ので、同様の処置をおこなって、LEDの端面がへき解
したままの状態と同じ反射率を保つようにすると、発光
パワーに変化は少ない。
These can be applied not only to LEDs but also to LDs and LD arrays. However, if the hologram material is applied as it is, the reflectance of the end face is lowered and the light emission power is greatly lowered. Therefore, a multilayer film is formed on the end face of the LD so as not to lower the reflectance of the end face, or an air layer is provided and another solid substance is then adhered, and the hologram material is applied thereon. Or DFB (Distributed
Feed Back; DBR (Distributed)
Bragg Reflector: Apply the hologram material on the end face of the laser and expose the hologram. By doing this, without sacrificing the light emission power of the LD,
Can be coupled. Also, if the hologram material is applied to the light emitting surface to some extent directly, it will affect the light emission power. Therefore, if the same treatment is carried out so that the end face of the LED maintains the same reflectance as when it is cleaved, There is little change in emission power.

【0018】[0018]

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。 (1)請求項1に対応する効果;LEDとホログラムレ
ンズ等とをあえて組み合わせることにより、光束にある
一定の方向に指向性を持たせられる。かつ、ある一定の
方向内の光の強度が発光方向の分布が均一となる。その
ため、カップリング効率は10%前後とあまり高くない
ものの、ファイバの位置や方向等の取付け公差が非常に
ゆるいものとなる。従来の方法では、この取付公差が小
さいため、カップリング効率がバラツクということがあ
ったが、あえてホログラムレンズ等の回析格子素子をL
EDとを組み合わせることで、性能の安定した光カプラ
ーを形成できる。 (2)請求項2に対応する効果;ホログラムレンズは作
成が容易なので、光素子の端面を球状レンズにしたり、
レンズを挿入したりすることよりも作成が簡単である。
また、光学機械で見ながら、発光位置に露光位置を重ね
るだけなので、作成が簡単である。また、正確な位置の
ホログラムを設定でき、かつ相手がコア径の大きな多モ
ードファイバなので、多くの光がロスすることなく伝達
され、光結合効率も高い。 (3)請求項3に対応する効果;LDの端面反射率を落
とすことなくカップリングできるので、LDやLDアレ
イでも効率良くカップリングできる。 (4)請求項4に対応する効果;請求項2と同様な効果
があると共に、この材料は、ドライな工程だけでホログ
ラムを作成できるので、発光素子自体を腐食したり、汚
したりしない。また、多少触ってもホログラム機能は低
下しない。 (5)請求項5,6に対応する効果;請求項2と同様な
効果がある他に、請求項2に対して、スタンパの位置調
整、あるいはマスターホログラムの位置調整だけで作成
できる(請求項4は参照光と物体光の調整で必要であ
る)。また、加熱する必要もない。
[Effect] As is apparent from the above description, the present invention has the following effects. (1) Effect corresponding to claim 1; By intentionally combining an LED and a hologram lens or the like, it is possible to give directivity to a certain direction of a light beam. Moreover, the distribution of the light intensity in a certain direction becomes uniform in the light emission direction. Therefore, although the coupling efficiency is not so high as around 10%, the mounting tolerance such as the position and direction of the fiber becomes very loose. In the conventional method, since the mounting tolerance is small, the coupling efficiency may vary. However, the diffractive grating element such as the hologram lens is dared to be L.
An optical coupler with stable performance can be formed by combining with ED. (2) The effect corresponding to claim 2; since the hologram lens is easy to make, the end surface of the optical element may be a spherical lens,
It is easier to create than inserting a lens.
In addition, the production is easy because the exposure position is simply overlapped with the emission position while looking at it with the optical machine. Further, since a hologram at an accurate position can be set and the other party is a multimode fiber having a large core diameter, a large amount of light can be transmitted without loss and the optical coupling efficiency is high. (3) Effect corresponding to claim 3; Since the coupling can be performed without reducing the end face reflectance of the LD, the coupling can be efficiently performed even in the LD or the LD array. (4) Effect corresponding to claim 4; In addition to the same effect as claim 2, this material does not corrode or contaminate the light emitting element itself, since a hologram can be created only by a dry process. Also, the hologram function does not deteriorate even if touched to some extent. (5) Effects corresponding to Claims 5 and 6; In addition to the same effects as Claim 2, it can be created only by adjusting the position of the stamper or the position of the master hologram. 4 is necessary for adjusting the reference light and the object light). Also, there is no need to heat.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明による光カプラーの製造方法の一実施
例を説明するための工程図である。
FIG. 1 is a process drawing for explaining one embodiment of a method for manufacturing an optical coupler according to the present invention.

【図2】 本発明による光カプラーの一実施例を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of an optical coupler according to the present invention.

【図3】 本発明による光カプラーの他の実施例を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the optical coupler according to the present invention.

【図4】 本発明による光カプラーの更に他の実施例を
示す図である。
FIG. 4 is a view showing still another embodiment of the optical coupler according to the present invention.

【図5】 従来の光カプラーを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a conventional optical coupler.

【図6】 従来の他の光カプラーを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing another conventional optical coupler.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…LED、2…LED基板、3…体積型フォトポリマ
ー。
1 ... LED, 2 ... LED substrate, 3 ... Volume photopolymer.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発光ダイオードから発した光を回析格子
で作られたレンズを介して、光ファイバあるいは他の光
伝送媒体とをカップリングすることを特徴とする光カプ
ラー。
1. An optical coupler, characterized in that light emitted from a light emitting diode is coupled with an optical fiber or another optical transmission medium through a lens made of a diffraction grating.
【請求項2】 発光ダイオードあるいは発光ダイオード
アレイから発する光とカップリングするファイバあるい
はファイバーアレイとを有するモジュールにおいて、前
記発光ダイオードあるいは発光ダイオードアレイの発光
部分に直接感光材料が塗布され、ホログラムレンズが形
成されることを特徴とする光カプラー。
2. In a module having a fiber or a fiber array for coupling light emitted from a light emitting diode or a light emitting diode array, a photosensitive material is directly applied to a light emitting portion of the light emitting diode or the light emitting diode array to form a hologram lens. An optical coupler characterized by being performed.
【請求項3】 発光素子がレーザダイオードあるいはレ
ーザダイオードアレイであり、該発光素子とホログラム
との間に多層膜あるいは空気層を介して別の透明固体を
設けその上にホログラムを作成することを特徴とする請
求項2記載の光カプラー。
3. The light emitting element is a laser diode or a laser diode array, and another transparent solid is provided between the light emitting element and the hologram via a multilayer film or an air layer to form a hologram thereon. The optical coupler according to claim 2.
【請求項4】 ホログラムが体積型ホログラムであり、
使用波長と同じ波長、あるいは異なる波長の光で感光さ
れる感光材料で、かつ紫外線照射及び加熱によりホログ
ラムが安定する感光材料を用い、真空装置などで発光素
子を作成した後、前記感光材料としてフォトポリマーを
塗布し、発光位置にホログラムレンズ露光のために物体
光と細い参照光との光軸合わせをし、体積型のホログラ
ムレンズを露光し、紫外線をあてて加熱し、前記材料を
安定化させることを特徴とする光カプラーの製造方法。
4. The hologram is a volume hologram,
Use a photosensitive material that is exposed to light of the same wavelength as the used wavelength or a different wavelength, and that has a hologram that is stable when irradiated with ultraviolet light and heated. Stabilize the material by applying a polymer, aligning the optical axis of the object light and the thin reference light for exposure of the hologram lens at the light emitting position, exposing the volume hologram lens, and applying heat by applying ultraviolet light. A method for producing an optical coupler characterized by the above.
【請求項5】 ホログラムが体積型ホログラムであり、
使用波長と同じ波長、あるいは異なる波長の光で感光さ
れる感光材料で、かつ紫外線照射及び加熱によりホログ
ラムが安定する感光材料を用い、真空装置などで発光素
子を作成した後、フォトポリマー樹脂を塗布し、発光位
置にあらかじめ作成されてあるスタンパを正確に位置合
わせした後に、該スタンパを押しあて、横から紫外線を
露光して固めて剥離し、ホログラムレンズを作成するこ
とを特徴とする光カプラーの製造方法。
5. The hologram is a volume hologram,
Use a photosensitive material that is sensitive to light of the same or different wavelength as the wavelength used, and that has a hologram that is stable when exposed to UV light and heated. After creating a light-emitting element using a vacuum device, apply a photopolymer resin. Then, after accurately aligning the stamper previously created at the light emitting position, the stamper is pressed and exposed from the side with ultraviolet rays to be solidified and peeled off, thereby forming a hologram lens. Production method.
【請求項6】 ホログラムが体積型ホログラムであり、
使用波長と同じ波長、あるいは異なる波長の光で感光さ
れる感光材料で、かつ紫外線照射及び加熱によりホログ
ラムが安定する感光材料を用い、真空装置などで発光素
子を作成した後、体積型ホログラム材料を塗布し、イン
ライン型のホログラムレンズを正確に位置合わせした後
に、該インライン型のホログラムを介して、紫外線ある
いはレーザ光を照射し、ホログラムレンズを複製して作
成することを特徴とする光カプラーの製造方法。
6. The hologram is a volume hologram,
After using a photosensitive material that is sensitive to light of the same or different wavelengths as the wavelength used and whose hologram is stable by UV irradiation and heating, create a light-emitting element with a vacuum device, etc., and then change the volume hologram material. After coating and accurately aligning the in-line type hologram lens, ultraviolet ray or laser light is irradiated through the in-line type hologram, and the hologram lens is duplicated to produce an optical coupler. Method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010114260A3 (en) * 2009-03-30 2010-12-09 서울대학교산학협력단 Method for coating light-emitting devices, light coupler, and method for manufacturing the light coupler

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2010114260A3 (en) * 2009-03-30 2010-12-09 서울대학교산학협력단 Method for coating light-emitting devices, light coupler, and method for manufacturing the light coupler
US8455890B2 (en) 2009-03-30 2013-06-04 Snu R&Db Foundation Method for coating light-emitting devices, light coupler, and method for manufacturing the light coupler

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