JPH09295355A - 微小光学素子の端面レンズおよび微小光学素子の端面レンズ形成方法 - Google Patents

微小光学素子の端面レンズおよび微小光学素子の端面レンズ形成方法

Info

Publication number
JPH09295355A
JPH09295355A JP8110882A JP11088296A JPH09295355A JP H09295355 A JPH09295355 A JP H09295355A JP 8110882 A JP8110882 A JP 8110882A JP 11088296 A JP11088296 A JP 11088296A JP H09295355 A JPH09295355 A JP H09295355A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical element
optical
face
end surface
lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8110882A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshisada Sekiguchi
利貞 関口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP8110882A priority Critical patent/JPH09295355A/ja
Publication of JPH09295355A publication Critical patent/JPH09295355A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微小光学素子端部からの出射光を他の光学部
品と結合させる結合部における結合効率を向上させて出
射光を有効に結合できると共に、結合効率の差異をなく
してトレランスを大きくできる端面レンズおよびその形
成方法を提供する。 【解決手段】 光学素子1のレーザ光の出射側端面1a
には、滴下あるいは付着された流動性物質7により中央
部の盛り上がった流動性物質薄膜5aを固化した光学レ
ンズ構造体5を形成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ素子、
光スイッチ、平面光回路素子などのように導波路を伝搬
する光を有効に他の光学素子と結合させる必要のある微
小光学素子に適用するのに好適な微小光学素子の端面レ
ンズおよびその形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】光学素子の端面は、通常、光学素子から
出射したあるいは該素子へ入射する光は、レンズなどに
より集光されて、光ファイバなどの他の光学部品と結合
される。この際には、光学素子の端面を経て光の一部が
導波路に結合する。
【0003】例えば図9、図10に示すように、光学素
子の一例である半導体レーザ素子aの活性層a1端面か
ら出射する光b1を、異形レンズc(図9の素子単体の
場合)、または、球状レンズdおよびセルフォックレン
ズe(図10のアレイ状素子)などで集光b2して他の
光学部品である光ファイバfからなる導波路に入射させ
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記光
学素子aから出射される光の強度分布はガウス分布を示
し、出射された光は前記符号b1で示すように拡がるた
め、ガウス分布の中央部(強度が強い部分)のみが結合
することができる。逆に言えば、ガウス分布の両端部の
光は充分に結合できない。したがって、この結合できな
い光があることから、従来は、結合効率に限界があると
いう問題点があった。また、結合する際にレンズをかな
り接近させなければ、レンズの位置による結合効率の差
異はかなり大きい(トレランスが小さい)。したがっ
て、従来は、結合部の位置に制約されて自由な設計がで
きないという問題点もあった。
【0005】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたものであって、微小光学素子端部からの出射
光を他の光学部品と結合させる結合部における結合効率
を向上させて出射光を有効に結合できると共に、結合効
率の差異をなくしてトレランスを大きくできる微小光学
素子の端面レンズおよびその形成方法を提供することを
課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため次の構成を有する。請求項1の発明は、導波
路中に光を伝搬する微小光学素子の端面からの出射光が
他の光学部品と結合される光結合部において、前記光学
素子の端面には、滴下あるいは付着された流動性物質に
より中央部の盛り上がった流動性物質薄膜を固化した光
学レンズ構造を形成したことを特徴とする微小光学素子
の端面レンズである。
【0007】請求項2の発明は、導波路中に光を伝搬す
る微小光学素子の端面からの出射光が他の光学部品と結
合される光結合部において、光学素子材料がアレイ状に
配列されたものであって、各素子の出射光側端面が並べ
られている面には隣合う素子出射部の間に流動性物質の
流れを規制する溝を形成し、前記光学素子の端面に流動
性物質を滴下しあるいは付着させてその表面張力により
中央部の盛り上がった流動性物質薄膜を形成し、前記薄
膜を固化して前記端面に光学レンズ構造を形成すること
を特徴とする微小光学素子の端面レンズ形成方法であ
る。
【0008】発明者は、微小光学素子と他の光学部品と
の光結合部における光結合効率および設計の自由度を向
上させるべく、種々の研究・開発を行った。その結果、
半導体レーザ等の微小光学素子の端面にゾル等の流動性
物質を滴下あるいは付着させて流動性物質自体の表面張
力により中央部が盛り上がった状態になり、かつ端面の
外殻部では薄くなり、ちょうどレンズ形状になる。そし
て、このレンズ形状の流動性物質を固化することにより
光学レンズ構造を形成できることに着目して、本発明を
なしたものである。
【0009】本発明によれば、流動性薄膜を固化したレ
ンズにより光学素子端面から出射される光は収束されて
拡がり角が少なくなる。したがって、従来の流動性物質
薄膜によるレンズを形成しないものに比較して、出射光
がガウス分布よりも収束されるので、他の光学部品との
結合効率が向上する。また、レンズをかなり接近させな
くても良くなるので、レンズの位置による結合効率の差
異が小さくなる(トレランスが大きくなる)。
【0010】さらに、請求項2のように、アレイ状光学
素子あるいは単体に分ける前の光学素子材料がアレイ状
に配列されたものであって、各素子の出射光側端面が並
べられている面には隣合う素子出射部の間に流動性物質
材料の流れを規制する溝を形成することにより、滴下あ
るいは付着された流動性物質はこの溝で各素子毎に仕切
られるので、該流動性物質からなる前記流動性物質薄膜
は、隣り合う端面で一体になることがなくなり、各素子
端面毎にその表面張力により中央部の盛り上がったもの
に確実に形成できる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1〜図2は実施形態に係
る半導体レーザ素子(微小光学素子1の一例)のレンズ
構造体5による端面レンズの説明図であって、図1は単
体の半導体レーザ素子を示し、図2はチップ化前または
アレイ状の半導体レーザ素子の説明図を示す。
【0012】前記光学素子1である半導体レーザ素子
は、クラッド層で挟まれた活性層(導波路に相当)3中
でレーザ光を発生しかつ伝搬するものであって、該素子
1の端面1aからの出射光が後記する光ファイバ(他の
光学部品の一例)4と結合されるものである。なお、図
では、半導体レーザ素子の活性層3の両側のクラッド層
およびその外層の基板などは周知のため図示は省略して
いる。
【0013】前記光学素子1のレーザ光の出射側端面1
aには、流動性物質材料を滴下あるいは付着して、中央
部の盛り上がった状態の該流動性物質薄膜を固化した光
学レンズ構造体5を形成したものである。
【0014】光学レンズ構造体5を形成する流動性物質
材料としては、滴下または付着するまでは流動性を有
し、かつそれ以後一定条件で固化する光透過性材であれ
ば、種々の物質・材料を選択使用できる。好適には、ゾ
ルゲル法によるSiO2、Al23,TiO2等セラミッ
ク、あるいは、熱硬化性または光(紫外線)硬化性樹脂
(有機化合物)ポリイミド、PMMA(ポリメチルメタ
アクレート)等、さらにはシリコーン(RTV:室温硬
化型等)を用いることができる。
【0015】前記光学素子1は、半導体レーザ素子の一
例では縦×横×高さが300(μm)×100(μm)×20
0〜1000(μm)の寸法の非常に微小なものにでき
る。
【0016】次に、レンズ構造体5の製造方法を図1〜
図5に基づき説明する。前記流動性物質材料7により半
導体レーザ素子などの光学素子1の出射側端面1aに流
動性物質薄膜5aを形成する方法の一つとして、該流動
性物質材料7を滴下する方法の例を説明する。この例で
は、図3に示すように、前記流動性物質材料7を周知の
マイクロディスペンサ6に注入し、そのマイクロディス
ペンサ6の滴下側端部から単体(図3(a)に示す)ま
たはチップ化前あるいはアレイ状(図3(b)に示す)
の光学素子1の端面1aに流動性材料7を滴下して塗布
する。このとき滴下した流動性物質材料7が図3に二点
鎖線で示す薄膜5a形状を呈するように、表面張力によ
り液滴面が盛り上がるように滴下量を制御する。
【0017】また、流動性物質薄膜5aを形成する場合
に流動性物質材料を塗布(付着)させる方法の例とし
て、図4に示すように、光学素子1を適当量平板8上に
固定し、この平板8を少なくとも垂直方向移動可能なス
テージ(ステップモータまたはエンコーダモータを用い
たZテーブル)9に固定する。そして、漕10内の流動
性物質材料7の液面7aに光学素子端面1aがちょうど
接触するように光学素子1を固定した平板8を降下させ
る。これにより、該端面1aに流動性物質材料7が付着
塗布され、しかも、該材料7からなる薄膜5aはその表
面張力により中央部の厚いレンズ形状になる。このよう
にして塗布した流動性物質材料7からなる前記薄膜5a
を硬化させて、レンズ構造体5の機能を持たせる。
【0018】ここで、上記のように光学素子1自体ある
いは分ける前にアレイ状に並んでいるものでは、各導波
路毎にレンズ構造体5を形成しなければならないので、
図5に示すように、各導波路(活性層)3,3間(中
間)に出射側端面1aよりも引っ込んだ溝10を形成し
ておく。したがって、滴下あるいは付着された流動性物
質材料7はこの溝10で各素子1,1毎に仕切られるの
で、該材料7からなる前記薄膜5aは、隣り合う端面で
一体になることがなく、各素子端面1a,1a毎にその
表面張力により中央部の盛り上がったものに確実に形成
できる。
【0019】なお、光学素子1の出射側端面1aに形成
するレンズ形状については、導波路の出射端が光学素子
1の端面中央よりずれていたならば、出射端に適合させ
てレンズ形状を形成することが好ましい。このような、
光学素子1の一例としての半導体レーザ素子をウェハか
ら分割する場合について説明する。つまり、図6(a)
に平面視するように、活性層3がウェハ11の表面側の
近くに形成されているときには、ウェハ11の活性層3
の両側に前記の溝10をエッチングにより形成して、ア
レイ状に並んだ素子1を分割線12から劈開(分割)す
る。すると、図6(b)に劈開面から見るように、活性
層3が表面側に偏った状態に出射側端面1aに現れる。
そして、その端面に流動性物質材料7を滴下あるいは付
着させると、この活性層3の部分に多くなるように付着
する。例えば図6(c)に示すように、盛り上がった部
分が活性層3側に寄った状態にすることができる。
【0020】以上のように形成した前記流動性物質材料
薄膜5aを固化(ゲル化)する。これにより、光学素子
1の出射側端面1aに光学レンズ構造体5を隙間なく形
成することができる。このように流動性物質薄膜5aを
固化してできたレンズ構造体5により光学素子1端面1
aから出射される光は収束されて拡がり角が少なくな
る。
【0021】したがって、図7に示すように、流動性物
質薄膜によるレンズを形成しない従来品に比較して、出
射光がガウス分布θよりも収束されるので、他の光学部
品との結合効率が向上する。また、レンズをかなり接近
させなくても良くなるので、レンズの位置による結合効
率の差異が小さくなる(トレランスが大きくなる)。
【0022】図8には、前記従来の図10に示した半導
体レーザアレイに比較した光結合部を示す。図8に示す
ように、レーザアレイ1からの出射光13はレンズ構造
体5で収束されて球状レンズ14(およびセルフックレ
ンズ15)に漏れなく入射して光ファイバ4に全体的に
確実に結合できる。
【0023】さらに、前記流動性薄膜は光学素子1の出
射側の端面1aに滴下あるは付着させそれを固化させる
のみの工程で形成できるため、別体の光学レンズを別途
に構成して取り付けることに比較して極めて簡単に形成
できる。
【0024】なお、光学素子は、前記半導体レーザ素子
に限定されず、光スイッチ、平面光回路などのような導
波路の端面から光を出射する微小な光学素子に適用可能
である。
【0025】
【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、微小
光学素子端部からの出射光を他の光学部品と結合させる
結合部における結合効率を向上させて出射光を有効に結
合できると共に、結合効率の差異をなくしてトレランス
を大きくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係る半導体レーザ素子(微小光学素
子の一例)のレンズ構造体による端面レンズの説明図で
あって、単体の半導体レーザ素子の例を示し(a)は斜
視図、(b)は正面図である。
【図2】チップ化前またはアレイ状の光学素子の説明図
を示す。
【図3】レンズ構造体の製造方法を説明図であって、
(a)は単体の光学素子の例、(b)はアレイ状の光学
素子の例である。
【図4】レンズ構造体の製造方法の他の例の説明図であ
る。
【図5】アレイ状のレンズ構造体の溝の形成の説明図で
ある。
【図6】図5における流動性物質材料の滴下あるいは塗
布の説明図であって、(a)は平面視図、(b)は劈開
面視図、(c)は滴下あるいは塗布を示す図である。
【図7】本実施形態の端面レンズの効果を説明する図で
ある。
【図8】半導体レーザアレイの光結合部の例を示す。
【図9】従来の半導体レーザの光結合部の一例を示す説
明図である。
【図10】光結合部の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 光学素子 3 活性層 5 レンズ構造体 5a 流動性物質薄膜 7 流動性物質材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B29K 101:10

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導波路中に光を伝搬する微小光学素子の
    端面からの出射光が他の光学部品と結合される光結合部
    において、 前記光学素子の端面には、滴下あるいは付着された流動
    性物質により中央部の盛り上がった流動性物質薄膜を固
    化した光学レンズ構造を形成したことを特徴とする微小
    光学素子の端面レンズ。
  2. 【請求項2】 導波路中に光を伝搬する微小光学素子の
    端面からの出射光が他の光学部品と結合される光結合部
    において、 光学素子材料がアレイ状に配列されたものであって、各
    素子の出射光側端面が並べられている面には隣合う素子
    出射部の間に流動性物質の流れを規制する溝を形成し、 前記光学素子の端面に流動性物質を滴下しあるいは付着
    させてその表面張力により中央部の盛り上がった流動性
    物質薄膜を形成し、 前記薄膜を固化して前記端面に光学レンズ構造を形成す
    ることを特徴とする微小光学素子の端面レンズ形成方
    法。
JP8110882A 1996-05-01 1996-05-01 微小光学素子の端面レンズおよび微小光学素子の端面レンズ形成方法 Pending JPH09295355A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8110882A JPH09295355A (ja) 1996-05-01 1996-05-01 微小光学素子の端面レンズおよび微小光学素子の端面レンズ形成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8110882A JPH09295355A (ja) 1996-05-01 1996-05-01 微小光学素子の端面レンズおよび微小光学素子の端面レンズ形成方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09295355A true JPH09295355A (ja) 1997-11-18

Family

ID=14547092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8110882A Pending JPH09295355A (ja) 1996-05-01 1996-05-01 微小光学素子の端面レンズおよび微小光学素子の端面レンズ形成方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09295355A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100310859B1 (ko) * 1998-07-15 2001-12-17 이계철 자외선경화가가능한액상물질을이용한마이크로렌즈제조방법
US6822190B2 (en) 2002-12-12 2004-11-23 3M Innovative Properties Company Optical fiber or waveguide lens
JP2005321751A (ja) * 2004-05-07 2005-11-17 Kwangju Inst Of Science & Technology 照明用光ファイバーおよびその製造方法
JP2006221159A (ja) * 2005-01-17 2006-08-24 Murata Mfg Co Ltd 光送信モジュールおよびその製造方法
JP2009290066A (ja) * 2008-05-30 2009-12-10 Toshiba Corp 半導体発光装置
US7830945B2 (en) 2002-07-10 2010-11-09 Fujifilm Corporation Laser apparatus in which laser diodes and corresponding collimator lenses are fixed to block, and fiber module in which laser apparatus is coupled to optical fiber

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100310859B1 (ko) * 1998-07-15 2001-12-17 이계철 자외선경화가가능한액상물질을이용한마이크로렌즈제조방법
US7830945B2 (en) 2002-07-10 2010-11-09 Fujifilm Corporation Laser apparatus in which laser diodes and corresponding collimator lenses are fixed to block, and fiber module in which laser apparatus is coupled to optical fiber
US6822190B2 (en) 2002-12-12 2004-11-23 3M Innovative Properties Company Optical fiber or waveguide lens
JP2005321751A (ja) * 2004-05-07 2005-11-17 Kwangju Inst Of Science & Technology 照明用光ファイバーおよびその製造方法
JP2006221159A (ja) * 2005-01-17 2006-08-24 Murata Mfg Co Ltd 光送信モジュールおよびその製造方法
JP2009290066A (ja) * 2008-05-30 2009-12-10 Toshiba Corp 半導体発光装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5089643B2 (ja) 光接続要素の製造方法、光伝送基板、光接続部品、接続方法および光伝送システム
EP1193517A2 (en) Bonding structures for optical members
US7627210B2 (en) Manufacturing method of optical-electrical substrate and optical-electrical substrate
US6975798B2 (en) Waveguides assembled for transverse-transfer of optical power
JPH10133055A (ja) 光結合器及びその製造方法
US20030155327A1 (en) Manufacturing method for optical integrated circuit having spatial reflection type structure
US6345139B1 (en) Semiconductor light emitting element coupled with optical fiber
CN113467111A (zh) 光波导元件
JP4271993B2 (ja) 光モジュール
JPH09295355A (ja) 微小光学素子の端面レンズおよび微小光学素子の端面レンズ形成方法
CN101093263B (zh) 光波导及其制造方法以及光通信模块
JP4779255B2 (ja) レーザ光源
JP4767228B2 (ja) 光伝送基板とその製造方法、光伝送装置、複合光伝送基板および光電気混載基板
JP2006267346A (ja) 光学部材の製造方法
US5297218A (en) Optical semiconductor laser and optical waveguide alignment device
JP2007178950A (ja) 光配線基板および光配線モジュール
JP3954069B2 (ja) 光モジュールの製造方法および光モジュール
Terui et al. Novel micromirror for vertical optical path conversion formed in silica-based PLC using wettability control of resin
JP2005321588A (ja) 光導波路及びその製造方法、並びに光結合装置
JP4609311B2 (ja) 光送受信器
CN114089473B (zh) 一种片上微腔光子集成芯片结构及其制备方法
JP2001343559A (ja) 光モジュール
JP3803575B2 (ja) 光波回路モジュールおよびその製造方法
JPH09318850A (ja) 光導波回路及びその製造方法
JP2000347083A (ja) 光学部品の接着構造およびその製造方法