JPS5991411A - 光導波路素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は部品点数を少なくして小形、安価な光導波路を
形成できる光導波路素子に関するものであって、光応用
Ｐｔｌ測機器等に適用できるものである。

次に従来技術を図面を参照して説明する。

第１図は従来のＮ：Ｎカプラの構成図、第２図は従来の
一ルーズの双方向光信号伝送端末部の構成図である。

第１図において、１は光を拡散させるミキシングロッド
、２．３はレンズ、４，５はそれぞれ一木もしくは複数
本の光ファイバであって、ミキシングロッド１とレンズ
２または３との間、レンズ２と光ファイバ４との間およ
びレンズ３と光ファイバ５との間はそれぞれ光が透過可
能なように接合されている。故にこの場合、光ファイバ
４の中の一木の光ファイバからレンズ２に入射した光信
号ｄ１、ミキシングロッド１で拡散されてレンズ３を介
して該レンズ３に接合されたすべての本数の光ファイバ
５に出射し、また複数本の光ファイバ４がらレンズ２に
同時に入射した光信号は、ミキシングロッド１で混合、
拡散されて光ファイバ５に出射する。したがって仁のＮ
：Ｎカプラは、−個または複数個の入力光信号を複数個
の光イー号として出力するので、光応用の開側または情
報伝送システムに適用して信号の結合や分岐を行なうの
に便利な素子である。

第２図において、１１は発光素子、１ｌａｌｌｌＢはそ
の電気端子、２１は受光素子、２１　ａ　ｌ　２１８は
その電気端子、１２　、２２は光信号中継用の光ファイ
バ、３２は光信号伝送用の光ファイバ、１３，２３．３
３　はロッドレンズ、４０はハーフミラ−である。この
図において、発光素子１１からの光信号は光ファイバ１
２、ロッドレンズ１３、ハーフミラ−４０、ロッドレン
ズ３３を経て光ファイバ３２に送出され、光ファイバ３
２からの光信号はロッドレンズ３３、ハーフミラ−４０
、ロッドレンズ２３、光ファイバ２２を経て受光素子２
１で受光される。すなわち光ファイバ３２は送光用と受
光用との双方向の光信号の伝送に兼用して使用されてい
る。したがって第１図の端末部は、送光用と受光用との
側二本の信号伝送用の光ファイバを用いて光４６号の送
受を行なうように構成したーループの双方向用端末部に
比べて、信号伝送用の光ファイバの本敷を少なくできる
ので該光ファイバの敷設コストを安価にすることができ
るという特徴がある。

しかしながら、第１図のＮ：Ｎカブラにおいては光ｆ信
号の結合９分岐を行々うのにレンズ２，３およびミキシ
ングロッド１を必要とし、第２図の端末部°Ｃは送信と
受イ１１との一ループの信号系で光ファイバ１２　、２
２、ロッドレンズ１３　、２３　、３３、／Ｓ−フミラ
ー４０を必要とし、このため第１図のカブラおよび第２
図の端末部のいずれにおいでも、光路を形成さ建るため
の部品点数が多いので信頼性に欠けるうえ、コストが高
い、光の減哀が大きい、占有空間が大きいなどの欠点が
あシ、従来これらの欠点は第１図のカプラや第２図の端
末部を複数個用いて複雑な信号伝送系を構成する場合、
解決を袈する特に重要な問題であった。

本発明は以上の欠点を除去して、簡単に光路を形成でき
る光導波路素子を得ることを目的とするものであって、
この目的は、第１の基板の表面に光フアイバ接続口と光
ガイドとを設け、前記光ガイドの端部を前記光フアイバ
接続口に開口させて、前記第１の基板の前記表面に第２
の基板を接合するか、または、第１の基板の表面に光フ
アイバ接続口と光ガイドとを設け、前記光ガイドの端面
を前記第１の基板のＡ１，１部に開口させ、前記光ガイ
ドの前記第１の基板の前記端部に開口した前記端面とは
反灼側の端面を前記光フアイバ接続口に開口させて、前
記第１の基板の前記表面に第２の基板を接合するかしで
、レンズ、ミキシングロッド。

光信号中継用の光ファイバ、・・−フミラー等を介する
ことなく送光用光ファイバからの光信号を受光用光ファ
イバに伝送し、あるいは発光素子による光信号を光信号
伝送用の光ファイバに伝送し、あるいは光信号伝送用の
光ファイバからの光信号を受光素子に伝送するなどの自
在な経路の光路の形成を可能にする、以Ｆに説明するよ
うな光導波路素子によって達成される。

次に本発明における第１の発明の実施例を図面にもとづ
いて説明する。

同図（／！は第２の基板５２の一部を破断して示した平
面図、同図（Ｂ）は側面図、第４図は第３図における第
１の基板５１の構成図であって同図（Ａ）は平面図、同
図（Ｂ）は側面図、同図（Ｃ）は同図四のＸ−Ｘ断面図
である。各図において第１図におけると同一の機能を有
する部分には同一の符号が付し”Ｃある。

第３図および第４図において、５１および５２はそれぞ
れ石英または多成分ガラスまたはプラスチック等の月利
からなる１１は同一の屈折率を有する第１および第２の
基板、５３は、基板５１を光フアイバ４蓑たは５の外径
と同程紋の深さに全長にわたって婢状にエツチングした
後、該エツチング部に、基板５１０両端附近を除いて基
板５１または５２の屈折率よシも大きい屈折率を有する
材料を埋め込んで形成した光ガイドである。光ファイバ
４．５の各外径は１１は同一寸法である。光ガイド５３
は基板５１の前記両端附近には埋め込まれていないので
、ことの埋め込まれていないエツチング部が、光ファイ
バ４または５の接続される光ファイバ接続１勝ａ、５１
ｂを形成している。し７′１ｃがっ又光ガイド５３は、
その両端部５３　ａおよび５３ｂがそれぞれ光ファイバ
ｈ→ノ℃ロｆｉｌａお工び５１１）に１＋ｊｌ”：］　
していることになる。

第１の基（に５１の）°〔ツガイド５３が埋め込゛まれ
た■ｊｂ、平坦に郁［磨された後、同様に平坦に便磨き
れた第２の基板５２の面との間で接着剤に接合が行なわ
ｉｌで、基板５■と５２とで光ｊ２１．波路素子５０が
形成されている。

光ファイバ４，５は、基板５１と！ｊ２とを接合する前
に、ぞれそれ光ガ・ｊド５３の各端面５３８　、５３　
＋）に接着または融着によって該光ガイド５３と接合さ
れている。

したがってこの場合、送光用光ファイノ（４から光ガイ
ド５３に入射した）′０は、該光ガイド５３で拡１１シ
されて光ガ・ｆド５３に接合されたすべての本数の受光
用光ファイバ５に出射する。このためこのＰ、Ｉ：Ｎカ
プラにおいてｔよ、第１図におけるようンｌレンズおよ
びミ・ｖ−シングロッド系に代えて光４波路累イ５０を
とができることになる。この先導波路素子５０は第１　
Ｌ＋？Ｉのレンズ、ミキシングロッドで構成される光路
系に比べて小形、安価に光路系を構成で釣る特徴がある
。

仄に本発明における第２の発明の実施例を図面にもとづ
いて説明ｊ−る。

Ｊ　５図は本出願の第２の発明による先導波路素子を用
いた双方向光信号伝送端末部の一実施例の構成図であっ
て同図（へは平面■、同図（］３）は側面図、同図（Ｃ
）は同図（１３）におりる要部Ｓの拡大図、第６図は第
５図における送光用光導波路素子６１０の基板６１の構
成図であって同図（５）は平面図、同図（Ｂ）は４＋１
１面図、同図（Ｃ）は同図（Ａ）のＹ−Ｙ断面図、第７
図は第５図におり〕る受光用光導波路素子６２０の基板
６２のｔドア成図であって同図（Ａ）は平面図、同■（
Ｂ）は側面図、同図（Ｃ）は同図穴のＺ−Ｚ断面図であ
る。ｆＰ、　５図ないし；ｉｓ　７図において第２図に
おけると同一の機能を有する部分には同一の符号が付（
７てめる。

板６３とからなる光４波路板で、基板６１　、６２　Ｆ
まそｊしぞれ仕切板６３に接着ｉｌＪで接合されて、基
板６１　、６２および仕切板６３が一体となっ゛Ｃ光纏
波路板６０全形属している。仕切板６３は基板６１　、
６２と同じ材料で形成さ２”しているので、後に説明す
る理由で基板６１と６２とのｆｊ、ｆｊの光ｆ＾弓の漏
話は発生しない。１１．２１はそＪｔ（れ儀にＭＱ　！
！、ｌｊ　’Ｊるようにして基板６Ｊ、、ｆｊ２の各端
部に接合されたＬｌ山等の発光素子、フメトダ（、ｄ−
ドごｙの受光素子、６１ａ＋６２ａｉ、Ｊそれぞれ基板
６．１＋６２に設けらｊｔた矩形断面の病状をした一ロ
晶１または複数個の光ファイバ接続口、３２はその端部
が光フアイバ接続口６１ａと６２８とによって形成され
た方形の穴に挿入され′Ｃ後に説明するよりにし−Ｃｉ
ｙｒ記／？５基板６１．６２に接合された光ノア・イバ
、６１１）、６２ｂは後に説明するそれぞれ基板６１．
６２に設けられた送光用）Ｙ、ガイド、受光用光ガイド
である。

この場ば、基板６１と仕切板６３とで送光用光導波路素
子６１０が構成され、基板６２と仕切板６３とで受光用
光導波路素子６２０が構成されているので、この各光４
波路累イ６１０，６２０はそれぞれ基板６１．６２を第
１の基板とし、仕切板６３を共通の第２の基板とする光
導波路床イである。

第６図および第７図において、６１．６２Ｆｉそれぞれ
石莢または多成勺ガラスまたはプラスチック等の月Ｘ；
」〃・らなＺ）うｊ・Ｊ［、；状の）□（１反、””’
＋６２ｂはそれ−亡れ）・冒ｆｙｊ５Ｊ、　、６２　’
％：、Ｍ’ｓ　５１ｂｌにおりル光ファイバ３２ツタ１
行の与・ＩＩｕ　Ｌｔｉ−の深さで、−・端か基板６１
．６２の各ひとつの端部Ｇｌ（１，６２ｄにＩｊｌ　＋
−１シ、簡一端とｔよ反対側のＪ′孟、Ｏ＜、光ファイ
バ↑ｄｋプじ日ｆｉｌｎ、（ｉ２ａか名−個の場合ケ２
シ１メト］（に、該接続口６１ａ＋６２ａが複数個の場
合はその個数に＋）岐しで、基板６４．６２のそれぞれ
他のＭｉｎ部６’ｌＣ＋６２ｃに開［」するような矩形
断面の溝状にエップンノした後、該エラ１フク部に、基
板６１゜６２のそハぞれの端４１＋６１ｃ、６２ｃの名
附近を隙い１基板６Ｊまたは６２の屈折率よりも太きい
ル）」ノ１率を有する月利を埋め込んて）Ｖ成した光力
イトである。０１ａ＋６２ａは、ぞれイ、゛れ前記の溝
状のエップンク部の基板６１．６２における端部６１Ｃ
１６２Ｃの附近が、光ガイド６１．ｂ、６２ｂによって
充填されていないことによって形成さ１１た光フアイバ
接続口ｔある。したかって光ガイド６１ｂ、６２ｂ　ｉ
Ｊ　、ぞれぞれその一端面が第１の基板として基板６１
．ｆｊ２の各ひとつの端部６１ｄ、６２ｄに開口し、該
端部６１ｄ、６２ｄに尻目した端面とは反対側の端面が
それぞれ光ファイバ接続口６１ａ＋６２ａに開口してい
ることになる。

第５図ないし第７図において、光ファイノく接続口６］
ａ１６２ａは、第５図において説明し７ｆｒ、ように、
基板６１と６２とがそれぞれ光ガイド６１ｂ、６２ｂの
側を内側にして仕切板６３を介して接合されて、光ファ
イバ３２を挿入できる方形の穴を形成し、うみように数
量２位置１寸法等が構成されている。第５図に示した光
ファイバ３２は、その端部がこの方形の穴に捜入されて
、この穴内に開口している光ガイド６１ｂ、６２ｔ）の
各端面と挿入された光ファイツク３２の端面とが接着ま
たは融着によって共に接合されたものである。発光素子
１１．受光素子２１は、それぞれ基板６１．６２の各端
部６］、ｄ、６２ｄにおける光ガ・イド６１ｂ、６２ｂ
の開口面に接合されている。

第５図に示した双方向光信号伝送端末部＋、：ｉ：　Ｊ
ソ、ヒに説明したよりな構成であるから、図示されてし
）ない端子を介して亀気伯号を発光素子Ｊｌに加、する
と該素子１１に光信号が発生し、この光ｆＲ”Ｉは、尤
ガイド６１ｂの屈折率が周囲に存在する基板（１；ｒ、
−、Ｌび該基＆６１と同じ利−料で形成さ）また仕切板
６３のに１１折率よりも高いので、咳基板６１および該
仕切板６３に漏れることなく光ガイド６１ｂのみを通っ
て、その光フアイバ接続口６１ａにおける開口面に達し
、この開口面に接合された光ファイバ３２に入射する。

また光ファイバ３２を通って第５図の端末部に送られて
来た光信号は、該光ファイバ３２に接合した光フアイバ
接続口６２ａにおける光ガイド６２ｂの開口面から該光
ガイド６２ｂに入射するが、この場合も光ガイド６２ｂ
の屈折率が基板６２および仕切板６３の各屈折率よりも
高いので、光ファイバ３２からの光信号は該基板６２お
よび該仕切板６３に漏れることなく光ガイド６２ｂのみ
を辿って受光素子２１に入射する。したがって第５図の
光信号伝送端末部においては、発光素子１１で発生した
光信号は光導波路板６０に接続されたすべての光ファイ
バ３２に送出され、該光ファイバ３２かも送られて来た
光信号はすべて受光素子２１によって検出される。この
ため−光ファイバ３２の中の一本の光ファイバによって
−ループの双方向の光信号伝送が可能であシ、第５図で
は光ファイバ３２が四本図示されているので四ループの
双方向新信号伝送が可能である。

第５図の端末部は、光導波路板６０を本発明による送光
用の光導波路素子６１０と受光用の光導波路素子６２０
とで構成し、送光用と受光用とを兼用した光ファイバ３
２を該導波路板６０に接続することによって双方向の光
信号の伝送を可能としたものであるが、本発明による送
光用光導波路素子６１０と発光素子１１と光フフイバ４
とだりを用いることにより、−個の発光素子１１の光信
号を一個所棟たり。

複数個Ｄ［に送出する信号発生器を、また本発明による
受光用光梼波路素子６２０と受光素子２１と光ファイバ
３２とだりを用いることにより、−個所または複数個所
からの光信号を一個の受光素子２１で検出する受信器を
構成できることは明らかである。

したがって第５図の端末部は、第２図において説明した
光信号中絹ζ用の光ファイバ１２．２２、ロッドレンズ
１３　、２３　、３３　、ハーフミラ−４ｏのような多
数の部品を用いて構成した従来の双方向光信号伝送端末
部とは異なり、一体化された一個の光導波路板６０によ
って双方向光信号伝送を−ルーズは勿論のこと多ループ
についても行なうことができるので、−ルーズの双方向
光信号伝送しか行なえない第２図の端末部と比べても光
路系が簡単であるという特徴があり、この特徴は双方向
光信号伝送のループ数が多くなる程顕著になることは明
らかである。

次に本発明の詳細な説明する。

すなわち、本出願の第１の発明においては、第３図およ
び第４図で説明したように、第１の基板５１０表面をエ
ツチングして光フアイバ接続口５１ａおよび５１ｂとな
る部分を除いて該エツチング部に光ガイド５３を埋め込
み、この光ガイド５３がある基板５１０面に第２の基板
５２を接合して光ガイド５３の両端面５３ａ、５３ｂを
それぞれ光ファづ、バ接続口５１ａ１５１ｂ　Ｋ開口さ
せて光導波路素子５０を形成したので、このような光導
波路素子５０に一本または複数本の送光用光ファイバ４
および受光用光ファイバ５を接合してＮ：Ｎカプラを構
成すると、従来の第１図えることができるので光路系が
簡単に構成でき、このため本山にｉの第１の発明によｉ
Ｌば、部品点数が少なく、シたがって小形、安価で高信
頼性であり、かつ光の減衰の小さい光導波路素子を構成
できる効果がある。

また本出願の第２の発明においては、第５図ないし第７
図で説明したように、第１の基板としての基板６１の表
面を、一端が基板６１の端部６１　ｄに開口し、該一端
とは反対側の端が、光フアイバ接続口６１　ａが一個の
場合は直接に、該接続口６］、　ａが複数個の場合はそ
の個数に分岐しで、基板６１の端部６１Ｃに開口するよ
うに溝状にエツチングし、光フアイバ接続口６１ａとな
る、該エツチング部の基板６１における端部６１Ｃの附
近を除いて該エツチング部に送光用としての光ガイド６
１ｂを埋め込み、該光ガイド６１ｂの存在する基板６１
０面に第２の基板としての仕切板６３を接合して、光ガ
イド６１ｂの一端面を第１の基板としての基板６１の端
部６１ｄに開口さぜ、光ガイド６１ｂの該端部６１ｄ側
とは反対の側の端ｍｌを光フアイバ接続口６１ａに開口
させて送光用の光導波路素子６１０を形成し、さらにま
た、第１の基板としての基板６２０表面を、一端が基板
６２の端部６２ｄ如開口し、該一端とは反対側の端部ζ
光ファイバ接続口６２８が一個の場合は直接に、該接続
口６２ａが複数個の場合はその個数に分岐して、基板６
２の端部６２Ｃに開口するよう姉溝状にエツチングし、
光フアイバ接続口６２ａとなる、該エツチング部の基板
６２における端部６２ｃの附近を除いて該エツチング部
に受光用としての光ガイド６２ｂを埋め込み、該光ガイ
ド６２ｂの存在する基板６２０面に第２の基板としての
仕切板６３を接合して、光ガイド６２ｂの一端面を第１
の基板としての基板６２の端部６２ｄに開［コさせ、光
ガイド６２ｂの該端部６２ｄ側とは反対の側の端面を光
フアイバ接続口６２８　Ｋ開口させて受光用の光導波路
素子６２０を形成したので、送光用光導波路素子６１０
と受光用光導波路素子６２０とで光導波路板６０が形成
され、このような送光用光導波路素子６１．０の基板６
ｊの端部６１ｄにおりる光ガイド６１ｂの−Ｅ１面に発
光素子１１を接合し、受光用光導波路素子６２０の基板
６２の端部６２ｄにおける光ガイド６２ｂの開口面に受
光素子２１を接合し、送光用光導波路素子６１０の光フ
アイバ接続口６１ａと受光用光導波路素子（３２０の光
フアイバ接続口６２ａとで形成された方形の穴に光ファ
イバ３２を挿入し、該光ファーイバ３２の端面を光フア
イバ接続口６１ａおよび６２ａに開口している光ガイド
６１ｂおよび６２ｂの端面に共に接合して双方向の光信
号伝送７ｉＡｉ　ＰｉｌＩを構成”ノーると、この構成
におい°Ｃは、従来は第２図で説明し／こように、−ル
ープの双方向光４８号伝送端末部を、層成するの罠さえ
発光素子１１、受光素子２１および信号伝送用の光ファ
イバ３２のほかにイハ号中継用の光ファイバ１２．２２
、ロッドレンズ１３　、２３　、３３、ハーフミラ−４
０のように多くの部品を必要としていたものが、−ルー
ズの場合は勿１ｔｉａのこと、多ループの場合において
も、発光素子１１、受光素子２１お３Ｌび信号伝送用の
光ファイバ３２のほかにはただ一蘭の光導波路板６０を
必要とするたけであるから光路系の結成が簡単で、この
ため本出願の第２の発明による光導波路素子を用いると
、部品点数が少なく、シたがって小形、安価で高ｆ菖頼
付であり、かつ光の減艮の小さい多ループの双方向）°
０悄号伝送端末部を構成できるという幼芽゛：がある。

【図面の簡単な説明】

第１し」は従来のｉ＋Ｉ　：　Ｎカプラの構成図、第２
図は従来の一ルーズの双方向光信号伝送端末部の結成図
、第３図は本出願の第１の発明による光導波路素子を用
いたＮ：Ｎカプラの一実施例の構成図であって、同図（
Ａ）は平・面図、同図（Ｂ）は側面図、第４図は第３崗
における基板５１の結成図であって、同図（Ａ）　＆：
ｌ、平面図、同図（Ｂ）　ｔ、ｖ側面図、同図（Ｃ）は
同図（へのＸ−Ｘ断面図、第５図は本出願による第２の
発明による光／−）波路素−子を用いた双方向光信号伝
送端末部の一実施例の構成図であっ′Ｃ１同図（Ａｌは
平面図、同図（８１ｔＪ、側面図、同図（Ｃｊ組同図（
！３）における要部Ｓの拡大［Ｓ？ｌ、第６図ｔま第５
図における送光用光導波路素子６１０の基板６１の構成
図てあっｔ、同図（〜は平面図、同図（ｎ）は側面図、
同図（Ｃ）は同図（５）のＹ−Ｙ断面図、第７図は第５
ＰＡにおける受光用光導波路素子６２０の基板６２の構
成図であって、同図（Ａ）は平面図、同図ＣＢｌ　ｌｒ
ｔ側面図、同図（Ｃ）は同図（へのｚ−Ｚ断面ν１であ
る。 各図において、５０．６１０　、６２０・・光導波路素
子、５１、−６１　’＋　６２−Ｍ−１の基板、５１Ｒ
＋５１ｂ、６１ａ＋６２ａ　・−光フアイバ接続口、５
２・・・第２の基板、５３．６１ｂ、６２ｂ・・光ガイ
ド、５３８．５３１）　・・・光ガイドの端面、６１Ｃ
１６１ｄ　！６２Ｃ、６２ｄ−第１の基板の端部、６３
・・・第２の基板としての仕切板。 君、埋入４［Ｊ里子　山　口　　　μｍ第１図 第２図 第３図 （Ａ）　　　　　　　　　（Ｂ） 第４図 （Ａ）　　　　　　　（Ｂ）　　　（Ｃ）Ｘ＋−１ （Ｃ） オ６図 （Ｃ） オフ図 （Ｃ） ５７−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）第１の基板の表面に光フアイバ接続口と光ガイドと
   を設け、前ｄＣ光ガイドの端面を前記光フアイバ接続「
   」に開口させて、前記第１の基板の前記表面に第２の基
   板を接合したことを特徴とする光導波路素子。 ２）第１の基板の表面に光フアイバ接続口と光ガイドと
   を設け、前記光ガイドの端面を前記第１の基板の端部に
   開口さ植、前記光ガイドの前記第１の基板の前ＬＡＭ部
   に開口した前記端面とは反対側の端面を前記光フアイバ
   接続口に開口させて、前記第１の基板の前記表面に第２
   の基板を接合したことを特徴とする先導波路素子。