JP3768901B2 - 立体光導波路の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光デバイスを高機能化するための、立体光導波路の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、立体光導波路を形成する場合、例えば導波路内を進行してきた光を導波路に対して垂直に出力するためには、図２６に示すように、波長多重（ＷＤＭ）フィルタなどの平板フィルタ１００６を、平板型導波路１００１に斜めに形成した溝１００２に挿入して、上記平板フィルタ１００６から反射または透過された光を空間的に配置された受光素子１００８、レンズ系、別の平板型光導波路などに方向付けることにより立体光導波路を形成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような立体光導波路では、それぞれの導波路、レンズ系における空間的な調整が非常に困難であった。例えば、平板型光導波路内に平板型の波長多重フィルタを挿入する場合、波長多重フィルタを支持するための溝の作製は非常に精密に行う必要があり、また、その溝に波長多重フィルタを挿入した後も、さらに精密な波長多重フィルタの微細な位置決めのための調整作業が必要となる。
【０００４】
従って、このような立体光導波路にさらにアイソレータ等の光デバイスを挿入して高機能化を図ろうとすると、調整箇所が増えるためにコスト高となっていた。
【０００５】
本発明は、上記の課題を鑑み、複雑な調整が必要とされず、低コストな立体光導波路の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明（請求項１に対応）は、光導波路あるいはレンズの少なくとも一つがプレス成型された第１の成型ガラス基板と第２の成型ガラス基板を含む複数の平板型光基板が積層されて構成された立体光導波路を製造する方法であって、前記第１の成型ガラス基板と前記第２の成型ガラス基板のそれぞれに、光導波路とレンズの少なくとも一つとマーカを同時にプレス成型する工程と、前記第１の成型ガラス基版と前記第２の成型ガラス基板を前記マーカを利用して位置決めすることにより積層する工程と、を含む立体光導波路の製造方法である。
【００１２】
第２の本発明（請求項２に対応）は、前記マーカは凹または凸形状であって、前記第１の成型ガラス基板と前記第２の成型ガラス基板を積層する前に、光を前記マーカに照射させて、光を前記マーカに反射または透過させることによって前記第１の成型ガラス基板と前記第２の成型ガラス基板を位置決めする、第１の本発明の立体光導波路の
製造方法である。
【００１３】
第３の本発明（請求項３に対応）は、前記マーカの底面が斜め、散乱面、またはレンズ面に成型されている、第２の本発明の立体光導波路の製造方法である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１の立体光導波路の断面構成を示す。
【００２０】
本発明の平板型導波路を有する平板型光基板としての導波路基板１は、成型ガラスで成型され、その上面に本発明の平板型光導波路である導波路２が成型されている。導波路２の端部には、ミラーなどにより作製された本発明の反射面である反射面１３が成型されている。そして、導波路基板１の上面には、本発明のレンズ層を有した平板型光基板であるレンズ基板３が積層されている。レンズ基板３には、レンズ４が一体的に成型ガラスで成型されている（以下のレンズ基板も同様）。
【００２１】
レンズ基板３の上部には、偏向子５、ファラデー回転子６、および偏向子７がこの順に積層され、本発明のアイソレータ層を有した平板型光基板であるアイソレータ基板８が成型されている。そして、アイソレータ基板８の上面には、成型ガラスでレンズ９が一体的に成型された本発明のレンズ層を有する平板型光基板であるレンズ基板１０が積層されている。レンズ基板１０の上部には、本発明の平板型光導波路である導波路基板１１が積層されている。導波路基板１１もまた、成型ガラスで成型されている。
【００２２】
そして、導波路基板１１には、本発明の平板型光導波路である導波路１２がその下部に成型されている。そして、導波路１２の端部には、ミラーなどにより成型された本発明の反射面である反射面１４が成型されている。反射面１３、レンズ４、レンズ９、反射面１４は、上下方向で整列するように位置合わせがされて配置されている。その位置合わせの方法については後述する。また、反射面１３は、水平方向からの光を垂直方向に進行させるように角度付け（４５°傾斜）がされている。また反射面１４は、垂直方向からの光を水平方向に進行させるように角度付け（４５°傾斜）がされている。また、各基板は、それぞれ紫外線硬化性接着剤などにより接着されている。
【００２３】
なお、ここで上下方向、水平（左右）方向は、図１の上下方向、水平（左右）方向と一致するとして説明している（以下の説明でも同様）。
【００２４】
このような立体光導波路を製造するときには、上述のように反射面１３を有する導波路基板１とレンズ４を有するレンズ基板３と、レンズ基板３とレンズ９を有するレンズ基板１０と、およびレンズ基板１０と反射面１４を有する導波路基板１１とをそれぞれ正確に位置合わせする必要がある。図１１〜１２は、このような位置合わせの方法を説明する図である。
【００２５】
まず、図１１（ａ）に示すような凹型のマーカ１０１を成型ガラスにプレス加工することにより各基板（導波路基板１、レンズ基板３、レンズ基板１０、導波路基板１１）と一体的に成型する。図１１（ａ）に示すように、このマーカ１０１は、４５°に角度付けされた底面１０２を有している。
【００２６】
次に、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照しながら、導波路基板１とレンズ基板３とを例にして、これらの基板を位置合わせをする工程について説明する。
【００２７】
上記のように角度付けされた底面１０２は、各基板の長手方向に対して同じ向きに成型されている。また各基板に成型されたマーカ１０１どうしの水平位置は、各基板の長手方向（以下Ｘ方向という）、その基板の面内でＸ方向に直交する方向（以下Ｙ方向という）、各基板が積層される方向（上下方向、すなわちＸ方向、およびＹ方向に直交する方向、以下Ｚ方向という）に所定の間隔が設けられて決定される。例えば、図１２に示すように、導波路基板１に成型されるマーカ１０１と、レンズ基板３に成型されるマーカ１０１とは各基板のＹ方向においては同位置で、Ｘ方向においては所定の間隔ａが、Ｚ方向には所定の間隔ｃが設けられて各基板が積層される。
【００２８】
図１２（ａ）に示すように、導波路基板１を下方に設置し、レンズ基板３を導波路基板１の上方に紫外線硬化性接着剤を介して設置する。そして、平行光線を放射する光源１０５を導波路基板１の下方に設置し、レンズ基板３の上方、および積層された基板の側方にＣＣＤカメラ等の受光装置１０６を設置する。次に、光源１０５から平行光線を照射すると、マーカ１０１が存在する部分においては、その底面１０２において、照射された平行光線の一部が反射され、積層された基板の側部に設置された受光装置１０６に到達する。そして、マーカ１０１が無い部分は、照射された平行光線が全部透過してレンズ基板３の上方に設置された受光装置１０６に到達する。
【００２９】
図１２（ｂ）は、このようにしてレンズ基板３の上方に設置された受光装置１０６から得られた像を示す。ここで、像１０８は、導波路基板１に成型されたマーカ１０１に対応し、像１０７は、レンズ基板３に成型されたマーカ１０１に対応し、それぞれ周囲部分よりも暗い部分として受光装置１０６に映し出される。そして、像１０７と像１０８のＹ方向位置が一致し、像１０７と像１０８とのＸ方向への間隔が所定の間隔ａになるように、導波路基板１とレンズ基板３とを水平方向に移動させることによって調整する。
【００３０】
図１２（ｃ）は、上記のようにして積層された基板の側方に設置された受光装置１０６から得られた像を示す。ここで像１１６は、レンズ基板３に成型されたマーカ１０１に対応し、像１１７は、導波路基板１に成型されたマーカ１０１に対応し、それぞれ周囲部分よりも明るい部分として受光装置１０６に映し出される。そして、像１１６と像１１７との間隔が所定の間隔ｃになるように、導波路基板１とレンズ基板３とをＺ方向に移動させることによって調整する。そして、所定の位置に合わされたとき、導波路基板１とレンズ基板３とに紫外線を照射し、導波路基板１とレンズ基板３との間に充填された紫外線硬化性接着剤を硬化させて両者を接着する。
【００３１】
同様にして、レンズ基板３とレンズ基板１０と、およびレンズ基板１０と導波路基板１１とを、位置合わせする。このとき、レンズ基板３とレンズ基板１０との位置合わせは、レンズ基板３とレンズ基板１０との間にアイソレータ基板８を挟んだ状態で、上記と同様の操作により、これらの位置決めを行う。
【００３２】
このとき、上記の所定の間隔ａは、各基板間において異なってもよいが、各基板が積層されたときに、反射面１３、レンズ４、レンズ９、反射面９が上下方向に整列するように決定される。
【００３３】
次に、このような立体光導波路を使用するときの動作について説明する。
【００３４】
導波路基板１に導入された光は、導波路２の内部を進行し、反射面１３により上方に反射されて、レンズ４に入射される。そして、レンズ４を出た光は、アイソレータ基板８、レンズ９を通過して、反射面１４で水平方向に反射され、導波路１２内を進行する。
【００３５】
このようにすれば、複雑な調整が必要とされず、低コストで精度のよい立体光導波路を提供することができる。
【００３６】
なお、上記の説明において、各基板に成型されたマーカ１０１どうしの水平位置（Ｘ方向、およびＹ方向）は、Ｙ方向においては同位置で、Ｘ方向において所定の間隔ａが設けられて各基板が位置決めされるとして説明したが、Ｙ方向において所定の間隔ｂが設けられて位置決めされてもよい。
【００３７】
また、本実施の形態１においては、アイソレータ基板８と導波路基板１１との間にレンズ基板１０が存在するとして説明したが、図２に示すように、反射面１３から反射された光をレンズ２４のみで反射面１４に集光されることができれば、レンズ基板１０は無くてもよく、その場合でも上記と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
また、本実施の形態において、導波路基板１とレンズ基板３との位置合わせをする際に、光源１０５を導波路基板１の下方に設置するとして説明したが、図１３（ａ）に示すように、光源１０５を導波路基板１およびレンズ基板３の側方に設置してもよい。その際には、光源１０５から照射された平行光は、マーカ１０１の底面１０２に当たらない部分においては、そのまま導波路基板１およびレンズ基板３の反対側の側方へ通過して、導波路基板１およびレンズ基板３の側方に設置された受光装置１０６に至り、マーカ１０１の底面１０２に当たる部分においては、平行光の一部が上方に反射され、レンズ基板３の上方に設置された受光装置１０６に至る。
【００３９】
その結果、レンズ基板３の上方に設置された受光装置１０６において得られる像は、図１３（ｂ）に示すように、レンズ基板３のマーカ１０１に対応して像１０９が、導波路基板１のマーカ１０１に対応して像１１０が、それぞれ周囲部分よりも明るい部分として受光装置１０６に映し出される。このように光源１０５を導波路基板１とレンズ基板３の側方に配置しても、上記と同様に像１０９と像１１０との間の距離ａを調整することにより、導波路基板１とレンズ基板３とを水平方向において所定の位置に位置決めすることができる。
【００４０】
図１３（ｃ）は、上記のように導波路基板１およびレンズ基板３の側方に設置された受光装置１０６から得られた像を示す。ここで像１１８は、レンズ基板３に成型されたマーカ１０１に対応し、像１１９は、導波路基板１に成型されたマーカ１０１に対応し、それぞれ周囲部分よりも暗い部分として受光装置１０６に映し出される。そして、像１１８と像１１９との間隔が所定の間隔ｃになるように、導波路基板１とレンズ基板３とをＺ方向に移動させることによって調整する。
そして、所定の位置に合わされたとき、上記と同様にして導波路基板１とレンズ基板３とを接着する。
【００４１】
また、以上までの説明において、各基板の位置決めは、凹型のマーカ１０１を使用して行うとして説明してきたが、凸型のマーカ１０３を使用して位置決めをしてもよい。ここで図１１（ｄ）は、凸型のマーカ１０３の底面１０４が４５°に角度付けされている場合を示し、図１１（ｅ）は、凸型のマーカ１０３の底面１０４が散乱面を有する場合を示し、図１１（ｆ）は、凸型のマーカ１０３の底面１０４がレンズ形状の場合を示す。
【００４２】
これらの凸型のマーカ１０３を使用する場合は、各基板間の間隔はスペーサー（図示せず）で固定しておくか、上記のように接着剤を充填させておいて、光源１０５を導波路基板１の下方または側方に配置して、上記凹型のマーカ１０１における場合と同様にして各基板の水平位置、および上下位置を調整することができる。
【００４３】
また、以上までの説明では、マーカ１０１、１０３の底面は４５°に角度付けされているとしたが、他の角度で角度付けされていてもよい。その場合は、基板に対して斜め上方または下方に受光装置１０６を配置し、光源１０５から平行光を照射すれば、同様に受光装置１０６に映された像を観測することによって、各基板間の間隔を調整することができる。
【００４４】
また、以上までの説明では、底面が斜めに成型されたマーカ１０１、１０３を使用して各基板の水平方向および上下方向の位置決めを行うとして説明したが、他の形状の底面１０２を有したマーカ１０１を使用することも考えられる。
【００４５】
また、図１４（ａ）、図１５（ａ）は、底面１０２にレンズ形状を有したマーカ１０１を使用した場合の各構成要素の配置例を示す。図１４（ａ）に示すように、光源１１１は、拡散光源であり、導波路基板１から下方に所定の距離が空けられて配置されている。受光装置１０６は、レンズ基板３の上方に設置されている。そして、導波路基板１に下方から見て凹型のレンズ形状である底面１０２を有する凹型のマーカ１０１が設置され、レンズ基板３に、下方から見て凸型のレンズ形状である底面１０２を有する凹型のマーカ１０１が設置されている。ここで導波路基板１に成型された底面１０２の凹型のレンズは、導波路基板１から所定の間隔を空けられた光源１１１から照射された拡散光を平行光に屈折させる、レンズ形状と屈折率を有する。
【００４６】
そして、レンズ基板３に成型された底面１０２の凸型のレンズとしてのレンズ形状と屈折率は、レンズ基板３の底面１０２に入射した平行光をレンズ基板３の上方に設置された受光装置１０６に集光させる、レンズ形状と屈折率である。また、各基板におけるマーカ１０１は、Ｘ位置、Ｙ位置とも同一位置、または所定の位置に配置されている。このような配置において、光源１１１から光を照射すると、光は、導波路基板１におけるマーカ１０１、およびレンズ基板３におけるマーカ１０１を通過して受光装置１０６に集光される。このときの受光装置１０６で得られる像を図１４（ｂ）に示す。すなわち、受光装置１０６においては、マーカ１０１自体の像である像１１２と、像１１２の内側にレンズ形状を有する底面１０２により集光された像１１３とが形成される。このように、像１１２の内側に像１１３が形成されるように導波路基板１またはレンズ基板３を水平方向に調整することにより、導波路基板１とレンズ基板３との水平方向の位置決めを行うことができる。
【００４７】
そして、受光装置１０６における像１１３の外径が所定の寸法になるように（すなわち、光源１１１から照射された光が受光装置１０６において最もよく集光されるように）導波路基板１とレンズ基板３との間隔を調整することにより、導波路基板１とレンズ基板３との間隔を調整（上下方向の位置決め）することができる。なお、図１４（ｂ）においては、像１１２および像１１３がそれぞれ、二つ並んで示されているが、これは各基板にそれぞれ同じタイプのマーカ１０１を並べて配置した場合の像を示しており、このマーカ１０１は一つずつ配置されていてもよい。
【００４８】
また、図１５（ａ）は、図１４（ａ）の構成の変形例を示し、この場合は、導波路基板１に成型されるマーカ１０１の底面１０２は、下方から見て凸型のレンズ形状で成型されている。そして、導波路基板１に成型された底面１０２、およびレンズ基板３に成型された底面１０２の、凸型レンズとしてのレンズ形状と屈折率は、光源１１１から照射された光が、導波路基板１の底面１０２とレンズ基板３の底面１０２を通過して、レンズ基板３の上方に設置された受光装置１０６に集光される、レンズ形状と屈折率である。そして、受光装置１０６には、図１５（ｂ）のように同様に像１１４、１１５が形成され、上記と同様にして導波路基板１とレンズ基板３との水平方向、および上下方向の位置決めを行うことができる。
【００４９】
なお、図１４、１５においては、凹型のマーカ１０１を使用した例で説明したが、図１１（ｆ）に示すように凸型のマーカ１０１が使用された構成でも上記と同様である。
【００５０】
また、図１６は、マーカ１０１の底面１０２が散乱面（図１１（ｂ））である場合を示す。この場合においては、図１６（ａ）に示すように受光装置１０６を光源１０５に近接させて、導波路基板１の下方に配置する。このような配置において光源１０５から平行光を照射すると、マーカ１０１の底面１０２における散乱面において、光が散乱され、散乱された光の一部が導波路基板１の下方に設置された受光装置１０６に至る。図１６（ｂ）は、受光装置１０６において受光された像を示す。ここで像１２０は、レンズ基板３に成型されたマーカ１０１に対応し、像１２１は、導波路基板１に成型されたマーカ１０１に対応する。像１２０と像１２１との距離が所定の間隔ａになるよう調整することにより、各基板を水平方向に位置決めすることができる。
【００５１】
また、図１７は、マーカ１０１の底面１０２の形状が斜めに成型された散乱面である場合を示す。この場合においては、図１７（ａ）に示すように、受光装置１０６を導波路基板１の下方、導波路基板１とレンズ基板３の側方、またはレンズ基板３の上方に設置することができる。このような配置において、導波路基板１の下方に設置された光源１０５から光を照射し、各基板の水平位置、または上下位置を調整することができる。
【００５２】
例えば、受光装置１０６をレンズ基板３の上方、および導波路基板１とレンズ基板３の側方に配置することにより、図１２に示す場合と同様に各基板の水平方向と上下方向を同時に位置決めすることができる。また、受光装置１０６を導波路基板１の下方、および導波路基板１とレンズ基板３の側方に配置することにより、同様に各基板の水平方向と上下方向を同時に位置決めすることができる。図１７（ｂ）はレンズ基板３の上方にある受光装置１０６に映る像を示し、像１２２はレンズ基板３に成型されたマーカ１０１に対応し、像１２３は導波路基板１に成型されたマーカ１０１に対応する。図１７（ｃ）は、レンズ基板３と導波路基板１の側方に配置された受光装置１０６に映る像を示し、像１２４は、レンズ基板３に成型されたマーカ１０１に対応し、像１２５は、導波路基板１に成型されたマーカ１０１に対応する。図１７（ｄ）は、導波路基板１の下方に設置された受光装置１０６に映る像を示し、像１２６は、レンズ基板３に成型されたマーカ１０１に対応し、像１２７は、導波路基板１に成型されたマーカ１０１に対応する。
【００５３】
このように、マーカ１０１の底面が斜めに成型された散乱面である場合には、基板に対して受光装置１０６を三方向に配置することができるため、位置決め方法に融通性がある。例えば、後述するように光が透過しない基板を積層する場合も位置決め可能である。また、三方に置かれた受光装置１０６を同時に観測しながら調整すればより正確に位置決めをすることもできる。
【００５４】
また、マーカ１０１の底面１０２が斜めに成型されたレンズ面であることも考えられる。その場合は、図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、受光装置１０６を光源１０５の光軸からずらして配置すればよい。
【００５５】
また、マーカ１０１の底面１０２が散乱面を有するレンズ面であることも考えられる。
【００５６】
また、上記の説明では各基板に成型されたマーカ１０１は同種のものが組み合されるとしたが、異種のマーカ１０１が組み合わされて位置決めされてもよい。例えば、一方の基板にその底面１０２が斜めに成型されたマーカ１０１が成型され、もう一方の基板には底面１０２が散乱面を有したマーカ１０１が成型されて、位置決めされてもよい。また、一方の基板にその底面１０２が斜めに成型されたマーカ１０１が成型され、もう一方の基板には底面１０２がレンズ面を有したマーカ１０１が成型されて、位置決めされてもよい。また、一方の基板にその底面１０２が散乱面に成型されたマーカ１０１が成型され、もう一方の基板には底面１０２がレンズ面を有したマーカ１０１が成型されて、位置決めされてもよい。なお、レンズ面を有したマーカ１０１と組み合わせる場合は、光源１０５から照射される光は、厳密に平行光でなくてもよい。
【００５７】
また、上記説明では、各基板の位置決め方法は、導波路基板１とレンズ基板３との位置決めをする場合として説明したが、これら以外の基板（すなわち本発明の平板型光基板）どうしを位置決めする場合としても同様に適用できる。
【００５８】
また、上記説明では、基板の下方から光を照射して位置決めを行うとして説明したが、基板の上方から光を照射することも考えられる。例えば図１に示すように導波路基板１、レンズ基板２、アイソレータ基板８、およびレンズ基板１０が積層されている状態で、レンズ基板１０の上にさらに導波路基板１２を積層して、レンズ基板１０と導波路基板１１との位置決めを行う場合、導波路基板１１の上方に光源１０５、および受光装置１０６を配置し、レンズ基板１０および導波路基板１１の側方に受光装置１０６を配置する。このとき、マーカ１０１は、底面１０２が斜めに成型され散乱面を有しているものを使用する。そして、導波路基板１１の上方から光を照射すると、マーカ１０１が存在しない部分は、アイソレータ基板において、光が反射され、マーカ１０１が存在する部分においては、光は側方に反射される。従って、導波路基板１１の上方に配置された受光装置１０６には、図１２（ｂ）と同様の像が投影される。また、導波路基板１１の側方に配置された受光装置１０６には、図１２（ｃ）と同様の像が投影される。このようにすると、基板の上方から光を照射して、基板の水平方向、および上下方向の位置決めを同時にすることができる。
【００５９】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２について、図３を参照しながら説明する。
【００６０】
図３に示す立体光導波路において、導波路基板３１は、二つの導波路２２、３２を有する。ここで、導波路３２は、図３において紙面の奥側に導波路２２に平行して配置される。そして、導波路２２は、その端部に反射面３１３を有し、導波路３２は、その端部に反射面３３３を有する。また、レンズ基板３３は、反射面３１３に対応するレンズ３４と、反射面３３３に対応するレンズ３０４とを有している。
【００６１】
そして、アイソレータ８の上部には、レンズ３４に対応するレンズ２９を有するレンズ基板３０が積層され、レンズ基板３０の上部には、導波路３１２と導波路３１２の端部に設置されレンズ２９に対応する反射面３１４を有する導波路基板３１が積層され、導波路基板３１の上部には、レンズ３０４と対応するレンズ２０９を有するレンズ基板３００が積層され、レンズ基板３００の上部には、導波路３０２と導波路３０２の端部に設置されレンズ２０９に対応する反射面３２４を有する導波路基板３０１が積層されている。
【００６２】
ここで、反射面３１３、３３３は、実施の形態１における反射面１３と同様に４５°に角度付けされ、反射面３１４、３２４も、実施の形態１における反射面１４と同様に４５°に角度付けされている。そして、実施の形態１と同様に反射面３１３と、レンズ３４と、レンズ２９と、反射面３１４と、および反射面３３３と、レンズ３０４と、レンズ２０９と、反射面３２４とは、それぞれ上下方向に整列されている。
【００６３】
ここで、導波路基板３１とレンズ基板３３と、レンズ基板３３とレンズ基板３０と、レンズ基板３０と導波路基板３１と、導波路基板３１とレンズ基板３００と、レンズ基板３００と導波路基板３０１と、が実施の形態１と同様にして位置決めが行われる（以下の実施の形態においても同様）。
【００６４】
このように立体光導波路を構成することにより、導波路基板３１の導波路２２、３２に導入されたそれぞれの光は、実施の形態１と同様の作用により、それぞれ導波路３１２、３０２へ導かれる。このように、本発明の平板型光基板を積層し、立体的に二つの導波路を成型することにより、複雑な調整を必要とせず、低コストで高機能な立体光導波路を提供することができる。
【００６５】
なお、本実施の形態２においては、アイソレータ基板８と導波路基板３１との間にレンズ基板３０が存在するとして、また、導波路基板３１と導波路基板３０１との間にはレンズ基板３００が存在するとして、説明したが、図４に示すように、反射面３１３から反射された光がレンズ４４のみで反射面３１４に集光され、反射面３３３から反射された光がレンズ４０４のみで反射面３２４に集光されることができれば、レンズ基板３０、３００は無くてもよく、その場合でも上記と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
なお、本実施の形態２において、導波路３２は、図３において紙面の奥側に導波路２２に平行して配置される、として説明したが、これらの導波路２２、３２の配置はこれに限定されることなく、同一の導波路基板３１に別々に配置され、それぞれ別の導波路３１２、３０２に導かれる構成であれば、どのような配置でも、上記と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
また、導波路２２、３２が同一の導波路基板３１にあるのではなく、別々に積層された導波路基板に存在してもよいし、導波路３１２、３０２がそれぞれ導波路基板３１、３０１に別々のあるのではなく、同一の導波路基板に存在していてもよく、それらの場合でも上記と同様の効果を得ることができる。
【００６８】
（実施の形態３）
図５に本発明の立体光導波路の実施の形態３の構成を示す。
【００６９】
本実施の形態の立体光導波路において、アイソレータ基板８上には、本発明の発光素子である面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）５９が設置され、反射面５１３と、レンズ５４と、面発光レーザ５９とが、上下方向で整列するように位置合わせがされている。ここで、導波路基板５１、レンズ基板５２、アイソレータ基板８までの構成は、実施の形態の１の場合と同様であり、その説明を省略する。
【００７０】
上記の構成により、面発光レーザ５９から照射されたレーザ光は、アイソレータ基板８およびレンズ５４を通って導波路基板５１の導波路５２に導かれる。このようにして、複雑な調整が必要とされず、低コストで高機能な立体光導波路を提供することができる。
【００７１】
なお、本実施の形態３において、レンズ基板５３と、面発光レーザ５９との間にアイソレータ基板８が存在するとして説明したが、アイソレータ基板８が存在しなくてもよく、その場合も上記と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
また、上記の説明では、アイソレータ基板８上に面発光レーザ５９が設置されている例で説明したが、図６に示すように面発光レーザ５９の代わりに本発明の受光素子である面受光フォトダイオード６９が設置されてもよい。図６は、導波路６２を有する導波路基板６１、レンズ６４を有するレンズ基板６３、面受光フォトダイオード６９で構成された立体光導波路を示す。ここで、導波路６１およびレンズ基板６３の構成は、上記と同様でありその説明は省略する。また、図６に示す構成において、レンズ基板６３と面受光フォトダイオード６９との間にアイソレータ基板８が積層されていてもよい。
【００７３】
（実施の形態４）
図７に本発明の立体光導波路の実施の形態４における構成を示す。
【００７４】
本実施の形態４における立体光導波路において、導波路基板７１は、導波路７２と、および導波路７２に対向した方向に導波路７０２とを有する。そして、導波路７２の端部には反射面７１３が成型され、導波路７０２の端部には反射面７３３が成型される。ここで反射面７１３、７３３は、山型の斜面となる向きに水平面からそれぞれ約２２．５°角度付けされて、互いに対向して成型されている。そして、導波路基板７１の上部に積層されたレンズ基板７３には、レンズ７４とレンズ７０４とが隣接してレンズ基板７３と一体化して成型されている。
【００７５】
レンズ基板７３の上部には、本発明のフィルタ層を有した平板型光基板である波長多重フィルタ７６が積層され、波長多重フィルタ７６の上部には、レンズ７９を有するレンズ基板７０が積層されている。そして、レンズ基板７０の上部には、導波路７１２、および導波路７１２の端部に成型された反射面７１４を有する導波路基板７１１が積層されている。ここで、反射面７１４は、水平面から２２．５°角度付けされている。また、反射面７１３から見て、レンズ７４と、レンズ７９と、反射面７１４とは、水平方向に対して左上方へ４５°傾斜して整列されている。また、反射面７３３から見てレンズ７０４は、水平方向に対して右斜め上方へ４５°傾斜して配置されている。
【００７６】
このように構成された立体光導波路の動作について、次に説明する。
【００７７】
導波路７２内を水平方向左へ進行してきた光は、反射面７１３で水平進行方向から４５°上方に反射されて、レンズ７４を通過する。レンズ７４を通過した光の一部（すなわち波長多重フィルタ７６で選別された波長成分を含む光）が波長多重フィルタ７６を通過し、レンズ７９を介して反射面７１４へ至り、水平方向に反射されて導波路７１２内を左へ進行する。一方、波長多重フィルタ７６で選別された残りの波長成分を含む光は、レンズ基板７３と波長多重フィルタ７６との境界面において水平方向から左斜め下４５°の角度で反射され、レンズ７０４を介して反射面７３３で反射され、導波路７０２を水平方向に左へ進行する。
【００７８】
このように本実施の形態の立体光導波路によれば、導波路７２に入射した光を波長成分に応じて、別の導波路７１２、７０２に分離して取り出すことができる。
【００７９】
なお、本発明実施の形態において、レンズ７４により十分反射面７１４に集光することができれば、レンズ基板７０は不要であり、その場合も上記と同様の効果を得ることができる。
【００８０】
図８は、本実施の形態の変形例を示す。この変形例においては、レンズ基板７０の上部には、導波路基板７１１が積層される代わりに、面受光フォトダイオード８９が設置されている。このようにすることにより、導波路７２に入射された光のうち、波長多重フィルタ７６で選別された波長成分を含む光のみを、面受光フォトダイオード８９に導入することができ、波長多重フィルタ７６で選別された残りの波長成分を含む光を別の導波路７０２に導くことができる。
【００８１】
なお、本実施の形態の立体光導波路を作製する際に各基板の位置決めは、必要に応じて立体光導波路の上方から光を照射して行う。例えば、図７に示すように導波路基板７１、レンズ基板７３、波長多重フィルタ７６、およびレンズ基板７０が積層されている状態で、導波路基板７１１の位置決めを行う場合において、光源１０５から照射される光の波長が、波長多重フィルタ７６を通過しないときは、光源１０５を導波路基板７１１の上方に設置して、実施の形態１で説明した同様の方法で上方から光を照射して導波路基板７１１の位置決めを行えばよい。
【００８２】
（実施の形態５）
図９に、本発明の立体光導波路の実施の形態５における構成を示す。
【００８３】
本実施の形態の立体光導波路は、実施の形態３（図５）に示す立体光導波路にレンズ９１９を有したレンズ基板９００を積層させた立体光導波路をその左側に有し、実施の形態４（図８）に示す立体光導波路をその右側に有する構成である。ここで、レンズ基板９００の厚みは、その左側、右側で異なり、本実施の形態の立体光導波路の右側の厚みは、左側の厚みよりもファラデー回転子９６の厚みと、偏向子９７の厚みの分だけ大きい。また、波長多重フィルタ９０６は、面発光レーザ９９から照射された光の波長を反射し、導波路９２から入射された光の波長を通過させるように設計されている。それ以外の構成要素は、実施の形態３、および実施の形態４における構成要素と類似しており、その説明を省略する。
【００８４】
このような構成を有する立体光導波路において、導波路９２を左へ進行してきた光は、反射面９１３において水平進行方向から４５°上方に反射され、レンズ９４、波長多重フィルタ９０６、レンズ９０９を通過して、面受光フォトダイオード９９９に至る。一方、面発光レーザ９９から照射された光は、レンズ９１９、アイソレータ基板９８、レンズ９１４を下方へ通過し、反射面９４３で水平右方向に反射され、次に反射面９３３において進行方向から上方４５°の方向へ反射される。そして、反射面９３３で反射された光は、レンズ９０４を通過し、波長多重フィルタ９０６とレンズ基板９３との境界面において、右斜め下４５°に反射され、レンズ９４を通過して反射面９１３に至る。そして、反射面９１３で水平方向右に反射された光は、導波路９２を右方向に進行する。
【００８５】
本実施の形態によれば、複雑な構成の立体光導波路でも、複雑な調整が必要とされず、低コストで高機能の立体光導波路を提供することができる。
【００８６】
（実施の形態６）
図１０に本発明の実施の形態６における構成を示す。
【００８７】
図１０に示す立体光導波路の右側部分は、実施の形態２（図３）に示す立体光導波路と、同様の構成であり、その説明は省略する。そして、図１０に示す立体光導波路の左側部分は、実施の形態４（図７）に示す立体光導波路を上下左右を逆にした構成である。ここで、本発明の波長多重フィルタの一例である波長多重フィルタ１３１６は、波長λ１の光は通過させるが、波長λ２の光は、通過させないように設定されている。
【００８８】
このような構成の立体光導波路において、導波路１３２２、１３３２にそれぞれ異なった波長λ１、λ２の光を導入すると、導波路１３２２に導入された波長λ１の光は、反射面１３１３、レンズ１３３４、アイソレータ基板１３０８、レンズ１３２４、反射面１３６３、導波路１３４２を介して反射面１３７３に至り、反射面１３７３で反射された光は、レンズ１３４４、波長多重フィルタ１３１６、レンズ１３６４を通過し、反射面１３９３で反射されて導波路１３６２に至る。
【００８９】
一方、導波路１３３２に導入された波長λ２の光は、反射面１３３３、レンズ１３０４、アイソレータ基板１３０８、レンズ１３１４、反射面１３５３を介して反射面１３８３に至る。反射面１３８３で反射された光は、レンズ１３５４を介して、波長多重フィルタ１３１６に対して、右斜め上方から入射される。波長多重フィルタ１３１６は、波長λ２の光を通過させないので、波長多重フィルタ１３１６の右斜め上方から入射された光は、波長多重フィルタ１３１６とレンズ基板１３５０との境界面において反射され、左斜め上方に進行し、レンズ１３６４、反射面１３９３を介して、導波路１３６２に導かれる。
【００９０】
このようにして、導波路１３２２、１３３２に波長λ１、λ２の光を導入すると、λ１およびλ２の波長成分を有する光が導波路１３６２から出力される。このように本実施の形態によれば、複雑な構成の立体光導波路でも、複雑な調整が必要とされず、低コストで高機能の立体光導波路を提供することができる。
【００９１】
（実施の形態７）
以上までの実施の形態に示した立体光導波路を使用して光を送受信するためのモジュールを作製することができる。図１９は、そのような送信用光モジュールの構成の一例を示す。図１９において示すように、本発明の電気入力端子の一例である電気入力端子１１０５には、本発明の発光素子の一例であるレーザダイオード１１０９が接続され、レーザダイオード１１０９は、導波路１１０２に接続されている。そして、導波路１１０２は、アイソレータ１１０８を介して導波路１１１２に接続され、導波路１１１２には、本発明の光出力端子の一例である光出力端子１１０７が接続されている。このような光送信モジュールは、例えば、本発明の立体光導波路の一例である、図１に示す立体光導波路を使用して構成することができる。この場合、図１９における導波路１１０２は、図１に示す導波路２に対応し、その端部には、レーザダイオード１１０９（この場合は、端面発光レーザ）を取り付ければよい。また図１９における導波路１１１２は、図１に示す導波路１２に対応し、その端部には、光出力端子１１０７として例えば図２５に示すＶ型溝１４０２が設置され、光ファイバケーブル（図示せず）が固定される。
【００９２】
このようにすれば、電気入力端子１１０５に入力された電気信号に応じて、光出力端子１１０７から光出力を出力することができ、複雑な調整が必要とされず、低コストな光送信モジュールを提供することができる。
【００９３】
なお、図１に示す立体光導波路を使用する代わりに、図２に示す立体光導波路を使用してもよい。または、図３または図４に示すような立体光導波路が使用されてもよく、その場合は、導波路１１０２として導波路２２および導波路３２の２つが相当し、導波路１１１２として導波路３１２、３０２の２つが相当する。そして、導波路２２、および導波路３２の端部には、それぞれレーザダイオード１１０９が別々に設置され、導波路３１２、３０２の端部には、それぞれ光出力端子１１０７が接続され、それぞれのレーザダイオード１１０９から放射された光は、別々に光出力端子１１０７から出力される。または、図５に示す立体光導波路が使用されてもよく、この場合は、導波路１１０２が省略され、レーザダイオード１１０９としては、面発光ダイオード５９が使用される。
【００９４】
また図２０は、波長多重送信用光モジュールの構成例を示す。図２０に示す波長多重送信用光モジュールは、電気入力端子１１０５を有する２つのレーザダイオード１１１９、１１２９を有し、それぞれのレーザダイオード１１１９、１１２９には、導波路１１３２、１１４２が接続され、導波路１１３２、１１４２は、アイソレータ１１１８を介して、導波路１１５２、１１６２にそれぞれ接続されている。そして導波路１１５２、１１６２は、波長多重フィルタ１１０６を介して、光出力端子１１０７に接続されている。
【００９５】
このような波長多重送信用光モジュールは、例えば図１０に示す構成の立体光導波路を使用して構成することができる。この場合、波長λ１の光を出力するレーザダイオード１１１９を導波路１３２２の端部に設置し、波長λ２の光を出力するレーザダイオード１１２９を導波路１３３２の端部に設置する。そして、光出力端子１１０７を導波路１３６２の端部に設置する。
【００９６】
このようにすれば、２つの電気入力端子１１１９、１１２９から入力された電気信号を光信号として合成して出力することができる。
【００９７】
（実施の形態８）
図２１は、受信用光モジュールの構成の一例を示す。図２１において示すように、本発明の光入力端子の一例である光入力端子１１１７（例えば図２５に示すＶ型溝）が、導波路１１２２の端部に設置され、本発明の受光素子の一例であるフォトダイオード１２０９が、導波路１１２２に接続されている。そして、フォトダイオード１２０９には、本発明の電気出力端子の一例である電気出力端子１１１５が接続されている。このような光受信モジュールは、例えば、本発明の立体光導波路の一例である、図６に示す立体光導波路を使用して構成することができる。このような構成の光受信モジュールによれば、光入力端子１１１７に入力された光信号に応じて、電気出力端子１１１５から電気出力を得ることができる。
【００９８】
図２２は、波長多重受信用光モジュールの構成例を示す。この構成例において、光入力端子１１０７は波長多重フィルタ１１１６に接続され、波長多重フィルタ１１１６には、導波路１１７２、１１８２が接続され、導波路１１７２、１１８２にはそれぞれフォトダイオード１２１９、１２２９が接続されている。
【００９９】
このような波長多重受信用光モジュールは、例えば、図７に示す立体光導波路を使用して構成することができる。この場合、導波路７２の端部に光入力端子１１０７を接続し、導波路７１２、７０２の端部にフォトダイオード１２１９、１２２９をそれぞれ接続すればよく、波長多重フィルタ７６は、波長λ１の光を通過させるが、波長λ２の光を通過させないように設定すればよい。
【０１００】
このような構成の波長多重光受信モジュールにおいて、導波路７１に波長λ１および波長λ２を有する光を導入されると、波長λ１の光は、導波路７１２を介してフォトダイオード１２１９に至り、波長λ２の光は、導波路７０２を介してフォトダイオード１２２９に至り、それらに応じて電気出力がそれぞれのフォトダイオード１２１９、１２２９に接続された電気出力端子１１１５から出力される。すなわち、１つの光入力端子１１０７から入力された光信号を２つの分離された電気信号としてそれぞれの電気出力端子から得ることができる。
【０１０１】
なお、上記の送信用光モジュールと、受信用光モジュールとを光ファイバケーブルを介して接続すれば、送受信用光伝送システムとして使用することができる。
【０１０２】
（実施の形態９）
図２３は、光送信機能と光受信機能の両方を持たせた波長多重送受信用光モジュールの構成例を示す。図２３に示す構成において、電気入力端子１１０５を有した、波長λ１の光を放射するレーザダイオード１１３９が、導波路１１９２、本発明のアイソレータの一例であるアイソレータ１１２８、導波路１２１２を介して本発明の波長多重フィルタの一例である波長多重フィルタ１１２８に接続されている。一方、電気出力端子１１１５を有し、波長λ２の光を受光するためのフォトダイオード１２３９は、導波路１２０２を介して波長多重フィルタ１１２６に接続されている。そして波長多重フィルタ１１２６には、本発明の光入出力端子の一例である光入出力端子１１２７（例えば図２５に示すＶ型溝）が接続されている。
【０１０３】
このような波長多重送受信用光モジュールは、例えば図９に示す立体光導波路を使用することにより構成することができる。この場合、導波路９２の端部に光入出力端子１１２７が設置される。そして、波長多重フィルタ９０６は、面発光レーザ９９から放射される光の波長λ１を通過させないが、入出力端子１１２７に入力される光の波長λ２を通過させるように設定されている。
【０１０４】
このような構成により、面発光レーザ９９から放射された波長λ１の光は、波長多重フィルタ９０６とレンズ基板９３との境界面において反射されて導波路９２を介して光入出力端子１１２７から出力される。一方、光入出力端子１１２７に入力された波長λ２の光は、波長多重フィルタ９０６を通過して面受光ダイオード９９９に至る。このような波長多重送受信用光モジュールによれば、光入出力端子１１２７１つで光の送受信を行うことができる。
【０１０５】
図２４は、このような波長多重送受信用光モジュールを利用した光伝送装置の一例を示す。図２４において、レーザダイオード１１４９には、レーザダイオードドライバＩＣ１１０４が接続され、レーザダイオードドライバＩＣ１１０４には、送信信号マルチプレクサ１１０３が接続されている。そして、送信信号マルチプレクサ１１０３は、複数の信号を入力するための電気信号入力端子１１２５に接続されている。ここで、レーザダイオードドライバＩＣは、レーザダイオードに供給される電流バイアスの制御を行い、デジタル信号の重畳を行う。
【０１０６】
一方、フォトダイオード１２４９には、受信フロントエンドＩＣ１１１４が接続され、この受信フロントエンドＩＣ１１１４には、受信信号デマルチプレクサ１１１３が接続されている。そして、受信信号デマルチプレクサ１１１３は、複数の信号を出力するための受信信号出力端子１１３５に接続されている。ここで、受信フロントエンドＩＣ１１１４は、フォトダイオード１２４９から出力された微弱な信号を低ノイズで増幅する。
【０１０７】
図２４において、レーザダイオード１１４９、およびフォトダイオード１２４９から右側の構成要素は、上記の説明で述べたとおりである。このような光伝送装置を使用することにより、複数の電気信号を１つの光入出力端子を介して光ファイバーケーブルにより伝送させることができる。
【０１０８】
なお、複数の上記送受信用光モジュールを、光ファイバケーブルを介して接続すれば、送受信用光伝送システムとして使用することができる。この場合、例えば、送受信用光モジュールを２つ用意して一組とし、一方の送受信用光モジュールは、波長λ１で送信して波長λ２で受信し、他方の送受信用光モジュールは、波長λ２で送信して波長λ１で受信するように設定すれば、一組の送受信用光伝送システムとして使用することができる。
【０１０９】
なお、以上までの説明において、上下、左右を図面に示されるとおりに固定して説明してきたが、同様の効果を得ることができれば上下、左右は、上記の説明のとおりでなくてもよい。
【０１１０】
また、以上までの説明では、水平方向からの光を垂直方向に、または４５°の角度で進行させるとして説明してきたが、これらは一例であり、積層された基板を任意の角度で光は進行させてもよく、その場合は各反射板の角度、各レンズと各反射板の配置は光がそのように進行するように設定され得る。
【０１１１】
また、以上までの実施の形態において、各基板は、成型ガラスにより成型されている、として説明してきたが、これに限定されず、樹脂等により成型されていてもよい。例えば、シリコン基板上に導波路とともにマーカ１０１、１０３をドライエッチングにより同時に成型することにより各基板が作製されてもよく、その場合も上記と同様の効果が得られる。
【０１１２】
【発明の効果】
本発明によれば、複雑な調整が必要とされず、低コストの立体光導波路を提供することができる。
【０１１３】
また、平板型導波路、およびレンズ層、アイソレータ層、またはフィルタ層が成型ガラスに一体的に成型された場合は、さらに複雑な調整が必要とされず、低コストの立体光導波路を提供することができる。
【０１１４】
また、平板型光基板がレンズ層、アイソレータ層、またはフィルタ層を備える場合は、高機能の立体光導波路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１の立体光導波路の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１の変形例である立体光導波路の構成を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態２の立体光導波路の構成を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２の変形例である立体光導波路の構成を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態３の立体光導波路の構成を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態３の変形例である立体光導波路の構成を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態４の立体光導波路の構成を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態４の変形例であ立体光導波路の構成を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態５の立体光導波路の構成を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態６の立体光導波路の構成を示す断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の立体光導波路を製造するときに使用する、各基板に設置されたマーカを示す断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の立体光導波路の製造方法を示す概略図である。
【図１３】図１３は、本発明の立体光導波路の製造方法を示す概略図である。
【図１４】図１４は、本発明の立体光導波路の製造方法を示す概略図である。
【図１５】図１５は、本発明の立体光導波路の製造方法を示す概略図である。
【図１６】図１６は、本発明の立体光導波路の製造方法を示す概略図である。
【図１７】図１７は、本発明の立体光導波路の製造方法を示す概略図である。
【図１８】図１８は、本発明の立体光導波路の製造方法を示す概略図である。
【図１９】図１９は、本発明の送信用光モジュールの構成を示す模式図である。
【図２０】図２０は、本発明の送信用光モジュールの構成を示す模式図である。
【図２１】図２１は、本発明の受信用光モジュールの構成を示す模式図である。
【図２２】図２２は、本発明の受信用光モジュールの構成を示す模式図である。
【図２３】図２３は、本発明の送受信用光モジュールの構成を示す模式図である。
【図２４】図２４は、本発明の送受信用光モジュールの応用例の構成を示す模式図である。
【図２５】図２５は、本発明の光入力端子、光出力端子、または光入出力端子の具体例を示す斜視図である。
【図２６】図２６は、従来技術の導波路の構造を示す図である。
【符号の説明】
１、１１ 導波路基板
２、１２ 導波路
３、１０ レンズ基板
４、９ レンズ
８ アイソレータ基板
１３、１４ 反射面
５９、９９ 面発光レーザ
６９、８９ 面受光フォトダイオード
１０１、１０３ マーカ
１０２、１０４ 底面
１０５ 光源
１０６ 受光装置
１０７、１０８ 像
【発明の属する技術分野】
本発明は、光デバイスを高機能化するための、立体光導波路の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、立体光導波路を形成する場合、例えば導波路内を進行してきた光を導波路に対して垂直に出力するためには、図２６に示すように、波長多重（ＷＤＭ）フィルタなどの平板フィルタ１００６を、平板型導波路１００１に斜めに形成した溝１００２に挿入して、上記平板フィルタ１００６から反射または透過された光を空間的に配置された受光素子１００８、レンズ系、別の平板型光導波路などに方向付けることにより立体光導波路を形成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような立体光導波路では、それぞれの導波路、レンズ系における空間的な調整が非常に困難であった。例えば、平板型光導波路内に平板型の波長多重フィルタを挿入する場合、波長多重フィルタを支持するための溝の作製は非常に精密に行う必要があり、また、その溝に波長多重フィルタを挿入した後も、さらに精密な波長多重フィルタの微細な位置決めのための調整作業が必要となる。
【０００４】
従って、このような立体光導波路にさらにアイソレータ等の光デバイスを挿入して高機能化を図ろうとすると、調整箇所が増えるためにコスト高となっていた。
【０００５】
本発明は、上記の課題を鑑み、複雑な調整が必要とされず、低コストな立体光導波路の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明（請求項１に対応）は、光導波路あるいはレンズの少なくとも一つがプレス成型された第１の成型ガラス基板と第２の成型ガラス基板を含む複数の平板型光基板が積層されて構成された立体光導波路を製造する方法であって、前記第１の成型ガラス基板と前記第２の成型ガラス基板のそれぞれに、光導波路とレンズの少なくとも一つとマーカを同時にプレス成型する工程と、前記第１の成型ガラス基版と前記第２の成型ガラス基板を前記マーカを利用して位置決めすることにより積層する工程と、を含む立体光導波路の製造方法である。
【００１２】
第２の本発明（請求項２に対応）は、前記マーカは凹または凸形状であって、前記第１の成型ガラス基板と前記第２の成型ガラス基板を積層する前に、光を前記マーカに照射させて、光を前記マーカに反射または透過させることによって前記第１の成型ガラス基板と前記第２の成型ガラス基板を位置決めする、第１の本発明の立体光導波路の
製造方法である。
【００１３】
第３の本発明（請求項３に対応）は、前記マーカの底面が斜め、散乱面、またはレンズ面に成型されている、第２の本発明の立体光導波路の製造方法である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１の立体光導波路の断面構成を示す。
【００２０】
本発明の平板型導波路を有する平板型光基板としての導波路基板１は、成型ガラスで成型され、その上面に本発明の平板型光導波路である導波路２が成型されている。導波路２の端部には、ミラーなどにより作製された本発明の反射面である反射面１３が成型されている。そして、導波路基板１の上面には、本発明のレンズ層を有した平板型光基板であるレンズ基板３が積層されている。レンズ基板３には、レンズ４が一体的に成型ガラスで成型されている（以下のレンズ基板も同様）。
【００２１】
レンズ基板３の上部には、偏向子５、ファラデー回転子６、および偏向子７がこの順に積層され、本発明のアイソレータ層を有した平板型光基板であるアイソレータ基板８が成型されている。そして、アイソレータ基板８の上面には、成型ガラスでレンズ９が一体的に成型された本発明のレンズ層を有する平板型光基板であるレンズ基板１０が積層されている。レンズ基板１０の上部には、本発明の平板型光導波路である導波路基板１１が積層されている。導波路基板１１もまた、成型ガラスで成型されている。
【００２２】
そして、導波路基板１１には、本発明の平板型光導波路である導波路１２がその下部に成型されている。そして、導波路１２の端部には、ミラーなどにより成型された本発明の反射面である反射面１４が成型されている。反射面１３、レンズ４、レンズ９、反射面１４は、上下方向で整列するように位置合わせがされて配置されている。その位置合わせの方法については後述する。また、反射面１３は、水平方向からの光を垂直方向に進行させるように角度付け（４５°傾斜）がされている。また反射面１４は、垂直方向からの光を水平方向に進行させるように角度付け（４５°傾斜）がされている。また、各基板は、それぞれ紫外線硬化性接着剤などにより接着されている。
【００２３】
なお、ここで上下方向、水平（左右）方向は、図１の上下方向、水平（左右）方向と一致するとして説明している（以下の説明でも同様）。
【００２４】
このような立体光導波路を製造するときには、上述のように反射面１３を有する導波路基板１とレンズ４を有するレンズ基板３と、レンズ基板３とレンズ９を有するレンズ基板１０と、およびレンズ基板１０と反射面１４を有する導波路基板１１とをそれぞれ正確に位置合わせする必要がある。図１１〜１２は、このような位置合わせの方法を説明する図である。
【００２５】
まず、図１１（ａ）に示すような凹型のマーカ１０１を成型ガラスにプレス加工することにより各基板（導波路基板１、レンズ基板３、レンズ基板１０、導波路基板１１）と一体的に成型する。図１１（ａ）に示すように、このマーカ１０１は、４５°に角度付けされた底面１０２を有している。
【００２６】
次に、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照しながら、導波路基板１とレンズ基板３とを例にして、これらの基板を位置合わせをする工程について説明する。
【００２７】
上記のように角度付けされた底面１０２は、各基板の長手方向に対して同じ向きに成型されている。また各基板に成型されたマーカ１０１どうしの水平位置は、各基板の長手方向（以下Ｘ方向という）、その基板の面内でＸ方向に直交する方向（以下Ｙ方向という）、各基板が積層される方向（上下方向、すなわちＸ方向、およびＹ方向に直交する方向、以下Ｚ方向という）に所定の間隔が設けられて決定される。例えば、図１２に示すように、導波路基板１に成型されるマーカ１０１と、レンズ基板３に成型されるマーカ１０１とは各基板のＹ方向においては同位置で、Ｘ方向においては所定の間隔ａが、Ｚ方向には所定の間隔ｃが設けられて各基板が積層される。
【００２８】
図１２（ａ）に示すように、導波路基板１を下方に設置し、レンズ基板３を導波路基板１の上方に紫外線硬化性接着剤を介して設置する。そして、平行光線を放射する光源１０５を導波路基板１の下方に設置し、レンズ基板３の上方、および積層された基板の側方にＣＣＤカメラ等の受光装置１０６を設置する。次に、光源１０５から平行光線を照射すると、マーカ１０１が存在する部分においては、その底面１０２において、照射された平行光線の一部が反射され、積層された基板の側部に設置された受光装置１０６に到達する。そして、マーカ１０１が無い部分は、照射された平行光線が全部透過してレンズ基板３の上方に設置された受光装置１０６に到達する。
【００２９】
図１２（ｂ）は、このようにしてレンズ基板３の上方に設置された受光装置１０６から得られた像を示す。ここで、像１０８は、導波路基板１に成型されたマーカ１０１に対応し、像１０７は、レンズ基板３に成型されたマーカ１０１に対応し、それぞれ周囲部分よりも暗い部分として受光装置１０６に映し出される。そして、像１０７と像１０８のＹ方向位置が一致し、像１０７と像１０８とのＸ方向への間隔が所定の間隔ａになるように、導波路基板１とレンズ基板３とを水平方向に移動させることによって調整する。
【００３０】
図１２（ｃ）は、上記のようにして積層された基板の側方に設置された受光装置１０６から得られた像を示す。ここで像１１６は、レンズ基板３に成型されたマーカ１０１に対応し、像１１７は、導波路基板１に成型されたマーカ１０１に対応し、それぞれ周囲部分よりも明るい部分として受光装置１０６に映し出される。そして、像１１６と像１１７との間隔が所定の間隔ｃになるように、導波路基板１とレンズ基板３とをＺ方向に移動させることによって調整する。そして、所定の位置に合わされたとき、導波路基板１とレンズ基板３とに紫外線を照射し、導波路基板１とレンズ基板３との間に充填された紫外線硬化性接着剤を硬化させて両者を接着する。
【００３１】
同様にして、レンズ基板３とレンズ基板１０と、およびレンズ基板１０と導波路基板１１とを、位置合わせする。このとき、レンズ基板３とレンズ基板１０との位置合わせは、レンズ基板３とレンズ基板１０との間にアイソレータ基板８を挟んだ状態で、上記と同様の操作により、これらの位置決めを行う。
【００３２】
このとき、上記の所定の間隔ａは、各基板間において異なってもよいが、各基板が積層されたときに、反射面１３、レンズ４、レンズ９、反射面９が上下方向に整列するように決定される。
【００３３】
次に、このような立体光導波路を使用するときの動作について説明する。
【００３４】
導波路基板１に導入された光は、導波路２の内部を進行し、反射面１３により上方に反射されて、レンズ４に入射される。そして、レンズ４を出た光は、アイソレータ基板８、レンズ９を通過して、反射面１４で水平方向に反射され、導波路１２内を進行する。
【００３５】
このようにすれば、複雑な調整が必要とされず、低コストで精度のよい立体光導波路を提供することができる。
【００３６】
なお、上記の説明において、各基板に成型されたマーカ１０１どうしの水平位置（Ｘ方向、およびＹ方向）は、Ｙ方向においては同位置で、Ｘ方向において所定の間隔ａが設けられて各基板が位置決めされるとして説明したが、Ｙ方向において所定の間隔ｂが設けられて位置決めされてもよい。
【００３７】
また、本実施の形態１においては、アイソレータ基板８と導波路基板１１との間にレンズ基板１０が存在するとして説明したが、図２に示すように、反射面１３から反射された光をレンズ２４のみで反射面１４に集光されることができれば、レンズ基板１０は無くてもよく、その場合でも上記と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
また、本実施の形態において、導波路基板１とレンズ基板３との位置合わせをする際に、光源１０５を導波路基板１の下方に設置するとして説明したが、図１３（ａ）に示すように、光源１０５を導波路基板１およびレンズ基板３の側方に設置してもよい。その際には、光源１０５から照射された平行光は、マーカ１０１の底面１０２に当たらない部分においては、そのまま導波路基板１およびレンズ基板３の反対側の側方へ通過して、導波路基板１およびレンズ基板３の側方に設置された受光装置１０６に至り、マーカ１０１の底面１０２に当たる部分においては、平行光の一部が上方に反射され、レンズ基板３の上方に設置された受光装置１０６に至る。
【００３９】
その結果、レンズ基板３の上方に設置された受光装置１０６において得られる像は、図１３（ｂ）に示すように、レンズ基板３のマーカ１０１に対応して像１０９が、導波路基板１のマーカ１０１に対応して像１１０が、それぞれ周囲部分よりも明るい部分として受光装置１０６に映し出される。このように光源１０５を導波路基板１とレンズ基板３の側方に配置しても、上記と同様に像１０９と像１１０との間の距離ａを調整することにより、導波路基板１とレンズ基板３とを水平方向において所定の位置に位置決めすることができる。
【００４０】
図１３（ｃ）は、上記のように導波路基板１およびレンズ基板３の側方に設置された受光装置１０６から得られた像を示す。ここで像１１８は、レンズ基板３に成型されたマーカ１０１に対応し、像１１９は、導波路基板１に成型されたマーカ１０１に対応し、それぞれ周囲部分よりも暗い部分として受光装置１０６に映し出される。そして、像１１８と像１１９との間隔が所定の間隔ｃになるように、導波路基板１とレンズ基板３とをＺ方向に移動させることによって調整する。
そして、所定の位置に合わされたとき、上記と同様にして導波路基板１とレンズ基板３とを接着する。
【００４１】
また、以上までの説明において、各基板の位置決めは、凹型のマーカ１０１を使用して行うとして説明してきたが、凸型のマーカ１０３を使用して位置決めをしてもよい。ここで図１１（ｄ）は、凸型のマーカ１０３の底面１０４が４５°に角度付けされている場合を示し、図１１（ｅ）は、凸型のマーカ１０３の底面１０４が散乱面を有する場合を示し、図１１（ｆ）は、凸型のマーカ１０３の底面１０４がレンズ形状の場合を示す。
【００４２】
これらの凸型のマーカ１０３を使用する場合は、各基板間の間隔はスペーサー（図示せず）で固定しておくか、上記のように接着剤を充填させておいて、光源１０５を導波路基板１の下方または側方に配置して、上記凹型のマーカ１０１における場合と同様にして各基板の水平位置、および上下位置を調整することができる。
【００４３】
また、以上までの説明では、マーカ１０１、１０３の底面は４５°に角度付けされているとしたが、他の角度で角度付けされていてもよい。その場合は、基板に対して斜め上方または下方に受光装置１０６を配置し、光源１０５から平行光を照射すれば、同様に受光装置１０６に映された像を観測することによって、各基板間の間隔を調整することができる。
【００４４】
また、以上までの説明では、底面が斜めに成型されたマーカ１０１、１０３を使用して各基板の水平方向および上下方向の位置決めを行うとして説明したが、他の形状の底面１０２を有したマーカ１０１を使用することも考えられる。
【００４５】
また、図１４（ａ）、図１５（ａ）は、底面１０２にレンズ形状を有したマーカ１０１を使用した場合の各構成要素の配置例を示す。図１４（ａ）に示すように、光源１１１は、拡散光源であり、導波路基板１から下方に所定の距離が空けられて配置されている。受光装置１０６は、レンズ基板３の上方に設置されている。そして、導波路基板１に下方から見て凹型のレンズ形状である底面１０２を有する凹型のマーカ１０１が設置され、レンズ基板３に、下方から見て凸型のレンズ形状である底面１０２を有する凹型のマーカ１０１が設置されている。ここで導波路基板１に成型された底面１０２の凹型のレンズは、導波路基板１から所定の間隔を空けられた光源１１１から照射された拡散光を平行光に屈折させる、レンズ形状と屈折率を有する。
【００４６】
そして、レンズ基板３に成型された底面１０２の凸型のレンズとしてのレンズ形状と屈折率は、レンズ基板３の底面１０２に入射した平行光をレンズ基板３の上方に設置された受光装置１０６に集光させる、レンズ形状と屈折率である。また、各基板におけるマーカ１０１は、Ｘ位置、Ｙ位置とも同一位置、または所定の位置に配置されている。このような配置において、光源１１１から光を照射すると、光は、導波路基板１におけるマーカ１０１、およびレンズ基板３におけるマーカ１０１を通過して受光装置１０６に集光される。このときの受光装置１０６で得られる像を図１４（ｂ）に示す。すなわち、受光装置１０６においては、マーカ１０１自体の像である像１１２と、像１１２の内側にレンズ形状を有する底面１０２により集光された像１１３とが形成される。このように、像１１２の内側に像１１３が形成されるように導波路基板１またはレンズ基板３を水平方向に調整することにより、導波路基板１とレンズ基板３との水平方向の位置決めを行うことができる。
【００４７】
そして、受光装置１０６における像１１３の外径が所定の寸法になるように（すなわち、光源１１１から照射された光が受光装置１０６において最もよく集光されるように）導波路基板１とレンズ基板３との間隔を調整することにより、導波路基板１とレンズ基板３との間隔を調整（上下方向の位置決め）することができる。なお、図１４（ｂ）においては、像１１２および像１１３がそれぞれ、二つ並んで示されているが、これは各基板にそれぞれ同じタイプのマーカ１０１を並べて配置した場合の像を示しており、このマーカ１０１は一つずつ配置されていてもよい。
【００４８】
また、図１５（ａ）は、図１４（ａ）の構成の変形例を示し、この場合は、導波路基板１に成型されるマーカ１０１の底面１０２は、下方から見て凸型のレンズ形状で成型されている。そして、導波路基板１に成型された底面１０２、およびレンズ基板３に成型された底面１０２の、凸型レンズとしてのレンズ形状と屈折率は、光源１１１から照射された光が、導波路基板１の底面１０２とレンズ基板３の底面１０２を通過して、レンズ基板３の上方に設置された受光装置１０６に集光される、レンズ形状と屈折率である。そして、受光装置１０６には、図１５（ｂ）のように同様に像１１４、１１５が形成され、上記と同様にして導波路基板１とレンズ基板３との水平方向、および上下方向の位置決めを行うことができる。
【００４９】
なお、図１４、１５においては、凹型のマーカ１０１を使用した例で説明したが、図１１（ｆ）に示すように凸型のマーカ１０１が使用された構成でも上記と同様である。
【００５０】
また、図１６は、マーカ１０１の底面１０２が散乱面（図１１（ｂ））である場合を示す。この場合においては、図１６（ａ）に示すように受光装置１０６を光源１０５に近接させて、導波路基板１の下方に配置する。このような配置において光源１０５から平行光を照射すると、マーカ１０１の底面１０２における散乱面において、光が散乱され、散乱された光の一部が導波路基板１の下方に設置された受光装置１０６に至る。図１６（ｂ）は、受光装置１０６において受光された像を示す。ここで像１２０は、レンズ基板３に成型されたマーカ１０１に対応し、像１２１は、導波路基板１に成型されたマーカ１０１に対応する。像１２０と像１２１との距離が所定の間隔ａになるよう調整することにより、各基板を水平方向に位置決めすることができる。
【００５１】
また、図１７は、マーカ１０１の底面１０２の形状が斜めに成型された散乱面である場合を示す。この場合においては、図１７（ａ）に示すように、受光装置１０６を導波路基板１の下方、導波路基板１とレンズ基板３の側方、またはレンズ基板３の上方に設置することができる。このような配置において、導波路基板１の下方に設置された光源１０５から光を照射し、各基板の水平位置、または上下位置を調整することができる。
【００５２】
例えば、受光装置１０６をレンズ基板３の上方、および導波路基板１とレンズ基板３の側方に配置することにより、図１２に示す場合と同様に各基板の水平方向と上下方向を同時に位置決めすることができる。また、受光装置１０６を導波路基板１の下方、および導波路基板１とレンズ基板３の側方に配置することにより、同様に各基板の水平方向と上下方向を同時に位置決めすることができる。図１７（ｂ）はレンズ基板３の上方にある受光装置１０６に映る像を示し、像１２２はレンズ基板３に成型されたマーカ１０１に対応し、像１２３は導波路基板１に成型されたマーカ１０１に対応する。図１７（ｃ）は、レンズ基板３と導波路基板１の側方に配置された受光装置１０６に映る像を示し、像１２４は、レンズ基板３に成型されたマーカ１０１に対応し、像１２５は、導波路基板１に成型されたマーカ１０１に対応する。図１７（ｄ）は、導波路基板１の下方に設置された受光装置１０６に映る像を示し、像１２６は、レンズ基板３に成型されたマーカ１０１に対応し、像１２７は、導波路基板１に成型されたマーカ１０１に対応する。
【００５３】
このように、マーカ１０１の底面が斜めに成型された散乱面である場合には、基板に対して受光装置１０６を三方向に配置することができるため、位置決め方法に融通性がある。例えば、後述するように光が透過しない基板を積層する場合も位置決め可能である。また、三方に置かれた受光装置１０６を同時に観測しながら調整すればより正確に位置決めをすることもできる。
【００５４】
また、マーカ１０１の底面１０２が斜めに成型されたレンズ面であることも考えられる。その場合は、図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、受光装置１０６を光源１０５の光軸からずらして配置すればよい。
【００５５】
また、マーカ１０１の底面１０２が散乱面を有するレンズ面であることも考えられる。
【００５６】
また、上記の説明では各基板に成型されたマーカ１０１は同種のものが組み合されるとしたが、異種のマーカ１０１が組み合わされて位置決めされてもよい。例えば、一方の基板にその底面１０２が斜めに成型されたマーカ１０１が成型され、もう一方の基板には底面１０２が散乱面を有したマーカ１０１が成型されて、位置決めされてもよい。また、一方の基板にその底面１０２が斜めに成型されたマーカ１０１が成型され、もう一方の基板には底面１０２がレンズ面を有したマーカ１０１が成型されて、位置決めされてもよい。また、一方の基板にその底面１０２が散乱面に成型されたマーカ１０１が成型され、もう一方の基板には底面１０２がレンズ面を有したマーカ１０１が成型されて、位置決めされてもよい。なお、レンズ面を有したマーカ１０１と組み合わせる場合は、光源１０５から照射される光は、厳密に平行光でなくてもよい。
【００５７】
また、上記説明では、各基板の位置決め方法は、導波路基板１とレンズ基板３との位置決めをする場合として説明したが、これら以外の基板（すなわち本発明の平板型光基板）どうしを位置決めする場合としても同様に適用できる。
【００５８】
また、上記説明では、基板の下方から光を照射して位置決めを行うとして説明したが、基板の上方から光を照射することも考えられる。例えば図１に示すように導波路基板１、レンズ基板２、アイソレータ基板８、およびレンズ基板１０が積層されている状態で、レンズ基板１０の上にさらに導波路基板１２を積層して、レンズ基板１０と導波路基板１１との位置決めを行う場合、導波路基板１１の上方に光源１０５、および受光装置１０６を配置し、レンズ基板１０および導波路基板１１の側方に受光装置１０６を配置する。このとき、マーカ１０１は、底面１０２が斜めに成型され散乱面を有しているものを使用する。そして、導波路基板１１の上方から光を照射すると、マーカ１０１が存在しない部分は、アイソレータ基板において、光が反射され、マーカ１０１が存在する部分においては、光は側方に反射される。従って、導波路基板１１の上方に配置された受光装置１０６には、図１２（ｂ）と同様の像が投影される。また、導波路基板１１の側方に配置された受光装置１０６には、図１２（ｃ）と同様の像が投影される。このようにすると、基板の上方から光を照射して、基板の水平方向、および上下方向の位置決めを同時にすることができる。
【００５９】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２について、図３を参照しながら説明する。
【００６０】
図３に示す立体光導波路において、導波路基板３１は、二つの導波路２２、３２を有する。ここで、導波路３２は、図３において紙面の奥側に導波路２２に平行して配置される。そして、導波路２２は、その端部に反射面３１３を有し、導波路３２は、その端部に反射面３３３を有する。また、レンズ基板３３は、反射面３１３に対応するレンズ３４と、反射面３３３に対応するレンズ３０４とを有している。
【００６１】
そして、アイソレータ８の上部には、レンズ３４に対応するレンズ２９を有するレンズ基板３０が積層され、レンズ基板３０の上部には、導波路３１２と導波路３１２の端部に設置されレンズ２９に対応する反射面３１４を有する導波路基板３１が積層され、導波路基板３１の上部には、レンズ３０４と対応するレンズ２０９を有するレンズ基板３００が積層され、レンズ基板３００の上部には、導波路３０２と導波路３０２の端部に設置されレンズ２０９に対応する反射面３２４を有する導波路基板３０１が積層されている。
【００６２】
ここで、反射面３１３、３３３は、実施の形態１における反射面１３と同様に４５°に角度付けされ、反射面３１４、３２４も、実施の形態１における反射面１４と同様に４５°に角度付けされている。そして、実施の形態１と同様に反射面３１３と、レンズ３４と、レンズ２９と、反射面３１４と、および反射面３３３と、レンズ３０４と、レンズ２０９と、反射面３２４とは、それぞれ上下方向に整列されている。
【００６３】
ここで、導波路基板３１とレンズ基板３３と、レンズ基板３３とレンズ基板３０と、レンズ基板３０と導波路基板３１と、導波路基板３１とレンズ基板３００と、レンズ基板３００と導波路基板３０１と、が実施の形態１と同様にして位置決めが行われる（以下の実施の形態においても同様）。
【００６４】
このように立体光導波路を構成することにより、導波路基板３１の導波路２２、３２に導入されたそれぞれの光は、実施の形態１と同様の作用により、それぞれ導波路３１２、３０２へ導かれる。このように、本発明の平板型光基板を積層し、立体的に二つの導波路を成型することにより、複雑な調整を必要とせず、低コストで高機能な立体光導波路を提供することができる。
【００６５】
なお、本実施の形態２においては、アイソレータ基板８と導波路基板３１との間にレンズ基板３０が存在するとして、また、導波路基板３１と導波路基板３０１との間にはレンズ基板３００が存在するとして、説明したが、図４に示すように、反射面３１３から反射された光がレンズ４４のみで反射面３１４に集光され、反射面３３３から反射された光がレンズ４０４のみで反射面３２４に集光されることができれば、レンズ基板３０、３００は無くてもよく、その場合でも上記と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
なお、本実施の形態２において、導波路３２は、図３において紙面の奥側に導波路２２に平行して配置される、として説明したが、これらの導波路２２、３２の配置はこれに限定されることなく、同一の導波路基板３１に別々に配置され、それぞれ別の導波路３１２、３０２に導かれる構成であれば、どのような配置でも、上記と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
また、導波路２２、３２が同一の導波路基板３１にあるのではなく、別々に積層された導波路基板に存在してもよいし、導波路３１２、３０２がそれぞれ導波路基板３１、３０１に別々のあるのではなく、同一の導波路基板に存在していてもよく、それらの場合でも上記と同様の効果を得ることができる。
【００６８】
（実施の形態３）
図５に本発明の立体光導波路の実施の形態３の構成を示す。
【００６９】
本実施の形態の立体光導波路において、アイソレータ基板８上には、本発明の発光素子である面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）５９が設置され、反射面５１３と、レンズ５４と、面発光レーザ５９とが、上下方向で整列するように位置合わせがされている。ここで、導波路基板５１、レンズ基板５２、アイソレータ基板８までの構成は、実施の形態の１の場合と同様であり、その説明を省略する。
【００７０】
上記の構成により、面発光レーザ５９から照射されたレーザ光は、アイソレータ基板８およびレンズ５４を通って導波路基板５１の導波路５２に導かれる。このようにして、複雑な調整が必要とされず、低コストで高機能な立体光導波路を提供することができる。
【００７１】
なお、本実施の形態３において、レンズ基板５３と、面発光レーザ５９との間にアイソレータ基板８が存在するとして説明したが、アイソレータ基板８が存在しなくてもよく、その場合も上記と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
また、上記の説明では、アイソレータ基板８上に面発光レーザ５９が設置されている例で説明したが、図６に示すように面発光レーザ５９の代わりに本発明の受光素子である面受光フォトダイオード６９が設置されてもよい。図６は、導波路６２を有する導波路基板６１、レンズ６４を有するレンズ基板６３、面受光フォトダイオード６９で構成された立体光導波路を示す。ここで、導波路６１およびレンズ基板６３の構成は、上記と同様でありその説明は省略する。また、図６に示す構成において、レンズ基板６３と面受光フォトダイオード６９との間にアイソレータ基板８が積層されていてもよい。
【００７３】
（実施の形態４）
図７に本発明の立体光導波路の実施の形態４における構成を示す。
【００７４】
本実施の形態４における立体光導波路において、導波路基板７１は、導波路７２と、および導波路７２に対向した方向に導波路７０２とを有する。そして、導波路７２の端部には反射面７１３が成型され、導波路７０２の端部には反射面７３３が成型される。ここで反射面７１３、７３３は、山型の斜面となる向きに水平面からそれぞれ約２２．５°角度付けされて、互いに対向して成型されている。そして、導波路基板７１の上部に積層されたレンズ基板７３には、レンズ７４とレンズ７０４とが隣接してレンズ基板７３と一体化して成型されている。
【００７５】
レンズ基板７３の上部には、本発明のフィルタ層を有した平板型光基板である波長多重フィルタ７６が積層され、波長多重フィルタ７６の上部には、レンズ７９を有するレンズ基板７０が積層されている。そして、レンズ基板７０の上部には、導波路７１２、および導波路７１２の端部に成型された反射面７１４を有する導波路基板７１１が積層されている。ここで、反射面７１４は、水平面から２２．５°角度付けされている。また、反射面７１３から見て、レンズ７４と、レンズ７９と、反射面７１４とは、水平方向に対して左上方へ４５°傾斜して整列されている。また、反射面７３３から見てレンズ７０４は、水平方向に対して右斜め上方へ４５°傾斜して配置されている。
【００７６】
このように構成された立体光導波路の動作について、次に説明する。
【００７７】
導波路７２内を水平方向左へ進行してきた光は、反射面７１３で水平進行方向から４５°上方に反射されて、レンズ７４を通過する。レンズ７４を通過した光の一部（すなわち波長多重フィルタ７６で選別された波長成分を含む光）が波長多重フィルタ７６を通過し、レンズ７９を介して反射面７１４へ至り、水平方向に反射されて導波路７１２内を左へ進行する。一方、波長多重フィルタ７６で選別された残りの波長成分を含む光は、レンズ基板７３と波長多重フィルタ７６との境界面において水平方向から左斜め下４５°の角度で反射され、レンズ７０４を介して反射面７３３で反射され、導波路７０２を水平方向に左へ進行する。
【００７８】
このように本実施の形態の立体光導波路によれば、導波路７２に入射した光を波長成分に応じて、別の導波路７１２、７０２に分離して取り出すことができる。
【００７９】
なお、本発明実施の形態において、レンズ７４により十分反射面７１４に集光することができれば、レンズ基板７０は不要であり、その場合も上記と同様の効果を得ることができる。
【００８０】
図８は、本実施の形態の変形例を示す。この変形例においては、レンズ基板７０の上部には、導波路基板７１１が積層される代わりに、面受光フォトダイオード８９が設置されている。このようにすることにより、導波路７２に入射された光のうち、波長多重フィルタ７６で選別された波長成分を含む光のみを、面受光フォトダイオード８９に導入することができ、波長多重フィルタ７６で選別された残りの波長成分を含む光を別の導波路７０２に導くことができる。
【００８１】
なお、本実施の形態の立体光導波路を作製する際に各基板の位置決めは、必要に応じて立体光導波路の上方から光を照射して行う。例えば、図７に示すように導波路基板７１、レンズ基板７３、波長多重フィルタ７６、およびレンズ基板７０が積層されている状態で、導波路基板７１１の位置決めを行う場合において、光源１０５から照射される光の波長が、波長多重フィルタ７６を通過しないときは、光源１０５を導波路基板７１１の上方に設置して、実施の形態１で説明した同様の方法で上方から光を照射して導波路基板７１１の位置決めを行えばよい。
【００８２】
（実施の形態５）
図９に、本発明の立体光導波路の実施の形態５における構成を示す。
【００８３】
本実施の形態の立体光導波路は、実施の形態３（図５）に示す立体光導波路にレンズ９１９を有したレンズ基板９００を積層させた立体光導波路をその左側に有し、実施の形態４（図８）に示す立体光導波路をその右側に有する構成である。ここで、レンズ基板９００の厚みは、その左側、右側で異なり、本実施の形態の立体光導波路の右側の厚みは、左側の厚みよりもファラデー回転子９６の厚みと、偏向子９７の厚みの分だけ大きい。また、波長多重フィルタ９０６は、面発光レーザ９９から照射された光の波長を反射し、導波路９２から入射された光の波長を通過させるように設計されている。それ以外の構成要素は、実施の形態３、および実施の形態４における構成要素と類似しており、その説明を省略する。
【００８４】
このような構成を有する立体光導波路において、導波路９２を左へ進行してきた光は、反射面９１３において水平進行方向から４５°上方に反射され、レンズ９４、波長多重フィルタ９０６、レンズ９０９を通過して、面受光フォトダイオード９９９に至る。一方、面発光レーザ９９から照射された光は、レンズ９１９、アイソレータ基板９８、レンズ９１４を下方へ通過し、反射面９４３で水平右方向に反射され、次に反射面９３３において進行方向から上方４５°の方向へ反射される。そして、反射面９３３で反射された光は、レンズ９０４を通過し、波長多重フィルタ９０６とレンズ基板９３との境界面において、右斜め下４５°に反射され、レンズ９４を通過して反射面９１３に至る。そして、反射面９１３で水平方向右に反射された光は、導波路９２を右方向に進行する。
【００８５】
本実施の形態によれば、複雑な構成の立体光導波路でも、複雑な調整が必要とされず、低コストで高機能の立体光導波路を提供することができる。
【００８６】
（実施の形態６）
図１０に本発明の実施の形態６における構成を示す。
【００８７】
図１０に示す立体光導波路の右側部分は、実施の形態２（図３）に示す立体光導波路と、同様の構成であり、その説明は省略する。そして、図１０に示す立体光導波路の左側部分は、実施の形態４（図７）に示す立体光導波路を上下左右を逆にした構成である。ここで、本発明の波長多重フィルタの一例である波長多重フィルタ１３１６は、波長λ１の光は通過させるが、波長λ２の光は、通過させないように設定されている。
【００８８】
このような構成の立体光導波路において、導波路１３２２、１３３２にそれぞれ異なった波長λ１、λ２の光を導入すると、導波路１３２２に導入された波長λ１の光は、反射面１３１３、レンズ１３３４、アイソレータ基板１３０８、レンズ１３２４、反射面１３６３、導波路１３４２を介して反射面１３７３に至り、反射面１３７３で反射された光は、レンズ１３４４、波長多重フィルタ１３１６、レンズ１３６４を通過し、反射面１３９３で反射されて導波路１３６２に至る。
【００８９】
一方、導波路１３３２に導入された波長λ２の光は、反射面１３３３、レンズ１３０４、アイソレータ基板１３０８、レンズ１３１４、反射面１３５３を介して反射面１３８３に至る。反射面１３８３で反射された光は、レンズ１３５４を介して、波長多重フィルタ１３１６に対して、右斜め上方から入射される。波長多重フィルタ１３１６は、波長λ２の光を通過させないので、波長多重フィルタ１３１６の右斜め上方から入射された光は、波長多重フィルタ１３１６とレンズ基板１３５０との境界面において反射され、左斜め上方に進行し、レンズ１３６４、反射面１３９３を介して、導波路１３６２に導かれる。
【００９０】
このようにして、導波路１３２２、１３３２に波長λ１、λ２の光を導入すると、λ１およびλ２の波長成分を有する光が導波路１３６２から出力される。このように本実施の形態によれば、複雑な構成の立体光導波路でも、複雑な調整が必要とされず、低コストで高機能の立体光導波路を提供することができる。
【００９１】
（実施の形態７）
以上までの実施の形態に示した立体光導波路を使用して光を送受信するためのモジュールを作製することができる。図１９は、そのような送信用光モジュールの構成の一例を示す。図１９において示すように、本発明の電気入力端子の一例である電気入力端子１１０５には、本発明の発光素子の一例であるレーザダイオード１１０９が接続され、レーザダイオード１１０９は、導波路１１０２に接続されている。そして、導波路１１０２は、アイソレータ１１０８を介して導波路１１１２に接続され、導波路１１１２には、本発明の光出力端子の一例である光出力端子１１０７が接続されている。このような光送信モジュールは、例えば、本発明の立体光導波路の一例である、図１に示す立体光導波路を使用して構成することができる。この場合、図１９における導波路１１０２は、図１に示す導波路２に対応し、その端部には、レーザダイオード１１０９（この場合は、端面発光レーザ）を取り付ければよい。また図１９における導波路１１１２は、図１に示す導波路１２に対応し、その端部には、光出力端子１１０７として例えば図２５に示すＶ型溝１４０２が設置され、光ファイバケーブル（図示せず）が固定される。
【００９２】
このようにすれば、電気入力端子１１０５に入力された電気信号に応じて、光出力端子１１０７から光出力を出力することができ、複雑な調整が必要とされず、低コストな光送信モジュールを提供することができる。
【００９３】
なお、図１に示す立体光導波路を使用する代わりに、図２に示す立体光導波路を使用してもよい。または、図３または図４に示すような立体光導波路が使用されてもよく、その場合は、導波路１１０２として導波路２２および導波路３２の２つが相当し、導波路１１１２として導波路３１２、３０２の２つが相当する。そして、導波路２２、および導波路３２の端部には、それぞれレーザダイオード１１０９が別々に設置され、導波路３１２、３０２の端部には、それぞれ光出力端子１１０７が接続され、それぞれのレーザダイオード１１０９から放射された光は、別々に光出力端子１１０７から出力される。または、図５に示す立体光導波路が使用されてもよく、この場合は、導波路１１０２が省略され、レーザダイオード１１０９としては、面発光ダイオード５９が使用される。
【００９４】
また図２０は、波長多重送信用光モジュールの構成例を示す。図２０に示す波長多重送信用光モジュールは、電気入力端子１１０５を有する２つのレーザダイオード１１１９、１１２９を有し、それぞれのレーザダイオード１１１９、１１２９には、導波路１１３２、１１４２が接続され、導波路１１３２、１１４２は、アイソレータ１１１８を介して、導波路１１５２、１１６２にそれぞれ接続されている。そして導波路１１５２、１１６２は、波長多重フィルタ１１０６を介して、光出力端子１１０７に接続されている。
【００９５】
このような波長多重送信用光モジュールは、例えば図１０に示す構成の立体光導波路を使用して構成することができる。この場合、波長λ１の光を出力するレーザダイオード１１１９を導波路１３２２の端部に設置し、波長λ２の光を出力するレーザダイオード１１２９を導波路１３３２の端部に設置する。そして、光出力端子１１０７を導波路１３６２の端部に設置する。
【００９６】
このようにすれば、２つの電気入力端子１１１９、１１２９から入力された電気信号を光信号として合成して出力することができる。
【００９７】
（実施の形態８）
図２１は、受信用光モジュールの構成の一例を示す。図２１において示すように、本発明の光入力端子の一例である光入力端子１１１７（例えば図２５に示すＶ型溝）が、導波路１１２２の端部に設置され、本発明の受光素子の一例であるフォトダイオード１２０９が、導波路１１２２に接続されている。そして、フォトダイオード１２０９には、本発明の電気出力端子の一例である電気出力端子１１１５が接続されている。このような光受信モジュールは、例えば、本発明の立体光導波路の一例である、図６に示す立体光導波路を使用して構成することができる。このような構成の光受信モジュールによれば、光入力端子１１１７に入力された光信号に応じて、電気出力端子１１１５から電気出力を得ることができる。
【００９８】
図２２は、波長多重受信用光モジュールの構成例を示す。この構成例において、光入力端子１１０７は波長多重フィルタ１１１６に接続され、波長多重フィルタ１１１６には、導波路１１７２、１１８２が接続され、導波路１１７２、１１８２にはそれぞれフォトダイオード１２１９、１２２９が接続されている。
【００９９】
このような波長多重受信用光モジュールは、例えば、図７に示す立体光導波路を使用して構成することができる。この場合、導波路７２の端部に光入力端子１１０７を接続し、導波路７１２、７０２の端部にフォトダイオード１２１９、１２２９をそれぞれ接続すればよく、波長多重フィルタ７６は、波長λ１の光を通過させるが、波長λ２の光を通過させないように設定すればよい。
【０１００】
このような構成の波長多重光受信モジュールにおいて、導波路７１に波長λ１および波長λ２を有する光を導入されると、波長λ１の光は、導波路７１２を介してフォトダイオード１２１９に至り、波長λ２の光は、導波路７０２を介してフォトダイオード１２２９に至り、それらに応じて電気出力がそれぞれのフォトダイオード１２１９、１２２９に接続された電気出力端子１１１５から出力される。すなわち、１つの光入力端子１１０７から入力された光信号を２つの分離された電気信号としてそれぞれの電気出力端子から得ることができる。
【０１０１】
なお、上記の送信用光モジュールと、受信用光モジュールとを光ファイバケーブルを介して接続すれば、送受信用光伝送システムとして使用することができる。
【０１０２】
（実施の形態９）
図２３は、光送信機能と光受信機能の両方を持たせた波長多重送受信用光モジュールの構成例を示す。図２３に示す構成において、電気入力端子１１０５を有した、波長λ１の光を放射するレーザダイオード１１３９が、導波路１１９２、本発明のアイソレータの一例であるアイソレータ１１２８、導波路１２１２を介して本発明の波長多重フィルタの一例である波長多重フィルタ１１２８に接続されている。一方、電気出力端子１１１５を有し、波長λ２の光を受光するためのフォトダイオード１２３９は、導波路１２０２を介して波長多重フィルタ１１２６に接続されている。そして波長多重フィルタ１１２６には、本発明の光入出力端子の一例である光入出力端子１１２７（例えば図２５に示すＶ型溝）が接続されている。
【０１０３】
このような波長多重送受信用光モジュールは、例えば図９に示す立体光導波路を使用することにより構成することができる。この場合、導波路９２の端部に光入出力端子１１２７が設置される。そして、波長多重フィルタ９０６は、面発光レーザ９９から放射される光の波長λ１を通過させないが、入出力端子１１２７に入力される光の波長λ２を通過させるように設定されている。
【０１０４】
このような構成により、面発光レーザ９９から放射された波長λ１の光は、波長多重フィルタ９０６とレンズ基板９３との境界面において反射されて導波路９２を介して光入出力端子１１２７から出力される。一方、光入出力端子１１２７に入力された波長λ２の光は、波長多重フィルタ９０６を通過して面受光ダイオード９９９に至る。このような波長多重送受信用光モジュールによれば、光入出力端子１１２７１つで光の送受信を行うことができる。
【０１０５】
図２４は、このような波長多重送受信用光モジュールを利用した光伝送装置の一例を示す。図２４において、レーザダイオード１１４９には、レーザダイオードドライバＩＣ１１０４が接続され、レーザダイオードドライバＩＣ１１０４には、送信信号マルチプレクサ１１０３が接続されている。そして、送信信号マルチプレクサ１１０３は、複数の信号を入力するための電気信号入力端子１１２５に接続されている。ここで、レーザダイオードドライバＩＣは、レーザダイオードに供給される電流バイアスの制御を行い、デジタル信号の重畳を行う。
【０１０６】
一方、フォトダイオード１２４９には、受信フロントエンドＩＣ１１１４が接続され、この受信フロントエンドＩＣ１１１４には、受信信号デマルチプレクサ１１１３が接続されている。そして、受信信号デマルチプレクサ１１１３は、複数の信号を出力するための受信信号出力端子１１３５に接続されている。ここで、受信フロントエンドＩＣ１１１４は、フォトダイオード１２４９から出力された微弱な信号を低ノイズで増幅する。
【０１０７】
図２４において、レーザダイオード１１４９、およびフォトダイオード１２４９から右側の構成要素は、上記の説明で述べたとおりである。このような光伝送装置を使用することにより、複数の電気信号を１つの光入出力端子を介して光ファイバーケーブルにより伝送させることができる。
【０１０８】
なお、複数の上記送受信用光モジュールを、光ファイバケーブルを介して接続すれば、送受信用光伝送システムとして使用することができる。この場合、例えば、送受信用光モジュールを２つ用意して一組とし、一方の送受信用光モジュールは、波長λ１で送信して波長λ２で受信し、他方の送受信用光モジュールは、波長λ２で送信して波長λ１で受信するように設定すれば、一組の送受信用光伝送システムとして使用することができる。
【０１０９】
なお、以上までの説明において、上下、左右を図面に示されるとおりに固定して説明してきたが、同様の効果を得ることができれば上下、左右は、上記の説明のとおりでなくてもよい。
【０１１０】
また、以上までの説明では、水平方向からの光を垂直方向に、または４５°の角度で進行させるとして説明してきたが、これらは一例であり、積層された基板を任意の角度で光は進行させてもよく、その場合は各反射板の角度、各レンズと各反射板の配置は光がそのように進行するように設定され得る。
【０１１１】
また、以上までの実施の形態において、各基板は、成型ガラスにより成型されている、として説明してきたが、これに限定されず、樹脂等により成型されていてもよい。例えば、シリコン基板上に導波路とともにマーカ１０１、１０３をドライエッチングにより同時に成型することにより各基板が作製されてもよく、その場合も上記と同様の効果が得られる。
【０１１２】
【発明の効果】
本発明によれば、複雑な調整が必要とされず、低コストの立体光導波路を提供することができる。
【０１１３】
また、平板型導波路、およびレンズ層、アイソレータ層、またはフィルタ層が成型ガラスに一体的に成型された場合は、さらに複雑な調整が必要とされず、低コストの立体光導波路を提供することができる。
【０１１４】
また、平板型光基板がレンズ層、アイソレータ層、またはフィルタ層を備える場合は、高機能の立体光導波路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１の立体光導波路の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１の変形例である立体光導波路の構成を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態２の立体光導波路の構成を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２の変形例である立体光導波路の構成を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態３の立体光導波路の構成を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態３の変形例である立体光導波路の構成を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態４の立体光導波路の構成を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態４の変形例であ立体光導波路の構成を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態５の立体光導波路の構成を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態６の立体光導波路の構成を示す断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の立体光導波路を製造するときに使用する、各基板に設置されたマーカを示す断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の立体光導波路の製造方法を示す概略図である。
【図１３】図１３は、本発明の立体光導波路の製造方法を示す概略図である。
【図１４】図１４は、本発明の立体光導波路の製造方法を示す概略図である。
【図１５】図１５は、本発明の立体光導波路の製造方法を示す概略図である。
【図１６】図１６は、本発明の立体光導波路の製造方法を示す概略図である。
【図１７】図１７は、本発明の立体光導波路の製造方法を示す概略図である。
【図１８】図１８は、本発明の立体光導波路の製造方法を示す概略図である。
【図１９】図１９は、本発明の送信用光モジュールの構成を示す模式図である。
【図２０】図２０は、本発明の送信用光モジュールの構成を示す模式図である。
【図２１】図２１は、本発明の受信用光モジュールの構成を示す模式図である。
【図２２】図２２は、本発明の受信用光モジュールの構成を示す模式図である。
【図２３】図２３は、本発明の送受信用光モジュールの構成を示す模式図である。
【図２４】図２４は、本発明の送受信用光モジュールの応用例の構成を示す模式図である。
【図２５】図２５は、本発明の光入力端子、光出力端子、または光入出力端子の具体例を示す斜視図である。
【図２６】図２６は、従来技術の導波路の構造を示す図である。
【符号の説明】
１、１１ 導波路基板
２、１２ 導波路
３、１０ レンズ基板
４、９ レンズ
８ アイソレータ基板
１３、１４ 反射面
５９、９９ 面発光レーザ
６９、８９ 面受光フォトダイオード
１０１、１０３ マーカ
１０２、１０４ 底面
１０５ 光源
１０６ 受光装置
１０７、１０８ 像
Claims (3)
- 光導波路あるいはレンズの少なくとも一つがプレス成型された第１の成型ガラス基板と第２の成型ガラス基板を含む複数の平板型光基板が積層されて構成された立体光導波路を製造する方法であって、前記第１の成型ガラス基板と前記第２の成型ガラス基板のそれぞれに、光導波路とレンズの少なくとも一つとマーカを同時にプレス成型する工程と、前記第１の成型ガラス基版と前記第２の成型ガラス基板を前記マーカを利用して位置決めすることにより積層する工程と、を含む立体光導波路の製造方法。
- 前記マーカは凹または凸形状であって、前記第１の成型ガラス基板と前記第２の成型ガラス基板を積層する前に、光を前記マーカに照射させて、光を前記マーカに反射または透過させることによって前記第１の成型ガラス基板と前記第２の成型ガラス基板を位置決めする、請求項１に記載の立体光導波路の製造方法。
- 前記マーカの底面が斜め、散乱面、またはレンズ面に成型されている、請
求項２に記載の立体光導波路の製造方法。
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