JP2004280009A

JP2004280009A - Optical waveguide and its manufacturing method

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Publication number: JP2004280009A
Application number: JP2003075014A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Ishizaki; 守石崎; Atsushi Sasaki; 淳佐々木; Shinichi Inoue; 真一井上; Hatsune Hara; 初音原; Taketo Tsukamoto; 健人塚本
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2004-10-07

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure which is suitable for manufacture of a core connecting many arbitrary points. <P>SOLUTION: An optical waveguide has a plurality of cores held by a clad, and the extension direction of two linear waveguides included in a 1st core are made to nearly match with the extension direction of linear waveguides included in the other core. At an intersection of linear waveguides, an in-surface mirror for connecting them is provided and at a waveguide end, an oblique mirror for connection with an external element is provided. Consequently, area needed for direction conversion can be made small. Directions of a linear waveguide group are limited to two kinds and then directions of the in-plane mirrors and oblique mirrors can be limited to four kinds to facilitate processing. The width of the in-plane mirror and the oblique mirror are made wide to reduce loss. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光インターコネクション等に使用する光導波路及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信技術の進展によって、光の優位性が実証されてきた。また、ＬＳＩ等の信号の高速化に伴い、電気信号を光信号に置き換える技術の研究開発が進められている。その伝送媒体として、光導波路が期待されている。
【０００３】
近年開発が進められている高分子光導波路は、大面積に形成することが可能であり、１ｃｍ〜１ｍのオーダーの光インターコネクションへの適用が図られている。即ち、信号伝達方式として電気配線の代わりに光配線を用いることが試みられており、光配線として光導波路が用いられている。
【０００４】
従来の光導波路では、直線導波路、曲線導波路、導波路端の斜めミラーが用いられてきた（例えば非特許文献１参照）。基本的には直線導波路が用いられ、光配線の位置や向きを変える目的で曲線導波路が、面状光素子または受光素子（併せて外部素子という）との接続のために斜めミラーが用いられている。
【０００５】
しかし、コア（光配線）の数が増え、回路が複雑になると、多くの光配線を任意の位置に設けることが必要になるが、そのためには、直線導波路と曲線導波路の組み合わせでは限界がある。なぜなら、曲線導波路の曲率半径が小さいほど損失が大きくなるので、曲率半径はあまり小さくできない。そして、一定の曲率半径以上で方向を変えるには大面積が必要になり、実装密度を上げられないからである。
【０００６】
【非特許文献１】
電子情報通信学会誌Ｖｏｌ．８４Ｎｏ．９ｐｐ．６５６−６６２２００１年９月（ｐ．６６１、図８）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、係る従来技術の状況に鑑みてなされたもので、多数かつ任意の点を結ぶコアを作製するのに適した構造を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を達成するために、まず請求項１の発明は、複数のコアがクラッドで狭持された光導波路であって、第１のコアは少なくとも２方向に延長され、かつ、交差部に設けられた面内ミラーで接続される複数の直線導波路を含み、他のコアは前記第１のコアに含まれる直線導波路の少なくとも１の延長方向と略一致する直線導波路を含むことを特徴とする光導波路である。
請求項２の発明は、上記面内ミラーのコアを入射側直線導波路に直交する面に投影した幅が、入射側直線導波路のコアの幅よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の光導波路である。
請求項３の発明は、上記面内ミラーのコアを入射側直線導波路に直交する面に投影した幅が、入射側直線導波路のコアの幅よりも大きく、面内ミラーのコアを出射側直線導波路に直交する面に投影した幅が、出射側直線導波路のコアの幅以下であることを特徴とする請求項１〜２の何れかに記載の光導波路である。
請求項４の発明は、上記直線導波路の端部に外部素子と接続する斜めミラーが設けられていることを特徴とする請求項１記載の光導波路である。
請求項５の発明は、上記斜めミラーのコアの幅が、直線導波路のコアの幅よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の光導波路である。
請求項６の発明は、上記斜めミラーのうち、光出射ミラーのコアの幅が、直線導波路のコアの幅よりも大きいことを特徴とする請求項４〜５の何れかに記載の光導波路である。
請求項７の発明は、複数の直線導波路のパターンと、直線導波路を接続する面内ミラーのパターンを有するフォトマスクを用い、コアのパターンを形成することを特徴とする光導波路の製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、以下詳細に説明する。
本発明の一つは、図１のように、第１のコアＡに含まれる少なくとも２の直線導波路７の延長方向と、他のコアＢに含まれる直線導波路の延長方向の少なくとも１が略一致することである。ここで、延長方向が略一致するとは、方向の差異が１０°以内に収まることをいう。また、第１のコアの２の直線導波路の交差部にはそれらを接続する面内ミラー５が設けられ、好ましくは、導波路端に外部素子と接続する斜めミラー５が設けられる。
【００１０】
このような構造には、以下のメリットがある。第１に、面内ミラー５を用いることで、方向転換に必要な面積を小さくできる。第２に、直線導波路７の方向を例えば２種類に限定することで、面内ミラー５の向きを４種類に、変換角を２種類に限定できる。直線導波路７の延長方向をＸ方向とＹ方向とすれば（図２）、面内ミラー５は＋Ｘ⇔＋Ｙ、＋Ｘ⇔−Ｙ、−Ｘ⇔＋Ｙ、−Ｘ⇔−Ｙの４種類である。変換角は、＋Ｘ⇔＋Ｙと−Ｘ⇔−Ｙ、＋Ｘ⇔−Ｙと−Ｘ⇔＋Ｙで等しいので２種類になる。また、斜めミラー４も＋Ｘ、−Ｘ、＋Ｙ、−Ｙの４種類に限定できる。
【００１１】
Ｘ方向とＹ方向は必ずしも直交していなくてよいが、直交していれば（図３）面内ミラー５の変換角は１種類（９０゜）になる。
【００１２】
このような構造によって、面内ミラー相当面５’や斜めミラー相当面４’の加工が容易になる。例えばミラー相当面をレーザで一括加工する場合、面内ミラー相当面５’について４回、斜めミラー相当面４’について４回の計８回の加工で完了する。（面内ミラー相当面５’を他の方法で加工する場合、レーザ加工は４回で済む。）ミラー相当面をレーザで１か所ずつポイント加工する場合でも、試料のセッティングが８回（面内ミラー相当面５’を他の方法で加工する場合、セッティングは４回）で済む。パターンによってはそれ以下で済むことは言うまでもない。例えば図１では、面内ミラー４種類、斜めミラー３種類であるから、その原型を作製するためのレーザ加工あるいはセッティングは７回（面内ミラー相当面５’を他の方法で加工する場合、レーザ加工あるいはセッティングは３回）となる。
【００１３】
一方、図１１のような従来パターンでは、曲線導波路４０を用いるので面積が大きくなり、斜めミラー４の向きもバラバラなのでレーザ加工回数あるいはセッティング回数が多くなってしまう。
【００１４】
本発明の２点めは、面内ミラー５のコア幅に関するものである。第１クラッド２上にコア１を形成し、コア１の導波路端の斜めミラー４となる部分と、直線導波路の交差の面内ミラー５となる部分に反射膜６を形成後、第２クラッド３で覆うという導波路作製法の場合（図８）、ミラー形状が重要である。この時、図４のように、面内ミラー５のコアを入射側直線導波路７ｉに直交する面に投影した幅ｂを、入射側直線導波路７ｉのコアの幅ａよりも大きくしておくと、面内ミラー５での損失を低減できる。さらに、図５のように、出射側直線導波路７ｏのコアの幅ｄを、面内ミラー５のコアを出射側直線導波路７ｏに直交する面に投影した幅ｃ以上に大きくしてもよい。
【００１５】
その原理を説明する。導波路では、光の大部分はコア内に入っているが、一部はクラッドにしみ出して導波している。面内ミラー５のコアを入射側直線導波路７ｉに直交する面に投影した幅ｂが、入射側直線導波路７ｉのコア幅ａと等しい場合、クラッドにしみ出した分は光路変換されず、損失もしくはクロストークになってしまう。本発明のように、面内ミラー５のコアを入射側直線導波路７ｉに直交する面に投影した幅ｂが、入射側直線導波路７ｉのコアの幅ａよりも大きい形状にしておくと、クラッドにしみ出して導波していた分も一時的にコアに入り、面内ミラー５で光路変換されるので損失が小さい。
【００１６】
また、別の作用もある。コアのパターンをフォトリソグラフィー法に基づいて作製する場合、フォトマスク３２の面内ミラーのパターン５”を入射側直線導波路に投影した幅ｂ”が入射側直線導波路７ｉ”の幅ａ”と等しいような設計であっても（図９（ａ））、原型３０では、導波路折れ部に位置する面内ミラー相当面５’の投影幅ｂ’は直線導波路幅ａ’よりも小さくなる傾向がある（図９（ｂ））。そのため、コア１の面内ミラー面５の投影幅ｂも、直線導波路幅ａより小さくなる（図９（ｃ））。この現象は、露光ボケや、折れ部で現像が進みやすいことによる。フォトマスク３２のコアのパターンを、面内ミラー５”のコアを入射側直線導波路７ｉ”に直交する面に投影した幅ｂ”が、入射側直線導波路７ｉ”のコアの幅ａ”よりも大きい形状にしておけば（図４、５）、この効果をうち消すことができる。なお、フォトリソグラフィー法によるコアのパターンの形成には、複数の直線導波路のパターンと、直線導波路を接続する面内ミラーのパターンを有するフォトマスクを用いることが好ましい。
【００１７】
本発明の３点めは、斜めミラー４のコア幅に関するものである。第１クラッド２上にコア１を形成し、コア１のミラー部分４、５に反射膜６を形成後、第２クラッド３で覆うという導波路作製法の場合（図８）、コア１のミラー形状が重要である。この時、図６のように、斜めミラー４のコアの幅ｆを、直線導波路７のコアの幅ｅよりも大きくしておくと、斜めミラー４での損失を低減できる。これは、図７のように、出射側ミラー４ｏのみに行うだけでもよい。
【００１８】
その原理を説明する。導波路では、光の大部分はコア内に入っているが、一部はクラッドにしみ出して導波している。斜めミラー４のコアの幅ｆが、直線導波路７のコア幅ｅと等しい場合、クラッドにしみ出した分は光路変換されず、損失もしくはクロストークになってしまう。本発明のように、斜めミラー４のコアの幅ｆが、直線導波路７のコアの幅ｅよりも大きい形状にしておくと、クラッドにしみ出して導波していた分も一時的にコアに入り、斜めミラー４で光路変換されるので損失が小さい。
【００１９】
また、別の作用もある。コアのパターンをフォトリソに基づいて作製する場合、フォトマスク３２の斜めミラーのパターン４”の幅ｆ”が直線導波路７”の幅ｅ”と等しいような設計であっても（図１０（ａ））、原型３０では、導波路端に位置する斜めミラー相当面４’の投影幅ｆ’は直線導波路幅ｅ’よりも小さくなる傾向がある（図１０（ｂ）〜（ｃ））。そのため、コア１の斜めミラー４の投影幅ｆも、直線導波路幅ｅより小さくなる（図１０（ｄ））。この現象は、露光ボケや、端部で現像が進みやすいことによる。フォトマスクのコアのパターンを、斜めミラー４”のコアの幅ｆ”が、直線導波路７”のコアの幅ｅ”よりも大きい形状にしておけば（図６、７）、この効果を打ち消すことができる。
【００２０】
【実施例】
＜実施例１＞
［プロセス］
本発明の実施例について、図８を用いて説明する。なお、図８は、図１のような光導波路の１のコアを示すものである。まず、基板３１（ガラス）上に４０μｍ厚のドライフィルムレジストを貼り合わせ、複数の直線導波路のパターン（延長方向は直交する）と、直線導波路を接続する面内ミラーのパターンを有する（すべてのコアのパターンを有する）フォトマスクを用いて露光・現像することにより、感光性樹脂パターン３３として直線導波路相当７’および面内ミラー相当面５’を有する凸パターンを形成した（図８（ａ））。
【００２１】
次に、レーザ光を斜め照射することにより、斜めミラー相当面４’を作製し、原型３０とした（図８（ｂ））。
【００２２】
そして、原型３０に液状のシリコーン樹脂３４を重ねて硬化させ、剥離することにより凹型１０を作製した（図８（ｃ））。
【００２３】
次に、基板２０（ガラス）を用意し、クラッド２として３０μｍ厚のエポキシ樹脂層を形成した上に、上記シリコーン凹型１０を用いてエポキシ樹脂のコア１を形成した（図８（ｄ））。
【００２４】
そして、ミラー４，５に反射膜６としてアルミニウムをマスク蒸着した（図８（ｅ））。さらに第２クラッド３としてエポキシ樹脂層を形成し（図８（ｆ））、基板から剥離することによって導波路７が完成した。
【００２５】
＜実施例２＞
［導波路１］
実施例１のプロセスによって、図１の導波路を作製した。原型を作製する際、面内ミラー相当面５’はフォトリソによって形成し、斜めミラー相当面４’をレーザの斜め照射によって形成した。斜めミラーの向きが３種類のみなので、試料のセッティングは３回で済んだ。完成した導波路の斜めミラー４に近接させたシングルモードファイバから波長０．８５μｍの赤外光を入射し、他端の斜めミラー４から赤外光が出射することを確認した。
【００２６】
＜実施例３＞
［面内ミラー１］
実施例１のプロセスによって、図４の面内ミラー５を作製した。ａが４０μｍ、ｂが５０μｍである。導波路端に近接させたシングルモードファイバから波長０．８５μｍの赤外光を入射し、他端からの光をハードポリマークラッドファイバで受光した。面内ミラー５を有する導波路の損失から、同じ長さの導波路の損失を差し引くことにより、面内ミラー５での損失は１ｄＢ程度と見積もられた。
【００２７】
＜実施例４＞
［面内ミラー２］
実施例１のプロセスによって、図５の面内ミラー５を作製した。ａが４０μｍ、ｂが５０μｍ、ｃが５０μｍ、ｄが５０μｍである。導波路端に近接させたシングルモードファイバから波長０．８５μｍの赤外光を入射し、他端からの光をハードポリマークラッドファイバで受光した。面内ミラー５を有する導波路の損失から、同じ長さの導波路の損失を差し引くことにより、面内ミラー５での損失は１ｄＢ程度と見積もられた。
【００２８】
＜比較例１＞
［面内ミラー３］
実施例１のプロセスによって、図９の面内ミラー５を作製した。ａが４０μｍ、ｂが３５μｍであった。導波路端に近接させたシングルモードファイバから波長０．８５μｍの赤外光を入射し、他端からの光をハードポリマークラッドファイバで受光した。面内ミラー５を有する導波路の損失から、同じ長さの導波路の損失を差し引くことにより、面内ミラー５での損失は２ｄＢ程度と見積もられた。
【００２９】
＜実施例５＞
［斜めミラー１］
実施例１のプロセスによって、図６の斜めミラー４を作製した。ａが４０μｍ、ｂが５０μｍである。導波路端に近接させたシングルモードファイバから波長０．８５μｍの赤外光を入射し、他端の斜めミラー４からの光をハードポリマークラッドファイバで受光した。斜めミラー４を出射側として測定した損失から、同じ長さの導波路の損失を差し引くことにより、斜めミラー４での損失は１ｄＢ程度と見積もられた。
【００３０】
＜比較例２＞
［斜めミラー２］
実施例１のプロセスによって、図１０の斜めミラー４を作製した。ａが４０μｍ、ｂが３５μｍであった。導波路端に近接させたシングルモードファイバから波長０．８５μｍの赤外光を入射し、他端の斜めミラー４からの光をハードポリマークラッドファイバで受光した。斜めミラー４を出射側として測定した損失から、同じ長さの導波路の損失を差し引くことにより、面内ミラー４での損失は２ｄＢ程度と見積もられた。
【００３１】
＜実施例６＞
［斜めミラー２］
実施例１のプロセスによって、図７の斜めミラー４を作製した。ａが４０μｍ、ｂが５０μｍである。斜めミラー４に近接させたシングルモードファイバから波長０．８５μｍの赤外光を入射し、他端の斜めミラー４からの光をハードポリマークラッドファイバで受光した。設計方向に光を通した場合の損失に比較して、逆方向の場合の損失は１ｄＢ程度大きくなった。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明には、以下の効果がある。
第１に、面内ミラーを用いることで、方向転換に必要な面積を小さくできる。第２に、直線導波路群の方向を数種類に限定することで、面内ミラーおよび斜めミラーの向きを限定（方向を２とした場合、４つ）でき、加工が容易になる。第３に、面内ミラーや斜めミラーの幅を大きくすることにより、損失を低減できる。
【００３３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光導波路の一例を示す斜視図。
【図２】本発明の面内ミラーおよび斜めミラーの種類を示す説明図。
【図３】本発明の面内ミラーおよび斜めミラーの種類を示す説明図。
【図４】本発明の面内ミラー形状の一例を示す斜視図。
【図５】本発明の面内ミラー形状の他の例を示す斜視図。
【図６】本発明の斜めミラー形状の一例を示す斜視図。
【図７】本発明の斜めミラー形状の他の例を示す斜視図。
【図８】本発明の光導波路の製造方法の一例を示す説明図。
【図９】通常の面内ミラー形状の一例を示す斜視図。
【図１０】通常の斜めミラー形状の一例を示す斜視図。
【図１１】従来の光導波路の一例を示す斜視図。
【符号の説明】
１ … コア
２ … 第１クラッド
３ … 第２クラッド
４ … 斜めミラー
４ｉ … 入射側斜めミラー
４ｏ … 出射側斜めミラー
４’ … 斜めミラー相当面
４ｉ’… 入射側斜めミラー相当面
４ｏ’… 出射側斜めミラー相当面
４” … フォトマスクの斜めミラーのパターン
４ｉ”… フォトマスクの入射側斜めミラーのパターン
４ｏ”… フォトマスクの出射側斜めミラーのパターン
５ … 面内ミラー面
５’ … 面内ミラー相当面
５” … フォトマスクの面内ミラーのパターン
６ … 反射膜
７ … 直線導波路
７ｉ … 入射側直線導波路
７ｏ … 出射側直線導波路
７’ … 直線導波路相当部
７ｉ”… フォトマスクの入射側直線導波路のパターン
７ｏ”… フォトマスクの出射側直線導波路のパターン
８ … 光路
１０ … 凹型
２０ … 基板
３０ … 凸型
３１ … 基板
３２ … フォトマスク
３３ … 感光性樹脂パターン
３４ … シリコーン樹脂
４０ … 曲線導波路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical waveguide used for optical interconnection and the like, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the advance of optical communication technology has demonstrated the superiority of light. Also, with the speeding up of signals of LSIs and the like, research and development of technology for replacing electric signals with optical signals are being advanced. An optical waveguide is expected as the transmission medium.
[0003]
Polymer optical waveguides, which have been developed in recent years, can be formed in a large area, and are being applied to optical interconnections on the order of 1 cm to 1 m. That is, an attempt has been made to use an optical wiring instead of an electric wiring as a signal transmission method, and an optical waveguide is used as the optical wiring.
[0004]
In a conventional optical waveguide, a straight waveguide, a curved waveguide, and an oblique mirror at the end of the waveguide have been used (for example, see Non-Patent Document 1). Basically, a straight waveguide is used, a curved waveguide is used to change the position and direction of the optical wiring, and an oblique mirror is used to connect to a planar optical element or a light receiving element (also called an external element). Have been.
[0005]
However, when the number of cores (optical wiring) increases and the circuit becomes complicated, it is necessary to provide many optical wirings at arbitrary positions. For that purpose, the combination of a straight waveguide and a curved waveguide is limited. There is. This is because the smaller the radius of curvature of the curved waveguide, the greater the loss. This is because a large area is required to change the direction at a certain radius of curvature or more, and the mounting density cannot be increased.
[0006]
[Non-patent document 1]
IEICE Vol. 84 No. 9 pp. 656-662 September 2001 (p.661, FIG. 8)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the situation of the related art, and has as its object to provide a structure suitable for manufacturing a core connecting a large number of arbitrary points.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is an optical waveguide in which a plurality of cores are sandwiched by cladding, wherein the first core is extended in at least two directions, and is provided at an intersection. A plurality of linear waveguides connected by an in-plane mirror provided, and the other core includes a linear waveguide substantially coinciding with at least one extension direction of the linear waveguide included in the first core. The optical waveguide is a feature.
The invention according to claim 1 is characterized in that the width of the core of the in-plane mirror projected onto a plane orthogonal to the incident side linear waveguide is larger than the width of the core of the incident side linear waveguide. It is an optical waveguide described.
According to a third aspect of the present invention, the width of the core of the in-plane mirror projected onto a plane orthogonal to the incident-side linear waveguide is larger than the width of the core of the incident-side linear waveguide, and the core of the in-plane mirror is connected to the output side. 3. The optical waveguide according to claim 1, wherein a width projected on a plane orthogonal to the linear waveguide is equal to or smaller than a width of a core of the emission-side linear waveguide.
The invention according to claim 4 is the optical waveguide according to claim 1, wherein an oblique mirror connected to an external element is provided at an end of the linear waveguide.
The invention according to claim 5 is the optical waveguide according to claim 4, wherein the width of the core of the oblique mirror is larger than the width of the core of the linear waveguide.
The invention according to claim 6 is the optical waveguide according to any one of claims 4 to 5, wherein, of the oblique mirrors, the width of the core of the light emitting mirror is larger than the width of the core of the linear waveguide. It is.
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an optical waveguide, comprising forming a core pattern using a photomask having a plurality of linear waveguide patterns and an in-plane mirror pattern connecting the linear waveguides. It is.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in detail below.
One of the aspects of the present invention is that, as shown in FIG. 1, at least one of the extension direction of at least two linear waveguides 7 included in the first core A and the extension direction of the linear waveguides included in the other core B is different. It is almost the same. Here, that the extension directions substantially match means that the difference between the directions falls within 10 °. Further, an in-plane mirror 5 for connecting the two linear waveguides of the first core is provided at an intersection thereof, and preferably, an oblique mirror 5 for connecting to an external element is provided at an end of the waveguide.
[0010]
Such a structure has the following advantages. First, by using the in-plane mirror 5, the area required for the direction change can be reduced. Second, by limiting the direction of the linear waveguide 7 to, for example, two types, the direction of the in-plane mirror 5 can be limited to four types and the conversion angle can be limited to two types. Assuming that the extending directions of the linear waveguide 7 are the X direction and the Y direction (FIG. 2), the in-plane mirror 5 has four types of + X⇔ + Y, + X⇔-Y, -X− + Y, and -X⇔-Y. . There are two types of conversion angles because + X⇔ + Y and -X⇔-Y are equal, and + X⇔-Y and -X⇔ + Y are equal. Further, the diagonal mirror 4 can also be limited to four types of + X, -X, + Y, and -Y.
[0011]
The X direction and the Y direction need not necessarily be orthogonal, but if they are orthogonal (FIG. 3), the conversion angle of the in-plane mirror 5 is one type (90 °).
[0012]
Such a structure facilitates processing of the in-plane mirror equivalent surface 5 'and the oblique mirror equivalent surface 4'. For example, in the case where the mirror-equivalent surface is collectively processed by laser, the processing is completed eight times, four times for the in-plane mirror-equivalent surface 5 'and four times for the oblique mirror-equivalent surface 4'. (If the in-plane mirror-equivalent surface 5 ′ is processed by another method, laser processing only needs to be performed four times.) Even when the mirror-equivalent surface is point-processed one by one with a laser, setting of the sample is performed eight times (surface processing). When the inner mirror equivalent surface 5 'is processed by another method, the setting only needs to be performed four times. It goes without saying that some patterns require less. For example, in FIG. 1, there are four types of in-plane mirrors and three types of oblique mirrors. Therefore, the laser processing or setting for producing the prototype is performed seven times (when the in-plane mirror equivalent surface 5 ′ is processed by another method, Laser processing or setting is three times).
[0013]
On the other hand, in the conventional pattern as shown in FIG. 11, since the curved waveguide 40 is used, the area becomes large, and the direction of the oblique mirror 4 is also scattered, so that the number of times of laser processing or setting is increased.
[0014]
The second aspect of the present invention relates to the core width of the in-plane mirror 5. After the core 1 is formed on the first clad 2, the reflection film 6 is formed on the portion of the core 1 which will be the oblique mirror 4 at the waveguide end and the portion which will be the in-plane mirror 5 at the intersection of the straight waveguide, and then the second In the case of a waveguide manufacturing method of covering with a clad 3 (FIG. 8), the mirror shape is important. At this time, as shown in FIG. 4, the width b of the core of the in-plane mirror 5 projected on a plane orthogonal to the linear waveguide 7i on the incident side is made larger than the width a of the core of the linear waveguide 7i on the incident side. Thus, the loss in the in-plane mirror 5 can be reduced. Further, as shown in FIG. 5, the width d of the core of the output-side linear waveguide 7o may be larger than the width c of the core of the in-plane mirror 5 projected on a plane orthogonal to the output-side linear waveguide 7o. .
[0015]
The principle will be described. In the waveguide, most of the light is in the core, but part of the light is exuded into the cladding and guided. When the width b of the core of the in-plane mirror 5 projected on a plane orthogonal to the incident-side linear waveguide 7i is equal to the core width a of the incident-side linear waveguide 7i, the portion that has leaked into the cladding is not converted into an optical path. Loss or crosstalk will result. As in the present invention, when the width b of the core of the in-plane mirror 5 projected on a plane orthogonal to the linear waveguide 7i on the incident side is larger than the width a of the core of the linear waveguide 7i on the incident side, The portion that has been guided through the cladding also enters the core temporarily, and the optical path is changed by the in-plane mirror 5, so that the loss is small.
[0016]
It also has another effect. When the core pattern is manufactured based on the photolithography method, the width b ″ of the in-plane mirror pattern 5 ″ of the photomask 32 projected onto the incident-side linear waveguide is equal to the width a ″ of the incident-side linear waveguide 7i ″. Even if the designs are the same (FIG. 9A), in the prototype 30, the projection width b 'of the in-plane mirror-equivalent surface 5' located at the waveguide break is smaller than the linear waveguide width a '. There is a tendency (FIG. 9B). Therefore, the projection width b of the in-plane mirror surface 5 of the core 1 is also smaller than the linear waveguide width a (FIG. 9C). This phenomenon is due to the fact that development is easy to proceed at the exposure blur or at the bent portion. The width b ″ of the pattern of the core of the photomask 32 projected on the plane orthogonal to the linear waveguide 7i ″ on the incident side with the core of the in-plane mirror 5 ″ is greater than the width a ″ of the core of the linear waveguide 7i ″ on the incident side. (FIGS. 4 and 5) This effect can be eliminated if the core pattern is formed by photolithography using a plurality of linear waveguide patterns and a linear waveguide. It is preferable to use a photomask having a pattern of an in-plane mirror to be connected.
[0017]
The third point of the present invention relates to the core width of the oblique mirror 4. In the case of a waveguide manufacturing method in which the core 1 is formed on the first clad 2, the reflection films 6 are formed on the mirror portions 4 and 5 of the core 1, and then the second clad 3 is covered (FIG. 8), Shape is important. At this time, as shown in FIG. 6, when the width f of the core of the oblique mirror 4 is made larger than the width e of the core of the straight waveguide 7, the loss in the oblique mirror 4 can be reduced. This may be performed only on the emission side mirror 4o as shown in FIG.
[0018]
The principle will be described. In the waveguide, most of the light is in the core, but part of the light is exuded into the cladding and guided. When the width f of the core of the oblique mirror 4 is equal to the core width e of the straight waveguide 7, the portion leaking into the clad is not converted into an optical path, resulting in loss or crosstalk. If the width f of the core of the oblique mirror 4 is made larger than the width e of the core of the linear waveguide 7 as in the present invention, the portion that has been guided out through the clad is temporarily reduced to the core. And the optical path is changed by the oblique mirror 4, so that the loss is small.
[0019]
It also has another effect. When the core pattern is manufactured based on photolithography, even if the design is such that the width f ″ of the diagonal mirror pattern 4 ″ of the photomask 32 is equal to the width e ″ of the linear waveguide 7 ″ (FIG. 10A )), In the prototype 30, the projection width f 'of the surface 4' corresponding to the oblique mirror located at the waveguide end tends to be smaller than the linear waveguide width e '(FIGS. 10B to 10C). Therefore, the projection width f of the oblique mirror 4 of the core 1 is also smaller than the linear waveguide width e (FIG. 10D). This phenomenon is due to the blurring of the exposure and the fact that the development easily proceeds at the end. If the pattern of the core of the photomask is formed so that the width f ″ of the core of the oblique mirror 4 ″ is larger than the width e ″ of the core of the linear waveguide 7 ″ (FIGS. 6 and 7), this effect is negated. be able to.
[0020]
【Example】
<Example 1>
[process]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows one core of the optical waveguide as shown in FIG. First, a dry film resist having a thickness of 40 μm is laminated on the substrate 31 (glass), and has a pattern of a plurality of linear waveguides (extending directions are orthogonal) and a pattern of an in-plane mirror connecting the linear waveguides (all Exposure and development using a photomask (having a core pattern of FIG. 8) formed a convex pattern having a linear waveguide equivalent 7 ′ and an in-plane mirror equivalent surface 5 ′ as the photosensitive resin pattern 33 (FIG. 8 ( a)).
[0021]
Next, an oblique mirror-equivalent surface 4 ′ was produced by obliquely irradiating a laser beam to obtain a prototype 30 (FIG. 8B).
[0022]
Then, the liquid mold silicone resin 34 was overlaid on the master mold 30, cured, and peeled off to produce the concave mold 10 (FIG. 8C).
[0023]
Next, a substrate 20 (glass) was prepared, an epoxy resin layer having a thickness of 30 μm was formed as the clad 2, and an epoxy resin core 1 was formed using the silicone concave mold 10 (FIG. 8D).
[0024]
Then, aluminum was vapor-deposited as a reflective film 6 on the mirrors 4 and 5 (FIG. 8E). Further, an epoxy resin layer was formed as the second clad 3 (FIG. 8 (f)), and the waveguide 7 was completed by peeling off the substrate.
[0025]
<Example 2>
[Waveguide 1]
By the process of Example 1, the waveguide of FIG. 1 was manufactured. When fabricating the prototype, the in-plane mirror equivalent surface 5 'was formed by photolithography, and the oblique mirror equivalent surface 4' was formed by oblique laser irradiation. Since there were only three types of oblique mirror directions, the sample setting was completed three times. It was confirmed that infrared light having a wavelength of 0.85 μm was incident from a single mode fiber that was brought close to the oblique mirror 4 of the completed waveguide, and that infrared light was emitted from the oblique mirror 4 at the other end.
[0026]
<Example 3>
[In-plane mirror 1]
The in-plane mirror 5 of FIG. 4 was manufactured by the process of the first embodiment. a is 40 μm and b is 50 μm. Infrared light having a wavelength of 0.85 μm was incident from a single mode fiber close to the waveguide end, and light from the other end was received by a hard polymer clad fiber. By subtracting the loss of the waveguide of the same length from the loss of the waveguide having the in-plane mirror 5, the loss in the in-plane mirror 5 was estimated to be about 1 dB.
[0027]
<Example 4>
[In-plane mirror 2]
The in-plane mirror 5 of FIG. 5 was manufactured by the process of the first embodiment. a is 40 μm, b is 50 μm, c is 50 μm, and d is 50 μm. Infrared light having a wavelength of 0.85 μm was incident from a single mode fiber close to the waveguide end, and light from the other end was received by a hard polymer clad fiber. By subtracting the loss of the waveguide of the same length from the loss of the waveguide having the in-plane mirror 5, the loss in the in-plane mirror 5 was estimated to be about 1 dB.
[0028]
<Comparative Example 1>
[In-plane mirror 3]
The in-plane mirror 5 of FIG. 9 was manufactured by the process of the first embodiment. a was 40 μm and b was 35 μm. Infrared light having a wavelength of 0.85 μm was incident from a single mode fiber close to the waveguide end, and light from the other end was received by a hard polymer clad fiber. By subtracting the loss of the waveguide of the same length from the loss of the waveguide having the in-plane mirror 5, the loss in the in-plane mirror 5 was estimated to be about 2 dB.
[0029]
<Example 5>
[Diagonal mirror 1]
The oblique mirror 4 of FIG. 6 was manufactured by the process of the first embodiment. a is 40 μm and b is 50 μm. Infrared light having a wavelength of 0.85 μm was incident from the single mode fiber close to the waveguide end, and light from the oblique mirror 4 at the other end was received by the hard polymer clad fiber. The loss in the oblique mirror 4 was estimated to be about 1 dB by subtracting the loss in the waveguide of the same length from the loss measured with the oblique mirror 4 as the exit side.
[0030]
<Comparative Example 2>
[Diagonal mirror 2]
The oblique mirror 4 of FIG. 10 was manufactured by the process of the first embodiment. a was 40 μm and b was 35 μm. Infrared light having a wavelength of 0.85 μm was incident from the single mode fiber close to the waveguide end, and light from the oblique mirror 4 at the other end was received by the hard polymer clad fiber. The loss in the in-plane mirror 4 was estimated to be about 2 dB by subtracting the loss in the waveguide of the same length from the loss measured with the oblique mirror 4 as the exit side.
[0031]
<Example 6>
[Diagonal mirror 2]
The oblique mirror 4 of FIG. 7 was manufactured by the process of the first embodiment. a is 40 μm and b is 50 μm. Infrared light having a wavelength of 0.85 μm was incident from a single mode fiber brought close to the oblique mirror 4, and light from the other oblique mirror 4 was received by a hard polymer clad fiber. The loss in the reverse direction was about 1 dB larger than the loss in the case where light was transmitted in the design direction.
[0032]
【The invention's effect】
As can be understood from the above description, the present invention has the following effects.
First, by using an in-plane mirror, the area required for turning can be reduced. Second, by limiting the directions of the linear waveguide group to several types, the directions of the in-plane mirror and the oblique mirror can be limited (four when the direction is 2), and the processing becomes easy. Third, the loss can be reduced by increasing the width of the in-plane mirror or the oblique mirror.
[0033]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an optical waveguide of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing types of an in-plane mirror and an oblique mirror according to the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view showing types of an in-plane mirror and an oblique mirror according to the present invention.
FIG. 4 is a perspective view showing an example of an in-plane mirror shape according to the present invention.
FIG. 5 is a perspective view showing another example of the in-plane mirror shape of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing an example of an oblique mirror shape according to the present invention.
FIG. 7 is a perspective view showing another example of the oblique mirror shape of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory view showing one example of a method for manufacturing an optical waveguide of the present invention.
FIG. 9 is a perspective view showing an example of a normal in-plane mirror shape.
FIG. 10 is a perspective view showing an example of a normal oblique mirror shape.
FIG. 11 is a perspective view showing an example of a conventional optical waveguide.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Core 2 ... 1st clad 3 ... 2nd clad 4 ... Oblique mirror 4i ... Incident-side oblique mirror 4o ... Emissive-side oblique mirror 4 '... Oblique mirror equivalent surface 4i' ... Incident-side oblique mirror equivalent surface 4o '... Emission side Oblique mirror equivalent surface 4 "... Photomask oblique mirror pattern 4i" ... Photomask incident-side oblique mirror pattern 4o "... Photomask outgoing-side oblique mirror pattern 5 ... In-plane mirror surface 5 '... In-plane mirror Corresponding surface 5 "... In-plane mirror pattern 6 of photomask 6 ... Reflective film 7 ... Linear waveguide 7i ... Incident side linear waveguide 7o ... Outgoing side linear waveguide 7 '... Linear waveguide equivalent portion 7i" ... Photomask Pattern 7o ″ of the linear waveguide on the incident side ... Pattern 8 of the linear waveguide on the exit side of the photomask 8 ... Optical path 10… Concave mold 20… Substrate 30 Mask 33 Photosensitive resin pattern 34 Silicone resin 40 Curved waveguide

Claims

複数のコアがクラッドで狭持された光導波路であって、第１のコアは少なくとも２方向に延長され、かつ、交差部に設けられた面内ミラーで接続される複数の直線導波路を含み、他のコアは前記第１のコアに含まれる直線導波路の少なくとも１の延長方向と略一致する直線導波路を含むことを特徴とする光導波路。An optical waveguide having a plurality of cores sandwiched by claddings, wherein the first core includes a plurality of linear waveguides extending in at least two directions and connected by in-plane mirrors provided at intersections; An optical waveguide, wherein the other cores include a linear waveguide substantially coincident with at least one extension direction of the linear waveguide included in the first core.

上記面内ミラーのコアを入射側直線導波路に直交する面に投影した幅が、入射側直線導波路のコアの幅よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の光導波路。2. The optical waveguide according to claim 1, wherein a width of the core of the in-plane mirror projected onto a plane orthogonal to the incident-side linear waveguide is larger than a width of the core of the incident-side linear waveguide.

上記面内ミラーのコアを入射側直線導波路に直交する面に投影した幅が、入射側直線導波路のコアの幅よりも大きく、面内ミラーのコアを出射側直線導波路に直交する面に投影した幅が、出射側直線導波路のコアの幅以下であることを特徴とする請求項１〜２の何れかに記載の光導波路。The plane in which the core of the in-plane mirror is projected on a plane orthogonal to the incident-side linear waveguide is larger than the width of the core of the incident-side linear waveguide, and the core of the in-plane mirror is orthogonal to the exit-side linear waveguide. The optical waveguide according to any one of claims 1 to 2, wherein a width projected to the optical waveguide is equal to or smaller than a width of a core of the output-side linear waveguide.

上記直線導波路の端部に外部素子と接続する斜めミラーが設けられていることを特徴とする請求項１記載の光導波路。2. An optical waveguide according to claim 1, wherein an oblique mirror connected to an external element is provided at an end of said linear waveguide.

上記斜めミラーのコアの幅が、直線導波路のコアの幅よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の光導波路。The optical waveguide according to claim 4, wherein the width of the core of the oblique mirror is larger than the width of the core of the linear waveguide.

上記斜めミラーのうち、光出射ミラーのコアの幅が、直線導波路のコアの幅よりも大きいことを特徴とする請求項４〜５の何れかに記載の光導波路。The optical waveguide according to claim 4, wherein a width of a core of the light emitting mirror is larger than a width of a core of the linear waveguide among the oblique mirrors.

複数の直線導波路のパターンと、直線導波路を接続する面内ミラーのパターンを有するフォトマスクを用い、コアのパターンを形成することを特徴とする光導波路の製造方法。A method of manufacturing an optical waveguide, comprising forming a core pattern using a photomask having a plurality of linear waveguide patterns and an in-plane mirror pattern connecting the linear waveguides.