(57)【要約】【課題】保持部材に光導波路を保持する場合において、光導波路の光路変換面の損傷を抑制することができる光導波路、光デバイス及び光伝送装置を提供する。【解決手段】貫通孔７１ａが設けられた第１保持部材７、及び第１保持部材７に実装された発光素子５を有する光送信装置２と、発光素子５に対応する受光素子１０、及び受光素子１０を実装して貫通孔１２１ａが設けられた第２保持部材１２を有する光受信装置３と、第１保持部材７及び第２保持部材１２に保持され、発光素子５に貫通孔７１ａを介して光結合する光路変換面４０ａ、及び受光素子１０に貫通孔１２１ａを介して光結合する光路変換面４１ａを含むコア層４ａを有する光導波路４とを備え、光導波路４は、一方側の端面４０ｂのクラッド層４ｂの部分が第１保持部材７に接触して位置決めされ、他方側の端面４１ｂのクラッド層４ｂの部分が第２保持部材１２に接触して位置決めされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲がクラッド層で覆われたコア層と、
前記コア層の端部に設けられ、前記コア層内を伝播する光信号の伝播方向を異なる方向に変換する光路変換面と、
前記コア層の端部に設けられ、前記光路変換面に対し前記伝播方向に変位した面であって、保持部材に接触して位置決めされる面とを備えた光導波路。
【請求項２】
光路形成用の開口部を有する保持部材と、
前記保持部材に実装され、発光部又は受光部を有する光素子と、
周囲がクラッド層で覆われたコア層、前記コア層の端部に設けられ、前記コア層内を伝播する光信号の伝播方向を異なる方向に変換して前記光素子に前記開口部を介して光結合する光路変換面、及び前記コア層の前記端部の前記光路変換面以外に設けられ、前記保持部材に接触して位置決めされる面とを有する光導波路とを備えた光装置。
【請求項３】
前記光導波路の前記位置決めされる面及び前記光路変換面は、同一の端面として形成され、前記位置決めされる面は、前記端面の前記クラッド層の部分であり、
前記保持部材は、前記端面の前記クラッド層の部分を接触させて受ける受面、及び前記光路変換面との接触を回避する空間部を有する請求項２に記載の光装置。
【請求項４】
前記光導波路の前記位置決めされる面は、前記光路変換面を溝壁に含む凹溝を形成して設けらた接触部の端面全体とする請求項２に記載の光装置。
【請求項５】
前記光導波路の前記位置決めされる面は、前記光路変換面を切り欠きによって形成し、前記切り欠きの両側に形成された一対の接触部の端面とする請求項２に記載の光装置。
【請求項６】
光路形成用の第１開口部が設けられた第１保持部材と、
前記第１保持部材に実装された発光素子と、
光路形成用の第２開口部が設けられた第２保持部材と、
前記第２保持部材に実装された受光素子と、
前記第１保持部材及び前記第２保持部材に保持され、周囲がクラッド層で覆われたコア層、前記コア層の一方の端部に設けられ、前記発光素子に前記第１開口部を介して光結合する第１光路変換面、前記コア層の他方の端部に設けられ、前記受光素子に前記第２開口部を介して光結合する第２光路変換面、前記コア層の前記一方の端部の前記光路変換面以外に設けられ、前記第１保持部材に接触して位置決めされる第１面、前記コア層の前記他方の端部の前記光路変換面以外に設けられ、前記第２保持部材に接触して位置決めされる第２面を有する光導波路とを備えた光伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路、光装置及び光伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光伝送装置として、光コネクタが固定された基板と、この基板に実装された光デバイスと、この光デバイスに接続して光路変換面及び光結合面を有するフィルム光配線と、このフィルム光配線の光結合面に基板上の光コネクタを介して光結合する光ファイバとを備えたものがある（特許文献１）。
【０００３】
このように構成された光伝送装置において、光デバイスから出力される光は、フィルム光配線の光反射面で反射され、光路変換後にフィルム光配線の長手方向に沿って導かれ、さらにフィルム光配線の光結合面から光コネクタを介して光ファイバに伝送される。
【特許文献１】特開平１１−３５２３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、保持部材に光導波路を保持する場合において、光導波路の光路変換面の損傷を抑制することができる光導波路、光装置及び光伝送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下の光導波路、光装置及び光伝送装置を提供する。
【０００６】
［１］周囲がクラッド層で覆われたコア層と、前記コア層の端部に設けられ、前記コア層内を伝播する光信号の伝播方向を異なる方向に変換する光路変換面と、前記コア層の端部に設けられ、前記光路変換面に対し前記伝播方向に変位した面であって、保持部材に接触して位置決めされる面とを備えた光導波路。
【０００７】
［２］光路形成用の開口部を有する保持部材と、前記保持部材に実装され、発光部又は受光部を有する光素子と、周囲がクラッド層で覆われたコア層、前記コア層の端部に設けられ、前記コア層内を伝播する光信号の伝播方向を異なる方向に変換して前記光素子に前記開口部を介して光結合する光路変換面、及び前記コア層の前記端部の前記光路変換面以外に設けられ、前記保持部材に接触して位置決めされる面とを有する光導波路とを備えた光装置。
【０００８】
［３］前記光導波路の前記位置決めされる面及び前記光路変換面は、同一の端面として形成され、前記位置決めされる面は、前記端面の前記クラッド層の部分であり、前記保持部材は、前記端面の前記クラッド層の部分を接触させて受ける受面、及び前記光路変換面との接触を回避する空間部を有する前記［２］に記載の光装置。
【０００９】
［４］前記光導波路の前記位置決めされる面は、前記光路変換面を溝壁に含む凹溝を形成して設けらた接触部の端面全体とする前記［２］に記載の光装置。
【００１０】
［５］前記光導波路の前記位置決めされる面は、前記光路変換面を切り欠きによって形成し、前記切り欠きの両側に形成された一対の接触部の端面とする前記［２］に記載の光装置。
【００１１】
［６］光路形成用の第１開口部が設けられた第１保持部材と、前記第１保持部材に実装された発光素子と、光路形成用の第２開口部が設けられた第２保持部材と、前記第２保持部材に実装された受光素子と、前記第１保持部材及び前記第２保持部材に保持され、周囲がクラッド層で覆われたコア層、前記コア層の一方の端部に設けられ、前記発光素子に前記第１開口部を介して光結合する第１光路変換面、前記コア層の他方の端部に設けられ、前記受光素子に前記第２開口部を介して光結合する第２光路変換面、前記コア層の前記一方の端部の前記光路変換面以外に設けられ、前記第１保持部材に接触して位置決めされる第１面、前記コア層の前記他方の端部の前記光路変換面以外に設けられ、前記第２保持部材に接触して位置決めされる第２面を有する光導波路とを備えた光伝送装置。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１、２、６に記載の発明によれば、保持部材に光導波路を保持する場合において、光導波路の光路変換面の損傷を抑制することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、他の構成と比較して光導波路の光路変換面を容易に形成することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、保持部材に対する光導波路の接触領域が光導波路の端面の一部を接触領域とする場合と比べて広くなる。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、光導波路の端部全体に傾斜面を形成する場合と比べて端部の強度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光伝送装置の全体を示す断面図である。
【００１７】
この光伝送装置１は、第１光装置としての光送信装置２と、第２光装置としての光受信装置３と、光送信装置２と光受信装置３とを光結合する光導波路４とから大略構成されている。
【００１８】
光送信装置２は、発光部５ａ及び電極５ｂ，５ｃ（図２に示す）を半導体積層体（図示せず）に有する発光素子５と、発光素子５を駆動するドライバ６と、発光素子５及びドライバ６を実装する第１保持部材７とを備え、光伝送装置１の一方側に配置されている。
【００１９】
第１保持部材７には、発光素子５及びドライバ６に電源電圧を供給するとともに、ドライバ６に画像信号を送信するための電源通信用コネクタ９が装着されている。
【００２０】
光受信装置３は、受光部１０ａ及び電極１０ｂ，１０ｃ（図５に示す）を半導体積層体（図示せず）に有する受光素子１０と、受光素子１０からの出力信号を増幅するアンプ１１と、受光素子１０及びアンプ１１を実装する第２保持部材１２とを備え、光伝送装置１の他方側に配置されている。
【００２１】
第２保持部材１２には、受光素子１０及びアンプ１１に電源電圧を供給するとともに、アンプ１１からの電気信号を受信して出力する電源通信用コネクタ１４が装着されている。
【００２２】
光導波路４は、両端面４０ｂ，４１ｂにそれぞれ４５°ミラー面からなる光路変換面４０ａ，４１ａを有する。光導波路４の一方の端面４０ｂは、コア以外の部分が第１保持部材７の受面７０ｂに接触して位置決めされ、他方の端面４１ｂは、コア以外の部分が第２保持部材１２の受面１２０ｂに接触して位置決めされている。なお、位置決めの構成の詳細については、後述する。
【００２３】
（光送信装置２の構成）
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光送信装置を示す平面図、図３（ａ）は、図２のＡ−Ａ断面図、図３（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ断面図である。図４は、第１保持部材の開口部の変形例を示す平面図である。
【００２４】
発光素子５は、例えばＶＣＳＥＬ（垂直共振型面発光レーザー：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）からなり、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１保持部材７の素子実装側面（配線パターン７０ａ）に金バンプ５ｄを介して実装され、かつエポキシ樹脂等の封止樹脂８によって封止されている。そして、発光素子５は、その発光面に垂直な方向に沿って光信号を出力するように構成されている。
【００２５】
ドライバ６は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、発光素子５の側方で第１保持部材７の素子実装側面（配線パターン７０ａ）に金バンプ６ａを介して実装され、かつ発光素子５と同様に封止樹脂８によって封止されている。そして、ドライバ６は、制御部（図示せず）から電源通信用コネクタ９を介して電源電圧の供給と画像信号を受け、前述したように発光素子５を駆動するように構成されている。
【００２６】
第１保持部材７は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、ベース部７ａ及びホルダ部７ｂからなり、全体が例えばガラスエポキシ樹脂の絶縁性材料によって形成されている。
【００２７】
ベース部７ａは、素子実装側面に通信回路（図示せず）及び配線パターン７０ａを有し、ホルダ部７ｂに一体に設けられている。そして、ベース部７ａは、一方側（素子実装側）に発光素子５及びドライバ６を実装し、また他方側に光導波路４の一方側端部を保持するように構成されている。ベース部７ａには、表裏両面に開口する光路形成用開口部としての貫通孔７１ａ、及び光導波路４の一方側端部を介して互いに対向する１対の立ち上がり部７２ａ，７３ａ（立ち上がり部７３ａは図２に示す）が設けられている。光路形成用開口部としては、貫通孔７１ａに代えて図４に示すような切り欠き７４ａでもよい。
【００２８】
ホルダ部７ｂは、光導波路４の一方側端面に対向する位置に配置されている。ホルダ部７ｂには、図３（ａ）に示すように、光導波路４の一方側の端面４０ｂのうちクラッド層４ｂの部分を接触させて受ける受面７０ｂを有する１対の突出部７１ｂが設けられている。１対の突出部７１ｂの受面７０ｂは、光導波路４の一方側の端面４０ｂに平行な傾斜面で形成されている。また、ホルダ部７ｂには、図３（ｂ）に示すように、１対の突出部７１ｂ（図２に示す）間に介在し、光導波路４のコア層４ａの一方側の光路変換面４０ａとの接触を回避する空間部７２ｂが設けられている。これにより、光路変換面４０ａの損傷を抑制することができる。
【００２９】
（光受信装置３の構成）
図５は、本発明の第１の実施の形態に係る光受信装置を示す平面図、図６（ａ）は、図５のＣ−Ｃ断面図、図６（ｂ）は、図５のＤ−Ｄ端面図である。
【００３０】
受光素子１０は、例えばＧａＡｓ系のＰＩＮフォトダイオードからなり、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２保持部材１２の素子実装側面（配線パターン１２０ａ）に金バンプ１０ｄを介して実装され、かつエポキシ樹脂等の封止樹脂１３によって封止されている。そして、受光素子１０は、その受光面に垂直な方向に沿って光信号を入力し、この光信号を電気信号に変換してアンプ１１に出力するように構成されている。
【００３１】
アンプ１１は、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、受光素子１０の側方で第２保持部材１２の素子実装側面（配線パターン１２０ａ）に金バンプ１１ａを介して実装され、かつ受光素子１０と同様に封止樹脂１３によって封止されている。そして、アンプ１１は、電源通信用コネクタ１４を介して電源電圧の供給を受けて受光素子１０からの電気信号を増幅し、この増幅信号を電源通信用コネクタ１４を介して制御部（図示せず）に出力するように構成されている。
【００３２】
第２保持部材１２は、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、ベース部１２ａ及びホルダ部１２ｂからなり、全体が例えばガラスエポキシ樹脂の絶縁性材料によって形成されている。
【００３３】
ベース部１２ａは、素子実装側面に通信回路（図示せず）及び配線パターン１２０ａを有し、ホルダ部１２ｂに一体に設けられている。そして、ベース部１２ａは、一方側（素子実装側）に受光素子１０及びアンプ１１を実装し、また他方側に光導波路４の他方側端部を保持するように構成されている。ホルダ１２ａには、表裏両面に開口する光路形成用開口部としての貫通孔１２１ａ、及び光導波路４の他方側端部を介して互いに対向する１対の立ち上がり部１２２ａ，１２３ａ（立ち上がり部１２３ａは図５に示す）が設けられている。光路形成用開口部としては、貫通孔１２１ａに代えて切り欠き（図示せず）でもよい。
【００３４】
ホルダ部１２ｂは、光導波路４の他方側の端面４１ｂに対向する位置に配置されている。ホルダ部１２ｂには、図６（ａ）に示すように、光導波路４の他方側の端面４１ｂのうちクラッド層４ｂの部分を接触させて受ける受面１２０ｂを有する１対の突出部１２１ｂが設けられている。１対の突出部１２１ｂの受面１２０ｂは、他方側の端面４１ｂに平行な傾斜面で形成されている。また、ベース１２ｂには、図６（ｂ）に示すように、１対の突出部１２１ｂ間に介在し、光導波路４のコア層４ａの光路変換面４１ａとの接触を回避する空間部１２２ｂが設けられている。これにより、光路変換面４１ａの損傷を抑制することができる。
【００３５】
（光導波路４の構成）
光導波路４は、図３及び図６に示すように、コア層４ａと、コア層４ａを覆うクラッド層４ｂとを有し、両端面４０ｂ，４１ｂのコア層４ａのそれぞれに、コア層４ａ内を伝播する光信号の伝播方向と異なる方向に反射する４５°ミラー面からなる光路変換面４０ａ，４１ａを形成している。光導波路４の両端部は、それぞれ第１保持部材７のベース部７ａと第２保持部材１２のベース部１２ａに保持されている。そして、光導波路４は、図３（ａ）及び図６（ａ）に示すように、第１保持部材７及び第２保持部材１２に対する保持状態において、一方側の端面４０ｂのクラッド層４ｂの部分が１対の突出部７１ｂの受面７０ｂに接触して位置決めされ、他方側の端面４１ｂのクラッド層４ｂの部分が１対の突出部１２１ｂの受面１２０ｂに接触して位置決めされている。
【００３６】
この光導波路４は、例えば、エポキシ樹脂等の高分子材料から形成された厚さ５０μｍ〜３００μｍ程度の高分子光導波路を用いることができるが、これに限定されず、石英ガラス等から形成された他の光導波路でもよい。
【００３７】
この光導波路４を第１保持部材７及び第２保持部材１２に対して保持するには、突出部７１ｂの受面７０ｂに一方側の端面４０ｂのクラッド層４ｂの部分を接触させて光導波路４を第１保持部材７に位置決めするとともに、突出部１２１ｂの受面１２０ｂに他方側の端面４１ｂのクラッド層４ｂの部分を接触させて光導波路４を第２保持部材１２に位置決めすることにより行う。この後、クラッド層４ｂの一方側端部を第１保持部材７の例えば立ち上がり部７２ａに、またクラッド層４ｂの他方側端部を第２保持部材１２の例えば立ち上がり部１２２ａにそれぞれ接着等によってそれぞれ取り付け、光導波路４の両端部をそれぞれ封止樹脂８，１３によって封止する。
【００３８】
〔光伝送装置１の動作〕
次に、本実施の形態の光伝送装置１の動作を説明する。光送信装置２のドライバ６は、電源通信用コネクタ９から画像信号を入力すると、画像信号に基づいて駆動信号を発光素子５に出力する。発光素子５は、ドライバ６からの駆動信号に基づいて光信号を出力する。発光素子５から出力された光信号は、第１保持部材７の貫通孔７１ａを透過して光導波路４の光路変換面４０ａに到達する。
【００３９】
光導波路４の光路変換面４０ａに到達した光信号は、光路変換面４０ａで反射してコア層４ａを伝播して光路変換面４１ａに到達し、光路変換面４１ａで反射して第２保持部材１２の貫通孔１２１ａを透過して受光素子１０に受光される。受光素子１０は、受光した光信号を電気信号に変換してアンプ１１に出力する。アンプ１１は、受光素子１０からの電気信号を増幅して電源通信用コネクタ１４に出力する。
【００４０】
［第２の実施の形態］
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る光伝送装置を説明するために示す断面図である。図７において、図１と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４１】
図７に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る光伝送装置２１は、光導波路４がその端面４０ｂ，４１ｂの全体を第１保持部材７及び第２保持部材１２に対する接触領域とする接触部４ｃ，４ｄを有する点に特徴がある。
【００４２】
本実施の形態の光導波路４は、両端面４０ｂ，４１ｂよりも内側にＶカット加工を施して凹溝２２を形成し、凹溝２２よりも外側に接触部４ｃ，４ｄを形成している。凹溝２２を構成する一対の溝壁２２ａの一方が光路変換面４０ａ，４１ａとなる。
【００４３】
第１保持部材７は、ホルダ部７ｂに接触部４ｃの端面４０ｂ全体を受ける受面７３ｂが設けられている。第２保持部材１２は、ホルダ部１２ｂに接触部４ｄの端面４１ｂ全体を受ける受面１２３ｂが設けられている。これにより、第１保持部材７及び第２保持部材１２に対する光導波路４の接触領域が光導波路の端面の一部を接触領域とする場合と比べて広くなる。
【００４４】
［第３の実施の形態］
図８は、本発明の第３の実施の形態に係る光伝送装置を示す断面図である。図９は、本発明の第３の実施の形態に係る光伝送装置の光導波路を示す斜視図である。図８及び図９において、図１と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４５】
図８に示すように、本実施の形態に係る光伝送装置３１は、光導波路４がその端面の一部を第１保持部材７及び第２保持部材１２に対する接触領域とする接触部４ｅ，４ｆを有する点に特徴がある。
【００４６】
このため、接触部４ｅ，４ｆは、図９に示すように、光路変換面４０ａ，４１ａ（図９に接触部４ｆは図示せず）を切り欠き面３２ａに含む切り欠き３２を光導波路４の各端部に設けることに形成されている。これにより、第１保持部材７及び第２保持部材１２に対する光導波路４の接触部４ｅ，４ｆの加工量が光導波路の端面全体を接触領域とする場合に比べて低減される。
【００４７】
以上、本発明の光伝送装置を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。
【００４８】
（１）各実施の形態では、ドライバ６が第１保持部材７の素子実装側面に、またアンプ１１が第２保持部材１２の素子実装側面にそれぞれ実装されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、第１保持部材の素子実装側面と反対側の面にドライバを、また第２保持部材の素子実装側面と反対側の面にアンプをそれぞれ実装してもよい。
【００４９】
（２）各実施の形態では、光導波路４（コア層４ａ）の光路変換面４０ａ，４１ａが４５°ミラー面で形成されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、他の角度をもつミラー面で光導波路のコア層を形成してもよい。また、コア層の光路変換面には、Ａｌ（アルミニウム），Ａｕ（金），Ａｇ（銀），Ｔｉ（チタン）等の金属膜を形成してもよい。
【００５０】
（３）各実施の形態では、一方の光デバイスに発光素子５を、また他方の光デバイスに受光素子１０をそれぞれ用いて一方向通信が行われる場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、一方の光デバイスに発光素子及び受光素子を、また他方の光デバイスに発光素子及び受光素子をそれぞれ用いて双方向通信を行う場合であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光伝送装置の全体を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光送信装置を示す平面図である。
【図３】図３（ａ）は、図２のＡ−Ａ断面図、図３（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態に係る第１保持部材の開口部の変形例を示す平面図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態に係る光受信装置を示す平面図である。
【図６】図６（ａ）は、図５のＣ−Ｃ断面図、図６（ｂ）は、図５のＤ−Ｄ端面図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施の形態に係る光伝送装置を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の第３の実施の形態に係る光伝送装置を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の第３の実施の形態に係る光導波路を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…光伝送装置、２…光送信装置、３…光受信装置、４…光導波路、４ａ…コア層、４ｂ…クラッド層、５…発光素子、５ａ…発光部、５ｂ，５ｃ…電極、５ｄ…金バンプ、６…ドライバ、６ａ…金バンプ、７…第１保持部材、７ａ…ベース部、７ｂ…ホルダ部、８…封止樹脂、９…電源通信用コネクタ、１０…受光素子、１０ａ…受光部、１０ｂ，１０ｃ…電極、１０ｄ…金バンプ、１１…アンプ、１１ａ…金バンプ、１２…第２保持部材、１２ａ…ベース部、１２ｂ…ホルダ部、１３…封止樹脂、１４…電源通信用コネクタ、４０ａ…光路変換面、４０ｂ…端面、４１ａ…光路変換面、４１ｂ…端面、７０ａ…配線パターン、７０ｂ…受面、７１ａ…貫通孔、７１ｂ…突出部、７２ａ…立ち上がり部、７２ｂ…空間部、７３ａ…立ち上がり部、７４ａ…切り欠き、１２０ａ…配線パターン、１２０ｂ…受面、１２１ａ…貫通孔、１２１ｂ…突出部、１２２ａ…立ち上がり部、１２２ｂ…空間部、１２３ａ…立ち上がり部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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