DE102018110001B4 - OPTICAL CIRCUIT AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME - Google Patents

Abstract

Optische Schaltung mit einer optischen Faser (1), die einen Kern (1A) aufweist, einem Substrat (2) und einem optischen Wellenleiter (4), der auf dem Substrat (2) angeordnet ist, wobei ein Endabschnitt des Kerns (1A) der optischen Faser (1) mit einem Endabschnitt des optischen Wellenleiters (4) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dassein Endabschnitt der optischen Faser (1) über dem Substrat (2) angeordnet ist und eine axiale Richtung der optischen Faser (1) bezüglich einer Oberfläche des Substrats (2) geneigt ist,die optische Schaltung einen selbstgeschriebenen optischen Wellenleiter (3) aufweist, der aus einem ausgehärteten lichthärtenden Harz gebildet ist und einen geneigten Abschnitt (30) und einen sich erstreckenden Abschnitt (31) aufweist, wobei sich der geneigte Abschnitt (30) in der axialen Richtung der optischen Faser (1) von einer Endfläche des Kerns (1A) der optischen Faser (1) erstreckt und das Substrat (2) erreicht und sich der sich erstreckendende Abschnitt (31) kontinuierlich von dem geneigten Abschnitt (30) entlang der Oberfläche des Substrats (2) erstreckt,der selbstgeschriebene optische Wellenleiter (3) einen Brechungsindex aufweist, der höher als ein Brechungsindex des Substrats (2) ist, undder sich erstreckendende Abschnitt (31) des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters (3) so angeordnet ist, dass er den Endabschnitt des optischen Wellenleiters (4) bedeckt.An optical circuit comprising an optical fiber (1) having a core (1A), a substrate (2) and an optical waveguide (4) arranged on the substrate (2), an end portion of the core (1A) being the optical fiber (1) is connected to an end portion of the optical waveguide (4), characterized in that an end portion of the optical fiber (1) is arranged above the substrate (2) and an axial direction of the optical fiber (1) with respect to a surface of the Substrate (2), the optical circuit has a self-written optical waveguide (3) formed of a cured photo-curing resin and having an inclined portion (30) and an extending portion (31), the inclined portion ( 30) extends in the axial direction of the optical fiber (1) from one end face of the core (1A) of the optical fiber (1) and reaches the substrate (2) and the extending portion (31) continuously extends extending fartherly from the inclined portion (30) along the surface of the substrate (2), the self-written optical waveguide (3) has a refractive index higher than a refractive index of the substrate (2), and the extending portion (31) of the self-written optical waveguide (3) is arranged so that it covers the end portion of the optical waveguide (4).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Gebiet der Erfindung:Field of the invention:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Schaltung, bei der eine optische Faser mit einem Wellenleiter auf einem Substrat verbunden ist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen der optischen Schaltung.The present invention relates to an optical circuit in which an optical fiber is connected to a waveguide on a substrate. The present invention also relates to a method for manufacturing the optical circuit.

Stand der Technik:State of the art:

Bei einer optischen Signalverarbeitung für optische Kommunikationen etc. werden allgemein optische Fasern (Lichtleitfasern) dazu verwendet, verschiedene optische Elemente zu verbinden. In diesem Fall ist es notwendig, diese optischen Fasern mit optischen Wellenleitern (Lichtwellenleitern), die auf Substraten ausgebildet sind, zu verbinden.In optical signal processing for optical communications, etc., optical fibers (optical fibers) are generally used to connect various optical elements. In this case, it is necessary to connect these optical fibers to optical waveguides (optical waveguides) formed on substrates.

Allgemein unterscheidet sich ein Modenprofil (die elektromagnetische Feldverteilung von propagierendem Licht) in einer optischen Faser erheblich von dem in einem optischen Wellenleiter auf einem Substrat. Daher ist es zum Verbinden der optischen Faser mit dem optischen Wellenleiter notwendig, ein Verfahren zum Verringern eines Verlusts zu verwenden.In general, a mode profile (the electromagnetic field distribution of propagating light) in an optical fiber differs significantly from that in an optical waveguide on a substrate. Therefore, in order to connect the optical fiber to the optical waveguide, it is necessary to use a method of reducing loss.

Bisher vorgeschlagene Verbindungsverfahren beinhalten ein Verfahren mit einer Linse, eine Endflächenverbindung und ein Verfahren, bei dem ein Wellenleiter bearbeitet wird (siehe die Nicht-Patentliteratur 4). Ein Verbindungsverfahren mit einer Bearbeitung eines Wellenleiters ist ein Verfahren zum Verbinden der optischen Faser und des Wellenleiters durch die Verwendung eines Punktgrößenwandlers (Spot-Size Convertor, SSC). Das Verbindungsverfahren unter Verwendung des Punktgrößenwandlers ist bevorzugt, wenn ein großer Unterschied in Bezug auf das Modenprofil oder den Punktdurchmesser zwischen der optischen Faser und dem optischen Wellenleiter vorliegt. In der Nicht-Patentliteratur 3 wird ein punktgrößenwandelnder Wellenleiter durch Stapeln einer Schicht eines Materials mit einem Berechnungsindex, der sich von dem eines Dünnfilmwellenleiters unterscheidet, auf dem Dünnfilmwellenleiter bereitgestellt. Die Nicht-Patentliteratur 4 offenbart ein Beispiel, bei dem ein optischer Wellenleiter zur optischen Kopplung durch Scannen mit Laserlicht optisch auf einem Dünnfilmwellenleiter ausgebildet wird.Joining methods proposed heretofore include a method with a lens, an end face joining, and a method in which a waveguide is processed (see Non-Patent Literature 4). A connection method with processing a waveguide is a method of connecting the optical fiber and the waveguide by using a spot-size converter (SSC). The connection method using the point size converter is preferred when there is a large difference in mode profile or point diameter between the optical fiber and the optical waveguide. In Non-Patent Literature 3, a spot size converting waveguide is provided by stacking a layer of a material having a refractive index different from that of a thin film waveguide on the thin film waveguide. Non-Patent Literature 4 discloses an example in which an optical waveguide for optical coupling is optically formed on a thin film waveguide by scanning with laser light.

Von der Anmelderin und anderen Gruppen sind verschiedene Techniken zum Ausbilden eines selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters unter Verwendung eines lichthärtenden Harzes entwickelt worden. In der Patentliteratur 1 wird ein gebogener selbstgeschriebener optischer Wellenleiter durch Verwendung von gerichteter Reflexion von einem Spiegel hergestellt. In der Patentliteratur 2 werden Lichtstrahlen, die von zwei gegenüberliegenden optischen Fasern, deren optische Achsen versetzt sind, emittiert werden, zum Wachsen eines selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters verwendet, der sich spontan biegt, so dass die optischen Fasern miteinander verbunden werden.Various techniques for forming a self-written optical waveguide using a photo-curing resin have been developed by the applicant and other groups. In Patent Literature 1, a bent self-written optical waveguide is made by using specular reflection from a mirror. In Patent Literature 2, light rays emitted from two opposing optical fibers whose optical axes are offset are used to grow a self-written optical waveguide which spontaneously bends so that the optical fibers are connected to each other.

PatentliteraturPatent literature

• Patentliteratur 1: JP H08-320422 A Patent Literature 1: JP H08-320422 A
• Patentliteratur 2: JP 2003-131063 A Patent literature 2: JP 2003-131063 A

Nicht-PatentliteraturNon-patent literature

Nicht-Patentliteratur 1: M. Kagami, IEICE Trans. Electron., Vol. E-90C, Nr. 5, 2007 Nicht-Patentliteratur 2: Mizumoto, „Method for Connecting Optical Fiber to Optical Waveguide,“ KOGAKU (Japanese Journal of Optics), S. 801, Vol. 19, Nr. 12, 1990 Nicht-Patentliteratur 3: V. Nguyen et al., App. Phy. Lett., Vol. 88, 081112, 2006 Nicht-Patentliteratur 4: N. Lindenmann et al., Opt. Exp., S. 17667, Vol. 20, Nr. 16, 2012 Non-patent literature 1: M. Kagami, IEICE Trans. Electron., Vol. E-90C, No. 5, 2007 Non-patent literature 2: Mizumoto, "Method for Connecting Optical Fiber to Optical Waveguide," KOGAKU (Japanese Journal of Optics), p. 801, Vol. 19, No. 12, 1990 Non-patent literature 3: V. Nguyen et al., App. Phy. Lett., Vol. 88, 081112, 2006 Non-patent literature 4: N. Lindenmann et al., Opt. Exp., P. 17667, Vol. 20, No. 16, 2012

Es gibt jedoch keine vollständig ausgereifte Technik, die eine optische Faser optisch mit einem optischen Wellenleiter auf einem Substrat koppeln kann, während diese montiert und integriert werden, auch wenn die optische Faser und der optische Wellenleiter unterschiedliche Modemprofile aufweisen. Es besteht ein Bedarf an einem einfacheren optischen Kopplungsverfahren und einem einfacheren Montageverfahren, so dass eine hohe Produktivität erzielt werden kann und ein Herstellungsaufwand verringert werden kann.However, there is no fully developed technique that can optically couple an optical fiber to an optical waveguide on a substrate while they are being assembled and integrated, even if the optical fiber and the optical waveguide have different modem profiles. There is a need for a simpler optical coupling method and a simpler assembly method so that high productivity can be achieved and manufacturing costs can be reduced.

Es gibt die folgenden Probleme in Bezug auf die Verwendung eines Punktgrößenwandlers zum Verbinden einer optischen Faser mit einem optischen Wellenleiter auf einem Substrat. Zunächst einmal muss ein optischer Wellenleiter für eine Verbindung unter Verwendung eines Fotolithografieprozesses separat hergestellt werden, und eine Endfläche des Punktgrößenwandlers muss so poliert werden, dass sie eine glatte flache Oberfläche aufweist, um einen optischen Verlust zu verringern, so dass zusätzliche Herstellungsschritte notwendig sein können. Darüber hinaus ist zur Montage eine Ausrichtung der optischen Achsen notwendig. Die Genauigkeit der Montage kann in Abhängigkeit von der Genauigkeit einer Vorrichtung zur Montage der Komponenten variieren, und dies kann Variationen im Hinblick auf einen Verlust in den optischen Kopplungsabschnitten bewirken. Ferner muss die optische Faser in einem Zustand, in dem eine Endfläche des Kerns der optischen Faser in der Nähe einer Endfläche des Substrats angeordnet ist und die axiale Richtung des Kerns der optischen Faser parallel zu der Hauptfläche des Substrats ist, mit dem Punktgrößenwandler verbunden werden. Daher ist die Flexibilität bei der Anordnung der optischen Faser und des optischen Wellenleiters gering, und es ist schwierig, deren Größe zu verringern.There are the following problems with using a spot size converter to connect an optical fiber to an optical waveguide on a substrate. First of all, an optical waveguide for connection must be separately manufactured using a photolithography process, and an end face of the spot size converter must be polished to have a smooth flat surface to reduce optical loss, so additional manufacturing steps may be necessary. In addition, alignment of the optical axes is necessary for assembly. The accuracy of assembly may vary depending on the accuracy of an apparatus for assembling the components, and this may cause variations in loss in the optical coupling portions. Further, the optical fiber must be in a state in which an end face of the core of the optical fiber is disposed near an end face of the substrate and the axial direction of the The core of the optical fiber is parallel to the major surface of the substrate to which the point size transducer is connected. Therefore, the flexibility in arranging the optical fiber and the optical waveguide is poor, and it is difficult to reduce the size thereof.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache Verbindung einer optischen Faser (einer Lichtleitfaser) mit einem optischen Wellenleiter (einem Lichtwellenleiter) auf einem Substrat zu ermöglichen.It is therefore an object of the present invention to enable an optical fiber (an optical fiber) to be easily connected to an optical waveguide (an optical waveguide) on a substrate.

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine optische Schaltung, die eine optische Faser mit einem Kern; ein Substrat; und einen optischen Wellenleiter, der auf dem Substrat angeordnet ist, aufweist, wobei ein Endabschnitt des optischen Wellenleiters mit einem Endabschnitt des Kerns der optischen Faser verbunden ist. Ein Endabschnitt der optischen Faser befindet sich über dem Substrat, und eine axiale Richtung der optischen Faser ist bezüglich einer Oberfläche des Substrats geneigt. Die optische Schaltung weist ferner einen selbstgeschriebenen optischen Wellenleiter auf, der aus einem ausgehärteten lichthärtenden Harz ausgebildet ist und einen geneigten Abschnitt und einen sich erstreckenden Abschnitt aufweist, wobei sich der geneigte Abschnitt in der axialen Richtung der optischen Faser von einer Endfläche des Kerns der optischen Faser erstreckt und das Substrat erreicht und sich der sich erstreckende Abschnitt kontinuierlich von dem geneigten Abschnitt entlang der Oberfläche des Substrats erstreckt. Der selbstgeschriebene optische Wellenleiter weist einen Brechungsindex auf, der höher als der des Substrats ist. Der sich erstreckende Abschnitt des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters ist so angeordnet, dass er den Endabschnitt des optischen Wellenleiters bedeckt.A first aspect of the present invention is an optical circuit comprising an optical fiber having a core; a substrate; and an optical waveguide disposed on the substrate, an end portion of the optical waveguide being connected to an end portion of the core of the optical fiber. An end portion of the optical fiber is located above the substrate, and an axial direction of the optical fiber is inclined with respect to a surface of the substrate. The optical circuit further includes a self-written optical waveguide which is formed of a cured photo-curing resin and has a sloping portion and an extending portion, the sloping portion extending in the axial direction of the optical fiber from an end face of the core of the optical fiber and reaches the substrate and the extending portion extends continuously from the inclined portion along the surface of the substrate. The self-written optical waveguide has a refractive index higher than that of the substrate. The extending portion of the self-written optical waveguide is arranged to cover the end portion of the optical waveguide.

Der Brechungsindex ist ein Wert für die Wellenlänge des Lichts, das zum Aushärten des lichthärtenden Harzes verwendet wird. Dasselbe gilt in der folgenden Beschreibung, sofern nichts anderes angegeben ist.The refractive index is a value of the wavelength of the light used to cure the photo-curing resin. The same applies in the following description, unless otherwise specified.

Bevorzugt weist der sich erstreckende Abschnitt des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters eine sich adiabatisch verjüngende Form auf. In diesem Fall können die optische Faser und der optische Wellenleiter mit geringerem Verlust miteinander verbunden werden.Preferably, the extending portion of the self-written optical waveguide has an adiabatically tapered shape. In this case, the optical fiber and the optical waveguide can be connected to each other with less loss.

Das lichthärtende Harz, das den selbstgeschriebenen optischen Wellenleiter bildet, kann ein lichthärtendes Harz sein, dessen Brechungsindex vor einem Aushärten niedriger ist als der Brechungsindex des Substrats. Alternativ dazu kann das lichthärtende Harz, das den selbstgeschriebenen optischen Wellenleiter bildet, ein lichthärtendes Harz sein, dessen Brechungsindex vor einem Aushärten höher als der Brechungsindex des Substrats ist.The photo-setting resin constituting the self-written optical waveguide may be a photo-setting resin whose refractive index before curing is lower than the refractive index of the substrate. Alternatively, the photo-setting resin forming the self-written optical waveguide may be a photo-setting resin whose refractive index before curing is higher than the refractive index of the substrate.

Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Schaltung, bei der ein Endabschnitt eines Kerns einer optischen Faser mit einem Endabschnitt eines optischen Wellenleiters auf einem Substrat verbunden wird. Das Verfahren beinhaltet Anordnen der optischen Faser derart, dass ein Endabschnitt der optischen Faser oberhalb des Substrats angeordnet ist, dass eine axiale Richtung der optischen Faser bezüglich einer Oberfläche des Substrats geneigt ist und dass eine orthogonale Projektion einer optischen Achse der optischen Faser auf eine Oberfläche des Substrats im Wesentlichen mit einer optischen Achse des optischen Wellenleiters zusammenfällt; Anordnen eines lichthärtenden Harzes, dessen Brechungsindex nach einem Aushärten höher als der Brechungsindex des Substrats ist, zwischen dem Endabschnitt der optischen Faser und dem Endabschnitt des optischen Wellenleiters; und Bestrahlen des lichthärtenden Harzes mit Licht von dem Endabschnitt der optischen Faser zum Aushärten des lichthärtenden Harzes, so dass ein selbstgeschriebener optischer Wellenleiter ausgebildet wird, der den Endabschnitt der optischen Faser mit dem Endabschnitt des optischen Wellenleiters verbindet, wobei der selbstgeschriebene optische Wellenleiter einen geneigten Abschnitt und einen sich erstreckenden Abschnitt aufweist, wobei der geneigte Abschnitt so gewachsen wird, dass sich der geneigte Abschnitt von einer Endfläche des Kerns der optischen Faser in der axialen Richtung der optischen Faser erstreckt und das Substrat erreicht, und der sich erstreckende Abschnitt so gewachsen wird, dass er sich, nachdem der geneigte Abschnitt das Substrat erreicht hat, entlang der Oberfläche des Substrats erstreckt und den Endabschnitt des optischen Wellenleiters bedeckt.A second aspect of the present invention is a method of manufacturing an optical circuit in which an end portion of a core of an optical fiber is connected to an end portion of an optical waveguide on a substrate. The method includes arranging the optical fiber such that an end portion of the optical fiber is arranged above the substrate, that an axial direction of the optical fiber is inclined with respect to a surface of the substrate, and that an orthogonal projection of an optical axis of the optical fiber is on a surface of the Substrate substantially coincides with an optical axis of the optical waveguide; Placing a photo-curing resin, the refractive index of which is higher than the refractive index of the substrate after curing, between the end portion of the optical fiber and the end portion of the optical waveguide; and irradiating the photo-curing resin with light from the end portion of the optical fiber to cure the photo-curing resin, so that a self-written optical waveguide is formed connecting the end portion of the optical fiber to the end portion of the optical waveguide, the self-written optical waveguide having an inclined portion and has an extending portion, wherein the inclined portion is grown so that the inclined portion extends from an end face of the core of the optical fiber in the axial direction of the optical fiber and reaches the substrate, and the extending portion is grown so, that after the inclined portion has reached the substrate, it extends along the surface of the substrate and covers the end portion of the optical waveguide.

Das Licht zum Aushärten des lichthärtenden Harzes kann eine Wellenlänge aufweisen, die gleich der des Signallichts ist, das durch die optische Faser und den optischen Wellenleiter zu übertragen ist, so dass der sich erstreckende Abschnitt des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters eine sich adiabatisch verjüngende Form aufweist.The light for curing the photo-curing resin may have a wavelength equal to that of the signal light to be transmitted through the optical fiber and the optical waveguide so that the extending portion of the self-written optical waveguide has an adiabatically tapered shape.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Kern der optischen Faser kontinuierlich mit dem selbstgeschriebenen optischen Wellenleiter verbunden werden, ohne dass die Endflächen aufgeraut werden, und der selbstgeschriebene optische Wellenleiter kann kontinuierlich mit dem optischen Wellenleiter auf dem Substrat verbunden werden, ohne dass die Endflächen aufgeraut werden, so dass ein optischer Verlust verringert werden kann. Darüber hinaus kann die optische Achse der optischen Faser ohne Weiteres mit der optischen Achse des optischen Wellenleiters ausgerichtet werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen optischen Schaltungen ist es nicht notwendig, die Endfläche der optischen Faser an einer Endfläche des Substrats anzuordnen, und die optische Faser kann bezüglich des Substrats geneigt sein. Daher ist die Flexibilität bei der Anordnung der optischen Faser hoch, und eine Verringerung der Größe kann erzielt werden.According to the present invention, the core of the optical fiber can be continuously connected to the self-written optical waveguide without roughening the end faces, and the self-written optical waveguide can be continuously connected to the optical waveguide on the substrate without the end faces being roughened, so that optical loss can be reduced. In addition, the optical axis can be the optical Fiber can be easily aligned with the optical axis of the optical waveguide. Unlike conventional optical circuits, it is not necessary to arrange the end face of the optical fiber on an end face of the substrate, and the optical fiber may be inclined with respect to the substrate. Therefore, the flexibility in arranging the optical fiber is high and a reduction in size can be achieved.

FigurenlisteFigure list

• 1A und 1B sind Darstellungen der Struktur einer optischen Schaltung der Ausführungsform 1; 1A and 1B are diagrams showing the structure of an optical circuit of Embodiment 1;
• 2A und 2B sind Darstellungen, die Modifikationen eines vorderen Endabschnitts eines optischen Wellenleiters 4 zeigen; 2A and 2 B are illustrations showing modifications of a front end portion of an optical waveguide 4th demonstrate;
• 3A bis 3C sind Darstellungen, die die Schritte zum Herstellen der optischen Schaltung der Ausführungsform 1 zeigen; 3A to 3C are diagrams showing the steps for manufacturing the optical circuit of embodiment 1;
• 4 ist eine Tabelle, die die Brechungsindizes verschiedener lichthärtender Harze enthält; 4th Fig. 12 is a table showing the refractive indices of various photo-curing resins;
• 5 zeigt Mikrobilder von ausgebildeten selbstgeschriebenen optischen Wellenleitern; 5 shows micrographs of formed self-written optical waveguides;
• 6 zeigt Mikrobilder von ausgebildeten selbstgeschriebenen optischen Wellenleitern; und 6th shows micrographs of formed self-written optical waveguides; and
• 7 zeigt Mikrobilder von ausgebildeten selbstgeschriebenen optischen Wellenleitern. 7th shows micrographs of formed self-written optical waveguides.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT

Eine spezifische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Ausführungsformen beschränkt.A specific embodiment of the present invention is described below. However, the present invention is not limited to the embodiments.

[Ausführungsform 1][Embodiment 1]

1A und 1B sind Darstellungen der Struktur einer optischen Schaltung der Ausführungsform 1. 1A ist eine Querschnittsansicht der optischen Schaltung in der Richtung ihrer optischen Achse, und 1B ist eine Draufsicht auf die optische Schaltung von oben. Wie in 1A und 1B gezeigt, weist die optische Schaltung der Ausführungsform 1 eine optische Faser 1, ein Substrat 2, einen selbstgeschriebenen optischen Wellenleiter 3 und einen optischen Wellenleiter 4, der auf dem Substrat 2 angeordnet ist, auf. Die optische Schaltung weist eine Struktur auf, gemäß der ein Endabschnitt eines Kerns 1A der optischen Faser 1 durch den selbstgeschriebenen optischen Wellenleiter 3, der als ein Punktgrößenwandler dient, mit einem Endabschnitt des optischen Wellenleiters 4 verbunden ist. Diese Struktur ermöglicht, dass ein Signallicht mit einer Wellenlänge von beispielsweise 1550 nm zwischen der optischen Faser 1 und dem optischen Wellenleiter 4 propagieren kann. 1A and 1B are diagrams showing the structure of an optical circuit of Embodiment 1. FIG. 1A Fig. 13 is a cross-sectional view of the optical circuit in the direction of its optical axis, and 1B Figure 13 is a top plan view of the optical circuit. As in 1A and 1B As shown, the optical circuit of Embodiment 1 comprises an optical fiber 1 , a substrate 2 , a self-written optical waveguide 3 and an optical waveguide 4th that is on the substrate 2 is arranged on. The optical circuit has a structure according to which an end portion of a core 1A the optical fiber 1 through the self-written optical waveguide 3 serving as a spot size converter with an end portion of the optical waveguide 4th connected is. This structure enables a signal light having a wavelength of 1550 nm, for example, to be passed between the optical fiber 1 and the optical waveguide 4th can propagate.

(Optische Faser 1)(Optical fiber 1)

Die optische Faser 1 weist einen Endabschnitt auf, der oberhalb einer Oberfläche des Substrats 2 angeordnet ist. Die axiale Richtung der optischen Faser 1 ist unter einem Winkel θ bezüglich der Oberfläche des Substrats 2 geneigt.The optical fiber 1 has an end portion that is above a surface of the substrate 2 is arranged. The axial direction of the optical fiber 1 is at an angle θ with respect to the surface of the substrate 2 inclined.

Die optische Faser 1 kann aus einem beliebigen Material ausgebildet sein und eine beliebige Struktur aufweisen. Beispiele für das Material beinhalten Quarz, Fluoridglas und Kunststoff. Die Struktur der optischen Faser 1 kann eine Einzelmodenfaserstruktur, eine Multimodenfaserstruktur oder eine Photonenkristallfaserstruktur sein.The optical fiber 1 can be formed from any material and have any structure. Examples of the material include quartz, fluoride glass and plastic. The structure of the optical fiber 1 can be a single mode fiber structure, a multimode fiber structure or a photonic crystal fiber structure.

Die Höhe h von der Oberfläche des Substrats 2 zu dem Zentrum der Endfläche des Kerns 1A der optischen Faser kann beliebig eingestellt werden. Zur stabilen Herstellung des selbstgeschrieben optischen Wellenleiters 3 mit hoher Reproduzierbarkeit ist die Höhe h bevorzugt 1500 µm oder weniger. Die Höhe h ist insbesondere 500 µm oder weniger und noch bevorzugter 250 µm oder weniger. Der untere Grenzwert für die Höhe h ist so eingestellt, dass die optische Faser 1 nicht in Kontakt mit dem Substrat 2 kommt.The height h from the surface of the substrate 2 to the center of the end face of the core 1A the optical fiber can be adjusted as required. For the stable production of the self-written optical waveguide 3 with high reproducibility, the height h is preferably 1500 µm or less. The height h is particularly 500 µm or less, and more preferably 250 µm or less. The lower limit for the height h is set so that the optical fiber 1 not in contact with the substrate 2 comes.

(Substrat 2)(Substrate 2)

Das Substrat 2 ist aus SiO₂ ausgebildet, weist eine Form einer flachen Platte auf und dient ebenfalls als ein Mantel bzw. eine Ummantelung des optischen Wellenleiters. Der optische Wellenleiter 4 aus Si, der als ein Kern in Form eines dünnen Drahtes dient, ist auf der Oberfläche des Substrats 2 ausgebildet.The substrate 2 is formed of SiO ₂ , has a flat plate shape, and also serves as a clad of the optical waveguide. The optical waveguide 4th made of Si serving as a core in the form of a thin wire is on the surface of the substrate 2 educated.

Bei der Ausführungsform 1 wird SiO₂ als das Material für das Substrat 2 verwendet. Es kann jedoch ein beliebiges Material mit einem geringeren Brechungsindex als der optische Wellenleiter 4 für das Substrat 2 verwendet werden. Das Substrat 2 kann ein Mehrschichtsubstrat sein, solange seine oberste Schicht (die Schicht, die in Kontakt mit dem optischen Wellenleiter 4 ist) einen niedrigeren Brechungsindex als der optische Wellenleiter 4 aufweist. Beispielsweise kann das Substrat 2 eine Struktur aufweisen, bei der eine Schicht aus SiO₂ mit niedrigem Brechungsindex auf einem Si-Substrat angeordnet ist.In the embodiment 1 uses SiO ₂ as the material for the substrate 2 used. However, it can be any material with a lower refractive index than the optical waveguide 4th for the substrate 2 be used. The substrate 2 can be a multilayer substrate as long as its topmost layer (the layer that is in contact with the optical waveguide 4th is) has a lower refractive index than the optical waveguide 4th having. For example, the substrate 2 have a structure in which a layer of SiO ₂ having a low refractive index is arranged on a Si substrate.

(Optischer Wellenleiter 4)(Optical waveguide 4)

Der optische Wellenleiter 4 ist ein linienförmiger dünner Film aus Si, der auf der Oberfläche des Substrats 2 ausgebildet ist. Der optische Wellenleiter 4 weist in einem Abschnitt senkrecht zu der Richtung seiner Erstreckung einen rechtwinkligen Querschnitt auf. Der optische Wellenleiter 4 weist eine Dicke von 200 nm und eine Linienbreite von 400 nm auf und ist so ausgebildet, dass er Signallicht mit einer Wellenlänge von 1550 nm effizient überträgt. In einem Endabschnitt 4a des optischen Wellenleiters 4 ist jedoch die Linienbreite nicht konstant, sondern nimmt allmählich zu dem distalen Ende des optischen Wellenleiters 4 hin ab, und der Endabschnitt 4a weist eine nadelartige Form auf. Dies ermöglicht, dass das Signallicht von dem selbstgeschriebenen optischen Wellenleiter 3 effizient zu dem optischen Wellenleiter 4 übertragen werden kann.The optical waveguide 4th is a line-shaped thin film of Si that is formed on the surface of the substrate 2 is trained. The optical one Waveguide 4th has a rectangular cross-section in a section perpendicular to the direction of its extension. The optical waveguide 4th has a thickness of 200 nm and a line width of 400 nm, and is designed to efficiently transmit signal light having a wavelength of 1550 nm. In one end section 4a of the optical waveguide 4th however, the line width is not constant but gradually increases toward the distal end of the optical waveguide 4th down, and the end section 4a has a needle-like shape. This allows the signal light to flow from the self-written optical waveguide 3 efficiently to the optical waveguide 4th can be transferred.

Bei der Ausführungsform 1 weist der distale Endabschnitt des optischen Wellenleiters 4 eine nadelartige Form auf, er kann jedoch eine beliebige zulaufende Form aufweisen, bei der die Linienbreite allmählich hin zu dem vorderen Ende abnimmt. Beispielsweise kann, wie in 2B gezeigt, der Endabschnitt 4a eine schmale Trapezform aufweisen. Alternativ dazu kann der Endabschnitt 4a so geformt sein, dass seine Linienbreite hin zu dem distalen Ende zunimmt. Beispielsweise kann der Endabschnitt 4a eine Fächerform oder eine Form, die ähnlich zu der Form eine Ginkgoblattes ist, aufweisen (siehe 2A). Wenn der Endabschnitt 4a eine solche Form hat, ist die Kontaktfläche des optischen Wellenleiters 4 mit dem selbstgeschriebenen optischen Wellenleiter 3 groß, und daher kann eine effiziente optische Kopplung erhalten werden.In the embodiment 1 has the distal end portion of the optical waveguide 4th has a needle-like shape, but it may have any tapered shape in which the line width gradually decreases toward the front end. For example, as in 2 B shown the end section 4a have a narrow trapezoidal shape. Alternatively, the end section 4a be shaped so that its line width increases towards the distal end. For example, the end section 4a have a fan shape or a shape similar to that of a ginkgo leaf (see 2A) . When the end section 4a has such a shape is the contact surface of the optical waveguide 4th with the self-written optical waveguide 3 large, and therefore efficient optical coupling can be obtained.

Bei der Ausführungsform 1 wird Si als Material für den optischen Wellenleiter 4 verwendet. Es kann jedoch ein beliebiges Material mit einem Brechungsindex, der höher als die Brechungsindizes des Substrats 2, das als der Mantel dient, und des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 ist, verwendet werden. Beispielsweise kann SiN oder SiO₂ als das Material für den optische Wellenleiter 4 verwendet werden.In the embodiment 1 becomes Si as a material for the optical waveguide 4th used. However, it can be any material with an index of refraction higher than the index of refraction of the substrate 2 serving as the clad and the self-written optical waveguide 3 is to be used. For example, SiN or SiO _{2 can be used} as the material for the optical waveguide 4th be used.

Die Linienbreite, die Höhe, die planare Struktur des optischen Wellenleiters 4 sind nicht auf die zuvor beschriebenen beschränkt und können gemäß der Wellenlänge des Signallichts, dessen Propagationsmode etc. beliebig gestaltet werden.The line width, the height, the planar structure of the optical waveguide 4th are not limited to those described above and can be arbitrarily designed according to the wavelength of the signal light, its propagation mode, etc.

(Selbstgeschriebener optischer Wellenleiter 3)(Self-written optical waveguide 3)

Der selbstgeschriebene optische Wellenleiter 3 ist ein optischer Wellenleiterkern aus einem ausgehärteten Produkt eines lichthärtenden Harzes und weist die Funktion eines Punktgrößenwandlers (SSC) auf. Wie in 1A und 1B gezeigt, weist der selbstgeschriebene optische Wellenleiter 3 einen geneigten Abschnitt 30 und einen sich erstreckenden Abschnitt 31 auf. Der geneigte Abschnitt 30 erstreckt sich linear von der Endfläche des Kerns 1A der optischen Faser 1, so dass er koaxial mit der optischen Achse des Kerns 1A ist, und erreicht das Substrat 2. Der sich erstreckende Abschnitt 31 ist kontinuierlich mit dem Endpunkt des genannten Abschnitts 30 ausgebildet und erstreckt sich linear entlang der Oberfläche des Substrats 2. Daher ist die Gesamtform des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 eine gebogene Form, d.h. eine Form eines flachen V.The self-written optical waveguide 3 is an optical waveguide core made of a cured product of a photo-curing resin and has a function of a spot size converter (SSC). As in 1A and 1B shown, has the self-written optical waveguide 3 an inclined section 30th and an extending portion 31 on. The inclined section 30th extends linearly from the end face of the core 1A the optical fiber 1 so that it is coaxial with the optical axis of the core 1A is, and reaches the substrate 2 . The extending section 31 is continuous with the end point of said section 30th and extends linearly along the surface of the substrate 2 . Hence the overall shape of the self-written optical waveguide 3 a curved shape, that is, a shape of a flat V.

Der Brechungsindex des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 (der Brechungsindex des ausgehärteten lichthärtenden Harzes) ist höher als der Brechungsindex des Substrats 2. Wenn das Substrat 2 ein Mehrschichtsubstrat ist, ist der Brechungsindex des Substrats 2 der Brechungsindex einer Schicht, die in Kontakt mit dem selbstgeschriebenen optischen Wellenleiter 3 ist. Durch Einstellen der Brechungsindizes auf die oben beschriebene Weise kann der selbstgeschriebene optische Wellenleiter 3 eine gebogene Form (eine Form eines flachen V) mit dem geneigten Abschnitt 30 und dem sich erstreckenden Abschnitt 31 aufweisen, was im Folgenden in Zusammenhang mit einem Herstellungsverfahren beschrieben wird. Der Brechungsindex des lichthärtenden Harzes vor einem Aushärten kann höher, niedriger oder gleich dem Brechungsindex des Substrats 2 sein.The index of refraction of the self-written optical waveguide 3 (the refractive index of the cured photo-curing resin) is higher than the refractive index of the substrate 2 . When the substrate 2 is a multilayer substrate, is the index of refraction of the substrate 2 the index of refraction of a layer that is in contact with the self-written optical waveguide 3 is. By adjusting the refractive indexes in the manner described above, the self-written optical waveguide 3 a curved shape (a shape of a flat V) with the inclined portion 30th and the extending portion 31 have, which is described below in connection with a manufacturing method. The refractive index of the photo-curing resin before curing may be higher, lower, or equal to the refractive index of the substrate 2 be.

Der Unterschied der Brechungsindizes zwischen dem selbstgeschriebenen optischen Wellenleiter 3 und dem Substrat 2 kann beliebig eingestellt werden, solange der Unterschied größer als 0 ist. Zur Herstellung des sich erstreckenden Abschnitts 31 auf stabile Weise mit einer hohen Reproduzierbarkeit ist der Unterschied der Brechungsindizes bevorzugt 0,017 oder mehr. Der Unterschied der Brechungsindizes ist insbesondere 0,02 oder mehr, noch bevorzugter 0,025 oder mehr. Der Unterschied der Brechungsindizes ist bevorzugt 0,05 oder weniger. Dies liegt daran, dass, wenn der Unterschied der Brechungsindizes größer als 0,05 ist, sich der sich erstreckende Abschnitt 31 möglicherweise nicht entlang der Oberfläche des Substrats 2 erstrecken kann und sich von der Oberfläche lösen kann oder der sich erstreckende Abschnitt 31 möglicherweise keine ausreichende Länge aufweist. Der Unterschied der Brechungsindizes ist insbesondere 0,04 oder weniger, noch bevorzugter 0,03 oder weniger.The difference in refractive indices between the self-written optical waveguide 3 and the substrate 2 can be set as desired as long as the difference is greater than 0. To make the extending section 31 in a stable manner with a high reproducibility, the difference in refractive indexes is preferably 0.017 or more. The difference in refractive indices is particularly 0.02 or more, more preferably 0.025 or more. The difference in refractive indexes is preferably 0.05 or less. This is because, when the difference in the refractive indices is larger than 0.05, the extending portion extends 31 possibly not along the surface of the substrate 2 may extend and detach from the surface or the extending portion 31 may not be of sufficient length. The difference in refractive indexes is particularly 0.04 or less, more preferably 0.03 or less.

Die optische Achse des geneigten Abschnitts 30 des selbstgeschriebenen Wellenleiters 3 ist koaxial mit der optischen Achse der optischen Faser 1 und bildet einen Winkel θbezüglich der Oberfläche des Substrats 2. Der geneigte Abschnitt 30 ist in Kontakt mit dem Kern 1A, der an der Endfläche der optischen Faser 1 freiliegt, und erstreckt sich kontinuierlich von diesem. Daher fällt die Endfläche des geneigten Abschnitts 30 des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 mit der Endfläche des Kerns 1A zusammen, und ein optischer Verlust aufgrund einer Aufrauhung der Endfläche des geneigten Abschnitts 30 wird verhindert. Der Durchmesser des geneigten Abschnitts 30 ist 2 bis 3 µm, dies hängt jedoch von dem Durchmesser des Kerns 1A der optischen Faser 1 und dem Material des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 ab. Die Länge des geneigten Abschnitts 30 wird durch den Neigungswinkel des geneigten Abschnitts 30 (den Winkel θder optischen Achse des geneigten Abschnitts 30 bezüglich der Oberfläche des Substrats 2) und die Höhe h von der Oberfläche des Substrats 2 zu der Endfläche des Kerns 1A der optische Faser bestimmt. Die Länge des geneigten Abschnitts 30 ist beispielsweise 300 bis 5000 µm.The optical axis of the inclined section 30th of the self-written waveguide 3 is coaxial with the optical axis of the optical fiber 1 and forms an angle θ with respect to the surface of the substrate 2 . The inclined section 30th is in contact with the core 1A attached to the end face of the optical fiber 1 is exposed, and extends continuously from it. Therefore, the end face of the inclined portion falls 30th of the self-written optical waveguide 3 with the end face of the core 1A together, and due to an optical loss a roughening of the end face of the inclined portion 30th will be prevented. The diameter of the sloped section 30th is 2 to 3 µm, however this depends on the diameter of the core 1A the optical fiber 1 and the material of the self-written optical waveguide 3 from. The length of the sloped section 30th is determined by the inclination angle of the inclined portion 30th (the angle θ of the optical axis of the inclined portion 30th with respect to the surface of the substrate 2 ) and the height h from the surface of the substrate 2 to the end face of the core 1A determined by the optical fiber. The length of the sloped section 30th is, for example, 300 to 5000 µm.

Der Neigungswinkel θder optischen Faser 1 und des geneigten Abschnitts 30 des selbstgeschriebenen Wellenleiters 3 kann ein beliebiger Wert sein, solange er größer als 0° ist. Wenn der Neigungswinkel θgroß ist, kann der sich erstreckende Abschnitt 31 des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 zu kurz sein oder möglicherweise nicht ausgebildet werden. Daher ist der Winkel θbevorzugt 45° oder weniger. Der Winkel θist insbesondere 20° oder weniger, noch bevorzugter 10° oder weniger.The inclination angle θ of the optical fiber 1 and the inclined portion 30th of the self-written waveguide 3 can be any value as long as it is greater than 0 °. When the inclination angle θ is large, the extending portion can 31 of the self-written optical waveguide 3 be too short or may not be trained. Therefore, the angle θ is preferably 45 degrees or less. The angle θ is particularly 20 ° or less, more preferably 10 ° or less.

Der sich erstreckende Abschnitt 31 des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 wird ausgebildet, nachdem der geneigte Abschnitt 30 des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 die Oberfläche des Substrats 2 erreicht hat, so dass sich der sich erstreckende Abschnitt 31 entlang der Oberfläche des Substrats 2 erstreckt, wobei ein gebogener Abschnitt zwischen dem geneigten Abschnitt 30 und dem sich erstreckenden Abschnitt 31 ausgebildet wird. Der sich erstreckende Abschnitt 31 des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 ist so ausgebildet, dass er den Endabschnitt des optischen Wellenleiters 4 auf dem Substrat 2 bedeckt. Bevorzugt fällt in der Draufsicht in 2B die Erstreckungsrichtung des sich erstreckenden Abschnitts 31 mit der Erstreckungsrichtung des Endabschnitts des optischen Wellenleiters 4 zusammen. Wenn jedoch der Winkelunterschied zwischen diesen Richtungen etwa 10° beträgt, wird eine ausreichende optische Kopplung zwischen dem sich erstreckenden Abschnitt 31 und dem optischen Wellenleiter 4 hergestellt. Der Winkelunterschied ist insbesondere 5° oder weniger, noch bevorzugter 3° oder weniger.The extending section 31 of the self-written optical waveguide 3 is formed after the inclined portion 30th of the self-written optical waveguide 3 the surface of the substrate 2 has reached so that the extending section 31 along the surface of the substrate 2 extends with a curved portion between the inclined portion 30th and the extending portion 31 is trained. The extending section 31 of the self-written optical waveguide 3 is formed to be the end portion of the optical waveguide 4th on the substrate 2 covered. Preferably falls in the plan view in 2 B the direction of extension of the extending portion 31 with the extension direction of the end portion of the optical waveguide 4th together. However, if the angular difference between these directions is about 10 degrees, there will be sufficient optical coupling between the extending portion 31 and the optical waveguide 4th manufactured. The angle difference is particularly 5 ° or less, more preferably 3 ° or less.

Ein Querschnitt des sich erstreckenden Abschnitts 31 in einem Schnitt senkrecht zu der Richtung der optischen Achse weist die Form eines Teils eines Kreises auf, der von einer geraden Linie abgeschnitten wird, beispielsweise eine Halbkreisform oder eine D-Form.A cross section of the extending portion 31 in a section perpendicular to the direction of the optical axis has the shape of a part of a circle cut by a straight line, for example, a semicircular shape or a D shape.

Der sich erstreckende Abschnitt 31 kann eine beliebige Länge aufweisen, solange er den Endabschnitt des optischen Wellenleiters 4 bedeckt. Die Länge des sich erstreckenden Abschnitts 31 kann durch Ändern des Brechungsindexes des ausgehärteten lichthärtenden Harzes, das den selbstgeschriebenen optischen Wellenleiter 3 bildet, des Brechungsindexes des lichthärtenden Harzes vor einem Aushärten, des Neigungswinkels θder optischen Faser 1 und des geneigten Abschnitts 30 des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 etc. gesteuert werden. Wenn der Brechungsindex des Substrats 2 n0 ist, der Brechungsindex des lichthärtenden Harzes vor einem Aushärten n1 ist und der Brechungsindex des ausgehärteten lichthärtenden Harzes n2 ist, dann wird der sich erstreckende Abschnitt 31 kurz, wenn n1 < n0 < n2 gilt. Wenn n0 < n1 < n2 gilt, wird der sich erstreckende Abschnitt lang. Wenn der Neigungswinkel θder optischen Faser 1 und des geneigten Abschnitts 30 des selbstgeschriebenen Wellenleiters 3 abnimmt, verlängert sich der sich erstreckende Abschnitt 31. Wenn der Neigungswinkel θzunimmt, wird der sich erstreckende Abschnitt 31 verkürzt. Daher ist, wenn n1 < n0 < n2 gilt, der Neigungswinkel θder optischen Faser und des geneigten Abschnitts 30 des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 bevorzugt 3° oder weniger. Wenn n0 < n1 < n2 gilt, kann der Neigungswinkel auf 10° oder mehr eingestellt werden, so dass die Flexibilität bei der Anordnung der optischen Faser erhöht wird und die Größe der optischen Schaltung der Ausführungsform 1 weiter verringert werden kann.The extending section 31 can be any length as long as it is the end portion of the optical waveguide 4th covered. The length of the extending section 31 can be made by changing the refractive index of the cured photo-curing resin that contains the self-written optical waveguide 3 forms, the refractive index of the photo-curing resin before curing, the inclination angle θ of the optical fiber 1 and the inclined portion 30th of the self-written optical waveguide 3 etc. can be controlled. When the index of refraction of the substrate 2 is n0, the refractive index of the photo-curing resin before curing is n1, and the refractive index of the cured photo-curing resin is n2, then the extending portion becomes 31 briefly if n1 <n0 <n2 applies. When n0 <n1 <n2, the extending portion becomes long. When the inclination angle θ of the optical fiber 1 and the inclined portion 30th of the self-written waveguide 3 decreases, the extending portion elongates 31 . As the inclination angle θ increases, the extending portion becomes 31 shortened. Therefore, when n1 <n0 <n2, the inclination angle θ of the optical fiber and the inclined portion is 30th of the self-written optical waveguide 3 preferably 3 ° or less. When n0 <n1 <n2, the inclination angle can be set to 10 ° or more so that the flexibility in the arrangement of the optical fiber and the size of the optical circuit of the embodiment are increased 1 can be further reduced.

Wenn beispielsweise die Länge des sich erstreckenden Abschnitts 31 200 µm oder mehr ist, kann der Endabschnitt des optischen Wellenleiters 4 ausreichend bedeckt werden, und ein optischer Verlust an der Grenze zwischen dem sich erstreckenden Abschnitt 31 und dem optischen Wellenleiter 4 kann ausreichend verringert werden. Die Länge des sich erstreckenden Abschnitts 31 ist insbesondere 300 µm oder mehr, noch bevorzugter 500 µm oder mehr.For example, if the length of the extending portion 31 Is 200 µm or more, the end portion of the optical waveguide may 4th sufficiently covered and an optical loss at the boundary between the extending portion 31 and the optical waveguide 4th can be sufficiently decreased. The length of the extending section 31 is particularly 300 µm or more, more preferably 500 µm or more.

Bevorzugt weist der sich erstreckende Abschnitt 31 des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 eine sich z.B. adiabatisch verjüngende bzw. zulaufende Form auf. Die sich adiabatisch verjüngende Form ist eine sich verjüngende Form, bei der Seitenflächen des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 so geneigt sind, dass ein optischer Verlust verhindert wird. Genauer gesagt nimmt bei der sich adiabatisch verjüngenden Form die Fläche des Querschnitts des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 senkrecht zu der Richtung der optischen Achse desselben in der Vorwärtsrichtung der optischen Achse allmählich zu oder ab. Bei der Ausführungsform 1 ist der Durchmesser des geneigten Abschnitts 30 des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 größer als die Linienbreite des optischen Wellenleiters 4. Daher hat die sich adiabatisch verjüngende Form des sich erstreckenden Abschnitts 31 eine Form, bei der die Fläche des Querschnitts des sich erstreckenden Abschnitts 31 des selbstgeschrieben optischen Wellenleiters 3 allmählich von der Seite der optischen Faser 1 hin zu dem optischen Wellenleiter 4 abnimmt. Genauer gesagt nehmen die Höhe und die Breite des sich erstreckenden Abschnitts 1 des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 hin zu dem optischen Wellenleiter 4 ab. Solch eine sich verjüngende Form kann ohne Weiteres unter Verwendung eines im Folgenden beschriebenen Herstellungsverfahrens hergestellt werden.The extending portion preferably has 31 of the self-written optical waveguide 3 an adiabatically tapering or tapering shape, for example. The adiabatic tapered shape is a tapered shape on the side faces of the self-written optical waveguide 3 are inclined so as to prevent optical loss. More specifically, in the adiabatically tapered shape, the area of the cross section of the self-written optical waveguide takes up 3 perpendicular to the optical axis direction thereof gradually increases or decreases in the optical axis forward direction. In the embodiment 1 is the diameter of the inclined section 30th of the self-written optical waveguide 3 larger than the line width of the optical waveguide 4th . Therefore, the adiabatic tapered shape of the extending portion has 31 a shape in which the area of the Cross section of the extending portion 31 of the self-written optical waveguide 3 gradually from the side of the optical fiber 1 towards the optical waveguide 4th decreases. More specifically, take the height and width of the extending portion 1 of the self-written optical waveguide 3 towards the optical waveguide 4th from. Such a tapered shape can be easily manufactured using a manufacturing method described below.

Bei der sich adiabatisch verjüngenden Form ist ein bevorzugter Bereich des Verjüngungswinkels (des Neigungswinkels der Seitenflächen bezüglich der optischen Achse des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3) beispielsweise 0,1 bis 25°, dies hängt jedoch von der Wellenlänge des zu übertragenen Signallichts, dem Brechungsindex des Substrats 2, dem Brechungsindex des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 etc. ab. Wenn der Verjüngungswinkel innerhalb dieses Bereichs liegt, kann ein optischer Verlust ausreichend verringert werden. Der Verjüngungswinkel ist insbesondere 0,1 bis 15°, noch bevorzugter 0,1 bis 3°.In the adiabatically tapered shape, a preferable range is the taper angle (the inclination angle of the side surfaces with respect to the optical axis of the self-written optical waveguide 3 ) for example 0.1 to 25 °, but this depends on the wavelength of the signal light to be transmitted, the refractive index of the substrate 2 , the refractive index of the self-written optical waveguide 3 etc. from. When the taper angle is within this range, optical loss can be sufficiently reduced. The taper angle is particularly 0.1 to 15 °, more preferably 0.1 to 3 °.

Der Endabschnitt der optischen Faser 1, der selbstgeschriebene optische Wellenleiter 3 und der optische Wellenleiter 4 können mit einer Ummantelung bedeckt sein.The end portion of the optical fiber 1 , the self-written optical waveguide 3 and the optical waveguide 4th can be covered with a sheath.

Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 3A bis 3C ein Verfahren zum Ausbilden der optischen Schaltung der Ausführungsform 1 beschrieben.Next, referring to FIG 3A to 3C a method of forming the optical circuit of the embodiment 1 described.

Zuerst wird die optische Faser 1 so angeordnet, dass sich ihr Endabschnitt über dem Substrat 2 befindet. In diesem Fall ist die optische Faser 1 so angeordnet, dass ihre optische Achse bezüglich der Oberfläche des Substrats 2 geneigt ist. Darüber hinaus ist die optische Faser so angeordnet, dass ihre optische Achse von oben betrachtet mit der optischen Achse des optischen Wellenleiters 4 ausgerichtet ist. Das heißt, die orthogonale Projektion der optischen Achse der optischen Faser 1 auf die Oberfläche des Substrats 2 ist mit der optischen Achse des optischen Wellenleiters 4 ausgerichtet. Dabei kann der Winkel zwischen der orthogonalen Projektion der optischen Achse der optischen Faser 1 auf die Oberfläche des Substrats 2 und der optischen Achse des optischen Wellenleiters 4 10° oder weniger betragen. Wenn der Winkel 10° oder weniger beträgt, kann die optische Faser 1 durch den selbstgeschriebenen optischen Wellenleiter 3 mit dem optischen Wellenleiter 4 verbunden werden. Die optische Faser 1 wird unter Verwendung einer nicht gezeigten Halterung derart fixiert, dass der Endabschnitt der optischen Faser 1 die zuvor beschriebene Lage annimmt. Ein nicht ausgehärtetes flüssiges lichthärtendes Harz 5 wird so aufgebracht, dass es den Raum zwischen dem Endabschnitt der optischen Faser und dem optischen Wellenleiter 4 füllt (siehe 3A). Nach einem Aushärten weist das ausgehärtete lichthärtende Harz 5 einen Brechungsindex auf, der höher als der Brechungsindex des Substrats 2 ist.First is the optical fiber 1 arranged so that their end portion is above the substrate 2 is located. In this case the optical fiber is 1 arranged so that their optical axis with respect to the surface of the substrate 2 is inclined. In addition, the optical fiber is arranged so that its optical axis as viewed from above coincides with the optical axis of the optical waveguide 4th is aligned. That is, the orthogonal projection of the optical axis of the optical fiber 1 on the surface of the substrate 2 is with the optical axis of the optical waveguide 4th aligned. The angle between the orthogonal projection of the optical axis of the optical fiber can be used 1 on the surface of the substrate 2 and the optical axis of the optical waveguide 4th 10 degrees or less. When the angle is 10 degrees or less, the optical fiber may 1 through the self-written optical waveguide 3 with the optical waveguide 4th get connected. The optical fiber 1 is fixed using a bracket not shown in such a way that the end portion of the optical fiber 1 assumes the position described above. An uncured liquid light-curing resin 5 is applied so that there is the space between the end portion of the optical fiber and the optical waveguide 4th fills (see 3A) . After curing, the cured photo-curing resin exhibits 5 has an index of refraction higher than the index of refraction of the substrate 2 is.

Laserlicht von einem Laser wird in die optische Faser 1 eingegeben, kann propagieren und wird von dem Endabschnitt der optischen Faser 1 nach außen ausgegeben. Die Wellenlänge des Laserlichts ist dieselbe wie die Wellenlänge des Signallichts, das durch die optische Faser 1 und den optischen Wellenleiter 4 zu übertragen ist.Laser light from a laser is fed into the optical fiber 1 input, can propagate and is from the end portion of the optical fiber 1 issued to the outside world. The wavelength of the laser light is the same as the wavelength of the signal light passing through the optical fiber 1 and the optical waveguide 4th is to be transferred.

Das lichthärtende Harz 5 wird durch das aus dem Endabschnitt der optischen Faser 1 emittierte Licht ausgehärtet, und der Brechungsindex des lichthärtenden Harzes 5 nimmt zu. Aufgrund des erhöhten Brechungsindexes wird das Licht gebündelt. Aufgrund der unterschiedlichen Brechungsindizes zwischen dem nicht ausgehärteten Abschnitt und dem ausgehärteten Abschnitt des lichthärtenden Harzes 5 wird das Licht auf den ausgehärteten Abschnitt begrenzt. Dieser Prozess wird wiederholt, so dass das lichthärtende Harz 5 in Richtung der optischen Achse der optischen Faser 1 von der Endfläche des Kerns 1A der optischen Faser 1 aus linear ausgehärtet wird. Genauer gesagt wird der selbstgeschriebene Wellenleiter 3 gewachsen. Der selbstgeschriebene optische Wellenleiter 3 wächst linear, bis er das Substrat 2 erreicht, und ist bezüglich der Oberfläche des Substrats 2 geneigt, und auf diese Weise wird der geneigte Abschnitt 30 des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 ausgebildet (siehe 3B).The light-curing resin 5 is made by the from the end portion of the optical fiber 1 emitted light cured, and the refractive index of the photo-curing resin 5 increases. Due to the increased refractive index, the light is bundled. Due to the different indices of refraction between the uncured portion and the cured portion of the photo-curing resin 5 the light is limited to the cured section. This process is repeated, making the light-curing resin 5 in the direction of the optical axis of the optical fiber 1 from the end face of the core 1A the optical fiber 1 is cured from linear. More precisely is the self-written waveguide 3 grown. The self-written optical waveguide 3 grows linearly until it reaches the substrate 2 and is relative to the surface of the substrate 2 inclined, and in this way the inclined portion becomes 30th of the self-written optical waveguide 3 trained (see 3B) .

Wenn der selbstgeschriebene optische Wellenleiter 3 das Substrat 2 erreicht, wächst der selbstgeschriebene optische Wellenleiter 3 entlang der Oberfläche des Substrats 2. Dies liegt daran, dass, da der Brechungsindex des ausgehärteten lichthärtenden Harzes 5 so eingestellt ist, dass er höher als der Brechungsindex des Substrats 2 ist, das Licht durch das Substrat 2 reflektiert wird und die Intensität von Licht, das in der Richtung entlang der Oberfläche des Substrats 2 propagiert, hoch genug ist, um das lichthärtende Harz 5 auszuhärten. Der selbstgeschriebene optische Wellenleiter 3, der entlang der Oberfläche des Substrats 2 wächst, erreicht schließlich den Endabschnitt des optischen Wellenleiters 4 auf dem Substrat 2. Dann beginnt das durch den selbstgeschriebenen optischen Wellenleiter 3 propagierende Laserlicht durch den optischen Wellenleiter 4 zu propagieren, d.h., das Laserlicht wird zu dem optischen Wellenleiter 4 geleitet. Dementsprechend nimmt die Intensität des Laserlichts, das durch den selbstgeschriebenen optischen Wellenleiter 3 in dem lichthärtenden Harz 5 propagiert, ab. Wenn die Intensität des Laserlichts in dem lichthärtenden Harz 5 niedriger als ein bestimmter Wert wird, wird das lichthärtende Harz 5 nicht mehr ausgehärtet, und das Wachstum des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 wird gestoppt. Der sich erstreckende Abschnitt 31, der der Abschnitt des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 ist, der sich entlang der Oberfläche des Substrats 2 erstreckt, wird auf diese Weise ausgebildet (siehe 3C).If the self-written optical waveguide 3 the substrate 2 reached, the self-written optical waveguide grows 3 along the surface of the substrate 2 . This is because, as the refractive index of the cured photo-curing resin 5 is set to be higher than the refractive index of the substrate 2 is, the light through the substrate 2 is reflected and the intensity of light traveling in the direction along the surface of the substrate 2 touted, high enough is the light-curing resin 5 to harden. The self-written optical waveguide 3 running along the surface of the substrate 2 grows, eventually reaches the end portion of the optical waveguide 4th on the substrate 2 . Then it starts with the self-written optical waveguide 3 propagating laser light through the optical waveguide 4th to propagate, that is, the laser light becomes the optical waveguide 4th directed. Accordingly, the intensity of the laser light passing through the self-written optical waveguide increases 3 in the light-curing resin 5 propagated, from. When the intensity of the laser light in the photo-curing resin 5 becomes lower than a certain value, that becomes light curing resin 5 no longer cured, and the growth of the self-written optical waveguide 3 is stopped. The extending section 31 which is the section of the self-written optical waveguide 3 is that extends along the surface of the substrate 2 extends, is formed in this way (see 3C ).

Da das Laserlicht beginnt, durch den optischen Wellenleiter 4 zu propagieren, und die Intensität des Laserlichts, das durch den selbstgeschriebenen optischen Wellenleiter 3 in dem lichthärtenden Harz 5 propagiert, allmählich abnimmt, nimmt die Fläche des Querschnitts des sich erstreckenden Abschnitts 31 senkrecht zu der optischen Achse des sich erstreckenden Abschnitts 31 allmählich von der Seite der optischen Faser 1 aus zu dem optischen Wellenleiter 4 hin ab. Genauer gesagt nehmen die Höhe und die Linienbreite des sich erstreckenden Abschnitts 31 allmählich ab. Die Wellenlänge des Laserlichts ist dieselbe wie die Wellenlänge des Signallichts. Daher weist der sich erstreckende Abschnitt 31 eine sich adiabatisch verjüngende Form für das Signallicht auf.As the laser light begins, through the optical waveguide 4th to propagate, and the intensity of the laser light passing through the self-written optical waveguide 3 in the light-curing resin 5 propagates, gradually decreases, the area of the cross section of the extending portion increases 31 perpendicular to the optical axis of the extending portion 31 gradually from the side of the optical fiber 1 out to the optical waveguide 4th down. More specifically, it increases the height and line width of the extending section 31 gradually decreasing. The wavelength of the laser light is the same as the wavelength of the signal light. Therefore, the extending portion faces 31 an adiabatically tapered shape for the signal light.

Bei der Ausführungsform 1 ist die Wellenlänge des Laserlichts, das zum Aushärten des lichthärtenden Harzes verwendet wird, dieselbe wie die Wellenlänge des Signallichts, das durch die optische Faser 1 und den optischen Wellenleiter 4 zu übertragen ist. Die Wellenlänge des Laserlichts kann sich von der Wellenlänge des Signallichts unterscheiden. In solch einem Fall ist es jedoch im Vergleich zu dem Fall, in dem die Wellenlänge des Laserlichts, das verwendet wird, dieselbe wie die Wellenlänge des Signallichts ist, schwieriger, den sich erstreckenden Abschnitt 31 des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 mit einer sich adiabatisch verjüngenden Form auszubilden. Die Wellenlänge des Laserlichts, das ohne Weiteres den selbstgeschriebenen optischen Wellenleiter 3 ausbilden kann, kann unter Berücksichtigung der Lichtabsorption durch den optischen Wellenleiter 4 bestimmt werden.In the embodiment 1 the wavelength of the laser light used for curing the photo-curing resin is the same as the wavelength of the signal light transmitted through the optical fiber 1 and the optical waveguide 4th is to be transferred. The wavelength of the laser light can be different from the wavelength of the signal light. In such a case, however, compared with the case where the wavelength of the laser light that is used is the same as the wavelength of the signal light, it is more difficult to reach the extending portion 31 of the self-written optical waveguide 3 with an adiabatically tapered shape. The wavelength of the laser light that easily travels the self-written optical waveguide 3 can form, taking into account the absorption of light by the optical waveguide 4th to be determined.

Auch wenn die optische Achse des sich erstreckenden Abschnitts 31 des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 eine leichte Fehlausrichtung mit der optischen Achse des optischen Wellenleiters 4 aufweist, wird die optische Achse des sich erstreckenden Abschnitts 31 auf eine selbstausgerichtete Weise so geneigt, dass sie mit der optischen Achse des optischen Wellenleiters 4 zusammenfällt, und diese optischen Achsen fallen schließlich zusammen. Daher ist es nicht notwendig, die optische Achse der optischen Faser 1 vollständig mit der optischen Achse des optischen Wellenleiters 4 auszurichten.Even if the optical axis of the extending portion 31 of the self-written optical waveguide 3 a slight misalignment with the optical axis of the optical waveguide 4th becomes the optical axis of the extending portion 31 inclined in a self-aligned manner so that it coincides with the optical axis of the optical waveguide 4th coincides, and these optical axes eventually coincide. Therefore, it is not necessary to have the optical axis of the optical fiber 1 completely with the optical axis of the optical waveguide 4th align.

Es ist notwendig, den sich erstreckenden Abschnitt 31 derart auszubilden, dass er eine Länge aufweist, die lang genug ist, damit er den Endabschnitt des optischen Wellenleiters 4 bedeckt. Die Länge des sich erstreckenden Abschnitts 31 kann auf die folgende Weise gesteuert werden. Zuerst einmal wird der Winkel θder optischen Achse der optischen Faser 1 bezüglich des Substrats 2 gesteuert. Je größer der Winkel θ, umso kürzer ist der sich erstreckende Abschnitt 31. Je kleiner der Winkel θ, umso länger ist der sich erstreckende Abschnitt 31. Ferner wird der Brechungsindex des lichthärtenden Harzes 5 gesteuert. Angenommen der Brechungsindex des Substrats 2 ist n0, der Brechungsindex des lichthärtenden Harzes 5 vor einem Aushärten ist n1, und der Brechungsindex des ausgehärteten lichthärtenden Harzes 5 ist n2. Wenn n1 < n0 < n2 gilt, neigt der sich erstreckende Abschnitt 31 dazu, verkürzt zu werden. Dementsprechend ist es notwendig, den Winkel θzu verringern. Wenn n0 < n1 < n2 gilt, neigt der sich erstreckende Abschnitt dazu, länger zu werden, so dass der Winkel θerhöht werden kann. Wenn jedoch n0 < n1 < n2 gilt, kann, wenn der sich erstreckende Abschnitt 31 lang ist, der sich erstreckende Abschnitt 31 von dem Substrat 2 getrennt werden, oder die Haftung zwischen dem sich erstreckenden Abschnitt 31 und dem Substrat 2 kann sich verschlechtern. Dies muss berücksichtigt werden. Wenn n1 < n0 < n2 gilt, kann der sich erstreckende Abschnitt 31 mit hoher Haftung entlang des Substrats 2 ausgebildet werden.It is necessary to use the extending section 31 in such a way that it has a length long enough to be the end portion of the optical waveguide 4th covered. The length of the extending section 31 can be controlled in the following way. First of all, the angle θ becomes the optical axis of the optical fiber 1 with respect to the substrate 2 controlled. The larger the angle θ, the shorter the extending portion 31 . The smaller the angle θ, the longer the extending portion 31 . Further, the refractive index of the photo-curing resin becomes 5 controlled. Assume the index of refraction of the substrate 2 is n0, the refractive index of the photo-curing resin 5 before curing is n1, and the refractive index of the cured photo-curing resin 5 is n2. When n1 <n0 <n2, the extending portion slopes 31 to be shortened. Accordingly, it is necessary to decrease the angle θ. When n0 <n1 <n2, the extending portion tends to become longer, so that the angle θ can be increased. However, if n0 <n1 <n2, if the extending portion can 31 long is the extending section 31 from the substrate 2 be separated, or the adhesion between the extending section 31 and the substrate 2 can worsen. This must be taken into account. When n1 <n0 <n2, the extending portion may 31 with high adhesion along the substrate 2 be formed.

Wenn der selbstgeschriebene optische Wellenleiter 3 ausgebildet wird, kann ein Spiegel auf der Rückfläche des Substrats zum Reflektieren des Lichts angeordnet sein, oder zusätzliches Licht kann von der Vorderseite des Substrats aus aufgebracht werden. Auf diese Weise kann das Aushärten des lichthärtenden Harzes 5 erleichtert werden. Der sich erstreckende Abschnitt 31 kann dadurch stabiler ausgebildet werden, und die Länge des sich erstreckenden Abschnitts 31 kann erhöht werden.If the self-written optical waveguide 3 is formed, a mirror can be arranged on the rear surface of the substrate to reflect the light, or additional light can be applied from the front side of the substrate. In this way, the curing of the photo-curing resin 5 be relieved. The extending section 31 can thereby be made more stable, and the length of the extending portion 31 can be increased.

Anschließend wird ein nicht ausgehärteter Abschnitt des lichthärtenden Harzes 5 entfernt und durch ein lichthärtendes Harz ersetzt, das als das Mantelmaterial verwendet wird, und das lichthärtende Harz, das als das Mantelmaterial verwendet wird, wird ausgehärtet. Danach werden alle Harze durch Wärmebehandlung oder Bestrahlung mit Licht ausgehärtet. Alternativ dazu kann ein Gemisch aus mindestens zwei lichthärtenden Harzen 5A und 5B mit unterschiedlichen Brechungsindizes verwendet werden. Bei diesem Verfahren wird Licht mit einer Wellenlänge, die bewirkt, dass das lichthärtende Harz 5A aushärtet, die jedoch nicht bewirkt, dass das lichthärtende Harz 5B aushärtet, zum Ausbilden des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 verwendet, und anschließend wird Licht mit einer Wellenlänge, die bewirkt, dass das lichthärtende Harz 5B aushärtet, zum Ausbilden des Mantels verwendet. In diesem Fall kann der Mantel ohne Austausch der lichthärtenden Harze ausgebildet werden. Dieses Verfahren ist insbesondere bevorzugt zum Ausbilden eines schmalen selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3. Die optische Schaltung der Ausführungsform 1 wird auf die oben beschriebene Weise hergestellt.Then an uncured portion of the photo-curing resin is made 5 is removed and replaced with a photo-setting resin used as the clad material, and the light-setting resin used as the clad material is cured. After that, all resins are cured by heat treatment or irradiation with light. Alternatively, a mixture of at least two light-curing resins can be used 5A and 5B with different indices of refraction can be used. In this process, light is of a wavelength that causes the photo-curing resin 5A hardens, but does not cause the light-curing resin 5B hardens to form the self-written optical waveguide 3 used, and then light with a wavelength that causes the photo-curing resin 5B hardens, used to form the jacket. In this case, the shell can be formed without replacing the photo-curing resins. This method is particularly preferred for forming a narrow self-written optical waveguide 3 . The optical circuit of the embodiment 1 is made in the manner described above.

Bei der optischen Schaltung der Ausführungsform 1 können die optischen Faser (Lichtleitfaser) 1 und der optische Wellenleiter (Lichtwellenleiter) 4 auf dem Substrat 2 ohne Weiteres durch den selbstgeschriebenen optischen Wellenleiter 3 gekoppelt werden, wobei ein geringerer optischer Verlust auftritt. Da Beschränkungen im Hinblick auf die Anordnung der optischen Faser 1 geringer sind, kann die Größe der optischen Schaltung verringert werden.In the optical circuit of the embodiment 1 can the optical fiber (optical fiber) 1 and the optical waveguide (fiber optic cable) 4th on the substrate 2 easily through the self-written optical waveguide 3 coupled with less optical loss. There are restrictions on the arrangement of the optical fiber 1 are smaller, the size of the optical circuit can be reduced.

Als Nächstes werden Ergebnisse von Experimenten an der Ausführungsform 1 unter Bezugnahme auf 4 bis 7 beschrieben.Next, results of experiments on the embodiment 1 with reference to 4th to 7th described.

Es wurden Bedingungen studiert, unter denen der selbstgeschriebene optische Wellenleiter 3 durch Bestrahlung mit Licht in einer bezüglich des Substrats 2 schrägen Richtung entlang der Oberfläche des Substrats 2 ausgebildet wird. Die optische Faser war eine Einzelmodenfaser, und das Substrat 2 war BK-7 (Brechungsindex n0 = 1,526). Laserlicht mit einer Wellenlänge von 457,5 nm wurde verwendet. Die Ausgangsleitung des Laserlichts und die Einstrahlzeit wurden so eingestellt, dass der ausgebildete selbstgeschriebene optische Wellenleiter 3 die gleiche Länge hatte.Conditions have been studied under which the self-written optical waveguide 3 by irradiation with light in a relative to the substrate 2 oblique direction along the surface of the substrate 2 is trained. The optical fiber was single mode fiber and the substrate 2 was BK-7 (refractive index n0 = 1.526). Laser light with a wavelength of 457.5 nm was used. The output guide of the laser light and the irradiation time were adjusted so that the self-written optical waveguide formed 3 was the same length.

Vier unterschiedliche lichthärtende Harze wurden mit unterschiedlichen Mischungsverhältnissen zum Bereitstellen von sechs Typen von Materialien A bis F mit unterschiedlichen Brechungsindizes gemischt. Die Materialien A bis F wurden derart hergestellt, dass die Bedingung (I) n1 < n2 < n0, die Bedingung (II) n1 < n0 < n2 oder die Bedingung (III) n0 < n1 < n2 erfüllt war. Dabei ist n1 der Brechungsindex vor einem Aushärten, und n2 ist der Brechungsindex nach einem Aushärten. Genauer gesagt wurde das Material F so hergestellt, dass die Bedingung (I) erfüllt war. Die Materialien C bis E wurden so hergestellt, dass die Bedingung (II) erfüllt war. Die Materialien A und B wurden so hergestellt, dass die Bedingung (III) erfüllt war. Die Tabelle in 4 zeigt für jedes der Materialien A bis F die Brechungsindizes vor und nach einem Aushärten durch Laserlicht mit einer Wellenlänge von 457,5 nm und die Bedingung, die die Brechungsindizes erfüllen.Four different photo-curing resins were mixed with different mixing ratios to provide six types of materials A to F with different refractive indexes. The materials A to F were manufactured such that the condition (I) n1 <n2 <n0, the condition (II) n1 <n0 <n2, or the condition (III) n0 <n1 <n2 was satisfied. Here, n1 is the refractive index before curing, and n2 is the refractive index after curing. More specifically, the material F was manufactured so that the condition (I) was satisfied. The materials C to E were manufactured so that the condition (II) was satisfied. The materials A and B were manufactured so that the condition (III) was satisfied. The table in 4th For each of the materials A to F, Fig. 13 shows the refractive indexes before and after curing by laser light having a wavelength of 457.5 nm and the condition which the refractive indexes satisfy.

Es wurde eines der sechs Materialien verwendet, und das Laserlicht wurde zum Ausbilden eines selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 von einer optischen Faser 1, die oberhalb des Substrats 2 angeordnet war, auf ein Substrat 2 gerichtet. Der Winkel der optischen Faser 1 bezüglich des Substrats 2 war 2°, 4° oder 10°.One of the six materials was used, and the laser light was used to form a self-written optical waveguide 3 from an optical fiber 1 that are above the substrate 2 was arranged on a substrate 2 directed. The angle of the optical fiber 1 with respect to the substrate 2 was 2 °, 4 ° or 10 °.

Jeder der selbstgeschriebenen optischen Wellenleiter 3 wurde unter dem Mikroskop betrachtet. 5 bis 7 zeigen Fotografien der selbstgeschriebenen optischen Wellenleiter 3. 5 zeigt Fotografien, wenn der Neigungswinkel θder optischen Faser 1 bezüglich des Substrats 2 10° war. 6 zeigt Fotografien, wenn der Neigungswinkel θ4° war. 7 zeigt Fotografien, wenn der Neigungswinkel θ 2° war. Aufgrund der Struktur des Messapparats wurde die Betrachtung von direkt oberhalb des Substrats 2 aus vorgenommen. Zur Prüfung, ob der selbstgeschriebene optische Wellenleiter 3 gebogen war oder nicht, wurde die optische Faser 1 nach der Ausbildung des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 in einer horizontalen Richtung bewegt, und anschließend wurde der selbstgeschriebene optische Wellenleiter 3 betrachtet.Any of the self-written optical waveguides 3 was viewed under the microscope. 5 to 7th show photographs of the self-written optical waveguides 3 . 5 shows photographs when the inclination angle θ of the optical fiber 1 with respect to the substrate 2 10 ° was. 6th shows photographs when the inclination angle θ was 4 °. 7th shows photographs when the inclination angle θ was 2 °. Due to the structure of the measuring device, the observation was made from directly above the substrate 2 made out. To check whether the self-written optical waveguide 3 was bent or not, the optical fiber became 1 after the formation of the self-written optical waveguide 3 moved in a horizontal direction, and then became the self-written optical waveguide 3 considered.

Die Ergebnisse der Betrachtung zeigen, dass sich die Form des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 in Abhängigkeit von der erfüllten Brechungsindexbedingung (d.h., eine der Bedingungen (I) bis (III)) erheblich ändert.The results of the observation show that the shape of the self-written optical waveguide 3 changes significantly depending on the refractive index condition (ie, one of conditions (I) to (III)) satisfied.

Wenn die Bedingung (I) (d.h. n1 < n2 < n0) erfüllt ist, wächst der selbstgeschriebene optische Wellenleiter 3 linear von der optischen Faser 1 aus, bis der Wellenleiter 3 das Substrat 2 erreicht. Nach Erreichen des Substrats 2 wird jedoch das Wachstum des selbstgeschriebenen Wellenleiters 3 gestoppt, und der Wellenleiter 3 biegt sich nicht bzw. wächst nicht. Dies kann daran liegen, dass, da der Brechungsindex des Substrats 2 höher als die Brechungsindizes des lichthärtenden Harzes vor und nach einem Aushärten ist, das Laserlicht, das das Substrat 2 erreicht, durch das Substrat 2 geht und nicht in einer Richtung parallel zu der Oberfläche des Substrats 2 verläuft.When the condition (I) (ie, n1 <n2 <n0) is satisfied, the self-written optical waveguide grows 3 linear from the optical fiber 1 off until the waveguide 3 the substrate 2 reached. After reaching the substrate 2 however, the growth of the self-written waveguide will 3 stopped, and the waveguide 3 does not bend or grow. This may be because, because of the refractive index of the substrate 2 is higher than the refractive indexes of the photo-curing resin before and after curing, the laser light that the substrate 2 achieved through the substrate 2 goes and not in a direction parallel to the surface of the substrate 2 runs.

Wenn die Bedingung (II) (d.h. n1 < n0 < n2) erfüllt ist, wächst der selbstgeschriebene optische Wellenleiter 3 linear von der optischen Faser 1, bis der Wellenleiter 3 das Substrat 2 erreicht. Nach Erreichen des Substrats 2 durch den Wellenleiter 3 wird der selbstgeschriebene optische Wellenleiter 3 gebogen und wächst dann linear entlang der Oberfläche des Substrats 2. Dies hat den folgenden Grund. Da der Brechungsindex des ausgehärteten lichthärtenden Harzes höher als der Brechungsindex des Substrats 2 ist, wird das Laserlicht, das das Substrat 2 erreicht, von dem Substrat 2 reflektiert, auf das ausgehärtete Harz begrenzt und in einer Richtung parallel zu der Oberfläche des Substrats 2 propagiert. Demzufolge wird der selbstgeschriebene optische Wellenleiter 3 gebogen und wächst anschließend. Nach Erreichen des Substrats 2 durch den selbstgeschriebenen optischen Wellenleiter 3 nimmt die Linienbreite des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 allmählich ab, und das Wachstum stoppt bei einer bestimmten Länge. Dies kann daran liegen, dass die Menge an zu dem Substrat 2 austretenden Laserlicht allmählich zunimmt. Es wurde festgestellt, dass, je größer der Winkel der optischen Faser 1, umso kürzer die Länge eines Abschnitts des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3, der entlang der Oberfläche des Substrats wächst.When the condition (II) (ie, n1 <n0 <n2) is satisfied, the self-written optical waveguide grows 3 linear from the optical fiber 1 until the waveguide 3 the substrate 2 reached. After reaching the substrate 2 through the waveguide 3 becomes the self-written optical waveguide 3 bent and then grows linearly along the surface of the substrate 2 . This is for the following reason. Because the refractive index of the cured photo-curing resin is higher than the refractive index of the substrate 2 is the laser light that is the substrate 2 reached, from the substrate 2 reflected, confined to the cured resin and in a direction parallel to the surface of the substrate 2 propagated. As a result, the self-written optical waveguide becomes 3 bent and then grows. After reaching the substrate 2 through the self-written optical waveguide 3 takes the line width of the self-written optical waveguide 3 gradually decreases, and growth stops at a certain length. This may be due to the amount of to the substrate 2 emitted laser light gradually increases. It was found that the larger the angle of the optical fiber 1 , the shorter the length of a portion of the self-written optical waveguide 3 growing along the surface of the substrate.

Wenn die Bedingung (III) (d.h. n0 < n1 < n2) erfüllt ist, wächst der selbstgeschriebene optische Wellenleiter 3 linear von der optischen Faser 1, bis der Wellenleiter 3 das Substrat 2 erreicht. Nach Erreichen des Substrats 2 durch den Wellenleiter 3 wird der Wellenleiter 3 gebogen und wächst anschließend linear, so dass er parallel zu der Oberfläche des Substrats 2 ist. Der Grund für das Biegen und das Wachstum, die oben beschrieben wurden, kann derselbe wie für die Bedingung (II) sein. Genauer gesagt kann der Grund der sein, dass der Brechungsindex des ausgehärteten lichthärtenden Harzes höher als der Brechungsindex des Substrats 2 ist. Nach Erreichen des Substrats 2 durch den selbstgeschriebenen optischen Wellenleiter 3 wächst der selbstgeschriebene optische Wellenleiter 3 eine Zeit lang entlang der Oberfläche des Substrats 2, löst sich jedoch allmählich in Richtung nach oben von dem Substrat 2. Dies kann daran liegen, dass das Laserlicht während der Bildung des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters 3 von dem Substrat 2 reflektiert wird.When the condition (III) (ie, n0 <n1 <n2) is satisfied, the self-written optical waveguide grows 3 linear from the optical fiber 1 until the waveguide 3 the substrate 2 reached. After reaching the substrate 2 through the waveguide 3 becomes the waveguide 3 bent and then grows linearly so that it is parallel to the surface of the substrate 2 is. The reason for the bending and the growth described above can be the same as that for the condition (II). More specifically, the reason may be that the refractive index of the cured photo-curing resin is higher than the refractive index of the substrate 2 is. After reaching the substrate 2 through the self-written optical waveguide 3 the self-written optical waveguide grows 3 along the surface of the substrate for a while 2 but gradually separates from the substrate in an upward direction 2 . This may be due to the fact that the laser light during the formation of the self written optical waveguide 3 from the substrate 2 is reflected.

Wie aus den obigen Ergebnissen ersichtlich, kann, wenn die Brechungsindizes die Bedingung (II) oder (III) erfüllen, der selbstgeschriebene optische Wellenleiter 2 gebogen und entlang der Oberfläche des Substrat 2 gewachsen werden.As can be seen from the above results, when the refractive indexes satisfy the condition (II) or (III), the self-written optical waveguide can 2 curved and along the surface of the substrate 2 to be grown.

Gewerbliche Anwendbarkeit:Commercial applicability:

Die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene optische Schaltungen angewandt werden, bei denen eine optische Faser mit einem optischen Wellenleiter auf einem Substrat verbunden wird.The present invention can be applied to various optical circuits in which an optical fiber is connected to an optical waveguide on a substrate.

Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.It is explicitly emphasized that all features disclosed in the description and / or the claims are regarded as separate and independent of one another for the purpose of the original disclosure as well as for the purpose of restricting the claimed invention, regardless of the combinations of features in the embodiments and / or the claims should. It is explicitly stated that all range indications or indications of groups of units disclose every possible intermediate value or subgroup of units for the purpose of the original disclosure as well as for the purpose of restricting the claimed invention, in particular also as a limit of a range indication.

Claims (8)

Optische Schaltung mit einer optischen Faser (1), die einen Kern (1A) aufweist, einem Substrat (2) und einem optischen Wellenleiter (4), der auf dem Substrat (2) angeordnet ist, wobei ein Endabschnitt des Kerns (1A) der optischen Faser (1) mit einem Endabschnitt des optischen Wellenleiters (4) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endabschnitt der optischen Faser (1) über dem Substrat (2) angeordnet ist und eine axiale Richtung der optischen Faser (1) bezüglich einer Oberfläche des Substrats (2) geneigt ist, die optische Schaltung einen selbstgeschriebenen optischen Wellenleiter (3) aufweist, der aus einem ausgehärteten lichthärtenden Harz gebildet ist und einen geneigten Abschnitt (30) und einen sich erstreckenden Abschnitt (31) aufweist, wobei sich der geneigte Abschnitt (30) in der axialen Richtung der optischen Faser (1) von einer Endfläche des Kerns (1A) der optischen Faser (1) erstreckt und das Substrat (2) erreicht und sich der sich erstreckendende Abschnitt (31) kontinuierlich von dem geneigten Abschnitt (30) entlang der Oberfläche des Substrats (2) erstreckt, der selbstgeschriebene optische Wellenleiter (3) einen Brechungsindex aufweist, der höher als ein Brechungsindex des Substrats (2) ist, und der sich erstreckendende Abschnitt (31) des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters (3) so angeordnet ist, dass er den Endabschnitt des optischen Wellenleiters (4) bedeckt.An optical circuit comprising an optical fiber (1) having a core (1A), a substrate (2) and an optical waveguide (4) arranged on the substrate (2), an end portion of the core (1A) being the optical fiber (1) is connected to an end portion of the optical waveguide (4), characterized in that an end portion of the optical fiber (1) is arranged above the substrate (2) and an axial direction of the optical fiber (1) with respect to a surface of the substrate (2) is inclined, the optical circuit comprises a self-written optical waveguide (3) formed of a cured photo-setting resin and having an inclined portion (30) and an extending portion (31), the inclined portion extending (30) extends in the axial direction of the optical fiber (1) from one end face of the core (1A) of the optical fiber (1) and reaches the substrate (2) and the extending portion (31) cont Inuierlich of the inclined portion (30) along the surface of the substrate (2), the self-written optical waveguide (3) has a refractive index higher than a refractive index of the substrate (2), and the extending portion (31) of the self-written optical waveguide (3) is arranged so that it covers the end portion of the optical waveguide (4). Optische Schaltung nach Anspruch 1, bei der der sich erstreckendende Abschnitt (31) des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters (3) eine sich adiabatisch verjüngende Form aufweist.Optical circuit according to Claim 1 wherein the extending portion (31) of the self-written optical waveguide (3) has an adiabatically tapered shape. Optische Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das lichthärtende Harz, das den selbstgeschriebenen optischen Wellenleiter (3) bildet, ein lichthärtendes Harz (5) ist, dessen Brechungsindex vor einem Aushärten niedriger als der Brechungsindex des Substrats (2) ist.Optical circuit according to Claim 1 or 2 wherein the photo-setting resin forming the self-written optical waveguide (3) is a photo-setting resin (5) whose refractive index before curing is lower than the refractive index of the substrate (2). Optische Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das lichthärtende Harz, das den selbstgeschriebenen optischen Wellenleiter (3) bildet, ein lichthärtendes Harz (5) ist, dessen Brechungsindex vor einem Aushärten höher als der Brechungsindex des Substrats (2) ist.Optical circuit according to Claim 1 or 2 wherein the photo-setting resin that forms the self-written optical waveguide (3) is a photo-setting resin (5) whose refractive index before curing is higher than the refractive index of the substrate (2). Verfahren zur Herstellung einer optischen Schaltung, bei der ein Endabschnitt eines Kerns (1A) einer optischen Faser (1) mit einem Endabschnitt eines optischen Wellenleiters (4) auf einem Substrat (2) verbunden ist, gekennzeichnet durch Anordnen der optischen Faser (1) derart, dass ein Endabschnitt der optischen Faser (1) oberhalb des Substrats (2) angeordnet ist, dass eine axiale Richtung der optischen Faser (1) bezüglich einer Oberfläche des Substrats (2) geneigt ist und eine orthogonale Projektion einer optischen Achse der optischen Faser (1) auf eine Oberfläche des Substrats (2) im Wesentlichen mit einer optischen Achse des optischen Wellenleiters (4) zusammenfällt, Anordnen eines lichthärtenden Harzes (5), dessen Brechungsindex nach einem Aushärten höher als der Brechungsindex des Substrats (2) ist, zwischen dem Endabschnitt der optischen Faser (1) und dem Endabschnitt des optischen Wellenleiters (4), und Bestrahlen des lichthärtenden Harzes (5) mit Licht von dem Endabschnitt der optischen Faser (1) zum Aushärten des lichthärtenden Harzes (5), so dass ein selbstgeschriebener optischer Wellenleiter (3) gebildet wird, der den Endabschnitt der optischen Faser (1) mit dem Endabschnitt des optischen Wellenleiters (4) verbindet, wobei der selbstgeschriebene optische Wellenleiter (3) einen geneigten Abschnitt (30) und einen sich erstreckendenden Abschnitt (31) aufweist, wobei der geneigte Abschnitt (30) so gewachsen wird, dass sich der geneigte Abschnitt (30) von einer Endfläche des Kerns (1A) der optischen Faser (1) in der axialen Richtung der optischen Faser (1) erstreckt und das Substrat (2) erreicht, und der sich erstreckendende Abschnitt (31) nach Erreichen des Substrats (2) durch den geneigten Abschnitt (30) so gewachsen wird, dass sich der sich erstreckendende Abschnitt (31) entlang der Oberfläche des Substrats (2) erstreckt und den Endabschnitt des optischen Wellenleiters (4) bedeckt.A method of manufacturing an optical circuit in which an end portion of a core (1A) of an optical fiber (1) is connected to an end portion of an optical waveguide (4) on a substrate (2), characterized by arranging the optical fiber (1) in such a manner that an end portion of the optical fiber (1) is arranged above the substrate (2) that an axial direction of the optical fiber (1) with respect to a Surface of the substrate (2) is inclined and an orthogonal projection of an optical axis of the optical fiber (1) on a surface of the substrate (2) is substantially coincident with an optical axis of the optical waveguide (4), arranging a photo-curing resin (5) , whose refractive index after curing is higher than the refractive index of the substrate (2), between the end portion of the optical fiber (1) and the end portion of the optical waveguide (4), and irradiating the photo-curing resin (5) with light from the end portion of the optical fiber (1) for curing the photo-curing resin (5) so that a self-written optical waveguide (3) is formed which connects the end portion of the optical fiber (1) with the end portion of the optical waveguide (4), the self-written optical Waveguide (3) has an inclined portion (30) and an extending portion (31), the inclined portion (30) so wac It will be understood that the inclined portion (30) extends from an end face of the core (1A) of the optical fiber (1) in the axial direction of the optical fiber (1) and reaches the substrate (2), and the extending portion ( 31) is grown after reaching the substrate (2) by the inclined portion (30) so that the extending portion (31) extends along the surface of the substrate (2) and covers the end portion of the optical waveguide (4). Verfahren zur Herstellung einer optischen Schaltung nach Anspruch 5, bei dem das Licht zum Aushärten des lichthärtenden Harzes (5) eine Wellenlänge aufweist, die gleich einer Wellenlänge von Signallicht ist, das durch die optische Faser (1) und den optischen Wellenleiter (4) zu übertragen ist, und der sich erstreckendende Abschnitt (31) des selbstgeschriebenen optischen Wellenleiters (3) dadurch eine sich adiabatisch verjüngende Form aufweist.Method for manufacturing an optical circuit according to Claim 5 wherein the light for curing the photo-curing resin (5) has a wavelength equal to a wavelength of signal light to be transmitted through the optical fiber (1) and the optical waveguide (4), and the extending portion ( 31) of the self-written optical waveguide (3) thereby has an adiabatically tapering shape. Verfahren zur Herstellung einer optischen Schaltung nach Anspruch 5 oder 6, bei dem das verwendete lichthärtende Harz ein lichthärtendes Harz (5) ist, dessen Brechungsindex vor einem Aushärten niedriger als der Brechungsindex des Substrats (2) ist.Method for manufacturing an optical circuit according to Claim 5 or 6th wherein the photo-curing resin used is a photo-curing resin (5) whose refractive index before curing is lower than the refractive index of the substrate (2). Verfahren zur Herstellung einer optischen Schaltung nach Anspruch 5 oder 6, bei dem das verwendete lichthärtende Harz ein lichthärtendes Harz (5) ist, dessen Brechungsindex vor einem Aushärten höher als der Brechungsindex des Substrats (2) ist.Method for manufacturing an optical circuit according to Claim 5 or 6th wherein the photo-curing resin used is a photo-curing resin (5) whose refractive index before curing is higher than the refractive index of the substrate (2).

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