JP4549575B2

JP4549575B2 - Optical waveguide forming method and optical transceiver module

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Publication number: JP4549575B2
Application number: JP2001165068A
Authority: JP
Inventors: 覚加藤; 光俊前田; 正寿米村; 直也中條; 隆志和田; 伊藤　　博; 滋福本
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2021-05-31
Also published as: JP2002357733A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導波路の形成方法に係わり、内部に所定波長の通信用の光ビームを発光及び受光する発光素子及び受光素子を備え、光信号を送受信する光送受信モジュール内の光導波路の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電気信号を送受信するメタルケーブルに代わって、光ファイバを用いて、光によって信号を送受信する所謂光ケーブルが実用化されている。光ケーブルは、一般に、光ファイバの端部に、光源としてＬＤ等の発光素子と光検出器としてＰＤ等の受光素子とを一体化した光送受信モジュールが設けられており、該光送受信モジュールによって光ファイバに光を入出力することで、光ファイバを介した光信号の送受信が実現される。
【０００３】
この光送受信モジュールには、単一波長の光信号のみを送受信するタイプと、複数波長の光信号を送受信可能なタイプとがある。このうち単一波長の光信号を送受信するタイプについては、既に、三菱レイヨン株式会社からＲＳ２３２Ｃ光モデムとして製品化もされている。
【０００４】
ところで、光送受信モジュールには、例えば、特開２０００−１３１５４２号公報に記載されているように、集光レンズ、回折格子、コリメータレンズ等の所謂バルク光学部品を組合せて、伝送媒体である光ファイバに対して発光素子や受光素子を光学的に結合させるものがある。しかしながら、このようなバルク光学部品の組合せでは、光学部品での光の散乱等のため、光量損失を抑えるには限界があり、光ファイバに対して、発光素子や受光素子を効率良く結合することができない。
【０００５】
このため、特開２０００−２１４３４５号公報、及び特開２０００−２４１６４２号公報に記載されているように、光導波路を介して、光ファイバと発光素子及び受光素子を結合する必要があり、特開２０００−１９９８３０号公報には、光導波路にプラスチックファイバを用いるための技術が検討されている。また、特開２０００−２１４３４５、及び特開２０００−１９９８３０方公報に記載の技術では、単線（１本の光ファイバ）での双方向通信を行うための技術が検討されている。
【０００６】
この光導波路を介した結合の技術として、特開２０００−４７０５５号公報では、位置合わせパターンを用いて、表面に形成されたクラッド層によって内部に光導波路が形成された光導波路基板を、光ファイバ固定用のＶ字溝が形成された基台に取り付ける技術が提案されている。
【０００７】
また、特開２０００−３４７０４３号公報では、光硬化性樹脂溶液を利用して、光ファイバの先端に光導波路を形成する技術（以下、「自己形成技術」という）が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２０００−４７０５５公報に記載の技術では、Ｖ字溝を形成した基台に光導波路基板を取り付けるため、モジュールの小型化に限界があり、また取り付け後に、光導波路、光ファイバ、及び受発光素子の各々の光軸を互いに合わせる調整作業が必要であった。このため、作業工数が多く、コストが高くなってしまうという問題があった。
【０００９】
また、特開２０００−３４７０４３号公報のような自己形成技術を用いた場合は、光導波路と光ファイバとの結合には光軸調整を行う必要ないが、受発光素子との結合には、やはり、光導波路形成後に、形成された光導波路に対して、受発光素子の光軸を調整しなければならなかった。
【００１０】
本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、形成後の光軸調整が不要な光導波路の形成方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、内部に所定の第１波長の通信用の光ビームを発光及び受光する発光素子及び受光素子を備え、光信号を送受信する光送受信モジュール内の光導波路の形成方法であって、前記光送受信モジュール内の前記光導波路を形成する空間領域に、予め定められた所定の第２波長より硬化開始波長が長い第１の光硬化性樹脂溶液と、前記所定の第２波長より硬化開始波長が短い第２の光硬化性樹脂溶液との混合液であって、かつ、前記所定の第２波長の光導波路形成用の光ビームが導入されることによって、光軸方向に硬化する光硬化性樹脂溶液を充填し、前記光送受信モジュールの光入出力口から光ファイバの一端を挿入し、前記発光素子を発光させて、前記通信用の所定の第１波長の光ビームを出力し、出力された前記通信用の所定の第１波長の光ビームのうち、前記光ファイバを介して、前記送受信モジュールの外部へ出力される出力光量を検出しながら、該出力光量が略最大となる方向に、前記光ファイバの光入出力軸線方向を調整した後、前記調整後の前記光ファイバの光入出力軸線方向を維持しつつ、前記光ファイバの他端から前記光導波路形成用の所定の第２波長の光ビームを前記光送受信モジュール内へ向けて入射する、ことを特徴としている。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、光送受信モジュール内の前記光導波路を形成する空間領域に光硬化性樹脂溶液が充填され、且つ該光送受信モジュールの光入出力口から光ファイバの一端が挿入された状態で、発光素子を発光させる。これにより、通信用の所定の第１波長の光ビームが該光送受信モジュール内の所定径路を通って、光入出力口へと進行し、光ファイバの一端面に入射し、光ファイバを介して光送受信モジュールの外部へ出力される。そしてこの出力光量を検出しながら、光ファイバの光入出力軸線方向を該出力光量が略最大となる方向に調整する。
【００１３】
この調整の後、調整後の光ファイバの光入出力軸線方向を維持しながら、光ファイバの他端から光送受信モジュールへ向けて、光導波路形成用の所定の第２波長の光ビームを入射することによって、前記光硬化性樹脂溶液内に光導波路形成用の光ビームを導入し、光導波路が形成されるので、形成された光導波路では略最大効率で光ビームを伝送できる。したがって、形成後の光導波路に対する、送受信モジュールの発光素子や受光素子の光軸を調整する作業を省略することができる。
【００１４】
具体的には、前記光硬化性樹脂溶液は、前記所定の第２波長より硬化開始波長が長い第１の光硬化性樹脂溶液と、前記所の第２定波長より硬化開始波長が短い第２の光硬化性樹脂溶液との混合液である。また、請求項２に記載されているように、前記光源からの前記所定の第２波長の光ビームによって、前記第１の光硬化性樹脂溶液のみを硬化させて軸状のコア部を形成した後、前記混合液の周囲から前記第１及び第２の光硬化性樹脂溶液を硬化させる波長帯で光を照射し、前記コア部の周囲に、前記コア部の屈折率よりも小さい屈折率を有するクラッド部を形成すれば、コア部とクラッド部を有する所謂ステップインデックス型の光導波路を形成することができる。
【００１５】
なお、請求項３に記載されているように、前記光ファイバの一端を前記光硬化性樹脂溶液内に浸した状態で上記の如く光導波路を作成するようにすれば、光ファイバの一端と接続した状態で光導波路が形成され、光ファイバは形成された光導波路によって固定されるので、光ファイバと光導波路の結合がずれることがない。
【００１６】
このように上記のような方法によって、内部に光導波路を形成することで、光導波路形成後に受発光素子の光軸調整を行わずとも、略最大効率で光ビームを伝送することができる、すなわち光量損失の少ない効率のよい光送受信モジュールを簡単に作成することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明に係る実施形態の１例を詳細に説明する。
【００２７】
図１に示すように、光送受信モジュール１０は、内部にＬＤ（Laser Diode）等の発光素子１２及びＰＤ（Photo Diode）等の受光素子１４を備え、且つその筐体１６には外部と光ビームを入出力するための入出力口１６Ａが形成されている。光送受信モジュール１０は、発光素子１２から出力された光ビームＬＢ１を、ビームスプリッタ、ミラー等の光学部材を介して入出力口１６Ａへ案内し、入出力口１６Ａから光送受信モジュール１０内に入力された光ビームを光学部材を介して受光素子１４へと案内するようになっている。
【００２８】
この入出力口１６Ａから、光ファイバ１８の一端（以下、「端部」という）１８Ａが挿入され、且つ他端（以下「端部」という）１８Ｂを筐体１６の外部に残した状態で、次に説明する光導波路自己形成装置２０によって、光ファイバ１８の端部１８Ａと発光素子１２及び受光素子１４との間の空間領域に、これらを光学的に結合する光導波路５０（図４参照）が形成される。
【００２９】
[光導波路自己形成装置の詳細構成]
次に、光導波路自己形成装置２０の構成を詳細に説明する。光導波路自己形成装置２０は、図２に示すように、光導波路形成用光源２２、光を検出するＰＤ等の光検出器２４、光方向性結合器２６、光ファイバ１８の端部１８Ｂを光方向性結合器２６に接続するための光コネクタモジュール２８、及び光導波路５０を形成する際に筐体１６内（光導波路５０を形成する空間領域）に充填される、硬化開始波長と硬化後の屈折率が異なる２種類の光硬化性樹脂溶液を混合させた混合液３０から構成されている。
【００３０】
光導波路形成用光源２２は、互いに異なる波長の光を出力する２種類の光源、具体的には、混合液の１つの成分を直線状に硬化させる短波長レーザ２２Ａ、混合液３０全体を硬化させる例えば紫外線ランプ２２Ｂを備えている。以下、短波長レーザ２２Ａから出力された光ビームのことを光ビームＬＢ２と称す。
【００３１】
光方向性結合器２６は、光コネクタモジュール２８を介して接続される光ファイバ１８と、短波長レーザ２２Ａ及び光検出器２４とを光学的に結合し、所定の分割比に応じて、光ファイバ１８から短波長レーザ２２Ａへと進行する光ビームの全て又は一部を光検出器２４へと案内する。光検出器２４はこの光ビームを受光して、光ファイバ１８からの出力光量をモニタする。
【００３２】
すなわち、光方向性結合器２６による結合によって、光送受信モジュール１０から光ファイバ１８を介して出力された光ビームＬＢ１を光検出器２４へ導くと共に、短波長レーザ２２Ａから出力された光ビームＬＢ２を光ファイバ１８を介して光送受信モジュール１０内へと導入することができる。また、光ビームの直進性により、このときの光送受信モジュール１０内での両方向の光ビームＬＢ１、ＬＢ２の径路、すなわち光ビームの光軸は略一致する。
【００３３】
なお、光方向性結合器２６に代えて、ビームスプリッタを用いても同様の効果を得ることができる。
【００３４】
混合液３０は、例えば、例えば屈折率１．４９であるエポキシ系の高屈折率光硬化性樹脂溶液と、屈折率１．３４のアクリル系の低屈折率光硬化性樹脂溶液で構成される。この両者の分光感度特性を図３に示す。横軸が波長、縦軸が相対感度である。曲線Ａがエポキシ系の高屈折率光硬化性樹脂溶液の分光感度特性、曲線Ｂがアクリル系の低屈折率光硬化性樹脂溶液の分光感度特性である。
【００３５】
図３に示すように、上記光硬化性樹脂溶液は、それぞれの硬化開始波長が、硬化に使用する短波長レーザ２２Ａから出力される光ビームＬＢ２の波長λ１を挟むように選択される。また、それぞれの硬化開始波長が、光送受信モジュール１０によって送受信される光ビームの波長よりも短くなるように選択され、発光素子１２から出力される光ビームＬＢ１によって、何れの光硬化性樹脂溶液も硬化させることがないようになっている。なお、光硬化性樹脂溶液は一瞬にして硬化するものではないので、光ビームＬＢ１、ＬＢ２を同一波長とすることも可能であるが、本実施の形態のように、光ビームＬＢ１の波長が光硬化性樹脂溶液の硬化に影響を与えないように、光ビームＬＢ１の波長又は溶液の感度を設定することが好ましい。
【００３６】
以降、この屈折率の高い光硬化性樹脂溶液を溶液Ａ、屈折率の低いそれを溶液Ｂと記す。
【００３７】
一般に、異なる屈折率の溶液Ａ、Ｂを混合させると、その混合液の屈折率ｎ_c1は、（１）式で表される（山口、「屈折率」共立出版（１９８１））。
【００３８】
ｎ_C1=[(2Ｍ(Ｃ_A)+1)/(1-Ｍ(Ｃ_A))]^1/2
Ｍ(Ｃ_A)=Ｃ_A (ρ/ρ_A)(ｎ_A1 ²-1)/(ｎ_A1 ²+2)+(1-Ｃ_A)(ρ/ρ_B)(ｎ_B1 ²-1)/(ｎ_B1 ²+2)・・・（１）
ここに、ρ：混合液の密度、ρ_A：溶液Ａの密度、ρ_B：溶液Ｂの密度、ｎ_A1：溶液Ａの屈折率、ｎ_B1：溶液Ｂの屈折率、Ｃ_A：溶液Ａの重量％である。
【００３９】
すなわち、高屈折率ｎ_A1の光硬化性樹脂溶液と低屈折率ｎ_B1のそれをある比率で混合すれば、ｎ_B1＜ｎ_C1＜ｎ_A1である屈折率ｎ_C1の混合液３０が得られる。そして、上記ρ〜Ｃ_Aのパラメータを選択すれば、その混合液の屈折率ｎ_C1は一義的に決定される。また、硬化後の屈折率ｎ_C2はｎ_B2＜ｎ_C2＜ｎ_A2となる。ここに、ｎ_A2，ｎ_B2はそれぞれ硬化後の溶液Ａ，Ｂの屈折率である。
【００４０】
[作用]
次に、本実施の形態の作用について説明する。
【００４１】
まず、図４（Ａ）に示すように、光送受信モジュール１０の筐体１６内に混合液３０を満たして、光送受信モジュール１０の入出力口１６Ａから光ファイバ１８の端部１８Ａを挿入して、その先端をこの混合液３０に漬ける。この状態で、発光素子１２を点灯させて、光導波路５０を形成する領域内に充填された混合液３０内に光ビームを出力する。
【００４２】
なお、図４では、筐体１６内全体に混合液３０を充填した場合を示しているが、光送受信モジュール１０の筐体１６内の少なくとも光導波路５０を形成する空間領域内、具体的には、例えば、発光素子１２と入出力口１６Ａとの間の領域内に混合液３０を満たせばよい。
【００４３】
発光素子１２から出力された光ビームＬＢ１は、混合液３０内を進行しながら、ビームスプリッタ、波長フィルタ等を通過して光ファイバ１８の端部１８Ａ側の端面に入射する。端部１８Ａ側の端面に入射した光ビームは、光ファイバ１８内を伝送し、端部１８Ｂ側の端面から出力され、光コネクタモジュール２８を介して光方向性結合器２６に入力する。そして光ビームＬＢ１は、光方向性結合器２６によって、その一部又は全てが光検出器２４へと案内され、光検出器２４によって検出される。光検出器２４はこのときの検出光量に応じた信号（以下、「光量信号」という）を出力する。この光量信号により、発光素子１２から出力された光ビームＬＢ１のうち、光ファイバ１８を介して外部へ出力された光量を把握することができる。
【００４４】
この光検出器２４から出力される光量信号をモニタしながら、図４（Ｂ）、図５に示すように、光ファイバ１８をＸ−Ｙ方向に動かす。これにより、光ファイバ１８は入出力口１６Ａと略一致する位置を固定点として、その軸線方向が変化し、光送受信モジュール１０に対する光ファイバ１８の光入出力方向（光入出力軸線方向）が変化する。この変化に伴って発光素子１２から出力された光ビームＬＢ１のうち、光ファイバ１８に入射する光量が変わるので、光検出器２４で検出される光量が変化する。
【００４５】
そして、光量信号が示す検出光量が最大となる位置に光ファイバ１８の位置を調整する。この調整が済んだら、発光素子１２を消灯する。
【００４６】
次に、図４（Ｃ）及び図５に示すように、調整後の光ファイバ１８の位置を維持した状態で、短波長レーザ２２Ａを点灯して、混合液３０内に光ビームＬＢ２を入射させる。すなわち、短波長レーザ２２Ａから出力された光ビームＬＢ２は、光方向性結合器２６、光コネクタモジュール２８を介して、光ファイバ１８の端部１８Ｂ側の端面に入射する。
【００４７】
端部１８Ｂ側の端面に入射した光ビームＬＢ２は、光ファイバ１８内を伝送し、端部１８Ａ側の端面から光送受信モジュール１０内に充填されている混合液３０内に光ビームを出力される。
【００４８】
光ファイバ１８から出力された光ビームＬＢ２は、混合液３０内を調整後の光ビームＬＢ１の伝送径路を略逆流して、発光素子１２へと進行する。すなわち、光ビームＬＢ２の光軸は、調整後の光ビームＬＢ１と略同一となる。また、一般的な光送受信モジュール１４では、入出力口１６Ａから内部に入力された光ビームをビームスプリッタ等で受光素子１４側へ分岐し、受光素子１４で該光ビームを受光することによって光信号を受信するようになっているので、このとき、一部の光ビームＬＢ２も同様に分岐されて、受光素子１４側へと進行する。
【００４９】
ここで、短波長レーザ２２Ａは、例えば、波長λ１＝３２５ｎｍのＨｅ−Ｃｄ（ヘリウムカドミウム）レーザである。この波長は、上述の様に溶液Ａの硬化開始波長より短く、溶液Ｂのそれより長い。従って、溶液Ａのみ硬化させる。また、光ビーム線であるので光ビームＬＢ２はほぼ直進する。よって、混合液３０中に、図４（Ｄ）に示す如く、光ファイバ１８の先端（端部１８Ａ）から直線状のコア部５０Ａが形成され、受光素子１０及び発光素子１２と結合される。また、この時、光軸上にあった溶液Ｂは周囲に押しやられる。
【００５０】
このようにしてコア部５０Ａが形成された後、次に、図４（Ｅ）に示すように、紫外線ランプ２２Ｂによって、波長λ２の紫外線ＵＶが周囲より一様に照射される。図３で示したように、この波長λ２は、溶液Ａ，Ｂの両溶液の硬化開始波長より短いので、両溶液とも硬化させることができる。これにより、コア部５０Ａの周囲、即ち混合液３０全体が硬化されクラッド部５０Ｂが形成され、光導波路５０となる。これにより、光ファイバ１８の先端（端部１８Ａ）と、発光素子１２及び受光素子１４とが光導波路５０に結合された状態となる。
【００５１】
この時、クラッド部５０Ｂの硬化前の屈折率をｎ_C1、硬化後の屈折率をｎ_C2とする時、コア部５０Ａの屈折率ｎ_A2は次の式（２）の関係を有する。
【００５２】
ｎ_A2＞ｎ_C2＞ｎ_C1 ・・・（２）
これは、コア部５０Ａの屈折率ｎ_A2が、その周囲のクラッド部５０Ｂの屈折率ｎ_C2より高いステップインデックス型の光伝送路となることを意味する。従って、この光導波路５０に導入された他の光ビームあるいは後述する全反射条件を満たす角度で導入された他の光は、光導波路５０のコア部５０Ａ中を全反射しながら伝搬する。
【００５３】
このように、本実施の形態では、図５に示すように、光送受信モジュール１０内の光導波路５０を形成したい領域に混合液３０を充填し、且つ光方向性結合器２６によって、光入出力口１６Ａから端部１８Ａを光送受信モジュール１０内に挿入した光ファイバ１８と、短波長レーザ２２Ａ及び光検出器２４を光学的に結合しておき、発光素子１２から光ビームＬＢ１を出力させ、光ファイバ１８を介して外部へ出力された光ビームＬＢ１の光量が略最大となるように、光ファイバ１８をＸ−Ｙ方向に動かして、該光ファイバ１８の光入出力方向を調整した後、短波長レーザ２２Ａを点灯してコア部５０Ａを形成し、続いて、紫外線ランプ２２Ｂからの紫外線ＵＶを混合液３０全体に照射してクラッド部５０Ｂを形成することで、光ファイバ１８の先端と、発光素子１２及び受光素子１４との間に光導波路５０を形成する。
【００５４】
これにより、形成後の光導波路５０は、光送受信モジュール１０に対して、略最大効率で光ビームを伝送することができる。すなわち、形成後の光導波路５０に対して、光送受信モジュール１０内の発光素子１２や受光素子１４の光軸調整を行う必要がなく、内部での光量損失が少ない、すなわち光信号を効率よく送受信することできる光送受信モジュール１０を作成することができる。
【００５５】
また、光ファイバ１８の先端（１８Ａ）を混合液３０に漬けた状態で、光導波路５０を形成することで、形成されたクラッド部５０Ｂによって光ファイバ１８を固定することができる。これにより、筐体１６から光ファイバ１８の他端１８Ｂが突出された状態で光送受信モジュール１０に光ファイバ１８が一体成形された所謂ピッグテール（Pig-Tail）型のデバイスを簡単に作成することができる。
【００５６】
このピッグテール型の光送受信モジュール１０間で双方向通信を行う場合は、図６に示す如く、光コネクタ５４によって、各々の光送受信モジュール１０の光ファイバ１８を接続して用いればよい。また、長距離間の光通信を行う場合も、各々の光送受信モジュール１０の光ファイバ１８の間に、光コネクタ５４によって別の光ファイバ６０を接続すれば、通信距離を簡単に延長することができる。
また、このように光ファイバ６０によって延長可能であるので、筐体１６から突出させる光ファイバ１８の長さは例えば、１０ｃｍ程度と短くてよい。
【００５７】
なお、光送受信モジュール１０は、外部と光信号を送受信するものであれば如何なる形態のものでもよく、以下に実施例として、２つの異なる波長の光ビームで同時に２種類の光信号を送受信可能な光送受信モジュールについて説明する。
【００５８】
[実施例]
図７に示す光送受信モジュール１０は、光ファイバ１８の端面へ光信号を入出力する入出力モジュール４０と、外部装置との間で電気信号の入出力を行うために、外部装置と接続される電気信号入出力手段としてのコネクタ４２と、変換手段としての駆動・処理回路４４とを備えている。
【００５９】
入出力モジュール４０の筐体には開口４０Ａが形成されており、本実施例では、光送受信モジュール１０自体の筐体１６の光入出力口１６Ａを貫通して光ファイバ１８の一端部１８Ａがこの開口４０Ａに挿入して光導波路５０を形成する。
【００６０】
また、入出力モジュール４０は、第１及び第２の光信号入出力手段として、２対の発光素子１２及び受光素子１４を備えている。なお、以下では、一方の対を発光素子１２Ａ及び受光素子１４Ａ、他方の対を発光素子１２Ｂ及び受光素子１４Ｂと称す。
【００６１】
発光素子１２Ａ、１２Ｂは、互いに異なる波長λ３、λ４の光ビームを出力する。本実施の形態では、具体的に、発光素子１２Ａは、波長λ３＝６５０ｎｍの光ビームを出力し、発光素子１２Ｂは、波長λ４＝５２０ｎｍの光ビームを出力するようになっている。これは、一般的なＰＯＦは、光量損失が低い波長帯（所謂窓）が６５０ｎｍ、５５０〜４７０ｎｍに存在するためである。
【００６２】
受光素子１４Ａ、１４Ｂは、それぞれの受光面に入射した光ビームを受光し、当該受光量に応じた電気信号を出力する。なお、以下では、この電気信号のことを受光信号と称す。
【００６３】
発光素子１２Ａ、１２Ｂから出力された光ビームの進行方向には、案内手段として、それぞれビームスプリッタ４６Ａ、４６Ｂが配設されている。ビームスプリッタ４６Ａ、４６Ｂは、透過光量と反射光量が予め定められた所定の分割比（例えば１：１の分割比）となるように、光ビームのうち所定光量を透過し、所定光量を反射する。なお、ビームスプリッタ４６Ａ、４６Ｂは偏向ビームスプリッタ等の偏向光学機能を有させて、透過光と反射光の比率を自由に調整させてもよい。
【００６４】
ビームスプリッタ４６Ａ、４６Ｂを透過した光ビームの進行方向で、且つ光ビームの光路が交差する位置には、合成分離手段として、所定波長の光ビームを透過し、別の所定波長の光ビームを反射する波長フィルタ４８が配設されている。
詳しくは、波長フィルタ４８は、波長λ３の光ビームを透過し、波長λ４の光ビームを反射するようになっており、波長フィルタ４８によって、発光素子１２Ａ、１２Ｂから出力された波長の異なる２つの光ビームが合成される。なお、波長フィルタ４８は、その他の波長帯についてはハーフミラーとして機能するようになっている。
【００６５】
この波長フィルタ４８によって合成された光ビームは、開口４０Ａに挿入された光ファイバ１８の端部１８Ａ側の端面に入射し、光ファイバ１８内部を端部１８Ｂ方向へ伝送され、端部１８Ｂ側の端面から出力される。
【００６６】
なお、入出力モジュール４０の光ビームの光路上に、例えば集光レンズを配置して光ビームを集光させて光ファイバ１８に入射させたり、例えばコリメータレンズを配置して光ビームを平行光化し、光ファイバ１８に当該光ファイバ１８の光軸に平行な光束となって入射するようにして、光ファイバ１８の端面での光量損失を低減させるようにしてもよい。
【００６７】
一方、光ファイバ１８から入出力モジュール４０へ入力された光ビームは、波長フィルタ４８へ入射し、波長λ３の光ビームは透過されて、ビームスプリッタ４６Ａ方向へと進行し、波長λ４の光ビームは反射されて、ビームスプリッタ４６Ｂ方向へと進行する。
【００６８】
波長λ３の光ビーム、波長λ４の光ビームは、それぞれビームスプリッタ４６Ａ、４６Ｂによって予め定められた所定光量、例えば１：１の分割比で反射されて、受光素子１４Ａ、１４Ｂ方向へ案内され、受光素子１４Ａ、１４Ｂの受光面に入射する。なお、光量ロスによる通信安定性の低下を考慮しなくてもよい場合、例えば、発光素子の出力光量や送信する信号の重要度に応じて、両方或いは何れか一方の受光素子を対となる発光素子と並べて配設して、ビームスプリッタを省略してもよい。
【００６９】
コネクタ４２は、外部装置側の入出力端子と接続可能となっており、外部装置と電気信号を入出力する。本実施の形態では、ＩＥＥＥ１３９４規格の端子と接続可能である場合、すなわち光送受信モジュール１０がＩＥＥＥ１３９４規格に則ったインタフェースとして使用可能となっており、具体的に、コネクタ４２は、Ｄａｔａ信号としてＴＰＡ、ＴＰＡ^*の２つの電気信号、Ｓｔｒｏｂｅ信号としてＴＰＢ、ＴＰＢ^*の２つの電気信号の計４つの電気信号各々を外部装置と入出力するために４つのピン、及び光送受信モジュール１０を駆動するための電源及びＧＮＤの供給を外部装置から受けるための２つのピンの合計６つのピンを備えている（所謂６ピンコネクタ）。なお、電源及びＧＮＤの供給用ピンを省略した４ピンコネクタとしてもよい。
【００７０】
なお、本実施例では、ＩＥＥＥ１３９４規格を例に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＩＥＥＥ１３９４規格の他にも、例えばＧＰＩＢやＲＳ２３２Ｃ規格とすることもできる。
【００７１】
コネクタ４２の各ピンは、駆動・処理回路４４に接続されており、駆動・処理回路４４は、入出力モジュール４０の発光素子１２Ａ、１２Ｂ、受光素子１４Ａ、１４Ｂと接続されている。
【００７２】
駆動・処理回路４４には、コネクタ４２を介して、外部装置からＴＰＡ、ＴＰＡ^*、ＴＰＢ、ＴＰＢ^*の各信号が入力される。駆動・処理回路４４は、外部装置から入力された電気信号に基づいて、ＤＡＴＡ信号用の点灯信号、及びＳｔｒｏｂｅ信号用の点灯信号を生成すると共に、生成したＤＡＴＡ信号用の点灯信号及びＳｔｒｏｂｅ信号用の点灯信号に基づいて、発光素子１２Ａ、１２Ｂの駆動をそれぞれ制御する。
【００７３】
また、駆動・処理回路４４には、受光素子１４Ａ、１４Ｂから受光信号が入力される。駆動・処理回路４４は、受光素子１４Ａ、１４Ｂからの受光信号を処理することによって、ＴＰＡ、ＴＰＡ^*、ＴＰＢ、ＴＰＢ^*の信号を生成し、コネクタ４２を介して、コネクタ４２と接続された外部装置へと出力する。
【００７４】
なお、光送受信モジュール１０は、その駆動源、すなわち駆動・処理回路４４、発光素子１２、及び受光素子１４の駆動には、コネクタ４２を介して外部装置から供給された電源を用いる。
【００７５】
上記のような構成の光送受信モジュール１０内に、本発明を適用して光導波路５０を作成する場合は、例えば、入出力モジュール４０内に混合液３０を満たして、光送受信モジュール１０の入出力口１６Ａに光ファイバ１８の端部１８Ａを貫通させて、入出力モジュール４０の開口４０Ａに挿入し、端部１８Ａの先端をこの混合液３０に漬ける。この状態で、発光素子１２Ａ、１２Ｂを点灯させると、発光素子１２Ａから出力された光ビームは、そのうちの所定光量がビームスプリッタ４６Ａを透過して、波長フィルタ４８に入射する。また、発光素子１２Ｂから出力された光ビームは、そのうちの所定光量がビームスプリッタ４６Ｂを透過して、波長フィルタ４８に入射する。そして、発光素子１２Ａから出力された光ビームは波長フィルタ４８を透過し、発光素子１２Ｂから出力された光ビームは波長フィルタ４８によって反射されることによって合成されて、光ファイバ１８の端部１８Ａ側の端面に入射し、光ファイバ１８内を伝送して、端部１８Ｂ側の端面から出力される。
【００７６】
そして、この光ファイバ１８から出力された合成光の光量が略最大となるように、光ファイバ１８の光入出力方向を調整した後、調整後の状態を維持しながら、短波長レーザ２２Ａを点灯する。
【００７７】
この場合、短波長レーザ２２Ａから出力された光ビームＬＢ２は、光ファイバ１８Ｂ側の端面から入射し、光ファイバ１８内を伝送して、光ファイバ１８Ａ側の端面から光入出力モジュール４０内に充填されている混合液４０内に出力される。そして、まず、波長フィルタ４８に入射し、波長フィルタ４８は光ビームＬＢ２に対してはハーフミラーとして機能するので、一部を透過し、他の一部を反射する。すなわち、光ビームＬＢ２は、波長フィルタ４８によって、発光素子１２Ａ、１２Ｂ方向へと分割され、発光素子方向１２Ａへと進行した光ビームＬＢ２の一部は、そのうちの所定光量がビームスプリッタ４６Ａを透過して、発光素子１２Ａへとそのまま進行し、残りはビームスプリッタ４６Ａで反射されて受光素子方向１４Ａへと案内される。また、発光素子方向１２Ｂへと進行した光ビームＬＢ２の他の一部は、そのうちの所定光量がビームスプリッタ４６Ｂを透過して、発光素子１２Ｂへとそのまま進行し、残りはビームスプリッタ４６Ｂで反射されて受光素子方向１４Ｂへと案内される。
【００７８】
このように、短波長レーザ２２Ａから出力された光ビームＬＢ２は、波長フィルタ４８、ビームスプリッタ４６Ａ、ビームスプリッタ４６Ｂによって、発光素子１２Ａ、１２Ｂ、受光素子１４Ａ、１４Ｂへと分割されるので、混合液３０中に、光ファイバ１８の端部１８Ａから発光素子１２Ａ、発光素子１２Ｂ、受光素子１４Ａ、及び受光素子１４Ｂへと各々分岐するコア部５０Ａが形成される。
【００７９】
続いて、紫外線ランプ２２Ｂを点灯して、周囲から紫外線ＵＶを照射して混合液３０全体を硬化させてクラッド部５０Ｂを形成する。これにより、光ファイバ１８の先端と、発光素子１２Ａ、発光素子１２Ｂ、受光素子１４Ａ、及び受光素子１４Ｂとの各々間に、光ファイバ１８と発光素子１２Ａ、発光素子１２Ｂ、受光素子１４Ａ、及び受光素子１４Ｂとを各々結合する光導波路５０を形成することができる。
【００８０】
このようにして光導波路５０を形成することにより、ピッグテール型のＩＥＥＥ１３９４規格に準拠した光送受信モジュール１０を簡単に作成することができる。
【００８１】
【発明の効果】
上記に示したように、本発明は、光導波路の形成後に光軸調整が不要であるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる光送受信モジュールの概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係わる光導波路自己形成装置の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態に係わる混合溶液の分光感度特性図である。
【図４】本発明の実施の形態に係わる光導波路の形成手順を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係わる光導波路の形成方法を示す概念図である。
【図６】図５の光導波路の形成方法を用いて作成された光送受信モジュールの接続例である。
【図７】光送受信モジュールの一例を示す詳細構成図である。
【符号の説明】
１０発光素子
１２受光素子
１４光送受信モジュール
１６筐体
１８光ファイバ
２０光導波路自己形成装置
２２光導波路形成用光源
２２Ａ短波長レーザ
２２Ｂ紫外線ランプ
２４光検出器
２６光方向性結合器
２８光コネクタモジュール
３０混合液
５０光導波路
５０Ａコア部
５０Ｂクラッド部
ＬＢ１光ビーム
ＬＢ２光ビーム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
 The present invention relates to a method of forming an optical waveguide.To the lawA method of forming an optical waveguide in an optical transmission / reception module that includes a light emitting element and a light receiving element for emitting and receiving a communication light beam of a predetermined wavelength inside, and transmitting and receiving an optical signalTo the lawRelated.
[0002]
[Prior art]
In recent years, instead of metal cables that transmit and receive electrical signals, so-called optical cables that transmit and receive signals by light using optical fibers have been put into practical use. In general, an optical cable is provided with an optical transmission / reception module in which a light emitting element such as an LD as a light source and a light receiving element such as a PD as a photodetector are integrated at the end of the optical fiber. By inputting / outputting light to / from the optical signal, transmission / reception of the optical signal through the optical fiber is realized.
[0003]
This optical transmission / reception module includes a type that transmits and receives only a single wavelength optical signal and a type that can transmit and receive a plurality of wavelengths of optical signals. Among these, the type that transmits and receives a single wavelength optical signal has already been commercialized as an RS232C optical modem by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.
[0004]
By the way, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-131542, an optical transmission / reception module is combined with so-called bulk optical components such as a condensing lens, a diffraction grating, a collimator lens, etc. On the other hand, there is one that optically couples a light emitting element and a light receiving element. However, in such a combination of bulk optical components, there is a limit in suppressing light loss due to light scattering, etc., and the light emitting element and the light receiving element are efficiently coupled to the optical fiber. I can't.
[0005]
For this reason, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-214345 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-241642, it is necessary to couple an optical fiber, a light emitting element, and a light receiving element through an optical waveguide. Japanese Patent Laid-Open No. 2000-199830 discusses a technique for using a plastic fiber for an optical waveguide. Further, in the techniques described in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2000-214345 and 2000-199830, a technique for performing bidirectional communication using a single wire (one optical fiber) is being studied.
[0006]
As a technique for coupling via this optical waveguide, in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-47055, an optical waveguide substrate in which an optical waveguide is formed inside by a clad layer formed on the surface using an alignment pattern is used as an optical fiber. A technique for attaching to a base on which a V-shaped groove for fixing is formed has been proposed.
[0007]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-347043 proposes a technique for forming an optical waveguide at the tip of an optical fiber using a photocurable resin solution (hereinafter referred to as “self-forming technique”).
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-47055, the optical waveguide substrate is attached to the base on which the V-shaped groove is formed, so that there is a limit to downsizing of the module. Adjustment work for aligning the optical axes of the light emitting and receiving elements with each other is necessary. For this reason, there existed a problem that work man-hours were many and cost would become high.
[0009]
In addition, when a self-forming technique such as that disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-347043 is used, it is not necessary to adjust the optical axis for coupling between the optical waveguide and the optical fiber. After the formation of the optical waveguide, the optical axis of the light emitting / receiving element had to be adjusted with respect to the formed optical waveguide.
[0010]
 The present invention has been made to solve the above problems, and a method of forming an optical waveguide that does not require optical axis adjustment after formation.The lawThe purpose is to provide.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
 In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is provided with a predetermined inside.The first ofA method of forming an optical waveguide in an optical transceiver module for transmitting and receiving optical signals, comprising a light emitting element and a light receiving element for emitting and receiving a light beam for wavelength communication, and forming the optical waveguide in the optical transceiver module Predetermined space areaSecond ofwavelengthA liquid mixture of a first photocurable resin solution having a longer curing start wavelength and a second photocurable resin solution having a shorter cure start wavelength than the predetermined second wavelength, and the predetermined first 2 wavelengthsBy introducing a light beam for forming an optical waveguide, a light curable resin solution that cures in the optical axis direction is filled, and one end of an optical fiber is inserted from the light input / output port of the optical transceiver module, and the light emission The element is allowed to emit light, and the predetermined communicationThe first ofA light beam of a wavelength is output, and the output is a predetermined for communicationThe first ofWhile detecting the output light amount output to the outside of the transmission / reception module through the optical fiber out of the light beam of the wavelength, the optical input / output axis direction of the optical fiber in the direction in which the output light amount is substantially maximized After adjusting, the optical input / output axis direction of the optical fiber after the adjustment is maintained, and the optical waveguide forming predetermined end from the other end of the optical fiber is maintained.Second ofA light beam having a wavelength is incident into the optical transceiver module.
[0012]
 According to the first aspect of the present invention, the space region forming the optical waveguide in the optical transceiver module is filled with the photocurable resin solution, and one end of the optical fiber is connected to the optical input / output port of the optical transceiver module. The light emitting element is caused to emit light in the inserted state. As a result, the predetermined communicationThe first ofA light beam having a wavelength travels through a predetermined path in the optical transmission / reception module, travels to the light input / output port, enters one end surface of the optical fiber, and is output to the outside of the optical transmission / reception module through the optical fiber. Then, while detecting the output light amount, the optical input / output axis direction of the optical fiber is adjusted to a direction in which the output light amount becomes substantially maximum.
[0013]
 After this adjustment, after adjustmentLightWhile maintaining the optical input / output axis direction of the fiber, from the other end of the optical fiber toward the optical transmission / reception module, a predetermined optical waveguide formationSecond ofBy injecting a light beam having a wavelength, the light beam for forming the optical waveguide is introduced into the photo-curable resin solution, and the optical waveguide is formed. Can be transmitted. Therefore, the operation | work which adjusts the optical axis of the light emitting element and light receiving element of a transmission / reception module with respect to the optical waveguide after formation can be abbreviate | omitted.
[0014]
 In particular,in frontThe photocurable resin solution is the predeterminedSecond ofA first photocurable resin solution having a curing start wavelength longer than the wavelength;Second ofIt is a liquid mixture with the second photocurable resin solution having a curing start wavelength shorter than the constant wavelength.The In addition, as described in claim 2,The predetermined from the light sourceSecond ofAfter only the first photocurable resin solution is cured by a light beam having a wavelength to form an axial core portion, the first and second photocurable resin solutions are cured from the periphery of the mixed solution. A so-called step index type optical waveguide having a core part and a clad part by irradiating light in a wavelength band to be formed and forming a clad part having a refractive index smaller than the refractive index of the core part around the core part Can be formed.
[0015]
If the optical waveguide is formed as described above with one end of the optical fiber immersed in the photocurable resin solution as described in claim 3, the optical fiber is connected to one end of the optical fiber. In this state, the optical waveguide is formed, and the optical fiber is fixed by the formed optical waveguide, so that the coupling between the optical fiber and the optical waveguide does not shift.
[0016]
Thus, by forming the optical waveguide inside by the method as described above, it is possible to transmit the light beam with substantially maximum efficiency without adjusting the optical axis of the light emitting / receiving element after the optical waveguide is formed. An efficient optical transceiver module with little light loss can be easily created.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an example of an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0027]
As shown in FIG. 1, the optical transceiver module 10 includes a light emitting element 12 such as an LD (Laser Diode) and a light receiving element 14 such as a PD (Photo Diode) inside, and a housing 16 with an external light beam. An input / output port 16A for inputting / outputting. The optical transceiver module 10 guides the light beam LB1 output from the light emitting element 12 to the input / output port 16A through an optical member such as a beam splitter or a mirror, and is input into the optical transceiver module 10 from the input / output port 16A. The light beam is guided to the light receiving element 14 through an optical member.
[0028]
With one end (hereinafter referred to as “end portion”) 18A of the optical fiber 18 inserted from the input / output port 16A and the other end (hereinafter referred to as “end portion”) 18B left outside the casing 16, An optical waveguide 50 (see FIG. 4) that optically couples them to a space region between the end portion 18A of the optical fiber 18 and the light emitting element 12 and the light receiving element 14 by the optical waveguide self-forming device 20 described below. Is formed.
[0029]
[Detailed configuration of optical waveguide self-forming device]
Next, the configuration of the optical waveguide self-forming device 20 will be described in detail. As shown in FIG. 2, the optical waveguide self-forming device 20 transmits an optical waveguide forming light source 22, a photodetector 24 such as a PD for detecting light, an optical directional coupler 26, and an end 18 B of the optical fiber 18. When the optical connector module 28 for connecting to the directional coupler 26 and the optical waveguide 50 are formed, the curing start wavelength and the cured wavelength are filled in the casing 16 (a space region in which the optical waveguide 50 is formed). It is comprised from the liquid mixture 30 which mixed two types of photocurable resin solutions from which a refractive index differs.
[0030]
The light source 22 for forming an optical waveguide is composed of two types of light sources that output light of different wavelengths, specifically, a short wavelength laser 22A that linearly cures one component of the mixed solution, and the entire mixed solution 30. For example, an ultraviolet lamp 22B is provided. Hereinafter, the light beam output from the short wavelength laser 22A is referred to as a light beam LB2.
[0031]
The optical directional coupler 26 optically couples the optical fiber 18 connected via the optical connector module 28 with the short wavelength laser 22A and the photodetector 24, and according to a predetermined division ratio, the optical fiber. All or part of the light beam traveling from 18 to the short wavelength laser 22A is guided to the photodetector 24. The photodetector 24 receives this light beam and monitors the amount of light output from the optical fiber 18.
[0032]
That is, by the coupling by the optical directional coupler 26, the light beam LB1 output from the optical transceiver module 10 via the optical fiber 18 is guided to the photodetector 24, and the light beam LB2 output from the short wavelength laser 22A is guided. It can be introduced into the optical transceiver module 10 via the optical fiber 18. Further, due to the straightness of the light beam, the paths of the light beams LB1 and LB2 in both directions in the optical transceiver module 10 at this time, that is, the optical axes of the light beams substantially coincide.
[0033]
The same effect can be obtained by using a beam splitter instead of the optical directional coupler 26.
[0034]
The mixed liquid 30 is composed of, for example, an epoxy-based high-refractive index photocurable resin solution having a refractive index of 1.49 and an acrylic-based low-refractive index photocurable resin solution having a refractive index of 1.34. The spectral sensitivity characteristics of both are shown in FIG. The horizontal axis is wavelength and the vertical axis is relative sensitivity. Curve A is the spectral sensitivity characteristic of the epoxy-based high refractive index photocurable resin solution, and curve B is the spectral sensitivity characteristic of the acrylic low refractive index photocurable resin solution.
[0035]
As shown in FIG. 3, the photocurable resin solutions are selected such that the respective curing start wavelengths sandwich the wavelength λ1 of the light beam LB2 output from the short wavelength laser 22A used for curing. In addition, each curing start wavelength is selected to be shorter than the wavelength of the light beam transmitted / received by the optical transceiver module 10, and any light curable resin solution can be obtained by the light beam LB 1 output from the light emitting element 12. It is designed not to be cured. The light curable resin solution does not cure instantaneously, so the light beams LB1 and LB2 can have the same wavelength. However, as in the present embodiment, the wavelength of the light beam LB1 is light. It is preferable to set the wavelength of the light beam LB1 or the sensitivity of the solution so as not to affect the curing of the curable resin solution.
[0036]
Hereinafter, the photocurable resin solution having a high refractive index is referred to as solution A, and the low refractive index is referred to as solution B.
[0037]
In general, when solutions A and B having different refractive indexes are mixed, the refractive index n of the mixed solution_c1Is represented by equation (1) (Yamaguchi, “Refractive Index”, Kyoritsu Shuppan (1981)).
[0038]
n_C1= [(2M (C_A) +1) / (1-M (C_A))]^1/2
M (C_A) = C_A (ρ / ρ_A) (n_A1 ²-1) / (n_A1 ²+2) + (1-C_A) (ρ / ρ_B) (n_B1 ²-1) / (n_B1 ²+2) ... (1)
Where ρ: density of the mixture, ρ_A: Density of solution A, ρ_B: Density of solution B, n_A1: Refractive index of solution A, n_B1: Refractive index of solution B, C_A:% By weight of solution A.
[0039]
That is, the high refractive index n_A1Photocurable resin solution and low refractive index n_B1If you mix it in a certain ratio, n_B1<N_C1<N_A1Refractive index n_C1The mixed liquid 30 is obtained. And said ρ-C_AIf the parameter is selected, the refractive index n of the mixed solution_C1Is uniquely determined. Also, the refractive index n after curing_C2Is n_B2<N_C2<N_A2It becomes. Where n_A2, N_B2Are the refractive indices of the cured solutions A and B, respectively.
[0040]
[Action]
Next, the operation of the present embodiment will be described.
[0041]
First, as shown in FIG. 4A, the casing 16 of the optical transceiver module 10 is filled with the mixed solution 30, and the end 18A of the optical fiber 18 is inserted from the input / output port 16A of the optical transceiver module 10. The tip is immersed in the mixed solution 30. In this state, the light emitting element 12 is turned on to output a light beam into the mixed liquid 30 filled in the region where the optical waveguide 50 is formed.
[0042]
FIG. 4 shows the case where the liquid mixture 30 is filled in the entire housing 16, but at least in the space region in the housing 16 of the optical transceiver module 10 that forms the optical waveguide 50, specifically, For example, the mixed solution 30 may be filled in a region between the light emitting element 12 and the input / output port 16A.
[0043]
The light beam LB1 output from the light emitting element 12 passes through the beam splitter, the wavelength filter, and the like while traveling through the mixed liquid 30, and is incident on the end face of the optical fiber 18 on the end 18A side. The light beam incident on the end face on the end 18A side is transmitted through the optical fiber 18, is output from the end face on the end 18B side, and is input to the optical directional coupler 26 via the optical connector module 28. A part or all of the light beam LB 1 is guided to the light detector 24 by the light directional coupler 26 and detected by the light detector 24. The light detector 24 outputs a signal corresponding to the detected light amount (hereinafter referred to as “light amount signal”). From this light amount signal, the amount of light output to the outside through the optical fiber 18 in the light beam LB1 output from the light emitting element 12 can be grasped.
[0044]
While monitoring the light amount signal output from the photodetector 24, the optical fiber 18 is moved in the XY directions as shown in FIGS. As a result, the optical fiber 18 changes its axial direction with a position substantially coincident with the input / output port 16A as a fixed point, and the optical input / output direction (optical input / output axial direction) of the optical fiber 18 with respect to the optical transceiver module 10 changes. To do. Along with this change, the amount of light incident on the optical fiber 18 in the light beam LB1 output from the light emitting element 12 changes, so that the amount of light detected by the photodetector 24 changes.
[0045]
Then, the position of the optical fiber 18 is adjusted to a position where the detected light quantity indicated by the light quantity signal is maximized. When this adjustment is completed, the light emitting element 12 is turned off.
[0046]
Next, as shown in FIGS. 4C and 5, the short-wavelength laser 22 A is turned on while the position of the adjusted optical fiber 18 is maintained, and the light beam LB 2 enters the mixed liquid 30. . That is, the light beam LB2 output from the short wavelength laser 22A is incident on the end face on the end 18B side of the optical fiber 18 through the optical directional coupler 26 and the optical connector module 28.
[0047]
The light beam LB2 incident on the end surface on the end portion 18B side is transmitted through the optical fiber 18, and the light beam is output from the end surface on the end portion 18A side into the liquid mixture 30 filled in the optical transceiver module 10. .
[0048]
The light beam LB2 output from the optical fiber 18 travels substantially backward in the transmission path of the adjusted light beam LB1 in the mixed solution 30 and proceeds to the light emitting element 12. That is, the optical axis of the light beam LB2 is substantially the same as the adjusted light beam LB1. Further, in a general optical transceiver module 14, a light beam input from the input / output port 16 A is branched to the light receiving element 14 side by a beam splitter or the like, and the light beam is received by the light receiving element 14 to receive an optical signal. In this case, a part of the light beam LB2 is also branched in the same manner and proceeds to the light receiving element 14 side.
[0049]
Here, the short wavelength laser 22A is, for example, a He—Cd (helium cadmium) laser having a wavelength λ1 = 325 nm. This wavelength is shorter than the curing start wavelength of the solution A and longer than that of the solution B as described above. Therefore, only the solution A is cured. Further, since it is a light beam line, the light beam LB2 travels substantially straight. Therefore, as shown in FIG. 4D, a linear core portion 50 A is formed in the mixed solution 30 from the tip (end portion 18 A) of the optical fiber 18 and is coupled to the light receiving element 10 and the light emitting element 12. At this time, the solution B on the optical axis is pushed to the periphery.
[0050]
After the core portion 50A is formed in this way, next, as shown in FIG. 4E, the ultraviolet ray UV2 having the wavelength λ2 is uniformly irradiated from the surroundings by the ultraviolet lamp 22B. As shown in FIG. 3, since this wavelength λ2 is shorter than the curing start wavelength of both solutions A and B, both solutions can be cured. As a result, the periphery of the core portion 50 A, that is, the entire mixed solution 30 is cured to form the clad portion 50 B, thereby forming the optical waveguide 50. As a result, the tip (end portion 18A) of the optical fiber 18, the light emitting element 12, and the light receiving element 14 are coupled to the optical waveguide 50.
[0051]
At this time, the refractive index of the clad 50B before curing is expressed as n._C1, N is the refractive index after curing_C2When the refractive index n of the core portion 50A_A2Has the relationship of the following formula (2).
[0052]
n_A2> N_C2> N_C1 ... (2)
This is the refractive index n of the core part 50A._A2Is the refractive index n of the surrounding cladding part 50B_C2This means a higher step index type optical transmission line. Accordingly, another light beam introduced into the optical waveguide 50 or other light introduced at an angle satisfying a total reflection condition described later propagates through the core portion 50A of the optical waveguide 50 while being totally reflected.
[0053]
As described above, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, the mixed liquid 30 is filled in the region where the optical waveguide 50 in the optical transceiver module 10 is to be formed, and the optical directional coupler 26 performs optical input / output. The optical fiber 18 having the end 18A inserted into the optical transmission / reception module 10 from the port 16A, the short wavelength laser 22A, and the photodetector 24 are optically coupled, and the light beam LB1 is output from the light emitting element 12, and the light After adjusting the light input / output direction of the optical fiber 18 by moving the optical fiber 18 in the XY direction so that the amount of light of the light beam LB1 output to the outside through the fiber 18 becomes substantially maximum, The optical fiber 1 is formed by turning on the wavelength laser 22A to form the core portion 50A, and subsequently irradiating the entire mixed solution 30 with the ultraviolet light UV from the ultraviolet lamp 22B to form the cladding portion 50B. And the tip of an optical waveguide is formed 50 between the light-emitting element 12 and the light receiving element 14.
[0054]
Thereby, the optical waveguide 50 after formation can transmit a light beam to the optical transceiver module 10 with substantially maximum efficiency. That is, it is not necessary to adjust the optical axes of the light emitting element 12 and the light receiving element 14 in the optical transmission / reception module 10 with respect to the formed optical waveguide 50, and there is little light loss inside, that is, optical signals are efficiently transmitted / received. It is possible to create an optical transceiver module 10 that can be used.
[0055]
Moreover, the optical fiber 18 can be fixed by the formed clad part 50 B by forming the optical waveguide 50 with the tip (18 A) of the optical fiber 18 immersed in the mixed solution 30. Thus, a so-called Pig-Tail type device in which the optical fiber 18 is integrally formed with the optical transceiver module 10 with the other end 18B of the optical fiber 18 protruding from the housing 16 can be easily produced. it can.
[0056]
When two-way communication is performed between the pigtail type optical transceiver modules 10, the optical fiber 18 of each optical transceiver module 10 may be connected by an optical connector 54 as shown in FIG. Also, when performing optical communication over a long distance, the communication distance can be easily extended by connecting another optical fiber 60 between the optical fibers 18 of each optical transceiver module 10 by the optical connector 54. it can.
Since the optical fiber 60 can be extended in this way, the length of the optical fiber 18 protruding from the housing 16 may be as short as about 10 cm, for example.
[0057]
The optical transceiver module 10 may be of any form as long as it can transmit and receive optical signals to and from the outside. As an example, the optical transceiver module 10 can transmit and receive two types of optical signals at the same time using light beams of two different wavelengths. The optical transceiver module will be described.
[0058]
[Example]
The optical transmission / reception module 10 shown in FIG. 7 is connected to an external device in order to input / output an electrical signal between the input / output module 40 that inputs / outputs an optical signal to / from the end face of the optical fiber 18 and the external device. A connector 42 as electric signal input / output means and a drive / processing circuit 44 as conversion means are provided.
[0059]
An opening 40A is formed in the housing of the input / output module 40. In this embodiment, one end portion 18A of the optical fiber 18 passes through the optical input / output port 16A of the housing 16 of the optical transceiver module 10 itself. The optical waveguide 50 is formed by being inserted into the opening 40A.
[0060]
The input / output module 40 includes two pairs of light emitting elements 12 and light receiving elements 14 as first and second optical signal input / output means. Hereinafter, one pair is referred to as a light emitting element 12A and a light receiving element 14A, and the other pair is referred to as a light emitting element 12B and a light receiving element 14B.
[0061]
The light emitting elements 12A and 12B output light beams having different wavelengths λ3 and λ4. In the present embodiment, specifically, the light emitting element 12A outputs a light beam having a wavelength λ3 = 650 nm, and the light emitting element 12B outputs a light beam having a wavelength λ4 = 520 nm. This is because a general POF has a wavelength band (so-called window) with a low light loss at 650 nm and 550 to 470 nm.
[0062]
The light receiving elements 14A and 14B receive the light beams incident on the respective light receiving surfaces, and output an electrical signal corresponding to the received light amount. Hereinafter, this electric signal is referred to as a light reception signal.
[0063]
In the traveling direction of the light beams output from the light emitting elements 12A and 12B, beam splitters 46A and 46B are arranged as guide means, respectively. The beam splitters 46A and 46B transmit a predetermined amount of light and reflect a predetermined amount of light so that the transmitted light amount and the reflected light amount become a predetermined division ratio (for example, a division ratio of 1: 1). . The beam splitters 46A and 46B may have a deflecting optical function such as a deflecting beam splitter, and the ratio of transmitted light and reflected light may be freely adjusted.
[0064]
In the direction of travel of the light beam that has passed through the beam splitters 46A and 46B, and at the position where the optical path of the light beam intersects, as a combining / separating means, the light beam of a predetermined wavelength is transmitted and the light beam of another predetermined wavelength is reflected. A wavelength filter 48 is disposed.
Specifically, the wavelength filter 48 transmits the light beam having the wavelength λ3 and reflects the light beam having the wavelength λ4. The wavelength filter 48 allows the wavelength filter 48 to output two light beams having different wavelengths output from the light emitting elements 12A and 12B. The light beams are combined. The wavelength filter 48 functions as a half mirror for other wavelength bands.
[0065]
The light beam synthesized by the wavelength filter 48 is incident on the end surface on the end 18A side of the optical fiber 18 inserted into the opening 40A, is transmitted in the direction of the end 18B through the optical fiber 18, and is transmitted on the end 18B side. Output from the end face.
[0066]
For example, a condensing lens is arranged on the optical path of the light beam of the input / output module 40 to condense the light beam and enter the optical fiber 18, or a collimator lens is arranged to convert the light beam into parallel light. The light loss at the end face of the optical fiber 18 may be reduced by entering the optical fiber 18 as a light beam parallel to the optical axis of the optical fiber 18.
[0067]
On the other hand, the light beam input from the optical fiber 18 to the input / output module 40 enters the wavelength filter 48, the light beam having the wavelength λ3 is transmitted and travels in the direction of the beam splitter 46A, and the light beam having the wavelength λ4 is transmitted. Reflected and travels toward the beam splitter 46B.
[0068]
The light beam having the wavelength λ3 and the light beam having the wavelength λ4 are reflected by the beam splitters 46A and 46B, respectively, with a predetermined light amount, for example, a division ratio of 1: 1, and guided to the light receiving elements 14A and 14B to receive light. The light enters the light receiving surfaces of the elements 14A and 14B. In addition, when it is not necessary to consider the decrease in communication stability due to the loss of light amount, for example, depending on the output light amount of the light emitting element and the importance of the signal to be transmitted, both or one of the light receiving elements is paired. The beam splitter may be omitted by arranging the elements side by side.
[0069]
The connector 42 can be connected to an input / output terminal on the external device side, and inputs / outputs electrical signals to / from the external device. In the present embodiment, when it is connectable to a terminal of the IEEE 1394 standard, that is, the optical transmission / reception module 10 can be used as an interface conforming to the IEEE 1394 standard. Specifically, the connector 42 uses TPA, TPA^*Two electrical signals, TPB and TPB as Strobe signals^*The four electric signals in total are four pins for inputting / outputting each of the four electric signals to / from the external device, and two pins for receiving the power supply and GND supply for driving the optical transceiver module 10 from the external device In total (so-called 6-pin connector). In addition, it is good also as a 4-pin connector which abbreviate | omitted the power supply pin and the GND supply pin.
[0070]
In this embodiment, the IEEE 1394 standard will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and other than the IEEE 1394 standard, for example, the GPIB or RS232C standard may be used.
[0071]
Each pin of the connector 42 is connected to a driving / processing circuit 44, and the driving / processing circuit 44 is connected to the light emitting elements 12A, 12B and the light receiving elements 14A, 14B of the input / output module 40.
[0072]
The drive / processing circuit 44 is connected to the TPA, TPA from the external device via the connector 42.^*, TPB, TPB^*Each signal is input. The driving / processing circuit 44 generates a lighting signal for the DATA signal and a lighting signal for the Strobe signal based on the electrical signal input from the external device, and also generates the lighting signal for the generated DATA signal and the Strobe signal. The driving of the light emitting elements 12A and 12B is controlled based on the lighting signal.
[0073]
The drive / processing circuit 44 receives light reception signals from the light receiving elements 14A and 14B. The drive / processing circuit 44 processes the light reception signals from the light receiving elements 14A and 14B, thereby obtaining TPA and TPA.^*, TPB, TPB^*Is output to the external device connected to the connector 42 via the connector 42.
[0074]
The optical transmission / reception module 10 uses a power source supplied from an external device via the connector 42 to drive its driving source, that is, the driving / processing circuit 44, the light emitting element 12, and the light receiving element 14.
[0075]
When the optical waveguide 50 is created by applying the present invention in the optical transceiver module 10 having the above-described configuration, for example, the input / output module 10 is filled with the liquid mixture 30 and the input / output of the optical transceiver module 10 is performed. The end 18A of the optical fiber 18 is passed through the opening 16A and inserted into the opening 40A of the input / output module 40, and the tip of the end 18A is immersed in the mixed solution 30. When the light emitting elements 12A and 12B are turned on in this state, a predetermined amount of the light beam output from the light emitting element 12A passes through the beam splitter 46A and enters the wavelength filter 48. In addition, the light beam output from the light emitting element 12B transmits a predetermined amount of light through the beam splitter 46B and enters the wavelength filter 48. Then, the light beam output from the light emitting element 12A is transmitted through the wavelength filter 48, and the light beam output from the light emitting element 12B is reflected by the wavelength filter 48 to be combined, so that the end 18A side of the optical fiber 18 is obtained. Is transmitted through the optical fiber 18 and output from the end face on the end 18B side.
[0076]
Then, after adjusting the light input / output direction of the optical fiber 18 so that the amount of the combined light output from the optical fiber 18 is substantially maximized, the short wavelength laser 22A is turned on while maintaining the adjusted state. To do.
[0077]
In this case, the light beam LB2 output from the short wavelength laser 22A is incident from the end face on the optical fiber 18B side, transmitted through the optical fiber 18, and filled into the optical input / output module 40 from the end face on the optical fiber 18A side. Is output into the mixed liquid 40. First, the light enters the wavelength filter 48, and the wavelength filter 48 functions as a half mirror with respect to the light beam LB2, so that part of the light is transmitted and the other part is reflected. That is, the light beam LB2 is divided by the wavelength filter 48 in the direction of the light emitting elements 12A and 12B, and a part of the light beam LB2 that has traveled in the direction of the light emitting element 12A passes through the beam splitter 46A. Then, the light travels to the light emitting element 12A as it is, and the rest is reflected by the beam splitter 46A and guided to the light receiving element direction 14A. The other part of the light beam LB2 that has traveled in the direction of the light emitting element 12B passes through the beam splitter 46B, and the predetermined amount of light proceeds to the light emitting element 12B as it is, and the rest is reflected by the beam splitter 46B. To the light receiving element direction 14B.
[0078]
As described above, the light beam LB2 output from the short wavelength laser 22A is divided into the light emitting elements 12A and 12B and the light receiving elements 14A and 14B by the wavelength filter 48, the beam splitter 46A, and the beam splitter 46B. 30, a core portion 50A is formed that branches from the end portion 18A of the optical fiber 18 to the light emitting element 12A, the light emitting element 12B, the light receiving element 14A, and the light receiving element 14B.
[0079]
Subsequently, the ultraviolet lamp 22B is turned on, and the entire mixed solution 30 is cured by irradiating ultraviolet rays UV from the surroundings to form the clad portion 50B. As a result, the optical fiber 18, the light emitting element 12A, the light emitting element 12B, the light receiving element 14A, and the light receiving element are respectively disposed between the tip of the optical fiber 18 and the light emitting element 12A, the light emitting element 12B, the light receiving element 14A, and the light receiving element 14B. The optical waveguide 50 that couples each of the elements 14B can be formed.
[0080]
By forming the optical waveguide 50 in this manner, the optical transceiver module 10 compliant with the pigtail type IEEE 1394 standard can be easily created.
[0081]
【The invention's effect】
As described above, the present invention has an excellent effect that optical axis adjustment is unnecessary after the formation of the optical waveguide.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical transceiver module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of an optical waveguide self-forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a spectral sensitivity characteristic diagram of a mixed solution according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a procedure for forming an optical waveguide according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a method for forming an optical waveguide according to an embodiment of the present invention.
6 is a connection example of an optical transceiver module created by using the optical waveguide forming method of FIG.
FIG. 7 is a detailed configuration diagram illustrating an example of an optical transceiver module.
[Explanation of symbols]
10 Light emitting element
12 Light receiving element
14 Optical transceiver module
16 housing
18 Optical fiber
20 Optical waveguide self-forming device
22 Light source for optical waveguide formation
22A short wavelength laser
22B UV lamp
24 photodetectors
26 Optical directional coupler
28 Optical connector module
30 liquid mixture
50 Optical waveguide
50A core
50B cladding
LB1 light beam
LB2 light beam

Claims

内部に所定の第１波長の通信用の光ビームを発光及び受光する発光素子及び受光素子を備え、光信号を送受信する光送受信モジュール内の光導波路の形成方法であって、
前記光送受信モジュール内の前記光導波路を形成する空間領域に、予め定められた所定の第２波長より硬化開始波長が長い第１の光硬化性樹脂溶液と、前記所定の第２波長より硬化開始波長が短い第２の光硬化性樹脂溶液との混合液であって、かつ、前記所定の第２波長の光導波路形成用の光ビームが導入されることによって、光軸方向に硬化する光硬化性樹脂溶液を充填し、
前記光送受信モジュールの光入出力口から光ファイバの一端を挿入し、
前記発光素子を発光させて、前記通信用の所定の第１波長の光ビームを出力し、
出力された前記通信用の所定の第１波長の光ビームのうち、前記光ファイバを介して、前記送受信モジュールの外部へ出力される出力光量を検出しながら、
該出力光量が略最大となる方向に、前記光ファイバの光入出力軸線方向を調整した後、
前記調整後の前記光ファイバの光入出力軸線方向を維持しつつ、前記光ファイバの他端から前記光導波路形成用の所定の第２波長の光ビームを前記光送受信モジュール内へ向けて入射する、
ことを特徴とする光導波路の形成方法。A method of forming an optical waveguide in an optical transmission / reception module that includes a light emitting element and a light receiving element for emitting and receiving a communication light beam having a predetermined first wavelength therein, and that transmits and receives an optical signal,
A first photocurable resin solution having a curing start wavelength longer than a predetermined second wavelength , and a curing start from the predetermined second wavelength, in a space region forming the optical waveguide in the optical transceiver module Photocuring that is a liquid mixture with a second photocurable resin solution having a short wavelength and that cures in the optical axis direction by introducing a light beam for forming an optical waveguide having the predetermined second wavelength. Filling with a functional resin solution,
Insert one end of the optical fiber from the optical input / output port of the optical transceiver module,
Causing the light emitting element to emit light and outputting a light beam of a predetermined first wavelength for communication;
While detecting the output light amount output to the outside of the transceiver module via the optical fiber, out of the output light beam of the predetermined first wavelength for communication,
After adjusting the optical input / output axis direction of the optical fiber in the direction in which the output light amount becomes substantially maximum,
While maintaining the optical input / output axis direction of the optical fiber after the adjustment, a light beam having a predetermined second wavelength for forming the optical waveguide enters the optical transceiver module from the other end of the optical fiber. ,
An optical waveguide forming method characterized by the above.

光源からの前記所定の第２波長の光ビームによって、前記第１の光硬化性樹脂溶液のみを硬化させて軸状のコア部を形成した後、前記混合液の周囲から前記第１及び第２の光硬化性樹脂溶液を硬化させる波長帯で光を照射し、前記コア部の周囲に、前記コア部の屈折率よりも小さい屈折率を有するクラッド部を作成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光導波路の形成方法。By the predetermined second wavelength of the light beam from the light source, after the formation of the shaft-like core portion is cured only the first photo-curable resin solution, the first and from the periphery of the liquid mixture Irradiating light in a wavelength band for curing the photo-curable resin solution of No. 2, and creating a cladding part having a refractive index smaller than the refractive index of the core part around the core part;
The method for forming an optical waveguide according to claim 1.

前記光ファイバの一端を前記光硬化性樹脂溶液内に浸した状態で光導波路を作成する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光導波路の形成方法。Creating an optical waveguide with one end of the optical fiber immersed in the photocurable resin solution;
The method for forming an optical waveguide according to claim 1, wherein the optical waveguide is formed.