JPH11218638A - 光学構成素子 - Google Patents
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- JPH11218638A JPH11218638A JP10332694A JP33269498A JPH11218638A JP H11218638 A JPH11218638 A JP H11218638A JP 10332694 A JP10332694 A JP 10332694A JP 33269498 A JP33269498 A JP 33269498A JP H11218638 A JPH11218638 A JP H11218638A
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/262—Optical details of coupling light into, or out of, or between fibre ends, e.g. special fibre end shapes or associated optical elements
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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- G02B6/4246—Bidirectionally operating package structures
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- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単に、受動乃至能動光学素子を結合するこ
とができ、その際、通過減衰を最小値に低減することが
できる光学構成素子を提供すること。 【解決手段】 本発明は、少なくとも２つの受動乃至能
動光学要素の結合のための光学構成素子に関し、その
際、各要素は、共通の基板内に配設されており、各要素
の光学軸は、光信号が各要素間で伝送できるように相互
に配向されている。各要素は焦準装置を介して結合され
ている。
とができ、その際、通過減衰を最小値に低減することが
できる光学構成素子を提供すること。 【解決手段】 本発明は、少なくとも２つの受動乃至能
動光学要素の結合のための光学構成素子に関し、その
際、各要素は、共通の基板内に配設されており、各要素
の光学軸は、光信号が各要素間で伝送できるように相互
に配向されている。各要素は焦準装置を介して結合され
ている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも２つの
受動乃至能動光学要素の結合のための光学構成素子であ
って、その際、各要素は、共通の基板内に配設されてお
り、各要素の光学軸は、光信号が各要素間で伝送できる
ように相互に配向されている光学構成素子に関する。
受動乃至能動光学要素の結合のための光学構成素子であ
って、その際、各要素は、共通の基板内に配設されてお
り、各要素の光学軸は、光信号が各要素間で伝送できる
ように相互に配向されている光学構成素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】冒頭に記載したような光学構成素子は公
知である。この光学構成素子は、例えば、２つの光導波
路の結合用の受信器として使用され、その際、光導波路
の１つによって伝送された光信号は、他の光導波路によ
って受信される。光学素子の結合の際、各素子間で光信
号が伝送されるように光学素子の光学軸が相互に配向さ
れている。
知である。この光学構成素子は、例えば、２つの光導波
路の結合用の受信器として使用され、その際、光導波路
の１つによって伝送された光信号は、他の光導波路によ
って受信される。光学素子の結合の際、各素子間で光信
号が伝送されるように光学素子の光学軸が相互に配向さ
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】公知の光学構成素子で
は、光信号の伝送の際に、比較的高い通過減衰、例え
ば、２〜３ｄＢの減衰が生じ、それにより、信号レベル
が減衰してしまう。この減衰を低減するために、公知技
術では、光導波路の結合すべき端を尖らせて、光導波路
の相互に対向している光出射面乃至光入射面の間隔を小
さくするようにされている。しかし、端を尖らせたガラ
スファイバを製造することは、コスト高である。
は、光信号の伝送の際に、比較的高い通過減衰、例え
ば、２〜３ｄＢの減衰が生じ、それにより、信号レベル
が減衰してしまう。この減衰を低減するために、公知技
術では、光導波路の結合すべき端を尖らせて、光導波路
の相互に対向している光出射面乃至光入射面の間隔を小
さくするようにされている。しかし、端を尖らせたガラ
スファイバを製造することは、コスト高である。
【０００４】本発明の課題は、簡単に、受動乃至能動光
学素子を結合することができ、その際、通過減衰を最小
値に低減することができる光学構成素子を提供すること
にある。
学素子を結合することができ、その際、通過減衰を最小
値に低減することができる光学構成素子を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
ると、各要素は焦準装置を介して結合されているように
することによって解決される。
ると、各要素は焦準装置を介して結合されているように
することによって解決される。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の有利な実施例では、焦準
装置は、構成素子内に統合化された受動光学要素であ
り、有利には、凹面鏡である。こうすることによって、
簡単、正確且つ複製可能に製造することができる受動光
学素子を用いて、伝送すべき光信号を焦準化することが
できるようになる。殊に、受動光学素子として構成する
ことによって、簡単に公知の方法を用いて、光学素子を
シリコン基板内に高精度で構造形成することができる。
装置は、構成素子内に統合化された受動光学要素であ
り、有利には、凹面鏡である。こうすることによって、
簡単、正確且つ複製可能に製造することができる受動光
学素子を用いて、伝送すべき光信号を焦準化することが
できるようになる。殊に、受動光学素子として構成する
ことによって、簡単に公知の方法を用いて、光学素子を
シリコン基板内に高精度で構造形成することができる。
【０００７】本発明の別の有利な実施例では、各光学素
子間のビーム路内に波長選択フィルタ（有利には、焦準
化装置によって構成された）が配設されている。こうす
ることによって、光信号を伝送路から乃至伝送路内に結
合乃至減結合するための少なくとも２つの受動乃至能動
光学素子の結合部に並べて光学構成素子を使用すること
ができる。
子間のビーム路内に波長選択フィルタ（有利には、焦準
化装置によって構成された）が配設されている。こうす
ることによって、光信号を伝送路から乃至伝送路内に結
合乃至減結合するための少なくとも２つの受動乃至能動
光学素子の結合部に並べて光学構成素子を使用すること
ができる。
【０００８】本発明の、その他の有利な実施例は、これ
以外の従属請求項に記載の各要件から得られる。
以外の従属請求項に記載の各要件から得られる。
【０００９】
【実施例】以下、図示の実施例を用いて、本発明を詳細
に説明する。
に説明する。
【００１０】図１には、光学構成素子１０が示されてお
り、光学構成素子１０を用いて、第１の光導波路１２が
第２の光導波路１４と結合されている。光導波路１２，
１４は、例えば、ガラスファイバーである。光学構成素
子１０は、公知のようにシリコン基板製の基板１６′か
ら形成されている。シリコン基板内には、光導波路１２
乃至１４用の切欠部１６乃至１８が形成されている。公
知のように、切欠部１６乃至１８は、Ｖ字型溝としてエ
ッチングされており、その結果、丸い横断面を有する光
導波路１２乃至１４を所定位置に収容することができ
る。Ｖ字型切欠部１６乃至１８のエッチングは、基板１
６′の表面をエッチング処理することによって行われ、
その際、シリコン基板の１１１−結晶面に沿ってＶ字型
切欠部１６及び１８が形成される。それと同時に、切欠
部１６及び１８のエッチングによって、切欠部１６及び
１８の端面２０乃至２２が形成され、この端面２０乃至
２２は、基板１６′の結晶面に相応する所定の角度で形
成される。光導波路１２及び１４を切欠部１６及び１８
の中に嵌入することによって、光導波路１２及び１４を
端面２０乃至２２のところまで案内することができ、そ
の結果、ここでは単に略示した光導波路１２及び１４の
光学軸２４乃至２６が、正確な所定の角度で端面２０乃
至２２に入射するようになる。
り、光学構成素子１０を用いて、第１の光導波路１２が
第２の光導波路１４と結合されている。光導波路１２，
１４は、例えば、ガラスファイバーである。光学構成素
子１０は、公知のようにシリコン基板製の基板１６′か
ら形成されている。シリコン基板内には、光導波路１２
乃至１４用の切欠部１６乃至１８が形成されている。公
知のように、切欠部１６乃至１８は、Ｖ字型溝としてエ
ッチングされており、その結果、丸い横断面を有する光
導波路１２乃至１４を所定位置に収容することができ
る。Ｖ字型切欠部１６乃至１８のエッチングは、基板１
６′の表面をエッチング処理することによって行われ、
その際、シリコン基板の１１１−結晶面に沿ってＶ字型
切欠部１６及び１８が形成される。それと同時に、切欠
部１６及び１８のエッチングによって、切欠部１６及び
１８の端面２０乃至２２が形成され、この端面２０乃至
２２は、基板１６′の結晶面に相応する所定の角度で形
成される。光導波路１２及び１４を切欠部１６及び１８
の中に嵌入することによって、光導波路１２及び１４を
端面２０乃至２２のところまで案内することができ、そ
の結果、ここでは単に略示した光導波路１２及び１４の
光学軸２４乃至２６が、正確な所定の角度で端面２０乃
至２２に入射するようになる。
【００１１】切欠部１６及び１８間に、Ｖ字型の凹部２
８の構造が形成され、Ｖ字型の凹部２８の端面２０乃至
２２に対向する端面３２乃至３０は、同様に、シリコン
基板１６′の結晶面によって決められる角度で形成され
ている。切欠部１６及び１８乃至２８の構造形成の際に
使用されるエッチングのマスキングに相応して、端面２
０及び３０乃至２２及び３２は、相互に所定間隔を有
し、その際、端面２０及び３０乃至２２及び３２は、相
互に逆向きの同一角度で形成されている。
８の構造が形成され、Ｖ字型の凹部２８の端面２０乃至
２２に対向する端面３２乃至３０は、同様に、シリコン
基板１６′の結晶面によって決められる角度で形成され
ている。切欠部１６及び１８乃至２８の構造形成の際に
使用されるエッチングのマスキングに相応して、端面２
０及び３０乃至２２及び３２は、相互に所定間隔を有
し、その際、端面２０及び３０乃至２２及び３２は、相
互に逆向きの同一角度で形成されている。
【００１２】基板１６′の、切欠部２８に対向する側面
には、球欠３４の構造が形成されており、球欠３４は、
受動光学要素３６として凹面鏡３８を形成している。凹
面鏡３８は、球欠３４の仮想中心点が、切欠部２８の端
面３０及び３２の交点を通る仮想垂直線上に位置してい
るように配設される。
には、球欠３４の構造が形成されており、球欠３４は、
受動光学要素３６として凹面鏡３８を形成している。凹
面鏡３８は、球欠３４の仮想中心点が、切欠部２８の端
面３０及び３２の交点を通る仮想垂直線上に位置してい
るように配設される。
【００１３】光学構成素子１０には、付加的に、フォト
ダイオード４０が設けられており、フォトダイオード４
０の受光面４２は、端面２０の領域内に配設される。端
面２０には、ここでは、単に略示した波長選択フィルタ
４４が、例えば、コーティングの形式で設けられてい
る。
ダイオード４０が設けられており、フォトダイオード４
０の受光面４２は、端面２０の領域内に配設される。端
面２０には、ここでは、単に略示した波長選択フィルタ
４４が、例えば、コーティングの形式で設けられてい
る。
【００１４】図１に示した構成素子１０は、以下の機能
を示す：光導波路１２を介して伝送される光信号は、光
学軸２４の配向に相応して端面２０に入射する。その端
面２０に設けられた波長選択フィルタ４４によって、フ
ィルタの選択に相応して設定された所定の波長の光信号
が、シリコン基板１６′内に入射され、それ以外の波長
の光信号は、フィルタ４４の選択に相応して反射され
て、フォトダイオード４０によって受光され、更に評価
部に供給することができる。
を示す：光導波路１２を介して伝送される光信号は、光
学軸２４の配向に相応して端面２０に入射する。その端
面２０に設けられた波長選択フィルタ４４によって、フ
ィルタの選択に相応して設定された所定の波長の光信号
が、シリコン基板１６′内に入射され、それ以外の波長
の光信号は、フィルタ４４の選択に相応して反射され
て、フォトダイオード４０によって受光され、更に評価
部に供給することができる。
【００１５】シリコン基板１６′内に入射した信号は、
ここに略示したビーム路４６に相応して伝送される。光
信号がシリコン基板１６′内に入射することによって、
この光信号は、シリコン基板１６′の屈折率に相応して
偏光され、その結果、この光信号は、光導波路１２の光
学軸２４から偏向された角度で切欠部２８の端面３０に
入射する。光学法則に応じて、端面３０に入射した信号
は反射され、その際、入射角度は出射角度に等しく、そ
の結果、この信号は、凹面鏡３８に入射し、凹面鏡３８
から再度入射角度に応じて反射される。そのようにして
反射された信号は端面３２に入射し、端面３２から、入
射角度に応じて反射され、端面２２に偏向される。端面
２２では、基板１６′と切欠部１６内の媒体（空気、又
は、これ以外の適切な光導波媒体）との間の屈折率の差
に応じて光信号が偏向されて、光信号が、正確に光導波
路１４の光学軸２６上で光導波路１４内に入射される。
従って、公知の方法ステップを用いて簡単に構成するこ
とができる装置構成を用いて、光導波路１２を介して送
信される光信号を光導波路１４の光学軸２６上に焦準す
ることができる。このような、構成素子１０内で統合化
される高精度の焦準によって、伝送すべき光信号の通過
減衰を極めて低く、例えば、０．５ｄＢより小さくする
ことができる（＜０．５ｄＢ）。
ここに略示したビーム路４６に相応して伝送される。光
信号がシリコン基板１６′内に入射することによって、
この光信号は、シリコン基板１６′の屈折率に相応して
偏光され、その結果、この光信号は、光導波路１２の光
学軸２４から偏向された角度で切欠部２８の端面３０に
入射する。光学法則に応じて、端面３０に入射した信号
は反射され、その際、入射角度は出射角度に等しく、そ
の結果、この信号は、凹面鏡３８に入射し、凹面鏡３８
から再度入射角度に応じて反射される。そのようにして
反射された信号は端面３２に入射し、端面３２から、入
射角度に応じて反射され、端面２２に偏向される。端面
２２では、基板１６′と切欠部１６内の媒体（空気、又
は、これ以外の適切な光導波媒体）との間の屈折率の差
に応じて光信号が偏向されて、光信号が、正確に光導波
路１４の光学軸２６上で光導波路１４内に入射される。
従って、公知の方法ステップを用いて簡単に構成するこ
とができる装置構成を用いて、光導波路１２を介して送
信される光信号を光導波路１４の光学軸２６上に焦準す
ることができる。このような、構成素子１０内で統合化
される高精度の焦準によって、伝送すべき光信号の通過
減衰を極めて低く、例えば、０．５ｄＢより小さくする
ことができる（＜０．５ｄＢ）。
【００１６】図２には、別の変形実施例が示されてお
り、この別の変形実施例では、図１と同じ部分には、同
一の参照番号を付してあり、もう一度説明することはし
ない。光導波路１２及び１４の結合に関して、図１の実
施例に対して差違はなく、従って、図１での説明を参照
されたい。しかし、差違があるのは、フォトダイオード
４０が端面２０の領域内ではなく、凹面鏡３８の後ろ側
に配設されている点であり、その際、フォトダイオード
４０の受光面４２は、凹面鏡３８側である。波長選択フ
ィルタ４４は、ここでは、凹面鏡３８の鏡面上に形成さ
れている。ビーム路４６に応じて伝送される光信号は、
凹面鏡３８に入射し、その際、フィルタ４４の構成に応
じて、所定波長の信号が反射されて、端面３２で屈折し
た後、光導波路１４内に入射される。この所定の波長に
相応しない信号は、凹面鏡３８によって透過されて、フ
ォトダイオード４０に入射し、そのようにして、評価乃
至処理部に供給することができる。
り、この別の変形実施例では、図１と同じ部分には、同
一の参照番号を付してあり、もう一度説明することはし
ない。光導波路１２及び１４の結合に関して、図１の実
施例に対して差違はなく、従って、図１での説明を参照
されたい。しかし、差違があるのは、フォトダイオード
４０が端面２０の領域内ではなく、凹面鏡３８の後ろ側
に配設されている点であり、その際、フォトダイオード
４０の受光面４２は、凹面鏡３８側である。波長選択フ
ィルタ４４は、ここでは、凹面鏡３８の鏡面上に形成さ
れている。ビーム路４６に応じて伝送される光信号は、
凹面鏡３８に入射し、その際、フィルタ４４の構成に応
じて、所定波長の信号が反射されて、端面３２で屈折し
た後、光導波路１４内に入射される。この所定の波長に
相応しない信号は、凹面鏡３８によって透過されて、フ
ォトダイオード４０に入射し、そのようにして、評価乃
至処理部に供給することができる。
【００１７】最後に、図３には、別の実施例が示されて
おり、この実施例では、受動光学要素を結合する他に、
図１及び２の光導波路１２及び１４に、構成素子１０内
に統合化した焦準用の光学要素を介して、能動光学要素
を受動光学要素と一緒に結合することもできる。このた
めに、光導波路１４の代わりに、レーザダイオード４８
を設け、このレーザダイオード４８は、ここでは、例え
ば、エッチングされた容器状に形成された切欠部１８内
に配設されている。従って、例えば、レーザダイオード
４８を用いて発生された光信号を、凹面鏡３８を介して
光導波路１２の光学軸上に焦準することができる。凹面
鏡３８及び端面２０，２２，３０乃至３２を介して信号
を相応に偏向することによって、統合化された焦準を行
う構成及び作動形式に関しては、先行図面についての説
明を参照されたい。
おり、この実施例では、受動光学要素を結合する他に、
図１及び２の光導波路１２及び１４に、構成素子１０内
に統合化した焦準用の光学要素を介して、能動光学要素
を受動光学要素と一緒に結合することもできる。このた
めに、光導波路１４の代わりに、レーザダイオード４８
を設け、このレーザダイオード４８は、ここでは、例え
ば、エッチングされた容器状に形成された切欠部１８内
に配設されている。従って、例えば、レーザダイオード
４８を用いて発生された光信号を、凹面鏡３８を介して
光導波路１２の光学軸上に焦準することができる。凹面
鏡３８及び端面２０，２２，３０乃至３２を介して信号
を相応に偏向することによって、統合化された焦準を行
う構成及び作動形式に関しては、先行図面についての説
明を参照されたい。
【００１８】フォトダイオード４０の受光面が上側か下
側かということは原理的にどうでもよい。と言うのは、
フォトダイオードは、用いられた光導波路では透明であ
るからである。そのために、フォトダイオードの配向は
重要なことではない。フォトダイオードの形式と取り付
け技術に応じて、別の実施例によると、フォトダイオー
ドを、このフォトダイオードがビームを透過しなければ
ならないように取り付ける必要があることがある。その
際、受光面４２は、構成素子１０に配属することはでき
ない。
側かということは原理的にどうでもよい。と言うのは、
フォトダイオードは、用いられた光導波路では透明であ
るからである。そのために、フォトダイオードの配向は
重要なことではない。フォトダイオードの形式と取り付
け技術に応じて、別の実施例によると、フォトダイオー
ドを、このフォトダイオードがビームを透過しなければ
ならないように取り付ける必要があることがある。その
際、受光面４２は、構成素子１０に配属することはでき
ない。
【００１９】
【発明の効果】本発明の光学構成素子によると、簡単
に、受動乃至能動光学素子を結合することができ、その
際、通過減衰を最小値に低減することができるという効
果を奏することができる。光学構成素子を焦準装置を介
して結合するようにして、各光学素子間で伝送すべき光
信号の散乱を最小値に低減することができる。このよう
にすることによって、光学構成素子の通過減衰を最小
値、例えば、０．５ｄＢより小さく（＜０．５ｄＢ）低
減することができる。
に、受動乃至能動光学素子を結合することができ、その
際、通過減衰を最小値に低減することができるという効
果を奏することができる。光学構成素子を焦準装置を介
して結合するようにして、各光学素子間で伝送すべき光
信号の散乱を最小値に低減することができる。このよう
にすることによって、光学構成素子の通過減衰を最小
値、例えば、０．５ｄＢより小さく（＜０．５ｄＢ）低
減することができる。
【図１】第１の変形実施例の光学構成素子の断面略図
【図２】第２の変形実施例の光学構成素子の断面略図
【図３】第３の変形実施例の光学構成素子の断面略図
１０ 光学構成素子 １２，１４ 光導波路 １６′ 基板 １６，１８ 切欠部 ２０，２２；３０，３２ 端面 ２４，２６ 光学軸 ３４ 球欠 ３８ 凹面鏡 ４０ フォトダイオード ４２ 受光面 ４４ 波長選択フィルタ
Claims (11)
- 【請求項１】 少なくとも２つの受動乃至能動光学要素
の結合のための光学構成素子であって、その際、前記各
要素は、共通の基板内に配設されており、前記各要素の
光学軸は、光信号が前記各要素間で伝送できるように相
互に配向されている光学構成素子において、各要素（１
２，１４，４８）は焦準装置を介して結合されているこ
とを特徴とする光学構成素子。 - 【請求項２】 焦準装置は、基板（１６′）内に統合化
された受動光学要素（３６）である請求項１記載の光学
構成素子。 - 【請求項３】 焦準装置は、凹面鏡（３８）である請求
項１又は２記載の光学構成素子。 - 【請求項４】 各光学要素（１２，１４，４８）間のビ
ーム路（４６）内に、波長選択フィルタ（４４）が設け
られている請求項１〜３までのいずれか１記載の光学構
成素子。 - 【請求項５】 光学要素（１２，１４）は、光導波路
（１２，１４）であり、該光導波路は、相互に配向され
た光学軸（２４，２６）を有するＶ字型切欠部（１６，
１８）内に配設されている請求項１〜４までのいずれか
１記載の光学構成素子。 - 【請求項６】 光学軸（２４，２６）に対して所定角度
で形成された端面（２０，２２）は、基板（１６′）内
への移行時に光信号を屈折する請求項１〜５までのいず
れか１記載の光学構成素子。 - 【請求項７】 光信号は、凹面鏡（３８）上に入射する
前乃至後に反射される請求項１〜６までのいずれか１記
載の光学構成素子。 - 【請求項８】 切欠部（１６，１８）間に、Ｖ字型凹部
（２８）の構造を形成し、該Ｖ字型凹部（２８）の端面
（３０，３２）は、光学軸（２４，２６）に対して所定
角度で形成された端面（２０，２２）に対して同じ大き
さであるが、前記光学軸（２４，２６）に関して逆向き
の角度であるように形成されており、前記Ｖ字型凹部
（２８）の前記端面（３０，３２）は、反射に使用され
る請求項１〜７までのいずれか１記載の光学構成素子。 - 【請求項９】 Ｖ字型凹部（２８）の端面（３０，３
２）の交点を通っている、光学軸（２４，２６）に対す
る垂直線は、凹面鏡（３８）の中点を通る請求項１〜８
までのいずれか１記載の光学構成素子。 - 【請求項１０】 フィルタ（４４）は、各端面（２０，
２２）の１つの上に形成されている請求項１〜９までの
いずれか１記載の光学構成素子。 - 【請求項１１】 フィルタ（４４）は、凹面鏡（３８）
上に形成されている請求項１〜１０までのいずれか１記
載の光学構成素子。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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