JP2010091953A - 光導波路接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】光導波路間の光接続を簡単に行うことができる光導波路接続構造を提供する。
【解決手段】プラスチック製の複数の光導波路１１ａ、１２ａ間の光接続を行う光導波路接続構造１０であって、複数の光導波路１１ａ、１２ａの互いに光接続させようとする部分を重ね、光信号を透過する材質によって作製された光接続用ピン１３を、前記重ねた光導波路１１ａ、１２ａに挿して両者間を貫通させる。光接続用ピン１３は上下２つの傾斜した反射面１４、１５を持つ。例えば下側の光導波路１１ａから出射した光は、光接続用ピン１３の下側の反射面１４で反射して上方に向かい、上側の反射面１５で反射して上側の光導波路１２ａに入射する。重ねた光導波路間を光接続用ピン１３を挿して貫通させるという簡単な手段により、光導波路間の光接続を実現できる。
【選択図】図３

Description

この発明は、複数の光導波路間の光接続を行う光導波路接続構造に関する。

従来、複数の光導波路間の光接続を行う方法として、光導波路接続端どうしが対向している場合には、その対向させた光導波路接続端どうしを光透過性接着剤で接着して光接続する方法がある。
また、光導波路接続端に反射面を形成して光路を変換することにより光接続する方法がある。
さらにまた、プリズム等の光学素子を介在させて光接続する方法がある。

また、光回路の実装密度を高めるために採用される多層光回路基板の場合に、上層の光導波路の接続端面と下層の光導波路の接続端面とを光ファイバを介して光接続する方法（特許文献１の段落番号[０００３]の記載）がある。
また、上層の光回路基板と下層の光回路基板との間に、別の光導波路を垂直に組込み、この垂直光導波路を介して光接続する方法（特許文献１の段落番号[０００４]の記載）がある。
また、図１０に示すように、上層の光回路基板Ａの光導波路２、及び下層の光回路基板Ｂの光導波路４をそれぞれ互いに接近する向きに湾曲させ、突き合わせて光接続する方法がある（特許文献１の請求項１、図１、図２）。
上層の光回路基板Ａの光導波路２の湾曲部を２ｂ（湾曲部でない部分は２ａ）で示し、下層の光回路基板Ｂの光導波路４の湾曲部を４ｂ（湾曲部でない部分は４ａ）で示している。また、１は上層の光回路基板Ａのクラッド、３は下層の光回路基板Ｂのクラッドである。Ｃは光導波路接続部である。５ａ、５ｂは湾曲部を形成するためのスペーサである。
特開平６−２７３６２７

上記従来の光透過性接着剤で接着する方法は、対向する光導波路どうしの光接続にしか採用できない。
光導波路接続端に反射面を形成して光路を変換する方法は、反射面を形成するための処理が煩雑である。
プリズム等の光学素子により光路変換する方法は、プリズム等を光路に組み込む必要があり、小型のプリズム等を精密配置する工程は複雑であるからコストがアップする。
また、プリズム等を配置するスペースが必要であるから光回路基板を高密度化できなくなる。
また、光ファイバを介して光接続する方法は煩雑であり、また、曲げ許容度が小さいために光回路基板の任意の箇所で光接続することはできないので、採用可能な箇所に制約がある。
また、上下層の光導波路をそれぞれ互いに接近する向きに湾曲させ突き合わせる図１０の方法も、上述のように、その湾曲させ突き合わせる処理が必ずしも簡単とは言いがたい。

本発明は上記従来の欠点を解消するためになされたもので、光導波路間の光接続を簡単に行うことができる光導波路接続構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、 複数の光導波路間の光接続を行う光導波路接続構造であって、
前記複数の光導波路の互いに光接続させようとする部分を重ね、光信号を透過する材質によって作製された光接続用ピンを、前記重ねた光導波路間を貫通させてなり、前記光接続用ピンは、一方の光導波路の光軸方向に位置する反射面と、他方の光導波路の光軸方向に位置する反射面との２つの反射面を有し、かつ前記２つの反射面は、互いに一方の光導波路からの光を他方の光導波路へ入射するような位置関係に設定されていることを特徴とする。

請求項２は、請求項１の光導波路接続構造における反射面が、光接続用ピンの外面から光導波路の光軸に対して角度をつけて穿った斜めのスリットによって形成された空気層による反射面であることを特徴とする。

本発明において、例えば下側の光導波路から出射した光は、光接続用ピンの下側の反射面で反射して上方に向かい、上側の反射面で反射して上側の光導波路に入射する。その逆も同様である。
このように、重ねた光導波路間を光接続用ピンを挿して貫通させるという簡単な手段により、光導波路間の光接続を実現することができる。

請求項２によれば、光接続用ピンに斜めのスリットを形成するという簡単な手段により、反射面を形成することができ、重ねた光導波路間を貫通する光接続用ピンに設ける反射面として、適切である。

以下、本発明を実施した光導波路接続構造について、図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施例の光導波路接続構造１０を示すもので、（ａ）は重ねた光導波路に光接続用ピンを挿す前の状態の断面図、（ａ）は重ねた光導波路に光接続用ピンを挿した状態の断面図である。図２は図１（ｂ）の平面図である。図３（ａ）は図１（ｂ）の要部拡大図、図３（ｂ）は図３（ａ）における光接続用ピン１３の斜視図である。
これらの図において、１１、１２は光回路基板であり、各光回路基板１１、１２はそれぞれ光導波路１１ａ、１２ａを少なくとも一本有している。光導波路１１ａ、１２ａはクラッド１１ｂ、１２ｂで挟まれた態様で形成されている。
本実施例の、光回路基板１１、１２はいずれもいずれもプラスチック製、すなわち高分子系の光回路基板である。すなわち、光導波路（コア）１１ａ、１２ａは、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等の透明性に優れた光学用プラスチックからなり、コアを取り囲むクラッド１１ｂ、１２ｂはクラッドの樹脂よりも屈折率の小さな上記光学用プラスチックからなる。
ただしプラスチックの種類は限定されず、耐熱性の高い透明性高分子であるポリイミドやポリシロキサン、ポリスチレン等を適宜用いることができる。
図示例では、各光回路基板１１，１２にそれぞれ1本の光導波路１１ａ、１２ａのみが形成されている。
上記光回路基板１１、１２の光導波路１１ａ、１２ａの互いに光接続しようとする部分を重ね、光を透過する材質によって作製された前記光接続用ピン１３を、前記重ねた光導波路１１ａ、１２ａに挿して、図１（ｂ）、図３に示すように、両光導波路１１ａ、１２ａ間を貫通させている。
前記光接続用ピン１３は下先端が尖った角柱であり、石英ガラス、あるいは、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）やＰＣ（ポリカーボネート）などの光信号を透過する材質で形成されている。

前記光接続用ピン１３は、一方の光導波路１１ａの光軸方向に位置する反射面１４と、他方の光導波路１２ａの光軸方向に位置する反射面１５との２つの反射面を有し、かつ前記２つの反射面１４、１５は、互いに一方の光導波路からの光を全反射して他方の光導波路へ入射するような位置関係に設定されている。
前記反射面１４、１５はいずれも、光接続用ピン１３の外面から光導波路１１ａ、１２ａの光軸に対して４５°の角度をつけて穿った斜めのスリット１４ａ、１５ａによって形成された空気層による反射面である。図示例のスリット１４ａ、１５ａは、光入出射側とは反対側の側面から切り込まれている。すなわち、互いに反対側の面から穿たれている。光接続用ピン１３の先端は鋭角にされている。

上記の光導波路接続構造１０において、例えば下側の光導波路１１ａから出射した光は、光接続用ピン１３の下側の反射面１４で反射して上方に向かい、上側の反射面１５で反射して上側の光導波路１２ａに入射する。その逆も同様である。
図示例の２つの反射面１４、１５は、光導波路の延在方向に対して４５°傾斜の互いに平行な反射面であり、２つの光導波路１１ａ、１２ａを進む光は、層は違うが同じ方向である。
このように、重ねた光導波路１１ａ、１２ａ間を光接続用ピン１３を挿して貫通させるという簡単な手段により、光導波路間の光接続を実現することができる。
また、この実施例では、光接続用ピン１３に斜めのスリット１４ａ、１５ａを形成するという簡単な手段により、反射面１４、１５を形成することができ、重ねた光導波路間を貫通する光接続用ピンに設ける反射面として、適切である。

図４に本発明の他の実施例の光導波路接続構造２０を示す。
この光導波路接続構造２０における光接続用ピン２３の上下２つの反射面２４、２５は、互いに逆向きで向かい合った４５°傾斜の反射面であり、例えば下側の光導波路２１ａから出射した光は、光接続用ピン２３の下側の反射面２４で反射して上方に向かい、上側の反射面２５で反射して、下側の光導波路２１ａにおける光進行方向と逆方向に向かい、上側の光導波路２２ａに入射する。２１ｂ、２２ｂはクラッドである。
反射面２４、２５は前記と同様に、光接続用ピン２３の外面から光導波路２１ａ、２２ａの光軸に対して４５°の角度をつけて穿った斜めのスリット２４ａ、２５ａによって形成された空気層による反射面である。

図５、図６に本発明の他の実施例の光導波路接続構造３０を示す。
この光導波路接続構造３０における光接続用ピン３３の上下２つの反射面３４、３５は、下側の光導波路３１ａの光軸方向に位置する反射面３４は実施例１、２と同様であるが、上側の光導波路３２ａの光軸方向に位置する反射面３５は、下側の光導波路３１ａの光軸方向に対して左方に４５°傾斜した反射面であり、２つの光導波路３１ａ、３２ａを進む光は平面図でみて直交する向きである。３１ｂ、３２ｂはクラッドである。
反射面３４、３５は前記と同様に斜めのスリット３４ａ、３５ａによって形成された空気層による反射面である。
すなわち、上記構成の光接続用ピン３３の反射面３４、３５は光導波路方向に対して４５度傾斜しており、しかも、一方の反射面は他方の反射面に対して光接続用ピン３３の軸（図６上下方向）を中心に９０度回転させた位置関係になっている。
これにより反射光の方向が９０度変化するから、直角に交差する光導波路間の光接続を行うことができる。

図７、図８に本発明の他の実施例の光導波路接続構造４０を示す。
この実施例における光回路基板４１、４２は互いに平行な複数の光導波路４１ａ、４２ａを有しており、複数の光導波路４１ａ、４２ａどうしの複数の光接続部の光接続を行うものである。
前記各実施例では、各導波路毎に一本の光接続用ピンを配置しているが、この光導波路接続構造４０における光接続用ピン４３は、複数の光接続部に共通の細長い板状の１つのピンであり、かつ、その上下２つの反射面４４、４５も同様に、複数の光接続部に共通のそれぞれ細長い１つの反射面である。４１ｂ、４２ｂはクラッドである。
その２つの反射面４４、４５の相互位置関係は図１〜図３の実施例１と同じである。
反射面４４、４５は前記と同様に斜めのスリット４４ａ、４５ａによって形成された空気層による反射面である。

図９に本発明のさらに他の実施例の光接続用ピン５３を示す。
この光接続用ピン５３は、１つのピンに異なる複数方向の光路変換をする光接続部を形成したものである。
下側の反射面５４は、図示せぬ下側の互いに平行な３つの光導波路（不図示）に共通する４５°傾斜の１つの反射面であり、上側の第１の反射面５５、第２の反射面５６、第３の反射面５７は、それぞれ異なる方向に向いた反射面である。
下側の反射面５４と第１の反射面５５との相互位置関係は、図３の相互位置関係と同じである。
下側の反射面５４と第２の反射面５６との相互位置関係は、図４の相互位置関係と同じである。
下側の反射面５４と第３の反射面５７との相互位置関係は、図５、図６の相互位置関係と同じである。
このように、１つの光接続用ピン５３で、異なる複数方向に光路光路変換する複数の光接続を行うことが可能である。
なお、上記各実施例において、必要に応じて、反射面に金属蒸着膜を適宜形成したり、あるいは、スリットを接着剤等で封止することもできる。
さらにまた、上記実施例のような全プラスチック製の光導波路だけでなく、他材料により構成された光導波路に適用することもできる。

本発明の一実施例の光導波路接続構造を示すもので、（ａ）は重ねた光導波路に光接続用ピンを挿す前の状態の断面図、（ａ）は重ねた光導波路に光接続用ピンを挿した状態の断面図である。 図１（ｂ）の平面図である。 （ａ）は図１（ｂ）の要部拡大図、（ｂ）は（ａ）における光接続用ピンの斜視図である。 （ａ）は本発明の他の実施例の光導波路接続構造の要部断面図（図３ａに対応する図）、（ｂ）は（ａ）における光接続用ピンの斜視図である。 本発明のさらに他の実施例の光導波路接続構造の要部平面図である。 図５における光接続用ピンの斜視図である。 本発明のさらに他の実施例の光導波路接続構造の平面図である。 図７における光接続用ピンの斜視図である。 本発明のさらに他の実施例の光導波路接続構造に用いる光接続用ピンの斜視図である。 従来の光導波路接続構造の一例を示す図である。

符号の説明

１０、２０、３０、４０ 光導波路接続構造
１１、２１、３１、４１ （下側の）光回路基板
１１ａ、２１ａ、３１ａ、４１ａ 光導波路
１１ｂ、２１ｂ、３１ｂ、４１ｂ クラッド
１２、２２、３２、４２ （上側の）光回路基板
１２ａ、２２ａ、３２ａ、４２ａ 光導波路
１２ｂ、２２ｂ、３２ｂ、４２ｂ クラッド
１３、２３、３３，４３，５３ 光接続用ピン
１４、２４、３４、４４、５４ （下側の）反射面
１４ａ、２４ａ、３４ａ、４４ａ、５４ａ （下側の）スリット
１５、２５、３５、４５、５５ （上側の）反射面
１５ａ、２５ａ、３５ａ、４５ａ、５５ａ （上側の）スリット

Claims (2)

1. 複数の光導波路間の光接続を行う光導波路接続構造であって、
   前記複数の光導波路の互いに光接続させようとする部分を重ね、光信号を透過する材質によって作製された光接続用ピンを、前記重ねた光導波路に挿して両者間を貫通させてなり、前記光接続用ピンは、一方の光導波路の光軸方向に位置する反射面と、他方の光導波路の光軸方向に位置する反射面との２つの反射面を有し、かつ前記２つの反射面は、互いに一方の光導波路からの光を他方の光導波路へ入射するような位置関係に設定されていることを特徴とする光導波路接続構造。
2. 前記反射面は、光接続用ピンの外面から光導波路の光軸に対して角度をつけて穿った斜めのスリットによって形成された空気層による反射面であることを特徴とする請求項１記載の光導波路接続構造。
   

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