JP2000081533A - 光経路 - Google Patents

光経路

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JP2000081533A
JP2000081533A JP11264798A JP26479899A JP2000081533A JP 2000081533 A JP2000081533 A JP 2000081533A JP 11264798 A JP11264798 A JP 11264798A JP 26479899 A JP26479899 A JP 26479899A JP 2000081533 A JP2000081533 A JP 2000081533A
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JP
Japan
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optical
glass substrate
optical element
refractive index
fiber
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JP11264798A
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English (en)
Inventor
Hayami Hosokawa
速美 細川
Maki Yamashita
牧 山下
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造を簡素化し、コストを低減した光経路を
提供する。 【解決手段】 光経路は、入射側及び出射側の光結合部
5,5を一体に接合したものである。光結合部5は、凹
凸からなる光学的機能部及び平坦面をそれぞれ対向する
表面に有するレンズ層11と、レンズ層11の平坦面側
に接着されたガラス基板13と、ガラス基板13の表面
に取付けられた光ファイバ15と、レンズ層11の光学
的機能部を持つ表面に設けられ、レンズ層11の光学的
機能部の屈折率とは異なる屈折率の硬化樹脂からなる層
2とからなる。この光結合部5における保護層2の表面
同士が接合される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、それぞれ光ファ
イバを有する入射側及び出射側の光結合部を一体化して
なる光経路に関する。
【0002】
【従来の技術】その種の光経路は、例えば特開昭62−
206997号公報「光時分割交換方法およびその装
置」に記載されている。この公報には、16本の入射側
の光ファイバを束ねたファイバアレイと、出射側の16
対1型ファイバカプラと、マトリクス型光合分波器とを
備え、ファイバアレイと光合分波器とを分布屈折率平板
マイクロレンズアレイを挟んで接合するとともに、ファ
イバカプラと光合分波器とを光ANDゲートアレイ及び
分布屈折率平板マイクロレンズアレイを挟んで接合し、
さらに光合分波器の別の一対の対向面の一方面に分布屈
折率平板マイクロレンズアレイとレーザアレイを接合
し、他方面に干渉膜フィルタと受光素子アレイを接合し
た光装置部が記載されている。
【0003】また、入射側の16対1型ファイバカプラ
と、16本の出射側の光ファイバを束ねたファイバアレ
イと、2個のマトリクス型光合分波器とを備え、2個の
光合分波器を光ANDゲートアレイを挟んで接合し、一
方の光合分波器とファイバカプラとを分布屈折率平板マ
イクロレンズアレイを挟んで接合し、他方の光合分波器
とファイバアレイとを双安定半導体デバイスアレイ及び
分布屈折率平板マイクロレンズアレイを挟んで接合し、
さらに各光合分波器の一面にそれぞれ分布屈折率平板マ
イクロレンズアレイ及びレーザアレイを接合した光時分
割多重分離部が記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載されたものは、いずれも部品点数が多いだけで
なく、各部品の製造コストも高く、それらの部品を一体
化したものも構造が複雑で、組立コストが掛かる。ま
た、部品点数が多いため、光結合の信頼性にも問題があ
る。
【0005】この発明は、そのような問題点に着目して
なされたもので、構造を簡素化し、コストを低減した光
経路を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達するため
に、この発明の請求項1記載の光経路は、凹凸からなる
光学的機能部及び平坦面をそれぞれ対向する表面に有す
る光学素子と、この光学素子の平坦面側に設けられたガ
ラス基板と、このガラス基板の表面に取付けられた光フ
ァイバと、前記光学素子の光学的機能部を持つ表面に設
けられ、前記光学素子の光学的機能部の屈折率とは異な
る屈折率の硬化樹脂からなる層とからなる入射側の光結
合部と、凹凸からなる光学的機能部及び平坦面をそれぞ
れ対向する表面に有する光学素子と、この光学素子の平
坦面側に設けられたガラス基板と、このガラス基板の表
面に取付けられた少なくとも1本の光ファイバと、前記
光学素子の光学的機能部を持つ表面に設けられ、前記光
学素子の光学的機能部の屈折率とは異なる屈折率の硬化
樹脂からなる層とからなる出射側の光結合部とを備え、
前記入射側及び出射側の光結合部における硬化樹脂層の
表面同士を接合し、入射側の光結合部の光ファイバから
伝送された光を双方の光結合部の光学的機能部を通過さ
せて出射側の光結合部の光ファイバに導くようにしたこ
とを特徴とする。
【0007】この光経路は、入射側及び出射側の光結合
部が一体化されたもので、入射側の光結合部の光ファイ
バから伝送されてきた光は、ガラス基板、光学素子の光
学的機能部、硬化樹脂層を順に透過し、さらに出射側の
光結合部の硬化樹脂層、光学素子の光学的機能部、ガラ
ス基板を順に透過し、光ファイバに導かれる。また、請
求項3記載の光経路は、凹凸からなる光学的機能部及び
平坦面をそれぞれ対向する表面に有する光学素子と、こ
の光学素子の平坦面側に設けられたガラス基板と、この
ガラス基板の表面に取付けられた光ファイバと、前記光
学素子の光学的機能部を持つ表面に設けられ、前記光学
素子の光学的機能部の屈折率とは異なる屈折率の硬化樹
脂からなる層とからなる入射側の光結合部と、凹凸から
なる光学的機能部及び平坦面をそれぞれ対向する表面に
有する光学素子と、この光学素子の平坦面側に設けられ
たガラス基板と、このガラス基板の表面に取付けられた
少なくとも1本の光ファイバと、前記光学素子の光学的
機能部を持つ表面に設けられ、前記光学素子の光学的機
能部の屈折率とは異なる屈折率の硬化樹脂からなる層と
からなる少なくとも2個の出射側の光結合部と、前記入
射側及び出射側の光結合部の間に設けられたビームスプ
リッタとを備え、前記ビームスプリッタの一面に前記入
射側の光結合部における硬化樹脂層の表面を取付けると
ともに、ビームスプリッタのそれぞれ別面に前記出射側
の光結合部における硬化樹脂層の表面を取付け、入射側
の光結合部の光ファイバから伝送された光をビームスプ
リッタで分離し、各出射側の光結合部の光ファイバに導
くようにしたことを特徴とする。
【0008】この光経路は、入射側の光結合部と複数個
(少なくとも2個)の出射側の光結合部とをビームスプ
リッタを挟んで接合したもので、入射側の光結合部の光
ファイバからの光は、ビームスプリッタで分光され、そ
れぞれ対応の出射側の光結合部の光ファイバに導入され
る。請求項1,3の光経路では、いずれも光結合部は光
学素子、ガラス基板、光ファイバ及び硬化樹脂層の同じ
要素からなるため、量産性に優れている。このため、光
経路を簡素な構造にすることができ、低コストで提供で
きる上に、光結合機能の信頼性も高い。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、この発明を実施の形態に基
づいて説明する。図1は、一実施形態に係る光経路の断
面図である。この光経路は、入射側及び出射側の光結合
部5,5を一体に接合したもので、ここでは光結合部5
はファイバコリメータになっている。
【0010】光結合部5は、凹凸からなる光学的機能部
及び平坦面をそれぞれ対向する表面に有する光学素子と
してのレンズ層11と、このレンズ層11の平坦面側に
接着されたガラス基板13と、このガラス基板13の表
面に取付けられた光ファイバ15と、レンズ層11の光
学的機能部を持つ表面に設けられ、レンズ層11の光学
的機能部の屈折率とは異なる屈折率の硬化樹脂からなる
層(保護層)2とからなる。この光結合部5における保
護層2の表面同士が接合されることで、光経路が構成さ
れる。
【0011】この光経路では、入射側(左側)の光結合
部5の光ファイバ15から伝送された光は、図中に矢印
で示すように、ガラス基板13中を発散され、レンズ層
11の光学的機能部で平行光になって保護層2を透過
し、さらに出射側(右側)の光結合部5の保護層2を透
過し、レンズ層11の光学的機能部で収束され、ガラス
基板13を透過して光ファイバ15に導かれる。
【0012】この光経路によると、光結合部5はいずれ
もレンズ層11、ガラス基板13、硬化樹脂層(保護
層)2及び光ファイバ15の同じ要素からなるため、量
産性に優れている。このため、光経路を簡素な構造にす
ることができ、低コストで提供できる上に、光結合機能
の信頼性も高い。光結合部5において、ここではガラス
基板13及びレンズ層11の一体物はフレネルレンズに
なっているが、これは例えば次のように作製する。例え
ば光学素子の型(スタンパ)にZnS(無機材料)を真
空薄膜形成法(例えば真空蒸着技術)により堆積させ、
レンズ層11を形成する。そして、この体積した光学素
子材料(レンズ層)11に、UV硬化樹脂を塗布し、ガ
ラス基板13を接着する。つまり、UV硬化樹脂に紫外
線を照射して硬化させ、ガラス基板13をレンズ層11
に一体に接着させる。そして、スタンパから剥がすこと
で、ガラス基板13の上面にレンズ層11を備えたフレ
ネルレンズが形成される。
【0013】このようにして得られたガラス基板13と
レンズ層11とで構成されるフレネルレンズにおいて、
レンズ層11の表面に保護層2を形成する。保護層2
は、この実施形態ではUV硬化樹脂を使用している。つ
まり、レンズ層11を形成するZnS(屈折率2.3)
に対し、屈折率の異なるUV硬化樹脂(屈折率1.5)
を使用して、保護層2を形成している。保護層2は、レ
ンズ層11の表面に、UV硬化樹脂を一定厚み塗布し、
表面が平坦面となるように設定し、紫外線を照射して硬
化させる。
【0014】保護層2を設けることで、光結合部5は完
全な平板状となり、つまり両面(ガラス基板13側及び
レンズ層11側)が平坦面に設定される。このような完
全平板フレネルレンズの機能は、レンズ層11と保護層
2の屈折率差によって決定される。つまり、このフレネ
ルレンズは、屈折率が1.8の光学素子材料で作製した
フレネルレンズと等価の機能を持つ。
【0015】なお、上記実施形態では、ガラス基板13
とレンズ層11からなるフレネルレンズを、真空薄膜成
形法(真空蒸着技術)により作製した例を示したが、フ
レネルレンズは従来と同様に有機材料(プラスチック等
の光学素材料)を射出注入して形成したものであっても
良い。また、上記実施形態では、光学素子材料(レンズ
層11)に高屈折率無機材料であるZnSを使用し、保
護層2の材料としてUV硬化樹脂を使用した例を示した
が、これに限らず、レンズ層11として、有機材料或い
はその他の無機材料(TiO2 、Si3 4 )を使用し
ても良く、保護層2として、SiO2 等の低屈折率無機
材料或いはその他の有機材料(PMMC、PC)を使用
しても良い。さらに、上記実施形態では、ガラス基板1
3とレンズ層11とでフレネルレンズを構成している
が、フレネルレンズに代えてグレーティング、マイクロ
レンズ、フレネルレンズアレイ、マイクロレンズアレイ
などでもよい。
【0016】図2は、別実施形態に係る光経路の断面図
である。この光経路は、ファイバコリメータとしての入
射側の光結合部5Aと複数個(ここでは2個)の出射側
の光結合部5B,5Cとをビームスプリッタ6を挟んで
接合したものである。即ち、ビームスプリッタ6の一面
に入射側の光結合部5Aにおける保護層2の表面を接合
するとともに、ビームスプリッタ6のそれぞれ別面に出
射側の光結合部5B,5Cにおける保護層2の表面を接
合してある。
【0017】この光経路では、入射側の光結合部5Aの
光ファイバ15から伝送された光は、ビームスプリッタ
6で分離され、各出射側の光結合部5B,5Cの光ファ
イバ15に導かれる。従って、1本の光ファイバ15か
ら出射する光を複数本の光ファイバ15に結合すること
ができる。なお、ビームスプリッタ6を偏光ビームスプ
リッタに置換することで、偏光方向の違いにより光を分
離するファイバ型偏光分離器を構成できる。また、入射
側に偏光回転機能を付加すれば、光スイッチを構成でき
るなど、様々な応用例が実施できる。
【0018】図3は、図1に示す実施形態の変更例であ
り、出射側の光結合部Aがマイクロレンズアレイである
場合の光経路を示す。光結合部Aは、ガラス基板13の
表面に光ファイバとして、多数本の光ファイバ16から
なるファイバアレイBが接合されたものである。つま
り、ファイバアレイBを結合したマイクロレンズアレイ
Aの保護層2と、ファイバコリメータとしての光結合部
5の保護層2とを接合して一体化している。
【0019】この光経路では、入射側の光結合部5の光
ファイバ15からの光は、レンズ層11の光学的機能部
により平行光になり、出射側の光結合部Bのレンズ層1
1の光学的機能部によりファイバアレイBの各光ファイ
バ16に分離・収束される。なお、この場合、集積度が
大であり、小型化が達成されるとともに、光分配数が向
上する。
【0020】
【発明の効果】この発明の請求項1,3記載の光経路
は、以上説明したように構成されるので、次の効果を有
する。 (a)光結合部は光学素子、ガラス基板、光ファイバ及
び硬化樹脂層の同じ要素からなるため、量産性に優れて
いる。このため、光経路を簡素な構造にすることがで
き、低コストで提供できる上に、光結合機能の信頼性も
高い。 (b)凹凸からなる光学的機能部を表面に有する光学素
子と他の部材とを集積し易い。 (c)光学素子の光学的機能部が硬化樹脂層により被覆
され、耐塵性や耐吸湿性等の耐環境性が優れ、塵埃等に
よる光学特性の影響を解消し得る。 (d)樹脂よりも外力による傷が付き難いガラス基板が
光学素子の平坦面側に設けられているので、全体として
傷付き難く、耐久性が良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態に係る光経路を示す断面図である。
【図2】別実施形態に係る光経路を示す断面図である。
【図3】図1の実施形態の変更例に係る光経路を示す断
面図である。
【符号の説明】
2 保護層 5(A〜C) 光結合部 6 ビームスプリッタ 11 レンズ層(光学素子) 13 ガラス基板 15,16 光ファイバ A 光結合部 B ファイバアレイ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】凹凸からなる光学的機能部及び平坦面をそ
    れぞれ対向する表面に有する光学素子と、この光学素子
    の平坦面側に設けられたガラス基板と、このガラス基板
    の表面に取付けられた光ファイバと、前記光学素子の光
    学的機能部を持つ表面に設けられ、前記光学素子の光学
    的機能部の屈折率とは異なる屈折率の硬化樹脂からなる
    層とからなる入射側の光結合部と、 凹凸からなる光学的機能部及び平坦面をそれぞれ対向す
    る表面に有する光学素子と、この光学素子の平坦面側に
    設けられたガラス基板と、このガラス基板の表面に取付
    けられた少なくとも1本の光ファイバと、前記光学素子
    の光学的機能部を持つ表面に設けられ、前記光学素子の
    光学的機能部の屈折率とは異なる屈折率の硬化樹脂から
    なる層とからなる出射側の光結合部とを備え、 前記入射側及び出射側の光結合部における硬化樹脂層の
    表面同士を接合し、入射側の光結合部の光ファイバから
    伝送された光を双方の光結合部の光学的機能部を通過さ
    せて出射側の光結合部の光ファイバに導くようにしたこ
    とを特徴とする光経路。
  2. 【請求項2】前記出射側の光結合部における光ファイバ
    は、多数本の光ファイバからなるファイバアレイである
    ことを特徴とする請求項1記載の光経路。
  3. 【請求項3】凹凸からなる光学的機能部及び平坦面をそ
    れぞれ対向する表面に有する光学素子と、この光学素子
    の平坦面側に設けられたガラス基板と、このガラス基板
    の表面に取付けられた光ファイバと、前記光学素子の光
    学的機能部を持つ表面に設けられ、前記光学素子の光学
    的機能部の屈折率とは異なる屈折率の硬化樹脂からなる
    層とからなる入射側の光結合部と、 凹凸からなる光学的機能部及び平坦面をそれぞれ対向す
    る表面に有する光学素子と、この光学素子の平坦面側に
    設けられたガラス基板と、このガラス基板の表面に取付
    けられた少なくとも1本の光ファイバと、前記光学素子
    の光学的機能部を持つ表面に設けられ、前記光学素子の
    光学的機能部の屈折率とは異なる屈折率の硬化樹脂から
    なる層とからなる少なくとも2個の出射側の光結合部
    と、 前記入射側及び出射側の光結合部の間に設けられたビー
    ムスプリッタとを備え、 前記ビームスプリッタの一面に前記入射側の光結合部に
    おける硬化樹脂層の表面を取付けるとともに、ビームス
    プリッタのそれぞれ別面に前記出射側の光結合部におけ
    る硬化樹脂層の表面を取付け、入射側の光結合部の光フ
    ァイバから伝送された光をビームスプリッタで分離し、
    各出射側の光結合部の光ファイバに導くようにしたこと
    を特徴とする光経路。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7245804B2 (en) 2003-06-02 2007-07-17 Fujifilm Corporation Laser device and exposure device using the same

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