JP2009251033A - 光導波路の製造方法、光導波路及び光送受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光導波路を構成する材料を選ばず、簡易な工程で光伝搬方向変換部を形成することができる光導波路の製造方法、光導波路、及び、光送受信装置を提供することを目的とする。
【解決手段】第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層上に形成された、光が伝搬する層であるコア層と、前記コア層を覆うように前記第１のクラッド層上に形成された第２のクラッド層と、前記コア層を伝搬する前記光の伝搬方向を変換する光伝搬方向変換部とを有する光導波路の製造方法であって、前記第１のクラッド層及び前記コア層を貫通する凹部を形成する凹部形成工程と、前記光伝搬方向変換部の光伝搬方向変換面が、所定の基準面に対して所定の傾斜角をなすように、前記凹部に前記光伝搬方向変換部を挿入する挿入工程と、を有することを特徴とする
【選択図】図１０

Description

本発明は、光を伝搬可能な光導波路の製造方法、光導波路、及び、光送受信装置に関する。

近年、集積回路の内部構造の高密度配線化により、ＣＰＵ等の動作速度（動作クロック）が高速化している。しかし、電気伝送方式における信号伝達速度はほぼ限界に達しつつあり、ＣＰＵ等の処理速度のボトルネックとなっている。又、ＣＰＵ等の動作速度（動作クロック）の高速化にともない、高密度配線によるクロストークノイズやＥＭＩ（Electromagnetic Interference）ノイズの発生が問題となっており、これらのノイズを防止するための対策が不可欠である。

これらの問題に対する対策方法として、光導波路を用いた光インターコネクション方式（光配線方式）が注目されている。光インターコネクション方式は、電気伝送方式と比較して遥かに広帯域な伝送を行うことが可能であり、処理速度の高速化に対応できるとともに、小型かつ低消費電力の光部品を使用した信号伝送システムを構築できる。又、クロストークノイズやＥＭＩ（Electromagnetic Interference）ノイズの発生を抑制することができる。

図１は従来の光導波路１００を有する光送受信装置２００を例示する断面図である。図１を参照するに、光送受信装置２００は、光導波路１００と、発光部２０１ａを有する発光素子２０１と、受光部２０２ａを有する受光素子２０２とから構成されている。光導波路１００は、支持基板１０１と、コア層１０２と、クラッド層１０３と、溝１０４及び１０５と、金属層１０６及び１０７とを有する。θ_１は４５°である。

光導波路１００において、支持基板１０１上には、コア層１０２及びクラッド層１０３が形成されている。クラッド層１０３は第１クラッド層１０３ａ及び第２クラッド層１０３ｂから構成されている。コア層１０２及びクラッド層１０３にはコア層１０２及びクラッド層１０３を貫通する溝１０４及び１０５が形成されている。

溝１０４の４５°傾斜部には金属層１０６が、溝１０５の４５°傾斜部には金属層１０７が形成されている。光導波路１００の溝１０４の上部には、発光部２０１ａを有する発光素子２０１が配置されており、溝１０５の上部には、受光部２０２ａを有する受光素子２０２が配置されている。

光送受信装置２００において、発光素子２０１の発光部２０１ａから出射された光は、光導波路１００に入射し、図１の矢印のように金属層１０６により伝搬方向を略９０°変換されてコア層１０２に入射する。コア層１０２の屈折率は、クラッド層１０３の屈折率よりも高く設定されているため、コア層１０２に入射した光は、クラッド層１０３へは透過せずにコア層１０２内部を伝搬する。

コア層１０２内部を伝搬した光は金属層１０７に達し、金属層１０７により伝搬方向を略９０°変換されて受光素子２０２の受光部２０２ａに入射する。このように、溝１０４及び１０５の４５°傾斜部に形成されている金属層１０６及び１０７は、光の伝搬方向を変換する光伝搬方向変換部として機能する。

図１に示す光導波路１００は、支持基板１０１上にコア層１０２及びクラッド層１０３を形成し、コア層１０２及びクラッド層１０３にコア層１０２及びクラッド層１０３を貫通する４５°傾斜部を有する溝１０４及び１０５を形成し、更に、溝１０４及び１０５の４５°傾斜部に金属層１０６及び１０７を形成することにより製造される。

４５°傾斜部を有する溝１０４及び１０５はダイシング、金型転写等により形成することができる。又、溝１０４及び１０５を形成する他の方法として、開口部の大きさ又は密度が光導波路１００の長手方向に漸次増加、減少するマスクパターンを一部に備えたフォトマスクを用いてフォトレジストをパターニングしドライエッチングする方法や、コア層１０２を形成する際のフォトマスクをコア層１０２を構成する材料面より５００μｍ以上離して露光することで硬化光の回折量をコントロールする方法等が提案されている。

又、光導波路の他の例としては、光導波路１００における４５°傾斜部を有する溝１０４及び１０５と金属層１０６及び１０７の代わりに、ミラー面を持つミラー部材を用いる構成が提案されている。このような光導波路は、光導波路の製造工程中で、光導波路となる液状材料にミラー面を持つミラー部材を埋め込んだ後に液状材料を硬化することにより製造される。
特開平６−２６５７３８号公報 特開２００１−２７２５６５号公報 特開２００２−１３１５８６号公報 特開２００７−１８３４６７号公報 特開２００７−１８３４６８号公報

しかしながら、従来の光導波路１００の製造方法では、４５°傾斜部を有する溝１０４及び１０５を形成した後に、４５°傾斜部にスパッタ法や無電解めっき法等により金属層１０６及び１０７を形成する工程が必要であり、製造工程が複雑化するという問題があった。

これは、４５°傾斜部に金属層１０６及び１０７を形成する工程では、部分的に金属層１０６及び１０７が形成されるようなマスクを用いる必要がり、微細な溝１０４及び１０５の４５°傾斜部とマスクとの位置合わせが困難なためである。又、金属層１０６及び１０７は、光導波路１００に一つ一つ形成しなければならないためである。

又、光導波路１００における４５°傾斜部を有する溝１０４及び１０５と金属層１０６及び１０７の代わりに、ミラー面を持つミラー部材を用いる構成では、光導波路の材料として用いることができるのは液状材料に限定され、フィルム状材料を用いることができないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、光導波路を構成する材料を選ばず、簡易な工程で光伝搬方向変換部を形成することができる光導波路の製造方法、光導波路、及び、光送受信装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明は、第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層上に形成された、光が伝搬する層であるコア層と、前記コア層を覆うように前記第１のクラッド層上に形成された第２のクラッド層と、前記コア層を伝搬する前記光の伝搬方向を変換する光伝搬方向変換部とを有する光導波路の製造方法であって、前記第１のクラッド層及び前記コア層を貫通する凹部を形成する凹部形成工程と、前記光伝搬方向変換部の光伝搬方向変換面が、所定の基準面に対して所定の傾斜角をなすように、前記凹部に前記光伝搬方向変換部を挿入する挿入工程と、を有することを特徴とする。

第２の発明は、第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層上に形成された、光が伝搬する層であるコア層と、前記コア層を覆うように前記第１のクラッド層上に形成された第２のクラッド層と、前記コア層を伝搬する前記光の伝搬方向を変換する光伝搬方向変換部とを有する光導波路であって、前記光伝搬方向変換部は、前記コア層を貫通するとともに、前記光伝搬方向変換部の光伝搬方向変換面が、所定の基準面に対して所定の傾斜角をなすように配置されていることを特徴とする。

第３の発明は、２つの前記光伝搬方向変換部を有する請求項６乃至９の何れか一項記載の光導波路と、発光素子と、受光素子と、基板とを有する光送受信装置であって、前記光導波路は前記基板上に形成されており、前記発光素子は前記光導波路上に、一方の前記光伝搬方向変換部に対して光を照射可能に配置され、前記受光素子は前記光導波路上に、他方の前記光伝搬方向変換部で伝搬方向を変換された前記光を受光可能に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、光導波路を構成する材料を選ばず、簡易な工程で光伝搬方向変換部を形成することができる光導波路の製造方法、光導波路、及び、光送受信装置を提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

〈第１の実施の形態〉
図２は本発明の第１の実施の形態に係る光導波路１０を有する光送受信装置２０を例示する断面図である。図３は本発明の第１の実施の形態に係る光導波路１０を例示する平面図である。図２及び図３を参照するに、光送受信装置２０は、光導波路１０と、発光部２１ａを有する発光素子２１と、受光部２２ａを有する受光素子２２とから構成されている。

光導波路１０は、支持基板１１と、コア層１２と、クラッド層１３と、光伝搬方向変換部１４及び１５と、封止部１６及び１７とを有する。クラッド層１３は第１クラッド層１３ａ及び第２クラッド層１３ｂからなる。

１２ｃはコア層１２の下面を、１３ｃは第２クラッド層１３ｂの上面を、１４ａ及び１５ａは光伝搬方向変換部１４及び１５の光伝搬方向変換面を、１６ａ及び１７ａは封止部１６及び１７の上面を、Ｄ_１はコア層１２の奥行きを、Ｄ_２は光伝搬方向変換部１４及び１５の奥行きを示している。

光伝搬方向変換部１４及び１５の光伝搬方向変換面１４ａ及び１５ａは、入射する光の方向を変換できるように、所定の基準面に対して所定の傾斜角をなすように配置されている。所定の基準面は、例えば、光の伝搬方向に平行なコア層１２の下面１２ｃであり、所定の傾斜角は、コア層１２の下面１２ｃと光伝搬方向変換部１４及び１５の光伝搬方向変換面１４ａ及び１５ａとのなす角度θ_１であり、θ_１は、例えば、４５°である。

光導波路１０において、支持基板１１上には、コア層１２及びクラッド層１３が形成されている。コア層１２及びクラッド層１３は、例えば、液状材料であるポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリノルボルネン樹脂又はこれらのフッ化物等のポリマー材料、又は、エポキシ系のフィルム状材料等のポリマー材料から構成されている。

光伝搬方向変換部１４及び１５は、コア層１２及び第２クラッド層１３ｂを貫通するように設けられている。光伝搬方向変換部１４及び１５は、例えば、ＳＵＳ、Ａｌ、ＣｕとＺｎとの合金である真鍮等からなる金属製のブロック（金属片）であり、光伝搬方向変換部１４及び１５の光伝搬方向変換面１４ａ及び１５ａは、例えば、物理的又は化学的ラッピング加工等が施された平滑面であり、光を反射する機能を有する。

光伝搬方向変換部１４及び１５の光伝搬方向変換面１４ａ及び１５ａに、更にスパッタ法やめっき法等により、例えば、Ａｌ、Ａｕ等の金属層が形成されていても構わない。光伝搬方向変換部１４及び１５の奥行きＤ_２は、コア層１２の奥行きＤ_１より長ければ、どのような寸法でも構わない。

光伝搬方向変換部１４及び１５の光伝搬方向変換面１４ａ及び１５ａに、予め金属層を形成する工程は、従来の光導波路１００における４５°傾斜部に金属層１０６及び１０７を形成する工程とは異なり、マスクとの位置合わせが不要であり、又、光伝搬方向変換部１４及び１５となる複数の金属ブロックに同時に金属層を形成することができ、加工時間が少なくて済むため、従来の方法のような問題点は発生しない。なお、光伝搬方向変換部１４及び１５となる複数の金属ブロックの光伝搬方向変換面１４ａ及び１５ａ以外の面に、金属層が形成されても問題はない。

なお、図２の例では、光伝搬方向変換部１４及び１５の光伝搬方向変換面１４ａ及び１５ａとコア層１２の下面１２ｃとのなす角度θ_１は４５°であるが、θ_１は必ずしも４５°にする必要はなく、θ_１は、光導波路１０と発光素子２１及び受光素子２２との間で良好な光結合性が得られるような任意の角度に設定することができる。左右のθ_１を異なる角度に設定しても構わない。

光伝搬方向変換部１４及び１５は封止部１６及び１７により封止されている。封止部１６及び１７の上面１６ａ及び１７ａと、第２クラッド層１３ｂの上面１３ｃとは、略面一とされている。封止部１６及び１７は、コア層１２と同等な屈折率を有する接着剤から構成されている。封止部１６及び１７は、光伝搬方向変換部１４及び１５が設けられている部分の機械的強度を向上するとともに、コア層１２と発光素子２１及び受光素子２２との間の光接続性を向上することを目的として設けられている。

第２クラッド層１３ｂの上面１３ｃの、光伝搬方向変換部１４及び１５の光伝搬方向変換面１４ａ及び１５ａの上部に対応する位置には、発光素子２１の発光部２１ａ及び受光素子２２の受光部２２ａが配置されている。発光素子２１は、光伝搬方向変換部１４の光伝搬方向変換面１４ａに対して光を照射可能に配置され、受光素子２２は光伝搬方向変換部１５の光伝搬方向変換面１５ａで伝搬方向を変換された光を受光可能に配置されている。発光素子２１としては、例えば、半導体レーザ等を、受光素子２２としては、例えば、フォトダイオード等を用いることができる。

光送受信装置２０において、発光素子２１の発光部２１ａから出射された光は、光導波路１０の封止部１６に入射し、図２の矢印のように光伝搬方向変換部１４の光伝搬方向変換面１４ａにより伝搬方向を略９０°変換されてコア層１２に入射する。コア層１２の屈折率は、クラッド層１３の屈折率よりも高く設定されているため、コア層１２に入射した光は、クラッド層１３へは透過せずにコア層１２内部を伝搬する。

コア層１２内部を伝搬した光は封止部１７を経由して光伝搬方向変換部１５に達し、光伝搬方向変換部１５の光伝搬方向変換面１５ａにより伝搬方向を略９０°変換されて受光素子２２の受光部２２ａに入射する。このように、光伝搬方向変換部１４及び１５は、光の伝搬方向を変換する機能を有する。

続いて、本発明の第１の実施の形態に係る光導波路１０の製造方法について説明する。図４〜図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る光導波路１０の製造工程を例示する図である。図４〜図１０において、図２及び図３と同一部品については、同一符号を付し、その説明は省略する場合がある。

始めに、図４に示す工程では、支持基板１１を用意し、支持基板１１上に第１クラッド層１３ａを形成する。支持基板１１としては、例えば、ガラス基板、シリコン基板等を用いることができる。又、電気回路が形成された基板を支持基板１１とし、その上に直接第１クラッド層１３ａを形成しても良い。

第１クラッド層１３ａは、例えば、液状材料であるポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリノルボルネン樹脂又はこれらのフッ化物等のポリマー材料を、支持基板１１上に塗布した後、紫外線照射及び加熱し硬化させることにより形成することができる。又、第１クラッド層１３ａは、例えば、エポキシ系のフィルム状材料等のポリマー材料を、支持基板１１上にラミネートした後、紫外線照射及び加熱し硬化させることにより形成しても構わない。第１クラッド層１３ａの厚さは、例えば、１０μｍ〜６０μｍとすることができる。

次いで、図５に示す工程では、第１クラッド層１３ａ上にコア層１２ａを形成する。コア層１２ａは、パターニングされてコア層１２となる層である。コア層１２ａは、例えば、液状材料であるポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリノルボルネン樹脂又はこれらのフッ化物等のポリマー材料を、第１クラッド層１３ａ上に塗布することにより形成することができる。又、コア層１２ａは、例えば、エポキシ系のフィルム状材料等のポリマー材料を、第１クラッド層１３ａ上にラミネートすることにより形成しても構わない。

但し、コア層１２ａの屈折率は、クラッド層１３の屈折率よりも高く設定する必要があるため、コア層１２ａを構成する上記ポリマー材料には、例えば、Ｇｅ等の屈折率制御用添加剤が含まれている。コア層１２ａの厚さは、例えば、３０μｍ〜８０μｍとすることができる。

次いで、図６に示す工程では、コア層１２ａをパターニングしてコア層１２を形成する。例えば、コア層１２ａとしてネガ型感光材料を使用した場合には、コア層１２として残したい部分のみを露出するようにコア層１２ａをフォトマスク（図示せず）で覆い、露光及び現像し、紫外線照射及び加熱し硬化させることにより、コア層１２を形成することができる。

次いで、図７に示す工程では、コア層１２を覆うように、第１クラッド層１３ａ上に第２クラッド層１３ｂを形成する。第２クラッド層１３ｂは、図４に示す工程において第１クラッド層１３ａに用いたポリマー材料と同一のポリマー材料を第１クラッド層１３ａ上に塗布又はラミネートし、紫外線照射及び加熱し硬化させることにより形成することができる。コア層１２及びクラッド層１３の合計の厚さは、例えば、５０μｍ〜２００μｍとすることができる。

次いで、図８に示す工程では、例えば、レーザ加工、ダイシング加工等の方法により、図７に示す構造体に、コア層１２及び第２クラッド層１３ｂを貫通するように、例えば、平面視長方形状の縦溝である凹部１８及び１９を形成する。次いで、図９に示す工程では、凹部１８及び１９に、光伝搬方向変換部１４及び１５を、それぞれの光伝搬方向変換面１４ａ及び１５ａが対向するように挿入する。なお、凹部１８及び１９と光伝搬方向変換部１４及び１５との寸法関係は、光伝搬方向変換部１４及び１５を圧入しなくても凹部１８及び１９に挿入できる程度に、凹部１８及び１９の方が、若干大きくなっている。

光伝搬方向変換部１４及び１５の光伝搬方向変換面１４ａ及び１５ａは、例えば、物理的又は化学的ラッピング加工等が施された平滑面であり、光を反射する機能を有する。光伝搬方向変換部１４及び１５としては、良好に光を反射する金属であれば、どのような材料を用いても構わない。又、光伝搬方向変換部１４及び１５の光伝搬方向変換面１４ａ及び１５ａに、更にスパッタ法やめっき法等により、例えば、Ａｌ、Ａｕ等の金属層を形成してから挿入しても構わない。なお、予め良好に光を反射する平滑面を有する金属片であれば、特定の処理を施す必要はない。

次いで、図１０に示す工程では、凹部１８及び１９に挿入された光伝搬方向変換部１４及び１５の光伝搬方向変換面１４ａ及び１５ａの上部に、封止部１６及び１７の上面１６ａ及び１７ａと、第２クラッド層１３ｂの上面１３ｃとが略面一となるように、封止剤を塗布し、封止部１６及び１７を形成する。

封止部１６及び１７としては、例えば、紫外線硬化タイプの光路結合用接着剤等を用いることができる。光路結合用接着剤は、±０．００５程度の高い精度で屈折率を制御することが可能であるため、コア層１２と同等な屈折率になるように制御された光路結合用接着剤を用いる。

なお、封止部１６及び１７として紫外線硬化タイプの光路結合用接着剤を用いた場合には、光伝搬方向変換部１４及び１５の光伝搬方向変換面１４ａ及び１５ａの上部に光路結合用接着剤を塗布した後に、紫外線を照射して光路結合用接着剤を硬化させることにより封止部１６及び１７を形成する。封止部１６及び１７の材料として、光路結合用接着剤を用いることにより、光伝搬方向変換部１４及び１５が設けられている部分の機械的強度を向上するとともに、コア層１２と発光素子２１及び受光素子２２との間の光接続性を向上することができる。このようにして、本発明の第１の実施の形態に係る光導波路１０が製造される。

本発明の第１の実施の形態に係る光導波路１０によれば、支持基板１１上にコア層１２及びクラッド層１３を形成した後に、コア層１２及び第２クラッド層１３ｂを貫通するように加工が容易な縦溝である凹部１８及び１９を形成し、凹部１８及び１９に光伝搬方向変換部１４及び１５を挿入することにより光伝搬方向変換部を設けるため、光導波路１０を構成するコア層１２及びクラッド層１３が液状材料であるか、フィルム状材料であるかに関わらず、光伝搬方向変換部を設けることができる。

又、複雑な形状の溝を形成する工程や、コア層１２及びクラッド層１３に傾斜部を設けた後に、傾斜部に金属層を形成する工程等が不要であるため、簡易な工程で光伝搬方向変換部１４及び１５を形成することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る光導波路１０によれば、コア層１２及び第２クラッド層１３ｂを貫通するように加工が容易な縦溝である凹部１８及び１９を形成し、凹部１８及び１９に光伝搬方向変換部１４及び１５を挿入することにより光伝搬方向変換部を設けるため、光伝搬方向変換部１４及び１５の光伝搬方向変換面１４ａ及び１５ａの方向を、発光素子２１の発光部２１ａ及び受光素子２２の受光部２２ａの方向に向けることが容易であり、電気回路が形成された基板上に光導波路１０を容易に形成して光送受信装置２０を製造することができる。

〈第２の実施の形態〉
図１１は本発明の第２の実施の形態に係る光導波路３０を有する光送受信装置４０を例示する断面図である。図１２は本発明の第２の実施の形態に係る光導波路３０を例示する平面図である。図１１及び図１２を参照するに、光送受信装置３０は、光導波路３０と、複数の発光部４１ａを有する発光素子アレイ４１と、複数の受光部４２ａを有する受光素子アレイ４２とから構成されている。

光導波路３０は、支持基板３１と、複数のコア層３２と、クラッド層３３と、光伝搬方向変換部３４及び３５と、封止部３６及び３７とを有する。クラッド層３３は第１クラッド層３３ａ及び第２クラッド層３３ｂからなる。

３２ｃはコア層３２の下面を、３３ｃは第２クラッド層３３ｂの上面を、３４ａ及び３５ａは光伝搬方向変換部３４及び３５の光伝搬方向変換面を、３６ａ及び３７ａは封止部３６及び３７の上面を、Ｄ_１はコア層３２の奥行きを、Ｄ_３は複数のコア層３２全体の奥行きを、Ｄ_４は光伝搬方向変換部３４及び３５の奥行きを示している。

光伝搬方向変換部３４及び３５の光伝搬方向変換面３４ａ及び３５ａは、入射する光の方向を変換できるように、所定の基準面に対して所定の傾斜角をなすように配置されている。所定の基準面は、例えば、光の伝搬方向に平行なコア層３２の下面３２ｃであり、所定の傾斜角は、コア層３２の下面３２ｃと光伝搬方向変換部３４及び３５の光伝搬方向変換面３４ａ及び３５ａとのなす角度θ_１であり、θ_１は、例えば、４５°である。

光導波路３０において、支持基板３１上には、複数のコア層３２及びクラッド層３３が形成されている。複数のコア層３２及びクラッド層３３は、例えば、液状材料であるポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリノルボルネン樹脂又はこれらのフッ化物等のポリマー材料、又は、エポキシ系のフィルム状材料等のポリマー材料から構成されている。

光伝搬方向変換部３４及び３５は、複数のコア層３２及び第２クラッド層３３ｂを貫通するように設けられている。光伝搬方向変換部３４及び３５は、例えば、ＳＵＳ、Ａｌ、ＣｕとＺｎとの合金である真鍮等からなる金属製のブロック（金属片）であり、光伝搬方向変換部３４及び３５の光伝搬方向変換面３４ａ及び３５ａは、例えば、物理的又は化学的ラッピング加工等が施された平滑面であり、光を反射する機能を有する。

光伝搬方向変換部３４及び３５の光伝搬方向変換面３４ａ及び３５ａに、更にスパッタ法やめっき法等により、例えば、Ａｌ、Ａｕ等の金属層が形成されていても構わない。光伝搬方向変換部３４及び３５の奥行きＤ_４は、複数のコア層３２全体の奥行きＤ_３より長ければ、どのような寸法でも構わない。

なお、図１１の例では、光伝搬方向変換部３４及び３５の光伝搬方向変換面３４ａ及び３５ａとコア層３２の下面３２ｃとのなす角度θ_１は４５°であるが、θ_１は必ずしも４５°にする必要はなく、θ_１は、光導波路３０と発光素子アレイ４１及び受光素子アレイ４２との間で良好な光結合性が得られるような任意の角度に設定することができる。左右のθ_１を異なる角度に設定しても構わない。

光伝搬方向変換部３４及び３５は封止部３６及び３７により封止されている。封止部３６及び３７の上面３６ａ及び３７ａと、第２クラッド層３３ｂの上面３３ｃとは、略面一とされている。封止部３６及び３７は、複数のコア層３２と同等な屈折率を有する接着剤から構成されている。封止部３６及び３７は、光伝搬方向変換部３４及び３５が設けられている部分の機械的強度を向上するとともに、複数のコア層３２と発光素子アレイ４１及び受光素子アレイ４２との間の光接続性を向上することを目的として設けられている。

第２クラッド層３３ｂの上面３３ｃの、光伝搬方向変換部３４及び３５の光伝搬方向変換面３４ａ及び３５ａの上部に対応する位置には、発光素子アレイ４１の複数の発光部４１ａ及び受光素子アレイ４２の複数の受光部４２ａが配置されている。発光素子アレイ４１は、光伝搬方向変換部３４の光伝搬方向変換面３４ａに対して光を照射可能に配置され、受光素子アレイ４２は光伝搬方向変換部３５の光伝搬方向変換面３５ａで伝搬方向を変換された光を受光可能に配置されている。発光素子アレイ４１としては、例えば、半導体レーザアレイ等を、受光素子アレイ４２としては、例えば、フォトダイオードアレイ等を用いることができる。

光送受信装置４０において、発光素子アレイ４１の複数の発光部４１ａから同時に又は別々に出射された光は、光導波路３０の封止部３６に入射し、図１１の矢印のように光伝搬方向変換部３４の光伝搬方向変換面３４ａにより伝搬方向を略９０°変換されて対応するコア層３２に入射する。コア層３２の屈折率は、クラッド層３３の屈折率よりも高く設定されているため、コア層３２に入射した光は、クラッド層３３へは透過せずにコア層３２内部を伝搬する。

コア層３２内部を伝搬した光は封止部３７を経由して光伝搬方向変換部３５に達し、光伝搬方向変換部３５の光伝搬方向変換面３５ａにより伝搬方向を略９０°変換されて受光素子アレイ４２の対応する受光部４２ａに入射する。このように、光伝搬方向変換部３４及び３５は、光の伝搬方向を変換する機能を有する。

このようにして、複数のコア層３２、発光素子アレイ４１の複数の発光部４１ａ及び受光素子アレイ４２の複数の受光部４２ａを有する複数チャンネルに対応した光導波路３０を有する光送受信装置４０を実現することができる。なお、図１１及び図１２では、コア層３２、発光素子アレイ４１の発光部４１ａ及び受光素子アレイ４２の受光部４２ａをそれぞれ１０個有する１０チャンネルに対応した光導波路３０を有する光送受信装置４０を例示したが、チャンネル数は１０以外でも構わない。

続いて、本発明の第２の実施の形態に係る光導波路３０の製造方法について説明する。ただし、本発明の第２の実施の形態に係る光導波路３０の製造方法は、本発明の第１の実施の形態に係る光導波路１０の製造方法とほぼ同様であるため、本発明の第１の実施の形態に係る光導波路１０の製造方法の説明に用いた図を参照しながら、本発明の第１の実施の形態に係る光導波路１０の製造方法と異なる部分を中心に説明する。

始めに、本発明の第１の実施の形態の図４及び図５に対応する工程の後、図６に対応する工程において、第１クラッド層３３ａ上に形成された複数のコア層３２ａをパターニングして複数のコア層３２を形成する。次いで、図７に対応する工程の後、図８に対応する工程において、例えば、レーザ加工、ダイシング加工等の方法により、図７に対応する構造体に、複数のコア層３２及び第２クラッド層３３ｂを貫通するように、例えば、平面視長方形状の縦溝である２つの凹部を形成する。

次いで、図９に対応する工程において、２つの凹部に光伝搬方向変換部３４及び３５を、それぞれの光伝搬方向変換面３４ａ及び３５ａが対向するように挿入する。なお、２つの凹部と光伝搬方向変換部３４及び３５との寸法関係は、光伝搬方向変換部３４及び３５を圧入しなくても２つの凹部に挿入できる程度に、２つの凹部の方が、若干大きくなっている。

次いで、図１０に対応する工程において、２つの凹部に挿入された光伝搬方向変換部３４及び３５の光伝搬方向変換面３４ａ及び３５ａの上部に、封止部３６及び３７の上面３６ａ及び３７ａと、第２クラッド層３３ｂの上面３３ｃとが略面一となるように、封止剤を塗布し、封止部３６及び３７を形成する。このようにして、本発明の第２の実施の形態に係る複数のコア層３２有する複数チャンネルに対応した光導波路３０が製造される。

本発明の第２の実施の形態に係る光導波路３０によれば、本発明の第１の実施の形態に係る光導波路１０と同様に、支持基板３１上に複数のコア層３２及びクラッド層３３を形成した後に、複数のコア層３２及び第２クラッド層３３ｂを貫通するように加工が容易な縦溝である２つの凹部を形成し、２つの凹部に光伝搬方向変換部３４及び３５を挿入することにより光伝搬方向変換部を設けるため、光導波路３０を構成する複数のコア層３２及びクラッド層３３が液状材料であるか、フィルム状材料であるかに関わらず、光伝搬方向変換部を設けることができる。

又、複雑な形状の溝を形成する工程や、複数のコア層３２及びクラッド層３３に傾斜部を設けた後に、傾斜部に金属層を形成する工程等が不要であるため、簡易な工程で光伝搬方向変換部３４及び３５を形成することができる。

本発明の第２の実施の形態に係る光導波路３０によれば、本発明の第１の実施の形態に係る光導波路１０と同様に、複数のコア層３２及び第２クラッド層３３ｂを貫通するように加工が容易な縦溝である２つの凹部を形成し、２つの凹部に光伝搬方向変換部３４及び３５を挿入することにより光伝搬方向変換部を設けるため、光伝搬方向変換部３４及び３５の光伝搬方向変換面３４ａ及び３５ａの方向を、発光素子アレイ４１の複数の発光部４１ａ及び受光素子アレイ４２の複数の受光部４２ａの方向に向けることが容易であり、電気回路が形成された基板上に光導波路３０を容易に形成して光送受信装置４０を製造することができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、本発明の第１の実施の形態及び第２の実施の形態において、２つの光伝搬方向変換部を有する光導波路を例示したが、発光素子から出射された光の伝搬方向を変換する１つの光伝搬方向変換部を有する光導波路や、入射された光の伝搬方向を受光素子の方向に変換する１つの光伝搬方向変換部を有する光導波路等にも本発明を適用することができる。

従来の光導波路１００を有する光送受信装置２００を例示する断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る光導波路１０を有する光送受信装置２０を例示する断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る光導波路１０を例示する平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る光導波路１０の製造工程を例示する図（その１）である。 本発明の第１の実施の形態に係る光導波路１０の製造工程を例示する図（その２）である。 本発明の第１の実施の形態に係る光導波路１０の製造工程を例示する図（その３）である。 本発明の第１の実施の形態に係る光導波路１０の製造工程を例示する図（その４）である。 本発明の第１の実施の形態に係る光導波路１０の製造工程を例示する図（その５）である。 本発明の第１の実施の形態に係る光導波路１０の製造工程を例示する図（その６）である。 本発明の第１の実施の形態に係る光導波路１０の製造工程を例示する図（その７）である。 本発明の第２の実施の形態に係る光導波路３０を有する光送受信装置４０を例示する断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る光導波路３０を例示する平面図である。

符号の説明

１０，３０，１００ 光導波路
１１，３１，１０１ 支持基板
１２，１２ａ，３２，１０２ コア層
１２ｃ，３２ｃ コア層１２，３２の下面
１３，３３，１０３ クラッド層
１３ａ，３３ａ，１０３ａ 第１クラッド層
１３ｂ，３３ｂ，１０３ｂ 第２クラッド層
１３ｃ，３３ｃ 第２クラッド層１３ｂ，３３ｂの上面
１４，１５，３４，３５ 光伝搬方向変換部
１４ａ，１５ａ，３４ａ，３５ａ 光伝搬方向変換部１４，１５，３４，３５の光伝搬方向変換面
１６，１７，３６，３７ 封止部
１６ａ，１７ａ，３６ａ，３７ａ 封止部１６，１７，３６，３７の上面
１８，１９ 凹部
２０，４０，２００ 光送受信装置
２１，２０１ 発光素子
２１ａ，４１ａ，２０１ａ 発光部
２２，２０２ 受光素子
２２ａ，４２ａ，２０２ａ 受光部
４１ 発光素子アレイ
４２ 受光素子アレイ
１０６，１０７ 金属層
θ_１ 角度
Ｄ_１，Ｄ_２，Ｄ_３，Ｄ_４ 奥行き

Claims (10)

1. 第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層上に形成された、光が伝搬する層であるコア層と、前記コア層を覆うように前記第１のクラッド層上に形成された第２のクラッド層と、前記コア層を伝搬する前記光の伝搬方向を変換する光伝搬方向変換部とを有する光導波路の製造方法であって、
   前記第１のクラッド層及び前記コア層を貫通する凹部を形成する凹部形成工程と、
   前記光伝搬方向変換部の光伝搬方向変換面が、所定の基準面に対して所定の傾斜角をなすように、前記凹部に前記光伝搬方向変換部を挿入する挿入工程と、を有することを特徴とする光導波路の製造方法。
2. 更に、前記光伝搬方向変換部を封止する封止工程を有することを特徴とする請求項１記載の光導波路の製造方法。
3. 前記封止工程は、前記光伝搬方向変換部上に、前記コア層の屈折率と同等の屈折率を有する封止剤を塗布し、硬化する工程であることを特徴とする請求項２記載の光導波路の製造方法。
4. 前記光伝搬方向変換部は、金属片からなり、前記光伝搬方向変換面は、前記金属片を構成する一つの平面であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の光導波路の製造方法。
5. 前記光伝搬方向変換面上に、金属層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の光導波路の製造方法。
6. 第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層上に形成された、光が伝搬する層であるコア層と、前記コア層を覆うように前記第１のクラッド層上に形成された第２のクラッド層と、前記コア層を伝搬する前記光の伝搬方向を変換する光伝搬方向変換部とを有する光導波路であって、
   前記光伝搬方向変換部は、前記コア層を貫通するとともに、前記光伝搬方向変換部の光伝搬方向変換面が、所定の基準面に対して所定の傾斜角をなすように配置されていることを特徴とする光導波路。
7. 更に、前記光伝搬方向変換部を封止する封止部を有することを特徴とする請求項６記載の光導波路。
8. 前記封止部は、前記コア層の屈折率と同等の屈折率を有する封止剤から構成されていることを特徴とする請求項７記載の光導波路。
9. 前記コア層は、前記第１のクラッド層上に複数個並設され、前記第２のクラッド層は、複数個の前記コア層を覆うように形成されていることを特徴とする請求項６乃至８の何れか一項記載の光導波路。
10. ２つの前記光伝搬方向変換部を有する請求項６乃至９の何れか一項記載の光導波路と、発光素子と、受光素子と、基板とを有する光送受信装置であって、
    前記光導波路は前記基板上に形成されており、前記発光素子は前記光導波路上に、一方の前記光伝搬方向変換部に対して光を照射可能に配置され、前記受光素子は前記光導波路上に、他方の前記光伝搬方向変換部で伝搬方向を変換された前記光を受光可能に配置されていることを特徴とする光送受信装置。

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