專利名稱：微透鏡陣列以及光傳輸部件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種將在光通信領域中使用的平面光波回路與光電二極管等的光半導體元件陣列相互之間進行連接的微透鏡陣列以及包含該微透鏡陣列的光傳輸部件。
背景技術：
在光通信中使用的折射率漸變型(下面稱為GI)的多模光纖的折射率呈現將芯中心設為最大折射率的二次平方折射率分布，不僅是在作為原來的光傳輸路而且在作為微透鏡而使用的情況下也表示出良好的透鏡功能。因此，還利用在光回路與光電二極管(下面稱為PD)等的光半導體元件的光耦合中。圖1是用于重要目的的以往型的微透鏡陣列的一個例子(例如，參照專利文獻I)。在圖1中由GI光纖構成、且光軸設為Z軸方向的微透鏡I的兩個陣列以沿著平行于X軸的陣列軸進行排列的方式夾在V溝板2與上板3之間并用粘接劑4來固定。微透鏡I的Z方向長度根據所期望的聚光位置、聚光直徑而不同，但是通常為0.3 1_左右。專利文獻1:日本特開2008-040028號公報

發(fā)明內容
考慮將圖1所示的兩個陣列的微透鏡陣列如圖2所示那樣連接在1X2分支的光回路5的2分支側。分支側導波通路間隔設為與微透鏡陣列的陣列間隔相同。這里光回路5由在基板上用芯以及包層構成的光導波通路7、以及用于在兩端容易地連接光纖或其它的部件的保護板(protector board)構成。微透鏡陣列的連接固定是在I輸入側的光回路端預先連接好光纖、其它的部件之后通過導波光、并一邊用監(jiān)視器PD6監(jiān)視來自微透鏡I的輸出光一邊固定在最大受光強度的位置。這里存在如下的問題。圖3是從X方向看上述調芯狀態(tài)的圖。在調芯固定時，為了最大限度地發(fā)揮出聚光能力等的透鏡性能，需要使在光導波通路7中進行傳輸的導波模場分布的中心與微透鏡I的中心位置一致。通常，光導波通路7的導波模直徑是10 μ m以下，與此相對微透鏡I的口徑大到50 μ m以上，因此即使透鏡中心從導波模中心錯開，來自微透鏡I的出射光也無衰減、擴散地到達監(jiān)視器roe的受光面，如圖3 (a)、圖3 (b)所示監(jiān)視光量難以從光軸向半徑方向變化。即，圖3 (b)的右端示出的位置-監(jiān)視光強度曲線成為梯形狀，沒有以足夠的精度來求出與導波通路中心一致的透鏡中心位置。這里，導波模直徑是指在圖3所示的導波模場分布曲線中光強度從峰值變?yōu)棣?e2的地方的直徑。因此作為用于解決該課題的方法，如圖3 (c)所示在監(jiān)視器PD6之前設置與光導波通路7的導波模直徑相同程度的孔徑的狹縫8。由此，如圖3 (C)所示位置-監(jiān)視光強度曲線在光導波通路7中進行傳輸的導波模與微透鏡I的中心一致時具有峰值，從而能夠實現對位。但是，上述方法為了使狹縫8與光導波通路7的位置關系在圖的XY面一致以使得在導波模中心與微透鏡I的中心一致時來自微透鏡I的出射光通過狹縫8，需要預先設定好足夠的位置精度。因此，上述方法需要只用于光回路-透鏡連接工序的專用裝置等，透鏡安裝操作變得煩雜，存在成本下降困難這樣的課題。因此，為了解決這樣的課題，本發(fā)明的目的在于提供一種與導波通路等的光回路保持高的位置精度且連接操作容易的微透鏡陣列、以及具備該微透鏡陣列的光傳輸部件。為了達成上述目的，與本發(fā)明有關的微透鏡陣列的特征在于，在配置為陣列狀的微透鏡的兩端配置調芯用光纖。具體地說，與本發(fā)明有關的微透鏡陣列，具備:多個微透鏡，配置為陣列結構，且在光軸方向上長度相同；以及調芯用光纖，以使其光軸與所述微透鏡的光軸平行的方式配置在所述陣列結構的兩端，光軸方向的長度與所述微透鏡的長度相同，且導波模直徑比所述微透鏡的口徑小。從調芯用光纖出射的光的強度容易從光軸向半徑方向變化。因此，不使用與導波通路的導波模直徑相同程度的孔徑的狹縫也能夠使調芯用光纖與光回路等的導波通路雙方的導波模中心高精度地一致。如果在與微透鏡進行連接的光回路中以與信號用的導波通路并列的方式形成有調芯用的導波通路，則能夠容易地對該調芯用的導波通路和本微透鏡陣列的調芯用光纖進行對位，能夠高精度地連接微透鏡和導波通路。因而，本發(fā)明能夠提供一種與導波通路等的光回路保持高的位置精度且連接操作容易的微透鏡陣列。與本發(fā)明有關的微透鏡陣列的所述微透鏡，其特征在于，所述微透鏡是多模折射率漸變型光纖，所述調芯用光纖是單模光纖。能夠使調芯用光纖的導波模直徑比微透鏡的口徑足夠小，能夠提高對位的精度。與本發(fā)明有關的光傳輸部件，其特征在于，具備:所述微透鏡陣列；以及光回路，具備與所述微透鏡進行光連接的光導波通路、以及與所述調芯用光纖的芯進行光連接的調芯用光導波通路。在光回路中以與信號用的導波通路并列的方式形成有調芯用的導波通路。能夠容易地對該調芯用的導波通路和微透鏡陣列的調芯用光纖進行對位，因此能夠容易且高精度地連接微透鏡和光回路的導波通路。因而，本發(fā)明能夠提供一種盡管導波通路等的光回路與微透鏡陣列的連接精度高但是制造容易的光傳輸部件。根據本發(fā)明，能夠提供一種與導波通路等的光回路保持高的位置精度且連接操作容易的微透鏡陣列、以及具備該微透鏡陣列的光傳輸部件。


圖1是以往的微透鏡陣列的立體圖。圖2是表示以往的微透鏡陣列與光回路的連接操作的立體圖。圖3是表示以往的微透鏡陣列與光回路的連接操作的截面圖。(a)是導波通路與透鏡光軸錯開時的圖。(b)是導波通路與透鏡光軸錯開時的圖。(C)是說明使用狹縫來對準導波通路和透鏡光軸的圖。圖4是表示與本發(fā)明有關的微透鏡陣列與光回路的連接操作的截面圖。圖5是與本發(fā)明有關的微透鏡陣列的立體圖。
圖6是表示與本發(fā)明有關的微透鏡陣列與光回路的連接操作的立體圖。圖7是光導波通路與微透鏡的位置-監(jiān)視光強度曲線的比較曲線圖。圖8是光導波通路與微透鏡的位置-監(jiān)視器強度曲線的最優(yōu)調芯位置附近的放大比較曲線圖。附圖標記說明1:微透鏡；2:V溝板；3:上板；4:粘接劑；5:光回路；6:監(jiān)視器H) ；7:光導波通路；8:狹縫；9:調芯用光纖；10:調芯用導波通路；11:光纖。
具體實施例方式參照

本發(fā)明的實施方式。下面說明的實施方式是本發(fā)明的實施例，本發(fā)明不限于下面的實施方式。在圖3所示的結構中，將微透鏡I替換為作為與光導波通路7同等的導波模直徑的單模光纖的調芯用光纖9來視作圖4所示的結構。由此在監(jiān)視器PD6中接收到的位置-監(jiān)視光強度曲線成為如下峰值曲線:如圖中示意性地所示，調芯用光纖9短到僅僅Imm以下，因此背景光強度變高，但是在調芯用光纖9的導波模中心與光導波通路7的導波模中心一致的情況下成為最大。因此為了解決所述的問題只要如下即可。本實施方式的微透鏡陣列具備:多個微透鏡1，配置為陣列結構，且在光軸方向上長度相同；以及調芯用光纖9，以使其光軸與微透鏡I的光軸平行的方式配置在陣列結構的兩端，調芯用光纖9的光軸方向的長度與微透鏡I的長度相同，且導波模直徑比微透鏡I的
口徑小。另外，微透鏡I是多模折射率漸變型光纖，調芯用光纖9是單模光纖。圖5表示本實施方式的微透鏡陣列的立體圖。微透鏡陣列具有:微透鏡I的兩個陣列，該微透鏡I由GI光纖構成；以及調芯用光纖9，在該兩個陣列的兩側由包層直徑與GI光纖相同、且與光導波通路7的導波模直徑相同的導波模直徑的單模光纖構成。并且，微透鏡陣列成為如下結構:還具有以平行于X軸的直線為陣列軸、在垂直于該陣列軸的Z軸方向形成了 4根平行的相同形狀的V溝的V溝板2和上板3，在V溝板2與上板3之間夾入微透鏡I和調芯用光纖9并用粘接劑4來固定。微透鏡I的間隔與應該連接的光回路的導波通路間隔相一致。與圖1所示的以往型的不同之處在于，在微透鏡I的陣列結構的兩側具備有2根調芯用光纖9。微透鏡I和調芯用光纖9的包層直徑相同，因此微透鏡I和調芯用光纖9的中心自動地排列在一條直線上。另一個不同之處在于，如作為該微透鏡陣列的適用圖的圖6所示，與2根調芯用光纖9相應地在光回路5中也具備調芯用導波通路10以及與其連接的光纖11。微透鏡陣列向光回路5的調芯固定是由監(jiān)視器PD6來接收來自調芯用導波通路10的監(jiān)視光。其位置-監(jiān)視光強度曲線如先前所示的圖4那樣具有峰值，能夠通過設置在陣列結構的兩端的調芯用導波通路10和調芯用光纖9的調芯操作來進行光回路5與微透鏡陣列的2軸調芯固定。此外，還假定作為微透鏡I而使用的GI光纖和調芯用光纖9的包層直徑不同的情況。在這種情況下，在V溝板2中將微透鏡I和與調芯用光纖9相對應的V溝設為不同的深度，只要微透鏡I和調芯用光纖9的中心排列在一條直線上即可。另外，上板3也相同地除了設置V溝板之外，還可以通過設置凸部或者凹部以便能夠壓住微透鏡I和調芯用光纖地進行固定。下面敘述實施例。在實施例中，工作波長設為1.55 μ m。作為光回路5，使用了 NA為0.21、導波模直徑7μπι的石英系平面光波回路。在微透鏡I中使用了 NA為0.28、芯徑62.5μπι (即透鏡口徑62.5 μ m)、包層直徑125μπι的GI型光纖。另外，作為應該配置在其兩側的調芯用光纖9，使用了 NA為0.14、導波模直徑
9.2 μ m、包層直徑125 μ m的單模光纖。將它們構成為由Pyrex (注冊商標)玻璃構成并以250 μ m間隔切割的60度V溝板2、粘接劑4、以及與V溝板2相同地由Pyrex (注冊商標)玻璃平板構成的上板3構成的光纖模塊，之后切為長度0.411mm來形成250 μ m間隔的微透鏡陣列。該帶調芯用光纖的微透鏡陣列向上述光回路5的調芯操作時的位置-監(jiān)視光強度曲線表示在圖7以及圖8中。這里使用的監(jiān)視器roe的受光徑是(plOmm。在這些圖中為了比較而表示作為以往方法的由微透鏡I (圖中gif)自身來進行調芯的情況(不使用狹縫8)、以及使用本發(fā)明的調芯用光纖9(圖中SMF)的情況的兩者。圖7是以光回路5的導波通路芯與微透鏡I的中心大致一致的點為中心士 50μπι的范圍內的位置-監(jiān)視光強度曲線。在士 10 μ m以上的范圍內，導波通路芯與調芯光纖9的位置大幅地錯開，因此監(jiān)視器PD6將穿過調芯用光纖9的包層而來的光作為背景光來接受從而背景光強度比GI透鏡的情況強。另一方面，在士 10 μ m以下的范圍內，判斷為表示出比GI透鏡透射光更尖銳的峰值。圖8是士 5μπι的范圍的放大曲線圖。如圖中明確那樣，在GI透鏡中X方向為士 3μπι、Υ方向為士 2μπι的區(qū)域內位置-監(jiān)視光強度曲線變?yōu)楹愣?，無法以這以上的精度來判別峰值。另一方面，在作為調芯用光纖9而使用了單模光纖的調芯中，峰值清楚，能夠以亞μ m的精度來判別調芯最優(yōu)位置。此外，在本實施方式中，以兩個陣列來說明了微透鏡的陣列結構，但是陣列結構不限于此。另外，調芯用光纖不限于單模光纖，也可以是多模光纖。在任意的光纖的情況下，都以導波模直徑比微透鏡的口徑小為條件。此外，“小”意味著調芯用光纖的導波模直徑比O大且比微透鏡的口徑小。關于調芯精度，在光導波通路7的導波模直徑與調芯用光纖9的導波模直徑一致的情況下獲得最大精度。這是因為，在這種情況下光導波通路7與調芯用光纖9的光耦合變得最大、背景光變得最低而獲得最尖銳的調芯峰值曲線，從而能夠實現S / N低的峰值識別。(實施方式的效果)如上所述，根據本實施方式，能夠期待如下的效果。首先，在本實施方式中，在微透鏡I的陣列的兩側附加調芯用光纖9、在光回路的輸入側也附加相對應的光纖11。但是，光纖11在保證外徑精度為士 I μ m以內的前提下單價便宜，利用了 V溝的光纖模塊制作技術、多陣列化技術也已有進步，不存在技術上的困難。另外，在光回路5中也需要附加調芯用導波通路10，但是只使用在調芯操作中，不必關心導波通路本身的品質而只在設計的階段附加在光掩模上。因而，采用本結構對成本上升的影響很小。接著,敘述本發(fā)明的進一步的優(yōu)點。
首先第一點在于，2軸調芯工序可以是與通常的導波通路連接完全相同的工序。通過援用技術改良后的光纖陣列制作技術，以調芯用光纖來代用要求高精度的位置精度的狹縫8的作用，不對以往的導波通路連接裝置進行任何的高功能化就能夠直接使用。第二點在于，在利用了電光效應、熱光效應等的高功能的光回路中也不使這些回路進行動作就能夠連接微透鏡陣列。在上述高功能回路中往往成為常閉的設定，以往為了獲得監(jiān)視光需要在連接操作時驅動回路。在本實施方式中使用調芯用導波通路，因此連這種驅動裝置也不需要。如上所述，本發(fā)明在光回路中高精度地安裝微透鏡陣列，因此對以預測伴隨著今后的光通信的日益的大容量化而需求增加的20GHz以上的帶寬為目標的20 μ m以下的窄受光徑的超高速光電二極管等與光回路之間的連接有效。
權利要求
1.一種微透鏡陣列，其特征在于，具備: 多個微透鏡，配置為陣列結構，且在光軸方向上長度相同；以及調芯用光纖，以使其光軸與所述微透鏡的光軸平行的方式配置在所述陣列結構的兩端，所述調芯用光纖的光軸方向的長度與所述微透鏡的長度相同，且導波模直徑比所述微透鏡的口徑小。
2.根據權利要求1所述的微透鏡陣列，其特征在于， 所述微透鏡是多模折射率漸變型光纖， 所述調芯用光纖是單模光纖。
3.一種光傳輸部件，其特征在于，具有: 權利要求1所述的微透鏡陣列；以及 光回路，具備與所述微透鏡進行光連接的光導波通路、以及與所述調芯用光纖的芯進行光連接的調芯用光導波通路。
4.一種光傳輸部件，其特征在于，具有: 權利要求2所述的微透鏡陣列；以及 光回路，具備與所述微透鏡進行光連接的光導波通路、以及與所述調芯用光纖的芯進行光連接的調芯用光導波通路。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種微透鏡陣列、以及具備該微透鏡陣列的光傳輸部件，該微透鏡陣列與導波通路等的光回路保持高的位置精度且連接操作容易。與本發(fā)明有關的微透鏡陣列具備多個微透鏡(1)，配置為陣列結構，且在光軸方向上長度相同；以及調芯用光纖(9)，以使其光軸與微透鏡(1)的光軸平行的方式配置在陣列結構的兩端，光軸方向的長度與微透鏡(1)的長度相同，且導波模直徑比微透鏡(1)的口徑小。
文檔編號G02B6/32GK103091786SQ20121043071
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月1日 優(yōu)先權日2011年11月2日
發(fā)明者照井博, 海老澤文博, 相馬俊一, 小宮山亨, 守田圭一, 中島史人, 那須悠介 申請人:Ntt電子股份有限公司, 日本電信電話株式會社