JPS5922205B2 - 光平面回路 - Google Patents
光平面回路Info
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- JPS5922205B2 JPS5922205B2 JP911379A JP911379A JPS5922205B2 JP S5922205 B2 JPS5922205 B2 JP S5922205B2 JP 911379 A JP911379 A JP 911379A JP 911379 A JP911379 A JP 911379A JP S5922205 B2 JPS5922205 B2 JP S5922205B2
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- Japan
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- optical
- optical fiber
- input
- output
- waveguide
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
-
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
- G02B6/2817—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using reflective elements to split or combine optical signals
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は効率良くかつ容易に光ファイバとの結合を可能
にする光平面回路に関する。
にする光平面回路に関する。
従来の光平面導波路と光ファイバの接続の一例を第１図
に示す。
に示す。
光平面導波路と光ファイバとの接続法については従来よ
り多くの方法が提案されているが、第１図はその一接続
法であるパット結合である。光平面導波路１は基板２よ
り高い屈折率を有しており、光ファイバのコア部３と突
き合せによつて接続されている。光ファイバ同志のよう
に断面が同じ形状、同じ大きさである時はパット結合は
接続が単純容易であるだけでなく特性的にも優れた方法
といえる。しかし、パット結合は良好な結合損失を得る
為には、接続部の端面が光学的に充分滑らかでかつ均一
である必要がある。しかし、光平面導波路の材料として
比較的製作が容易である硬度の低いプラスチック等の高
分子材料を用いた場合、結合部端面を研摩し、光学的に
充分滑らかでかつ均一な端面に仕上げる事が困難である
という欠点を有していた。又、このようなプラスチック
等で形成された導波路は端面が軟弱である為に光ファイ
バとの接続時において硬度の高い光ファイバにより端面
を傷つけ易い欠点を有していた。本発明は、これらの欠
点を解決する為に、光平面導波路の入出力端面を、シリ
コン等の基板をエッチングする事により得られる溝の側
面の光学的鏡面に密着するように作成し、端面の光学的
滑らかさ、均一性を得ると共に、光ファイバとの接続に
おいて、光平面導波路の入出力端面と光ファイバの先端
とを非接触とし、接続時において光平面導波路の端面を
傷つける事なく、かつ効率よく接続を行なう方法である
。
り多くの方法が提案されているが、第１図はその一接続
法であるパット結合である。光平面導波路１は基板２よ
り高い屈折率を有しており、光ファイバのコア部３と突
き合せによつて接続されている。光ファイバ同志のよう
に断面が同じ形状、同じ大きさである時はパット結合は
接続が単純容易であるだけでなく特性的にも優れた方法
といえる。しかし、パット結合は良好な結合損失を得る
為には、接続部の端面が光学的に充分滑らかでかつ均一
である必要がある。しかし、光平面導波路の材料として
比較的製作が容易である硬度の低いプラスチック等の高
分子材料を用いた場合、結合部端面を研摩し、光学的に
充分滑らかでかつ均一な端面に仕上げる事が困難である
という欠点を有していた。又、このようなプラスチック
等で形成された導波路は端面が軟弱である為に光ファイ
バとの接続時において硬度の高い光ファイバにより端面
を傷つけ易い欠点を有していた。本発明は、これらの欠
点を解決する為に、光平面導波路の入出力端面を、シリ
コン等の基板をエッチングする事により得られる溝の側
面の光学的鏡面に密着するように作成し、端面の光学的
滑らかさ、均一性を得ると共に、光ファイバとの接続に
おいて、光平面導波路の入出力端面と光ファイバの先端
とを非接触とし、接続時において光平面導波路の端面を
傷つける事なく、かつ効率よく接続を行なう方法である
。
第２図は本発明の第１の実施例である。
第２図Ａに示すようにシリコン基板４をエッチングする
事によりシリコン基板４に逆台形の溝をつくり、エッチ
ングにより作成された逆台形の底面にシリコンの酸化膜
層５を作り、低屈折率層を形成する。更に逆台形の両斜
側面にＡｕ又はＡｇの金属蒸着を行ない、光学的な鏡面
層６、Ｔをつくる。以上の処理を施こしたシリコン基板
４の逆台形の溝にシリコン酸化膜層５より屈折率が大き
い感光性樹脂をシリコン基板４の上面と同一面になるよ
うに逆台形の溝に充填する。次に所望のパターンをマス
ク合せして感光性樹脂を感光させ、しかる後に不要部分
を除去して、第２図Ｂに示すように光平面導波路８を形
成する。形成された光平面導波路８の人出力端面は、シ
リコン基板４の光学的な入出射側鏡面６，７と密着して
おり、光学的に滑らかでかつ均一になつている。入出力
光フアイバ９〜１１は光平面導波路８の入出力端部に上
方より充分接近して、第２図Ｃに示すように最も光の結
合効率の良い角度で固定する。又、第２図Ｄに示すよう
に光平面導波路８及び光フアイバ９〜１１の入出射端近
くを硬化性シリコン樹脂１２で充填する。この動作を説
明すると、光フアイバ９を入力光フアイバ、光フアイバ
１０，１１を出力光フアイバとすると、入力光フアイバ
９より出射した光は光平面導波路８の入射側鏡面６で反
射され、方向を変えて光平面導波路８中に導かれる。光
平面導波路８中に導びかれた光は導波路中において分岐
、分波、減衰などの処理が行なわれ、しかる後に出射側
鏡面７で再び反射され方向を変えて出力光フアイバ１０
，１１に導びかれる。以上説明したように、柔らかい感
光性樹脂で光平面導波路を構成した場合、導波路材料が
本質的に持つている硬度の低さの為に、光平面導波路の
入出力端面を研摩等の光学的処理が行なえず、光フアイ
バとのバツト結合において端面の構造的不均一性による
結合損失の増加が避けられない欠点を有していた。
事によりシリコン基板４に逆台形の溝をつくり、エッチ
ングにより作成された逆台形の底面にシリコンの酸化膜
層５を作り、低屈折率層を形成する。更に逆台形の両斜
側面にＡｕ又はＡｇの金属蒸着を行ない、光学的な鏡面
層６、Ｔをつくる。以上の処理を施こしたシリコン基板
４の逆台形の溝にシリコン酸化膜層５より屈折率が大き
い感光性樹脂をシリコン基板４の上面と同一面になるよ
うに逆台形の溝に充填する。次に所望のパターンをマス
ク合せして感光性樹脂を感光させ、しかる後に不要部分
を除去して、第２図Ｂに示すように光平面導波路８を形
成する。形成された光平面導波路８の人出力端面は、シ
リコン基板４の光学的な入出射側鏡面６，７と密着して
おり、光学的に滑らかでかつ均一になつている。入出力
光フアイバ９〜１１は光平面導波路８の入出力端部に上
方より充分接近して、第２図Ｃに示すように最も光の結
合効率の良い角度で固定する。又、第２図Ｄに示すよう
に光平面導波路８及び光フアイバ９〜１１の入出射端近
くを硬化性シリコン樹脂１２で充填する。この動作を説
明すると、光フアイバ９を入力光フアイバ、光フアイバ
１０，１１を出力光フアイバとすると、入力光フアイバ
９より出射した光は光平面導波路８の入射側鏡面６で反
射され、方向を変えて光平面導波路８中に導かれる。光
平面導波路８中に導びかれた光は導波路中において分岐
、分波、減衰などの処理が行なわれ、しかる後に出射側
鏡面７で再び反射され方向を変えて出力光フアイバ１０
，１１に導びかれる。以上説明したように、柔らかい感
光性樹脂で光平面導波路を構成した場合、導波路材料が
本質的に持つている硬度の低さの為に、光平面導波路の
入出力端面を研摩等の光学的処理が行なえず、光フアイ
バとのバツト結合において端面の構造的不均一性による
結合損失の増加が避けられない欠点を有していた。
第１の実施例はこの欠点を解決する為に、シリコン基板
に光平面導波路を埋め込み、シリコン基板の鏡面を利用
して、光平面導波路の入出力端面を光学的に均一、滑ら
かで、反射効率の良好な鏡面とする事によつて光フアイ
バとの入出力結合の大巾な損失低減を計ると共に、硬化
性シリコーン樹脂で光平面回路全体を覆う事により光フ
アイバと光平面導波路の開口数を近接させ、光平面回路
を保護すると共に結合効率の改善を計つている。第３図
に第２の実施例を示す。
に光平面導波路を埋め込み、シリコン基板の鏡面を利用
して、光平面導波路の入出力端面を光学的に均一、滑ら
かで、反射効率の良好な鏡面とする事によつて光フアイ
バとの入出力結合の大巾な損失低減を計ると共に、硬化
性シリコーン樹脂で光平面回路全体を覆う事により光フ
アイバと光平面導波路の開口数を近接させ、光平面回路
を保護すると共に結合効率の改善を計つている。第３図
に第２の実施例を示す。
第１の実施例では入出力光フアイバの先端を光フアイバ
の軸に対して垂直に切断し、直接光平面導波路の上方よ
り突き当てる構成をとつている。これに対して第２の実
施例では入出力光フアイバ９〜１１の光フアイバ先端１
３を斜めに切断研摩し、切断面は金属蒸着により鏡面と
する。この様な入出力フアイバをシリコン基板の両端に
作成したフアイバ固定用のＶ溝１４に挿入し固定する。
又、入出力光フアイバ９〜１１と光平面導波路８の入出
射鏡面６，７の間に半球レンズ１５をはさみ込む。又、
光平面回路全体は第１の実施例と同様に硬化性シリコン
樹脂で包み込む。入力側についてこの動作を説明すると
、入力光フアイバ９に入射した光は入力光フアイバ９の
光フアイバ先端１３で反射され方向を変える。反射した
光は半球レンズ１５で集光され、光平面導波路８の入力
端面に到達する。ここで再び入力端面の入射側鏡面６に
より反射され、光平面導波路８に導びかれる。次に出力
側の場合について説明すると、光平面導波路８を伝播し
て来た光は出射側鏡面７で反射して方向をかえる。方向
を変えた光は半球レンズ１５で集束されて出力光フアイ
バ１０，１１に入射する。入射光は再び出力光フアイバ
の光フアイバ先端１３で反射され、伝播方向に向きを変
えて伝播して行く。本実施例は、入出力光フアイバをシ
リコン基板に作成されたＶ溝に沿つて固定するので、第
１の実施例に比較して、入出力光フアイバの光平面導波
路に対する位置決めが容易である。光平面導波路の入出
力端の鏡の角度は、シリコン固有の角度で任意に設定で
きない為に、第１の実施例では、光フアイバを適当な角
度に傾けて光平面導波路に接続しなければならない。し
かし本実施例では、入出力光フアイバの先端を斜めに切
断してあるので適当な切断角度を選択すれば、容易に光
フアイバ自身の傾きを調整する事なく最適な結合を得る
事が出来る。光フアイバ及び光平面導波路からの出射光
は、それらが固有に持つ屈折率差によつて、出射角に固
有の拡がりを持つており、この出射角が両者で一致しな
い為に結合効率の低下を招いている。本実施例では、こ
の改善の為に光フアイバと光平面導波路間に半球レンズ
を置き光ビームの絞り込みを行なうと共に、第１の実施
例と同様に回路全体をシリコーン樹脂で包み込み屈折率
差の低減を計り光ビームの拡がりをおさえて結合効率の
改善を計つている。第３の実施例を第４図に示す。
の軸に対して垂直に切断し、直接光平面導波路の上方よ
り突き当てる構成をとつている。これに対して第２の実
施例では入出力光フアイバ９〜１１の光フアイバ先端１
３を斜めに切断研摩し、切断面は金属蒸着により鏡面と
する。この様な入出力フアイバをシリコン基板の両端に
作成したフアイバ固定用のＶ溝１４に挿入し固定する。
又、入出力光フアイバ９〜１１と光平面導波路８の入出
射鏡面６，７の間に半球レンズ１５をはさみ込む。又、
光平面回路全体は第１の実施例と同様に硬化性シリコン
樹脂で包み込む。入力側についてこの動作を説明すると
、入力光フアイバ９に入射した光は入力光フアイバ９の
光フアイバ先端１３で反射され方向を変える。反射した
光は半球レンズ１５で集光され、光平面導波路８の入力
端面に到達する。ここで再び入力端面の入射側鏡面６に
より反射され、光平面導波路８に導びかれる。次に出力
側の場合について説明すると、光平面導波路８を伝播し
て来た光は出射側鏡面７で反射して方向をかえる。方向
を変えた光は半球レンズ１５で集束されて出力光フアイ
バ１０，１１に入射する。入射光は再び出力光フアイバ
の光フアイバ先端１３で反射され、伝播方向に向きを変
えて伝播して行く。本実施例は、入出力光フアイバをシ
リコン基板に作成されたＶ溝に沿つて固定するので、第
１の実施例に比較して、入出力光フアイバの光平面導波
路に対する位置決めが容易である。光平面導波路の入出
力端の鏡の角度は、シリコン固有の角度で任意に設定で
きない為に、第１の実施例では、光フアイバを適当な角
度に傾けて光平面導波路に接続しなければならない。し
かし本実施例では、入出力光フアイバの先端を斜めに切
断してあるので適当な切断角度を選択すれば、容易に光
フアイバ自身の傾きを調整する事なく最適な結合を得る
事が出来る。光フアイバ及び光平面導波路からの出射光
は、それらが固有に持つ屈折率差によつて、出射角に固
有の拡がりを持つており、この出射角が両者で一致しな
い為に結合効率の低下を招いている。本実施例では、こ
の改善の為に光フアイバと光平面導波路間に半球レンズ
を置き光ビームの絞り込みを行なうと共に、第１の実施
例と同様に回路全体をシリコーン樹脂で包み込み屈折率
差の低減を計り光ビームの拡がりをおさえて結合効率の
改善を計つている。第３の実施例を第４図に示す。
本実施例は入出力光フアイバの先端１６の切断角θを充
分小さくする。しかる後に入出力光フアイバを第２の実
施例とは逆の方向より挿入し、入出力光フアイバ９〜１
１と光平面導波路８との間に半球レンズ１５をはさみ固
定する。本実施例と第２の実施例の相異は、入出力光フ
アイバの先端部に金属蒸着を施さない点にある。入出力
光フアイバ先端１６の切断角θが充分小さいと、入力光
フアイバ９を伝播して来た光の大部分は光フアイバの先
端１６で全反射し、斜め前方に放射する。又、出力光フ
アイバの場合も半球レンズから出てきた光の大部分が光
フアイバ先端１６で全反射して出力光フアイバ１０，１
１中に導かれる。従つて、光フアイバ先端１６に金属蒸
着をした場合に比較して若干結合損失の増加はあるが、
製作工程の減少を計ることができる。本発明は光平面導
波路の入出力端面の処理及び光フアイバとの結合法に関
するものであり、光平面導波路の形成後に、特に研摩等
の端面処理を必要とせず、効率良く光フアイバと接続す
ることが出来る利点がある。
分小さくする。しかる後に入出力光フアイバを第２の実
施例とは逆の方向より挿入し、入出力光フアイバ９〜１
１と光平面導波路８との間に半球レンズ１５をはさみ固
定する。本実施例と第２の実施例の相異は、入出力光フ
アイバの先端部に金属蒸着を施さない点にある。入出力
光フアイバ先端１６の切断角θが充分小さいと、入力光
フアイバ９を伝播して来た光の大部分は光フアイバの先
端１６で全反射し、斜め前方に放射する。又、出力光フ
アイバの場合も半球レンズから出てきた光の大部分が光
フアイバ先端１６で全反射して出力光フアイバ１０，１
１中に導かれる。従つて、光フアイバ先端１６に金属蒸
着をした場合に比較して若干結合損失の増加はあるが、
製作工程の減少を計ることができる。本発明は光平面導
波路の入出力端面の処理及び光フアイバとの結合法に関
するものであり、光平面導波路の形成後に、特に研摩等
の端面処理を必要とせず、効率良く光フアイバと接続す
ることが出来る利点がある。
第１図は従来の光フアイバと光平面導波路との結合法（
バツト結合）を示す斜視図、第２図は本発明の第１の実
施例を示す斜視図、第３図は本発明の第２の実施例側面
図、第４図は本発明の第３の実施例を示す側面図である
。 ４・・・・・・シリコン基板、５・・・・・・シリコン
酸化膜層、６・・・・・・入射側鏡面層、７・・・・・
・出射側鏡面層、８・・・・・・光平面導波路、９・・
・・・・光フアイバ １０，１１・・・・・・光フアイ
バ、１２・・・・・・硬化性シリコン樹脂、１３・・・
・・・光フアイバ先端、１４・・・・・・Ｖ溝、１５・
・・・・・半球レンズ、１６・・・・・・光フアイバ先
端。
バツト結合）を示す斜視図、第２図は本発明の第１の実
施例を示す斜視図、第３図は本発明の第２の実施例側面
図、第４図は本発明の第３の実施例を示す側面図である
。 ４・・・・・・シリコン基板、５・・・・・・シリコン
酸化膜層、６・・・・・・入射側鏡面層、７・・・・・
・出射側鏡面層、８・・・・・・光平面導波路、９・・
・・・・光フアイバ １０，１１・・・・・・光フアイ
バ、１２・・・・・・硬化性シリコン樹脂、１３・・・
・・・光フアイバ先端、１４・・・・・・Ｖ溝、１５・
・・・・・半球レンズ、１６・・・・・・光フアイバ先
端。
Claims (1)
- １ 一つの表面と傾斜した内側壁とを有する基板と、前
記表面の所定部分に積層された低屈折率材層と、前記内
側壁の所定部分に形成された鏡面層と、前記低屈折率材
層上に配置され且つ端部が前記鏡面層に接した高屈折率
材の光平面導波路とを備え、前記光平面導波路の端部に
おいて光ファイバと光結合してあることを特徴とした光
平面回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP911379A JPS5922205B2 (ja) | 1979-01-31 | 1979-01-31 | 光平面回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP911379A JPS5922205B2 (ja) | 1979-01-31 | 1979-01-31 | 光平面回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55101906A JPS55101906A (en) | 1980-08-04 |
| JPS5922205B2 true JPS5922205B2 (ja) | 1984-05-25 |
Family
ID=11711569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP911379A Expired JPS5922205B2 (ja) | 1979-01-31 | 1979-01-31 | 光平面回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5922205B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63135905A (ja) * | 1986-11-27 | 1988-06-08 | Fujitsu Ltd | 導波路型光デバイス |
| JPH0786578B2 (ja) * | 1988-06-06 | 1995-09-20 | 日本電信電話株式会社 | 光結合回路 |
-
1979
- 1979-01-31 JP JP911379A patent/JPS5922205B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55101906A (en) | 1980-08-04 |
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