JPS61217024A - Optical coupler between plural substrates - Google Patents

Optical coupler between plural substrates

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JPS61217024A
JPS61217024A JP5614085A JP5614085A JPS61217024A JP S61217024 A JPS61217024 A JP S61217024A JP 5614085 A JP5614085 A JP 5614085A JP 5614085 A JP5614085 A JP 5614085A JP S61217024 A JPS61217024 A JP S61217024A
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JP
Japan
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light
substrate
optical
optical waveguide
substrates
Prior art date
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JP5614085A
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Japanese (ja)
Inventor
Shiro Ogata
司郎 緒方
Keiji Hanada
花田 啓二
Masaharu Matano
俣野 正治
Maki Yamashita
山下 牧
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To switch light guides which transmit and receive and also couple light with simple constitution by arranging light guides opposite on a substrate and switching two gratings which direct light upward by the impression of a voltage to a transducer. CONSTITUTION:A light guide 12 is formed on the substrate 10 which has a light emitting element 11 at an end part, and the gratings 16 and 17 which project light upward and the transducer IDT 15 are provided at the end terminal part 12a of the substrate. A high frequency voltage is impressed to the IDT 15 and the light is deflected by Bragg diffraction based upon a generated surface acoustic wave, passed through the gratings 17 and 27 and a light guide 23, and photodetected by a photodetecting element 29, but passed through the gratings 16 and 26 and a light guide 22 and photodetected by a photodetecting element 28 in the absence of the SAW. Therefore, the light is switched according to whether the voltage is impressed to the IDT 15 or not, and the structure is simplified.

Description

【発明の詳細な説明】 発  明  の  背  景 この発明は、複数の基板間で光を送受するための光結合
装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Background of the Invention The present invention relates to an optical coupling device for transmitting and receiving light between a plurality of substrates.

近年、多くの光処理機能を一基板上に集積化して作成す
る技術の研究が盛んに行なわれている。
In recent years, research has been actively conducted on techniques to integrate and create many optical processing functions on one substrate.

基板上の所望の場所に光を導くために基板に光導波路が
形成される。多くの光機能素子を一基板上に集積化した
場合には、光を縦横に伝播させなければならないから、
光を伝播させるための光導波路が互いに交差してしまう
ことがあるのは避けられない。光導波路の交差部では一
方の光導波路を伝播してきた光が交差する他方の光導波
路に漏れてしまうので、クロス争トーク量やS/N比の
増大を招くという問題がある。このような点から。
Optical waveguides are formed in the substrate to guide light to desired locations on the substrate. When many optical functional elements are integrated on one substrate, light must propagate horizontally and vertically.
It is unavoidable that optical waveguides for propagating light sometimes cross each other. At intersections of optical waveguides, light propagating through one optical waveguide leaks to the other intersecting optical waveguide, resulting in an increase in the amount of cross talk and the S/N ratio. From this point of view.

−U板上に集積化できる光機能素子の数は自ずと限られ
たものとなってしまう。
-The number of optical functional elements that can be integrated on the U board is naturally limited.

そこで、多くの光機能をコンパクトに実現するための一
方策として、複数の基板を立体的に配置することが考え
られる。複数の基板を立体的に配置した場合には、基板
間で光の送受を行なう必要がある。しかも、基板間での
光の送受をスイッチングすることができることが好まし
い。光の送受のオン、オフ・スイッチングのみならず、
光結合させるべき光導波路または基板を切替えることが
できれば一層望ましい。
Therefore, one possible way to realize many optical functions in a compact manner is to arrange multiple substrates three-dimensionally. When a plurality of substrates are arranged three-dimensionally, it is necessary to transmit and receive light between the substrates. Moreover, it is preferable that the transmission and reception of light between the substrates can be switched. In addition to on/off switching of light transmission and reception,
It is even more desirable if the optical waveguide or substrate to be optically coupled can be switched.

発  明  の  概  要 この発明は、複数の基板間での光の送受を比較的簡単な
構造で可能とするとともに、光の送受のオン、オフのみ
ならず光結合させるべき光導波路の切替えも可能となる
。コンパクトな集積型光回路の実現のための一手段を提
供することを目的とする。
Summary of the Invention The present invention makes it possible to transmit and receive light between a plurality of substrates with a relatively simple structure, and also makes it possible not only to turn on and off the transmission and reception of light but also to switch the optical waveguide to be optically coupled. becomes. The purpose is to provide a means for realizing a compact integrated optical circuit.

この発明による複数の基板間の光結合装置は。The present invention provides an optical coupling device between a plurality of substrates.

複数の基板のうちの少なくとも1つの一方の基板と他方
の基板とが、それらの基板に形成された光導波路が互い
に向いあうように間隔をあけて配置され、一方の基板の
光導波路にはその光導波路を伝播する光を他方の基板に
向けて出射させる少なくとも1つの光結合素子が、他方
の基板の光導波路には上記一方の基板から出射された光
をその基板の光導波路に入射させる光結合素子がそれぞ
れ形成されており1両方の基板における所望の光結合素
子間または光結合素子部分間での光結合を選択するため
に、光導波路を伝播する光を所望の光結合素子または光
結合素子部分に導く光偏向手段が一方の基板に形成され
ていることを特徴とする。
One substrate and the other substrate of at least one of the plurality of substrates are arranged with an interval such that the optical waveguides formed on the substrates face each other, and the optical waveguide of one substrate has the optical waveguide formed thereon. At least one optical coupling element that outputs the light propagating through the optical waveguide toward the other substrate, and at least one optical coupling element that outputs the light propagating through the optical waveguide toward the optical waveguide of the other substrate; Coupling elements are formed respectively, and in order to select optical coupling between desired optical coupling elements or between optical coupling element parts in both substrates, the light propagating through the optical waveguide is connected to the desired optical coupling element or optical coupling. The device is characterized in that a light deflecting means for guiding the light to the element portion is formed on one of the substrates.

上記光結合素子としては、たとえばグレーティング結合
器、プリズム結合器などがある。これらの光結合器は双
方向性をもつから、光を上記一方の基板から上記他方の
基板に導くことができるばかりでなく、上記他方の基板
から上記一方の基板に伝達することも可能となる。
Examples of the optical coupling device include a grating coupler and a prism coupler. Since these optical couplers are bidirectional, they can not only guide light from one of the substrates to the other substrate, but also transmit light from the other substrate to one of the substrates. .

この発明によると、2つの基板間で自在に光を送受する
ことができる。また、構成も簡素である。
According to this invention, light can be freely transmitted and received between two substrates. Furthermore, the configuration is simple.

光偏向手段が設けられ、光導波路の光を所望の光結合素
子または光結合素子部分に導くことができるから、光結
合させるべき他方の基板または光導波路の切替えや、光
の送受のオン、オフ・スイッチングを達成することが可
能となる。複数の基板間で自在に光結合が可能となるか
ら、一基板の面積を増大させることなく複数の基板を立
体的に配置して集積度を高めることができる。基板の平
面的な広がりを抑えることができるから、全体的にコン
パクトな集積型光回路の実現に役立つ。
Since an optical deflection means is provided and the light of the optical waveguide can be guided to a desired optical coupling element or optical coupling element part, it is possible to switch the other substrate or optical waveguide to be optically coupled and to turn on and off the transmission and reception of light. - It becomes possible to achieve switching. Since optical coupling can be freely performed between a plurality of substrates, the degree of integration can be increased by arranging a plurality of substrates three-dimensionally without increasing the area of one substrate. Since the planar expansion of the substrate can be suppressed, it is useful for realizing an overall compact integrated optical circuit.

実  施  例  の  説  明 第1図において、支持板(図示略)に音響光学効果を有
する2つの基板10.20が間隔をあけて水平に固定さ
れている。基板10の一端部には。
DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS In FIG. 1, two substrates 10 and 20 having an acousto-optic effect are fixed horizontally to a support plate (not shown) with an interval between them. At one end of the substrate 10.

半導体レーザなどの発光素子11が設けられている。こ
の基板10の上面には、適当な物質を基板10に拡散す
ることにより光導波路12が形成されている。この光導
波路12はその終端部12aにおいて幅が漸次広くなっ
ており、この終端に。
A light emitting element 11 such as a semiconductor laser is provided. An optical waveguide 12 is formed on the upper surface of the substrate 10 by diffusing a suitable material into the substrate 10. The width of this optical waveguide 12 gradually increases at its terminal end 12a.

上方に向けてかつ異なる方向に光を出射させるための2
つのグレーティング16.17が形成されている。光導
波路12の終端部12aの側方には。
2 for emitting light upward and in different directions
Two gratings 16, 17 are formed. On the side of the terminal end 12a of the optical waveguide 12.

インターディジタル・トランスデユーサ(以下IDTと
いう)15が設けられている。IDT15に高周波電圧
が印加されると弾性表面波(以下SAWという)が発生
し、このSAWは光導波路12の終端部12Hに向って
伝播していく。終端部12aにSAWが存在する場合に
は1発光素子11から出力されかつ光導波路12を伝播
する光は、SAWによるブラッグ回折によって偏向され
グレーティング17の方向に進み、このグレーティング
17によって空中に出射される。SAWが存在しなけれ
ば光導波路12を伝播する光は直進し、グレーティング
16から上方に出射する。
An interdigital transducer (hereinafter referred to as IDT) 15 is provided. When a high frequency voltage is applied to the IDT 15, a surface acoustic wave (hereinafter referred to as SAW) is generated, and this SAW propagates toward the terminal end 12H of the optical waveguide 12. When a SAW exists at the terminal end 12a, the light output from one light emitting element 11 and propagating through the optical waveguide 12 is deflected by Bragg diffraction caused by the SAW and proceeds in the direction of the grating 17, and is emitted into the air by the grating 17. Ru. If the SAW does not exist, the light propagating through the optical waveguide 12 will travel straight and exit upward from the grating 16.

基板20の下面にも光導波路22.23がそれぞれ形成
されており、これらの光導波路22゜23の端部にグレ
ーティング26.27がそれぞれつくられている。グレ
ーティング16から出射した光はグレーティング26か
ら光導波路22に導かれ、基板20の端部に設けられた
受光素子28に受けられる。同じように、グレーティン
グ17から出射した光はグレーティング27から光導波
路23に導かれ、受光素子29に受光され電気信号に変
換される。
Optical waveguides 22 and 23 are also formed on the lower surface of the substrate 20, and gratings 26 and 27 are formed at the ends of these optical waveguides 22 and 23, respectively. The light emitted from the grating 16 is guided from the grating 26 to the optical waveguide 22, and is received by the light receiving element 28 provided at the end of the substrate 20. Similarly, light emitted from the grating 17 is guided from the grating 27 to the optical waveguide 23, received by the light receiving element 29, and converted into an electrical signal.

このようにして、下部の基板10を伝播する光がグレー
ティング16または17および26または27を経て上
部の基板20に光結合される。しかも、IDT15への
高周波電圧印加の宵無によって、光をグレーティング1
6.26を経て光導波路22に導入するか、またはグレ
ーティング17.27を経て光導波路23に進ませるか
を切替えることができる。
In this way, light propagating through the lower substrate 10 is optically coupled to the upper substrate 20 via the gratings 16 or 17 and 26 or 27. Furthermore, by applying a high frequency voltage to the IDT 15, the light is transmitted to the grating 1.
It is possible to switch between introducing the light into the optical waveguide 22 through the gratings 6.26 and 23 through the gratings 17.27.

グレーティング16.17,26.27を光導波路12
,22.23の端部ではなく途上に設けることもできる
。グレーティング26または27から光を出射させ、グ
レーティング16または17によって受けるようにする
ことも可能である。
The gratings 16.17, 26.27 are connected to the optical waveguide 12.
, 22, 23 may be provided in the middle instead of at the ends. It is also possible for light to be emitted from grating 26 or 27 and received by grating 16 or 17.

要すれば、光導波路12,22.23等の途上には所定
の機能をもつ光処理回路が設けられる。
If necessary, an optical processing circuit having a predetermined function is provided along the optical waveguides 12, 22, 23, etc.

第2図は他の実施例を示している。FIG. 2 shows another embodiment.

基板10上の光導波路12は、その一端から他端まで形
成されている。光導波路12の途中から光導波路13が
分岐し、出の光導波路13の終端にグレーティング17
が設けられている。光導波路13の分岐部付近にSAW
が伝播するようにIDT15が配置されている。上方の
基板20にはグレーティング26と光導波路22とが設
けられている。
The optical waveguide 12 on the substrate 10 is formed from one end to the other end. An optical waveguide 13 branches off from the middle of the optical waveguide 12, and a grating 17 is installed at the end of the output optical waveguide 13.
is provided. A SAW is installed near the branch of the optical waveguide 13.
The IDT 15 is arranged so that the signal is propagated. A grating 26 and an optical waveguide 22 are provided on the upper substrate 20.

IDT15を駆動しない場合には1発光素子11から出
射した光は光導波路12を直進し受光素子19に受けら
れる。IDT15を駆動しSAWを発生させれば、光導
波路12の光はこのSAWによって偏向され光導波路1
3に分岐し。
When the IDT 15 is not driven, the light emitted from one light emitting element 11 travels straight through the optical waveguide 12 and is received by the light receiving element 19. When the IDT 15 is driven to generate a SAW, the light in the optical waveguide 12 is deflected by the SAW and
Branched into 3.

グレーティング17.26により基板2oの光導波路2
2に導かれる。
Optical waveguide 2 of substrate 2o by grating 17.26
2.

このようにして、2つの基板10.20間で光の送受を
行なうかどうかをスイッチングすることも可能となる。
In this way, it is also possible to switch whether or not to transmit and receive light between the two substrates 10 and 20.

第3図は、さらに他の実施例を示している。FIG. 3 shows yet another embodiment.

第1図に示すものと同一物には同一符号が付けられてい
る。光導波路12の巾の広い終端部12aには円弧状の
グレーティング18が形成されている。SAWによる光
の偏向角を調整することによって、グレーティング18
から光を任意の方向に出射させることが可能である。
Components that are the same as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals. An arc-shaped grating 18 is formed at the wide end portion 12a of the optical waveguide 12. By adjusting the deflection angle of the light by the SAW, the grating 18
It is possible to emit light in any direction.

上部の基板20には巾の広い光導波路22が形成され、
その端部には長いグレーティング26がつくられること
により、グレーティング18から出射したいかなる方向
の光をも光導波路22に光結合できるようになっている
。基板20の端部には複数の受光素子28a〜28dが
設けられ、下部の基板10からの光の入射位置に応じて
対応する光をそれぞれ受光する。
A wide optical waveguide 22 is formed on the upper substrate 20,
By forming a long grating 26 at the end thereof, light emitted from the grating 18 in any direction can be optically coupled to the optical waveguide 22. A plurality of light receiving elements 28a to 28d are provided at the end of the substrate 20, and each receives light corresponding to the incident position of the light from the lower substrate 10.

第4図は、さらに他の実施例を示している。FIG. 4 shows yet another embodiment.

基板10における構成は、第1図に示すものと同じであ
る。基板20には、グレーティング26と光導波路22
とが設けられている。基板20の上方にさらにもう1つ
の基板30が配置され、この基板30の下面にグレーテ
ィング36と光導波路32とが形成されている。
The structure of the substrate 10 is the same as that shown in FIG. The substrate 20 includes a grating 26 and an optical waveguide 22.
and is provided. Another substrate 30 is arranged above the substrate 20, and a grating 36 and an optical waveguide 32 are formed on the lower surface of this substrate 30.

基板10上のグレーティング16から出射した光は基板
30のグレーティング36から光導波路32に導かれ、
SAWによって偏向された結果グレーティング17から
出射した光は基板20のグレーティング26から光導波
路22に導かれるように、これらの基板10.20およ
び30が配置されている。光導波路32に導かれた光は
受光素子38によって受光され電気信号に変換される。
The light emitted from the grating 16 on the substrate 10 is guided from the grating 36 on the substrate 30 to the optical waveguide 32,
These substrates 10, 20 and 30 are arranged so that the light emitted from the grating 17 as a result of being deflected by the SAW is guided from the grating 26 of the substrate 20 to the optical waveguide 22. The light guided to the optical waveguide 32 is received by the light receiving element 38 and converted into an electrical signal.

このようにして、1つの基板の光を他の2つ以上の基板
に切替えて立体的光結合を達成することができる。
In this way, the light of one substrate can be switched to two or more other substrates to achieve steric optical coupling.

光の偏向手段としては、上記のSAWによるブラッグ回
折を利用したものの他に、電気光学効果を利用したもの
等を採用することができる。
As the light deflection means, in addition to the above-mentioned means using Bragg diffraction by SAW, means using electro-optic effect, etc. can be adopted.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の実施例を示す斜視図、第2図はこの
発明の他の実施例を示す斜視図、第3図および第4図は
、さらに他の実施例を示す斜視図である。 10.20,30.、、、基板、 12,13,22,
23.32.、、、光導波路、 12a、、、、巾の広
い終端部、  16.17,18.2B、27゜36゜
8.、グレーティング。 以上 特許出願人  立石電機株式会社 代  理  人     牛  久  健  間外1名 第1図 第2図 第3図
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the invention, FIG. 2 is a perspective view showing another embodiment of the invention, and FIGS. 3 and 4 are perspective views showing still other embodiments. . 10.20,30. ,,,substrate, 12,13,22,
23.32. ,,,Optical waveguide, 12a,... Wide end portion, 16.17, 18.2B, 27°36°8. , grating. Applicants for the above patents: Tateishi Electric Co., Ltd. Representatives: Ken Ushiku, 1 person, Magai Figure 1 Figure 2 Figure 3

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)複数の基板のうちの少なくとも1つの一方の基板
と他方の基板とが、それらの基板に形成された光導波路
が互いに向いあうように間隔をあけて配置され、一方の
基板の光導波路にはその光導波路を伝播する光を他方の
基板に向けて出射させる少なくとも1つの光結合素子が
、他方の基板の光導波路には上記一方の基板から出射さ
れた光をその基板の光導波路に入射させる光結合素子が
それぞれ形成されており、両方の基板における所望の光
結合素子間または光結合素子部分間での光結合を選択す
るために、光導波路を伝播する光を所望の光結合素子ま
たは光結合素子部分に導く光偏向手段が一方の基板に形
成されている、複数の基板間の光結合装置。
(1) One substrate and the other substrate of at least one of the plurality of substrates are arranged at intervals such that the optical waveguides formed on the substrates face each other, and the optical waveguide of one substrate has at least one optical coupling element that outputs the light propagating through the optical waveguide toward the other substrate, and the optical waveguide on the other substrate outputs the light emitted from the one substrate to the optical waveguide on the other substrate. Optical coupling elements to be made incident are formed respectively, and in order to select optical coupling between desired optical coupling elements or between optical coupling element parts in both substrates, the light propagating through the optical waveguide is directed to the desired optical coupling element. Or an optical coupling device between a plurality of substrates, in which one substrate is formed with optical deflection means for guiding the light to an optical coupling element portion.
(2)上記光結合素子がグレーティング結合器である、
特許請求の範囲第(1)項に記載の複数の基板間の光結
合装置。
(2) the optical coupling element is a grating coupler;
An optical coupling device between a plurality of substrates according to claim (1).
(3)上記光結合素子がプリズム結合器である、特許請
求の範囲第(1)項に記載の複数の基板間の光結合装置
(3) The optical coupling device between a plurality of substrates according to claim (1), wherein the optical coupling element is a prism coupler.
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