WO2022157820A1 - 光導波路素子、導光板および光軸調整方法 - Google Patents

光導波路素子、導光板および光軸調整方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2022157820A1
WO2022157820A1 PCT/JP2021/001611 JP2021001611W WO2022157820A1 WO 2022157820 A1 WO2022157820 A1 WO 2022157820A1 JP 2021001611 W JP2021001611 W JP 2021001611W WO 2022157820 A1 WO2022157820 A1 WO 2022157820A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
waveguide
light
clad
incident
optical waveguide
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/001611
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
修平 山本
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to US18/252,496 priority Critical patent/US20230408770A1/en
Priority to CN202180090404.2A priority patent/CN116745666A/zh
Priority to JP2021531528A priority patent/JP7170876B1/ja
Priority to PCT/JP2021/001611 priority patent/WO2022157820A1/ja
Publication of WO2022157820A1 publication Critical patent/WO2022157820A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • 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
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/3586—Control or adjustment details, e.g. calibrating
    • G02B6/359—Control or adjustment details, e.g. calibrating of the position of the moving element itself during switching, i.e. without monitoring the switched beams
    • 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
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0036—2-D arrangement of prisms, protrusions, indentations or roughened surfaces
    • 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
    • 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
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/351—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
    • G02B6/3524—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being refractive
    • G02B6/3526—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being refractive the optical element being a lens
    • 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
    • G02B6/35—Optical coupling means having switching means
    • G02B6/3598—Switching means directly located between an optoelectronic element and waveguides, including direct displacement of either the element or the waveguide, e.g. optical pulse generation
    • 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
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0028—Light guide, e.g. taper
    • 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
    • G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
    • G02B6/327—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends with angled interfaces to reduce reflections
    • 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
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/422—Active alignment, i.e. moving the elements in response to the detected degree of coupling or position of the elements
    • G02B6/4225—Active alignment, i.e. moving the elements in response to the detected degree of coupling or position of the elements by a direct measurement of the degree of coupling, e.g. the amount of light power coupled to the fibre or the opto-electronic element
    • 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
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/422—Active alignment, i.e. moving the elements in response to the detected degree of coupling or position of the elements
    • G02B6/4227—Active alignment methods, e.g. procedures and algorithms

Definitions

  • the present disclosure relates to an optical waveguide element, a light guide plate, and an optical axis adjustment method.
  • the focal point with the minimum beam diameter of the incident light is adjusted to be positioned at the incident end face of the waveguide of the optical waveguide element, and the incident light is directed so that the optical axis after incidence is parallel to the waveguide. adjust the angle.
  • the focal point of the incident light cannot be observed directly, the light emitted from the output end face of the waveguide is received by a power meter or the like, and the output of the emitted light is measured while adjusting the lens to the optimum position. and one or both of the light source had to be positioned.
  • the outer periphery of the clad is covered with air or a bonding material, and the incident light is transmitted between the clad and the outer periphery. Therefore, even if the light propagates inside the clad, it is output from the output end face of the clad that is flush with the output end face of the waveguide.
  • the incident light propagates inside the waveguide. and output from the output end face of the waveguide.
  • the optical waveguide element includes a waveguide and an X A slab waveguide arranged in the axial direction and a minute structure for changing the optical path along the Y-axis direction, that is, a row of concave pits, were provided inside the slab waveguide and placed above the Y-axis direction.
  • a camera observes the reflected light from the recessed pit row, and the incident light is optically coupled to the slab waveguide by adjusting the lens in the Y-axis direction so as to increase the light intensity.
  • the X-axis direction and Z-axis direction are adjusted so that the reflected light from the recessed pit row approaches the waveguide, and finally the light observed by the camera disappears.
  • Optical coupling to the waveguide of light is obtained.
  • the upper surface of the waveguide is provided with A method of arranging a thin layer containing a high refractive index phosphor or a scatterer is applied.
  • JP 2011-059539 A JP-A-05-248991 JP-A-06-281850
  • the present disclosure has been made in order to solve the above-described problems. It is an object of the present invention to provide an optical waveguide element, a light guide plate, and an optical axis adjustment method that enable optical coupling with high efficiency and ease.
  • the optical waveguide element disclosed in the present application includes a waveguide for propagating light, an upper clad having a lower surface in contact with one surface of the waveguide and having a rough upper surface exposed to the outside, and an upper surface on the other surface of the waveguide.
  • a clad comprising a lower clad having a reflective lower surface, an incident end face provided at one end of the waveguide and the clad, and an output end face provided at the other end of the waveguide and the clad; .
  • the light guide plate disclosed in the present application comprises a waveguide for propagating light, an upper clad having a lower surface in contact with one surface of the waveguide, and a lower clad having an upper surface in contact with the other surface of the waveguide, and the waveguide. and an incident end surface provided at one end of the clad and an output end surface provided at the other end of the optical waveguide element. It has a top surface formed with a surface and has the same refractive index as the upper cladding and the index matching member.
  • the optical axis adjustment method disclosed in the present application includes a waveguide for propagating light, an upper clad having a rough upper surface exposed to the outside and a lower surface in contact with one surface of the waveguide, and an upper surface on the other surface of the waveguide. It has a clad consisting of a lower clad whose contact lower surface is a reflecting surface, an incident end surface provided at one end of the waveguide and the clad, and an output end surface provided at the other end of the waveguide and the clad.
  • optical waveguide element disclosed in the present application, it is possible to obtain an optical waveguide element that can easily optically couple incident light to the waveguide with high efficiency.
  • the light guide plate disclosed in the present application it is possible to obtain the light guide plate attached to the optical waveguide element so as to easily optically couple the incident light to the waveguide with high efficiency. play.
  • the component of the incident light that is not optically coupled to the waveguide is scattered from the rough surface of the upper clad to the outside of the optical waveguide element, and the light intensity and position of the scattered light are determined. is observed with the image sensor, the position of either or both of the light source and the lens can be adjusted based on the light intensity and scattered light area measured by the image sensor and the output measured by the power meter. Therefore, it is possible to adjust the optical axis so that the incident light can be easily optically coupled to the waveguide with high efficiency.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing the state before adjusting the optical axis in the optical waveguide element and the optical axis adjusting method according to Embodiment 1
  • FIG. 1C is a diagram for explaining coordinates.
  • 1B is a diagram showing a light intensity distribution of incident light in a cross section along line AA of FIG. 1A in the optical waveguide device according to Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the optical axis of incident light is being adjusted in the optical waveguide device according to Embodiment 1;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the state of the optical waveguide device according to Embodiment 1 when adjustment of the optical axis of incident light is completed;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the optical axis of incident light is being adjusted in the optical waveguide device according to Embodiment 1;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the shape of the optical waveguide element in the optical waveguide element according to Embodiment 1;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state in which the optical axis of incident light is being adjusted in the optical waveguide device according to Embodiment 2;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state in which the optical axis of incident light is being adjusted in the optical waveguide device according to Embodiment 3;
  • FIG. 11 is a schematic view of an optical waveguide device according to Embodiment 4;
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a state in which the optical axis of incident light is being adjusted in the optical waveguide device according to Embodiment 5;
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a state in which the optical axis of incident light is being adjusted in the optical waveguide device according to Embodiment 6;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing an optical waveguide element and a light guide plate according to Embodiment 7;
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing an optical waveguide element and a light guide plate according to Embodiment 8;
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing an optical waveguide element and a light guide plate according to a ninth embodiment;
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the optical axis of incident light is being adjusted in an optical waveguide device according to a comparative example
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state of an optical waveguide device according to a comparative example when adjustment of the optical axis of incident light is completed;
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing a state before the optical axis is adjusted in the optical waveguide device 100 and the optical axis adjustment method according to Embodiment 1
  • FIG. 1B is an optical axis adjustment including a light source and a lens in FIG. It is sectional drawing which shows the state before doing.
  • the optical waveguide device 100 according to Embodiment 1 includes a waveguide 2, a lower clad 3a provided so as to be in contact with one surface of the waveguide 2, and an upper clad provided so as to be in contact with the other surface. 3b.
  • the lower clad 3a and the upper clad 3b are collectively referred to as the clad 3.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing a state before the optical axis is adjusted in the optical waveguide device 100 and the optical axis adjustment method according to Embodiment 1
  • FIG. 1B is an optical axis adjustment including a light source and a lens in FIG. It is sectional
  • the direction along the waveguide 2 is the Z direction
  • the direction parallel to the waveguide 2 in the plane perpendicular to the Z direction is the X direction
  • the direction perpendicular to the X direction that is, the stacking direction
  • the Y direction As shown in FIG. 1A, the direction along the waveguide 2 is the Z direction
  • the direction parallel to the waveguide 2 in the plane perpendicular to the Z direction is the X direction
  • the direction perpendicular to the X direction that is, the stacking direction
  • the Y direction the upper clad 3b side
  • the lower clad 3a side is defined as the lower clad 3
  • the vertical direction is defined.
  • parallel includes not only completely parallel but also substantially parallel. shall be included in any case.
  • the optical waveguide element 100 is provided at one end of the optical waveguide element 100 and has an incident end face 7 parallel to the XY plane, and an output end face 8 provided at the other end of the optical waveguide element 100 and parallel to the XY plane. , has That is, the entrance end face 7 and the exit end face 8 are in a positional relationship of facing each other.
  • the incident end face 7 is composed of one end surfaces of the waveguide 2 and the clad 3
  • the output end surface 8 is composed of the other end surfaces of the waveguide 2 and the clad 3 .
  • the lower clad 3a has a reflecting surface 4 parallel to the XZ plane, and the upper clad 3b has a rough surface 5.
  • the reflecting surface 4 and the rough surface 5 face each other with the waveguide 2 interposed therebetween. That is, the lower surface of the upper clad 3b is in contact with one surface of the waveguide 2, the upper surface thereof is formed with a rough surface 5, the upper surface of the lower clad 3a is in contact with the other surface of the waveguide 2, and the lower surface of the lower clad 3a is formed with the reflecting surface 4. ing.
  • the incident light 10 is light generated from the light source 1a and transmitted through the lens 1b. have 14.
  • the beam diameter of the incident light 10 that has passed through the focal point 14 increases as it propagates.
  • High optical coupling to the waveguide 2 can be obtained by adjusting the focal point 14 to coincide with the incident end face 7 on the waveguide 2 side.
  • FIG. 2 schematically shows the light intensity distribution of the incident light 10 on the AA section of FIG. 1A.
  • the light intensity is maximum at the center position of the beam.
  • the maximum light intensity is normalized as 1 and the position where the light intensity is 1/e 2 of the maximum light intensity is w and -w, it is the diameter of the circle represented by w and -w. 2w is called a beam diameter.
  • FIG. 1A shows an optical axis 12 of the beam diameter of incident light and an optical axis 17 of the beam diameter of outgoing light, respectively.
  • the optical waveguide device 100 should be adjusted so that the returned light is not parallel to the main axis 11 of the incident light but has a certain angle.
  • the incident end face 7 may be inclined in the .theta.X direction as shown in FIG. 1A, or may be inclined in the .theta.Y direction. Note that FIG. 1C shows the relationship between the X, Y and Z directions and the ⁇ X, ⁇ Y and ⁇ Z directions.
  • the output end face 8 may be structured to be inclined in the .theta.X direction or the .theta.Y direction in the same manner as the incident end face 7.
  • the power meter 40 measures the output of the emitted light 15, that is, the light intensity.
  • the power meter 40 is arranged such that the light receiving surface of the power meter 40 is perpendicular to the main axis 16 of the emitted light.
  • the incident light 10 transmitted through the lens 1b propagates in the direction parallel to the Z-axis while reducing the beam diameter, and has a focus 14 with the smallest beam diameter.
  • the beam diameter of the incident light 10 that has passed through the focal point 14 increases as it propagates.
  • high optical coupling to the waveguide 2 can be obtained by adjusting the focal point 14 to coincide with the incident end surface 7 on the side of the waveguide 2, in general, the focal point 14 and the incident end surface are separated from each other before the adjustment of the optical axis. 7, only a portion 13 of the incident light is optically coupled into the waveguide 2.
  • FIG. A part of the component of the incident light 10 that is not optically coupled to the waveguide 2 enters the optical waveguide element 100 from the incident end surface 7 on the clad 3 side, and the remaining part enters the optical waveguide element 100. Propagate externally.
  • the X-axis, Y-axis, Z-axis, ⁇ X-axis, and ⁇ Y-axis of one or both of the light source 1a and the lens 1b are adjusted so that the output of the emitted light 15 measured by the power meter 40 becomes as large as possible.
  • optical coupling with the waveguide 2 is obtained with high efficiency, but the optical coupling is not sufficiently high in this state.
  • the rough surface 5 is formed on the upper surface of the upper clad 3b.
  • the light propagating through the clad 3 is incident on the rough surface 5 of the upper clad 3 b , part of the light is scattered and scattered outside the optical waveguide element 100 as scattered light 18 .
  • the scattered light 18 is observed by an imaging device 41 placed above the optical waveguide device 100 in the Y direction.
  • the X-axis, Y-axis, Z-axis, and ⁇ X of one or both of the light source 1a and the lens 1b are adjusted so that the intensity of the observed scattered light 18 and the area where the scattered light is emitted, that is, the scattered light area, are as small as possible.
  • optical coupling to the waveguide 2 is obtained with higher efficiency.
  • the operation of the optical waveguide device 100 according to Embodiment 1 will be described in more detail below.
  • Light entering the optical waveguide element 100 from the incident end face 7 on the side of the clad 3 propagates while being zigzag reflected inside the clad 3 between the reflecting surface 4 of the lower clad 3a and the rough surface 5 of the upper clad 3b. . Since the surface of the rough surface 5 is rough, not all of the light is totally reflected between the upper clad 3b and the outer air layer, and part of the light becomes scattered light 18, which is emitted from the upper clad 3b to the outside. It leaks out of the optical waveguide device 100 .
  • the light is reflected zigzag between the reflecting surface 4 of the lower clad 3 a and the rough surface 5 of the upper clad 3 b while being scattered by the rough surface 5 a plurality of times. Most of the components of the light propagating through 3 become scattered light 18 and are not emitted from the emission end face 8 .
  • the light incident on the inside of the optical waveguide element 100 from the incident end surface 7 on the side of the waveguide 2 propagates inside the waveguide 2 due to the difference in refractive index between the waveguide 2 and the clad 3 . does not occur, and is output as output light 15 from the output end face 8 on the waveguide 2 side.
  • the output of the component of the incident light 10 optically coupled to the waveguide 2 can be measured.
  • the imaging device 41 may be arranged above the optical waveguide device 100 in the Y direction. By imaging the rough surface 5 with the imaging element 41, the location where the scattered light 18 is generated can be confirmed.
  • the area of the incident end face 7, which is the sum of the waveguide 2 and the clad 3, is sufficiently larger than the area of the incident end face 7 on the waveguide 2 side, either one or both of the light source 1a and the lens 1b are adjusted.
  • FIG. 1A it is relatively easy to cause part of the incident light 10 to enter the optical waveguide element 100 from the incident end surface 7.
  • the focal point 14 does not coincide with the incident end face 7
  • the beam diameter at the incident end face 7 is large and only a portion 13 of the incident light is optically coupled to the waveguide 2 .
  • the light incident on the waveguide 2 propagates inside the waveguide 2 and can be measured by the power meter 40 as the output of the emitted light 15 from the emission end face 8 .
  • either or both of the light source 1a and the lens 1b are adjusted in the Y direction so that the output light 15 measured by the power meter 40 is maximized.
  • This state is shown in FIG.
  • the component of the maximum light intensity of the incident light 10 is optically coupled to the waveguide 2, propagates through the waveguide 2, and is output from the output end face 8 as the output light 15.
  • one or both of the light source 1a and the lens 1b are moved in the X direction to adjust so that the emitted light 15 measured by the power meter 40 is maximized. Further, the focal point 14 is moved in the Z direction and adjusted so that the output of the emitted light 15 from the emission end face 8 measured by the power meter 40 is maximized.
  • the adjustment of the position of the focal point 14 on the X-, Y-, and Z-axes is repeated multiple times so that the output of the emitted light 15 measured by the power meter 40 increases. If the output of the output light 15 after adjustment is not sufficient as the output of the output light 15 expected from the output of the incident light 10, move the ⁇ X axis and ⁇ Y axis of either one or both of the light source 1a and the lens 1b. After that, the position of the focal point 14 in the X-axis, Y-axis, and Z-axis is adjusted again so that the output of the emitted light 15 measured by the power meter 40 is maximized, thereby directing the incident light 10 to the waveguide 2. can be optically coupled with high efficiency.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the incident light 10 is optically coupled to the waveguide 2 in the optical waveguide device 100 with high efficiency. Most of the components of the incident light 10 are optically coupled to the waveguide 2 , propagate inside the waveguide 2 , and then output from the output end face 8 as output light 15 .
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the focal point 14 and the incident end surface 7 of the optical waveguide element 100 are at the same position in the Z direction but are shifted in position in the Y direction. Since the beam diameter of the focal point 14 substantially matches the mode field diameter of the waveguide 2, the position of the beam diameter of the focal point 14 is changed from the state shown in FIG. By shifting in the Y direction by about twice the thickness of , almost all of the light is not optically coupled to the waveguide 2 .
  • the focal point 14 and the incident end face 7 are shifted in the Z direction, the beam diameter at the incident end face 7 is larger than the beam diameter at the focal point 14, and therefore is twice the thickness of the waveguide 2. Even with some degree of shift, part of the incident light 10 is optically coupled to the waveguide 2 and output as outgoing light 15 to be measured by the power meter 40 . Therefore, it can be determined that the position of the focal point 14 in the Z direction is shifted. can be adjusted to maximize the optical coupling efficiency as shown in FIG.
  • One or both of the light source 1a and the lens 1b are adjusted from the state in which the deviation of the incident light 10 is large, and a part of the incident light 10 is incident on the inside of the optical waveguide element 100 from the incident end surface 7 as shown in FIG. 1A. Let At this time, since the focal point 14 does not coincide with the incident end surface 7, the beam diameter at the incident end surface 7 is large and enters the inside of the optical waveguide element 100 from the incident end surface 7 on the clad 3 side. Scattered light 18 is produced at surface 5 .
  • either one or both of the light source 1a and the lens 1b are adjusted in the Y direction so that the light intensity and scattered light area of the scattered light 18 observed by the imaging element 41 are increased.
  • This state is shown in FIG. Since most of the light that has entered the optical waveguide element 100 is scattered outside the optical waveguide element 100 as the scattered light 18, the light intensity and the scattered light area of the scattered light 18 are maximized.
  • the power ratio of the incident light 10 optically coupled to the waveguide 2 increases, the light intensity and scattered light area of the scattered light 18 decrease, so either or both of the light source 1a and the lens 1b are adjusted in the X direction. As a result, the light intensity and scattered light area of the scattered light 18 observed by the imaging device 41 are reduced.
  • the focal point 14 is moved in the Z direction so that the light intensity and scattered light area of the scattered light 18 observed by the imaging element 41 are minimized.
  • the adjustment of the position of the focal point 14 on the X-, Y-, and Z-axes is repeated multiple times so that the light intensity and scattered light area of the scattered light 18 observed by the imaging device 41 are minimized.
  • the output measured by the power meter 40 is Scattered light 18 that is weaker than the incident light 10 and is observed by the imaging element 41 may be observed.
  • the main axis 11 of the incident light is inclined with respect to the incident end surface 7, and the main axis 11 of the incident light entering the inside of the waveguide 2 has an angle with respect to the Z direction. A light component with a large angle leaks from 2 to the clad 3 .
  • the deviated angle is in the ⁇ Y direction
  • the light intensity of the scattered light 18 measured by the imaging element 41 and the area of the light scattering region will be biased on both sides of the waveguide 2 in the XZ plane.
  • the scattered light 18 measured by the imaging element 41 is observed at a position away from the incident end face 7 in the Z direction or at a position close to the incident end face 7 .
  • the output of the emitted light 15 increases and the scattered light 18 decreases.
  • the angles of the return light of the incident end surface 7 and the output end surface 8 are inclined in the ⁇ Y direction so as to have an angle with respect to the main axis 11 of the incident light.
  • the refractive index of the waveguide 2 is around 1.5
  • the inclination angle of the incident end face 7 and the outgoing end face 8 is set to about 8°
  • the optical coupling of the return light to the incident light 10 is suppressed by 30 dB or more. can do.
  • FIG. 6 shows a state in which, in the optical waveguide device 100, the light propagating inside the clad 3 hits the rough surface 5 at least once in a state where the focal point 14 is not optically coupled to the waveguide 2, causing scattered light 18. It is a cross-sectional view showing the.
  • a length L of the optical waveguide element 100 is set.
  • optical coupling can be maximized by adjusting the position of the focal point 14 in the X, Y, and Z axes so that the output of the emitted light 15 is maximized.
  • the clad 3 may have a structure in which it is bonded to a substrate (not shown). Since the refractive index of the substrate is generally higher than the refractive index of air, the angle of total reflection inside the clad 3 is large with respect to the normal to the reflecting surface 4. Light propagates inside the substrate without being totally reflected. If the refractive index of the substrate is higher than that of the clad 3, the propagated light is not totally reflected between the clad 3 and the substrate.
  • the component of the incident light 10 that is not optically coupled to the waveguide 2 is scattered outside the optical waveguide element 100 from the rough surface 5 of the upper clad 3b. Then, while observing the light intensity and position of the scattered light 18 with the imaging device 41, the light source 1a and the lens are adjusted so that the output of the emitted light 15 optically coupled to the waveguide 2 and measured by the power meter 40 is maximized. Since the position of either one or both of 1b can be adjusted, there is an effect that the incident light 10 can be easily optically coupled to the waveguide 2 with high efficiency.
  • FIG. 15 shows the state of propagation of the incident light 10 in the optical waveguide device 50 as a comparative example when the incident light 10 is not optically coupled to the waveguide 2 and enters the interior of the optical waveguide device 50 from the clad 3. It is a sectional view.
  • the outer circumference of the clad 3 is covered with air or a bonding material, and the boundary surface functions as a reflecting surface 4. Therefore, the incident light 10 is totally reflected at the boundary with the clad 3. Even if there is, it is output as emitted light 15 from the emission end face 8 on the clad 3 side.
  • the focal point 14 at which the beam diameter of the incident light 10 is minimized is adjusted to the incident end surface 7 on the waveguide 2 side, and the angle of the main axis 11 of the incident light can be matched with the propagation axis of the waveguide 2.
  • the incident light 10 propagates inside the waveguide 2 and is output from the output end face 8 on the waveguide 2 side. do.
  • the incident light 10 is not necessarily optically coupled to the waveguide 2 . That is, with the optical waveguide element 50 according to the comparative example and the optical axis adjustment method using this optical waveguide element 50, it is difficult to optically couple the incident light 10 to the waveguide 2 with high efficiency.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which the incident light 10 is not optically coupled to the waveguide 2 in the optical waveguide device 110 and the optical axis adjusting method according to the second embodiment.
  • an optical waveguide element 110 includes a waveguide 2, a clad 3 composed of a lower clad 3a and an upper clad 3b in contact with the upper and lower surfaces of the waveguide 2, and one end of the optical waveguide element 110.
  • the inclined surface 6 of the upper clad 3b is inclined at an inclination angle ⁇ g with respect to the plane parallel to the reflecting surface 4 of the lower clad 3a. That is, the inclined surface 6 of the upper clad 3b is inclined with respect to the waveguide 2 at the inclination angle ⁇ g .
  • the inclination angle ⁇ g is such that the area of the exit end face 8 becomes smaller than the area of the entrance end face 7 . That is, the height (thickness) H in of the incident end surface 7 is larger than the height (thickness) H out of the output end surface 8 . It can also be said that the thickness of the cladding 3 in the direction perpendicular to the waveguide 2, that is, in the Y direction, is thinner on the side of the exit facet 8 than on the side of the incidence facet 7.
  • FIG. Note that the emitted light 15 and the power meter 40 are the same as those in the first embodiment, so they are omitted in FIG.
  • the incident end face 7 on the side of the clad 3 The light incident from the upper clad 3a and propagating through the optical waveguide element 110 is reflected by the reflecting surface 4 of the lower clad 3a and the inclined surface 6 of the upper clad 3b.
  • the inclined surface 6 of the upper clad 3b is inclined in the ⁇ Y direction with the inclination angle ⁇ g with respect to the XZ plane, the angle of light incident on the inclined surface 6 is , the angle becomes smaller by the inclination angle ⁇ g . For this reason, the light incident on the inclined surface 6 cannot satisfy the conditions for total reflection, and as indicated by the optical axis 17 of the beam diameter of the emitted light in FIG. output to the outside.
  • the light propagating inside the optical waveguide element 110 When the tilt angle ⁇ g is small, the light propagating inside the optical waveguide element 110 initially satisfies the conditions for total reflection, so that it is totally reflected and propagates zigzag between the inclined surface 6 and the reflecting surface 4 . Each time the light is reflected by the surface 6, the angle with respect to the normal to the inclined surface 6 becomes shallower, that is, smaller. When the light propagating inside the optical waveguide element 110 is reflected N times by the inclined surface 6 , the main axis of the propagating light is incident on the inclined surface 6 with a small angle ⁇ g ⁇ N. For this reason, the light propagating inside the optical waveguide element 110 eventually fails to satisfy the condition of total reflection in the process of propagation. It is output to the outside of the optical waveguide device 110 .
  • the maximum optical coupling can be obtained by adjusting the position of the focal point 14 in the X-, Y-, and Z-axes so that the output measured by the power meter 40 is maximized.
  • the component of the light propagating inside the optical waveguide element 110 that is not optically coupled to the waveguide 2 is emitted from the inclined surface 6 to the outside of the optical waveguide element 110 . Since only the component optically coupled to the waveguide 2 can be measured by the power meter 40, the incident light 10 can be easily optically coupled to the waveguide 2 with high efficiency. Play.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state in which the incident light 10 is not optically coupled to the waveguide 2 in the optical waveguide device 120 and the optical axis adjusting method according to the third embodiment.
  • an optical waveguide element 120 includes a waveguide 2, a clad 3 composed of a lower clad 3a and an upper clad 3b in contact with the upper and lower surfaces of the waveguide 2, and one end of the optical waveguide element 120. , an output end face 8 provided at the other end of the optical waveguide element 120, and the lower clad 3a and the upper clad 3b, respectively, facing each other with the waveguide 2 interposed therebetween, and facing the XZ plane.
  • the inclination angle ⁇ g is inclined in such a direction that the area of the exit end face 8 becomes smaller than the area of the entrance end face 7 . Since the emitted light 15 and the power meter 40 are the same as in the first embodiment, they are omitted in FIG.
  • the light incident from the incident end surface 7 on the side of the clad 3 propagates in a zigzag manner between the opposed inclined surfaces 6, but the waveguide 2 of the clad 3 is sandwiched therebetween. Since the two surfaces are respectively inclined, the angle with respect to the normal becomes smaller each time the reflection is repeated on each inclined surface 6, and doubles. Therefore, even if the tilt angle ⁇ g is small, the light propagating inside the optical waveguide element 120 cannot satisfy the total reflection condition of the tilted surface 6, and the beam diameter of the emitted light in FIG. , the light is output from the inclined surface 6 to the outside of the optical waveguide element 120 .
  • the same effect can be obtained even if the length L of the optical waveguide device 120 is shorter than the length of the optical waveguide device 110 according to the second embodiment. be done.
  • the shape with a small inclination angle ⁇ g or the shape with a short length L of the optical waveguide element 120 is obtained.
  • component of the incident light 10 that is not optically coupled to the waveguide 2 can be output from the inclined surface 6, and even a component of the incident light 10 with a shallow angle can be output from the inclined surface 6 to the outside of the optical waveguide element 120. Therefore, there is an effect that the incident light 10 can be easily optically coupled to the waveguide 2 with high efficiency.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing the optical waveguide element 130 in the optical waveguide element 130 and the optical axis adjusting method according to the fourth embodiment.
  • the optical waveguide element 130 includes a waveguide 2 (not shown), a clad 3 (not shown) composed of a lower clad 3a and an upper clad 3b in contact with the upper and lower surfaces of the waveguide 2, and an XY plane. and an output end face 8 facing the input end face 7 .
  • four surfaces of the optical waveguide element 130 excluding the input end face 7 and the output end face 8 are composed of inclined surfaces 61 .
  • Each inclined surface 61 is inclined at an inclination angle ⁇ g in a direction in which the area of the output end face 8 is smaller than the area of the incident end face 7 .
  • the emitted light 15 and the power meter 40 are omitted in FIG. 9 because they are the same as in the first embodiment.
  • the light incident from the incident end surface 7 on the side of the clad 3 propagates in a zigzag manner between the inclined surfaces 61 facing each other at the inclination angle ⁇ g .
  • light is output from the inclined surface 61 to the outside of the optical waveguide element 130 .
  • the optical waveguide element 130 according to Embodiment 4 further has inclined surfaces 61 facing both the XZ plane and the YZ plane. That is, the optical waveguide element 130 has a shape in which the width between both side surfaces of the waveguide 2 and the clad 3 narrows from the incident end surface 7 side toward the output end surface 8 side. With such a configuration, the light incident from the incident end surface 7 on the side of the clad 3 is output to the outside of the optical waveguide element 130 from the inclined surface 61 during the propagation process regardless of whether the light is deviated in either the X direction or the Y direction. . Therefore, the ratio of the light output from the output end face 8 to the light incident on the clad 3 becomes small, and it is easy to adjust the focus 14 so that the output of the output light 15 measured by the power meter 40 is maximized. become.
  • the optical waveguide element 130 and the optical axis adjusting method according to the fourth embodiment in addition to the effects of the third embodiment, even when the position of the focal point of the incident light 10 is shifted in either the Y direction or the X direction, the incident Since the component of the light 10 not optically coupled to the waveguide 2 is output from the inclined surface 61 to the outside of the optical waveguide element 130, the component of the light propagating inside the optical waveguide element 130 that is optically coupled to the waveguide 2 can be measured by the power meter 40, there is an effect that the incident light 10 can be easily optically coupled to the waveguide 2 with high efficiency.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state in which the optical axis of incident light 10 in optical waveguide element 140 is being adjusted in optical waveguide element 140 and the optical axis adjusting method according to the fifth embodiment.
  • an optical waveguide element 140 includes a waveguide 2, a clad 3 composed of a lower clad 3a and an upper clad 3b in contact with the upper and lower surfaces of the waveguide 2, and an optical waveguide element 110 provided at one end of the XY plane.
  • an output end face 8 provided at the other end of the optical waveguide element 110 and parallel to the XY plane, and provided inside the lower clad 3a and the upper clad 3b, respectively, and the XZ plane and It consists of a parallel, ie, a light absorbing layer 30 parallel to the waveguide 2 .
  • a reflecting surface 4 is formed on each of the lower surface of the lower clad 3a and the upper surface of the upper clad 3b. Since the emitted light 15 and the power meter 40 are the same as those of the first embodiment, they are not shown in FIG.
  • the light incident from the clad 3 on the incident end face 7 side is totally reflected at the boundary between the clad 3 and the external air layer or the bonding member. propagates zigzag between
  • the light absorption layers 30 are arranged inside the lower clad 3a and the upper clad 3b that are in contact with the upper and lower surfaces of the waveguide 2 in the Y direction.
  • the light absorption layer 30 has a function of absorbing propagating light. Therefore, since the light propagating inside the optical waveguide element 140 is absorbed when passing through the light absorption layer 30, the output of the propagating light decreases each time the propagating light passes through the light absorption layer 30. .
  • the incident light 10 that is not optically coupled to the waveguide 2 can be absorbed by the light absorption layer 30, the component that is optically coupled to the waveguide 2 by the light propagating inside the optical waveguide element 140 is detected by the power meter 40. Since it becomes possible to measure, there is an effect that the incident light 10 can be easily optically coupled to the waveguide 2 with high efficiency.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state in which the optical axis of incident light 10 in optical waveguide element 150 is being adjusted in optical waveguide element 150 and the optical axis adjusting method according to the sixth embodiment.
  • an optical waveguide element 150 includes a waveguide 2, a clad 3 composed of a lower clad 3a and an upper clad 3b in contact with the upper and lower surfaces of the waveguide 2, and one end of the optical waveguide element 150.
  • FIG. 11 illustrates a mode in which the light absorption layer 30 is arranged inside the upper clad 3b. Since the emitted light 15 and the power meter 40 are the same as those of the first embodiment, they are not shown in FIG.
  • the light incident from the clad 3 on the incident end surface 7 side zigzags between the reflecting surfaces 4 of the clads 3 facing each other. As it propagates, it is absorbed each time it passes through the light absorbing layer 30 in the process of propagation.
  • the light absorption layer 30 is arranged only inside either the lower clad 3a or the upper clad 3b. The effect of being able to manufacture the element 150 easily is exhibited.
  • the light absorption layer 30 is arranged only inside either one of the lower clad 3a and the upper clad 3b, the inside of both the lower clad 3a and the upper clad 3b, like the optical waveguide element 140 according to the fifth embodiment, There is a concern that the efficiency of absorbing the light propagating through the clad 3 in the optical waveguide element 150 will be lowered compared to the case where the light absorption layer 30 is arranged in the cladding 3 .
  • the length L of the optical waveguide element 150 may be increased in order to improve the rate of light absorption when passing through the light absorption layer 30 .
  • the thickness of the light absorption layer 30 inside the clad 3 in the Y direction is increased to increase the length of the light propagating inside the optical waveguide element 150 passing through the light absorption layer 30, that is, the light absorption length.
  • the light absorption rate may be improved by increasing the concentration of the light absorbing material contained in the light absorbing layer 30 .
  • the light absorption layer 30 is arranged only inside one of the lower clad 3a and the upper clad 3b that are in contact with the upper and lower surfaces of the waveguide 2. Therefore, the component of the incident light 10 that is not optically coupled to the waveguide 2 can be absorbed by the light absorption layer 30, so that the component that is optically coupled to the waveguide 2 in the light propagating inside the optical waveguide element 150 can be absorbed. Since measurement can be performed with the power meter 40, the structure of the optical waveguide element 150 can be simplified in addition to the effect of easily optically coupling the incident light 10 to the waveguide 2 with high efficiency. Therefore, there is also the effect that the optical waveguide element 150 can be manufactured at low cost.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing the optical waveguide element 160 and the light guide plate 21 in the optical waveguide element 160, the light guide plate 21, and the optical axis adjusting method according to the seventh embodiment.
  • an optical waveguide element 160 includes a waveguide 2, a clad 3 composed of a lower clad 3a and an upper clad 3b in contact with the upper and lower surfaces of the waveguide 2, and one end of the optical waveguide element 160, which is provided on the XY plane. and an output end face 8 provided at the other end of the optical waveguide element 160 and parallel to the XY plane.
  • the light guide plate 21 is provided so that its lower surface is in contact with the refractive index matching member 20 via the refractive index matching member 20 which is provided in contact with the upper surface of the upper clad 3b of the optical waveguide element 160, and has a rough surface 22 on its upper surface. formed.
  • the emitted light 15, the power meter 40, and the imaging device 41 are the same as those in the first embodiment, so they are not shown in FIG.
  • the refractive index matching member 20 is composed of members having the same refractive index as the clad 3 and the light guide plate 21 .
  • An example of the refractive index matching member 20 is a liquid member such as matching oil.
  • the refractive index matching member 20 is not fixed to either the clad 3 or the light guide plate 21 when adjusting the optical coupling of the incident light 10 to the waveguide 2 . That is, the refractive index matching member 20 is in contact with the upper clad 3b and the light guide plate 21 in such a manner that it can be easily peeled off. That is, the light guide plate 21 is detachably attached to the optical waveguide element 160 by peeling off the refractive index matching member 20 .
  • the light that propagates at an angle in the upper surface direction on the Y axis enters the refractive index matching member 20 .
  • the light propagating at an angle in the downward direction along the Y-axis is totally reflected by the reflecting surface 4 of the lower clad 3a, and then enters the refractive index matching member 20 after changing the angle upward along the Y-axis.
  • the refractive index matching member 20, and the light guide plate 21 have the same refractive index, they either do not reflect at their respective interfaces or have a low reflectance and transmit most of the light.
  • the light incident on the light guide plate 21 is incident on the rough surface 22 of the light guide plate 21, and a part of the light is scattered upward in the Y-axis as scattered light 18 and output to the outside of the optical waveguide element 160. Some of the rest of the light is reflected.
  • the reflected light propagates between the reflecting surface 4 and the rough surface 22 of the light guide plate 21 while reflecting zigzag.
  • the power meter 40 and the imaging device 41 are used to align the incident light 10 with high efficiency to the waveguide 2 in the same manner as the optical axis adjustment method using the optical waveguide device 100 according to the first embodiment. can be easily optically coupled.
  • the light guide plate 21 having the roughened surface 22 and the refractive index matching member 20 are not fixed to the optical waveguide element 160, after the adjustment for obtaining optical coupling to the waveguide 2 is completed, the light guide plate 21 and the refractive index matching member 20 are separated from each other. Alignment member 20 may be removed. That is, it can be said that the light guide plate 21 is detachable.
  • the refractive index matching member 20 is a liquid member such as matching oil
  • the refractive index matching member 20 remaining on the optical waveguide element 160 may be wiped off with an organic member.
  • an organic member includes, for example, ethanol or acetone, but is not limited to these members only.
  • the manner in which the light guide plate 21 is removed after the adjustment for optical coupling to the waveguide 2 is completed has been described.
  • the entire configuration consisting of the optical waveguide element 160 shown in FIG. Needless to say, it may be used as one optical waveguide element.
  • the upper surface of the upper clad 3b on the side of the optical waveguide element 160 that contacts the refractive index matching member 20 does not need to be processed into such a rough surface that scattering light is generated when light enters from inside the clad 3. Therefore, since the structure of the optical waveguide element 160 is simplified, the optical waveguide element 160 can be easily manufactured, and it is also possible to apply a general-purpose optical waveguide element 160 having no rough surface.
  • the light guide plate 21 can be removed after the optical axis is adjusted, so that the light guide plate 21 can be reused repeatedly.
  • the optical waveguide element 160 having no rough surface can be used, optical coupling of the optical waveguide element 160 to the waveguide 2 can be realized at low cost, and the optical waveguide element 160 can be manufactured at low cost.
  • FIG. 13 is a sectional view showing the optical waveguide element 160 and the light guide plate 23 in the light guide plate 23 and the optical axis adjusting method according to the eighth embodiment.
  • the light guide plate 23 has a large height (thickness) in the Y direction in order to prevent light incident from the incident end surface 7 on the clad 3 side from hitting the upper surface side facing the refractive index matching member 20 .
  • the layer thickness of the light guide plate 23 is thick.
  • the optical waveguide element 160, the emitted light 15, and the power meter 40 are the same as in the seventh embodiment.
  • the light that has passed through the refractive index matching member 20 and entered the light guide plate 23 is reflected on the upper surface of the light guide plate 23 facing the refractive index matching member 20 as Since it does not enter, the incident light always propagates away from the optical waveguide element 160 in the Y direction. Therefore, the light that has passed through the refractive index matching member 20 and entered the light guide plate 23 is output from the XY plane of the light guide plate 23 , that is, from the end surface of the light guide plate 23 on the output end surface 8 side of the optical waveguide element 160 .
  • the output light follows Snell's law, and the angle of the ⁇ X direction is inclined in the Y direction, and the light propagates away from the optical waveguide element 160 in the Y direction. Therefore, the light propagating through the light guide plate 23 is output at a sufficient distance in the Y direction from the output light 15 that is optically coupled to the waveguide 2 and output from the output end face 8 on the waveguide 2 side. That is, the light propagating through the light guide plate 23 is spatially separated from the emitted light 15 . Therefore, the power meter 40 can selectively measure only the power of the emitted light 15, so that the lens and light source (both not shown) can be adjusted to maximize optical coupling.
  • the length LG of the light guide plate 23 is the same as the length L of the optical waveguide element 160, but the light incident on the light guide plate 23 from the clad 3 through the refractive index matching member 20 is
  • the length LG of the light guide plate 23 may be shorter than the length L of the optical waveguide element 160 because it is closer to the incident end surface 7 side than the output end surface 8 side.
  • the structure of the light guide plate 23 is simplified. Therefore, it is possible to obtain the light guide plate 23 that can be easily manufactured.
  • the use of the light guide plate 23 having no rough surface is possible. It is possible to realize optical coupling to the light guide plate 23 at low cost, and obtain the light guide plate 23 that can be manufactured at low cost.
  • FIG. 14 is a sectional view showing the optical waveguide element 160 and the light guide plate 23 in the optical waveguide element 160, the light guide plate 23, and the optical axis adjusting method according to the ninth embodiment.
  • a reflecting mirror 24 is arranged on the XY plane on the output end face 8 side of the light guide plate 23 .
  • the reflecting mirror 24 functions to reflect the light to the inside of the light guide plate 23 when the light propagating inside the light guide plate 23 hits the reflecting mirror 24 .
  • the optical waveguide element 160, the emitted light 15, the refractive index matching member 20, and the power meter 40 are the same as in the eighth embodiment.
  • the reflecting mirror 24 is arranged on the XY plane of the light guide plate 23, that is, on the end face of the light guide plate 23 on the output end face 8 side of the optical waveguide element 160. Therefore, from the end face of the light guide plate 23 on the output end face 8 side, No light is emitted.
  • the light reflected by the reflecting mirror 24 passes through the light guide plate 23 , the refractive index matching member 20 and the optical waveguide element 160 , and is finally output from the surface of the optical waveguide element 160 on the output end face 8 side. Therefore, since the power meter 40 can measure only the power of the emitted light 15, the lens and the light source (both not shown) can be adjusted to maximize the optical coupling.
  • the height (thickness) HG2 of the light guide plate 23 may be small.
  • the thickness (thickness) may be 1/2 of HG1 . That is, the length of the light guide plate 23 in the Z direction according to the ninth embodiment is L G , the incident beam angle of incident light is ⁇ in , and the refractive indices of the clad 3 , the refractive index matching member 20 and the light guide plate 23 are the same refractive index.
  • the height (thickness) HG2 of the light guide plate 23 should be set so as to satisfy the following equation (3).
  • the reflector 24 may be composed of a dielectric multilayer film, a dielectric single layer film, a metal film, or the like.
  • the reflecting mirror 24 is arranged on the light guide plate 23, the light incident on the clad 3 of the optical waveguide element 160 and the waveguide 2 The effect is that the incident light can be separated more accurately.
  • the light incident on the clad 3 and the light incident on the waveguide 2 can be spatially separated more accurately.
  • the optical coupling of the optical waveguide element 160 to the waveguide 2 can be obtained more easily, and the light guide plate 23 can be made compact, so that the light guide plate 23 can be manufactured at low cost. It also has the effect of being able to

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

本開示の光導波路素子は、光を伝搬する導波路（２）と、この導波路（２）の一面に下面が接し、外部に露出する上面に粗面（５）が形成されている上クラッド（３ｂ）と、この導波路（２）の他面に上面が接し、下面に反射面（４）が形成されている下クラッド（３ａ）とからなるクラッド（３）と、導波路（２）およびクラッド（３）の一端に設けられた入射端面（７）と、導波路（２）およびクラッド（３）の他端に設けられた出射端面（８）と、を備えるため、クラッド（３）を伝搬する光は、殆どの成分が散乱光（１８）となり、出射端面８から出射されず、出射光（１５）の出力をパワーメータ（４０）で受光することで、入射光（１０）のうち導波路（２）に光結合した成分の出力を測定できる。

Description

光導波路素子、導光板および光軸調整方法
　本開示は、光導波路素子、導光板および光軸調整方法に関する。
　光ファイバ通信等に用いられる光導波路素子に外部から光を導入する方法として、レンズを介して光結合を得る方式がある。かかる方式では、入射光のビーム径が最小となる焦点を光導波路素子の導波路の入射端面に位置するように調整して、入射後の光軸が導波路と平行になるように入射光の角度を調整する。しかしながら、入射光の焦点は直接観察することができないため、導波路の出射端面から出射された光をパワーメータなどで受光し、出射光の出力を測定しながら、最適な位置になるようにレンズおよび光源のいずれか一方あるいは両方を位置決めする必要があった。
　入射光が導波路に光結合せず、クラッドから光導波路素子の内部に入射した場合であっても、クラッドの外周は空気または接合材などで覆われており、入射した光はクラッドと外周との境界で全反射するため、例え、クラッドの内部を伝搬した光であっても、導波路の出射端面と同一面をなすクラッドの出射端面から出力する。
　一方、ビーム径が最小となる焦点を導波路の入射端面に調整し、入射光の光軸角度を導波路の伝搬軸に一致させることができた場合は、入射光は導波路の内部を伝搬し、導波路の出射端面から出力する。上述のクラッドの出射端面から出力した出射光であっても、導波路の出射端面から出力した出射光とほぼ同一の出力で伝搬されるため、出射端面から出射した光の出力をパワーメータで測定して、レンズおよび光源の位置の調整によって出力が増えた場合であっても、入射光は必ずしも光導波路に光結合しているとは限らなかった。したがって、上述の光軸調整方法では、入射光を導波路に高い効率で光結合させることが困難であった。
　上述の光軸調整方法の問題を解決すべく、例えば、特許文献１に開示されている光導波路素子および光軸調整方法によると、光導波路素子には、導波路と、導波路に対してＸ軸方向に配置されるスラブ導波路と、スラブ導波路の内部にＹ軸方向に沿って光路を変換する微小な構造、すなわち、凹部状のピット列が設けられ、Ｙ軸方向の上方に設置したカメラによって凹部状のピット列からの反射光を観察し、光強度が強くなるようにレンズをＹ軸方向に調整することで、入射光をスラブ導波路に光結合させる。次に、凹部状のピット列からの反射光が導波路に近づくようにＸ軸方向とＺ軸方向を調整し、最終的にはカメラで観察される光が消えるように調整することで、入射光の導波路への光結合を得ている。
　また、特許文献２に記載の導波路型光デバイス動作特性評価方法では、導波路型光デバイスにおいて、導波路に対して上方へ光路を変更する手段として、導波路の上面に、導波路よりも屈折率の高い蛍光体あるいは散乱体を含む薄い膜厚の層を配置する方式が適用されている。
　特許文献３に記載の光部品の光軸調整方法では、導波路出射端面からの光をモニターし、光軸を調整する方式として、光軸に垂直なＸ―Ｙ平面上で基準位置からＸ軸方向とＹ軸方向にそれぞれ２点以上の位置に微動し、５点以上の位置で光結合強度を測定し、この測定データに基づいて、Ｘ軸方向とＹ軸方向の光強度のピーク位置と求め、その位置に光軸を調整する方式が開示されている。
特開２０１１－０５９５３９号公報 特開平０５－２４８９９１号公報 特開平０６－２８１８５０号公報
　しかしながら、例えば特許文献１に開示された光導波路素子および光軸調整方法では、入射光の導波路への光結合の度合いが一定以上高くなるとカメラで観察される反射光が消えてしまうため、入射光の導波路に対する光結合を最大の効率で得ることが困難であるなどの問題点があった。
　屈折率の低い材料から高い材料に進む光は、全反射せずに全て屈折率の高い材料内に伝搬する。特許文献２に開示された導波路型光デバイスでは、導波路よりも屈折率の高い蛍光体あるいは散乱体を含む薄い膜厚の層を配置しているため、例え、光を導波路に入射させることができた場合でも、屈折率の高い蛍光体あるいは散乱体を含む薄い膜厚の層内を伝搬することで、光の一部が損失する。このため、導波路伝搬効率が低いことが課題であった。
　また、特許文献３に開示された光部品の光軸調整方法では、入射端面から導波路に入射した光とクラッドに入射した光を分離することができないことから、効率よく導波路に入射させる光軸調整が困難であった。
　本開示は上記のような問題点を解消するためになされたもので、光導波路素子に外部から光を導入する方法として、レンズを介して光結合を得る方式において、入射光を導波路に対して高い効率で容易に光結合させることができる光導波路素子、導光板および光軸調整方法を提供することを目的とする。
　本願に開示される光導波路素子は、光を伝搬する導波路と、前記導波路の一面に下面が接し外部に露出する上面が粗面である上クラッドと、前記導波路の他面に上面が接し下面が反射面である下クラッドとからなるクラッドと、前記導波路および前記クラッドの一端に設けられた入射端面と、前記導波路および前記クラッドの他端に設けられた出射端面と、を備える。
　本願に開示される導光板は、光を伝搬する導波路と、前記導波路の一面に下面が接する上クラッドと前記導波路の他面に上面が接する下クラッドとからなるクラッドと、前記導波路および前記クラッドの一端に設けられた入射端面および他端に設けられた出射端面と、を有する光導波路素子の前記上クラッドの上面に屈折率整合部材を介して取り付けられる導光板であって、粗面が形成された上面を備え、前記上クラッドおよび前記屈折率整合部材と同一の屈折率を有する。
　本願に開示される光軸調整方法は、光を伝搬する導波路と、前記導波路の一面に下面が接し外部に露出する上面が粗面である上クラッドと前記導波路の他面に上面が接し下面が反射面である下クラッドとからなるクラッドと、前記導波路および前記クラッドの一端に設けられた入射端面と、前記導波路および前記クラッドの他端に設けられた出射端面と、を有する光導波路素子の前記入射端面に光源からの光をレンズによって集光させるステップと、前記出射端面から出射された出力をパワーメータで測定するステップと、前記入射端面から伝搬した光のうち、前記クラッド内を伝搬した光が前記粗面で散乱して前記クラッドから外部に出射された散乱光の光強度および散乱光領域を撮像素子でモニターするステップと、前記撮像素子で測定された前記散乱光の光強度および散乱光領域と前記パワーメータで測定された前記出力とに基づき、前記光源および前記レンズのいずれか一方あるいは両方の位置および角度の調整を行うステップと、を含む。
　本願に開示される光導波路素子によれば、入射光を導波路に対して高い効率で容易に光結合させることができる光導波路素子が得られるという効果を奏する。
　本願に開示される導光板によれば、光導波路素子に対して入射光を導波路に対して高い効率で容易に光結合させるために光導波路素子に取り付けて用いられる導光板が得られるという効果を奏する。
　本願に開示される光軸調整方法によれば、入射光が導波路に光結合していない成分を上クラッドの粗面から光導波路素子の外部に散乱させて、かかる散乱光の光強度と位置を撮像素子で観察しながら、撮像素子で測定された散乱光の光強度および散乱光領域とパワーメータで測定された出力に基づき、光源およびレンズのいずれか一方あるいは両方の位置を調整することが可能となるため、入射光を導波路に対して高い効率で容易に光結合させるような光軸調整を行うことが可能となる効果を奏する。
図１Ａは実施の形態１による光導波路素子および光軸調整方法において、光軸を調整する前の状態を示す断面図、図１Ｂは図１Ａにさらに光源およびレンズを含めた光軸を調整する前の状態を示す断面図、図１Ｃは座標を説明する図である。 実施の形態１による光導波路素子における図１ＡのＡ―Ａ線に沿った断面の入射光の光強度分布を表す図である。 実施の形態１による光導波路素子における入射光の光軸を調整中の状態を示す断面図である。 実施の形態１による光導波路素子における入射光の光軸の調整完了時の状態を示す断面図である。 実施の形態１による光導波路素子における入射光の光軸を調整中の状態を示す断面図である。 実施の形態１による光導波路素子における光導波路素子の形状を表す断面図である。 実施の形態２による光導波路素子における入射光の光軸を調整中の状態を示す断面図である。 実施の形態３による光導波路素子における入射光の光軸を調整中の状態を示す断面図である。 実施の形態４による光導波路素子の概観図である。 実施の形態５による光導波路素子における入射光の光軸を調整中の状態を示す断面図である。 実施の形態６による光導波路素子における入射光の光軸を調整中の状態を示す断面図である。 実施の形態７による光導波路素子および導光板を示す断面図である。 実施の形態８による光導波路素子および導光板を示す断面図である。 実施の形態９による光導波路素子および導光板を示す断面図である。 比較例による光導波路素子における入射光の光軸を調整中の状態を示す断面図である。 比較例による光導波路素子における入射光の光軸の調整完了時の状態を示す断面図である。
実施の形態１．
　図１Ａは実施の形態１による光導波路素子１００および光軸調整方法において、光軸を調整する前の状態を示す断面図、図１Ｂは、図１Ａにさらに光源およびレンズを含めた光軸を調整する前の状態を示す断面図である。
　図１Ａに示すように、実施の形態１による光導波路素子１００は、導波路２と、導波路２の一面に接するように設けられた下クラッド３ａと他面に接するように設けられた上クラッド３ｂからなる積層体で構成されている。なお、下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂを併せてクラッド３と呼ぶ。
　図１Ａに示すように、導波路２に沿った方向をＺ方向、Ｚ方向に垂直な面内で、導波路２に平行な方向をＸ方向、Ｘ方向に垂直な方向、すなわち、積層方向をＹ方向と定義する。また、Ｙ方向について、上クラッド３ｂ側を上側に位置するクラッド３、下クラッド３ａ側を下側に位置するクラッド３として、上下方向を定義する。
　なお、以下の説明で、「平行」とは完全に平行な場合のみならず、実質的に平行な場合も含み、また、「同一」とは完全に同一な場合のみならず、実質的に同一な場合も含まれるものとする。
　光導波路素子１００は、光導波路素子１００の一端に設けられ、Ｘ－Ｙ面と平行な入射端面７と、光導波路素子１００の他端に設けられ、Ｘ－Ｙ面と平行な出射端面８と、を有する。すなわち、入射端面７と出射端面８とは対向する位置関係にある。なお、入射端面７は、導波路２およびクラッド３の一端の面からなり、出射端面８は、導波路２およびクラッド３の他端の面からなる。
　下クラッド３aはＸ－Ｚ面と平行な反射面４を有し、上クラッド３ｂは粗面５を有する。反射面４と粗面５は、導波路２を介して対向する。すなわち、上クラッド３ｂの下面は導波路２の一面と接し、上面には粗面５が形成され、下クラッド３aの上面は導波路２の他面と接し、下面には反射面４が形成されている。
　入射光１０は、図１Ｂに示すように、光源１ａから発生してレンズ１ｂを透過した光であり、Ｚ軸と平行な方向にビーム径を小さくしながら伝搬し、最小のビーム径となる焦点１４を持つ。焦点１４を通過した入射光１０は伝搬しながらビーム径が大きくなる。焦点１４が導波路２側の入射端面７に一致するように調整することで、導波路２に対して高い光結合を得ることができる。
　図２は、図１ＡのＡ－Ａ断面における入射光１０の光強度分布を模式的に示す。ビームの中心位置で光強度が最大となる。ここで、最大光強度を１として規格化して、最大光強度の１／ｅ２の光強度となる位置をｗ、－ｗとした場合に、ｗ、－ｗで表される円の直径である２ｗをビーム径と呼ぶ。図１Ａに、入射光のビーム径の光軸１２、および、出射光のビーム径の光軸１７をそれぞれ図示している。
　入射端面７に到達した入射光１０の殆どの成分は光導波路素子１００の内部に入射するものの、入射前の空気層と光導波路素子１００の屈折率差により入射光１０の一部は入射端面７で反射されて戻り光となる。ちなみに、入射光１０の反射を抑制するために入射端面７に無反射膜を施した場合でも、反射光を完全に０にすることはできない。
　この反射光、すなわち、戻り光が光導波路素子１００としての特性に悪影響をおよぼす場合には、戻り光が入射光の主軸１１に平行ではなくある程度の角度を持たせるように、光導波路素子１００の入射端面７を図１Ａの構成のようにθＸ方向に傾斜させてもよいし、あるいはθＹ方向に傾斜させる構造としてもよい。なお、図１Ｃに、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向とθＸ、θＹ、θＺ方向の関係を示している。
　同様に、導波路２の内部を伝搬した光は出射端面８から出射光１５として出力するが、出射光１５の一部は出射端面８で反射して戻り光となる。このため、入射端面７と同様に出射端面８もθＸ方向あるいはθＹ方向に傾斜させる構造としてもよい。
　入射端面７から光導波路素子１００の内部に入射した光は、光導波路素子１００の内部を伝搬して、出射端面８から出力される。この出射光１５の出力、すなわち、光強度をパワーメータ４０で測定する。パワーメータ４０は、パワーメータ４０の受光面が出射光の主軸１６に対して垂直になるように配置される。
　レンズ１ｂを透過した入射光１０は、Ｚ軸と平行な方向にビーム径を小さくしながら伝搬し、最小のビーム径となる焦点１４を持つ。焦点１４を通過した入射光１０は伝搬しながらビーム径が大きくなる。焦点１４が導波路２側の入射端面７に一致するように調整することで、導波路２に高い光結合を得ることができるものの、一般的に、光軸の調整前は焦点１４と入射端面７とは一致していないため、入射光の一部１３のみしか導波路２に光結合していない。入射光１０のうち導波路２に光結合しなかった成分は、一部はクラッド３側の入射端面７から光導波路素子１００の内部に入射し、また、残りの一部は光導波路素子１００の外部に伝搬する。
　すなわち、パワーメータ４０で測定される出射光１５の出力がなるべく大きくなるように、光源１ａおよびレンズ１ｂのいずれか一方あるいは両方のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸を調整することにより、導波路２に対して高い効率で光結合を得るものの、この状態では、光結合は充分高いとは言えない。
　実施の形態１による光導波路素子１００では、上クラッド３ｂの上面に粗面５が形成されている。クラッド３を伝搬する光が上クラッド３ｂの粗面５に入射すると光の一部が散乱し、散乱光１８として光導波路素子１００の外部に散乱される。光導波路素子１００のＹ方向の上部に設置された撮像素子４１でこの散乱光１８を観察する。観察される散乱光１８の光強度と散乱光の発する領域、すなわち、散乱光領域がなるべく小さくなるように、光源１ａおよびレンズ１ｂのいずれか一方あるいは両方のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸を調整することにより、導波路２に対して一層高い効率で光結合を得る。
　実施の形態１による光導波路素子１００の動作を、以下にさらに詳しく説明する。
　クラッド３側の入射端面７から光導波路素子１００の内部に入射した光は、下クラッド３ａの反射面４と上クラッド３ｂの粗面５の間のクラッド３の内部をジグザグに反射しながら伝搬する。粗面５は表面が荒れているため、上クラッド３ｂと外部の空気層との間で全ての光が全反射せずに、一部は散乱光１８となり、上クラッド３ｂから外部に、すなわち、光導波路素子１００の外部に漏れ出す。光導波路素子１００の内部で下クラッド３ａの反射面４と上クラッド３ｂの粗面５の間をジグザグに反射しながら、粗面５で複数回にわたって散乱されることで、光導波路素子１００のクラッド３を伝搬する光は、殆どの成分が散乱光１８となり、出射端面８から出射されない。
　一方、導波路２側の入射端面７から光導波路素子１００の内部に入射した光は、導波路２とクラッド３との屈折率差により導波路２の内部を伝搬するため、粗面５による散乱は生じず、導波路２側の出射端面８から出射光１５として出力する。出射光１５の出力をパワーメータ４０で受光することで、入射光１０のうち導波路２に光結合した成分の出力を測定できる。
　光導波路素子１００のＹ方向の上部に撮像素子４１を配置してもよい。撮像素子４１で粗面５を撮像することで、散乱光１８の発生個所を確認できる。
　パワーメータ４０を用いて導波路２に光結合を得る調整方法について説明する。
　入射光１０のずれが大きく、入射端面７から光導波路素子１００の内部に光が入射しない場合には、撮像素子４１では散乱光１８は観察されず、また、パワーメータ４０によって出射光１５の出力も測定できない。
　しかしながら、導波路２とクラッド３を合わせた入射端面７の面積は、導波路２側の入射端面７の面積に比べ十分に大きいため、光源１ａおよびレンズ１ｂのいずれか一方あるいは両方を調整して、図１Ａに示すように、入射光１０の一部を入射端面７から光導波路素子１００の内部に入射させることは比較的容易である。この場合、焦点１４は入射端面７に一致していないため、入射端面７でのビーム径が大きく、入射光の一部１３のみが導波路２に光結合する。導波路２に入射した光は導波路２の内部を伝搬し、出射端面８からの出射光１５の出力としてパワーメータ４０で測定できる。
　次に、光源１ａおよびレンズ１ｂのいずれか一方あるいは両方をＹ方向に調整して、パワーメータ４０で測定される出射光１５が最大となるように調整する。この状態を図３に示す。入射光１０の最大の光強度の成分が導波路２に光結合し、導波路２の内部を伝搬して、出射端面８から出射光１５として出力する。
　次に、同様に、光源１ａおよびレンズ１ｂのいずれか一方あるいは両方をＸ方向に動かして、パワーメータ４０で測定される出射光１５が最大となるように調整する。さらに、焦点１４をＺ方向に動かし、パワーメータ４０で測定される出射端面８からの出射光１５の出力が最大となるように調整する。
　このように、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸における焦点１４の位置の調整をパワーメータ４０で測定される出射光１５の出力が大きくなるように複数回繰り返す。調整後の出射光１５の出力が、入射光１０の出力から想定される出射光１５の出力として十分でない場合には、光源１ａあるいはレンズ１ｂのいずれか一方あるいは両方のθＸ軸、θＹ軸を動かした後、再び、パワーメータ４０で測定される出射光１５の出力が最大となるように、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸における焦点１４の位置を調整することで、入射光１０を導波路２に高い効率で光結合させることができる。
　図４は、光導波路素子１００における入射光１０を導波路２に高い効率で光結合させた状態を表す断面図である。入射光１０の殆どの成分が導波路２に光結合し、導波路２の内部を伝搬した後に、出射端面８から出射光１５として出力することができる。
　図５は、光導波路素子１００における、焦点１４と入射端面７のＺ方向の位置が同一であるが、Ｙ方向の位置がずれている場合の状態を示す断面図である。焦点１４のビーム径は導波路２のモードフィールド径にほぼ一致しているため、焦点１４のビーム径の位置を、入射光１０の光結合が最大に取れている図４の状態から導波路２の厚さの２倍程度Ｙ方向にずらすことで、ほぼ全ての光が導波路２に光結合しなくなる。
　一方、焦点１４と入射端面７のＺ方向の位置がずれている場合には、入射端面７の位置でのビーム径は焦点１４のビーム径よりも大きいため、導波路２の厚さの２倍程度ずらしても、入射光１０の一部が導波路２に光結合し、出射光１５として出力してパワーメータ４０で測定される。したがって、焦点１４のＺ方向の位置がずれていることが判断できるため、再度、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸上における焦点１４の位置を動かし、パワーメータ４０で測定される出射光１５の出力が最大となるように調整することで、図４で示すような最大の効率で光結合させる状態に調整することができる。
　撮像素子４１を用いて導波路２に光結合を得る調整方法について、以下に説明する。
　入射光１０のずれが大きい状態から、光源１ａおよびレンズ１ｂのいずれか一方あるいは両方を調整し、図１Ａに示すように入射光１０の一部を入射端面７から光導波路素子１００の内部に入射させる。このとき、焦点１４は入射端面７に一致していないため、入射端面７でのビーム径が大きく、クラッド３側の入射端面７から光導波路素子１００の内部に入射するため、上クラッド３ｂの粗面５で散乱光１８が生じる。
　次に、光源１ａおよびレンズ１ｂのいずれか一方あるいは両方をＹ方向に調整して、撮像素子４１で観察される散乱光１８の光強度および散乱光領域が大きくなるように調整する。この状態を図３に示す。光導波路素子１００の内部に入射した光の殆どが散乱光１８として光導波路素子１００の外部に散乱するため、散乱光１８の光強度および散乱光領域が最も大きい状態となる。
　導波路２に光結合する入射光１０の出力の割合が増えるにともない、散乱光１８の光強度および散乱光領域が小さくなるため、Ｘ方向に光源１ａおよびレンズ１ｂのいずれか一方あるいは両方を調整して、撮像素子４１で観察される散乱光１８の光強度および散乱光領域が小さくなるようにする。
　さらに、焦点１４をＺ方向に動かして、撮像素子４１で観察される散乱光１８の光強度および散乱光領域が最小となるようにする。このように、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸における焦点１４の位置の調整を、撮像素子４１で観察される散乱光１８の光強度および散乱光領域が最小となるように複数回繰り返す。
　パワーメータ４０の出力が最大になるように、光源１ａおよびレンズ１ｂのいずれか一方あるいは両方のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の位置を繰り返し調整しても、パワーメータ４０で測定される出力は入射光１０よりも弱く、また、撮像素子４１で散乱光１８が観察される場合がある。このような場合は、入射光の主軸１１が入射端面７に対して傾いており、導波路２の内部に入射した入射光の主軸１１がＺ方向に対して角度を持っているため、導波路２からクラッド３へと角度の大きい光の成分が漏れ出す。
　ずれている角度がθＹ方向であれば、撮像素子４１で測定される散乱光１８の光強度と光散乱領域の面積が、Ｘ－Ｚ面内で導波路２を挟む両側で偏りが生じる。散乱光１８の偏りが解消される方向、すなわち、入射光の主軸１１の角度をθＹ方向に調整することで、出射光１５の出力が増加する一方、散乱光１８は減少する。
　ずれている角度がθＸ方向であれば、撮像素子４１で測定される散乱光１８が入射端面７からＺ方向に離れた位置、あるいは、入射端面７に近い位置に観察される。入射光の主軸１１の角度をθＸ方向に調整することで、出射光１５の出力が増加し、散乱光１８が減少する。
　このように、撮像素子４１によって散乱光１８の発生個所、すなわち、光散乱領域を観察することで、入射光の主軸１１の角度を調整することが可能となるので、入射光１０を導波路２に対してより高効率に光結合させることができる。
　実施の形態１による光導波路素子１００を説明する各図では、入射端面７と出射端面８の戻り光の角度を、入射光の主軸１１に対して角度をもたせるように、θＹ方向に傾斜させている。一般的に、導波路２の屈折率が１．５前後の場合、入射端面７および出射端面８の傾斜角度を８°程度とすることで、入射光１０に対する戻り光の光結合を３０ｄＢ以上抑制することができる。
　図６は、光導波路素子１００において、焦点１４が導波路２に光結合していない状態において、クラッド３の内部を伝搬する光が少なくとも１回は粗面５にあたり、散乱光１８を生じさせる状態を示す断面図である。
　光導波路素子１００のＹ方向における高さ（厚さ）をＨ、クラッド３の屈折率をｎ、入射光１０の入射ビーム角をθｉｎとした場合、以下の式（１）を満足するように光導波路素子１００の長さＬを設定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　このように光導波路素子１００の長さＬを設定することで、クラッド３の内部を伝搬する光が少なくとも１回は粗面５にあたるため、導波路２に光結合した光が大きくなるにともなって、出射光１５の出力も大きくなる。このため、出射光１５の出力が最大となるように、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸における焦点１４の位置を調整することにより、光結合を最大にすることができる。
　なお、クラッド３は、基板（図示せず）に接合した構造でもよい。一般的に基板の屈折率は空気の屈折率よりも高いため、クラッド３の内部で全反射する角度は反射面４の法線に対して大きくなるので、角度の小さい入射光の一部１３は全反射せずに基板の内部に光が伝搬する。また、基板の屈折率がクラッド３より高い場合は、伝搬した光はクラッド３と基板との間で全反射はしない。
　基板の屈折率がクラッド３より高い場合であっても、基板と基板の外部の層との間で反射が生じることから、図１に示す光導波路素子１００と同じ作用が生じる。クラッド３と基板の接合部で伝搬損失がある場合、あるいは、基板と外部の層との間で伝搬損失がある場合は、クラッド３側の入射端面７に入射した光はより減衰するため、さらに、出射光１５との分離が容易になる。
　以上、実施の形態１による光導波路素子１００および光軸調整方法では、入射光１０が導波路２に光結合していない成分を上クラッド３ｂの粗面５から光導波路素子１００の外部に散乱させて、かかる散乱光１８の光強度と位置を撮像素子４１で観察しながら、導波路２に光結合しパワーメータ４０で測定される出射光１５の出力が最大となるように、光源１ａおよびレンズ１ｂのいずれか一方あるいは両方の位置を調整することが可能となるため、入射光１０を導波路２に対して高い効率で容易に光結合させることができるという効果を奏する。
比較例．
　以下に比較例を説明する。
　図１５は、比較例である光導波路素子５０において、入射光１０が導波路２に光結合せず、クラッド３から光導波路素子５０の内部に入射した場合の入射光１０の伝搬の状態を示す断面図である。クラッド３の外周は空気あるいは接合部材などで覆われ、境界面は反射面４として機能するので、入射光１０はクラッド３との境界で全反射するため、たとえクラッド３の内部を伝搬した光であっても、クラッド３側の出射端面８から出射光１５として出力する。
　一方、入射光１０のビーム径が最小となる焦点１４を導波路２側の入射端面７に調整して、入射光の主軸１１の角度を導波路２の伝搬軸に一致させることができた場合は、図１６の入射光の光軸の調整完了時の状態を示す断面図に表されるように、入射光１０は導波路２の内部を伝搬し、導波路２側の出射端面８から出力する。
　しかしながら、図１５に示すクラッド３側の出射端面８から出力した出射光１５であっても、図１６に示す導波路２側の出射端面８から出力した出射光１５とほぼ同一の出力で伝搬されるため、出射端面８からの出射光１５の出力をパワーメータ４０で測定して、レンズ、光源（いずれも図示せず）の位置の調整によって出射光１５の出力が増えた場合であっても、入射光１０は必ずしも導波路２に光結合しているとは限らない。すなわち、比較例による光導波路素子５０およびこの光導波路素子５０を用いた光軸調整方法では、入射光１０を導波路２に対して高い効率で光結合させることは困難である。
実施の形態２．
　図７は実施の形態２による光導波路素子１１０および光軸調整方法において、入射光１０が導波路２に光結合していない状態を示す断面図である。
　図７において、光導波路素子１１０は、導波路２と、導波路２の上下面に接する下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂからなるクラッド３と、光導波路素子１１０の一端に設けられ、Ｘ－Ｙ面と平行な入射端面７と、光導波路素子１１０の他端に設けられ、Ｘ－Ｙ面と平行な出射端面８と、下クラッド３ａに設けられ、Ｘ－Ｚ面と平行な反射面４と、上クラッド３ｂに設けられ、反射面４と対向する傾斜面６と、で構成される。
　上クラッド３ｂの傾斜面６は、下クラッド３ａの反射面４と平行な面に対して傾斜角θｇで傾斜している。すなわち、上クラッド３ｂの傾斜面６は導波路２に対して、傾斜角θｇで傾斜している。
　傾斜角θｇは、入射端面７の面積よりも出射端面８の面積が小さくなる方向に傾斜するような角度をなす。すなわち、入射端面７の高さ（厚さ）Ｈｉｎは、出射端面８の高さ（厚さ）Ｈｏｕｔよりも大きい関係にある。これは、導波路２の垂直方向、つまりＹ方向におけるクラッド３の厚さが、入射端面７側よりも出射端面８側の方で薄くなっているとも言える。なお、出射光１５、パワーメータ４０については実施の形態１と同様であるので、図７では省略している。
　入射光１０の光強度が最大光強度の１／ｅ２となる入射光のビーム径の光軸１２は、入射光の主軸１１に対して角度をなしているため、クラッド３側の入射端面７から入射して光導波路素子１１０の内部を伝搬する光は、下クラッド３ａの反射面４と上クラッド３ｂの傾斜面６とで反射する。
　ここで、上クラッド３ｂの傾斜面６はＸ－Ｚ面に対してθＹ方向に傾斜角θｇで傾いているため、傾斜面６に入射する光の角度は、傾斜面６の法線に対して傾斜角θｇの分だけ小さい角度となる。このため、傾斜面６に入射する光は全反射条件を満たすことができずに、図７中の出射光のビーム径の光軸１７で示されるように、傾斜面６から光導波路素子１１０の外部へと出力する。
　傾斜角θｇが小さい場合、光導波路素子１１０の内部を伝搬する光は当初は全反射条件を満たすため、全反射して傾斜面６と反射面４との間でジグザグに伝搬するが、傾斜面６で反射する度に傾斜面６の法線に対する角度は浅く、つまり、小さくなる。光導波路素子１１０の内部を伝搬する光の傾斜面６で反射する回数がＮ回の場合は、伝搬する光の主軸は角度θｇ・Ｎと小さくなって傾斜面６に入射する。このため、光導波路素子１１０の内部を伝搬する光は、伝搬の過程においていずれ全反射条件を満たせなくなり、図７中の出射光のビーム径の光軸１７で示されるように、傾斜面６から光導波路素子１１０の外部へと出力される。
　このように、クラッド３から入射した入射光１０の一部の成分は、傾斜面６から光導波路素子１１０の外部へと出力するため、出射端面８から出力する出射光１５は小さくなる。一方、入射端面７で導波路２に光結合した光は、導波路２側の出射端面８から出力されるため、光導波路素子１１０の内部を伝搬する光が導波路２に光結合する割合を増加させることで、出射光１５の出力が増大する。このため、パワーメータ４０で測定される出力が最大となるようにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸における焦点１４の位置を調整することで、最大の光結合を得ることができる。
　以上、実施の形態２による光導波路素子１１０および光軸調整方法では、光導波路素子１１０の内部を伝搬する光で導波路２に光結合していない成分を傾斜面６から光導波路素子１１０の外部へと出力するので、導波路２に光結合した成分のみをパワーメータ４０で測定することができるため、入射光１０を導波路２に対して高い効率で容易に光結合させることができる効果を奏する。
実施の形態３．
　図８は、実施の形態３による光導波路素子１２０および光軸調整方法において、入射光１０が導波路２に光結合していない状態を示す断面図である。
　図８において、光導波路素子１２０は、導波路２と、導波路２の上下面に接する下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂからなるクラッド３と、光導波路素子１２０の一端に設けられ、Ｘ－Ｙ面と平行な入射端面７と、光導波路素子１２０の他端に設けられた出射端面８と、下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂにそれぞれ設けられ、導波路２を挟んで対向し、Ｘ－Ｚ面と傾斜角θｇでそれぞれ傾いている２つの傾斜面６と、で構成される。傾斜角θｇは、入射端面７の面積よりも出射端面８の面積が小さくなる方向に傾斜している。出射光１５、パワーメータ４０については実施の形態１と同様であるので、図８では省略している。
　実施の形態２による光導波路素子１１０と同様に、クラッド３側の入射端面７から入射した光は対向する傾斜面６の間をジグザグに伝搬するが、クラッド３の導波路２を挟んで対向する二面がそれぞれ傾斜しているため、各傾斜面６で反射を繰り返すごとに小さくなる法線に対する角度は２倍になる。このため、傾斜角θｇが小さい場合でも光導波路素子１２０の内部を伝搬する光は傾斜面６の全反射条件を満たすことができずに、図８中の出射光のビーム径の光軸１７で示されるように、傾斜面６から光導波路素子１２０の外部へと出力する。
　傾斜角θｇが実施の形態２による光導波路素子１１０と同じ角度である場合、光導波路素子１２０の長さＬが実施の形態２による光導波路素子１１０の長さより短くても同様な作用が得られる。
　また、入射端面７に入射する光の角度が浅い成分でも傾斜面６から出力する。このため、クラッド３に入射した光のうち、クラッド３側の出射端面８から出力する光の割合が小さくなるので、パワーメータ４０で測定される出力が大きくなるように行う焦点１４の位置調整が容易になるという効果を奏する。
　以上、実施の形態３による光導波路素子１２０および光軸調整方法では、実施の形態２の効果に加え、さらに、傾斜角θｇが小さい形状あるいは光導波路素子１２０の長さＬが短い形状であっても入射光１０のうち導波路２に光結合していない成分を傾斜面６から出力することができ、入射光１０の角度が浅い成分でも傾斜面６から光導波路素子１２０の外部へと出力させることが可能なので、入射光１０を導波路２に対して高い効率で容易に光結合させることができるという効果を奏する。
実施の形態４．
　図９は、実施の形態４による光導波路素子１３０および光軸調整方法において、光導波路素子１３０を示す概観図である。
　図９において、光導波路素子１３０は、導波路２（図示せず）と、導波路２の上下面に接する下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂからなるクラッド３（図示せず）と、Ｘ－Ｙ面と平行な入射端面７と、入射端面７と対向する出射端面８と、を有し、さらに、光導波路素子１３０の入射端面７および出射端面８を除く四面が傾斜面６１で構成される。各傾斜面６１は、入射端面７の面積よりも出射端面８の面積が小さくなる方向に傾斜角θｇで傾斜している。出射光１５、パワーメータ４０については実施の形態１と同様であるので図９中では省略している。
　実施の形態３による光導波路素子１２０と同様に、クラッド３側の入射端面７から入射した光は、傾斜角θｇにより対向する傾斜面６１の間をジグザグに伝搬するにともない、伝搬の過程で全反射条件を満たすことができなくなった結果、傾斜面６１から光導波路素子１３０の外部へと出力する。
　実施の形態４による光導波路素子１３０では、さらに、Ｘ－Ｚ面とＹ－Ｚ面の両方向に対向する傾斜面６１を有する。すなわち、光導波路素子１３０は、導波路２およびクラッド３の両側面の間の幅が、入射端面７側から出射端面８側に向かって狭くなっていく形状を呈する。かかる構成により、クラッド３側の入射端面７から入射した光は、Ｘ方向とＹ方向のいずれの方向にずれていても、伝搬の過程において傾斜面６１から光導波路素子１３０の外部へと出力する。このため、クラッド３に入射した光のうち、出射端面８から出力する光の割合が小さくなり、パワーメータ４０で測定される出射光１５の出力が最大となるように行う焦点１４の調整が容易になる。
　以上、実施の形態４による光導波路素子１３０および光軸調整方法では、実施の形態３の効果に加え、さらに、入射光１０の焦点の位置ずれがＹ方向とＸ方向のいずれの場合でも、入射光１０が導波路２に光結合していない成分が傾斜面６１から光導波路素子１３０の外部へと出力するので、光導波路素子１３０の内部を伝搬する光のうち導波路２に光結合した成分をパワーメータ４０で測定することができるため、入射光１０を導波路２に対して容易に高い効率で光結合させることができる効果を奏する。
実施の形態５．
　図１０は、実施の形態５による光導波路素子１４０および光軸調整方法において、光導波路素子１４０における入射光１０の光軸を調整中の状態を示す断面図である。
　図１０において、光導波路素子１４０は、導波路２と、導波路２の上下面に接する下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂからなるクラッド３と、光導波路素子１１０の一端に設けられ、Ｘ－Ｙ面と平行な入射端面７と、光導波路素子１１０の他端に設けられ、Ｘ－Ｙ面と平行な出射端面８と、下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂの内部にそれぞれ設けられ、Ｘ－Ｚ面と平行な、すなわち、導波路２と平行な光吸収層３０と、で構成される。なお、下クラッド３ａの下面および上クラッド３ｂの上面には、それぞれ、反射面４が形成されている。出射光１５、パワーメータ４０については実施の形態１と同様であるので、図１０では図示していない。
　実施の形態５による光導波路素子１４０では、入射端面７側のクラッド３から入射した光は、クラッド３と外部の空気層あるいは接合部材の境界で全反射するため、対向するクラッド３の反射面４の間でジグザグに伝搬する。
　実施の形態５による光導波路素子１４０では、Ｙ方向において、導波路２の上下面に接する下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂの内部に、それぞれ、光吸収層３０が配置される。かかる光吸収層３０は伝搬する光を吸収する機能を有する。したがって、光導波路素子１４０の内部を伝搬する光は光吸収層３０を通過する際に吸収されるため、伝搬する光が光吸収層３０を通過するごとに伝搬する光の出力は減少していく。
　対向するクラッド３の反射面４の間でジグザグに伝搬しながら複数回、光吸収層３０を通過することで、殆どの光が吸収される。このため、クラッド３に入射した光のうち、クラッド３側の出射端面８から出力する光の割合が小さくなるため、パワーメータ４０で測定される出射光１５の出力が最大となるように行う焦点１４の調整が容易になる。
　以上、実施の形態５による光導波路素子１４０および光軸調整方法では、導波路２の上下面に接する下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂの内部にそれぞれ光吸収層３０を配置する構成としたため、入射光１０のうち導波路２に光結合していない成分を光吸収層３０で吸収することができるので、光導波路素子１４０の内部を伝搬する光で導波路２に光結合した成分をパワーメータ４０で測定することが可能となるため、入射光１０を導波路２に対して容易に高い効率で光結合させることができる効果を奏する。
実施の形態６．
　図１１は、実施の形態６による光導波路素子１５０および光軸調整方法において、光導波路素子１５０における入射光１０の光軸を調整中の状態を示す断面図である。
　図１１において、光導波路素子１５０は、導波路２と、導波路２の上下面に接する下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂからなるクラッド３と、光導波路素子１５０の一端に設けられ、Ｘ－Ｙ面と平行な入射端面７と、光導波路素子１５０の他端に設けられ、Ｘ－Ｙ面と平行な出射端面８と、下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂのいずれか一方の内部にのみ設けられ、Ｘ－Ｚ面と平行な光吸収層３０と、で構成される。なお、図１１では、光吸収層３０が上クラッド３ｂの内部に配置された態様を図示している。出射光１５、パワーメータ４０については実施の形態１と同様であるので、図１１では図示していない。
　実施の形態５による光導波路素子１４０と同様に、実施の形態６による光導波路素子１５０においても、入射端面７側のクラッド３から入射した光は、対向するクラッド３の反射面４間でジグザグに伝搬しながら、伝搬の過程で光吸収層３０を通過するごとに吸収される。
　実施の形態６による光導波路素子１５０では、光吸収層３０の配置を下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂのいずれか一方の内部のみにしたことから、光導波路素子１５０の構造が簡便になり、光導波路素子１５０を容易に製造することができる効果を奏する。
　なお、光吸収層３０を下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂのいずれか一方の内部のみに配置したことから、実施の形態５による光導波路素子１４０のように下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂの両方の内部に光吸収層３０が配置された場合と比較して、光導波路素子１５０におけるクラッド３を伝搬する光を吸収する効率が低下する懸念がある。
　かかる光吸収の効率低下の対策として、光吸収層３０を通過する際の光吸収の割合を向上させるため、光導波路素子１５０の長さＬを長くしてもよい。また、クラッド３の内部の光吸収層３０のＹ方向の層厚を厚くして、光導波路素子１５０の内部を伝搬する光が光吸収層３０を通過する長さ、すなわち、光吸収長を長くしてもよい。さらに、光吸収層３０に含有される光吸収部材の濃度を高くして光吸収率を向上させてもよい。
　以上の構成により、対向するクラッド３の反射面４間でジグザグに伝搬しながら光吸収層３０を複数回通過することで、光導波路素子１５０のクラッド３の内部を伝搬する殆どの光が吸収される。このため、クラッド３に入射した光のうち、クラッド３側の出射端面８から出力する光の割合が小さくなり、パワーメータ４０で測定される出射光１５の出力が最大となるように行う焦点１４の調整が容易になる。
　以上、実施の形態６による光導波路素子１５０および光軸調整方法では、導波路２の上下面に接する下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂのいずれか一方の内部にのみ光吸収層３０を配置する構成としたため、入射光１０のうち導波路２に光結合していない成分を光吸収層３０で吸収することができるので、光導波路素子１５０の内部を伝搬する光で導波路２に光結合した成分をパワーメータ４０で測定することが可能となるため、入射光１０を導波路２に対して高い効率で容易に光結合させることができる効果に加えて、光導波路素子１５０の構造を簡便化することができるため、光導波路素子１５０を低コストで製造することができるという効果も併せて奏する。
実施の形態７．
　図１２は、実施の形態７による光導波路素子１６０、導光板２１および光軸調整方法において、光導波路素子１６０および導光板２１を示す断面図である。
　図１２において、光導波路素子１６０は、導波路２と、導波路２の上下面に接する下クラッド３ａおよび上クラッド３ｂからなるクラッド３と、光導波路素子１６０の一端に設けられ、Ｘ－Ｙ面と平行な入射端面７と、光導波路素子１６０の他端に設けられ、Ｘ－Ｙ面と平行な出射端面８と、で構成される。
　導光板２１は、光導波路素子１６０の上クラッド３ｂの上面に接して設けられる屈折率整合部材２０を介して、下面がこの屈折率整合部材２０に接するように設けられ、上面に粗面２２が形成されている。出射光１５、パワーメータ４０、撮像素子４１については実施の形態１と同様であるので、図１２では図示していない。
　屈折率整合部材２０は、クラッド３と導光板２１と同一の屈折率を有する部材で構成される。屈折率整合部材２０の一例として、マッチングオイルなどの液体状の部材が挙げられる。屈折率整合部材２０は、入射光１０の導波路２に対する光結合の調整を行う際には、クラッド３および導光板２１のいずれにも固着していない。つまり、屈折率整合部材２０は、容易に剥がすことができるような態様で、上クラッド３ｂと導光板２１に対してそれぞれ接触している。すなわち、導光板２１は、光導波路素子１６０に対して、屈折率整合部材２０を剥がすことにより、着脱可能な態様で取り付けられている。
　クラッド３側の入射端面７から入射した光のうち、Ｙ軸において上面方向の角度で伝搬する光は、屈折率整合部材２０に入射する。また、Ｙ軸において下面方向の角度で伝搬する光は、下クラッド３ａの反射面４で全反射した後、Ｙ軸において上面方向に角度を変えて屈折率整合部材２０に入射する。
　クラッド３、屈折率整合部材２０および導光板２１はそれぞれ屈折率が同一であるため、それぞれの界面で反射しないか、あるいは、反射率が低く、殆どの光が透過する。導光板２１に入射した光は、導光板２１の粗面２２に入射することで、光の一部は散乱光１８としてＹ軸の上方に散乱して光導波路素子１６０の外部へと出力され、光の残りの一部は反射する。反射した光は反射面４と導光板２１の粗面２２の間をジグザグに反射しながら伝搬する。このようにして、実施の形態１による光導波路素子１００を用いた光軸調整方法と同様な方法で、パワーメータ４０および撮像素子４１を用いて、入射光１０を導波路２に対して高い効率で容易に光結合させることができる。
　粗面２２が形成された導光板２１および屈折率整合部材２０は、光導波路素子１６０とは固着されていないため、導波路２に光結合を得る調整が完了した後、導光板２１と屈折率整合部材２０を取り外してもよい。すなわち、導光板２１は着脱可能であると言える。
　屈折率整合部材２０がマッチングオイルなどの液体状の部材の場合には、導光板２１を取り外した後、光導波路素子１６０上に残存する屈折率整合部材２０を有機部材でふき取ってもよい。かかる有機部材として、例えば、エタノールあるいはアセトンなどが挙げられるが、これらの部材のみに限定されるわけではない。導波路２に光結合を得る調整が完了した後、光導波路素子１６０から取り外された導光板２１は、他の光導波路素子１６０の光結合を得るために繰り返し再利用が可能である。
　なお、上述では導波路２に光結合を得る調整が完了した後に導光板２１を取り外す態様を説明した。しかしながら、調整後も導光板２１をそのまま取り付けた状態で、図１２に示す光導波路素子１６０と光導波路素子１６０に屈折率整合部材２０を介して取り付けられた導光板２１からなる構成の全体を、一つの光導波路素子として使用してもよいことは言うまでもない。
　屈折率整合部材２０と接する光導波路素子１６０側の上クラッド３ｂの上面は、クラッド３の内部から光が入射した場合に散乱光を生じさせるような粗面に加工する必要はない。したがって、光導波路素子１６０の構成が簡便になることから光導波路素子１６０を容易に製造することができ、粗面を持たない汎用の光導波路素子１６０を適用することも可能である。
　以上、実施の形態７による光導波路素子１６０および導光板２１では、実施の形態１の効果に加え、さらに、光軸調整後に導光板２１を取り外せるので、導光板２１を繰り返し再利用することが可能となり、また、粗面を持たない光導波路素子１６０を使用することができるため、光導波路素子１６０の導波路２への光結合を低コストで実現できるとともに、光導波路素子１６０を低コストで製造することができるという効果をそれぞれ奏する。
実施の形態８．
　図１３は実施の形態８による導光板２３および光軸調整方法において、光導波路素子１６０および導光板２３を示す断面図である。
　図１３において、導光板２３は、クラッド３側の入射端面７から入射した光が屈折率整合部材２０と対向する上面側に当たらないようにするためＹ方向の高さ（厚さ）が大きい。言い換えると、導光板２３の層厚が厚い。光導波路素子１６０、出射光１５、パワーメータ４０については実施の形態７と同様である。
　クラッド３側の入射端面７から入射した光は、屈折率整合部材２０を通過して導光板２３に入射する。ここで、導光板２３のＺ方向の長さをＬＧ、入射光の入射ビーム角をθｉｎ、クラッド３、屈折率整合部材２０および導光板２３の屈折率をそれぞれｎ、とする場合、以下の式（２）を満足するように導光板２３の高さ（厚さ）ＨＧ１を設定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　式（２）を満足するようにＨＧ１を設定することで、屈折率整合部材２０を通過して導光板２３に入射した光は、屈折率整合部材２０と対向する導光板２３の上面には入射しないため、入射した光は常に光導波路素子１６０からＹ方向に離れていくように伝搬する。したがって、屈折率整合部材２０を通過して導光板２３に入射した光は、導光板２３のＸ－Ｙ面、すなわち、光導波路素子１６０の出射端面８側の導光板２３の端面から出力する。
　出力する光はスネルの法則に従い、さらに、θＸ方向の角度がＹ方向に傾き、光導波路素子１６０からＹ方向に離れるように光は伝搬する。したがって、導光板２３の中を伝搬する光は、導波路２に光結合して導波路２側の出射端面８から出力する出射光１５に対してＹ方向に十分離れて出力される。つまり、導光板２３の中を伝搬する光は空間的に出射光１５と分離される。このため、パワーメータ４０では出射光１５の出力のみを選択的に測定することが可能となるので、レンズ、光源（いずれも図示せず）を調整して光結合を最大にすることができる。
　なお、導光板２３の長さＬＧは光導波路素子１６０の長さＬと同一であることが望ましいが、クラッド３から屈折率整合部材２０を経て導光板２３に入射する光は、Ｚ方向において出射端面８側よりも入射端面７側に寄っているため、導光板２３の長さＬＧは光導波路素子１６０の長さＬよりも短くてもよい。
　このように実施の形態８による導光板２３および光軸調整方法によれば、導光板２３に散乱光が生じるように粗面を加工する必要がないため、導光板２３の構成が簡便になることから、容易に製造可能な導光板２３が得られるという効果を奏する。
　以上、実施の形態８による導光板２３および光軸調整方法では、実施の形態７の効果に加えて、粗面の無い導光板２３の使用が可能となるため、光導波路素子１６０の導波路２への光結合を低コストで実現できるとともに、低コストで製造可能な導光板２３が得られるという効果を奏する。
実施の形態９．
　図１４は実施の形態９による光導波路素子１６０、導光板２３および光軸調整方法において、光導波路素子１６０および導光板２３を示す断面図である。
　図１４に示すように、導光板２３の出射端面８側のＸ－Ｙ面には、反射鏡２４が配置される。反射鏡２４は、導光板２３の内部を伝搬する光が反射鏡２４に当たった場合、導光板２３の内部へと光を反射するように機能する。光導波路素子１６０、出射光１５、屈折率整合部材２０、パワーメータ４０については実施の形態８と同様である。
　クラッド３側の入射端面７から入射し、屈折率整合部材２０を通過して導光板２３に入射した光は、屈折率整合部材２０と対向する導光板２３の上面に入射して全反射するが、導光板２３のＸ－Ｙ面、すなわち、光導波路素子１６０の出射端面８側の導光板２３の端面に反射鏡２４を配置しているため、導光板２３の出射端面８側の端面からは光は出力されない。
　反射鏡２４で反射した光は、導光板２３、屈折率整合部材２０および光導波路素子１６０間を通過しながら、最終的には、光導波路素子１６０の出射端面８側の面から出力する。したがって、パワーメータ４０では出射光１５の出力のみを測定することが可能となるため、レンズ、光源（いずれも図示せず）を調整して光結合を最大にすることができる。
　導光板２３の出射端面８側の端面に反射鏡２４を配置しているため、導光板２３の高さ（厚さ）ＨＧ２は低くてもよく、例えば、実施の形態８による導光板の高さ（厚さ）ＨＧ１の１／２でもよい。すなわち、実施の形態９による導光板２３のＺ方向の長さをＬＧ、入射光の入射ビーム角をθｉｎ、クラッド３、屈折率整合部材２０および導光板２３の屈折率を同一の屈折率ｎとする場合、以下の式（３）を満足するように導光板２３の高さ（厚さ）ＨＧ２を設定すればよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 　なお、反射鏡２４は、誘電体多層膜、誘電体単層膜、金属膜などで構成してもよい。
　このように、実施の形態９による導光板２３および光軸調整方法によれば、導光板２３に反射鏡２４を配置したことにより、光導波路素子１６０のクラッド３に入射した光と導波路２に入射した光をより正確に分離できる効果を奏する。
　以上、実施の形態９による導光板２３および光軸調整方法では、実施の形態８の効果に加え、クラッド３に入射した光と導波路２に入射した光をより正確に空間的に分離できるため、光導波路素子１６０の導波路２への光結合をより容易に得ることができるという効果を奏し、また、導光板２３を小型に構成することも可能なため、導光板２３を低コストで製造することができるという効果も奏する。
　本開示は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
　従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
１ａ　光源、１ｂ　レンズ、２　導波路、３　クラッド、４　反射面、５、２２　粗面、６、６１　傾斜面、７　入射端面、８　出射端面、１０　入射光、１１　入射光の主軸、１２　入射光のビーム径の光軸、１３　入射光の一部、１４　焦点、１５　出射光、１６　出射光の主軸、１７　出射光のビーム径の光軸、１８　散乱光、２０　屈折率整合部材、２１、２３　導光板、２４　反射鏡、３０　光吸収層、４０　パワーメータ、４１　撮像素子、５０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０　光導波路素子

Claims (14)

  1. 　光を伝搬する導波路と、
    　前記導波路の一面に下面が接し外部に露出する上面が粗面である上クラッドと前記導波路の他面に上面が接し下面が反射面である下クラッドとからなるクラッドと、
    　前記導波路および前記クラッドの一端に設けられた入射端面と、
    　前記導波路および前記クラッドの他端に設けられた出射端面と、
    を備える光導波路素子。
  2. 　前記導波路の長さをＬ、前記導波路の垂直方向における前記導波路および前記クラッドの厚さをＨ、前記クラッドの屈折率をｎ、レンズによって集光された入射光の前記入射端面に対する入射ビーム角をθｉｎとした場合に、前記導波路の長さＬが以下の式、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     を満足することを特徴とする請求項１に記載の光導波路素子。
  3. 　光を伝搬する導波路と、
    　前記導波路の一面に下面が接する上クラッドと前記導波路の他面に上面が接する下クラッドとからなるクラッドと、
    　前記導波路および前記クラッドの一端に設けられた入射端面と、
    　前記導波路および前記クラッドの他端に設けられた出射端面と、を備え、
    　前記上クラッドの上面および前記下クラッドの下面のいずれか一方あるいは両方が前記導波路に対する傾斜面を構成し、前記導波路の垂直方向における前記クラッドの厚さが、前記入射端面側よりも前記出射端面側の方で薄くなることを特徴とする光導波路素子。
  4. 　前記導波路および前記クラッドの両側面の間の幅が、前記入射端面側から前記出射端面側に向かって狭くなっていくことを特徴とする請求項３に記載の光導波路素子。
  5. 　光を伝搬する導波路と、
    　前記導波路の一面に下面が接する上クラッドと前記導波路の他面に上面が接する下クラッドとからなるクラッドと、
    　前記導波路および前記クラッドの一端に設けられた入射端面と、
    　前記導波路および前記クラッドの他端に設けられた出射端面と、
    　前記上クラッドおよび前記下クラッドのいずれか一方あるいは両方の内部に前記導波路と平行方向に設けられた光吸収層と、
    を備える光導波路素子。
  6. 　光を伝搬する導波路と、
    　前記導波路の一面に下面が接する上クラッドと前記導波路の他面に上面が接する下クラッドとからなるクラッドと、
    　前記導波路および前記クラッドの一端に設けられた入射端面と、
    　前記導波路および前記クラッドの他端に設けられた出射端面と、
    　前記上クラッドの上面に接するように設けられた屈折率整合部材と、
    　前記屈折率整合部材を介して下面が前記上クラッドに取り付けられ、上面が粗面である導光板と、
    を備える光導波路素子。
  7. 　前記上クラッド、前記屈折率整合部材および前記導光板の屈折率が同一であることを特徴とする請求項６に記載の光導波路素子。
  8. 　光を伝搬する導波路と、前記導波路の一面に下面が接する上クラッドと前記導波路の他面に上面が接する下クラッドとからなるクラッドと、前記導波路および前記クラッドの一端に設けられた入射端面および他端に設けられた出射端面と、を有する光導波路素子の前記上クラッドの上面に屈折率整合部材を介して取り付けられる導光板であって、
    　粗面が形成された上面を備え、
    　前記上クラッドおよび前記屈折率整合部材と同一の屈折率を有することを特徴とする導光板。
  9. 　光を伝搬する導波路と、前記導波路の一面に下面が接する上クラッドと前記導波路の他面に上面が接する下クラッドとからなるクラッドと、前記導波路および前記クラッドの一端に設けられた入射端面および他端に設けられた出射端面と、を有する光導波路素子の前記上クラッドの上面に屈折率整合部材を介して取り付けられる導光板であって、
    　前記導波路の長さをＬＧ、前記導波路の垂直方向における前記導光板の厚さをＨＧ１、前記上クラッド、前記屈折率整合部材および前記導光板の屈折率をｎ、前記入射端面にレンズによって集光された入射光の入射ビーム角をθｉｎとした場合に、以下の式、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
     を満足する厚さＨＧ１を有することを特徴とする導光板。
  10. 　光を伝搬する導波路と、前記導波路の一面に下面が接する上クラッドと前記導波路の他面に上面が接する下クラッドとからなるクラッドと、前記導波路および前記クラッドの一端に設けられた入射端面および他端に設けられた出射端面と、を有する光導波路素子の前記上クラッドの上面に屈折率整合部材を介して取り付けられる導光板であって、
    　前記出射端面側に形成された反射鏡を備え、
    　前記上クラッドおよび前記屈折率整合部材と同一の屈折率を有することを特徴とする導光板。
  11. 　前記導波路の長さをＬＧ、前記導波路の垂直方向における前記導光板の厚さをＨＧ２、前記導光板の屈折率をｎ、前記入射端面にレンズによって集光された入射光の入射ビーム角をθｉｎとした場合に、以下の式、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
     を満足する厚さＨＧ２を有することを特徴とする請求項１０に記載の導光板。
  12. 　前記光導波路素子に対して着脱可能に取り付けられることを特徴とする請求項８から１１のいずれか１項に記載の導光板。
  13. 　光を伝搬する導波路と、前記導波路の一面に下面が接し外部に露出する上面が粗面である上クラッドと前記導波路の他面に上面が接し下面が反射面である下クラッドとからなるクラッドと、前記導波路および前記クラッドの一端に設けられた入射端面と、前記導波路および前記クラッドの他端に設けられた出射端面と、を有する光導波路素子の前記入射端面に光源からの光をレンズによって集光させるステップと、
    　前記出射端面から出射された出力をパワーメータで測定するステップと、
    　前記入射端面から伝搬した光のうち、前記クラッド内を伝搬した光が前記粗面で散乱して前記クラッドから外部に出射された散乱光の光強度および散乱光領域を撮像素子でモニターするステップと、
    　前記撮像素子で測定された前記散乱光の光強度および散乱光領域と前記パワーメータで測定された前記出力とに基づき、前記光源および前記レンズのいずれか一方あるいは両方の位置および角度の調整を行うステップと、
    を含む光軸調整方法。
  14. 　請求項３から６のいずれか１項に記載の光導波路素子の前記入射端面に光源からの光をレンズによって集光させるステップと、
    　前記光導波路素子の出射端面から出射された出力をパワーメータで測定するステップと、
    　前記出力が増加するように、集光された入射光の焦点の位置および入射ビーム角の調整を、前記光源および前記レンズのいずれか一方あるいは両方の位置および角度の調整により行うステップと、
    を含む光軸調整方法。
PCT/JP2021/001611 2021-01-19 2021-01-19 光導波路素子、導光板および光軸調整方法 WO2022157820A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18/252,496 US20230408770A1 (en) 2021-01-19 2021-01-19 Optical waveguide element and optical axis adjustment method
CN202180090404.2A CN116745666A (zh) 2021-01-19 2021-01-19 光波导元件、导光板以及光轴调整方法
JP2021531528A JP7170876B1 (ja) 2021-01-19 2021-01-19 光導波路素子および光軸調整方法
PCT/JP2021/001611 WO2022157820A1 (ja) 2021-01-19 2021-01-19 光導波路素子、導光板および光軸調整方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/001611 WO2022157820A1 (ja) 2021-01-19 2021-01-19 光導波路素子、導光板および光軸調整方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022157820A1 true WO2022157820A1 (ja) 2022-07-28

Family

ID=82549575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/001611 WO2022157820A1 (ja) 2021-01-19 2021-01-19 光導波路素子、導光板および光軸調整方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230408770A1 (ja)
JP (1) JP7170876B1 (ja)
CN (1) CN116745666A (ja)
WO (1) WO2022157820A1 (ja)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5926711A (ja) * 1982-08-04 1984-02-13 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> 光フアイバコアの軸合せ方法
JPH01128014A (ja) * 1987-11-12 1989-05-19 Fujitsu Ltd 光半導体装置の製造方法
JPH0467103A (ja) * 1990-07-07 1992-03-03 Brother Ind Ltd 光導波路
US20020122173A1 (en) * 2001-03-05 2002-09-05 Donald Bruns Method and apparatus for fiber alignment using light leaked from cladding
JP2004199032A (ja) * 2002-12-05 2004-07-15 Sony Corp 高分子光導波路
JP2005173469A (ja) * 2003-12-15 2005-06-30 Sony Corp 光導波路装置
JP2011059539A (ja) * 2009-09-14 2011-03-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光導波路及び光軸調整方法
US20170017036A1 (en) * 2015-07-17 2017-01-19 Spi Lasers Uk Limited Apparatus for combining optical radiation

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0837341A (ja) * 1994-07-22 1996-02-06 Hitachi Ltd 半導体光集積素子およびその製造方法
JPH08171020A (ja) * 1994-12-19 1996-07-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光結合デバイス
JP3059171B1 (ja) * 1999-09-14 2000-07-04 株式会社東芝 光ファイバ出力半導体装置
JP2001343543A (ja) * 2000-03-28 2001-12-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光導波路およびその製造方法
JP4420264B2 (ja) * 2000-10-07 2010-02-24 孝 西 光導波路の形成方法
JP2003185854A (ja) * 2001-12-19 2003-07-03 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光伝送路
JP2009014681A (ja) * 2007-07-09 2009-01-22 Panasonic Electric Works Co Ltd 光ファイバの活線検出装置及び光成端箱
JP2012198488A (ja) * 2011-03-10 2012-10-18 Sumitomo Bakelite Co Ltd 光導波路および電子機器
JP6730801B2 (ja) * 2015-12-03 2020-07-29 新光電気工業株式会社 光導波路の製造方法
JP2019040041A (ja) * 2017-08-24 2019-03-14 パイオニア株式会社 光偏向モジュール

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5926711A (ja) * 1982-08-04 1984-02-13 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> 光フアイバコアの軸合せ方法
JPH01128014A (ja) * 1987-11-12 1989-05-19 Fujitsu Ltd 光半導体装置の製造方法
JPH0467103A (ja) * 1990-07-07 1992-03-03 Brother Ind Ltd 光導波路
US20020122173A1 (en) * 2001-03-05 2002-09-05 Donald Bruns Method and apparatus for fiber alignment using light leaked from cladding
JP2004199032A (ja) * 2002-12-05 2004-07-15 Sony Corp 高分子光導波路
JP2005173469A (ja) * 2003-12-15 2005-06-30 Sony Corp 光導波路装置
JP2011059539A (ja) * 2009-09-14 2011-03-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光導波路及び光軸調整方法
US20170017036A1 (en) * 2015-07-17 2017-01-19 Spi Lasers Uk Limited Apparatus for combining optical radiation

Also Published As

Publication number Publication date
JP7170876B1 (ja) 2022-11-14
US20230408770A1 (en) 2023-12-21
CN116745666A (zh) 2023-09-12
JPWO2022157820A1 (ja) 2022-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7526156B2 (en) Optical fiber for out-coupling optical signal and apparatus for detecting optical signal using the same optical fiber
JP2011133807A (ja) レンズアレイおよびこれを備えた光モジュール
US6650401B2 (en) Optical distance sensor
JP2006030031A (ja) 分光器
JP2011523714A (ja) 光学スプリッタ装置
JP2020173407A (ja) 光接続構造
US20220155537A1 (en) Optical module
EP1030160A1 (en) Optical position sensor
US7111993B2 (en) Optical monitor module
TWI717047B (zh) 測試裝置與異質整合結構
WO2022157820A1 (ja) 光導波路素子、導光板および光軸調整方法
US6892010B2 (en) Photodetector/optical fiber apparatus with enhanced optical coupling efficiency and method for forming the same
JP3379336B2 (ja) 光学的位置検出装置
JP2004240415A (ja) 光ファイバタップ
JPS63132139A (ja) 液体屈折率計
US20230168439A1 (en) Optical connector using thermal expansion to maintain alignment
JP3642967B2 (ja) 光通信デバイスおよび双方向光通信装置
JP2001264551A (ja) 入射アパーチャを一体成形した光学分光計の光導波管
WO2019187073A1 (ja) 光導波路の検査方法およびそれを用いた光導波路の製法
JPH11218638A (ja) 光学構成素子
JP2020134609A (ja) 光学素子
EP1211530A2 (en) Optical coupling device with anisotropic light-guiding member
JPH0894869A (ja) 光導波路モジュール
US20230258562A1 (en) Miniature atomic spectroscopy reference cell system
JP3213405B2 (ja) 高屈折率媒質から低屈折率媒質へ全反射を生じる角度以下の入射角で入射する入射光を検出する光検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021531528

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21920937

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202180090404.2

Country of ref document: CN

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21920937

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1