JP7014048B2 - 光接続構造 - Google Patents

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Description

本発明は、異なるモードフィールドを有する光導波路間を結合(接続)する光接続構造に関する。
光通信における情報伝送量の急速な増加に伴い、光部品の高集積化に対する要求が高まっている。この光部品の高集積化に応える技術として、「シリコンフォトニクス」と呼ばれる技術が知られている。
シリコンフォトニクスは、従来の石英系導波路と比較して高屈折率差を有する導波路を用いており、屈曲半径を小さくできることや、電子回路との集積化が可能で、集積回路と同様の半導体製造装置を利用し、高い生産性が得られることから、光部品の更なる小型化・低コスト化を実現する要素技術として研究開発が活発化している。
シリコンフォトニクスでは、シリコン(Si)から形成されるコアと、石英(SiO2)から形成されるクラッドによって導波路(以下、Si導波路ともいう。)を構成している。Si導波路の導波光を、光ファイバを介し、高い結合効率で伝送する場合、Si導波路のモードフィールドと光ファイバのモードフィールドとを整合させる構造が必要である。
図14に、従来例として、Si導波路にテーパ構造(光の伝搬方向に沿って導波路の幅を緩やかに狭めた形状)を形成した例を示す(例えば、特許文献1参照)。この例では、光の伝搬方向に沿って、コアの断面積を単調減少させるようにして、Si導波路20にテーパ構造を形成している。このSi導波路20は、接着層21を介して、光ファイバ22に結合(接続)されている。以下、Si導波路20や接着層21,光ファイバ22などの光の伝搬路に位置する部材を媒体ともいう。
図14に示した例において、Si導波路20を導波する光のモードフィールド径は、図15(b)に示すように、Si導波路20の端面に達する前の位置から徐々に拡大され、Si導波路20の端面に到達し、接着層21に放射される。なお、図15(a)は媒体分布を示しており、図14,図15において、z軸は光の伝搬方向(光軸に沿った方向)を示し、y軸は鉛直方向、x軸は水平方向を示している。
Si導波路20から放射される光のモードフィールド分布は、Si導波路20のコアとクラッド層の屈折率およびテーパ構造の傾斜角、および接着層21の屈折率分布に依存して決定される。この場合、Si導波路20から放射された光のモードフィールド分布は、平面波に変換されていることが望ましい。図15(b)は平面波に近い状態(放射角(θa1)小)を示している。
特開平11-52168号公報
しかしながら、図14に示した例では、構造パラメータの製造誤差等により、図15(c)に示す様に、理想的な平面波から乖離してしまうことがある(放射角(θa1)大)。この平面波の乖離がSi導波路20と光ファイバ22との間の結合効率の低下の原因の一つになる。
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、異なるモードフィールドを有する光導波路間の結合効率を向上させることが可能な光接続構造を提供することにある。
このような目的を達成するために本発明は、異なるモードフィールドを有する第1の光導波路(1)と第2の光導波路(5)との間を結合する光接続構造(100)において、第1の光導波路(1)から第2の光導波路(5)への光の伝搬方向に沿って設けられた複数の接着層(2,4)と、複数の接着層(2,4)の境界面に設けられたレンズ構造体(3)とを備えることを特徴とする。
本発明では、複数の接着層(2,4)の境界面に設けられたレンズ構造体(3)によって、第1の光導波路(1)から放射された光のモードフィールド分布を平面波に近づけるようにして、第2の光導波路(5)のクラッド層を伝搬する放射モードの光を低減し、第1の光導波路(1)と第2の導波路(5)との間の結合効率を向上させることが可能となる。
本発明において、例えば、接着層(2,4)の屈折率と、この接着層(2,4)に接する光導波路(1,5)のクラッド層の屈折率を、接続間の反射減衰量が25dB以上となるように設定したり、接着層(2,4)の屈折率と、この接着層(2,4)に接するレンズ構造体(3)の屈折率を、接続間の反射減衰量が25dB以上となるように設定したり、レンズ構造体(3)の端面と、このレンズ構造体(3)に近接する光導波路(1,5)の端面間の距離を、その端面間に位置する接着層(2,4)内を伝搬する光の実効半波長の整数倍の近傍値を避けるように設定したりすると、異なる屈折率を有する媒体間に発生する過剰な共振を抑制することが可能となる。
また、本発明において、複数の接着層を第1の接着層(2)と第2の接着層(4)と第3の接着層(7)とし、レンズ構造体を第1のレンズ構造体(3)と第2のレンズ構造体(6)とし、第1の接着層(2)を第1の光導波路(1)に接するようにして設け、第3の接着層(7)を第2の光導波路(5)に接するようにして設け、第2の接着層(4)を第1の接着層(2)および第3の接着層(7)に接するようにして設け、第1のレンズ構造体(3)を第1の接着層(2)と第2の接着層(4)との境界面に設け、第2のレンズ構造体(6)を第2の接着層(4)と第3の接着層(7)との境界面に設けるようにしてもよい。
このような構造とする場合、例えば、第1の接着層(2)と第1のレンズ構造体(3)と第2の接着層(4)の屈折率をそれぞれ等しくしたり、第1のレンズ構造体(3)の曲率半径を第2のレンズ構造体(6)の曲率半径よりも小さくしたり、第1の接着層(2)の屈折率をna1、第1のレンズ構造体(3)の屈折率をnl1、第2の接着層(4)の屈折率をna2、第2のレンズ構造体(6)の屈折率をnl2、第3の接着層(7)の屈折率をna3とした時、nl1≧na1、nl1≧na2、nl2≧na2、且つnl2≧na3を満たすようにしたりする。
また、例えば、第1の接着層(2)、第2の接着層(4)および第3の接着層(7)の屈折率を、1.0以上1.7以下とし、第1のレンズ構造体(3)および第2のレンズ構造体(6)の屈折率を、1.4以上1.7以下としたり、第1の光導波路(1)の導波光のモードフィールド径を、第2の光導波路(5)の導波光のモードフィールド径より小さくし、第1の光導波路(1)に接する第1の接着層(2)における伝搬光の開口数を、第2の光導波路(5)に接する第3の接着層(7)における伝搬光の開口数より大きくしたりする。
なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の構成要素を、括弧を付した参照符号によって示している。
以上説明したように、本発明によれば、複数の接着層の境界面に設けられたレンズ構造体によって、第1の光導波路から放射された光のモードフィールド分布を平面波に近づけるようにして、第2の光導波路のクラッド層を伝搬する放射モードの光を低減し、第1の光導波路と第2の導波路との間の結合効率を向上させることが可能となる。
図1は、本発明に係る光接続構造(微小光学体)の第1の実施の形態(実施の形態1)を示す模式図である。 図2は、図1における第1の接着層と第1のレンズ構造体を含む領域をzx面およびxy面から見た模式図である。 図3は、図1におけるSi導波路(SSC)と光ファイバの構造パラメータを示す図である。 図4は、図1における接着層およびレンズ構造体の構造パラメータを示す図である。 図5は、SSCと光ファイバの構造パラメータの定義を示す図である。 図6は、SSCと光ファイバとの間の微小光学体の構造パラメータの定義を示す図である。 図7は、結像解析パラメータの定義を示す図である。 図8は、光導波路と微小光学体の設計フローチャートを示す図である。 図9Aは、微小光学体の結像特性と代表的な構造パラメータの関係(第1のレンズ構造体の屈折率nl1を、1.50、1.60、1.70とした場合の光線追跡の結果)を示す図である。 図9Bは、微小光学体の結像特性と代表的な構造パラメータの関係(第2の接着層の層長La2を3μm、5μm、7μmとした場合の光線追跡の結果)を示す図である。 図9Cは、微小光学体の結像特性と代表的な構造パラメータの関係(第2のレンズ構造体の厚さtl2と曲率半径R2(Rl2,Rr2)との組を(3.0μm,5.0μm)、(2.0μm,6.5μm)、(3.0μm,6.5μm)とした場合の光線追跡の結果)を示す図である。 図10は、微小光学体の構造パラメータ設定指標の例を示す図である。 図11は、実施の形態1における導波解析結果を示す図である。 図12は、導波解析を基に得られた光ファイバのモードフィールド分布を従来例と実施の形態1とを比較して示す図である。 図13は、本発明に係る光接続構造(微小光学体)の第2の実施の形態(実施の形態2)を示す模式図である。 図14は、Si導波路にテーパ構造を形成した例(従来例)を示す模式図である。 図15は、従来例におけるモードフィールド変換過程の例を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
〔実施の形態1〕
図1は本発明に係る光接続構造の第1の実施の形態(実施の形態1)を示す模式図である。この光接続構造100は、図14に示した接着層21に相当する部分の構造であり、光の伝搬方向に沿ってコアの断面積を単調減少させるようにしたSi導波路(テーパ構造を有するSi導波路)1と光ファイバ5との間に設けられている。
以下、光接続構造を微小光学体と呼び、Si導波路をSSCと呼ぶ。また、後述する実施の形態2の光接続構造(微小光学体)100(図13)と区別するために、実施の形態1の微小光学体100を100Aとし、実施の形態2の微小光学体100を100Bとする。
また、図1や図13に示した構成において、SSC1のコア材料であるSiは、波長1.3~1.6μmの光に対して透明であるとする。また、SSC1のコアの屈折率は、3.5とし、クラッド層は石英系材料から成り、同一基板上にエッチング工程によって順次形成され、その屈折率は1.44であるとする。また、SSC1のコアの断面形状は、矩形(長方形)であり、当該矩形でのy軸方向(鉛直方向)の長さ(高さ)をSSC1のコア径とし、このSSC1のコア径は一定値であるとする。
また、図1や図13に示した構成において、光ファイバ(石英系光ファイバ)5のクラッド層の屈折率は1.44、カットオフ波長は1.5μmまたは1.3μmに設定されているものとする。また、光ファイバ5のコア径は、曲げ損失低減を考慮し、コア径4μmとしている。
なお、SSC1のコアおよびクラッド層は、化合物半導体等、他の半導体材料、無機材料、有機材料から形成されても構わない。また、光ファイバ5の代わりに、他の無機材料または有機材料から形成された矩形状のコアを有する平面光波回路を用いても構わない。
図1に示した微小光学体100Aは、第1の接着層2と、第2の接着層4と、第3の接着層7と、第1のレンズ構造体3と、第2のレンズ構造体6とから構成されている。
この微小光学体100Aにおいて、第1の接着層2はSSC1に接するようにして設けられ、第3の接着層7は光ファイバ5に接するようにして設けられ、第2の接着層4は第1の接着層2および第3の接着層7に接するようにして設けられている。
また、第1のレンズ構造体3は第1の接着層2と第2の接着層4との境界面に設けられており、第2のレンズ構造体6は第2の接着層4と第3の接着層7との境界面に設けられている。第1のレンズ構造体3および第2のレンズ構造体6は該構造体の表面に球面を含む。
また、この微小光学体100Aにおいて、第1の接着層2、第2の接着層4および第3の接着層7の屈折率は、1.0以上1.7以下であって、第1のレンズ構造体3および第2のレンズ構造体6の屈折率は、1.4以上1.7以下とされている。
図2(a)に第1の接着層2と第1のレンズ構造体3を含む領域をzx面(上面)から見た模式図を、図2(b)に第1の接着層2と第1のレンズ構造体3を含む領域をxy面(正面)から見た模式図を示す。
図3に、SSC1と光ファイバ5の構造パラメータを示す。SSC1と光ファイバ5との間に微小光学体100Aが整合部として設けられている。図3(a)はzx面(上面)から見た媒体分布図、図3(b)はyz面(側面)から見た媒体分布図、図3(c)はxy面(正面)から見た媒体分布図である。図4に、微小光学体100Aを構成する接着層2,4,7およびレンズ構造体3,6の構造パラメータを示す。図中の一点鎖線は、導波路コアの中心軸を示す。
図5にSSC1と光ファイバ5の構造パラメータの定義を示し、図6にSSC1と光ファイバ5との間の微小光学体100Aの構造パラメータの定義を示し、図7に結像解析パラメータ(後述)の定義を示す。各パラメータの具体的な値は、図8に示す「光導波路と微小光学体の設計フローチャート」に従って設定する。
図9A、図9B、図9Cは、微小光学体の結像特性と代表的な構造パラメータの関係を示す図であり、微小光学体100Aの構造を、図8に示した設計フローチャートに組み込まれた結像解析プロセス(ステップS102)によって見積り、その結果を示したものである。
図9Aは、第1のレンズ構造体3の屈折率nl1を、1.50、1.60、1.70とした場合、図9Bは、第2の接着層4の層長La2を3μm、5μm、7μmとした場合、図9Cは、第2のレンズ構造体6の厚さtl2と曲率半径R2(Rl2,Rr2)との組を(3.0μm,5.0μm)、(2.0μm,6.5μm)、(3.0μm,6.5μm)とした場合の光線追跡の結果をそれぞれ示す。
本実施の形態を代表する構造として、第1の接着層2の屈折率na1を1.50、第1のレンズ構造体3の屈折率nl1、厚さtl1および曲率半径R1(Rl1,Rr1)を、それぞれ1.70、2.0μm、6.0μmとし、第2の接着層4の屈折率na2を1.0、第2のレンズ構造体6の屈折率nl2、厚さtl1および曲率半径R2(Rl2,Rr2)を、それぞれ1.60、2.0μm、6.5μm、第3の接着層7の屈折率na3を1.60とする。また、第1の接着層2と第2の接着層4と第3の接着層7の層長La1,La2,La3は、x,y,z方向に対して許容される結合トレランスに応じて任意に設定し、3μm~200μm程度の間で可変とする。また、第1の接着層2,第2の接着層4,第3の接着層7には、アクリル系またはエポキシ系の樹脂材料、または石英系ガラス材料を適用する。なお、第2の接着層4は、その屈折率na2を1.0とする場合、上記樹脂材料またはガラス材料の他に、空気等の気体で充填する。
上記パラメータの設定においては、SSC1側の最小開口数(SSC1に接する第1の接着層2における伝搬光の最小開口数)NA1による制約、光ファイバ5側の最大開口数(光ファイバ5に接する第3の接着層7における伝搬光の最大開口数)NA2による制約、および光ファイバ5の端面に結像する像高hvの最大値hvmaxを同時に満たさなくてはならない。
図10(a)に示す第2のレンズ構造体6の屈折率nl2と光ファイバ5側の開口数(受光開口数)NAt(左軸)および像高hv(右軸)との関係、および、図10(b)に示す第2の接着層4の層長La2と光ファイバ5側の開口数(受光開口数)NAt(左軸)および像高hv(右軸)との関係を、微小光学体100Aの構造パラメータ設定指標の一つとする。実施の形態1では、NA1=0.52、NA2=0.32、hvmax=1.5μmとする。
更に、上記結像解析(ステップS102)によって設定されたパラメータをベースとして、各レンズ構造体3,6と光導波路(SSC1,光ファイバ5)間において発生する共振を予測し、パラメータを調整する。これには、以下の方法を適用する。
第1の方法は、接着層の屈折率と、その接着層に接する光導波路のクラッド層の屈折率を整合させる。この場合の整合とは、接続間の反射減衰量が25dB以上となるように設定することを意味する。例えば、第1の接着層2の屈折率na1と、この第1の接着層2に接するSSC1のクラッド層の屈折率n2_stを整合させたり、第3の接着層7の屈折率na3と、この第3の接着層7に接する光ファイバ5のクラッド層の屈折率n2_fiを整合させたりする。
この第1の方法において、第1の接着層2の屈折率na1とSSC1のクラッド層の屈折率n2_stとを整合させる場合、例えば、第1の接着層2の屈折率na1とSSC1のクラッド層の屈折率n2_stとを等しくする。すなわち、実施の形態1において、SSC1のクラッド層の屈折率n2_stは1.44であるので、第1の接着層2の屈折率na1を1.44とする。
第2の方法は、接着層の屈折率と、その接着層に接するレンズ構造体の屈折率を整合させる。この場合の整合とは、接続間の反射減衰量が25dB以上となるように設定することを意味する。例えば、第1の接着層2の屈折率na1と、この第1の接着層2に接する第1のレンズ構造体3の屈折率nl1を整合させたり、第2の接着層4の屈折率na2と、この第2の接着層4に接する第1のレンズ構造体3の屈折率nl1および第2のレンズ構造体6の屈折率nl2を整合させたり、第3の接着層7の屈折率na3と、この第3の接着層7に接する第2のレンズ構造体6の屈折率nl2を整合させたりする。
この第2の方法において、第1の接着層2の屈折率na1と第1のレンズ構造体3の屈折率nl1と第2の接着層4の屈折率na2とを整合させる場合、例えば、第1の接着層2の屈折率na1と第1のレンズ構造体3の屈折率nl1と第2の接着層4の屈折率na2とを等しくする。
なお、第1の接着層2の屈折率na1と、第1のレンズ構造体3の屈折率nl1と、第2の接着層4の屈折率na2と、第2のレンズ構造体6の屈折率nl2と、第3の接着層7の屈折率na3とは、nl1≧na1、nl1≧na2、nl2≧na2、且つnl2≧na3を満たしていることが望ましい。
第3の方法は、第1のレンズ構造体3の端面と、この第1のレンズ構造体3に近接するSSC1の端面間の距離(最短距離)を、その端面間に位置する第1の接着層2内を伝搬する光の実効半波長の整数倍の近傍値を避けるように設定する。
例えば、第1のレンズ構造体3とSSC1の端面間の距離WDを、1.05λeff *(m-1)/2<WD<0.95λeff *m/2(λeff:実効波長、m:整数)を満たす様に設定する。具体例は、λeff=0.52μm、m=7の場合で、WD=3.3μmとする。
上記した第1,第2,第3のいずれの方法においても、異なる屈折率を有する媒体間に発生する過剰な共振を抑制する効果が得られる。
図8に示した設計フローチャートにより(ステップS101~S103の繰り返し)、最終的に設定された構造パラメータにおいて(ステップS104)、波長1.55μmのシングルモード導波光をSSC1に入射し、時間領域有限差分(FDTD)法による電磁界解析を実行する(ステップS105)。
このFDTD法による電磁界解析を、ステップS106において結合効率または透過特性の目標値を満たすまで、結像特性を再計算しながら(ステップS107)、繰り返す。このFDTD法による電磁界解析を実行した結果(導波解析結果)を図11に示す。図11(a)はzx面内における媒体分布を示し、図11はzx面内における電力分布を示す。
図12に、導波解析を基に得られた光ファイバ5のモードフィールド分布(x方向)について、従来例(図14に示した例)と実施の形態1(図1に示した例)とを比較して示す。従来例(図12(a))においては、ファイバクラッド層における放射モードが顕著である。一方、実施の形態1(図12(b))においては、放射モードの光が低減され、重なり積分から算出した結合効率CEの値も改善されている。
〔実施の形態2〕
図13は、本発明に係る光接続構造の第2の実施の形態(実施の形態2)を示す模式図である。この光接続構造(微小光学体)100Bは、第1の接着層2と、第2の接着層4と、レンズ構造体3とから構成されている。
この微小光学体100Bにおいて、第1の接着層2はSSC1に接するようにして設けられ、第2の接着層4は光ファイバ5に接するようにして設けられている。また、レンズ構造体3は第1の接着層2と第2の接着層4との境界面に設けられている。レンズ構造体3は該構造体の表面に球面を含む。
この微小光学体100Bでは、光ファイバ5のコア径を10μmとし、カットオフ波長を1.3μmまたは1.5μmとしている。また、第1の接着層2の屈折率na1を1.0としている。レンズ構造体3は球面から形成され、曲率半径R1(Rl1,Rr1)を8μm以上、厚さ2μm~3μm、屈折率nl1を1.5~1.7としている。
また、この微小光学体100Bにおいて、第2の接着層4の屈折率na2と、レンズ構造体3の屈折率nl1は、接続間の反射減衰量が25dB以上となるように設定している。または、光ファイバ5のクラッド層の屈折率n2_fiと、第2の接着層4の屈折率na2は、接続間の反射減衰量が25dB以上となるように設定している。
この実施の形態2の微小光学体100Bでは、xy(水平鉛直)方向の結合トレランスが、実施形態1の微小光学体100Aよりも小さくなる。また、平面波に近い状態で光ファイバ5に光が入射されるため、結合効率については、実施形態1の微小光学体100Aと同様の効果が得られる。
〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
1…Si導波路(SSC)、2…第1の接着層、3…第1のレンズ構造体、4…第2の接着層、5…光ファイバ、6…第2のレンズ構造体、7…第3の接着層、100(100A,100B)…光接続構造(微小光学体)。

Claims (7)

  1. 異なるモードフィールドを有する第1の光導波路と第2の光導波路との間を結合する光接続構造において、
    前記第1の光導波路から前記第2の光導波路への光の伝搬方向に沿って設けられた3つの接着層と、
    前記3つの接着層の各々の境界面に覆われて設けられた2つのレンズ構造体と
    を備え、
    前記3つの接着層として、
    第1の接着層と第2の接着層と第3の接着層とを備え、
    前記2つのレンズ構造体として、
    第1のレンズ構造体と第2のレンズ構造体とを備え、
    前記第1の接着層は、
    前記第1の光導波路に接するようにして設けられ、
    前記第3の接着層は、
    前記第2の光導波路に接するようにして設けられ、
    前記第2の接着層は、
    前記第1の接着層および前記第3の接着層に接するようにして設けられ、
    前記第1のレンズ構造体は、
    前記第1の接着層と前記第2の接着層との境界面に設けられ、
    前記第2のレンズ構造体は、
    前記第2の接着層と前記第3の接着層との境界面に設けられ、
    前記2つのレンズ構造体は、凸レンズであり、
    前記第1の接着層と前記第1のレンズ構造体と前記第2の接着層の屈折率がそれぞれ等しいことを特徴とする光接続構造。
  2. 請求項1に記載された光接続構造において、
    前記3つの接着層の屈折率と、この接着層に接する前記第1の光導波路,前記第2の光導波路のクラッド層の屈折率が、接続間の反射減衰量が25dB以上となるように設定されている
    ことを特徴とする光接続構造。
  3. 請求項1に記載された光接続構造において、
    前記3つの接着層の屈折率と、この接着層に接するレンズ構造体の屈折率が、接続間の反射減衰量が25dB以上となるように設定されている
    ことを特徴とする光接続構造。
  4. 請求項1に記載された光接続構造において、
    前記2つのレンズ構造体の端面と、このレンズ構造体に近接する前記第1の光導波路,前記第2の光導波路の端面間の距離が、その端面間に位置する接着層内を伝搬する光の実効半波長の整数倍の近傍値を避けるように設定されている
    ことを特徴とする光接続構造。
  5. 請求項1~4の何れか1項に記載された光接続構造において、
    前記第1のレンズ構造体および前記第2のレンズ構造体は、
    当該構造体の表面に球面を含み、
    前記第1のレンズ構造体の曲率半径は、
    前記第2のレンズ構造体の曲率半径よりも小さい
    ことを特徴とする光接続構造。
  6. 請求項1~4の何れか1項に記載された光接続構造において、
    前記第1の接着層の屈折率、前記第1のレンズ構造体の屈折率、前記第2の接着層の屈折率、前記第2のレンズ構造体の屈折率、前記第3の接着層の屈折率は、
    前記第1の接着層の屈折率をna1、前記第1のレンズ構造体の屈折率をnl1、前記第2の接着層の屈折率をna2、前記第2のレンズ構造体の屈折率をnl2、前記第3の接着層の屈折率をna3とした時、nl1≧na1、nl1≧na2、nl2≧na2、且つnl2≧na3を満たしている
    ことを特徴とする光接続構造。
  7. 請求項1~のいずれか1項に記載の光接続構造において、
    前記第1の光導波路は、テーパ構造を有するSi導波路であり、
    前記第2の光導波路は、光ファイバである
    ことを特徴とする光接続構造。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7371556B2 (ja) * 2020-03-31 2023-10-31 住友大阪セメント株式会社 光導波路素子

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040027675A1 (en) 2001-04-10 2004-02-12 Ming-Hsien Wu Microlens for projection lithography and method of preparation thereof
JP2008032931A (ja) 2006-07-27 2008-02-14 Ricoh Co Ltd 光結合素子
US20090316273A1 (en) 2008-06-20 2009-12-24 Micron Technology, Inc. Embedded lens for achromatic wafer-level optical module and methods of forming the same
WO2014034726A1 (ja) 2012-08-29 2014-03-06 コニカミノルタ株式会社 光ファイバ結合部材及び光ファイバ結合部材の製造方法
US20150063750A1 (en) 2012-01-10 2015-03-05 David A. Fattal Optical connectors
JP2017134225A (ja) 2016-01-27 2017-08-03 日本電信電話株式会社 光導波路
JP2017134228A (ja) 2016-01-27 2017-08-03 日本電信電話株式会社 光導波路

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5231684A (en) * 1992-06-22 1993-07-27 Pdt Systems Optical fiber microlens
US5563738A (en) * 1993-09-03 1996-10-08 Jenmar Visual Systems Light transmitting and dispersing filter having low reflectance
JP3104650B2 (ja) 1997-08-06 2000-10-30 日本電気株式会社 光結合デバイス及び光結合方法
JPH11156951A (ja) * 1997-12-01 1999-06-15 Sony Corp 球体配置の画像化方法、測定方法及び装置、並びに、平面型レンズの製造方法及び装置
JP3721935B2 (ja) * 2000-04-19 2005-11-30 住友電気工業株式会社 光学装置
JP5092920B2 (ja) * 2008-06-18 2012-12-05 日本電気株式会社 無線通信システム、無線通信装置及びそれらに用いる無線通信方法
US20130236193A1 (en) * 2012-03-09 2013-09-12 Commscope, Inc. Of North Carolina Optical Communications Systems that Couple Optical Signals from a Large Core Fiber to a Smaller Core Fiber and Related Methods and Apparatus
DE102016221464A1 (de) * 2016-11-02 2018-05-03 Karlsruher Institut für Technologie Verfahren zur Herstellung eines optischen Systems und optisches System

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040027675A1 (en) 2001-04-10 2004-02-12 Ming-Hsien Wu Microlens for projection lithography and method of preparation thereof
JP2008032931A (ja) 2006-07-27 2008-02-14 Ricoh Co Ltd 光結合素子
US20090316273A1 (en) 2008-06-20 2009-12-24 Micron Technology, Inc. Embedded lens for achromatic wafer-level optical module and methods of forming the same
US20150063750A1 (en) 2012-01-10 2015-03-05 David A. Fattal Optical connectors
WO2014034726A1 (ja) 2012-08-29 2014-03-06 コニカミノルタ株式会社 光ファイバ結合部材及び光ファイバ結合部材の製造方法
JP2017134225A (ja) 2016-01-27 2017-08-03 日本電信電話株式会社 光導波路
JP2017134228A (ja) 2016-01-27 2017-08-03 日本電信電話株式会社 光導波路

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