JPH11167035A - 光機能素子と光結合方法 - Google Patents
光機能素子と光結合方法Info
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- JPH11167035A JPH11167035A JP35211397A JP35211397A JPH11167035A JP H11167035 A JPH11167035 A JP H11167035A JP 35211397 A JP35211397 A JP 35211397A JP 35211397 A JP35211397 A JP 35211397A JP H11167035 A JPH11167035 A JP H11167035A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 残留反射を抑制しつつモジュール化に適した
光機能素子と光結合方法を提供する。 【解決手段】 光機能素子に適用する入出力部100に
おいて,光導波路12(屈折率n1)の終端面16は,
素子端面102よりも引っ込んだ斜面106に形成さ
れ,その法線Baは,導波路端部14での光の導波方向
Aaに対しては傾角θ1を成す。さらに,法線Baが素
子端面102の法線Caに対して成す角は,斜面106
と素子端面102とが成す傾角αを用いて,(π−α)
と表される。さらにまた,入出力部100においては,
出力光信号S2が法線Ca方向に出力されるように,β
=α−cos−1(n2/n1sinα)の関係が成立
している(n2は,領域104の屈折率)。この入出力
部100において,光機能素子と外部素子とを光結合す
る場合,終端面16と外部素子の受光面との間に,例え
ば充填材料を充填しても良い。
光機能素子と光結合方法を提供する。 【解決手段】 光機能素子に適用する入出力部100に
おいて,光導波路12(屈折率n1)の終端面16は,
素子端面102よりも引っ込んだ斜面106に形成さ
れ,その法線Baは,導波路端部14での光の導波方向
Aaに対しては傾角θ1を成す。さらに,法線Baが素
子端面102の法線Caに対して成す角は,斜面106
と素子端面102とが成す傾角αを用いて,(π−α)
と表される。さらにまた,入出力部100においては,
出力光信号S2が法線Ca方向に出力されるように,β
=α−cos−1(n2/n1sinα)の関係が成立
している(n2は,領域104の屈折率)。この入出力
部100において,光機能素子と外部素子とを光結合す
る場合,終端面16と外部素子の受光面との間に,例え
ば充填材料を充填しても良い。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,光機能素子と光結
合方法,より詳しくは,光導波路を介して光の入出力を
行う光機能素子とその光機能素子の光結合方法に関す
る。
合方法,より詳しくは,光導波路を介して光の入出力を
行う光機能素子とその光機能素子の光結合方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来,光通信機器の広帯域化及び高出力
化及び低雑音化を実現するために,光機能素子の光導波
路端面で生じる出力光の残留反射を抑圧する方法(以下
「残留反射抑圧法」と称す。)が開発されている。
化及び低雑音化を実現するために,光機能素子の光導波
路端面で生じる出力光の残留反射を抑圧する方法(以下
「残留反射抑圧法」と称す。)が開発されている。
【0003】かかる状況の下,残留反射の影響が大き
い,例えば光変調器,光増幅器,光スイッチ,光波長フ
ィルタ,光波長変換器,又はLED(端面発光LED)
等,通常は単一通過型のデバイスとして形成される光素
子の残留反射抑圧法は,光通信機器の性能向上に特に効
果的であるために,残留反射抑圧法の中でも,最も不可
欠な技術であるといえる。
い,例えば光変調器,光増幅器,光スイッチ,光波長フ
ィルタ,光波長変換器,又はLED(端面発光LED)
等,通常は単一通過型のデバイスとして形成される光素
子の残留反射抑圧法は,光通信機器の性能向上に特に効
果的であるために,残留反射抑圧法の中でも,最も不可
欠な技術であるといえる。
【0004】従来の残留反射抑圧法として,例えば「半
導体レーザ光増幅器の現状」,光技術コンタクト,第2
8巻第4号,(通巻316号),pp.53−58,1
990には,3つの方法が開示されている。
導体レーザ光増幅器の現状」,光技術コンタクト,第2
8巻第4号,(通巻316号),pp.53−58,1
990には,3つの方法が開示されている。
【0005】上記文献において開示されている方法は,
より具体的には (a)の方法:無反射膜(反射防止膜)を素子端面に形
成することにより,出力光を光素子端面で反射させない
方法, (b)の方法:素子端面と光導波路との間に端面窓を形
成することにより,光導波路方向に戻る反射光の結合効
率を低減する方法, (c)の方法:素子端面に対して光導波路を斜めストラ
イプ状に形成することにより,光素子端面での反射光が
再び光導波路に戻ってくるのを防ぐ方法,である。
より具体的には (a)の方法:無反射膜(反射防止膜)を素子端面に形
成することにより,出力光を光素子端面で反射させない
方法, (b)の方法:素子端面と光導波路との間に端面窓を形
成することにより,光導波路方向に戻る反射光の結合効
率を低減する方法, (c)の方法:素子端面に対して光導波路を斜めストラ
イプ状に形成することにより,光素子端面での反射光が
再び光導波路に戻ってくるのを防ぐ方法,である。
【0006】ここで,かかる従来の残留反射抑圧法を適
用した導波路型光素子の例について,図20を参照して
簡単に説明する。なお,図20は,主に(c)の方法を
適用した導波路型光素子300の概略的な構成を説明す
るための平面図である。
用した導波路型光素子の例について,図20を参照して
簡単に説明する。なお,図20は,主に(c)の方法を
適用した導波路型光素子300の概略的な構成を説明す
るための平面図である。
【0007】導波路型光素子300は,素子端面にあた
る劈開面302の法線方向に対して数度傾けた光導波路
304を,斜めストライプ状に配置し,劈開面302に
直接接続する構成になっている。かかる構成によって,
光導波路304で導波された光が劈開面302で反射し
ても,その反射光は光導波路304方向には戻らず,残
留反射を抑圧することができる。尚,導波路型光素子3
00の動作時には,劈開面302から出力される光は,
レンズホルダ306に固定したレンズ308を介して,
不図示の外部素子に入力される。
る劈開面302の法線方向に対して数度傾けた光導波路
304を,斜めストライプ状に配置し,劈開面302に
直接接続する構成になっている。かかる構成によって,
光導波路304で導波された光が劈開面302で反射し
ても,その反射光は光導波路304方向には戻らず,残
留反射を抑圧することができる。尚,導波路型光素子3
00の動作時には,劈開面302から出力される光は,
レンズホルダ306に固定したレンズ308を介して,
不図示の外部素子に入力される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,かかる
従来の導波路型光素子300では,光導波路304から
出力される光は,劈開面302において屈折する。した
がって,劈開面302の法線と劈開面302から空気中
に出力される光の光路軸とが成す角(以下,「光出射
角」と称す。)は,光導波路304の軸と劈開面302
の法線方向とが成す角(以下,「光導波路傾斜角」と称
す。)よりも大きくなる。例えば,上記文献中では,光
導波路傾斜角を約7度に設定してあるが,光出射角は約
23度にも成っている。
従来の導波路型光素子300では,光導波路304から
出力される光は,劈開面302において屈折する。した
がって,劈開面302の法線と劈開面302から空気中
に出力される光の光路軸とが成す角(以下,「光出射
角」と称す。)は,光導波路304の軸と劈開面302
の法線方向とが成す角(以下,「光導波路傾斜角」と称
す。)よりも大きくなる。例えば,上記文献中では,光
導波路傾斜角を約7度に設定してあるが,光出射角は約
23度にも成っている。
【0009】光出射角が大きく成ると,直径が数百μm
から数mm程度の小さなレンズを用いて光を集光して外
部素子の半導体光導波路端面に導こうとする場合には,
そのレンズ自体及びレンズの固定ホルダが,光を出力す
る導波路型光素子の半導体素子の半導体チップ若しくは
チップを搭載するキャリアにぶつかる。したがって,従
来の導波路型光素子はモジュール化が難しかった。
から数mm程度の小さなレンズを用いて光を集光して外
部素子の半導体光導波路端面に導こうとする場合には,
そのレンズ自体及びレンズの固定ホルダが,光を出力す
る導波路型光素子の半導体素子の半導体チップ若しくは
チップを搭載するキャリアにぶつかる。したがって,従
来の導波路型光素子はモジュール化が難しかった。
【0010】また,モジュール化を実現するためには,
一般に,レンズを用いる代わりに先球ファイバを用いる
方法が採用される。しかし,先球ファイバの焦点距離は
数μm程度と極めて小さく,先球ファイバと半導体光導
波路とを非常に接近させて配置しなければならず,光学
アライメント中に先球ファイバと半導体光導波路端面と
の接触が生じ易い。したがって,両方の先端部を破損す
るおそれが極めて高いので,先球ファイバを用いること
はあまり望ましくない。
一般に,レンズを用いる代わりに先球ファイバを用いる
方法が採用される。しかし,先球ファイバの焦点距離は
数μm程度と極めて小さく,先球ファイバと半導体光導
波路とを非常に接近させて配置しなければならず,光学
アライメント中に先球ファイバと半導体光導波路端面と
の接触が生じ易い。したがって,両方の先端部を破損す
るおそれが極めて高いので,先球ファイバを用いること
はあまり望ましくない。
【0011】すなわち,従来の導波路型光素子をモジュ
ール化すると,歩留まりの低下を避けることができず
に,導波路型光素子を用いた光素子モジュールや光集積
回路のコストの削減を困難にしていた。
ール化すると,歩留まりの低下を避けることができず
に,導波路型光素子を用いた光素子モジュールや光集積
回路のコストの削減を困難にしていた。
【0012】本発明は,従来の導波路型光素子が有する
上記問題点に鑑みてなされたものであり,残留反射を低
減するとともにモジュール化に適した,新規かつ改良さ
れた光機能素子を提供することを目的とする。
上記問題点に鑑みてなされたものであり,残留反射を低
減するとともにモジュール化に適した,新規かつ改良さ
れた光機能素子を提供することを目的とする。
【0013】さらに,本発明の他の目的は,残留反射の
低減を図りつつ,光機能素子の光導波路の入出力端面を
損傷させることなく実施できる,新規かつ改良された光
結合方法を提供することである。
低減を図りつつ,光機能素子の光導波路の入出力端面を
損傷させることなく実施できる,新規かつ改良された光
結合方法を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に,請求項1に記載の発明は,素子の内部に形成された
光導波路を介して素子の外部と光の入出力を行う構成で
あって:素子の端面に対して引っ込んだ凹部には,光導
波路の入出力端面が形成され;光導波路の入出力端面に
おける軌道接線は,入出力端面の法線に対して第1の傾
きを成す(ただし,第1の傾きは,0ではない。)構成
を採用する。。
に,請求項1に記載の発明は,素子の内部に形成された
光導波路を介して素子の外部と光の入出力を行う構成で
あって:素子の端面に対して引っ込んだ凹部には,光導
波路の入出力端面が形成され;光導波路の入出力端面に
おける軌道接線は,入出力端面の法線に対して第1の傾
きを成す(ただし,第1の傾きは,0ではない。)構成
を採用する。。
【0015】かかる構成によって,請求項1に記載の発
明は,光導波路の入出力端面に対して,光導波路自体を
斜めストライプ状の構造にすることができるため,光導
波路からの光の出力時に,入出力端面で生じる反射光
(残留反射光)は,光導波路方向には戻らない。したが
って,残留反射の影響を低減することができ,広帯域,
高出力かつ低雑音の高性能な光機能素子を実現すること
ができる。さらに,請求項1に記載の発明は,入出力端
面が素子端面に対して引っ込んだ凹部に形成されるた
め,微細な光学アラインメントが必要な場合であって
も,入出力端面が外部素子と接触する可能性がほとんど
ない。したがって,例えば外部素子と密着させて光結合
させることができるため,取り扱いが容易で,光導波路
の損傷が少なく,さらに高集積化が可能な光機能素子を
実現することができる。
明は,光導波路の入出力端面に対して,光導波路自体を
斜めストライプ状の構造にすることができるため,光導
波路からの光の出力時に,入出力端面で生じる反射光
(残留反射光)は,光導波路方向には戻らない。したが
って,残留反射の影響を低減することができ,広帯域,
高出力かつ低雑音の高性能な光機能素子を実現すること
ができる。さらに,請求項1に記載の発明は,入出力端
面が素子端面に対して引っ込んだ凹部に形成されるた
め,微細な光学アラインメントが必要な場合であって
も,入出力端面が外部素子と接触する可能性がほとんど
ない。したがって,例えば外部素子と密着させて光結合
させることができるため,取り扱いが容易で,光導波路
の損傷が少なく,さらに高集積化が可能な光機能素子を
実現することができる。
【0016】さらに,請求項2に記載の発明のように,
入出力端面の法線を素子端面の法線に対して第2の傾き
を成すように形成すれば,外部からの入力光は,入出力
端面において入力方向と別方向に反射される。したがっ
て,入出力端面からの出力光の反射光による干渉作用の
みではなく,入出力端面への入力光の反射光による干渉
作用をも低減させることができる。また,請求項2に記
載の発明においては,第2の傾きの設定によって,出力
光を所望の方向に出力できるため,外部素子と如何なる
配置関係で光学アラインメントされる場合であっても,
それに対応する光機能素子を実現することができる。
入出力端面の法線を素子端面の法線に対して第2の傾き
を成すように形成すれば,外部からの入力光は,入出力
端面において入力方向と別方向に反射される。したがっ
て,入出力端面からの出力光の反射光による干渉作用の
みではなく,入出力端面への入力光の反射光による干渉
作用をも低減させることができる。また,請求項2に記
載の発明においては,第2の傾きの設定によって,出力
光を所望の方向に出力できるため,外部素子と如何なる
配置関係で光学アラインメントされる場合であっても,
それに対応する光機能素子を実現することができる。
【0017】さらにまた,請求項3に記載の発明のよう
に,第1の傾きと第2の傾きとを調整して,出力光が素
子端面の法線方向に出力されるように構成した場合に
は,外部素子の端面や外部素子に光を集光するレンズや
レンズホルダ等を,素子の端面に対して平行に配置でき
る。したがって,素子端面に対して,外部素子やレンズ
やレンズホルダ等の受光面を傾ける必要がないため,光
学アラインメントやモジュール化等が容易になる。
に,第1の傾きと第2の傾きとを調整して,出力光が素
子端面の法線方向に出力されるように構成した場合に
は,外部素子の端面や外部素子に光を集光するレンズや
レンズホルダ等を,素子の端面に対して平行に配置でき
る。したがって,素子端面に対して,外部素子やレンズ
やレンズホルダ等の受光面を傾ける必要がないため,光
学アラインメントやモジュール化等が容易になる。
【0018】さらにまた,請求項4に記載の発明のよう
に,入出力端面からの出力光が入力される外部素子の被
入力面と,入出力端面との間には,屈折率が1より大き
い材料が介在する構成を採用すれば,充填材の働きによ
り一層光結合性が向上し,更に,充填材が衝撃を吸収す
るため,衝撃や振動等に強い光結合を実現することがで
きる。さらにまた,請求項5に記載の発明のように,材
料の屈折率と材料での透過光の光路の長さとの積の4倍
が,透過光の波長と等しい構成を採用すれば,光機能素
子の入出力端面に無反射コーティングを施さずに,施し
た場合と同様の効果を得ることができる。
に,入出力端面からの出力光が入力される外部素子の被
入力面と,入出力端面との間には,屈折率が1より大き
い材料が介在する構成を採用すれば,充填材の働きによ
り一層光結合性が向上し,更に,充填材が衝撃を吸収す
るため,衝撃や振動等に強い光結合を実現することがで
きる。さらにまた,請求項5に記載の発明のように,材
料の屈折率と材料での透過光の光路の長さとの積の4倍
が,透過光の波長と等しい構成を採用すれば,光機能素
子の入出力端面に無反射コーティングを施さずに,施し
た場合と同様の効果を得ることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下に,添付図面を参照しなが
ら,本発明の実施の形態について詳細に説明する。な
お,以下の説明及び図面において,略同一の機能及び構
成を有する構成要素については,同一符号を付すること
により,重複説明を省略する。
ら,本発明の実施の形態について詳細に説明する。な
お,以下の説明及び図面において,略同一の機能及び構
成を有する構成要素については,同一符号を付すること
により,重複説明を省略する。
【0020】(第1の実施の形態)まず本発明の第1の
実施形態について,図1〜図6を参照しながら詳細に説
明する。最初に,本実施の形態にかかる入出力部100
の基本的な構成について,図1及び図2を参照して詳細
に説明する。なお,図1は,本実施の形態にかかる入出
力部100の概略的構成を示す平面図であり,図2は,
入出力部100の概略的構成を示す斜視図である。
実施形態について,図1〜図6を参照しながら詳細に説
明する。最初に,本実施の形態にかかる入出力部100
の基本的な構成について,図1及び図2を参照して詳細
に説明する。なお,図1は,本実施の形態にかかる入出
力部100の概略的構成を示す平面図であり,図2は,
入出力部100の概略的構成を示す斜視図である。
【0021】入出力部100において,図1に示すよう
に,光導波路12の導波路端部14は,光の導波方向A
aが素子端面102に対して傾きβを持つように形成さ
れる。さらに,入出力部100においては,平面図であ
る図1において略直角三角形で示される部分を,例えば
切り欠くことによって,斜辺部分に斜面106が形成さ
れた凹部領域104を形成する。かかる凹部領域104
の斜面106は,光導波路12の終端面16が形成され
るとともに,素子端面102に対して第2の傾きを与え
る傾角αを持つ。結果として,導波路端部14の光の導
波方向Aaと,斜面106に形成される光導波路12の
終端面16の法線Baとは,第1の傾きにあたる角θ1
を形成することができる。
に,光導波路12の導波路端部14は,光の導波方向A
aが素子端面102に対して傾きβを持つように形成さ
れる。さらに,入出力部100においては,平面図であ
る図1において略直角三角形で示される部分を,例えば
切り欠くことによって,斜辺部分に斜面106が形成さ
れた凹部領域104を形成する。かかる凹部領域104
の斜面106は,光導波路12の終端面16が形成され
るとともに,素子端面102に対して第2の傾きを与え
る傾角αを持つ。結果として,導波路端部14の光の導
波方向Aaと,斜面106に形成される光導波路12の
終端面16の法線Baとは,第1の傾きにあたる角θ1
を形成することができる。
【0022】また,光導波路12の終端面16は,光の
入出力端面にあたるため,終端面16における光信号の
反射ロスをできるだけ抑えた方がよい。このため,終端
面16が形成された斜面106には,無反射膜ARがコ
ーティングされている。なお,入出力部100におい
て,傾角αと傾角βとが,ほぼ β=α−cos-1(n2/n1sinα) の関係を満たすように,導波路端部14と斜面106と
は形成される。なお,式中,n1は,光導波路12の屈
折率であり,n2は,凹部領域104の屈折率である。
ただし,本実施の形態においては,凹部領域104は,
切り欠きによる空間として構成されているので,n2
は,空気の屈折率である。
入出力端面にあたるため,終端面16における光信号の
反射ロスをできるだけ抑えた方がよい。このため,終端
面16が形成された斜面106には,無反射膜ARがコ
ーティングされている。なお,入出力部100におい
て,傾角αと傾角βとが,ほぼ β=α−cos-1(n2/n1sinα) の関係を満たすように,導波路端部14と斜面106と
は形成される。なお,式中,n1は,光導波路12の屈
折率であり,n2は,凹部領域104の屈折率である。
ただし,本実施の形態においては,凹部領域104は,
切り欠きによる空間として構成されているので,n2
は,空気の屈折率である。
【0023】次いで,本実施の形態にかかる入出力部1
00の動作について,引き続き図1及び図2を参照して
説明すると,光導波路12によって導波された光信号S
1は,導波路端部14を介して終端面16に伝搬する。
00の動作について,引き続き図1及び図2を参照して
説明すると,光導波路12によって導波された光信号S
1は,導波路端部14を介して終端面16に伝搬する。
【0024】さらにまた,終端面16に伝搬された光信
号S1は,無反射膜ARがコーティングされた終端面1
6において屈折し(かかる屈折については,後述す
る。),終端面16から出力光信号S2として出力され
る。さらに,出力光信号S2は,凹部領域104及び素
子端面102を介して,入出力部100から出力され
る。
号S1は,無反射膜ARがコーティングされた終端面1
6において屈折し(かかる屈折については,後述す
る。),終端面16から出力光信号S2として出力され
る。さらに,出力光信号S2は,凹部領域104及び素
子端面102を介して,入出力部100から出力され
る。
【0025】ここで,終端面16から凹部領域104に
出力される時に,光導波路12の屈折率n1と凹部領域
104の屈折率n2とが異なることによって生じる屈折
について説明する。
出力される時に,光導波路12の屈折率n1と凹部領域
104の屈折率n2とが異なることによって生じる屈折
について説明する。
【0026】発明者等の知見によれば,かかる屈折にお
いて,終端面16の法線Baと導波路端部14の光の導
波方向Aaとが成す角θ1と,終端面16の法線Baに
対する終端面16からの出力光信号S2が成す角θ2と
の間には,スネルの法則(屈折の法則)により, n1sinθ1=n2sinθ2 の関係が成り立つ。
いて,終端面16の法線Baと導波路端部14の光の導
波方向Aaとが成す角θ1と,終端面16の法線Baに
対する終端面16からの出力光信号S2が成す角θ2と
の間には,スネルの法則(屈折の法則)により, n1sinθ1=n2sinθ2 の関係が成り立つ。
【0027】また,出力光信号S2が,終端面16から
素子端面104の法線Ca方向,すなわち素子端面10
4に対して垂直方向に出力される場合には,幾何学的に θ1=π/2−(α−β) θ2=π−α の関係があることが分かる。
素子端面104の法線Ca方向,すなわち素子端面10
4に対して垂直方向に出力される場合には,幾何学的に θ1=π/2−(α−β) θ2=π−α の関係があることが分かる。
【0028】したがって,かかる出力光信号S2が,素
子端面102の法線Ca方向に出力される場合には n1sin(π/2−(α−β))=n2sin(π−
α) の関係,言い換えれば β=α−cos-1(n2/n1sinα) の関係が成り立つ。
子端面102の法線Ca方向に出力される場合には n1sin(π/2−(α−β))=n2sin(π−
α) の関係,言い換えれば β=α−cos-1(n2/n1sinα) の関係が成り立つ。
【0029】かかる関係は,入出力部100における傾
角αと傾角βとの関係に等しい。したがって,入出力部
100からの出力光信号S2は,終端面16から素子端
面104に対して垂直に出力されることが分かる。
角αと傾角βとの関係に等しい。したがって,入出力部
100からの出力光信号S2は,終端面16から素子端
面104に対して垂直に出力されることが分かる。
【0030】次に,入出力部100が以上説明したよう
な動作をするために必要な傾角α及び傾角βの設定条件
について,図2を参照して説明する。なお,図3には,
光導波路12の屈折率n1と凹部領域104の屈折率n
2の比(以下,「屈折率比」と称す。)n1/n2が例
えば1.5〜3.5の範囲にある場合の傾角αと傾角β
との関係を示す。
な動作をするために必要な傾角α及び傾角βの設定条件
について,図2を参照して説明する。なお,図3には,
光導波路12の屈折率n1と凹部領域104の屈折率n
2の比(以下,「屈折率比」と称す。)n1/n2が例
えば1.5〜3.5の範囲にある場合の傾角αと傾角β
との関係を示す。
【0031】発明者等の知見によれば,凹部領域104
の構成媒質が例えば空気であり,光導波路12の構成媒
質が例えば半導体の場合には,屈折率比n1/n2は
3.0〜3.5である。したがって,入出力部100を
設計する場合,素子端面104の法線Caと導波路端部
14における光の導波方向Aaとの成す角を例えば約7
度(この場合,傾角βは約83度である。)に設定した
時には,傾角αはα〜170度(この場合,π−α〜1
0度である。)に設定することになる。
の構成媒質が例えば空気であり,光導波路12の構成媒
質が例えば半導体の場合には,屈折率比n1/n2は
3.0〜3.5である。したがって,入出力部100を
設計する場合,素子端面104の法線Caと導波路端部
14における光の導波方向Aaとの成す角を例えば約7
度(この場合,傾角βは約83度である。)に設定した
時には,傾角αはα〜170度(この場合,π−α〜1
0度である。)に設定することになる。
【0032】また,発明者等の知見によれば,凹部領域
104の構成媒質が例えば空気であり,光導波路12の
構成媒質が例えばガラス等を用いたPLC素子やファイ
バ等の誘電体である場合には,屈折率比n1/n2は
1.5〜2.0である。したがって,入出力部100を
設計する場合,傾角βを例えば約7度に設計した時に
は,傾角αはα=166〜160度(この場合,π−α
=14〜20度である。)に設定することになる。
104の構成媒質が例えば空気であり,光導波路12の
構成媒質が例えばガラス等を用いたPLC素子やファイ
バ等の誘電体である場合には,屈折率比n1/n2は
1.5〜2.0である。したがって,入出力部100を
設計する場合,傾角βを例えば約7度に設計した時に
は,傾角αはα=166〜160度(この場合,π−α
=14〜20度である。)に設定することになる。
【0033】次に,図4を参照しながら,本実施の形態
にかかる入出力部100と,例えば光ファイバ又はPL
C素子等の外部素子202との間の光結合の方法につい
て説明する。
にかかる入出力部100と,例えば光ファイバ又はPL
C素子等の外部素子202との間の光結合の方法につい
て説明する。
【0034】図4に示すように,外部素子202は,コ
ア部204及びコア部204の周囲に形成されたグラッ
ド部206とが,劈開面208で外部素子202の外部
にむき出しの状態に構成されている。かかる外部素子2
02の劈開面208を,入出力部100の素子端面10
2に,全く隙間を作らずに又はほんの僅かだけ隙間を作
って対向させて,光結合を行う。なお,終端面16から
の出力光信号S2が,外部素子202のコア部204に
入力するように,素子端面102と外部素子202の端
面210との位置関係を調整する。
ア部204及びコア部204の周囲に形成されたグラッ
ド部206とが,劈開面208で外部素子202の外部
にむき出しの状態に構成されている。かかる外部素子2
02の劈開面208を,入出力部100の素子端面10
2に,全く隙間を作らずに又はほんの僅かだけ隙間を作
って対向させて,光結合を行う。なお,終端面16から
の出力光信号S2が,外部素子202のコア部204に
入力するように,素子端面102と外部素子202の端
面210との位置関係を調整する。
【0035】かかる構成によって,光導波路12によっ
て導波された光信号S1は,終端面16から素子端面1
02の法線Ca方向に出力され,凹部領域104を介し
て,外部素子202のコア部204に入射される。ま
た,この様に入出力部100と外部素子202とを光結
合した場合,素子端面102には,終端面16からの出
力光信号S2の広がり角に応じて,端面コーティングの
方法や端面コーティングに使用する素材等を適切に設定
しても良い。
て導波された光信号S1は,終端面16から素子端面1
02の法線Ca方向に出力され,凹部領域104を介し
て,外部素子202のコア部204に入射される。ま
た,この様に入出力部100と外部素子202とを光結
合した場合,素子端面102には,終端面16からの出
力光信号S2の広がり角に応じて,端面コーティングの
方法や端面コーティングに使用する素材等を適切に設定
しても良い。
【0036】なお,本実施の形態にかかる入出力部10
0の用途は,光ファイバ又はPLC素子等の外部素子2
02との光結合に限定されない。例えば,図5及び図6
に示すように,光ファイバやPLC素子等の外部素子2
02の代わりに,入出力部100と同構造の端部を有す
る素子202aや素子202bを用いて,光結合部20
0aや光結合部200bを構成することもできる。な
お,図5に示す実施の形態は,入出力部100の斜面1
06と素子202aの入出力端面206aとが交差する
ような角度で配されて,入出力部100の導波路12の
方向と素子202bの導波路204の方向を略同一方向
に配することを可能にした例を示したものである。これ
に対して,図6に示す実施の形態は,入出力部100の
斜面106と素子202bの入出力端面206bとが略
平行の角度で配されて,入出力部100の導波路12の
方向と素子206bの導波路204bの方向とが異なる
ように配することを可能にした例を示したものである。
0の用途は,光ファイバ又はPLC素子等の外部素子2
02との光結合に限定されない。例えば,図5及び図6
に示すように,光ファイバやPLC素子等の外部素子2
02の代わりに,入出力部100と同構造の端部を有す
る素子202aや素子202bを用いて,光結合部20
0aや光結合部200bを構成することもできる。な
お,図5に示す実施の形態は,入出力部100の斜面1
06と素子202aの入出力端面206aとが交差する
ような角度で配されて,入出力部100の導波路12の
方向と素子202bの導波路204の方向を略同一方向
に配することを可能にした例を示したものである。これ
に対して,図6に示す実施の形態は,入出力部100の
斜面106と素子202bの入出力端面206bとが略
平行の角度で配されて,入出力部100の導波路12の
方向と素子206bの導波路204bの方向とが異なる
ように配することを可能にした例を示したものである。
【0037】次に,本実施の形態にかかる入出力部10
0の効果について,図4,図7及び図8を参照して説明
する。図7に示すように,入出力部100において,終
端面16は光導波路12に対して垂直を成すようには配
置されていない。したがって,本実施の形態によれば,
入出力部100から出力光信号S2を出力する場合,終
端面16で反射して光導波路12内部に戻る光(以下,
「内部端面反射戻り光」と称す。)Piを大幅に低減す
ることができる。結果として,残留反射である内部端面
反射戻り光Piに起因した干渉効果を低減できる。
0の効果について,図4,図7及び図8を参照して説明
する。図7に示すように,入出力部100において,終
端面16は光導波路12に対して垂直を成すようには配
置されていない。したがって,本実施の形態によれば,
入出力部100から出力光信号S2を出力する場合,終
端面16で反射して光導波路12内部に戻る光(以下,
「内部端面反射戻り光」と称す。)Piを大幅に低減す
ることができる。結果として,残留反射である内部端面
反射戻り光Piに起因した干渉効果を低減できる。
【0038】さらに,図7に示すように,入出力部10
0に,レンズホルダHによって固定されたレンズLか
ら,素子端面102に対して垂直に光信号S1が入力さ
れる場合,終端面16における残留反射によって生じる
反射光(以下,「外部端面反射戻り光」と称す。)Po
は,光信号S1とは別の経路に戻る。さらにまた,外部
端面反射戻り光は,終端面16aからの出力光信号S2
とも,経路が別である。結果として,外部端面反射戻り
光Poに起因した干渉効果を大幅に低減できる。
0に,レンズホルダHによって固定されたレンズLか
ら,素子端面102に対して垂直に光信号S1が入力さ
れる場合,終端面16における残留反射によって生じる
反射光(以下,「外部端面反射戻り光」と称す。)Po
は,光信号S1とは別の経路に戻る。さらにまた,外部
端面反射戻り光は,終端面16aからの出力光信号S2
とも,経路が別である。結果として,外部端面反射戻り
光Poに起因した干渉効果を大幅に低減できる。
【0039】さらに,図8に示すように,入出力部10
0において,素子端面102とレンズLとを平行に配置
すれば,出力光信号S2の軸をレンズLの軸と平行にす
る,すなわち出力光信号S2をレンズLに垂直に入射す
ることができる。したがって,例えば直径が数百μmか
ら数mmの大きさのレンズLを用いて,出力光信号S2
を集光する場合にも,レンズLやレンズホルダHと素子
端面102との間に,容易に十分な間隔を保持すること
が可能である。結果として,本実施の形態にかかる入出
力部100を適用した光機能素子は,光学アライメント
の際に素子同士の接触による破損の可能性を低く抑える
ことができる。
0において,素子端面102とレンズLとを平行に配置
すれば,出力光信号S2の軸をレンズLの軸と平行にす
る,すなわち出力光信号S2をレンズLに垂直に入射す
ることができる。したがって,例えば直径が数百μmか
ら数mmの大きさのレンズLを用いて,出力光信号S2
を集光する場合にも,レンズLやレンズホルダHと素子
端面102との間に,容易に十分な間隔を保持すること
が可能である。結果として,本実施の形態にかかる入出
力部100を適用した光機能素子は,光学アライメント
の際に素子同士の接触による破損の可能性を低く抑える
ことができる。
【0040】さらにまた,かかる光学アライメントの容
易性は,入出力部100をアレイ状に集積化して形成す
る場合にも有利である。すなわち,素子端面102に平
行に,素子端面102と光結合させる外部素子の端面を
配置すれば良いため,外部素子には特別な加工,例えば
入力部を傾斜させる必要がない。したがって,光集積回
路上に入出力部100をアレイ状に集積化しても,外部
素子との光結合性を高く維持できる。
易性は,入出力部100をアレイ状に集積化して形成す
る場合にも有利である。すなわち,素子端面102に平
行に,素子端面102と光結合させる外部素子の端面を
配置すれば良いため,外部素子には特別な加工,例えば
入力部を傾斜させる必要がない。したがって,光集積回
路上に入出力部100をアレイ状に集積化しても,外部
素子との光結合性を高く維持できる。
【0041】さらにまた,外部から入出力部100に光
を導く場合にも同様の効果が期待できる。すなわち,残
留反射の低減と光結合の容易性の確保との両方を維持す
ることができる。
を導く場合にも同様の効果が期待できる。すなわち,残
留反射の低減と光結合の容易性の確保との両方を維持す
ることができる。
【0042】さらにまた,素子端面102に対して終端
面16が入出力部100の内部に引っ込んでいるので,
従来生じていた,チップ劈開後の光導波路端面のコーテ
ィング工程やその他の組立工程などの際に光導波路端面
が直接他の物質に接触する可能性が減少する。したがっ
て,歩留まりの高い廉価な導波路型光素子を実現するこ
とができる。
面16が入出力部100の内部に引っ込んでいるので,
従来生じていた,チップ劈開後の光導波路端面のコーテ
ィング工程やその他の組立工程などの際に光導波路端面
が直接他の物質に接触する可能性が減少する。したがっ
て,歩留まりの高い廉価な導波路型光素子を実現するこ
とができる。
【0043】さらにまた,入出力部100において,図
4に示すように,終端面16が素子端面102に対して
引っ込んだ構造になっていることによって,外部素子2
02と光結合させる場合には,入出力部100の素子端
面102と外部素子202の劈開面208とを密着させ
て光結合できる。結果として,光結合部での多重反射を
低減することができ,例えば光の伝搬過程で発生するノ
イズや光導波路の入出力端面で発生する迷光等を低減す
ることができる。
4に示すように,終端面16が素子端面102に対して
引っ込んだ構造になっていることによって,外部素子2
02と光結合させる場合には,入出力部100の素子端
面102と外部素子202の劈開面208とを密着させ
て光結合できる。結果として,光結合部での多重反射を
低減することができ,例えば光の伝搬過程で発生するノ
イズや光導波路の入出力端面で発生する迷光等を低減す
ることができる。
【0044】さらにまた,入出力部100と外部素子2
02とを密着させない場合であっても,終端面16の損
傷を考慮せずに,光学アラインメントを行える。したが
って,光結合を行う素子端面102と外部素子202の
劈開面208との間の距離を精度良く一定に保つことが
でき,特性の均一な光素子モジュールを製造することが
できる。
02とを密着させない場合であっても,終端面16の損
傷を考慮せずに,光学アラインメントを行える。したが
って,光結合を行う素子端面102と外部素子202の
劈開面208との間の距離を精度良く一定に保つことが
でき,特性の均一な光素子モジュールを製造することが
できる。
【0045】(第2の実施の形態)本実施の形態にかか
る導波路型光素子10は,図9及び図10に示すよう
に,光導波路12を介して,第1及び第2の入出力部1
00a,100bを配した構造となっている。なお,第
1及び第2の入出力部100a,100bは,すでに説
明した第1の実施の形態にかかる入出力部100と略同
一構造を有しているので,その構成及び作用効果につい
ては,詳細説明は省略し,その特徴的な部分のみを以下
に説明することにする。すなわち,本実施の形態にかか
る導波路型光素子10は,光信号の入出力面にあたる光
導波路120の両端面(終端面16a及び終端面16
b)に無反射膜ARのコーティングを施した単一透過構
造となる。このため,導波路型光素子10は,光導波路
120に例えば光変調手段や光増幅手段等を設置すれ
ば,透過型の光変調素子や光増幅素子として構成するこ
ともできる。
る導波路型光素子10は,図9及び図10に示すよう
に,光導波路12を介して,第1及び第2の入出力部1
00a,100bを配した構造となっている。なお,第
1及び第2の入出力部100a,100bは,すでに説
明した第1の実施の形態にかかる入出力部100と略同
一構造を有しているので,その構成及び作用効果につい
ては,詳細説明は省略し,その特徴的な部分のみを以下
に説明することにする。すなわち,本実施の形態にかか
る導波路型光素子10は,光信号の入出力面にあたる光
導波路120の両端面(終端面16a及び終端面16
b)に無反射膜ARのコーティングを施した単一透過構
造となる。このため,導波路型光素子10は,光導波路
120に例えば光変調手段や光増幅手段等を設置すれ
ば,透過型の光変調素子や光増幅素子として構成するこ
ともできる。
【0046】次に,本実施の形態にかかる導波路型光素
子10の動作について,引き続き図9及び図10を参照
しながら説明すると,導波路型光素子10に,光信号S
1が第2入出力部100bから入力された場合,光信号
S1は,入出力部100bの切り欠かれた凹部領域10
4bを介して終端面16bから光導波路120に入力さ
れる。さらに,光信号S1は,光導波路120によって
導波され,光導波路120の第1入出力部100aにお
ける終端面16aに伝搬する。
子10の動作について,引き続き図9及び図10を参照
しながら説明すると,導波路型光素子10に,光信号S
1が第2入出力部100bから入力された場合,光信号
S1は,入出力部100bの切り欠かれた凹部領域10
4bを介して終端面16bから光導波路120に入力さ
れる。さらに,光信号S1は,光導波路120によって
導波され,光導波路120の第1入出力部100aにお
ける終端面16aに伝搬する。
【0047】さらにまた,終端面16aに伝搬された光
信号S1は,無反射膜ARがコーティングされた終端面
16aにおいて屈折し,終端面16aから出力光信号S
2として出力される。さらに,出力光信号S2は,凹部
領域104a及び素子端面102aを介して,導波路型
光素子10から出力される。
信号S1は,無反射膜ARがコーティングされた終端面
16aにおいて屈折し,終端面16aから出力光信号S
2として出力される。さらに,出力光信号S2は,凹部
領域104a及び素子端面102aを介して,導波路型
光素子10から出力される。
【0048】一方,導波路型光素子10において,第1
入出力部100a側から光信号S1が入力された場合
は,光信号S1は,第2入出力部100b側から光信号
S1が入力された場合とは逆の経路を通って,光導波路
120の第2入出力部100bにおける終端面14bか
ら,出力光信号S2として出力される。なお,この場合
も,第2入出力部100b側から光信号S1が入力され
た場合と同様に,光信号S1は終端面16bで屈折し,
出力光信号S1として,素子端面102bの法線Cb方
向に出力される。
入出力部100a側から光信号S1が入力された場合
は,光信号S1は,第2入出力部100b側から光信号
S1が入力された場合とは逆の経路を通って,光導波路
120の第2入出力部100bにおける終端面14bか
ら,出力光信号S2として出力される。なお,この場合
も,第2入出力部100b側から光信号S1が入力され
た場合と同様に,光信号S1は終端面16bで屈折し,
出力光信号S1として,素子端面102bの法線Cb方
向に出力される。
【0049】本実施の形態にかかる導波路型光素子10
は,上記第1の実施の形態で説明したと同様の効果を得
ることができる。すなわち,導波路型光素子10は,光
導波路120の終端面16aと終端面16aとにおける
残留反射による干渉作用を抑制することができるととも
に,光学アラインメントの容易性及び外部素子との高い
光結合性を確保でき,さらには,モジュール化にも適し
ている。
は,上記第1の実施の形態で説明したと同様の効果を得
ることができる。すなわち,導波路型光素子10は,光
導波路120の終端面16aと終端面16aとにおける
残留反射による干渉作用を抑制することができるととも
に,光学アラインメントの容易性及び外部素子との高い
光結合性を確保でき,さらには,モジュール化にも適し
ている。
【0050】(第3の実施の形態)次に本発明の第3の
実施の形態について,図11及び図12を参照して説明
する。なお,図11は,導波路型光素子20の概略的な
構成を説明するための平面図であり,図12は,その概
略的構成の斜視方向からの見取図である。また,第3の
実施の形態にかかる導波路型光素子20の構成要素のう
ち,上記第1及び第2の実施の形態において説明した構
成要素と実質的に同一のものについては,略同一の符号
を付することにより詳細な説明は省略する。
実施の形態について,図11及び図12を参照して説明
する。なお,図11は,導波路型光素子20の概略的な
構成を説明するための平面図であり,図12は,その概
略的構成の斜視方向からの見取図である。また,第3の
実施の形態にかかる導波路型光素子20の構成要素のう
ち,上記第1及び第2の実施の形態において説明した構
成要素と実質的に同一のものについては,略同一の符号
を付することにより詳細な説明は省略する。
【0051】最初に,本実施の形態にかかる導波路型光
素子20の構成について説明すると,導波路型光素子2
0において,入出力端部24には,上記第1の実施の形
態にかかる入出力部100と同構成の入出力部100a
が配置されており,入出力端部24とは反対側に位置す
る素子端面26には全反射膜HRがコーティングされて
いる。さらに,入出力部100aと全反射膜HRとは,
光導波路28によって接続されている。
素子20の構成について説明すると,導波路型光素子2
0において,入出力端部24には,上記第1の実施の形
態にかかる入出力部100と同構成の入出力部100a
が配置されており,入出力端部24とは反対側に位置す
る素子端面26には全反射膜HRがコーティングされて
いる。さらに,入出力部100aと全反射膜HRとは,
光導波路28によって接続されている。
【0052】したがって,導波路型光素子20は,光導
波路28に例えば光変調手段や光増幅手段等を設置すれ
ば,素子端面26に全反射膜HRがコーティングされた
二重通過型(反射型)の光変調素子や光増幅素子にする
ことができる。
波路28に例えば光変調手段や光増幅手段等を設置すれ
ば,素子端面26に全反射膜HRがコーティングされた
二重通過型(反射型)の光変調素子や光増幅素子にする
ことができる。
【0053】かかる構成によって,導波路型光素子20
外部から入出力部100aに入力された光信号S1は,
光導波路28によって導波されて,素子端面28に伝送
される。さらに,素子端面28に伝送された光信号S1
は,全反射膜HRにおいて反射され,再び光導波路28
によって導波されて入出力部100aに伝搬する。入出
力部100aにおいて,光信号S1は,無反射膜ARが
コーティングされた終端面16aから,屈折後に,素子
端面102aの法線Ca方向に出力光信号S2として出
力される。
外部から入出力部100aに入力された光信号S1は,
光導波路28によって導波されて,素子端面28に伝送
される。さらに,素子端面28に伝送された光信号S1
は,全反射膜HRにおいて反射され,再び光導波路28
によって導波されて入出力部100aに伝搬する。入出
力部100aにおいて,光信号S1は,無反射膜ARが
コーティングされた終端面16aから,屈折後に,素子
端面102aの法線Ca方向に出力光信号S2として出
力される。
【0054】以上説明した本実施の形態にかかる導波路
型光素子20においては,外部端面反射戻り光Poは,
入出力部100aへの光信号S1及び入出力部100a
からの出力光信号S2と経路が別である。したがって,
導波路型光素子20は,外部端面反射戻り光Poに起因
した干渉効果を大幅に低減できるため,第1の実施の形
態にかかる導波路型光素子20よりも製造が容易であり
ながら,第1の実施の形態にかかる導波路型光素子20
と同じ程度かそれ以上の効果が得られる。また,本実施
の形態にかかる導波路型光素子20は,上記第1の実施
の形態にかかる入出力部100aと同様に,内部端面反
射戻り光(図示せず)に起因した干渉効果も低減するこ
とができる。
型光素子20においては,外部端面反射戻り光Poは,
入出力部100aへの光信号S1及び入出力部100a
からの出力光信号S2と経路が別である。したがって,
導波路型光素子20は,外部端面反射戻り光Poに起因
した干渉効果を大幅に低減できるため,第1の実施の形
態にかかる導波路型光素子20よりも製造が容易であり
ながら,第1の実施の形態にかかる導波路型光素子20
と同じ程度かそれ以上の効果が得られる。また,本実施
の形態にかかる導波路型光素子20は,上記第1の実施
の形態にかかる入出力部100aと同様に,内部端面反
射戻り光(図示せず)に起因した干渉効果も低減するこ
とができる。
【0055】さらに,本実施の形態にかかる導波路型光
素子20の入出力部100a側においては,終端面16
aが素子端面102aよりも引っ込んで形成されている
ために,終端面16aが光学アラインメントや他素子と
の光結合等の際に損傷する可能性が大幅に減る。さら
に,入出力部100a側においては,出力光信号S2が
素子端面102aの法線Ca方向に出力されることとに
より,導波路型光素子20は他素子の受光面に対して何
等制限を与えることなく集積化が可能である。
素子20の入出力部100a側においては,終端面16
aが素子端面102aよりも引っ込んで形成されている
ために,終端面16aが光学アラインメントや他素子と
の光結合等の際に損傷する可能性が大幅に減る。さら
に,入出力部100a側においては,出力光信号S2が
素子端面102aの法線Ca方向に出力されることとに
より,導波路型光素子20は他素子の受光面に対して何
等制限を与えることなく集積化が可能である。
【0056】さらにまた,光導波路28に例えば光変調
手段や光増幅手段等を設置して,光変調素子や光増幅素
子として導波路型光素子を用いる場合,光に対して,往
路と復路で変調や増幅を駆けることが可能である。した
がって,変調や増幅の効果を重ね合わせることが可能と
なり,様々な出射光を得ることができる。
手段や光増幅手段等を設置して,光変調素子や光増幅素
子として導波路型光素子を用いる場合,光に対して,往
路と復路で変調や増幅を駆けることが可能である。した
がって,変調や増幅の効果を重ね合わせることが可能と
なり,様々な出射光を得ることができる。
【0057】(第4の実施の形態)次に,本発明の第4
の実施の形態について,図13及び図14を参照して説
明する。なお,図13は,本実施の形態にかかる透過型
の導波路型光素子30の概略的な構成を示す斜視図であ
り,図14は,導波路型光素子30の図13中のE−
E,F−F’における断面図である。
の実施の形態について,図13及び図14を参照して説
明する。なお,図13は,本実施の形態にかかる透過型
の導波路型光素子30の概略的な構成を示す斜視図であ
り,図14は,導波路型光素子30の図13中のE−
E,F−F’における断面図である。
【0058】まず,本実施の形態にかかる透過型の導波
路型光素子30の構成について説明する。導波路型光素
子30において,図13に示すように,光導波路32の
素子端面30c側には,第1入出力部100cが配置さ
れている。一方,光導波路32の素子端面30d側に
は,第2入出力部100dが配置されている。かかる第
1入出力部100cと第2入出力部100dとは,図1
3中x方向から観て,図1に示す上記第1の実施の形態
にかかる入出力部100と同様の構成を有している。
路型光素子30の構成について説明する。導波路型光素
子30において,図13に示すように,光導波路32の
素子端面30c側には,第1入出力部100cが配置さ
れている。一方,光導波路32の素子端面30d側に
は,第2入出力部100dが配置されている。かかる第
1入出力部100cと第2入出力部100dとは,図1
3中x方向から観て,図1に示す上記第1の実施の形態
にかかる入出力部100と同様の構成を有している。
【0059】すなわち,図14に示すように,第1入出
力部100cにおいて,光導波路32(屈折率n1)の
導波路端部34aは,光の導波方向Acが素子端面30
cに対して傾きδを持つように形成される。さらに,第
1入出力部100cにおいては,導波路型光素子30の
側方(図14中x方向から観た場合である。なお,図1
1においては,鉛直方向をy方向,素子端面30cの法
線方向をzとしている。)から観て略直角三角形に形成
された部分を切り欠くことによって,素子端面30cに
対して第2の傾きにあたる傾角γを持つ斜面106cを
形成する。結果として,導波路端部34cの光の導波方
向Acと,斜面106cに形成される光導波路32の終
端面36cの法線Baとは,第1の傾きにあたる角θ3
を形成することができる。
力部100cにおいて,光導波路32(屈折率n1)の
導波路端部34aは,光の導波方向Acが素子端面30
cに対して傾きδを持つように形成される。さらに,第
1入出力部100cにおいては,導波路型光素子30の
側方(図14中x方向から観た場合である。なお,図1
1においては,鉛直方向をy方向,素子端面30cの法
線方向をzとしている。)から観て略直角三角形に形成
された部分を切り欠くことによって,素子端面30cに
対して第2の傾きにあたる傾角γを持つ斜面106cを
形成する。結果として,導波路端部34cの光の導波方
向Acと,斜面106cに形成される光導波路32の終
端面36cの法線Baとは,第1の傾きにあたる角θ3
を形成することができる。
【0060】また,第1入出力部100cにおいて,光
導波路32の終端面36cは光の入出力端面にあたるた
め,終端面16cにおける光信号の反射ロスをできるだ
け抑えた方がよい。このため,終端面16cが形成され
た斜面106cには,無反射膜ARがコーティングされ
ている。
導波路32の終端面36cは光の入出力端面にあたるた
め,終端面16cにおける光信号の反射ロスをできるだ
け抑えた方がよい。このため,終端面16cが形成され
た斜面106cには,無反射膜ARがコーティングされ
ている。
【0061】さらに,第1入出力部100cにおいて
は,終端面16cの外部の屈折率をn2として,傾角γ
と傾角δとが,ほぼ δ=γ−cos-1(n2/n1sinα) の関係を満たすように,導波路端部34cと斜面106
cとは形成される。一方,第2入出力部100dも,か
かる第1入出力部100cと同様に構成されている。
は,終端面16cの外部の屈折率をn2として,傾角γ
と傾角δとが,ほぼ δ=γ−cos-1(n2/n1sinα) の関係を満たすように,導波路端部34cと斜面106
cとは形成される。一方,第2入出力部100dも,か
かる第1入出力部100cと同様に構成されている。
【0062】かかる構成を有する本実施の形態にかかる
導波路型光素子30に,光信号S1が第2入出力部10
0d側から入力される場合には,素子端面30dの法線
Cd上を伝搬して来た光信号S1は,終端面36dから
光導波路32に入力される。さらに,光信号S1は,光
導波路32によって導波され,第1入出力部100cの
終端面36cに伝搬する。さらにまた,光信号S1は,
終端面36cにおいて屈折し,素子端面30cの法線C
c方向に出力光信号S2として出力される。
導波路型光素子30に,光信号S1が第2入出力部10
0d側から入力される場合には,素子端面30dの法線
Cd上を伝搬して来た光信号S1は,終端面36dから
光導波路32に入力される。さらに,光信号S1は,光
導波路32によって導波され,第1入出力部100cの
終端面36cに伝搬する。さらにまた,光信号S1は,
終端面36cにおいて屈折し,素子端面30cの法線C
c方向に出力光信号S2として出力される。
【0063】一方,光信号S2が,第1入出力部100
cから入力された場合(図示せず)には,光信号S2が
第2入出力部100d側から入力された場合とは,逆の
順番で導波路型光素子30内部を通過し,第2入出力部
100dから出力光信号S2として出力される。
cから入力された場合(図示せず)には,光信号S2が
第2入出力部100d側から入力された場合とは,逆の
順番で導波路型光素子30内部を通過し,第2入出力部
100dから出力光信号S2として出力される。
【0064】以上説明した本実施の形態にかかる導波路
型光素子30においても,上記第1及び第2の実施の形
態と同様に,光導波路32の終端面36c及び終端面3
6dにおける残留反射の影響を抑えることができる。ま
た,本実施の形態にかかる導波路型光素子30において
は,終端面36a及び終端面36dが,素子端面30c
及び30dよりも引っ込んでいるとともに,出力光信号
S2が両素子端面の法線方向に出力される。したがっ
て,終端面36c及び終端面36dとが損傷する可能性
が大幅に減るとともに,他素子の受光面に対して傾斜を
つける等の加工をせずに集積化が可能である。
型光素子30においても,上記第1及び第2の実施の形
態と同様に,光導波路32の終端面36c及び終端面3
6dにおける残留反射の影響を抑えることができる。ま
た,本実施の形態にかかる導波路型光素子30において
は,終端面36a及び終端面36dが,素子端面30c
及び30dよりも引っ込んでいるとともに,出力光信号
S2が両素子端面の法線方向に出力される。したがっ
て,終端面36c及び終端面36dとが損傷する可能性
が大幅に減るとともに,他素子の受光面に対して傾斜を
つける等の加工をせずに集積化が可能である。
【0065】(第5の実施の形態)次に,本発明の第5
の実施の形態について,図15及び図16を参照して説
明する。なお,図15は,本実施の形態にかかる反射型
の導波路型光素子40の概略的な構成を示す斜視図であ
り,図16は,導波路型光素子40の図50中のG−
G,H−H’における断面図である。
の実施の形態について,図15及び図16を参照して説
明する。なお,図15は,本実施の形態にかかる反射型
の導波路型光素子40の概略的な構成を示す斜視図であ
り,図16は,導波路型光素子40の図50中のG−
G,H−H’における断面図である。
【0066】導波路型光素子40は,図15に示すよう
に,第3の実施の形態にかかる導波路型光素子30(図
13)において,入出力部100dを配置する代わりに
全反射膜HRをコーティングした素子端面40aを配置
する構成になっている。すなわち,本実施の形態にかか
る導波路型光素子40は,第3の実施の形態にかかる導
波路型光素子30の反射型の例といえる。
に,第3の実施の形態にかかる導波路型光素子30(図
13)において,入出力部100dを配置する代わりに
全反射膜HRをコーティングした素子端面40aを配置
する構成になっている。すなわち,本実施の形態にかか
る導波路型光素子40は,第3の実施の形態にかかる導
波路型光素子30の反射型の例といえる。
【0067】したがって,本実施の形態にかかる導波路
型光素子40は,光を往路と復路とで変化させることが
できるため,残留反射の抑制及びモジュール化に対する
適性を維持しつつ,様々な出力光を得ることができる。
型光素子40は,光を往路と復路とで変化させることが
できるため,残留反射の抑制及びモジュール化に対する
適性を維持しつつ,様々な出力光を得ることができる。
【0068】(第6の実施の形態)次に,第6の実施の
形態について,図17〜図19を参照して説明する。な
お,図17は,本実施の形態にかかる光結合方法を適用
した光結合部250の説明図であり,図18及び図19
は,本実施の形態にかかる光結合方法を適用した他の光
結合部250a及び光結合部250bの説明図である。
形態について,図17〜図19を参照して説明する。な
お,図17は,本実施の形態にかかる光結合方法を適用
した光結合部250の説明図であり,図18及び図19
は,本実施の形態にかかる光結合方法を適用した他の光
結合部250a及び光結合部250bの説明図である。
【0069】光結合部250は,図17に示すように,
上記第1の実施の形態において説明した,図1に示す入
出力部100と外部素子202との光結合部200にお
いて,入出力部100の凹部領域104に介在材料とし
てUV硬化の接着剤252を充填することにより構成さ
れる。すなわち,図17に示すように,光結合部250
において,入出力部100の斜面106と外部素子20
2の劈開面208とは,入出力部100の凹部領域10
4に充填された接着剤252によって接着される。な
お,光結合部250においては,終端面16からの出力
光信号S2が,コア部204に入力されるように,外部
素子202の端面210と素子端面102との位置関係
を調整する。
上記第1の実施の形態において説明した,図1に示す入
出力部100と外部素子202との光結合部200にお
いて,入出力部100の凹部領域104に介在材料とし
てUV硬化の接着剤252を充填することにより構成さ
れる。すなわち,図17に示すように,光結合部250
において,入出力部100の斜面106と外部素子20
2の劈開面208とは,入出力部100の凹部領域10
4に充填された接着剤252によって接着される。な
お,光結合部250においては,終端面16からの出力
光信号S2が,コア部204に入力されるように,外部
素子202の端面210と素子端面102との位置関係
を調整する。
【0070】かかる構成によって,終端面16において
光導波路12から出力される出力光信号S2は,接着剤
252が充填された凹部領域104及び素子端面102
を介して,コア部204に入力される。
光導波路12から出力される出力光信号S2は,接着剤
252が充填された凹部領域104及び素子端面102
を介して,コア部204に入力される。
【0071】なお,本実施の形態において,終端面16
は,光導波路12及びコア部204の屈折率に応じて,
適当な反射率の端面コーティングを施してもよい。さら
に,素子端面102と終端面16との距離は,接着剤2
52の屈折率や終端面16を出力光信号S2が出射する
ときの広がり角や端面コーティング方法などを考慮して
適切に設定することが望ましい。
は,光導波路12及びコア部204の屈折率に応じて,
適当な反射率の端面コーティングを施してもよい。さら
に,素子端面102と終端面16との距離は,接着剤2
52の屈折率や終端面16を出力光信号S2が出射する
ときの広がり角や端面コーティング方法などを考慮して
適切に設定することが望ましい。
【0072】さらにまた,図17に示す本実施の形態に
かかる光結合部250において,接着剤252の屈折率
n3を空気若しくは真空の屈折率(〜1)よりも大きく
する,すなわち 1<n3 の関係を満足するように調整すれば,コア部204の端
面210と終端面16との間で生じる光信号S1の広が
り(光の回析効果によるビーム広がり)をより小さくす
ることができる。
かかる光結合部250において,接着剤252の屈折率
n3を空気若しくは真空の屈折率(〜1)よりも大きく
する,すなわち 1<n3 の関係を満足するように調整すれば,コア部204の端
面210と終端面16との間で生じる光信号S1の広が
り(光の回析効果によるビーム広がり)をより小さくす
ることができる。
【0073】さらに,本実施の形態にかかる光結合部2
50において,光導波路12の屈折率n1と接着剤25
2の屈折率n3とコア部204の屈折率n4とを n1<n3<n4,若しくはn1>n3>n4 の関係を満たすように設定し,かつ,接着剤252にお
ける出力光信号S2の光路である,終端面16とコア部
204の劈開面210との間の距離をzとした場合, 4n4z=λ の関係を満足するようにすることが可能である。ただ
し,λは光の真空もしくは空気中での波長である。
50において,光導波路12の屈折率n1と接着剤25
2の屈折率n3とコア部204の屈折率n4とを n1<n3<n4,若しくはn1>n3>n4 の関係を満たすように設定し,かつ,接着剤252にお
ける出力光信号S2の光路である,終端面16とコア部
204の劈開面210との間の距離をzとした場合, 4n4z=λ の関係を満足するようにすることが可能である。ただ
し,λは光の真空もしくは空気中での波長である。
【0074】このとき,終端面16にあらかじめ無反射
コーティングを施すことなく,終端面16とコア部20
4の端面210との間では無反射条件を成立させること
ができる。
コーティングを施すことなく,終端面16とコア部20
4の端面210との間では無反射条件を成立させること
ができる。
【0075】本実施の形態にかかる光結合方法を用いれ
ば,例えば接着剤252を用いていることで,光結合部
250の密着性が向上する。さらに,接着剤252がク
ッションの役割を果たすため,機械的衝撃や振動等に対
する耐性が高い光素子モジュールを作成することが可能
となる。
ば,例えば接着剤252を用いていることで,光結合部
250の密着性が向上する。さらに,接着剤252がク
ッションの役割を果たすため,機械的衝撃や振動等に対
する耐性が高い光素子モジュールを作成することが可能
となる。
【0076】さらに,屈折率n3が1よりも大きい接着
剤252を用いることにより,終端面16とコア部20
4の劈開面210との間での光の回析効果によるビーム
広がりを小さくすることができる。したがって,光結合
部の光結合効率を向上させることができる。さらにま
た,光導波路12の終端面16に端面コーティングを施
さずとも無反射条件の実現が可能となる。
剤252を用いることにより,終端面16とコア部20
4の劈開面210との間での光の回析効果によるビーム
広がりを小さくすることができる。したがって,光結合
部の光結合効率を向上させることができる。さらにま
た,光導波路12の終端面16に端面コーティングを施
さずとも無反射条件の実現が可能となる。
【0077】さらにまた,本実施の形態においては,図
18及び図19に示すように,外部素子250を入出力
部100と同構造を有する外部素子250aや外部素子
250bを用いて,本実施の形態にかかる光結合方法に
よって,光結合部250aや光結合部250bを形成し
ても良い。なお,図18及び図19に示す構造は,充填
材252a,252bを充填する以外については,図5
及び図6に示す構造と同様なので,略同一の機能構成を
有する部材については,同一の参照番号を付することに
より重複説明を省略する。
18及び図19に示すように,外部素子250を入出力
部100と同構造を有する外部素子250aや外部素子
250bを用いて,本実施の形態にかかる光結合方法に
よって,光結合部250aや光結合部250bを形成し
ても良い。なお,図18及び図19に示す構造は,充填
材252a,252bを充填する以外については,図5
及び図6に示す構造と同様なので,略同一の機能構成を
有する部材については,同一の参照番号を付することに
より重複説明を省略する。
【0078】以上,本発明の好適な実施の形態につい
て,添付図面を参照しながら説明したが,本発明はかか
る構成に限定されない。特許請求の範囲に記載された技
術的思想の範疇において,当業者であれば,各種の変更
例及び修正例に想到し得るものであり,それら変更例及
び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと
了解される。
て,添付図面を参照しながら説明したが,本発明はかか
る構成に限定されない。特許請求の範囲に記載された技
術的思想の範疇において,当業者であれば,各種の変更
例及び修正例に想到し得るものであり,それら変更例及
び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと
了解される。
【0079】例えば,上記実施の形態においては,導波
路型光素子を例に挙げて説明したが,本発明はかかる構
成に限定されない。本発明は,他の様々な用途光機能素
子,例えばレーザ,光変調素子,モード変換素子,P
D,光スイッチ,分波素子,合波素子,光フィルタ,波
長変換素子,LED(端面発光LED),DFB−LD
又はこれらの素子を適当に組み合わせて集積化した素子
等に対しても適用することができる。
路型光素子を例に挙げて説明したが,本発明はかかる構
成に限定されない。本発明は,他の様々な用途光機能素
子,例えばレーザ,光変調素子,モード変換素子,P
D,光スイッチ,分波素子,合波素子,光フィルタ,波
長変換素子,LED(端面発光LED),DFB−LD
又はこれらの素子を適当に組み合わせて集積化した素子
等に対しても適用することができる。
【0080】また,本発明は,様々な材料や構造や寸法
等を有する導波路型光素子に対しても適用することがで
きる。
等を有する導波路型光素子に対しても適用することがで
きる。
【0081】また,上記実施の形態においては,AR膜
及びHR膜を端面にコーティングした導波路型光素子を
例に挙げて説明したが,本発明はかかる構成に限定され
ない。本発明は,他の様々な端面コーティングの形成方
法やコーティング膜の層数やコーティング膜の材料等に
よって端面をコーティングを施された導波路型光素子に
対しても適用することができる。
及びHR膜を端面にコーティングした導波路型光素子を
例に挙げて説明したが,本発明はかかる構成に限定され
ない。本発明は,他の様々な端面コーティングの形成方
法やコーティング膜の層数やコーティング膜の材料等に
よって端面をコーティングを施された導波路型光素子に
対しても適用することができる。
【0082】また,上記実施の形態においては,充填材
料としてUV硬化の接着剤を用いた光結合方法を例に挙
げて説明したが,本発明はかかる構成に限定されない。
本発明は,硬化させたUV硬化の接着剤や他の様々な充
填材料を用いた光結合方法に対しても適用することがで
きる。
料としてUV硬化の接着剤を用いた光結合方法を例に挙
げて説明したが,本発明はかかる構成に限定されない。
本発明は,硬化させたUV硬化の接着剤や他の様々な充
填材料を用いた光結合方法に対しても適用することがで
きる。
【0083】
【発明の効果】本発明によれば,残留反射で発生する反
射光による干渉作用を防止することができ,更に光結合
度を高く維持すること及び光学アライメントが容易であ
る光機能素子を実現することができる。したがって,光
機能素子の比較的簡単なモジュール化が可能となる。
射光による干渉作用を防止することができ,更に光結合
度を高く維持すること及び光学アライメントが容易であ
る光機能素子を実現することができる。したがって,光
機能素子の比較的簡単なモジュール化が可能となる。
【0084】さらに,本発明によれば,光機能素子内の
光導波路端面が保護された状態となるため,例えば光集
積回路の作製時や光学系の構築時等に光導波路に損傷を
与える可能性を低減することができる。したがって,歩
留まりの高い廉価な光集積回路や光学系を提供すること
が可能となる。
光導波路端面が保護された状態となるため,例えば光集
積回路の作製時や光学系の構築時等に光導波路に損傷を
与える可能性を低減することができる。したがって,歩
留まりの高い廉価な光集積回路や光学系を提供すること
が可能となる。
【0085】さらにまた,本発明によれば,材料を介在
させるだけで,素子端面に無反射膜をコーティングした
場合と同様の効果のある光結合方法が可能となる。した
がって,モジュール化する光機能素子の製造工程から,
端面コーティング工程を省略することができ,光モジュ
ールの更なる歩留まりの向上及びコスト削減が可能とな
る。
させるだけで,素子端面に無反射膜をコーティングした
場合と同様の効果のある光結合方法が可能となる。した
がって,モジュール化する光機能素子の製造工程から,
端面コーティング工程を省略することができ,光モジュ
ールの更なる歩留まりの向上及びコスト削減が可能とな
る。
【図1】本発明を適用可能な入出力部の概略構成を示す
平面図である。
平面図である。
【図2】図1に示す入出力部の概略的な斜視図である。
【図3】図1に示す入出力部の設定条件の説明図であ
る。
る。
【図4】図1に示す入出力部の他素子との光結合の方法
の説明図である。
の説明図である。
【図5】図1に示す入出力部と他素子との他の光結合の
方法の説明図である。
方法の説明図である。
【図6】図1に示す入出力部と他素子との他の光結合の
方法の説明図である。
方法の説明図である。
【図7】図1に示す入出力部の効果説明図である。
【図8】図1に示す入出力部の他の効果説明図である。
【図9】本発明を適用可能な導波路型光素子の概略構成
を示す平面図である。
を示す平面図である。
【図10】図9に示す導波路型光素子の概略的構成を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図11】本発明を適用可能な他の導波路型光素子の概
略構成を示す平面図である。
略構成を示す平面図である。
【図12】図11に示す導波路型光素子の概略構成を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図13】本発明を適用可能な他の導波路型光素子の概
略的構成を示す斜視図である。
略的構成を示す斜視図である。
【図14】図13に示す導波路型光素子の断面図であ
る。
る。
【図15】本発明を適用可能な他の導波路型光素子の概
略的構成を示す斜視図である。
略的構成を示す斜視図である。
【図16】図15に示す導波路型光素子の断面図であ
る。
る。
【図17】本発明にかかる光結合方法の説明図である。
【図18】図17に示す光結合方法の他の説明図であ
る。
る。
【図19】図14に示す光結合方法の他の説明図であ
る。
る。
【図20】従来の導波路型光素子の概略的構成を示す平
面図である。
面図である。
10 導波路型光素子 12 光導波路 16 終端面 100 入出力部 102 素子端面 250 光結合部 252 接着剤 Aa 導波方向 Ba 終端面の法線 Ca 素子端面の法線 S1,S2 光信号 α,β 傾角 z 距離
Claims (5)
- 【請求項1】 素子の内部に形成された光導波路を介し
て前記素子の外部と光の入出力を行う光機能素子であっ
て:前記素子の端面に対して引っ込んだ凹部には,前記
光導波路の入出力端面が形成され;前記光導波路の前記
入出力端面における軌道接線は,前記入出力端面の法線
に対して第1の傾きを成す(ただし,第1の傾きは,0
ではない。);ことを特徴とする,光機能素子。 - 【請求項2】 前記入出力端面の法線は,前記素子端面
の法線に対して第2の傾きを成す(ただし,第2の傾き
は,0ではない。)ことを特徴とする,請求項1に記載
の光機能素子。 - 【請求項3】 前記第1の傾きと前記第2の傾きとは,
前記入出力端面からの出力光が前記素子端面の法線方向
に出力されるように調整されることを特徴とする,請求
項2に記載の光機能素子。 - 【請求項4】 前記入出力端面からの出力光が入力され
る外部素子の被入力面と,前記入出力端面との間には,
屈折率が1より大きい材料が介在することを特徴とす
る,請求項1,2又は3に記載の光機能素子の光結合方
法。 - 【請求項5】 前記材料は,前記材料の屈折率と前記材
料での透過光の光路の長さとの積の4倍が,前記透過光
の波長と等しいことを特徴とする,請求項4に記載の光
結合方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35211397A JPH11167035A (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | 光機能素子と光結合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35211397A JPH11167035A (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | 光機能素子と光結合方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11167035A true JPH11167035A (ja) | 1999-06-22 |
Family
ID=18421871
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35211397A Withdrawn JPH11167035A (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | 光機能素子と光結合方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11167035A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1997
- 1997-12-04 JP JP35211397A patent/JPH11167035A/ja not_active Withdrawn
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