WO2017155007A1 - 光分岐結合器及び光送受信モジュール - Google Patents

光分岐結合器及び光送受信モジュール Download PDF

Info

Publication number
WO2017155007A1
WO2017155007A1 PCT/JP2017/009345 JP2017009345W WO2017155007A1 WO 2017155007 A1 WO2017155007 A1 WO 2017155007A1 JP 2017009345 W JP2017009345 W JP 2017009345W WO 2017155007 A1 WO2017155007 A1 WO 2017155007A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical waveguide
optical
end side
waveguide
port
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.)
Ceased
Application number
PCT/JP2017/009345
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
弘幸 藤原
佐々木　勝
薫 鳥居
廉 渡辺
忠久 飯久保
充彦 水野
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.)
Adamant Co Ltd
Denso Corp
Original Assignee
Adamant Co Ltd
Denso Corp
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 Adamant Co Ltd, Denso Corp filed Critical Adamant Co Ltd
Priority to DE112017001232.5T priority Critical patent/DE112017001232T5/de
Priority to US16/081,277 priority patent/US10473856B2/en
Publication of WO2017155007A1 publication Critical patent/WO2017155007A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
    • G02B6/138—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by using polymerisation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/125—Bends, branchings or intersections
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03616—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/1221—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths made from organic materials
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • 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
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • 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
    • G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4214—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element having redirecting reflective means, e.g. mirrors, prisms for deflecting the radiation from horizontal to down- or upward direction toward a device
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/43—Arrangements comprising a plurality of opto-electronic elements and associated optical interconnections
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12133—Functions
    • G02B2006/1215—Splitter

Definitions

  • the present invention relates to an optical branching coupler and an optical transmission / reception module that can be used as an optical branching unit or a coupler.
  • Patent Document 1 for example, a hollow casing, three optical fibers connected to the wall surface of the casing, and the casing are supported in the casing
  • an optical module that includes an optical filter (half mirror, WDM filter, etc.) and a cured product of a photo-curing resin filled in the casing.
  • the light curable resin in the housing is cured by light irradiated from the optical fiber, and three cores are formed on both sides of the optical filter.
  • Such a manufacturing technique is referred to as a self-forming waveguide technique.
  • a clad made of a material having a refractive index smaller than those of the cores is formed so as to cover the three cores.
  • the structure in the housing becomes complicated and the structure becomes relatively expensive.
  • the two branched optical waveguide cores must be set at a specific angle, there is a possibility of increasing the size in the direction intersecting the optical axis.
  • the optical transmission quality is caused by the fact that the light of one optical waveguide core is influenced by the other optical waveguide core in the vicinity of the joint of the two optical waveguide cores. There is a risk of lowering.
  • the optical branching coupler of the present invention is provided with a first optical waveguide extending from one end side to the other end side, and extended from the same one end side to the other end side by another path. And a second optical waveguide having the other end joined to the other end of the first optical waveguide, and a cladding layer covering the periphery of the first optical waveguide and the second optical waveguide.
  • the first and second optical waveguides are cured products of the same photocurable resin.
  • the first optical waveguide extending from one end side to the other end side is extended by another path from the same one end side to the other end side, and the other end side
  • the first optical waveguide Is a cured product of the first photo-curing resin
  • the second optical waveguide is a cured product of the second photo-curing resin different from the first photo-curing resin
  • the second optical waveguide is refracted.
  • the refractive index is smaller than the refractive index of the first optical waveguide
  • the refractive index of the cladding layer is smaller than the refractive index of the second optical waveguide.
  • the optical branching coupler of the present invention can make an optical waveguide by inputting light during manufacturing.
  • the waveguide can be self-aligned and connected to a plurality of optical axes that are not on the same straight line.
  • the optical branching coupler can be configured without using optical components such as a filter and a lens.
  • an optical branching coupler with improved optical transmission quality can be manufactured by a self-forming waveguide technique.
  • the optical transmission quality can be further improved.
  • FIG. 1 shows an example of an optical branching coupler according to the present invention.
  • This optical branching coupler A is different from the first optical waveguide 1 extended from one end side (right end side according to FIG. 1) to the other end side (left end side according to FIG. 1) from the same one end side.
  • a second optical waveguide 2 extending to the other end side of the path and joining the other end side to the other end side of the first optical waveguide 1, and the first optical waveguide 1 and the second optical waveguide
  • the optical waveguide 2 is used as a core, and a cladding layer 3 covering the periphery of the core is provided.
  • two-dot chain lines are the first port 10, the second port 20, and the third port 30 used when manufacturing the optical branching coupler A.
  • 1st optical waveguide 1 and 2nd optical waveguide 2 are hardened
  • the 2nd optical waveguide 2 can be comprised with the hardened
  • the clad layer 3 can be comprised with the hardened
  • the grad layer 3 can be made of a material having a lower refractive index than the second photo-curing resin such as a thermosetting resin.
  • the second optical waveguide 2 does not necessarily need to be a cured product of the second photocured resin different from the first photocured resin, and may be a photocured product.
  • the optical waveguide can be self-made by inputting light. it can.
  • the waveguide can be self-aligned and connected to a plurality of optical axes that are not on the same straight line.
  • the optical branching coupler can be configured without using optical components such as a filter and a lens.
  • the first and second photo-curing resins may be photo-curing resins that are cured by light having a wavelength of 400 nm to 500 nm, for example, and may be used in a general self-forming waveguide technique.
  • the clad layer 3 may be made of a material having a refractive index lower than that of the second photocurable resin, such as a photocurable resin that is cured by irradiation with ultraviolet rays.
  • the first photocurable resin, the second photocurable resin, and the third photocurable resin are appropriately selected from, for example, the photocurable resins described in Patent Documents 1 and 2, and other known photocurable resins. Is possible.
  • the refractive index n 2 of the second optical waveguide 2 is smaller than the refractive index n 1 of the first optical waveguide 1, and further, the cladding layer 3 refractive index n 3 of is smaller than the refractive indexes n 1, n 2 of the first optical waveguide 1 and the second waveguide 2.
  • the second optical waveguide 2 acts to confine light in the first optical waveguide 1. Therefore, for example, when light is transmitted from the third port 30 through the first optical waveguide 1 to the first port 10, there is little light leakage to the second optical waveguide 2, and low loss and high quality. Optical transmission becomes possible.
  • the ratio of the refractive indexes is represented by the following mathematical formula.
  • n 1 : n 2 : n 3 about 1.54: about 1.52: about 1.45
  • NA Numerical Aperture
  • NA 12 , NA 13 , NA 23 can be calculated by the following formula.
  • NA 12 (n 1 2 ⁇ n 2 2 ) 1/2
  • NA 13 (n 1 2 -n 3 2 ) 1/2
  • NA 23 (n 2 2 -n 3 2 ) 1/2
  • the outer diameter of the first optical waveguide 1 is set smaller than the outer diameter of the second optical waveguide 2. As described above, when the outer diameter of the optical waveguide is set, for example, when light is transmitted by the thick second optical waveguide 2 from the first port 10 side toward the second port 20 side, the light is transmitted. Loss due to, for example, passing through the narrower first optical waveguide 1 can be reduced.
  • the first optical waveguide 1 and the second optical waveguide 2 have a joint portion x on the other end side (the left end side in the drawing) and a substantially Y shape or a substantially V shape in which the opposite side is branched. Configured.
  • the first optical waveguide 1 is contained in the second optical waveguide 2.
  • the joint portion x is configured in a double core shape in which the second optical waveguide 2 covers the entire circumference of the first optical waveguide 1.
  • the first port 10 is indicated by a solid line, but the optical branching coupler A according to the present invention may be configured such that the first port 10 is connected to the end portion of the junction part x The first port 10 may be omitted.
  • the clad layer 3 has the first optical waveguide 1 and the second optical waveguide 2 as cores and covers the periphery of the core over the entire length in the longitudinal direction.
  • the clad layer 3 can be formed in, for example, a cylindrical shape, a prismatic shape, or other three-dimensional shapes according to the inner surface shape of the container 40 described later.
  • the first port 10 the second port 20 separated from the first port 10 in the optical axis direction of the first port 10 (rightward in the illustrated example), and the second port 20 Covers the third port 30 that is arranged substantially parallel to the optical axis crossing direction (downward in the illustrated example) and the space between the second port 20 and the third port 30 and the first port 10.
  • a container 40 that covers the space-side tip of each port is used.
  • the first port 10, the second port 20, and the third port 30 are optical fibers having different core diameters.
  • the core diameter of the first port 10 is c1
  • the core diameter of the second port 20 is c2
  • the core diameter of the third port 30 is c3
  • the following relational expression is preferably satisfied.
  • the container 40 is formed in a hollow three-dimensional shape that forms the outer surface shape of the cladding layer 3.
  • the container 40 may be made of, for example, a hard material such as metal, hard synthetic resin, ceramic, or glass, and a window, an opening, or the like that transmits ultraviolet light is provided as necessary.
  • a through-hole (not shown) that passes through the end portions of the second port 20 and the third port 30 is formed.
  • a penetrating hole (not shown) that passes through the end portion of the first port 10 is provided on the other end side of the container 40.
  • the wall of the container 40 is provided with an opening (not shown) for filling the first to third photo-curing resins and removing the uncured photo-curing resin.
  • the optical branching coupler shown in FIG. 3 is manufactured by the self-forming waveguide technology using three fiber outgoing lights, and the low-loss coupler can be configured. It has become possible.
  • the optical branching coupler A of the said structure comprises the optical transmission / reception module B shown in FIG. 4, for example.
  • the transmission / reception module B in the illustrated example enters light into the optical branching coupler A to which the first port 10 is connected and the end face on the one end side (right end side in the illustrated example) of the first optical waveguide 1.
  • the optical transceiver includes a light source unit 4 connected to the light source unit, a light receiving unit 5 connected to receive light from the end face on the one end side of the second optical waveguide 2, and a control circuit unit 6.
  • the light source unit 4 is a light source device including a light emitting diode, a laser diode, and the like.
  • the light receiving unit 5 is a light receiving device including a photodiode, a phototransistor, and the like.
  • the light source unit 4 and the light receiving unit 5 are integrally supported by the control board 6.
  • the control board 6 converts an electrical signal input from the outside into an optical signal and emits it from the light source unit 4 to the first optical waveguide 1, or an optical signal received from the second optical waveguide 2.
  • This is an electronic circuit board having a circuit or the like for converting to an external output.
  • a transceiver module B is connected to each of both ends of a 15 meter long SI-type 200/230 ⁇ m multimode fiber.
  • the eye pattern was analyzed using a bit error rate tester (manufactured by Agilent Technologies (currently Keysight Technology) N4903A).
  • FIG. 5 shows an eye pattern image when the transmission / reception module B having the optical branching coupler A is used.
  • This eye pattern image has a plurality of overlapping waveforms at the same position (timing / voltage), indicating that the optical transmission quality is good.
  • the inventors of the present application have made the refractive index of the second optical waveguide 2 smaller than the refractive index of the first optical waveguide 1, and the first optical waveguide 1 is changed to the second optical waveguide. It has been found that the optical transmission quality can be prevented from lowering due to the influence between the first optical waveguide 1 and the second optical waveguide 2 by making it thinner than 2, and the present invention has been completed.
  • the angle between the first optical waveguide 1 and the second optical waveguide 2 can be reduced to, for example, about 0 to 10 °.
  • the high optical transmission quality described above can be obtained. Therefore, the overall optical branching coupler A can be made thinner by reducing the dimension in the optical crossing direction.
  • the optical branching coupler A is particularly suitable for constituting a pair of bidirectional communication devices, and can perform a gigabit class high-speed communication without a filter.
  • the clad layer 3 made of a photo-curing resin is provided.
  • the photo-curing resin clad layer 3 is omitted, and the surrounding gas or liquid (for example, It is also possible to use a cladding layer such as air or water.
  • the outer diameter c2 of the second optical waveguide 2 is set to be substantially the same as the core diameter c1 in the first port 10, but as another example, the outer diameter c2 Can be made smaller than the core diameter c1.
  • the first port 10 is an optical fiber having a single core and a single clad.
  • the first port 10 is a core closer to the center. And a first clad covering the periphery of the core and a second cladding covering the periphery of the first cladding.
  • the core diameter of the first port 10 is not less than the outer diameter of the first optical waveguide 1, and the first optical waveguide 1 is joined to the core of the first port 10.
  • the outer diameter of the first cladding of the first port 10 is set to be equal to or larger than the outer diameter of the second optical waveguide 2 so that the second optical waveguide 2 covers the first optical waveguide 1 on the other end side. Then, the first port 10 is joined to the first cladding portion.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.
  • First optical waveguide 2 Second optical waveguide 3: Cladding layer 4: Light source unit 5: Light receiving unit 10: First port 20: Second port 30: Third port 40: Container A: Optical branching coupler B: Transmission / reception module x: Joint part

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

二本の光導波路コアの接合部付近で、一方の光導波路コアの光が、他方の光導波路コアに影響されること等に起因した、光伝送品質の低下を防ぎ、光伝送品質が向上した光分岐結合器を提供する。本発明の光分岐結合器は、一端側から他端側へ延設された第１の光導波路１と、同じ一端側から他端側へ別経路にて延設されるとともに該他端側を第１の光導波路１の前記他端側に接合した第２の光導波路２と、これら第１の光導波路１及び第２の光導波路２の周囲を覆うクラッド層３とを備え、第１及び第２の光導波路が光硬化樹脂の硬化物よりなる。

Description

光分岐結合器及び光送受信モジュール
　本発明は、光の分岐器や結合器等として使用可能な光分岐結合器及び光送受信モジュールに関するものである。
　従来、この種の発明には、例えば特許文献１に記載されるもののように、中空状の筐体と、該筐体の壁面に接続された三つの光ファイバと、前記筐体内に支持された光学フィルタ（ハーフミラーやＷＤＭフィルタ等）と、前記筐体内に充填された光硬化樹脂の硬化物とを具備した光モジュールがある。
　この光モジュールの製造方法では、前記光ファイバから照射される光により筐体内の光硬化樹脂を硬化させて、前記光フィルタの両側に三つコアを形成する。このような製造技術は、自己形成導波路技術と呼称される。この後、前記三つのコアを被覆するように、これらコアよりも屈折率が小さい材料からなるクラッドを形成する。
　また、他の従来技術としては、例えば特許文献２に記載されるもののように、自己形成導波路技術により、フィルターレスの分岐構造を形成したものもある。この従来技術では、分岐された二本の光導波路コアの角度が、１０度以上の３０度以下に限定されており、これによって、設計及び製造時の光軸合せの困難が解消され、光損失の増加を抑制できるとしている。
特開２０１０－３２５８２号公報 特開２０１０－８７８７号公報
　しかしながら、前者従来技術では、ハーフミラーやＷＤＭフィルタ等の光学フィルタを内在しているため、筐体内の構造が複雑になる上、比較的高価な構成になってしまう。
　後者従来技術では、分岐された二本の光導波路コアを特定の角度としなければならないため、光軸交差方向に大型化してしまう可能性がある。
　また、前記何れの従来技術においても、二本の光導波路コアの接合部付近で、一方の光導波路コアの光が、他方の光導波路コアに影響されること等に起因して、光伝送品質の低下をまねくおそれがある。
　このような課題に鑑みて、本発明の光分岐結合器は、一端側から他端側へ延設された第１の光導波路と、同じ一端側から他端側へ別経路にて延設されるとともに、該他端側を前記第１の光導波路の前記他端側に接合した第２の光導波路と、これら第１の光導波路及び第２の光導波路の周囲を覆うクラッド層とを備え、第１及び第２の光導波路が同じ光硬化樹脂の硬化物であることを特徴とする。
　また、本発明第２の態様では、一端側から他端側へ延設された第１の光導波路と、同じ一端側から他端側へ別経路にて延設されるとともに、該他端側を前記第１の光導波路の前記他端側に接合した第２の光導波路と、これら第１の光導波路及び第２の光導波路の周囲を覆うクラッド層とを備え、前記第１の光導波路が第１の光硬化樹脂の硬化物であり、前記第２の光導波路が前記第１の光硬化樹脂とは異なる第２の光硬化樹脂の硬化物であり、前記第２の光導波路の屈折率が、前記第１の光導波路の屈折率よりも小さく、前記クラッド層の屈折率が、前記第２の光導波路の屈折率よりも小さいことを特徴とする。
　上述した基本構造を用いたことで本発明の光分岐結合器は、製造に際して、光を入力させることにより、光導波路を自己的につくることができる。また、同一直線状に無い複数の光軸に対して、導波路を自己調芯接続することが可能となる。加えて、光分岐結合器を、フィルタ及びレンズ等の光学部品を用いずに構成することができる。
　即ち、この様な構造を具備することによって、本発明では、光伝送品質を向上した光分岐結合器を自己形成導波路技術によって製造することが可能となっている。
　また、前記第２の態様の光分岐結合器では、光伝送品質を更に向上することができる。
本発明に係る光分岐結合器の一例を示す側面図であり、要部を切欠した断面で示している。 第１及び第２の光導波路と第１ポートの接合部分の概略構造を示す斜視図であり、クラッド層の図示を省略している。 本発明に係る光分岐結合器の製造方法の一例を示す模式図であり、クラッド層を形成した状態を示している。 本発明に係る光送受信モジュールの一例を示す側面図である。 本発明に係る光送受信モジュールを用いた場合のアイパターン測定画像を示す。
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。以下、異なる図における同一符号は同一部位を示しており、重複する説明は適宜省略する。
　図１は、本発明に係る光分岐結合器の一例を示す。
　この光分岐結合器Ａは、一端側（図１によれば右端側）から他端側（図１によれば左端側）へ延設された第１の光導波路１と、同じ一端側から別経路にて他端側へ延設されるとともに該他端側を第１の光導波路１の前記他端側に接合した第２の光導波路２と、これら第１の光導波路１及び第２の光導波路２をコアとして該コアの周囲を覆うクラッド層３とを具備している。
　なお、図１中、二点鎖線は、光分岐結合器Ａを製造する際に用いられた第１ポート１０、第２ポート２０及び第３ポート３０である。
　第１の光導波路１及び第２の光導波路２は光硬化樹脂の硬化物である。第２の光導波路２は、第１の光硬化樹脂とは異なる第２の光硬化樹脂の硬化物で構成することができる。そして、クラッド層３は、第１の光硬化樹脂及び第２の光硬化樹脂とは異なる第３の光硬化樹脂の硬化物で構成することができる。尚、グラッド層３は、熱硬化性樹脂といった第２の光硬化樹脂よりも屈折率の低い材質を用いることが可能である。
　尚、前記第２の光導波路２は、必ずしも第１の光硬化樹脂とは異なる第２の光硬化樹脂の硬化物である必要はなく、光硬化物であれば良い。第１の光導波路１、第２の光導波路２が光硬化樹脂の硬化物よりなる本発明の光分岐結合器を製造するに際して、光を入力させることにより、光導波路を自己的につくることができる。また、同一直線状に無い複数の光軸に対して、導波路を自己調芯接続することが可能となる。加えて、光分岐結合器を、フィルタ及びレンズ等の光学部品を用いずに構成することができる。
　第１及び第２の光硬化樹脂は、例えば４００ｎｍ～５００ｎｍの波長の光により硬化する光硬化樹脂であればよく、一般的な自己形成導波路技術に用いられるものとすればよい。
　クラッド層３は、紫外線の照射により硬化する光硬化樹脂等、第２の光硬化性樹脂よりも屈折率の低い材質であればよい。
　これら第１の光硬化樹脂、第２の光硬化樹脂及び第３の光硬化樹脂は、例えば、特許文献１及び２に記載された光硬化樹脂や、その他の周知の光硬化樹脂から適宜に選択することが可能である。
　そして、前記光硬化樹脂に異なるものを用いることにより、第２の光導波路２の屈折率n2が、第１の光導波路１の屈折率n1よりも小さくなっており、さらに、クラッド層３の屈折率n3が、第１の光導波路１及び第２の光導波路２の屈折率n1,n2よりも小さくなっている。
　このような屈折率の設定によれば、第１の光導波路１においては、第２の光導波路２に対し、該第１の光導波路１内に光を閉じ込める作用が働く。このため、例えば、第３ポート３０から第１の光導波路１を通り、第１ポート１０へ光を伝送した場合に、第２の光導波路２への光の漏れが少なく、低損失且つ高品質な光伝送が可能になる。
　本実施の形態の好ましい一例では、前記屈折率の比が以下の数式の関係になっている。
　n1:n2:n3＝約1.54:約1.52:約1.45
　また、第１の光導波路１と第２の光導波路２間、第１の光導波路１とクラッド層３間、第２の光導波路２とクラッド層３間のＮＡ（Numerical Aperture：開口数）を、ＮＡ１２、ＮＡ１３、ＮＡ２３とし、以下の式により計算することができる。
ＮＡ１２＝（ｎ１ ２－ｎ２ ２）１／２
ＮＡ１３＝（ｎ１ ２－ｎ３ ２）１／２
ＮＡ２３＝（ｎ２ ２－ｎ３ ２）１／２
　本実施の形態の好ましい一例では、以下の数式の関係が成り立つ。
　ＮＡ１３＞ＮＡ２３＞ＮＡ１２
　また、第１の光導波路１の外径は、第２の光導波路２の外径よりも小さく設定されている。
　このように、光導波路の外径を設定すると、例えば、第１ポート１０側から第２ポート２０側へ向かうように、太い方の第２の光導波路２によって光を伝送した場合に、その光が細い方の第１の光導波路１へ抜けること等による損失を低減することができる。
　第１の光導波路１と第２の光導波路２は、前記他端側（図示の左端側）に接合部分ｘを有するとともに、その逆側を枝分かれ状に形成した略Ｙ字状もしくは略Ｖ字状に構成される。
　接合部分ｘでは、図２に示すように、第１の光導波路１が第２の光導波路２に内在される。換言すれば、接合部分ｘは、第１の光導波路１の全周を第２の光導波路２が覆ったダブルコア状に構成される。
　なお、図２では、第１ポート１０を実線で示しているが、本発明に係る光分岐結合器Ａは、接合部分ｘの端部に第１ポート１０が接続された態様としてもよいし、第１ポート１０の無い態様としてもよい。
　クラッド層３は、第１の光導波路１及び第２の光導波路２をコアとし、このコアの周囲を長手方向の全長にわたって覆っている。
　このクラッド層３は、後述する容器４０の内面形状に応じて、例えば、円柱状や、角柱状、その他の立体形状に形成することが可能である。
　次に、上記構成の光分岐結合器Ａについて、その製造方法を詳細に説明する。
　この製造方法では、第１ポート１０と、第１ポート１０に対し該第１ポート１０の光軸方向（図示例によれば右方向）に離れた第２ポート２０と、第２ポート２０に対し光軸交差方向（図示例によれば下方向）へ間隔を置いて略平行に並ぶ第３ポート３０と、第２ポート２０及び第３ポート３０と第１ポート１０との間の空間を覆うとともに各ポートの前記空間側の先端部を覆う容器４０とが用いられる。
　第１ポート１０、第２ポート２０及び第３ポート３０は、それぞれ、コア径が異なる光ファイバである。
　第１ポート１０のコア径をｃ１、第２ポート２０のコア径をｃ２、第３ポート３０のコア径をｃ３とすると、以下の関係式が成り立つことが好ましい。
　ｃ１≧ｃ２≧ｃ３
　特に、本実施の形態の好ましい態様では、前記コア径の関係を以下のようにしている。
　ｃ１＝ｃ２＞ｃ３
　また、容器４０は、クラッド層３の外面形状を形作る中空立体状に形成される。この容器４０の材質は、例えば、金属や硬質合成樹脂、セラミック、ガラス等の硬質材料とすればよく、必要に応じて、紫外線光を透過させる窓や開口等が設けられる。
　この容器４０の一端側には、第２ポート２０及び第３ポート３０の端部を挿通する貫通状の孔（図示せず）が形成される。
　また、容器４０の他端側には、第１ポート１０の端部を挿通する貫通状の孔（図示せず）が設けられる。
　また、この容器４０の壁部には、第１～３の光硬化樹脂を充填したり、未硬化の光硬化樹脂を除去したりするための開口部（図示せず）が設けられている。
　ここで、本実施形態に於いて、図３に示す光分岐結合器は３本のファイバ出射光を用いた自己形成導波路技術により製造しており、低損失の当該結合器を構成することが可能となった。
　そして、上記構成の光分岐結合器Ａは、例えば、図４に示す光送受信モジュールＢを構成する。
　図示例の送受信モジュールＢは、第１ポート１０を接続した光分岐結合器Ａと、第１の光導波路１の前記一端側（図示例によれば右端側）の端面に光を入光するように接続された光源部４と、第２の光導波路２の前記一端側の端面から光を受光するように接続された受光部５と、制御回路部６とを具備した光トランシーバである。
　光源部４は、発光ダイオードや、レーザダイオード等を備えた光源装置である。
　受光部５は、フォトダイオードやフォトトランジスタ等を備えた受光装置である。
　これら光源部４及び受光部５は、制御基板６によって一体的に支持される。
　制御基板６は、外部から入力される電気信号を光信号に変換して光源部４から第１の光導波路１へ発するための回路や、第２の光導波路２から受光した光信号を電気信号に変換して外部へ出力するための回路等を有する電子回路基板である。
　次に、上述した光分岐結合器Ａ及び送受信モジュールＢの性能評価実験について説明する。
　この実験では、長さ１５メートルのＳＩ型２００／２３０μｍのマルチモードファイバの両端部の各々に、送受信モジュールＢを接続し、これら対向する二つの送受信モジュールＢ，Ｂによって１Ｇｂｐｓの１芯双方向通信を行い、ビットエラーレートテスタ（アジレントテクノロジー社製（現キーサイト・テクノロジー社）Ｎ４９０３Ａ）を用いてアイパターン回析を行った。
　図５は、上記光分岐結合器Ａを有する送受信モジュールＢを用いた場合のアイパターン画像を示す。このアイパターン画像は、波形が同じ位置(タイミング・電圧)で複数重ね合っており、光伝送品質が良好であることを示している。
　すなわち、本願発明者らは、鋭意研究の結果、第１の光導波路１の屈折率よりも第２の光導波路２の屈折率を小さくすること、第１の光導波路１を第２の光導波路２よりも細くすること等により、第１の光導波路１と第２の光導波路２の相互間の影響による光伝送品質の低下を抑制できることを見出し、本発明を完成させた。
　また、本実施の形態の光分岐結合器Ａでは、第１の光導波路１と第２の光導波路２の間の角度を例えば０～１０°程度に小さくすることができ、このようにした場合でも、上記した高い光伝送品質を得ることができる。したがって、光交差方向の寸法を小さくして、光分岐結合器Ａ全体を細身化することができる。
　そして、上記光分岐結合器Ａは、特に、一対の双方向通信デバイスを構成するのに適しており、フィルターレスでギガビットクラスの高速通信が可能である。
　なお、上記光分岐結合器Ａによれば、光硬化樹脂からなるクラッド層３を設けるようにしたが、他例としては、光硬化樹脂のクラッド層３を省いて、周囲の気体、液体（例えば空気、水等）をクラッド層とすることも可能である。
　また、図２に示す一例では、特に好ましい態様として、第２の光導波路２の外径ｃ２を、第１ポート１０におけるコア径ｃ１と略同径にしたが、他例としては、外径ｃ２をコア径ｃ１よりも小さくすることが可能である。
　また、上記光分岐結合器Ａでは、第１ポート１０を単一のコアと単一のクラッドを有する光ファイバとしているが、より好ましい他例としては、第１ポート１０を、中心部寄りのコアと、該コアの周囲を覆う第１クラッドと、該第１クラッドの周囲を覆う第２クラッドとを具備するダブルクラッド構造の光ファイバとしてもよい。
　この他例では、第１ポート１０のコア径を第１の光導波路１の外径以上とし、第１の光導波路１を、第１ポート１０のコアに接合する。
　そして、第１ポート１０の前記第１クラッドの外径を第２の光導波路２の外径以上とし、第２の光導波路２を、前記他端側にて第１の光導波路１を覆うようにして第１ポート１０の前記第１クラッドの部分に接合する。
　また、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更可能である。
　１：第１の光導波路
　２：第２の光導波路
　３：クラッド層
　４：光源部
　５：受光部
　１０：第１ポート
　２０：第２ポート
　３０：第３ポート
　４０：容器
　Ａ：光分岐結合器
　Ｂ：送受信モジュール
　ｘ：接合部分

Claims (5)

  1. 　一端側から他端側へ延設された第１の光導波路と、同じ一端側から他端側へ別経路にて延設されるとともに該他端側を第１の光導波路の前記他端側に接合した第２の光導波路と、これら第１の光導波路及び第２の光導波路の周囲を覆うクラッド層とを備え、第１及び第２の光導波路が同じ光硬化樹脂の硬化物であることを特徴とする光分岐結合器。
  2. 　一端側から他端側へ延設された第１の光導波路と、同じ一端側から他端側へ別経路にて延設されるとともに、該他端側を前記第１の光導波路の前記他端側に接合した第２の光導波路と、これら第１の光導波路及び第２の光導波路の周囲を覆うクラッド層とを備え、
    　前記第１の光導波路が第１の光硬化樹脂の硬化物であり、前記第２の光導波路が、前記第１の光硬化樹脂とは異なる第２の光硬化樹脂の硬化物であり、前記第２の光導波路の屈折率が、前記第１の光導波路の屈折率よりも小さく、前記クラッド層の屈折率が、前記第２の光導波路の屈折率よりも小さいことを特徴とする光分岐結合器。
  3. 　前記第１の光導波路の径が、前記第２の光導波路の径よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２記載の光分岐結合器。
  4. 　前記第１の光導波路と前記第２の光導波路とが、他端側において、前記第１の光導波路が前記第２の光導波路に内在されて接合していることを特徴とする請求項３記載の光分岐結合器。
  5. 　請求項１項～４項のいずれか１項に記載の光分岐結合器と、該光分岐結合器の前記第１の光導波路の前記一端側の端面に光を入光するように接続された光源部と、前記第２の光導波路の前記一端側の端面から光を受光するように接続された受光部とを具備したことを特徴とする光送受信モジュール。
PCT/JP2017/009345 2016-03-09 2017-03-08 光分岐結合器及び光送受信モジュール Ceased WO2017155007A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112017001232.5T DE112017001232T5 (de) 2016-03-09 2017-03-08 Optische Verzweigungs-/Kopplungsvorrichtung und optisches Übertragungs-/Empfangsmodul
US16/081,277 US10473856B2 (en) 2016-03-09 2017-03-08 Optical branching/coupling device and optical transmission/reception module

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-045209 2016-03-09
JP2016045209A JP6643151B2 (ja) 2016-03-09 2016-03-09 光分岐結合器及び光送受信モジュール

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017155007A1 true WO2017155007A1 (ja) 2017-09-14

Family

ID=59789531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/009345 Ceased WO2017155007A1 (ja) 2016-03-09 2017-03-08 光分岐結合器及び光送受信モジュール

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10473856B2 (ja)
JP (1) JP6643151B2 (ja)
DE (1) DE112017001232T5 (ja)
WO (1) WO2017155007A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7025740B2 (ja) * 2017-04-27 2022-02-25 アダマンド並木精密宝石株式会社 光分岐結合器及び光送受信モジュール
WO2021199377A1 (ja) * 2020-04-01 2021-10-07 日本電信電話株式会社 光接続素子、光素子、及び光素子の製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007029717A1 (ja) * 2005-09-06 2007-03-15 Kabusiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho 光導波路及びその製造方法
JP2010032584A (ja) * 2008-07-25 2010-02-12 Toyota Central R&D Labs Inc 光導波路及び光モジュール、並びにそれらの製造方法
JP2013045028A (ja) * 2011-08-26 2013-03-04 Tokai Univ 分岐光導波路の製造方法及び光デバイス

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9225274D0 (en) * 1992-12-03 1993-01-27 Int Computers Ltd Electronic circuit assemblies
WO2005109084A1 (en) * 2004-05-12 2005-11-17 Ls Cable Ltd. Optical waveguide structure having asymmetric y-shape and transceiver for bidirectional optical signal transmission using the same
US7400801B1 (en) * 2007-06-19 2008-07-15 Owlink Technology, Inc. Bidirectional HDCP module using single optical fiber and waveguide combiner/splitter
US20090028553A1 (en) * 2007-07-27 2009-01-29 Moshe Oron Method and apparatus of detecting abnormal behavior in a passive optical network (PON)
JP4970364B2 (ja) 2008-06-27 2012-07-04 豊田合成株式会社 光分岐結合器及びその製造方法
JP4979649B2 (ja) 2008-07-25 2012-07-18 株式会社豊田中央研究所 光モジュールの製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007029717A1 (ja) * 2005-09-06 2007-03-15 Kabusiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho 光導波路及びその製造方法
JP2010032584A (ja) * 2008-07-25 2010-02-12 Toyota Central R&D Labs Inc 光導波路及び光モジュール、並びにそれらの製造方法
JP2013045028A (ja) * 2011-08-26 2013-03-04 Tokai Univ 分岐光導波路の製造方法及び光デバイス

Also Published As

Publication number Publication date
US10473856B2 (en) 2019-11-12
JP6643151B2 (ja) 2020-02-12
US20190079244A1 (en) 2019-03-14
DE112017001232T5 (de) 2018-12-13
JP2017161687A (ja) 2017-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6644080B2 (ja) 光コネクタ及び光コネクタシステム並びにこれらを備えたアクティブ光ケーブル
JP2020501198A (ja) マルチチャネル光結合器アレイ
JP2019152804A (ja) 光コネクタ
CN116250191B (zh) 多芯光纤和光传输系统
JP2023529528A (ja) 光結合および光学場のモード選択分離または重ね合わせ
JP2017134290A (ja) 光デバイス
WO2018042984A1 (ja) 光接続構造
WO2017155007A1 (ja) 光分岐結合器及び光送受信モジュール
JP4636439B2 (ja) 方向性光結合器の２つの直線光導波路のコア幅及びコア間の距離の計算方法
JP4351130B2 (ja) 光接続装置の製造法及びその光接続装置
CN104765105B (zh) 机械传输mt插芯及单模光纤连接器
KR100585016B1 (ko) 고차 모드 제거 필터링 기능을 갖는 단일모드 광섬유 구조
JP2016151651A (ja) 光ファイバ及び光伝送システム
JP2017187680A (ja) 光デバイス
JP7025740B2 (ja) 光分岐結合器及び光送受信モジュール
JP2017161688A (ja) 光分岐結合器及び該光分岐結合器の製造方法並びに光送受信モジュール
CN201757795U (zh) 光发射次组装模块
JP4390270B2 (ja) 光ファイバの接続方法及び光フィルタの製造方法
US6874947B2 (en) Optical component
KR100963206B1 (ko) 광섬유 커넥터
JP2010032273A (ja) 活線検出装置
JP4524390B2 (ja) 光接続装置の製造方法
US20250189717A1 (en) Multicore optical fiber, optical combiner, and method of measuring fiber characteristics
JP2007171769A (ja) 光合波導波路
KR100493098B1 (ko) 평면 도파로 구조의 광 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17763347

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17763347

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1