JPH08220357A - Optical connecting device and its production - Google Patents

Optical connecting device and its production

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JPH08220357A
JPH08220357A JP2638895A JP2638895A JPH08220357A JP H08220357 A JPH08220357 A JP H08220357A JP 2638895 A JP2638895 A JP 2638895A JP 2638895 A JP2638895 A JP 2638895A JP H08220357 A JPH08220357 A JP H08220357A
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JP
Japan
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optical
light
flat plate
substrate
microlens array
Prior art date
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Pending
Application number
JP2638895A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenjiro Hamanaka
賢二郎 浜中
Daisuke Arai
大介 新井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GIJUTSU KENKYU KUMIAI SHINJOHO
GIJUTSU KENKYU KUMIAI SHINJOHO SHIYORI KAIHATSU KIKO
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
GIJUTSU KENKYU KUMIAI SHINJOHO
GIJUTSU KENKYU KUMIAI SHINJOHO SHIYORI KAIHATSU KIKO
Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by GIJUTSU KENKYU KUMIAI SHINJOHO, GIJUTSU KENKYU KUMIAI SHINJOHO SHIYORI KAIHATSU KIKO, Nippon Sheet Glass Co Ltd filed Critical GIJUTSU KENKYU KUMIAI SHINJOHO
Priority to JP2638895A priority Critical patent/JPH08220357A/en
Publication of JPH08220357A publication Critical patent/JPH08220357A/en
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Abstract

PURPOSE: To provide an optical connecting device and its production for increasing the degree of freadom of optical connection. CONSTITUTION: This optical connecting device consists of an optical transmission substrate 12 in which graded index type rod lenses 10 are stacked and arranged in lots of parallel lines, a planer microlens array substrate 16 fixed to the substrate 12, and optoelectronic parts 14 mounted on the surface of the substrate 16. A diffraction optical element 18 is assembled in the optical path. Moreover, a diffraction optical element is assembled between the optical transmission substrate 12 and the planer microlens array substrate 16.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、面発光レーザや空間光
変調素子等の光電子部品を容易に集積化実装可能な、屈
折率分布型ロッドレンズと平板マイクロレンズアレイと
を組み合わせた光配線ボード(Optical bus
InterconnectionSystem)に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical wiring board in which a graded index rod lens and a flat plate microlens array are combined so that optoelectronic components such as a surface emitting laser and a spatial light modulator can be easily integrated and mounted. (Optical bus
(Interconnection System).

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信,光交換,光コンピューティング
等の分野で様々なデバイス,システムが提案・研究さ
れ、徐々に実用化に向かっている中で、近年、光実装技
術についての研究がクローズアップされてきている。光
電子部品(デバイス)間の光情報の接続が光インターコ
ネクションであるとすれば、それらデバイスをどのよう
に配置固定するかといったモジュール化技術も、光イン
ターコネクション技術の重要な一要素であると言える。
特に、光の2次元パターンを空間伝搬させる、いわゆる
フリースペース光インターコネクション(3次元光接
続)では、その光実装技術の重要性は高い。これは、フ
リースペース光インターコネクションが、取り扱える情
報量とその並列性,接続の自由度等の点で高い能力が期
待される反面、モジュール化・実装に関わる多くの問題
点を抱えているからである。具体的には、各光学系構
成部品に対するx,y,z,θx ,θy ,θz の6軸の
精密アライメント調整が必要である、小型化が困難で
ある、温度変化,振動等に対する信頼性を得るのが難
しい、バルキーな個別部品の組立によりモジュール化
されるため、半導体デバイス作製工程と比較して自動
化,標準化が難しい、等がその問題点として挙げられ
る。
2. Description of the Related Art While various devices and systems have been proposed and researched in the fields of optical communication, optical switching, optical computing, etc., and gradually put into practical use, research on optical packaging technology has been closed recently. It has been uploaded. If the optical information connection between opto-electronic components (devices) is optical interconnection, the modularization technology such as how to arrange and fix these devices is also an important element of optical interconnection technology. .
In particular, in so-called free space optical interconnection (three-dimensional optical connection) in which a two-dimensional pattern of light is spatially propagated, the optical mounting technique is highly important. This is because free space optical interconnection is expected to have high capability in terms of the amount of information that can be handled, its parallelism, and the degree of freedom of connection, but it has many problems related to modularization and mounting. is there. Specifically, precise alignment adjustment of 6 axes of x, y, z, θ x , θ y , and θ z for each optical system component is required, miniaturization is difficult, temperature change, vibration, etc. The problems are that it is difficult to obtain reliability, and because it is modularized by assembling bulky individual parts, it is difficult to automate and standardize compared to the semiconductor device manufacturing process.

【0003】本出願人は、このような問題点を解決した
フリースペース光学系実装技術について提案を行ってい
る(特開平6−337319号公報「光接続装置および
その製造方法」)。この既提案のような光学接続装置に
よれば、多段多数列に配列させた屈折率分布型ロッドレ
ンズと、その間に挿入固定したプリズムとで構成され、
各プリズム上面に共役結像面を備えた、共役結像面間の
画像伝送のための基板(以下、光伝播基板という)を備
え、この基板の上の、各共役像面位置に平板マイクロレ
ンズアレイを備えた基板(以下、平板マイクロレンズア
レイ基板という)を接着固定し、各平板マイクロレンズ
アレイの焦点面位置に、面発光レーザや空間光変調素子
等の光電子部品を配置し、各光電子部品間の光接続を可
能にしている。
The present applicant has proposed a free space optical system mounting technique that solves the above problems (Japanese Patent Laid-Open No. 6-337319, "Optical connection device and its manufacturing method"). According to the optical connection device such as this already proposed, it is composed of a gradient index rod lens arrayed in multiple stages and multiple rows, and a prism inserted and fixed between them.
A substrate (hereinafter referred to as a light propagating substrate) for image transmission between the conjugate image planes, which has a conjugate image plane on the upper surface of each prism, is provided, and a flat plate microlens is provided on the substrate at each conjugate image plane position. A substrate provided with an array (hereinafter referred to as a flat plate microlens array substrate) is adhesively fixed, and optoelectronic components such as a surface emitting laser and a spatial light modulator are arranged at the focal plane position of each flat plate microlens array. It enables optical connection between them.

【0004】このような光学接続装置は、屈折率分布型
ロッドレンズと平板マイクロレンズアレイとのハイブリ
ッド光学系になっているため、屈折率分布型ロッドレン
ズの収差の影響が軽減されて、高性能なアレイ対アレイ
の光接続が可能となる。また、平板マイクロレンズアレ
イが1枚の基板で一体に作製されているため、各平板マ
イクロレンズアレイ位置=各共役結像面位置(光電子部
品配置位置)が、フォトマスク精度の高い位置精度で作
製できる。これにより、平板マイクロレンズアレイ基板
表面に、光電子部品の表面実装のためのソルダーパッ
ド,電気配線等が、同じくフォトマスク精度で形成で
き、各光電子部品を高精度に実装して光電子システムが
作製可能となる。
Since such an optical connecting device is a hybrid optical system of a gradient index rod lens and a flat plate microlens array, the effect of the aberration of the gradient index rod lens is reduced and high performance is achieved. This enables optical connection of various arrays. Further, since the flat plate microlens array is integrally manufactured on one substrate, each flat plate microlens array position = each conjugate image plane position (optoelectronic component placement position) is manufactured with high position accuracy of photomask accuracy. it can. As a result, solder pads, electrical wiring, etc. for surface mounting of optoelectronic components can be formed on the surface of a flat microlens array substrate with the same photomask accuracy, and optoelectronic systems can be manufactured by mounting each optoelectronic component with high accuracy. Becomes

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述した既提案の光学
接続装置は、高性能なアレイ対アレイの光接続が可能で
あるが、光接続の自由度が小さいという欠点がある。
The above-mentioned proposed optical connection device is capable of high-performance array-to-array optical connection, but has a drawback that the degree of freedom of optical connection is small.

【0006】本発明の目的は、アレイ間の序列の組み替
えや、1対多(one−to−many)、多対1(m
any−to−one)接続を可能とし、光接続の自由
度を拡大した光学接続装置を提供することにある。
An object of the present invention is to rearrange the order of arrays, one-to-many, many-to-one (m).
An object is to provide an optical connection device that enables any-to-one) connection and expands the degree of freedom of optical connection.

【0007】本発明の他の目的は、このような光学接続
装置の製造方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing such an optical connecting device.

【0008】[0008]

【発明の概要】本発明の光学接続装置は、テレセントリ
ックな結像系を1単位として、この結像系が同一の光軸
上に少なくとも1段以上配列されたものが、少なくとも
1列以上並列に、光透過性平板内に配列された光伝播基
板と、前記光伝播基板内の前記光軸上に設けられ、光を
前記光軸とは直角の方向に、かつ前記光伝播基板の一方
の面側に向かうように光路を変更する少なくとも2個以
上の光路変更素子と、前記光伝播基板の前記一方の面側
に設けられ、前記光路変更素子に対向する位置に複数の
平板マイクロレンズアレイを有する平板マイクロレンズ
アレイ基板と、前記結像系の光軸上に設けられた少なく
とも1個以上の回折光学素子と、前記光伝播基板の他方
の面側の共役像面およびまたはフーリエ変換面に設けら
れた少なくとも2個以上の光電子部品とを備えている。
SUMMARY OF THE INVENTION The optical connecting device of the present invention has a telecentric imaging system as a unit, and at least one or more stages of the imaging system arranged on the same optical axis are arranged in parallel in at least one column. A light propagation substrate arranged in a light-transmissive flat plate, and the light propagation substrate provided on the optical axis in a direction perpendicular to the optical axis, and one surface of the light propagation substrate. At least two optical path changing elements that change the optical path toward the side, and a plurality of flat plate microlens arrays provided on the one surface side of the light propagation substrate and facing the optical path changing elements. A flat plate microlens array substrate, at least one diffractive optical element provided on the optical axis of the image forming system, and a conjugate image plane and / or a Fourier transform plane on the other surface side of the light propagation substrate. At least 2 And a more optoelectronic components.

【0009】さらに、本発明の光学接続装置の製造方法
は、第1および第2の光透過性平面基板に、ダイヤモン
ドブレードを用いた研削加工またはエッチングにより溝
を作製する工程と、半径方向に屈折率分布を持つ円柱形
状の長尺ロッドレンズを、前記溝に配列し、第1および
第2の光透過性平面基板間に一体化し固定する工程と、
前記第1の光透過性平面基板および前記ロッドレンズ
を、ダイヤモンドブレードを用いた研削加工により、前
記第2の光透過性平面基板の一部を残して、前記ロッド
レンズの軸と垂直な方向に切断することによって、屈折
率分布型ロッドレンズに分割する工程と、前記分割によ
り形成された前記屈折率分布型ロッドレンズと屈折率分
布型ロッドレンズとの隙間に、光路変更素子および第1
の透過型回折光学素子を挿入固定して、光伝播基板を作
製する工程と、複数の平板マイクロレンズアレイを有す
る平板マイクロレンズアレイ基板の、前記光路変更素子
に対向した平板マイクロレンズアレイのレンズ面側に第
2の透過型回折光学素子を作製する工程と、前記平板マ
イクロレンズアレイ基板を前記光伝播基板にアライメン
トして接着固定する工程と、前記平板マイクロレンズア
レイ基板のマイクロレンズとは反対側の面に光電子部品
を実装する工程とを含んでいる。
Further, in the method for manufacturing an optical connecting device of the present invention, a step of forming a groove on the first and second light-transmissive flat substrates by grinding or etching using a diamond blade and bending in the radial direction. A step of arranging a cylindrical long rod lens having a rate distribution in the groove, and integrating and fixing the first and second light-transmissive flat substrates;
The first light-transmissive flat substrate and the rod lens are ground by a diamond blade to leave a part of the second light-transmissive flat substrate in a direction perpendicular to the axis of the rod lens. The step of dividing by cutting into the gradient index rod lens, and the optical path changing element and the first portion in the gap between the gradient index rod lens and the gradient index rod lens formed by the dividing.
And fixing the transmissive diffractive optical element to prepare a light propagation substrate, and a lens surface of the flat plate microlens array facing the optical path changing element of the flat plate microlens array substrate having a plurality of flat plate microlens arrays. A second transmission type diffractive optical element on the side, a step of aligning and fixing the flat microlens array substrate to the light propagation substrate, and a side of the flat microlens array substrate opposite to the microlenses. And a step of mounting an optoelectronic component on the surface.

【0010】[0010]

【実施例】図1は、本発明の光学接続装置の構成の理解
を助けるための概略図である。光学接続装置は、屈折率
分布型ロッドレンズ10が多段かつ平行な多数列に配列
された光伝播基板12と、基板12に接着固定された平
板マイクロレンズアレイ基板16と、基板16に表面実
装された光電子部品14とから構成され、光路中に回折
光学素子18が設けられている。光伝播基板12と平板
マイクロレンズアレイ基板16との間にも回折光学素子
が設けられているが、図面を簡単にするため省略してあ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic view for helping understanding of the structure of the optical connecting apparatus of the present invention. The optical connecting device includes a light propagation substrate 12 in which gradient index rod lenses 10 are arranged in multiple rows parallel to each other, a flat microlens array substrate 16 adhered and fixed to the substrate 12, and surface mounted on the substrate 16. And a diffractive optical element 18 in the optical path. A diffractive optical element is also provided between the light propagation substrate 12 and the flat plate microlens array substrate 16, but it is omitted for simplification of the drawing.

【0011】屈折率分布型ロッドレンズは、中心から外
周にかけて半径方向にほぼ2乗分布で減少するような屈
折率分布をもっており、屈折率勾配によってロッド内の
光線が曲げられてレンズとして作用するものであり、セ
ルフォック(SELFOC)の登録商標で日本板硝子株
式会社より市販されている。また平板マイクロレンズア
レイは、ガラス基板表面近傍にイオン交換法を用いて略
半球状の微小なレンズがアレイ状に形成されたものであ
る。この明細書では、このような平板マイクロレンズア
レイを複数備える基板を、平板マイクロレンズアレイ基
板と呼ぶ。マイクロレンズアレイはこれに限らず、回折
をベースにしたマイクロフレネルレンズアレイ,樹脂成
型球面レンズアレイ等であってもよい。
The gradient index rod lens has a gradient index distribution that decreases from the center to the outer periphery in the radial direction in a substantially squared manner, and the rays within the rod are bent by the gradient of the gradient index to act as a lens. And is commercially available from Nippon Sheet Glass Co., Ltd. under a registered trademark of SELFOC. The flat plate microlens array is an array of microscopic lenses having a substantially hemispherical shape formed by an ion exchange method near the surface of a glass substrate. In this specification, a substrate including a plurality of such flat plate microlens arrays is referred to as a flat plate microlens array substrate. The microlens array is not limited to this, and may be a diffraction-based microFresnel lens array, a resin-molded spherical lens array, or the like.

【0012】このような光学接続装置における1段の代
表的な結像系を図2に示す。1段の結像系を構成する光
伝播基板12は、倒立等倍の結像系を形成するようにテ
レセントリック配置した2個の屈折率分布型ロッドレン
ズ101,102と、屈折率分布型ロッドレンズ101
と103との間に設けられたプリズム201と、屈折率
分布型ロッドレンズ102と104との間に設けられた
プリズム202と、屈折率分布型ロッドレンズ101と
102との間のフーリエ変換面に設けられた透過型回折
光学素子182とからなり、これらは2枚のガラス基板
191と192との間に挟まれている。また、1段の結
像系を構成する平板マイクロレンズアレイ基板16は、
複数個のマイクロレンズがマトリックス状に形成された
2個の平板マイクロレンズアレイ221,222と、平
板マイクロレンズアレイのレンズ面に設けられた透過型
回折光学素子181,183とからなり、回折光学素子
181,183はプリズム201,202に対向する位
置に設けられている。平板マイクロレンズアレイ181
の焦点面位置には発光素子アレイ141が、平板マイク
ロレンズアレイ182の焦点面位置には受光素子アレイ
142が設けられている。発光素子アレイ141および
受光素子アレイ142は、複数個の発光素子および受光
素子がそれぞれマトリックス状に配列されている。
FIG. 2 shows a typical one-stage image forming system in such an optical connecting device. The light propagating substrate 12 constituting the one-stage imaging system includes two gradient index rod lenses 101 and 102 telecentricly arranged so as to form an inverted equal-magnification imaging system, and a gradient index rod lens. 101
And a prism 201 provided between the gradient index rod lenses 102 and 104, and a Fourier transform surface between the gradient index rod lenses 101 and 102. The transmission type diffractive optical element 182 is provided, and these are sandwiched between two glass substrates 191 and 192. Further, the flat plate microlens array substrate 16 forming the one-stage image forming system is
The diffractive optical element includes two flat plate microlens arrays 221 and 222 in which a plurality of microlenses are formed in a matrix and transmissive diffractive optical elements 181 and 183 provided on the lens surface of the flat plate microlens array. 181, 183 are provided at positions facing the prisms 201, 202. Flat plate microlens array 181
A light emitting element array 141 is provided at the focal plane position of, and a light receiving element array 142 is provided at the focal plane position of the flat plate microlens array 182. In the light emitting element array 141 and the light receiving element array 142, a plurality of light emitting elements and light receiving elements are arranged in a matrix.

【0013】以上のような結像系においては、発光素子
アレイ141の発光面と受光素子アレイ142の受光面
とが共役像面を形成し、発光素子アレイ141の光の2
次元パターンが受光素子アレイ142に伝播される。
In the image forming system as described above, the light emitting surface of the light emitting element array 141 and the light receiving surface of the light receiving element array 142 form a conjugate image plane, and the light of the light emitting element array 141 is divided into two parts.
The dimensional pattern is propagated to the light receiving element array 142.

【0014】図2の構成において、プリズム202を、
1/4波長板と偏光ビームスプリッタとミラーよりなる
光路変更素子に置き換え、受光素子アレイ142を、空
間光変調デバイスに置き換えれば、光の2次元パターン
を変調して次段の結像系に伝播することができる。
In the configuration of FIG. 2, the prism 202 is
If a light path changing element including a quarter wave plate, a polarization beam splitter and a mirror is replaced, and the light receiving element array 142 is replaced with a spatial light modulation device, a two-dimensional pattern of light is modulated and propagated to the next-stage imaging system. can do.

【0015】平板マイクロレンズアレイ基板16上に表
面実装される光電子部品は、光学接続装置の用途に応じ
て種々選択することができる。例えば、光入出力デバイ
スとしては、半導体レーザアレイ(面発光レーザ),L
EDアレイ,光ディテクタアレイ,受光部あるいは発光
部を持つ光スイッチアレイや空間光変調デバイス,光フ
ァイバアレイ,光導波路の光結合部分などである。ま
た、光変換デバイスとしては、面に入射する光線、ある
いは1次元または2次元の光情報の強度,位相,波面形
状,伝播方向,偏光等を変換する面を備えたデバイスで
あれば、いかなる種類のものであってもよい。
Various optoelectronic components surface-mounted on the flat microlens array substrate 16 can be selected according to the application of the optical connecting device. For example, as the optical input / output device, a semiconductor laser array (surface emitting laser), L
An ED array, an optical detector array, an optical switch array having a light receiving part or a light emitting part, a spatial light modulation device, an optical fiber array, an optical coupling part of an optical waveguide, and the like. Further, as the light conversion device, any kind of device can be used as long as it has a surface for converting the intensity, phase, wavefront shape, propagation direction, polarization, etc. of light rays incident on a surface or one-dimensional or two-dimensional optical information. It may be one.

【0016】さて、図2の結像系に用いられている回折
光学素子181,182,183について説明する。回
折光学素子は、いずれも透過型であり、マトリックス状
に配列された回折格子よりなる。回折格子は、例えば図
3に示すように、階段状格子24が平行に形成されてい
る。格子ピッチをpとしたとき、回折角θは、sinθ
=λ/pで表される。ただし、λは入射光の波長であ
る。格子ピッチpが小さくなるほど、回折角は大きくな
る。また、図示の回折格子では階段状格子面の光路長
を、0,λ/4,λ/2,3λ/4と4ステップにして
いるが、さらに細かく8ステップにすれば、回折効率を
高めることができる。
Now, the diffractive optical elements 181, 182 and 183 used in the image forming system of FIG. 2 will be described. Each of the diffractive optical elements is a transmissive type and is composed of diffraction gratings arranged in a matrix. In the diffraction grating, for example, as shown in FIG. 3, step gratings 24 are formed in parallel. When the grating pitch is p, the diffraction angle θ is sin θ
= Λ / p However, λ is the wavelength of the incident light. The smaller the grating pitch p, the larger the diffraction angle. Further, in the illustrated diffraction grating, the optical path length of the stepped grating surface is set to 4 steps of 0, λ / 4, λ / 2, and 3λ / 4, but if the steps are finer, the diffraction efficiency can be improved. You can

【0017】図4に、フーリエ変換面に配置された回折
光学素子182の各回折格子アレイの格子方向および格
子ピッチの一例と、各回折格子による(X,Y)方向へ
の光のシフト量を示す。回折光学素子182は、光のシ
フト量を決めるためのものであり、各回折格子が発光素
子アレイの各素子と1対1に対応する必要はない。
FIG. 4 shows an example of the grating direction and grating pitch of each diffraction grating array of the diffractive optical element 182 arranged on the Fourier transform plane, and the shift amount of light in each (X, Y) direction by each diffraction grating. Show. The diffractive optical element 182 is for determining the shift amount of light, and it is not necessary for each diffraction grating to have a one-to-one correspondence with each element of the light emitting element array.

【0018】図4(A)には、略円形の回折格子26が
(X,Y)マトリックス状に配列されている回折光学素
子182を示す。なお、(X,Y)方向は、図示の矢印
方向とする。階段状格子の方向およびピッチを選択する
ことにより、図4(B)に示すように、光のシフト量を
決定できる。図示の例では、X方向に−2,−1,0,
+1,+2およびY方向に−2,−1,0,+1,+2
の量だけシフトさせることができる。
FIG. 4A shows a diffractive optical element 182 in which substantially circular diffraction gratings 26 are arranged in an (X, Y) matrix. The (X, Y) direction is the arrow direction shown. By selecting the direction and pitch of the staircase grating, the shift amount of light can be determined as shown in FIG. In the illustrated example, in the X direction, -2, -1, 0,
+1, +2 and -2, -1, 0, +1, +2 in Y direction
Can be shifted by the amount of.

【0019】回折光学素子181,183についても、
上述のような回折格子アレイで構成できるが、回折光学
素子181は、発光素子アレイ141の各発光素子から
光軸に平行に出射され、平板マイクロレンズアレイ22
1の対応するマイクロレンズを透過した光を、回折光学
素子182の所望のシフト量の回折格子26に透過させ
るために偏向する。また、回折光学素子183は、回折
光学素子182を透過してきた光を、平板マイクロレン
ズアレイ222の各マイクロレンズに対し垂直に入射す
るように偏向する。平板マイクロレンズアレイ222の
各マイクロレンズを透過した光は平行光となって、受光
素子アレイ142の対応する受光素子に入射する。
Also for the diffractive optical elements 181, 183,
Although it can be configured by the diffraction grating array as described above, the diffractive optical element 181 is emitted from each light emitting element of the light emitting element array 141 in parallel with the optical axis, and the flat plate microlens array 22.
The light transmitted through the corresponding microlens 1 is deflected to be transmitted to the diffraction grating 26 of the diffractive optical element 182 with a desired shift amount. Further, the diffractive optical element 183 deflects the light transmitted through the diffractive optical element 182 so as to be vertically incident on each microlens of the flat plate microlens array 222. The light transmitted through each microlens of the flat plate microlens array 222 becomes parallel light and enters the corresponding light receiving element of the light receiving element array 142.

【0020】図5は、図2の倒立等倍結像系の等価光学
系であり、回折光学素子182に図4の回折光学素子を
用いた場合のY方向における光チャネルの接続の一例を
示す。発光素子アレイ141のY方向の光チャネルを上
から1,2,3,4とした場合、回折光学素子181,
182,183が設けられていなければ、受光素子アレ
イ142には上から光チャネル4,3,2,1の順に入
射する。
FIG. 5 is an equivalent optical system of the inverted equal-magnification imaging system of FIG. 2, and shows an example of connection of optical channels in the Y direction when the diffractive optical element of FIG. 4 is used as the diffractive optical element 182. . When the light channels in the Y direction of the light emitting element array 141 are 1, 2, 3, and 4 from the top, the diffractive optical element 181,
If 182 and 183 are not provided, the light channels 4, 3, 2, and 1 are incident on the light receiving element array 142 in this order from above.

【0021】図5の光接続の例では、チャネル1,3の
光は、平板マイクロレンズアレイ221,回折光学素子
181,プリズム201,屈折率分布型ロッドレンズ1
01を経て回折光学素子182のY方向シフト量が+1
の回折格子に入射し、一方、チャネル2,4の光は、回
折光学素子182のY方向シフト量が−1の回折格子に
入射する。回折光学素子182でY方向に偏向された光
は、屈折率分布型ロッドレンズ102,プリズム20
2,回折光学素子183を経て、上から光チャネル3,
4,1,2の順で平板マイクロレンズアレイ222に入
射し、光学系の光軸に平行にされ対応する受光素子に入
射する。
In the example of the optical connection shown in FIG. 5, the light of the channels 1 and 3 includes the flat plate microlens array 221, the diffractive optical element 181, the prism 201, and the gradient index rod lens 1.
After passing 01, the shift amount of the diffractive optical element 182 in the Y direction is +1.
The light of channels 2 and 4 is incident on the diffraction grating of the diffractive optical element 182 whose shift amount in the Y direction is −1. The light deflected in the Y direction by the diffractive optical element 182 receives the gradient index rod lens 102 and the prism 20.
2, through the diffractive optical element 183, the optical channel 3,
The light enters the flat plate microlens array 222 in the order of 4, 1, 2 and is made parallel to the optical axis of the optical system and then enters the corresponding light receiving element.

【0022】次に、図2の結像系の他の例を説明する。
図2に示した結像系は、2個の屈折率分布型ロッドレン
ズ101と102との間のフーリエ変換面に回折光学素
子182を設けているが、この回折光学素子を他の2個
の回折光学素子181,183と同様に平板マイクロレ
ンズアレイ基板16に形成してもよい。図6にその結像
系を示す。この場合、屈折率分布型ロッドレンズ101
と102との間に、45度の偏光選択性面を2面有する
偏光ビームスプリッタ28と上面に設けられた1/4波
長板30とからなる光路変更素子を配置し、1/4波長
板30と対向する平板マイクロレンズアレイ基板16の
面には、反射型の回折光学素子184を形成する。
Next, another example of the image forming system shown in FIG. 2 will be described.
The image forming system shown in FIG. 2 is provided with the diffractive optical element 182 on the Fourier transform surface between the two gradient index rod lenses 101 and 102. Like the diffractive optical elements 181, 183, they may be formed on the flat plate microlens array substrate 16. FIG. 6 shows the image forming system. In this case, the gradient index rod lens 101
And 102, an optical path changing element including a polarization beam splitter 28 having two 45-degree polarization selective surfaces and a quarter wavelength plate 30 provided on the upper surface is arranged. A reflection type diffractive optical element 184 is formed on the surface of the flat plate microlens array substrate 16 facing the.

【0023】このような結像系においては、発光素子ア
レイ141からP偏光を出射する。偏光ビームスプリッ
タ28はP偏光を反射し、反射されたP偏光は1/4波
長板30を通って回折光学素子184で反射,偏向さ
れ、再び1/4波長板30を通ってS偏光とされ、偏光
ビームスプリッタ28で反射されて、屈折率分布型ロッ
ドレンズ102の方向へ伝播する。この構成の結像系で
は、3個の回折光学素子181,182,184を平板
マイクロレンズアレイ基板16に形成するので、図2の
構造に比べて製造が容易になるという利点がある。なお
回折光学素子184は反射型としたが、ミラーに透過型
回折光学素子を設けたものを使用してもよい。
In such an image forming system, P-polarized light is emitted from the light emitting element array 141. The polarization beam splitter 28 reflects P-polarized light, the reflected P-polarized light passes through the quarter-wave plate 30 and is reflected and deflected by the diffractive optical element 184, and again passes through the quarter-wave plate 30 to become S-polarized light. Is reflected by the polarization beam splitter 28 and propagates toward the gradient index rod lens 102. Since the three diffractive optical elements 181, 182, 184 are formed on the flat plate microlens array substrate 16 in the image forming system having this structure, there is an advantage that the manufacturing is easier than the structure shown in FIG. Although the diffractive optical element 184 is of a reflective type, a mirror provided with a transmissive diffractive optical element may be used.

【0024】次に、本発明による光接続装置の製造方法
について説明する。代表的な例として、図6の結像系を
有する光学接続装置を製造するものとする。
Next, a method of manufacturing the optical connecting device according to the present invention will be described. As a typical example, an optical connecting device having the image forming system of FIG. 6 is manufactured.

【0025】まず、図7に示すように、研磨されたガラ
ス基板32とカバーガラス基板34の各々の一方の面
に、ダイヤモンドブレードを用いた研削加工によって、
例えば半円状や矩形の断面を持つレンズ配列用溝36を
作製する。このレンズ配列用溝に、直径4mmの長尺の
屈折率分布型ロッドレンズ38を配列した後、2枚のガ
ラス基板32,34を接着して屈折率分布型ロッドレン
ズ38とガラス基板32とカバーガラス基板34とを一
体化する。
First, as shown in FIG. 7, one surface of each of the glass substrate 32 and the cover glass substrate 34, which have been polished, is ground by a diamond blade.
For example, the lens array groove 36 having a semicircular or rectangular cross section is formed. A long refractive index distribution type rod lens 38 having a diameter of 4 mm is arranged in the lens arrangement groove, and then two glass substrates 32 and 34 are adhered to each other to bond the refractive index distribution type rod lens 38, the glass substrate 32 and the cover. The glass substrate 34 is integrated.

【0026】次に、図8(A)に示すように、接着一体
化したカバーガラス基板34の面側から、ダイヤモンド
ブレード40を入れて、カバーガラス基板34の部分お
よび屈折率分布型ロッドレンズ38を切断し、かつガラ
ス基板32の一部分を残して、幅が5mmの矩形状の垂
直溝42を複数本作製する。このとき、図8(B)に示
すように、溝42の両側面421,422および底面4
23は、表面粗さRmaxで、数μm以下程度の平面に
仕上がるような番手を持つダイヤモンドブレード40
(研削部分:401)を用いて研削加工する。これによ
り屈折率分布型ロッドレンズ38は切断されて、長さが
4.2mmの個々の屈折率分布型ロッドレンズが形成さ
れる。そして、これら矩形状垂直溝42に、プリズム,
偏光ビームスプリッタを挿入し固定する。なおこのと
き、前記研削加工によって若干粗された屈折率分布型ロ
ッドレンズ端面における、光散乱を抑えるために、各プ
リズム,偏光ビームスプリッタの垂直溝を接触する面
と、垂直溝の対応する面(図7の421,422,42
3)との間に、屈折率マッチング材料を充填する屈折率
マッチング処理を施してもよい。
Next, as shown in FIG. 8 (A), a diamond blade 40 is inserted from the surface side of the cover glass substrate 34 that is integrally bonded, and the portion of the cover glass substrate 34 and the gradient index rod lens 38. Are cut, and a part of the glass substrate 32 is left, so that a plurality of rectangular vertical grooves 42 having a width of 5 mm are formed. At this time, as shown in FIG. 8B, both side surfaces 421 and 422 of the groove 42 and the bottom surface 4 are formed.
Reference numeral 23 denotes a diamond blade 40 having a surface roughness Rmax and having a count such that it is finished to a flat surface of about several μm or less.
Grinding is performed using (ground portion: 401). As a result, the gradient index rod lens 38 is cut to form individual gradient index rod lenses having a length of 4.2 mm. Then, prisms,
Insert and fix the polarization beam splitter. At this time, in order to suppress light scattering, in the end surface of the graded index rod lens slightly roughened by the grinding process, the surfaces in contact with the vertical grooves of each prism and the polarization beam splitter and the corresponding surfaces of the vertical grooves ( 421, 422, 42 of FIG.
A refractive index matching process of filling a refractive index matching material may be performed between 3).

【0027】最後に、カバーガラス基板の研削除去され
た部分をガラスで埋めることにより、機械振動,ゴミ混
入等に対する信頼性を確保する。以上のようにして、光
伝播基板12が作製される。なお以上の例では、屈折率
分布型ロッドレンズを挟む基板にはガラス基板を用いた
が、使用波長の光を透過する平行平面基板であればよ
く、例えばアクリル基板であったり、また使用波長が
1.3μm、または1.5μm程度であるときには、シ
リコン基板であったりする。
Finally, by burying the ground and removed portion of the cover glass substrate with glass, reliability against mechanical vibration, contamination of dust and the like is secured. The light propagation substrate 12 is manufactured as described above. In the above example, a glass substrate was used as the substrate that sandwiches the gradient index rod lens, but any parallel flat substrate that transmits light of the used wavelength may be used, such as an acrylic substrate or a used wavelength. When it is about 1.3 μm or 1.5 μm, it may be a silicon substrate.

【0028】以上の方法によれば、各屈折率分布型ロッ
ドレンズはもともと1本の長尺の屈折率分布型ロッドレ
ンズを切断して作製されるため、結像系における光軸の
完全な同軸性が確保できる。このため、例えば挿入部品
の位置ずれが起きた場合に、そのずれは結像系を伝搬し
ても増幅されることがなく、最初のずれのままである。
この光軸の同軸性が確保されていないと、ずれが生じた
場合には、結像系を伝搬していくとそのずれが増幅され
ることになってしまう。
According to the above method, since each gradient index rod lens is originally produced by cutting one long gradient index rod lens, perfect coaxial alignment of the optical axis in the imaging system is achieved. You can secure the sex. Therefore, for example, when a positional deviation of the insertion part occurs, the deviation is not amplified even when propagating through the imaging system, and remains the initial deviation.
If the coaxiality of the optical axis is not ensured, if a deviation occurs, the deviation will be amplified as it propagates through the imaging system.

【0029】一方、平板マイクロレンズアレイ基板16
のマイクロレンズアレイが形成されている面には、透過
型回折光学素子および反射型回折光学素子がフォトリソ
グラフィ技術を用いて作製される。なお、平板マイクロ
レンズアレイ基板16には、直径225μm,f=62
5μm,ピッチ250μmのマイクロレンズアレイが設
けられている。
On the other hand, the flat plate microlens array substrate 16
A transmission type diffractive optical element and a reflection type diffractive optical element are manufactured by a photolithography technique on the surface on which the microlens array is formed. The flat microlens array substrate 16 has a diameter of 225 μm and f = 62.
A microlens array having a pitch of 5 μm and a pitch of 250 μm is provided.

【0030】このような平板マイクロレンズアレイ基板
16を、光伝播基板12にアライメントして接着固定す
るが、アライメントの方法について以下に説明する。
Such a flat plate microlens array substrate 16 is aligned and bonded and fixed to the light propagation substrate 12, and the alignment method will be described below.

【0031】図9(A)に示すように、テレセントリッ
クな等倍結像系の第1の共役像面にある平板マイクロレ
ンズアレイ221のマイクロレンズ44の領域外の部分
に第1のアライメントマーカーとして正方形の頂点に位
置する4個のピンホール46を設ける。一方、図9
(B)に示すように、第2の共役像面にある平板マイク
ロレンズアレイ222に、ピンホールに対応する位置に
第2のアライメントマーカーである4個の十字パターン
48をパターニングする。
As shown in FIG. 9A, as a first alignment marker, a portion outside the area of the microlens 44 of the flat plate microlens array 221 on the first conjugate image plane of the telecentric unity-magnification system is used. Four pinholes 46 located at the apexes of the square are provided. On the other hand, FIG.
As shown in (B), four cross patterns 48, which are second alignment markers, are patterned on the flat plate microlens array 222 on the second conjugate image plane at positions corresponding to the pinholes.

【0032】このようなアライメントマーカーとしての
ピンホールおよび十字パターンは、次のようにして作製
される。平板マイクロレンズアレイのレンズ面側には、
例えばCr膜あるいはCr/Cr2 3 積層膜よりなる
遮光膜が設けられるが、この遮光膜を開口することによ
り形成する。具体的には、Cr/Cr2 3 膜をスパッ
タ蒸着し、フォトリソグラフィでレンズ部分およびアラ
イメントマーカー部分をパターニングして、エッチング
除去することにより形成される。あるいは、イオン交換
法によりマイクロレンズを形成するときに、アライメン
トマーカーも屈折率分布領域として作り込むこともでき
る。
The pinhole and the cross pattern as such an alignment marker are produced as follows. On the lens surface side of the flat microlens array,
For example, a light-shielding film made of a Cr film or a Cr / Cr 2 O 3 laminated film is provided, which is formed by opening this light-shielding film. Specifically, it is formed by sputter depositing a Cr / Cr 2 O 3 film, patterning the lens portion and the alignment marker portion by photolithography, and removing them by etching. Alternatively, when forming the microlens by the ion exchange method, the alignment marker can also be formed as the refractive index distribution region.

【0033】平板マイクロレンズアレイ基板16を光伝
播基板12にアライメントする場合、第1の共役像面の
ピンホール46に光を照射する。ピンホールを通過した
光は、透過型回折光学素子181の格子の無い部分を透
過し、反射型回折光学素子184の格子の無い部分で反
射され、透過型回折光学素子183の格子の無い部分を
透過して、平板マイクロレンズアレイ222のレンズ側
の面に結像する。第2の共役像面において、ピンホール
46の像461と十字パターン48との重なり状態を観
察することによって、ピンホールの像461が十字パタ
ーン48の中心に一致するようにする。このようなアラ
イメントは、画像モニターアライメント装置を用いて行
うことができる。図10(A)にピンホールの像461
が十字パターン48に一致している状態を、図10
(B)にピンホールの像461が十字パターン48に対
しずれている状態を示す。図10(A)のように一致し
たならば、平板マイクロレンズアレイ基板16は光伝播
基板12に位置決めされたとして、平板マイクロレンズ
アレイ基板16を光伝播基板12に接着固定する。
When the flat plate microlens array substrate 16 is aligned with the light propagation substrate 12, the pinhole 46 on the first conjugate image plane is irradiated with light. The light passing through the pinhole passes through the non-grating portion of the transmissive diffractive optical element 181 and is reflected by the non-grating portion of the reflective diffractive optical element 184 to pass through the non-grating portion of the transmissive diffractive optical element 183. The light passes through and forms an image on the lens-side surface of the flat plate microlens array 222. By observing the overlapping state of the image 461 of the pinhole 46 and the cross pattern 48 on the second conjugate image plane, the pinhole image 461 is aligned with the center of the cross pattern 48. Such alignment can be performed using an image monitor alignment device. An image 461 of the pinhole is shown in FIG.
10 corresponds to the cross pattern 48, as shown in FIG.
FIG. 6B shows a state in which the pinhole image 461 is displaced from the cross pattern 48. If they match as shown in FIG. 10A, it is assumed that the flat plate microlens array substrate 16 is positioned on the light propagation substrate 12, and the flat plate microlens array substrate 16 is adhesively fixed to the light propagation substrate 12.

【0034】図11に、光伝播基板と平板マイクロレン
ズアレイ基板との位置ずれを説明するための、等価光学
系を示す。理解を容易にするため、回折光学素子は除外
してある。図11(A)には、平板マイクロレンズアレ
イ基板と光伝播基板とのアライメントが合っている状態
を、図11(B)は位置ずれがある状態を示す。位置ず
れがあると、光束が受光側の平板マイクロレンズアレイ
位置でずれてしまう。位置ずれが生じると、光の利用効
率が低下する、クロストークが発生する等の問題が生じ
る。
FIG. 11 shows an equivalent optical system for explaining the positional deviation between the light propagation substrate and the flat plate microlens array substrate. Diffractive optical elements are omitted for ease of understanding. FIG. 11A shows a state in which the flat plate microlens array substrate and the light propagation substrate are in alignment, and FIG. 11B shows a state in which there is a positional deviation. If there is a positional shift, the light flux will shift at the position of the flat plate microlens array on the light receiving side. When the position shift occurs, problems such as a decrease in light utilization efficiency and occurrence of crosstalk occur.

【0035】なお以上のアライメントの例では、1つの
テレセントリックな等倍結像系を用いて位置決めを行っ
たが、光の2次元パターンを複数の等倍結像系にわたっ
て伝播することができる場合には、できるだけ遠い距離
間でピンホールと十字パターンの位置合わせを行うよう
にすれば、アライメント精度が向上する。
In the above alignment example, positioning is performed using one telecentric unity-magnification imaging system, but when a two-dimensional pattern of light can be propagated over a plurality of unity-magnification imaging systems. If the pinhole and the cross pattern are aligned with each other at a distance as long as possible, the alignment accuracy is improved.

【0036】また、4個のピンホールの像のうち2個を
第2の共役像面で2個の十字パターンと位置合わせし、
他の2個のピンホールを次段の第3の共役像面で2個の
十字パターンと位置合わせする様にし、2眼式顕微鏡で
第2および第3の共役像面を同時にモニタした方がアラ
イメント精度がさらに向上する。
Further, two of the four pinhole images are aligned with the two cross patterns on the second conjugate image plane,
It is better to align the other two pinholes with the two cross patterns on the third conjugate image plane in the next stage and monitor the second and third conjugate image planes simultaneously with the twin-lens microscope. Alignment accuracy is further improved.

【0037】次に、光電子部品14を平板マイクロレン
ズアレイ基板16上に実装するが、光電子部品の平板マ
イクロレンズアレイ基板へのアライメントは、次のよう
にして行われる。すなわち、図12に示すように、平板
マイクロレンズアレイ基板16に、半球状のエッチング
凹部52を複数個形成し、一方、光電子部品14の基板
にも、平板マイクロレンズアレイ基板のエッチング溝に
1対1に対応する半球状のエッチング凹部54を複数個
形成しておく。光電子部品14を、平板マイクロレンズ
アレイ基板16上に実装するに際しては、対応するエッ
チング凹部52,54にボールレンズ56を挟むように
して、光電子部品14を配置する。このように、光電子
部品の平板マイクロレンズアレイ基板に対するアライメ
ントは、機械的な方法により行うことができる。アライ
メントの後、図13に示すように、平板マイクロレンズ
アレイ基板および光電子部品に設けられたゾルダーパッ
ド60,62をゾルダリングすることにより実装する。
なお、平板マイクロレンズアレイ基板16の電子部品側
の面には、電子部品への信号入力等のために配線パター
ン64がパターニングされている。
Next, the optoelectronic component 14 is mounted on the flat plate microlens array substrate 16, and the alignment of the optoelectronic component to the flat plate microlens array substrate is performed as follows. That is, as shown in FIG. 12, a plurality of hemispherical etching recesses 52 are formed in the flat plate microlens array substrate 16, while a pair of hemispherical etching recesses 52 are formed on the flat plate microlens array substrate etching groove. A plurality of hemispherical etching concave portions 54 corresponding to 1 are formed. When the optoelectronic component 14 is mounted on the flat microlens array substrate 16, the optoelectronic component 14 is arranged so that the ball lens 56 is sandwiched between the corresponding etching recesses 52 and 54. Thus, the alignment of the optoelectronic component with respect to the flat plate microlens array substrate can be performed by a mechanical method. After the alignment, as shown in FIG. 13, the flat microlens array substrate and the solder pads 60 and 62 provided on the optoelectronic component are soldered to be mounted.
A wiring pattern 64 is patterned on the surface of the flat plate microlens array substrate 16 on the electronic component side in order to input a signal to the electronic component.

【0038】以上の光電子部品の平板マイクロレンズア
レイ基板へのアライメントは、エッチング溝とボールレ
ンズを用いる機械的な方法によっているが、このような
機械的なアライメントでは、精度に限界がある。そこ
で、光電子部品の位置ずれに対する許容幅が大きいこと
が要求される。
The alignment of the optoelectronic component with the flat plate microlens array substrate is performed by a mechanical method using an etching groove and a ball lens. However, such mechanical alignment has a limit in accuracy. Therefore, it is required that the tolerance for positional displacement of the optoelectronic component is large.

【0039】このような位置ずれに対する許容幅を拡大
する方法を説明する。図2および図6に示したようなテ
レセントリックな倒立等倍共役結像系の場合、第1の共
役像面と第2の共役像面とにおいて、光束は平板マイク
ロレンズアレイ基板上で同一方向にずれる。したがって
図14に示すように、光伝播基板が図2および図6で示
した光伝播基板12である場合には、平板マイクロレン
ズアレイ基板68として、両面に共軸に1対1対応のマ
イクロレンズアレイ701,702を有し、厚さがマイ
クロレンズの焦点距離に相当する平板マイクロレンズア
レイ基板を用いれば、光電子部品のアライメントは容易
になる。
A method of expanding the permissible width for such positional deviation will be described. In the case of the telecentric inverted equal-magnification conjugate imaging system as shown in FIGS. 2 and 6, the light flux is directed in the same direction on the flat microlens array substrate on the first conjugate image plane and the second conjugate image plane. It shifts. Therefore, as shown in FIG. 14, when the light propagating substrate is the light propagating substrate 12 shown in FIGS. 2 and 6, the flat microlens array substrate 68 serves as a microlens having coaxial one-to-one correspondence on both sides. If a flat microlens array substrate having the arrays 701 and 702 and having a thickness corresponding to the focal length of the microlens is used, the alignment of the optoelectronic component becomes easy.

【0040】図15(A)に、発光素子アレイ141の
発光素子の位置が、マイクロレンズの光軸に対し図にお
いて左方向にΔだけずれた場合の光束を示している。光
がマイクロレンズ701の光軸に対しΔだけずれて入射
しても、マイクロレンズ701により主光線は対応する
マイクロレンズ702の中心に進み、マイクロレンズ7
02によりマイクロレンズの光軸に対し傾いた平行な光
束として出射される。
FIG. 15A shows a light beam when the position of the light emitting element of the light emitting element array 141 is shifted by Δ to the left in the figure with respect to the optical axis of the microlens. Even if the light enters by deviating from the optical axis of the microlens 701 by Δ, the chief ray advances to the center of the corresponding microlens 702 by the microlens 701 and the microlens 7
The light beam 02 is emitted as a parallel light beam inclined with respect to the optical axis of the microlens.

【0041】第2の共役像面では、図14(B)に示す
ように、マイクロレンズ701,702を透過した光
は、マイクロレンズの光軸に対し、図において左方向に
Δだけずれて合焦する。受光素子アレイ142自体も全
体に左方向にΔだけずれているので、光は受光素子アレ
イの受光素子に入射する。
On the second conjugate image plane, as shown in FIG. 14B, the light transmitted through the microlenses 701 and 702 is deviated by Δ to the left in the figure with respect to the optical axis of the microlenses. Get burned. Since the light receiving element array 142 itself is also shifted to the left by Δ, light enters the light receiving elements of the light receiving element array.

【0042】以上のように、1段の結像系をテレセント
リックな倒立等倍共役結像系で構成する場合には、両面
に平板マイクロレンズアレイが設けられた平板マイクロ
レンズアレイ基板を用いることによって、光電子部品の
アライメントに際し位置ずれの許容幅を拡大することが
でき、アライメントが容易になる。
As described above, in the case where the one-stage image forming system is a telecentric inverted equal-magnification conjugate image forming system, by using a flat plate microlens array substrate having flat plate microlens arrays on both sides, In addition, it is possible to widen the allowable range of misalignment when aligning the optoelectronic components, which facilitates alignment.

【0043】以上の製造方法の説明では、図6の構造の
光学接続装置の製造方法について説明したが、図2に構
造の光学接続装置の製造方法についても、ほぼ同様に行
うことができる。ただし、透過型回折光学素子182
は、両側をスペーサガラスで挟んで屈折率分布型ロッド
レンズ101と102との間に固定される。
In the above description of the manufacturing method, the manufacturing method of the optical connecting device having the structure shown in FIG. 6 has been described, but the manufacturing method of the optical connecting device having the structure shown in FIG. 2 can be performed in substantially the same manner. However, the transmission type diffractive optical element 182
Is fixed between the gradient index rod lenses 101 and 102 with both sides sandwiched by spacer glass.

【0044】また、以上の実施例では、回折格子がマト
リックス状に形成された回折光学素子を用いたが、この
ような光学接続装置では、光接続が一義的に決められて
しまい、光接続を可変できない。以下の実施例では、こ
のような問題を解決した光学接続装置について説明す
る。
Further, in the above embodiments, the diffractive optical element in which the diffraction grating is formed in a matrix is used. However, in such an optical connection device, the optical connection is uniquely determined and the optical connection is made. It cannot be changed. In the following examples, an optical connection device that solves such a problem will be described.

【0045】図16は、平板マイクロレンズアレイ基板
72と光伝播基板74との間に液晶空間光変調素子76
を挟んで、所望の偏向角に対応する回折格子パターンを
書込むことができるようにした光学接続装置の断面図で
ある。光伝播基板74は、屈折率分布型ロッドレンズ1
01と102との間に設けられた、45度の偏光選択性
面を1面有する偏光ビームスプリッタ78と、偏光ビー
ムスプリッタの上下面に設けられた2個の1/4波長板
80,82と、1/4波長板82の下面に設けられたミ
ラー84とからなる光路変更素子を備えている。一方、
屈折率分布型ロッドレンズ101の反対側の面にはプリ
ズム86が設けられ、屈折率分布型ロッドレンズ102
の反対側の面には、45度の偏光選択性面を1面有する
偏光ビームスプリッタ88と、偏光ビームスプリッタの
上下面に設けられた2個の1/4波長板90,92と、
1/4波長板92の下面に設けられたミラー94とから
なる光路変更素子を備えている。
FIG. 16 shows a liquid crystal spatial light modulator 76 between a flat plate microlens array substrate 72 and a light propagation substrate 74.
FIG. 6 is a cross-sectional view of an optical connecting device that allows writing of a diffraction grating pattern corresponding to a desired deflection angle with a sandwiched therebetween. The light propagation substrate 74 is a gradient index rod lens 1
A polarization beam splitter 78 provided between 01 and 102, which has one polarization selective surface of 45 degrees, and two quarter-wave plates 80 and 82 provided on the upper and lower surfaces of the polarization beam splitter. , A mirror 84 provided on the lower surface of the quarter-wave plate 82, and an optical path changing element. on the other hand,
A prism 86 is provided on the surface opposite to the gradient index rod lens 101, and the gradient index rod lens 102 is provided.
On the surface opposite to the above, a polarization beam splitter 88 having one 45-degree polarization selective surface, and two quarter-wave plates 90 and 92 provided on the upper and lower surfaces of the polarization beam splitter,
An optical path changing element including a mirror 94 provided on the lower surface of the quarter-wave plate 92 is provided.

【0046】平板マイクロレンズアレイ基板72上に
は、プリズム86に対応して、発光素子アレイ94が、
偏光ビームスプリッタ88に対応して受光素子アレイま
たは光変調デバイス96が実装されている。
On the flat microlens array substrate 72, a light emitting element array 94 is provided corresponding to the prism 86.
A light receiving element array or a light modulation device 96 is mounted corresponding to the polarization beam splitter 88.

【0047】図17に液晶空間光変調素子76の一部の
拡大断面図を示す。平板マイクロレンズアレイ基板72
と光伝播基板74の上部ガラス基板との間に、アルカリ
パッシベーション層100,透明導電膜102,強誘電
体液晶等の液晶層104,干渉ミラー106,フォトコ
ンダクタ108,透明導電膜200が積層されている。
FIG. 17 shows an enlarged sectional view of a part of the liquid crystal spatial light modulator 76. Flat microlens array substrate 72
And the upper glass substrate of the light propagation substrate 74, an alkali passivation layer 100, a transparent conductive film 102, a liquid crystal layer 104 such as a ferroelectric liquid crystal, an interference mirror 106, a photoconductor 108, and a transparent conductive film 200 are laminated. There is.

【0048】以上のような光学接続装置において、信号
光の波長と異なる書込光を用いて、所望の偏向角に対応
する回折格子パターンを液晶層104に書込むことによ
り、各回折格子をパターン変更可能として光接続パター
ンを可変とする。書込み光と信号光とは、干渉ミラー1
06を用いて分離する。液晶層104の面積は、図16
に示すように基板全面に拡げても良いし、あるいは必要
箇所のみ限定してもよい。
In the above optical connection device, each diffraction grating is patterned by writing a diffraction grating pattern corresponding to a desired deflection angle in the liquid crystal layer 104 using writing light having a different wavelength from the signal light. It can be changed and the optical connection pattern is variable. The writing light and the signal light are interfering mirror 1
Separation with 06. The area of the liquid crystal layer 104 is shown in FIG.
It may be spread over the entire surface of the substrate as shown in, or may be limited to only the necessary portions.

【0049】このような結像系においては、発光素子ア
レイ94からP偏光を出射する。偏光ビームスプリッタ
78はP偏光を反射し、反射されたP偏光は1/4波長
板82を通りミラー84で反射され、再び1/4波長板
82を通ってS偏光とされ、1/4波長板80を通って
回折格子パターンで反射され、再び1/4波長板80を
通ってP偏光にされ、偏光ビームスプリッタ78で反射
され、偏光ビームスプリッタ88の方向へ伝播される。
偏光ビームスプリッタ88はP偏光を反射し、反射され
たP偏光は1/4波長板92を通りミラー94で反射さ
れ、再び1/4波長板92を通ってS偏光とされ、1/
4波長板90を通って平板マイクロレンズアレイ基板7
2に入射する。
In such an image forming system, P-polarized light is emitted from the light emitting element array 94. The polarization beam splitter 78 reflects P-polarized light, and the reflected P-polarized light passes through the quarter-wave plate 82 and is reflected by the mirror 84, and again passes through the quarter-wave plate 82 to become S-polarized light. The light is reflected by the diffraction grating pattern through the plate 80, is again P-polarized through the quarter-wave plate 80, is reflected by the polarization beam splitter 78, and is propagated in the direction of the polarization beam splitter 88.
The polarization beam splitter 88 reflects the P-polarized light, the reflected P-polarized light passes through the quarter-wave plate 92, is reflected by the mirror 94, and again passes through the quarter-wave plate 92 to become S-polarized light.
Flat plate microlens array substrate 7 through the four-wave plate 90
Incident on 2.

【0050】以上のような光学接続装置によれば、回折
格子パターンを書込信号で書込むことができるので光接
続の自由度がさらに増大する。
According to the optical connecting device as described above, since the diffraction grating pattern can be written by the write signal, the degree of freedom of optical connection is further increased.

【0051】以上の各実施例では、テレセントリックな
等倍結像系について説明したが、これに限られるもので
はなく、テレセントリックな拡大結像系または縮小結像
系にも本発明を適用できることは明らかである。
In each of the above embodiments, the telecentric equal-magnification imaging system has been described, but the present invention is not limited to this, and it is apparent that the present invention can be applied to a telecentric enlargement imaging system or reduction imaging system. Is.

【0052】また、以上の各実施例では、2個の屈折率
分布型ロッドレンズと2個の平板マイクロレンズアレイ
とよりなる結像系において、平板マイクロレンズアレイ
のレンズ面が共役の関係にある例について説明したが、
図18に示すように、平板マイクロレンズアレイ221
で共役面を形成し、2個の屈折率分布型ロッドレンズ1
01と102とで共役面を形成し、平板マイクロレンズ
アレイ222で共役面を形成するようにすれば、平板マ
イクロレンズアレイ221と222との距離を大きくと
ることができるので、本発明のように、平板マイクロレ
ンズアレイと屈折率分布型ロッドレンズとの間にプリズ
ム,偏光ビームスプリッタ,1/4波長板,ミラーなど
の種々の光学素子が配置される構造に好適である。
In each of the above embodiments, the lens surface of the flat plate microlens array is in a conjugate relationship in the image forming system including the two gradient index rod lenses and the two flat plate microlens arrays. I explained an example,
As shown in FIG. 18, the flat plate microlens array 221
To form a conjugate surface with two gradient index rod lenses 1
If the conjugate plane is formed by 01 and 102 and the plane is formed by the flat plate microlens array 222, the distance between the flat plate microlens arrays 221 and 222 can be made large, and therefore, as in the present invention. It is suitable for a structure in which various optical elements such as a prism, a polarization beam splitter, a quarter-wave plate, and a mirror are arranged between a flat plate microlens array and a gradient index rod lens.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
テレセントリックな結像系の光軸上に回折光学素子を設
け、光をシフトできるようにしたので、アレイ間の序列
の組み替えや、1対多(one−to−many)、多
対1(many−to−one)接続を可能とし、光接
続の自由度を拡大した光学接続装置を提供することが可
能となった。
As described above, according to the present invention,
Since a diffractive optical element is provided on the optical axis of a telecentric imaging system so that light can be shifted, the order of arrays can be rearranged, one-to-many, or many-to-many. It has become possible to provide an optical connection device that enables to-one) connection and expands the degree of freedom of optical connection.

【0054】さらには、回折光学素子として回折格子パ
ターンを書込みすることができる液晶空間光変調素子を
用いれば、自由な光接続を実現できる。
Furthermore, if a liquid crystal spatial light modulator capable of writing a diffraction grating pattern is used as the diffractive optical element, free optical connection can be realized.

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

【図1】本発明の光学接続装置の構成の理解を助けるた
めの概略図である。
FIG. 1 is a schematic view for helping understanding of a configuration of an optical connecting device of the present invention.

【図2】図1の光学接続装置における1段の代表的な結
像系を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a one-stage representative image forming system in the optical connecting device of FIG.

【図3】回折格子の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a diffraction grating.

【図4】フーリエ変換面に配置された回折光学素子の各
回折格子アレイの格子方向および格子ピッチの一例と、
各回折格子による(X,Y)方向への光のシフト量を示
す図である。
FIG. 4 shows an example of a grating direction and a grating pitch of each diffraction grating array of the diffractive optical element arranged on the Fourier transform plane,
It is a figure which shows the shift amount of the light to a (X, Y) direction by each diffraction grating.

【図5】図2の倒立等倍結像系の等価光学系を示す図で
ある。
5 is a diagram showing an equivalent optical system of the inverted equal-magnification imaging system of FIG.

【図6】結像系の他の例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing another example of an imaging system.

【図7】研磨されたガラス基板とカバーガラス基板の各
々の一方の面に、ダイヤモンドブレードを用いた研削加
工によって、配列用溝を作製する工程を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a step of forming alignment grooves on one surface of each of a polished glass substrate and a cover glass substrate by grinding using a diamond blade.

【図8】屈折率分布型ロッドレンズの切断工程を示す図
である。
FIG. 8 is a diagram showing a step of cutting a gradient index rod lens.

【図9】平板マイクロレンズアレイに設けられたアライ
メントマーカーを示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an alignment marker provided on a flat plate microlens array.

【図10】ピンホールの像と十字パターンの位置関係を
示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a positional relationship between a pinhole image and a cross pattern.

【図11】光伝播基板と平板マイクロレンズアレイ基板
との位置ずれを説明するための、等価光学系を示す図で
ある。
FIG. 11 is a diagram showing an equivalent optical system for explaining the positional deviation between the light propagation substrate and the flat plate microlens array substrate.

【図12】光電子部品の平板マイクロレンズアレイ基板
への実装工程を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a process of mounting an optoelectronic component on a flat plate microlens array substrate.

【図13】光電子部品の平板マイクロレンズアレイ基板
へのゾルダリングによる実装工程を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a mounting step of soldering an optoelectronic component on a flat plate microlens array substrate.

【図14】両面に平板マイクロレンズアレイを有する基
板を用いた結像系を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing an imaging system using a substrate having flat plate microlens arrays on both sides.

【図15】両面に平板マイクロレンズアレイを有する基
板の発光側および受光側の光束を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing luminous flux on a light emitting side and a light receiving side of a substrate having flat plate microlens arrays on both sides.

【図16】液晶空間光変調素子を用いて、所望の偏向角
に対応する回折格子パターンを書込むことができるよう
にした光学接続装置の断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view of an optical connecting device in which a liquid crystal spatial light modulator can be used to write a diffraction grating pattern corresponding to a desired deflection angle.

【図17】液晶空間光変調素子の一部の拡大断面図であ
る。
FIG. 17 is an enlarged cross-sectional view of a part of the liquid crystal spatial light modulator.

【図18】平板マイクロレンズアレイと屈折率分布型ロ
ッドレンズとの配置の一例を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing an example of arrangement of a flat plate microlens array and a gradient index rod lens.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,101,102 屈折率分布型ロッドレンズ 12 光伝播基板 14 光電子部品 16 平板マイクロレンズアレイ基板 18,181,182,183,184 回折光学素子 191,192 ガラス基板 201,202 プリズム 221,222 平板マイクロレンズアレイ 24 階段状格子 26 回折格子 28,78 偏光ビームスプリッタ 30,90,92 1/4波長板 32 ガラス基板 34 カバーガラス基板 36 レンズ配列用溝 38 屈折率分布型ロッドレンズ 40 ダイヤモンドブレード 42 垂直溝 44 マイクロレンズ 46 ピンホール 48 十字パターン 52,54 エッチング凹部 56 ボールレンズ 62,64 ゾルダーパッド 66 配線パターン 68 平板マイクロレンズアレイ基板 701,702 マイクロレンズアレイ 76 液晶空間光変調素子 10, 101, 102 Refractive index distribution type rod lens 12 Light propagation substrate 14 Optoelectronic component 16 Flat plate microlens array substrate 18, 181, 182, 183, 184 Diffractive optical element 191, 192 Glass substrate 201, 202 Prism 221, 222 Flat plate micro Lens array 24 Step grating 26 Diffraction grating 28,78 Polarizing beam splitter 30, 90,92 Quarter wave plate 32 Glass substrate 34 Cover glass substrate 36 Lens array groove 38 Gradient distribution type rod lens 40 Diamond blade 42 Vertical groove 44 microlens 46 pinhole 48 cross pattern 52, 54 etching recess 56 ball lens 62, 64 solder pad 66 wiring pattern 68 flat plate microlens array substrate 701, 702 microlens array 7 Liquid crystal spatial light modulator

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成7年2月21日[Submission date] February 21, 1995

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All drawings

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図1】 FIG.

【図2】 [Fig. 2]

【図4】 [Figure 4]

【図3】 [Figure 3]

【図5】 [Figure 5]

【図6】 [Figure 6]

【図7】 [Figure 7]

【図8】 [Figure 8]

【図9】 [Figure 9]

【図10】 [Figure 10]

【図11】 FIG. 11

【図12】 [Fig. 12]

【図13】 [Fig. 13]

【図14】 FIG. 14

【図15】 FIG. 15

【図16】 FIG. 16

【図17】 FIG. 17

【図18】 FIG. 18

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】テレセントリックな結像系を1単位とし
て、この結像系が同一の光軸上に少なくとも1段以上配
列されたものが、少なくとも1列以上並列に、光透過性
平板内に配列された光伝播基板と、 前記光伝播基板内の前記光軸上に設けられ、光を前記光
軸とは直角の方向に、かつ前記光伝播基板の一方の面側
に向かうように光路を変更する少なくとも2個以上の光
路変更素子と、 前記光伝播基板の前記一方の面側に設けられ、前記光路
変更素子に対向する位置に複数の平板マイクロレンズア
レイを有する平板マイクロレンズアレイ基板と、 前記結像系の光軸上に設けられた少なくとも1個以上の
回折光学素子と、 前記光伝播基板の他方の面側の共役像面およびまたはフ
ーリエ変換面に設けられた少なくとも2個以上の光電子
部品と、を備えることを特徴とする光学接続装置。
1. A telecentric image forming system as one unit, wherein the image forming systems are arranged in at least one or more stages on the same optical axis, and are arranged in parallel in at least one column in a light transmissive flat plate. Provided on the optical axis in the light propagation substrate, and the optical path is changed so that light is directed in a direction perpendicular to the optical axis and toward one surface side of the light propagation substrate. At least two optical path changing elements, a flat plate microlens array substrate provided on the one surface side of the light propagation substrate and having a plurality of flat plate microlens arrays at a position facing the optical path changing element, At least one diffractive optical element provided on the optical axis of the imaging system, and at least two optoelectronic components provided on the conjugate image plane and / or Fourier transform plane on the other surface side of the light propagation substrate. And An optical connecting device comprising:
【請求項2】請求項1記載の光学接続装置において、 前記結像系は、2個の屈折率分布型ロッドレンズにより
構成され、 前記回折光学素子は、前記2個の屈折率分布型ロッドレ
ンズの間のフーリエ変換面に設けられた第1の透過型回
折光学素子と、前記結像系の共役像面に対応する2個の
平板マイクロレンズアレイのレンズ面側にそれぞれ設け
られた第2の透過型回折光学素子とからなり、 前記光路変更素子は、前記2個の屈折率分布型ロッドレ
ンズの前記フーリエ変換面とは反対側の面にそれぞれ設
けられている光学接続装置。
2. The optical connection device according to claim 1, wherein the imaging system is composed of two gradient index rod lenses, and the diffractive optical element is the two gradient index rod lenses. Between the first transmission type diffractive optical element provided on the Fourier transform surface and the second transmission surface provided on the lens surface side of the two flat plate microlens arrays corresponding to the conjugate image surface of the imaging system. An optical connection device comprising a transmission type diffractive optical element, wherein the optical path changing element is provided on each surface of the two gradient index rod lenses opposite to the Fourier transform surface.
【請求項3】請求項2記載の光学接続装置において、 前記第1の透過型回折光学素子は、前記結像系における
光のシフト量を決定する、所望の回折角に対応する格子
パターンの回折格子アレイよりなり、 前記第2の透過型回折光学素子は、前記光電子部品の素
子アレイのマトリックス配列に対応して、所望の回折角
に対応する格子パターンの回折格子アレイよりなる光学
接続装置。
3. The optical connecting device according to claim 2, wherein the first transmission type diffractive optical element determines a shift amount of light in the image forming system, and diffracts a grating pattern corresponding to a desired diffraction angle. An optical connection device comprising a grating array, wherein the second transmission type diffractive optical element is a diffraction grating array having a grating pattern corresponding to a desired diffraction angle in correspondence with the matrix arrangement of the element array of the optoelectronic component.
【請求項4】請求項1記載の光学接続装置において、 前記結像系は、2個の屈折率分布型ロッドレンズにより
構成され、 前記光路変更素子は、前記2個の屈折率分布型ロッドレ
ンズの間に設けられた第1の光路変更素子と、前記2個
の屈折率分布型ロッドレンズの前記第1の光路変更素子
が設けられた面とは反対側の面にそれぞれ設けられた第
2の光路変更素子とからなり、 前記回折光学素子は、前記第1の光路変更素子に対向す
る前記平板マイクロレンズアレイ基板の面側に設けられ
た反射型回折光学素子と、前記結像系の共役像面に対応
する2個の平板マイクロレンズアレイのレンズ面側にそ
れぞれ設けられた透過型回折光学素子とからなる光学接
続装置。
4. The optical connecting device according to claim 1, wherein the imaging system is composed of two gradient index rod lenses, and the optical path changing element is the two gradient index rod lenses. A first optical path changing element provided between the first and second optical path changing elements, and a second optical path changing element provided on each surface of the two gradient index rod lenses opposite to the surface on which the first optical path changing element is provided. And a reflection type diffractive optical element provided on the surface side of the flat plate microlens array substrate facing the first optical path changing element, and a conjugate of the imaging system. An optical connection device comprising transmission type diffractive optical elements provided on the lens surface sides of two flat plate microlens arrays corresponding to the image plane.
【請求項5】請求項4記載の光学接続装置において、 前記第1の光路変更素子は、少なくとも偏光ビームスプ
リッタと1/4波長板からなり、 前記第2の光路変更素子は、プリズム、または少なくと
も偏光ビームスプリッタと1/4波長板からなる光学接
続装置。
5. The optical connection device according to claim 4, wherein the first optical path changing element is at least a polarization beam splitter and a quarter wavelength plate, and the second optical path changing element is a prism or at least An optical connection device consisting of a polarization beam splitter and a quarter-wave plate.
【請求項6】請求項4または5記載の光学接続装置にお
いて、 前記反射型回折光学素子を、透過型回折光学素子とミラ
ーとで置き換えた光学接続装置。
6. The optical connecting device according to claim 4, wherein the reflective diffractive optical element is replaced with a transmissive diffractive optical element and a mirror.
【請求項7】請求項4記載の光学接続装置において、 前記反射型回折光学素子は、前記結像系における光のシ
フト量を決定する、所望の回折角に対応する格子パター
ンの回折格子アレイよりなり、 前記透過型回折光学素子は、前記光電子部品の素子アレ
イのマトリックス配列に対応して、所望の回折角に対応
する格子パターンの回折格子アレイよりなる光学接続装
置。
7. The optical connecting device according to claim 4, wherein the reflective diffractive optical element is a diffraction grating array having a grating pattern corresponding to a desired diffraction angle, which determines a shift amount of light in the imaging system. The optical connecting device, wherein the transmissive diffractive optical element is a diffraction grating array having a grating pattern corresponding to a desired diffraction angle in correspondence with the matrix arrangement of the element array of the optoelectronic component.
【請求項8】請求項7記載の光学接続装置において、 前記反射型回折光学素子および前記透過型回折光学素子
は、書込み光により所望の回折角に対応する回折格子パ
ターンを書込むことのできる液晶空間光変調素子である
光学接続装置。
8. The optical connecting device according to claim 7, wherein the reflective diffractive optical element and the transmissive diffractive optical element can write a diffraction grating pattern corresponding to a desired diffraction angle by writing light. An optical connection device that is a spatial light modulator.
【請求項9】請求項1〜8のいずれかに記載の光学接続
装置において、 前記光電子部品は、発光素子アレイ,受光素子アレイ,
光ファイバアレイ,光導波路への光入出力デバイス,空
間変調デバイスまたは回折型光学デバイスである光学接
続装置。
9. The optical connecting device according to claim 1, wherein the optoelectronic component is a light emitting element array, a light receiving element array,
Optical fiber array, optical input / output device for optical waveguide, spatial modulation device or optical connection device which is diffractive optical device.
【請求項10】第1および第2の光透過性平面基板に、
ダイヤモンドブレードを用いた研削加工またはエッチン
グにより溝を作製する工程と、 半径方向に屈折率分布を持つ円柱形状の長尺ロッドレン
ズを、前記溝に配列し、第1および第2の光透過性平面
基板間に一体化し固定する工程と、 前記第1の光透過性平面基板および前記ロッドレンズ
を、ダイヤモンドブレードを用いた研削加工により、前
記第2の光透過性平面基板の一部を残して、前記ロッド
レンズの軸と垂直な方向に切断することによって、屈折
率分布型ロッドレンズに分割する工程と、 前記分割により形成された前記屈折率分布型ロッドレン
ズと屈折率分布型ロッドレンズとの隙間に、光路変更素
子および第1の透過型回折光学素子を挿入固定して、光
伝播基板を作製する工程と、 複数の平板マイクロレンズアレイを有する平板マイクロ
レンズアレイ基板の、前記光路変更素子に対向した平板
マイクロレンズアレイのレンズ面側に第2の透過型回折
光学素子を作製する工程と、 前記平板マイクロレンズアレイ基板を前記光伝播基板に
アライメントして接着固定する工程と、 前記平板マイクロレンズアレイ基板のマイクロレンズと
は反対側の面に光電子部品を実装する工程と、を含むこ
とを特徴とする光学接続装置の製造方法。
10. The first and second light-transmissive flat substrates,
A step of forming a groove by grinding or etching using a diamond blade, and a cylindrical long rod lens having a refractive index distribution in the radial direction is arranged in the groove to form first and second light-transmitting planes. Integrating and fixing between the substrates, the first light-transmissive flat substrate and the rod lens are subjected to a grinding process using a diamond blade, leaving a part of the second light-transmissive flat substrate, Dividing into a gradient index rod lens by cutting in the direction perpendicular to the axis of the rod lens, and a gap between the gradient index rod lens and the gradient index rod lens formed by the division. A step of inserting and fixing the optical path changing element and the first transmission type diffractive optical element into a light propagation substrate, and a flat plate having a plurality of flat plate microlens arrays. A step of manufacturing a second transmission type diffractive optical element on the lens surface side of the flat plate microlens array of the microlens array substrate facing the optical path changing element; and aligning the flat plate microlens array substrate with the light propagation substrate. And a fixing step, and a step of mounting an optoelectronic component on the surface of the flat plate microlens array substrate opposite to the microlenses, the manufacturing method of the optical connecting device.
【請求項11】第1および第2の光透過性平面基板に、
ダイヤモンドブレードを用いた研削加工またはエッチン
グにより溝を作製する工程と、 半径方向に屈折率分布を持つ円柱形状の長尺ロッドレン
ズを、前記溝に配列し、第1および第2の光透過性平面
基板間に一体化し固定する工程と、 前記第1の光透過性平面基板および前記ロッドレンズ
を、ダイヤモンドブレードを用いた研削加工により前記
第2の光透過性平面基板の一部を残して、前記ロッドレ
ンズの軸と垂直な方向に切断することによって、屈折率
分布型ロッドレンズに分割する工程と、 前記分割により形成された前記屈折率分布型ロッドレン
ズと屈折率分布型ロッドレンズとの間に第1の光路変更
素子を挿入固定し、前記屈折率分布型ロッドレンズの前
記第1の光路変更素子とは反対側に第2の光路変更素子
を挿入固定して、光伝播基板を作製する工程と、 複数の平板マイクロレンズアレイを有する平板マイクロ
レンズアレイ基板の、前記第2の光路変更素子に対向し
た平板マイクロレンズアレイのレンズ面側に透過型回折
光学素子を、および前記第1の光路変更素子に対向した
平板マイクロレンズアレイのレンズ面側に反射型回折光
学素子またはミラー付き透過型回折光学素子を作製する
工程と、 前記平板マイクロレンズアレイ基板を前記光伝播基板に
アライメントして接着固定する工程と、 前記平板マイクロレンズアレイ基板の平板マイクロレン
ズアレイとは反対側の面に光電子部品を実装する工程
と、を含むことを特徴とする光学接続装置の製造方法。
11. The first and second light-transmissive flat substrates,
A step of forming a groove by grinding or etching using a diamond blade, and a cylindrical long rod lens having a refractive index distribution in the radial direction is arranged in the groove to form first and second light-transmitting planes. A step of integrally integrating and fixing between the substrates, the first light-transmissive flat substrate and the rod lens being ground by a diamond blade to leave a part of the second light-transmissive flat substrate, A step of dividing into a gradient index rod lens by cutting in the direction perpendicular to the axis of the rod lens, and between the gradient index rod lens and the gradient index rod lens formed by the division. The first optical path changing element is inserted and fixed, and the second optical path changing element is inserted and fixed on the side of the gradient index rod lens opposite to the first optical path changing element, so that the optical transmission A step of producing a substrate; a transmission type diffractive optical element on a lens surface side of the flat plate microlens array facing the second optical path changing element of a flat plate microlens array substrate having a plurality of flat plate microlens arrays; A step of producing a reflective diffractive optical element or a transmissive diffractive optical element with a mirror on the lens surface side of the flat plate microlens array facing the first optical path changing element; and aligning the flat plate microlens array substrate with the light propagation substrate. And a step of mounting the optoelectronic component on the surface of the flat plate microlens array substrate opposite to the flat plate microlens array, and manufacturing the optical connecting device.
【請求項12】第1および第2の光透過性平面基板に、
ダイヤモンドブレードを用いた研削加工またはエッチン
グにより溝を作製する工程と、 半径方向に屈折率分布を持つ円柱形状の長尺ロッドレン
ズを、前記溝に配列し、第1および第2の光透過性平面
基板間に一体化し固定する工程と、 前記第1の光透過性平面基板および前記ロッドレンズ
を、ダイヤモンドブレードを用いた研削加工により前記
第2の光透過性平面基板の一部を残して、前記ロッドレ
ンズの軸と垂直な方向に切断することによって、屈折率
分布型ロッドレンズに分割する工程と、 前記分割により形成された前記屈折率分布型ロッドレン
ズと屈折率分布型ロッドレンズとの隙間に、光路変更素
子を挿入固定して、光伝播基板を作製する工程と、 複数の平板マイクロレンズアレイを有する平板マイクロ
レンズアレイ基板の、前記光路変更素子に対向したレン
ズ面側に液晶空間光変調素子を作製する工程と、 前記平板マイクロレンズアレイ基板を、前記液晶空間光
変調素子を対向させて前記光伝播基板にアライメントし
て接着固定する工程と、 前記平板マイクロレンズアレイ基板のマイクロレンズと
は反対側の面にデバイス部品を実装する工程と、を含む
ことを特徴とする光学接続装置の製造方法。
12. The first and second light-transmissive flat substrates,
A step of forming a groove by grinding or etching using a diamond blade, and a cylindrical long rod lens having a refractive index distribution in the radial direction is arranged in the groove to form first and second light-transmitting planes. A step of integrally integrating and fixing between the substrates, the first light-transmissive flat substrate and the rod lens being ground by a diamond blade to leave a part of the second light-transmissive flat substrate, A step of dividing the rod lens into a gradient index rod lens by cutting in a direction perpendicular to the axis of the rod lens, and a gap between the gradient index rod lens and the gradient index rod lens formed by the division. A step of inserting and fixing an optical path changing element to produce a light propagation substrate, and a step of forming a flat plate microlens array substrate having a plurality of flat plate microlens arrays, A step of manufacturing a liquid crystal spatial light modulation element on the lens surface side facing the optical path changing element; and the flat microlens array substrate is aligned and bonded and fixed to the light propagation substrate with the liquid crystal spatial light modulation element facing. A method of manufacturing an optical connection device, comprising: a step; and a step of mounting a device component on a surface of the flat plate microlens array substrate opposite to the microlenses.
【請求項13】請求項10〜12のいずれかに記載の光
学接続装置において、 前記平板マイクロレンズアレイ基板を前記光伝播基板に
アライメントするに際し、 第1のアライメントマーカーと第2のアライメントマー
カーが、異なる位置に設けられた前記平板マイクロレン
ズアレイ基板を、前記光伝播基板上に配置する工程と、 前記第1アライメントマーカーに光を照射し、第1のマ
ーカーの像を、前記光伝播基板を経て、第2のマーカー
の近傍に結像させる工程と、 前記第1のアライメントマーカーの像と前記第2のアラ
イメントマーカーとを位置合わせする工程と、を含む光
学接続装置の製造方法。
13. The optical connecting device according to claim 10, wherein when the flat plate microlens array substrate is aligned with the light propagation substrate, the first alignment marker and the second alignment marker are: Arranging the flat plate microlens array substrates provided at different positions on the light propagation substrate; and irradiating the first alignment marker with light to form an image of the first marker through the light propagation substrate. , A step of forming an image in the vicinity of the second marker, and a step of aligning the image of the first alignment marker and the second alignment marker with each other.
【請求項14】請求項10〜12のいずれかに記載の光
学接続装置において、 前記平板マイクロレンズアレイ基板を前記光伝播基板に
アライメントするに際し、 第1のアライメントマーカーと第2のアライメントマー
カーと第3のアライメントマーカーとが、それぞれ異な
る位置に設けられた前記平板マイクロレンズアレイ基板
を、前記光伝播基板上に配置する工程と、 前記第1のアライメントマーカーに光を照射し、第1の
マーカーの一部の像を、前記光伝播基板を経て、第2の
マーカーの近傍に結像させる工程と、 前記第1のマーカーの他部の像を、前記光伝播基板を経
て、第3のマーカーの近傍に結像させる工程と、 前記第1のアライメントマーカーの一部の像と前記第2
のアライメントマーカーとを位置合わせする工程と、 前記第1のアライメントマーカーの他部の像と前記第3
のアライメントマーカーとを位置合わせする工程と、を
含む光学接続装置の製造方法。
14. The optical connecting device according to claim 10, wherein when the flat plate microlens array substrate is aligned with the light propagation substrate, a first alignment marker, a second alignment marker and a second alignment marker are provided. The step of arranging the flat plate microlens array substrates provided at different positions with the alignment marker of 3 on the light propagation substrate, and irradiating the first alignment marker with light, Forming a part of the image in the vicinity of the second marker through the light propagation substrate, and forming an image of the other portion of the first marker through the light propagation substrate and then the third marker. Forming an image in the vicinity of the first alignment marker and the second alignment marker;
Aligning the other alignment marker with the image of the other part of the first alignment marker and the third alignment marker.
And a step of aligning the alignment marker with the alignment marker.
【請求項15】請求項13または14記載の光学接続装
置において、 前記アライメントマーカーを、前記平板マイクロレンズ
アレイのレンズ面に設けられた遮光膜をエッチング除去
して形成する光学接続装置の製造方法。
15. The method for manufacturing an optical connection device according to claim 13, wherein the alignment marker is formed by etching away a light shielding film provided on a lens surface of the flat plate microlens array.
【請求項16】請求項13または14記載の光学接続装
置において、 前記アライメントマーカーを、前記平板マイクロレンズ
アレイに屈折率分布領域として形成する光学接続装置の
製造方法。
16. The optical connecting device according to claim 13 or 14, wherein the alignment marker is formed as a refractive index distribution region in the flat plate microlens array.
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Cited By (4)

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