JPH05224046A

JPH05224046A - 光回路デバイス

Info

Publication number: JPH05224046A
Application number: JP2550492A
Authority: JP
Inventors: Toshio Suzuki; 木俊雄鈴; Masahiro Ikeda; 田正宏池
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1992-02-12
Filing date: 1992-02-12
Publication date: 1993-09-03

Abstract

(57)【要約】【目的】単一モードファイバとＬＤスイッチ等の光素
子との接続を容易に行えるようにし、また大規模マトリ
クススイッチも制作可能とする。【構成】光回路デバイスを基板１とＬＤスイッチ２か
ら構成し、基板１には単一モードファイバに連通する光
入出力導波路３と、光をスイッチ２側へ方向転換するミ
ラー６を形成する。ＬＤスイッチ２には、ミラー６から
の光を集束する７と、このレンズ７からの光をＬＤスイ
ッチ２内へ方向転換するミラー８とから構成する。ＬＤ
スイッチ２は基板１上に複数実装し、光リンク導波路４
で連結する。光入出力導波路３に大径の光ビームスポッ
トを供給しても、ＬＤスイッチ２内に所定の小径の光ビ
ームスポットを導入できるため、単一モードファイバを
容易に連結でき、また大規模光マトリクススイッチの制
作が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光交換方式や光情報
処理方式における光伝送路に接続される光回路デバイス
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の光伝送路には、多モードファイ
バのようなモード拡散が全くなく、伝送帯域を極めて広
くとることができ、長距離伝送の可能な単一モードファ
イバが多く使用されているが、単一モードファイバはそ
のコア径が極めて小さいため、光源、光アイソレータ、
合波器、光スイッチ、分波器、光検出器など光回路網を
構成する光回路デバイスとの接続に、極めて高度の工作
を必要とする。光ファイバ同士の接続には、永久的なス
プライシング（スリーブ法・Ｖ溝法・融着法など）ある
いは着脱自在のコネクタによるものがあるが、光ファイ
バと光回路デバイスとの接続には、ビームを集束して内
部に導入する必要があるため、光ファイバの接続端部に
所定のテーパ角で先細りのテーパカップラを形成し、こ
のテーパ先端に半球状のレンズを付けるなどし、光回路
デバイスの開口内に挿入して固定している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
レーザダイオード・光マトリクススイッチのような半導
体光素子におけるビームスポットサイズは、１μｍ以下
であり、単一モードファイバのコア径（一般に１０μ
ｍ）と比較して、ビームスポットサイズが非常に小さい
ため、モジュール化時にはテーパカップラ先端の球レン
ズとの光結合時の位置ずれ許容値が小さく（トレランス
が厳しい）、モジュール化が困難であった。さらに、光
ファイバの結合の困難さなどから、前述のような光素子
を基板上にコンパクトに実装することができない問題が
あった。

【０００４】この発明は、前述のような問題点を解消す
べくなされたもので、その目的は、光素子の光入出力部
のビームスポットサイズの拡大化により、単一モードフ
ァイバや光導波路との結合が容易となり、さらに大規模
な光マトリクススイッチを製造することのできる光回路
デバイスを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は前記目的を達
成するために、次のような構成とした。すなわち、光伝
送路に接続される光回路デバイスを、光素子と、この光
素子が装着される基板から構成し、前記基板には、光伝
送路に連通する導波路と、この導波路の光を光素子側へ
方向転換し得る全反射面を設け、前記光素子には、前記
基板の全反射面からの光を集束し得るレンズ面と、この
レンズ面からの光を光素子内へ方向転換する全反射面を
設ける。光素子はレーザダイオード・光マトリクススイ
ッチ等の半導体光スイッチとし、この半導体光スイッチ
を基板上に複数装着し、基板に、光伝送路に連通する光
入出力導波路と、半導体光スイッチ同士を連結する光リ
ンク導波路を形成し、光マトリクススイッチを構成す
る。また、光素子の上には、光素子に制御信号を供給す
るフィルムキャリヤを装着する。

【０００６】

【作用】上記のような方法によっているので、単一モー
ドファイバの接続端部を従来のようなテーパに加工する
ことなく、基板の導波路にコネクタを介して接続するこ
とができ、またこの基板の導波路の光は基板の全反射
面、光素子のレンズ面・全反射面により、光素子に必要
なビーム径に集束されて光素子内に導入され、光素子の
入出力部におけるビームスポットサイズを１０μｍ程度
に大きくできるとともに、光素子には所定の小径のビー
ムスポットを導入でき、単一モードファイバとの結合が
容易となり、また位置ずれ許容値の緩和によりモジュー
ル化が容易となる。また、基板にビームスポットサイズ
の大きい光入出力導波路・光リンク導波路を形成できる
ため、光素子と光導波路系との結合が容易となり、半導
体光スイッチを基板上に高密度に実装することができ、
さらにフィルムキャリヤにより高密度配線ができるた
め、大規模光マトリクススイッチの制作が可能となる。

【０００７】

【実施例】以下、この発明を図示する一実施例に基づい
て説明する。これは、本発明を光マトリクススイッチに
適用して大規模光マトリクススイッチを構成した例であ
り、図１に断面図、図２に分解斜視図を示す。この光マ
トリクススイッチは、図１、図２に示すように、双方向
の通信が可能な伝送路途中に配設される装置であり、石
英ガラスからなる基板１上に光素子としてのレーザダイ
オード・光マトリクススイッチ（以下、ＬＤスイッチと
いう）２を複数個実装して構成し、基板１の伝送方向両
端部に多数の単一モードファイバＦを光コネクタ５を介
して接続する。

【０００８】基板１の伝送方向両端部には、端面からＬ
Ｄスイッチ２の手前まで延在する光入出力導波路３を形
成する。この光入出力導波路３は、ファイバＦのコア・
クラッドと同様に、基板本体より屈折率のわずかに大き
い石英ガラスから構成し、多数のファイバＦのそれぞれ
に連通可能に配置する。そして、この光入出力導波路３
のＬＤスイッチ側端部に４５°で傾斜する溝９を形成
し、この溝９の端面を４５°ミラーとする。このミラー
６は、光入出力導波路３の傾斜面であり、レンズ７への
面には反射防止膜６ａを施し、光入出力導波路３あるい
はＬＤスイッチ２からの光を全反射し、直角に方向転換
できるようにする。

【０００９】ＬＤスイッチ２は、半導体基板上に単体の
ＬＤ光スイッチ素子をマトリクス状に配列して構成され
たもので、入射する光を増幅し、あるいは直進・停止・
進路変更させて光の進路を選択することができる半導体
であり、基板１上の所定箇所に接着剤で固定する。この
ＬＤスイッチ２の伝送方向端部における突出部２Ａに、
レンズ７とミラー８を前記ミラー６からの光に対向する
位置に設ける。レンズ７は、突出部２Ａにおける光素子
の基板の裏面に、ミラー８の光に対向するように凸に形
成し、また、ミラー６からの光に対しても集光して所定
の径のビームが形成されるように配置する。ミラー８は
レンズ７を通った光を直角に方向転換してＬＤスイッチ
２の光入出力部に結合できるようにする。また、このレ
ンズ７にも、反射防止膜７ａを施しておく。

【００１０】さらに、基板１の中央部には、複数のＬＤ
スイッチ２をそれぞれ連結する光リンク導波路４を設け
る。このリンク導波路４は、光入出力導波路３と同様に
基板１よりも屈折率の大きい石英ガラスから構成し、そ
の両端部に光入出力導波路３と同様のミラー６を設け
る。

【００１１】ＬＤスイッチ２への制御信号の給電は、Ｌ
Ｄスイッチ２上に装着されるフィルムキャリヤ１０によ
り行う。フィルムキャリヤ１０には、各ＬＤスイッチ２
へ高速スイッチ用の電気制御信号を供給する配線１１が
設けられている。また、フィルムキャリヤ１０の接点と
ＬＤスイッチ２の電極とはハンダバンプ（突起）１２で
電気的に接合する。

【００１２】以上のような構成において、単一モードフ
ァイバＦからの光は光入出力導波路３内を通ってミラー
６により方向転換し、レンズ７により集束されてＬＤス
イッチ２の突出部２Ａ内に導入される。ＬＤスイッチ２
内では、ミラー８で方向転換された光入力信号が、フィ
ルムキャリヤ１０からの制御信号により光素子のマトリ
クス内をスイッチ制御され、増幅、停止、進路変更され
て導かれた光は、ミラー８で方向転換し、さらにレンズ
７とミラー６により光リンク導波路４と結合するととも
に、さらに他のＬＤスイッチ２に入り、前述と同様の動
作を経て所定の光ファイバＦへ送出される。

【００１３】ＬＤスイッチ２内に導入される光ビームス
ポットサイズを、レンズ７とミラー８により１μｍ程度
に集束でき、また出力される光ビームスポットサイズは
〜１０μｍに拡げることができる。したがって、単一モ
ードファイバＦの接続端部を従来のようなテーパに加工
することなく、基板１の光入出力導波路３に光コネクタ
５を介して接続することができ、単一モードファイバと
の結合、モジュール化を容易とすることができる。ま
た、基板１にビームスポットサイズの大きい光入出力導
波路３・光リンク導波路４を形成できるため、光素子と
光導波路系との結合が容易になることから、ＬＤスイッ
チ２を基板１上に高密度に実装することができ、さらに
フィルムキャリヤ１０により高密度配線ができるため、
高性能の大規模光マトリクススイッチを再現性・歩留り
良く容易に制作できる。

【００１４】なお、以上はＬＤスイッチを用いた大規模
光マトリクススイッチについて説明したが、本発明は光
アイソレータ、合波器、分波器、光検出器など光回路網
を構成するその他の光回路デバイスにも適用できる。

【００１５】

【発明の効果】前述の通り、この発明は、光回路デバイ
スを光素子と、この光素子が装着される基板から構成
し、基板には、光伝送路に連通する導波路と、光を光素
子側へ方向転換し得る全反射面を設け、前記光素子に
は、基板の全反射面からの光を集束し得るレンズ面と、
このレンズ面からの光を光素子内に方向転換し得る全反
射面を設けるように構成したため、単一モードファイバ
の接続端部を従来のようなテーパに加工することなく、
基板の導波路にコネクタを介して接続することができ、
またこの基板の導波路の光は基板の全反射面、光素子の
レンズ面・全反射面により、光素子に必要なビーム径に
集束して導入でき、光回路デバイスの入出力部における
ビームスポットサイズを大きくできるとともに、光素子
にはこれより小径のビームスポットを導入でき、単一モ
ードファイバとの結合が容易となり、また位置ずれ許容
値の緩和によりモジュール化が容易となる。また、基板
にビームスポットサイズの大きい光入出力導波路・光リ
ンク導波路を形成できるため、ＬＤスイッチを基板上に
高密度に実装することができ、さらにフィルムキャリヤ
により高密度配線ができるため、高性能の大規模光マト
リクススイッチを再現性・歩留り良く容易に制作するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を大規模光マトリクススイッチに適用
した実施例を示す断面図である。

【図２】図１の分解斜視図である。

【符号の説明】

１基板９溝２ＬＤスイッチ１０フィル
ムキャリヤ３光入出力導波路４光リンク導波路５光コネクタ６，８ミラー７レンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光伝送路に接続される光回路デバイスで
あって、光素子と、この光素子が装着される基板から構成し、前記基板には、光伝送路に連通する導波路と、この導波
路の光を光素子側へ方向転換し得る全反射面を設け、前記光素子には、前記基板の全反射面からの光を集束し
得るレンズ面と、このレンズ面からの光を光素子内へ方
向転換する全反射面を設けたことを特徴とする光回路デ
バイス。
【請求項２】光素子を半導体光スイッチとし、この半
導体光スイッチを基板上に複数装着し、基板に、光伝送
路に連通する光入出力導波路と、半導体光スイッチ同士
を連結する光リンク導波路を形成したことを特徴とする
請求項１記載の光回路デバイス。
【請求項３】光素子の上に、光素子へ制御信号を供給
するフィルムキャリヤを装着したことを特徴とする請求
項１または２記載の光回路デバイス。