JP5790654B2 - 光接続構造 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップ上での光配線を有するＬＳＩに関し、特に外部光源との光接続や、光配線ＬＳＩチップ間の光接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランジスタの小型化に伴い、半導体集積回路の集積度は向上し、電気信号の処理速度も向上し続けている。半導体集積回路における電気配線の信号配線、特に比較的長距離な配線であるグローバル配線は、配線遅延や信号品質の劣化（スキュー、ジッター）等の問題や、また隣接する電気配線間のクロストークによる信号劣化や、半導体集積回路周辺からのノイズによる影響を受けやすいという問題を抱えている。また、グローバル配線の遅延はリピータ回路の挿入により抑制されていた。しかし集積度の上昇と情報処理量の増加によりその抑制効果が弱まるとともに、多数のリピータ回路の挿入によって消費電力の増大を招く等のボトルネックを生じている。
【０００３】
近年、これらの課題の解決方法の１つとして、半導体集積回路の電気配線の一部を、光による配線に置き換えようとする技術が研究されている。上記研究として、非特許文献１には、半導体集積回路における電気配線層上に、別の基板上において形成した光配線層を貼り合わせた構造が開示されている。
【０００４】
光配線層は、光信号を導波させる光導波路と、半導体集積回路からの電気信号を光信号へ変換させる光学変調素子と、また伝搬してきた光信号を電気信号へと変換させる受光素子等が配置されている。
【０００５】
光学変調素子は、半導体集積回路の外側におかれた光源からの光を用いて、半導体集積回路の半導体層から電気的に伝搬された電気信号を光信号に変換する。同様に、受光素子は、半導体層に伝搬してきた光信号を電気信号に変換する。
【０００６】
光配線層に用いられる光導波路は、屈折率の高いシリコンや窒化シリコンなどのコア材料を用いてクラッド材との屈折率差を大きくとり、有効な曲げ半径を小さくし高密度に配置される。
【０００７】
光導波路におけるコアの寸法は、１ミクロン〜サブミクロン程度と小さい。そのため、光導波路は光導波路側のスポットサイズを広げた機構や、また光ファイバの先端を加工してレンズ効果をもたせた先球ファイバを設けることで、光ファイバと水平方向から光接続を行っていた。しかし光配線ＬＳＩが搭載されるボードは、水平方向に光ファイバ等を挿抜すると、挿抜のための領域をボード上に確保する必要があり、高密度実装を阻害する要因となっていた。
【０００８】
そこで非特許文献２では、光導波路の上方から光ファイバを光接続する構造が記載されている。光導波路側に形成された回折格子は、反対方向へ向かう光をへらすために光ファイバを１０度傾けた構造が開示されている（非特許文献２の図２、図１４、図１５）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】西研一、大橋啓之、「ＬＳＩオンチップ光配線技術」、信学技報、第１０７巻、第３７２号、ＬＱＥ２００７−１１８、２７〜３２頁 ２００７年１２月。
【非特許文献２】ＩＥＥＥ ＬＥＯＳ ＮＥＷＳＬＥＴＴＥＲ、２００８年１２月号、４−１４頁。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
非特許文献２に記載されている構造は、光ファイバを傾けて接続するため、光ファイバの角度調整や光ファイバの保持が難しいという問題点があった。また、光ファイバは一般的に直径２５０ミクロン径を有しているため、光配線ＬＳＩの上方に光ファイバと接続するための占有面積や光配線ＬＳＩに光ファイバを保持するスペースが必要となり、ボード上の搭載で求められる高密度な光接続が行えないという問題点があった。
【００１１】
本発明の目的は、上述した課題を解決する光接続構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、第１コアを有する光導波路と、光導波路上に形成され、第２コアを有する接続光導波路とを備え、第１コアに形成された第１回折格子と第２コアに形成された第２回折格子の少なくとも一部が対向して設けられていることを特徴とする光接続構造である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による光接続構造は、高密度な光接続が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態における光接続構造のコア部分のみ抜粋した斜視図である。
【図２】第１の実施形態における光接続構造１の断面図である。
【図３】接続前の光配線LSI２と接続光導波路５との位置関係を示す断面図である。
【図４】接続後の光配線LSI２と接続光導波路５との位置関係を示す断面図である。
【図５】第２の実施形態における光接続構造のコア部分のみ抜粋した斜視図である。
【図６】第４の実施形態における光接続構造のコア部分のみ抜粋した斜視図である。
【図７】第５の実施形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〔第１の実施形態〕次に第１の実施形態について説明する。図１は、本実施形態における光接続構造のコア部分のみ抜粋した斜視図であり、図２は光接続構造１の断面図である。
【００１５】
図２に示すように、本実施形態における光接続構造１は、光配線層３を有する光配線ＬＳＩ２と接続光導波路５とを備えている。
【００１６】
図３は接続前の光配線LSI２と接続光導波路５の位置関係を示す横断面図である。また図４は接続後の光配線LSI２と接続光導波路５の位置関係を示す横断面図である。
【００１７】
光接続構造１は、光配線ＬＳＩ２上に着脱可能な接続光導波路５が、勘合部と被勘合部（図示しない）により接続されている。なお、光配線LSI２と接続光導波路５は、勘合ピン等を用いた勘合部と被勘合部を嵌め合わせることによって、光接続する部分の位置あわせを行うことができる。
【００１８】
図２に示すように、光配線ＬＳＩ２は、光配線層３と電気回路層４とを有している。光配線層３は、電気回路層４上に形成されている。また図示はしていないが、光配線ＬＳＩ２は、電気信号を光信号に変換する光変調器、また光信号を電気信号に変換する受光器などの光素子を備えている。
【００１９】
光配線層３は、少なくとも３層で構成されている。第１層は、クラッド３３（第１クラッド）が形成されている。第１層上には、コア３２（第１コア）を有する第２層が形成されている。第２層上には、クラッド３１（第２クラッド）を有する第３層が形成されている。すなわち光配線層３は、電気回路層４上にクラッド３３、コア３２、クラッド３１が下から順に形成されている。
【００２０】
クラッド３１とクラッド３３の屈折率は、特に限定されず、コア３２の屈折率より低い値であればよい。回折格子３４（第１回折格子）は、コア３２に形成されている。
【００２１】
図示されていないが、光変調器と受光器は、電気回路層４と電気的に接続している。光変調器に入力される電気信号は、電気回路層４から送信され、また受光器から出力される電気信号は、電気回路層４に送信する。
【００２２】
接続光導波路５は、光配線ＬＳＩ２における光配線層３上に搭載されている。接続光導波路５は、光配線層３と同様に、少なくとも３層で構成されている。第１層は、クラッド５１（第３クラッド）が形成されている。第１層上には、コア５２（第２コア）を有する第２層が形成されている。第２層上には、クラッド５３（第４クラッド）を有する第３層が形成されている。すなわち接続光導波路５は、光配線層３のクラッド３１上にクラッド５１、コア５２、クラッド５３が下から順に配置されている。
【００２３】
クラッド５１とクラッド５３の屈折率は、特に限定されず、コア５２の屈折率より低い値であればよい。図２に示すように、回折格子５４（第２回折格子）は、コア５２における回折格子３４と対向した位置に形成されている。
【００２４】
なお、図２〜４に示すように、回折格子３４、５４は回折されない残りの光の反射の影響が無視される場合、回折格子３４、５４を構成する溝は貫通していなくてもよい。言い換えると、上記の場合では光配線層２のコア３２は、接続光導波路５の回折格子５４と対向する面に、回折格子３４の溝を少なくとも一部を形成していればよく、接続光導波路５と反対側の面には溝を形成しない領域を設けてもよい。同様に、接続光導波路５のコア５２は、光配線層３と対向する面に回折格子５４の溝を少なくとも一部を形成していればよく、光配線層３と反対側の面には溝を形成しない領域を設けてもよい。
【００２５】
図４に示すように、回折格子３４は、光配線層３のコア３２を伝搬してきた光信号６１の光軸を変換して回折光６２とする機能を有しており、回折格子５４は、回折光６２を光軸変換し、接続光導波路５のコア５２に結合させる機能を有している。また同様に、回折格子５４は、コア５２を伝搬してきた光信号６３´の光軸を変換して回折光６２´とする機能を有しており、回折格子３４は回折光６２´を光軸変換してコア３２に結合させる機能を有している。
【００２６】
回折格子３４と回折格子５４の形状は、時間領域差分法（Ｆｉｎｉｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ、ＦＤＴＤ）などによって設定することができる。回折格子３４、５４において、回折光６２の光軸を傾ける光軸変換は、回折格子の周期や、溝の深さ、凹凸幅の比率によって決まる。つまり、例えば回折格子３４の周期や、溝の深さ、凹凸幅の比率を調整することで、回折格子３４は、コア３２を伝搬してきた光信号６１の光軸変換における回折効率を高めることができる。
【００２７】
なお本実施形態では、光信号６１の光軸を傾ける方法として、以下に回折格子３４と５４の形状の一例として、回折格子３４と回折格子５４のピッチ、つまり回折格子の間隔を調整した構造を示している。しかし、光信号６１の光軸が傾けることが可能な形状であればこれに限定されない。
【００２８】
本実施形態では、図４に示すように、回折格子３４は、格子間隔が光信号６１の伝搬方向に対して次第に大きくなる形状となっている。つまり回折格３４の格子間隔は、光信号６１の伝搬方向に対して単調に増加している。上記構成により、コア３２を伝搬してきた光信号６１は、回折格子３４で回折され回折光６２となり、回折光６２の光軸は光信号６１の伝搬方向から上方に向かって変換される。
【００２９】
同様に回折格子５４は、格子間隔が光信号６３´の伝搬方向に対して次第に大きくなる形状となっている。つまり回折格子５４の格子間隔は、光信号６３´の伝搬方向に対して単調に増加している。上記構成により、コア５２を伝搬してきた光信号６３´は、回折格子５４で回折され回折光６２´となり、回折光６２´の光軸は光信号６１´の伝搬方向から下方に向かって変換される。
【００３０】
なお、本実施形態では、回折光６２が垂直方向から１０度傾いた形状としているが、これに限定されない。
【００３１】
光配線層３から接続光導波路５へ、逆に接続光導波路５から光配線層３へと双方向に光信号を伝播させる場合、回折格子３４の格子間隔と回折格子５４の格子間隔とは、両方とも光信号の伝搬方向にともに次第に大きくすればよい。
【００３２】
〔作用・効果の説明〕次に図３、図４を用いて、光接続構造１の作用・効果について説明する。
【００３３】
光配線ＬＳＩ２と着脱可能な接続光導波路５は、相対する接続面（図では光配線ＬＳＩ２の上面と接続光導波路５の下面）において、おおむね垂直方向から接近させ、光配線層３の回折格子３４と接続光導波路５の回折格子５４とが対向した位置になるように接続される。
【００３４】
図４に示すように、光配線層３のコア３２を伝搬してきた光信号６１は、回折格子３４で回折され回折光６２となり、回折格子５４に結合する。回折格子５４で結合した回折光６２は、光信号６３となり接続光導波路５のコア５２を伝搬する。同様に、接続光導波路５からの光信号６３´は回折され、回折光６２´となり回折格子３４と結合すると、光信号６１´として光配線層３を伝搬する。
【００３５】
上記構成により、本実施形態における光接続構造１は、光配線ＬＳＩ２に伝搬する光信号６１を、外部配線である接続光導波路５に伝播することができ、光ファイバを設ける場合に比べて高密度な光接続が可能となる。
【００３６】
また本実施形態では、光信号６１の光軸を傾ける方法として、回折格子３４の格子間隔、または回折格子５４の格子間隔が次第に大きくなる形状としている。上記構成による効果について説明する。
【００３７】
例えば９０度光軸変換するように設計した回折格子３４で、コア３２を伝播してきた信号光６１は９０度方向に光軸変換する。そのため光軸変換された回折光６２は、光配線層３に対して垂直方向に進み、回折格子５４と結合する。このとき回折光６２は垂直方向で回折格子５４と結合するため、結合した光信号６３は左右両側、つまり伝播させたい方向とその反対方向の両方に伝播してしまい、結合効率は半分になってしまう。
【００３８】
そこで本実施形態では、回折光６２を垂直方向から傾ける。そのために、回折格子３４の周期や、溝の深さ、凹凸幅の比率を調整した形状としている。
【００３９】
その結果、回折光６２は回折光格子５４と結合後に、伝搬させたい方向（図４の右方向）とは反対方向に光信号６３が伝搬するのを防ぐことができ、回折光６２と回折格子５４との結合効率を高めることができる。上記は、コア３２を伝搬してきた光信号６１を、コア５２に接続する場合を説明したが、コア５２を伝搬してきた光信号６３´を、コア３２に接続する場合も同様である。つまり、双方向に光信号を伝播させることができる。
【００４０】
〔第２の実施形態〕次に第２の実施形態について図面を参照して説明する。図５は第２の実施形態を示す図で、光配線層３と接続光導波路５のコア部分のみ抜粋した斜視図である。
【００４１】
〔構造の説明〕本実施形態は、第１の実施形態と同様に、光接続構造１は光配線層３を有する光配線ＬＳＩ２と接続光導波路５とを有している。光配線層３は回折格子３４が形成されているコア３２を備えており、接続光導波路５は回折格子５４が形成されているコア５２を備えている。そして回折格子３４と回折格子５４は、少なくとも一部が対向して設けられている。
【００４２】
本実施形態における第１の実施形態との相違点は、コア３２は回折格子３４の前後にスポットサイズ変換器７を設けている点である。同様に、コア５２は回折格子５４の前後にスポットサイズ変換器７が設けられている。
【００４３】
回折格子３４は、回折格子３４の前後にスポットサイズ変換器７を設けることで、コア３２の幅より、回折格子３４の幅を広げることができる。また同様に、回折格子５４は、回折格子５４の前後にスポットサイズ変換器７を設けることで、コア５２の幅より回折格子５４の幅を広げることができる。
【００４４】
また本実施形態は、光配線層３におけるコア３２の屈折率Ncr3と、接続光導波路５におけるコア５２の屈折率Ncr5との値が等しく、かつ光配線層３におけるクラッド３１、３３の屈折率Ncl3と、接続光導波路５におけるクラッド５１、５３の屈折率Ncl5の値とが等しい。
【００４５】
〔作用・効果の説明〕次に本実施形態における作用・効果について説明する。本実施形態における回折格子３４、５４は、上記構成により、光配線ＬＳＩ２と接続光導波路５とが接続面に平行な方向に位置ずれを生じたとしても、回折格子３４、５４と回折光６２とが重なる部分が大きくなるため、光伝播特性の劣化を防ぐことができる。なお、本実施形態におけるその他の構造、動作は、第１の実施形態と同様である。
【００４６】
〔第３の実施形態〕次に第３の実施形態について説明する。
【００４７】
〔構造の説明〕本実施形態は、第２の実施形態と同様に、光接続構造１は光配線層３を有する光配線ＬＳＩ２と接続光導波路５とを有している。光配線層３は回折格子３４が形成されているコア３２を備えており、接続光導波路５は回折格子５４が形成されているコア５２を備えている。そして、回折格子３４と回折格子５４は、少なくとも一部が対向して設けられている。
【００４８】
そして本実施形態は、光配線層３におけるコア３２の屈折率Ncr3と、接続光導波路５におけるコア５２の屈折率Ncr5との値が等しく、かつ光配線層３におけるクラッド３１、３３の屈折率Ncl3と、接続光導波路５におけるクラッド５１、５３の屈折率Ncl5の値とが等しい。
【００４９】
本実施形態では、接続光導波路５における回折格子５４の格子間隔は、回折格子３４の格子間隔と反対方向に同じ割合で大きくなっている形状である。言い換えると、同方向にみると回折格子３４の格子間隔は次第に大きくなる形状に対して、格子間隔５４の格子間隔は回折格子３４の格子間隔と同じ割合で次第に狭くなる形状となっている。
【００５０】
〔作用・効果の説明〕次に本実施形態における作用・効果について説明する。本実施形態における回折格子５４の格子間隔は、回折格子３４の格子間隔と反対方向に同じ割合で大きくなっている形状である。そのため、回折格子３４からの回折光６２と回折格子５４からの回折光６２´とのビーム形状を同じにすることができる。
【００５１】
詳しく説明すると、回折格子３４、５４の等間隔の場合は光信号が伝搬していくと回折格子の前半部分（光信号６１の場合は図４で回折格子３４の左側）で回折する量が多く、後半部分では回折する量が徐々に少なくなってしまうためビーム形状が非対称になってしまう。そのため、ビーム形状が回折光６２と回折光６２‘が合わなくなり（強度ピークの位置がずれる）、結合効率が低下してしまう。そこで本実施例では回折格子３４，５４の間隔を調整してビーム形状を一致させることで、光配線層３の回折格子３４と、接続光導波路５の回折格子５４との接続効率（結合効率）を高めることができる。
【００５２】
〔第４の実施形態〕次に本発明の第４の実施形態について図面を参照して説明する。図６は第４の実施形態を示す図で、光配線層３と接続光導波路５の導波路コア部分のみ抜粋した斜視図である。
【００５３】
〔構造の説明〕本実施形態は、第１〜３の実施形態と同様に、光接続構造１は光配線層３を有する光配線ＬＳＩ２と接続光導波路５とを有している。光配線層３は回折格子３４が形成されているコア３２を備えており、接続光導波路５は回折格子５４が形成されているコア５２を備えている。そして、回折格子３４と回折格子５４は、少なくとも一部が対向して設けられている。
【００５４】
本実施形態における第１〜３の実施形態との相違点は、接続光導波路５におけるコア５２とクラッド５１、５３との比屈折率差Δcw（＝（Ncr5 ２ −Ncl5 ２ ）／２Ncr5 ２ ））に比べ、光配線層３のコア３２とクラッド３１、３３との比屈折率差Δow（＝(Ncr3 ２ −Ncl3 ２ ）／２Ncr3 ２ ）が高い点である。また、比屈折率差の違いに応じて、光配線層３のコア３２における回折格子の前後にスポットサイズ変換器７を設けている。スポットサイズ変換器７は、信号光６１のスポットサイズを広げ、それにより回折した回折光６２が、接続光導波路５を伝搬する信号光６３のスポットサイズとあうように設けられている。
【００５５】
接続光導波路５はＬＳＩ外の光導波路として用いられる例えばフレキシブル導波路やリジッド導波路である。材料としては、コア５２とクラッド５１、５３との比屈折率差Δcw＝０．５％〜数％となるような石英導波路やポリマー導波路で構成されている。
【００５６】
なお、上記スポットサイズ変換器７を信号光６１（ならびに回折光６２）のスポットサイズが意図的に信号光６３のスポットサイズより大きくなるように設け、それに応じてコア５２における回折格子５４の前後に別のスポットサイズ変換器７を設けてもよい。
【００５７】
〔作用・効果の説明〕次に本実施形態における作用・効果について説明する。本実施形態では、接続光導波路５におけるコア５２とクラッド５１、５３との比屈折率差が、光配線層３のコア３２とクラッド３１、３３との比屈折率差より低い値にあるため、スポットサイズの小さな光配線層３のコア３２の回折格子３４の前後にスポットサイズ変換器７を設けてスポットサイズを広げることによって、スポットサイズの大きい接続光導波路５に効率的に結合する。
【００５８】
フレキシブル導波路とリジッド導波路のようなLSI外部の光導波路に比べて、光配線層３はLSI上に光配線を引き回せるように、比屈折率差が高いことが多い。本実施形態は、上記のような状況において適用することができる。
【００５９】
フレキシブル導波路を用いる場合は、接続光導波路５における回折格子５４の部分をコア５２の屈折率と同じ石英ブロックなどの上に形成しフレキシブル導波路に埋め込むことで、加工精度を高めることができる。
【００６０】
またリジッドな導波路を用いる場合は、基板などに形成された光導波路（例えば光配線ボード）として光配線ＬＳＩ２を搭載する形態も可能となる。接続光導波路５におけるクラッド５１、５３の材料は光配線層３におけるクラッド３１、３３と同じ屈折率を持つものが望ましい。光接続構造１は、光配線ＬＳＩ２と接続光導波路５との接続面に、無反射コーティングを施して反射を防止することも可能である。
【００６１】
〔第５の実施形態〕次に第５の実施形態について図面を参照して説明する。図７は第５の実施形態を示す斜視図である。
【００６２】
〔構造の説明〕本実施形態は、第１〜４の実施形態と同様に、光接続構造１は光配線層３を有する光配線ＬＳＩ２と接続光導波路５とを有している。光配線層３は回折格子３４が形成されているコア３２を備えており、接続光導波路５は回折格子５４が形成されているコア５２を備えている。そして、回折格子３４と回折格子５４は、少なくとも一部が対向して設けられている。
【００６３】
本実施形態における光接続構造１は、光配線層３は複数の回折格子３４を有しており、光配線層３をもつ光配線ＬＳＩ２は、支持基板９に固定されている。同様に、接続光導波路５は、複数の回折格子５４を有しておりコネクタ筐体８に固定されている。
【００６４】
光配線層３に設けられた複数の回折格子３４は、接続光導波路５に設けられた複数の回折格子５４と少なくとも一部が対向して設けられている。つまり光配線層３内の回折格子３４は、接続光導波路５内に設けられる回折格子５４と相対した位置に設けられている。
【００６５】
コネクタ筐体８は、図７中に破線で示した凹部を有し、凹部の一面（図７の右側）は開口を有している。この凹部内に回折格子５４を収容することで、接続光導波路５を固定する。またコネクタ筐体８は、勘合穴８１を有している。一方、支持基板９は光配線ＬＳＩ２を固定するとともに、コネクタ筐体８と勘合可能な勘合ピン９１を有している。コネクタ筐体８と支持基板９とは、勘合穴８１と勘合ピン９１を勘合させることで位置合わせをすることができる。
【００６６】
勘合ピン９１と勘合穴８１の関係は用途に応じて使い分けることは可能である。さらにコネクタ筐体８を固定するために、支持基板９に係止手段を有するコネクタホルダを配置してもよいことは第１の実施形態と同様である。
【００６７】
〔作用・効果の説明〕次に本実施形態における作用・効果について説明する。本実施形態における光接続構造１は、複数の回折格子を２次元的に配置することが可能となり、光配線ＬＳＩ２と接続光導波路５との接続レイアウトの自由度が向上し、高密度な接続が可能となる。
【００６８】
また勘合穴８１と勘合ピン９１でコネクタ筐体８と支持基板９を固定している。そのため、コネクタ筐体８の着脱によって、光導波路に対して概ね垂直方向に接続光導波路５を容易に着脱することができる。
【００６９】
なお、以上の実施形態において、接続光導波路５と光配線層３が表面近くにあり、両者が向かい合っている例を示しているが、かならずしもそういった構成にとらわれない。接続光導波路５と光配線３の導波路の位置が離れている場合は、回折光の光軸上であって、接続光導波路５の表面あるいは光配線層３の表面等にレンズ効果を有する構造を配置（または加工）してビーム径を調整してもよい。また、接続光導波路５は、光導波路構造が1層だけでなく多層にしてもよく、個々の導波路層において回折格子を配置することが可能である。
【００７０】
以上、本発明を上記実施の形態及び実施例に即して説明したが、本発明は、上記実施の形態、及び実施例の構成のみに限定されるものでなく、本発明の範囲内で当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことはもちろんである。
【００７１】
なお、この出願は、２０１０年７月２３日に出願された日本出願特願２０１０−１６５９１９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００７２】
１ 光接続構造
２ 光配線ＬＳＩ
３ 光配線層
３１ クラッド
３２ コア
３３ クラッド
３４ 回折格子
４ 電気回路層
５ 接続光導波路
５１ クラッド
５２ コア
５３ クラッド
５４ 回折格子
６１、６１´、６３、６３´ 光信号
６２ 回折光
７ スポットサイズ変換器
８ コネクタ筐体
８１ 勘合穴
９ 支持基板
９１ 勘合ピン
【０００１】
本発明は、チップ上での光配線を有するＬＳＩに関し、特に外部光源との光接続や、光配線ＬＳＩチップ間の光接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランジスタの小型化に伴い、半導体集積回路の集積度は向上し、電気信号の処理速度も向上し続けている。半導体集積回路における電気配線の信号配線、特に比較的長距離な配線であるグローバル配線は、配線遅延や信号品質の劣化（スキュー、ジッター）等の問題や、また隣接する電気配線間のクロストークによる信号劣化や、半導体集積回路周辺からのノイズによる影響を受けやすいという問題を抱えている。また、グローバル配線の遅延はリピータ回路の挿入により抑制されていた。しかし集積度の上昇と情報処理量の増加によりその抑制効果が弱まるとともに、多数のリピータ回路の挿入によって消費電力の増大を招く等のボトルネックを生じている。
【０００３】
近年、これらの課題の解決方法の１つとして、半導体集積回路の電気配線の一部を、光による配線に置き換えようとする技術が研究されている。上記研究として、非特許文献１には、半導体集積回路における電気配線層上に、別の基板上において形成した光配線層を貼り合わせた構造が開示されている。
【０００４】
光配線層は、光信号を導波させる光導波路と、半導体集積回路からの電気信号を光信号へ変換させる光学変調素子と、また伝搬してきた光信号を電気信号へと変換させる受光素子等が配置されている。
【０００５】
光学変調素子は、半導体集積回路の外側におかれた光源からの光を用いて、半導体集積回路の半導体層から電気的に伝搬された電気信号を光信号に変換する。同様に、受光素子は、半導体層に伝搬してきた光信号を電気信号に変換する。
【０００６】
光配線層に用いられる光導波路は、屈折率の高いシリコンや窒化シリコンなどのコア材料を用いてクラッド材との屈折率差を大きくとり、有効な曲げ半径を小さくし高密度に配置される。
【０００７】
光導波路におけるコアの寸法は、１ミクロン〜サブミクロン程度と小さい。そのため、光導波路は光導波路側のスポットサイズを広げた機構や、また光ファイバの先端を加工してレンズ効果をもたせた先球ファイバを設けることで、光ファイバと水平方向から光接続を行っていた。しかし光配線ＬＳＩが搭載されるボードは、水平方向に光ファイバ等を挿抜すると、挿抜のための領域をボード上に確保する必要があり、高密度実装を阻害する要因となっていた。
【０００８】
そこで非特許文献２では、光導波路の上方から光ファイバを光接続する構造が記載されている。光導波路側に形成された回折格子は、反対方向へ向かう光をへらすために光ファイバを１０度傾けた構造が開示されている（非特許文献２の図２、図１４、図１５）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】西研一、大橋啓之、「ＬＳＩオンチップ光配線技術」、信学技報、第１０７巻、第３７２号、ＬＱＥ２００７−１１８、２７〜３２頁 ２００７年１２月。
【非特許文献２】ＩＥＥＥ ＬＥＯＳ ＮＥＷＳＬＥＴＴＥＲ、２００８年１２月号、４−１４頁。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
非特許文献２に記載されている構造は、光ファイバを傾けて接続するため、光ファイバの角度調整や光ファイバの保持が難しいという問題点があった。また、光ファイバは一般的に直径２５０ミクロン径を有しているため、光配線ＬＳＩの上方に光ファイバと接続するための占有面積や光配線ＬＳＩに光ファイバを保持するスペースが必要となり、ボード上の搭載で求められる高密度な光接続が行えないという問題点があった。
【００１１】
本発明の目的は、上述した課題を解決する光接続構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、第１コアを有する光導波路と、光導波路上に形成され、第２コアを有する接続光導波路とを備え、第１コアに形成された第１回折格子と第２コアに形成された第２回折格子の少なくとも一部が対向して設けられていることを特徴とする光接続構造である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による光接続構造は、高密度な光接続が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態における光接続構造のコア部分のみ抜粋した斜視図である。
【図２】第１の実施形態における光接続構造１の断面図である。
【図３】接続前の光配線LSI２と接続光導波路５との位置関係を示す断面図である。
【図４】接続後の光配線LSI２と接続光導波路５との位置関係を示す断面図である。
【図５】第２の実施形態における光接続構造のコア部分のみ抜粋した斜視図である。
【図６】第４の実施形態における光接続構造のコア部分のみ抜粋した斜視図である。
【図７】第５の実施形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〔第１の実施形態〕次に第１の実施形態について説明する。図１は、本実施形態における光接続構造のコア部分のみ抜粋した斜視図であり、図２は光接続構造１の断面図である。
【００１５】
図２に示すように、本実施形態における光接続構造１は、光配線層３を有する光配線ＬＳＩ２と接続光導波路５とを備えている。
【００１６】
図３は接続前の光配線LSI２と接続光導波路５の位置関係を示す横断面図である。また図４は接続後の光配線LSI２と接続光導波路５の位置関係を示す横断面図である。
【００１７】
光接続構造１は、光配線ＬＳＩ２上に着脱可能な接続光導波路５が、勘合部と被勘合部（図示しない）により接続されている。なお、光配線LSI２と接続光導波路５は、勘合ピン等を用いた勘合部と被勘合部を嵌め合わせることによって、光接続する部分の位置あわせを行うことができる。
【００１８】
図２に示すように、光配線ＬＳＩ２は、光配線層３と電気回路層４とを有している。光配線層３は、電気回路層４上に形成されている。また図示はしていないが、光配線ＬＳＩ２は、電気信号を光信号に変換する光変調器、また光信号を電気信号に変換する受光器などの光素子を備えている。
【００１９】
光配線層３は、少なくとも３層で構成されている。第１層は、クラッド３３（第１クラッド）が形成されている。第１層上には、コア３２（第１コア）を有する第２層が形成されている。第２層上には、クラッド３１（第２クラッド）を有する第３層が形成されている。すなわち光配線層３は、電気回路層４上にクラッド３３、コア３２、クラッド３１が下から順に形成されている。
【００２０】
クラッド３１とクラッド３３の屈折率は、特に限定されず、コア３２の屈折率より低い値であればよい。回折格子３４（第１回折格子）は、コア３２に形成されている。
【００２１】
図示されていないが、光変調器と受光器は、電気回路層４と電気的に接続している。光変調器に入力される電気信号は、電気回路層４から送信され、また受光器から出力される電気信号は、電気回路層４に送信する。
【００２２】
接続光導波路５は、光配線ＬＳＩ２における光配線層３上に搭載されている。接続光導波路５は、光配線層３と同様に、少なくとも３層で構成されている。第１層は、クラッド５１（第３クラッド）が形成されている。第１層上には、コア５２（第２コア）を有する第２層が形成されている。第２層上には、クラッド５３（第４クラッド）を有する第３層が形成されている。すなわち接続光導波路５は、光配線層３のクラッド３１上にクラッド５１、コア５２、クラッド５３が下から順に配置されている。
【００２３】
クラッド５１とクラッド５３の屈折率は、特に限定されず、コア５２の屈折率より低い値であればよい。図２に示すように、回折格子５４（第２回折格子）は、コア５２における回折格子３４と対向した位置に形成されている。
【００２４】
なお、図２〜４に示すように、回折格子３４、５４は回折されない残りの光の反射の影響が無視される場合、回折格子３４、５４を構成する溝は貫通していなくてもよい。言い換えると、上記の場合では光配線層２のコア３２は、接続光導波路５の回折格子５４と対向する面に、回折格子３４の溝を少なくとも一部を形成していればよく、接続光導波路５と反対側の面には溝を形成しない領域を設けてもよい。同様に、接続光導波路５のコア５２は、光配線層３と対向する面に回折格子５４の溝を少なくとも一部を形成していればよく、光配線層３と反対側の面には溝を形成しない領域を設けてもよい。
【００２５】
図４に示すように、回折格子３４は、光配線層３のコア３２を伝搬してきた光信号６１の光軸を変換して回折光６２とする機能を有しており、回折格子５４は、回折光６２を光軸変換し、接続光導波路５のコア５２に結合させる機能を有している。また同様に、回折格子５４は、コア５２を伝搬してきた光信号６３´の光軸を変換して回折光６２´とする機能を有しており、回折格子３４は回折光６２´を光軸変換してコア３２に結合させる機能を有している。
【００２６】
回折格子３４と回折格子５４の形状は、時間領域差分法（Ｆｉｎｉｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ、ＦＤＴＤ）などによって設定することができる。回折格子３４、５４において、回折光６２の光軸を傾ける光軸変換は、回折格子の周期や、溝の深さ、凹凸幅の比率によって決まる。つまり、例えば回折格子３４の周期や、溝の深さ、凹凸幅の比率を調整することで、回折格子３４は、コア３２を伝搬してきた光信号６１の光軸変換における回折効率を高めることができる。
【００２７】
なお本実施形態では、光信号６１の光軸を傾ける方法として、以下に回折格子３４と５４の形状の一例として、回折格子３４と回折格子５４のピッチ、つまり回折格子の間隔を調整した構造を示している。しかし、光信号６１の光軸が傾けることが可能な形状であればこれに限定されない。
【００２８】
本実施形態では、図４に示すように、回折格子３４は、格子間隔が光信号６１の伝搬方向に対して次第に大きくなる形状となっている。つまり回折格３４の格子間隔は、光信号６１の伝搬方向に対して単調に増加している。上記構成により、コア３２を伝搬してきた光信号６１は、回折格子３４で回折され回折光６２となり、回折光６２の光軸は光信号６１の伝搬方向から上方に向かって変換される。
【００２９】
同様に回折格子５４は、格子間隔が光信号６３´の伝搬方向に対して次第に大きくなる形状となっている。つまり回折格子５４の格子間隔は、光信号６３´の伝搬方向に対して単調に増加している。上記構成により、コア５２を伝搬してきた光信号６３´は、回折格子５４で回折され回折光６２´となり、回折光６２´の光軸は光信号６１´の伝搬方向から下方に向かって変換される。
【００３０】
なお、本実施形態では、回折光６２が垂直方向から１０度傾いた形状としているが、これに限定されない。
【００３１】
光配線層３から接続光導波路５へ、逆に接続光導波路５から光配線層３へと双方向に光信号を伝播させる場合、回折格子３４の格子間隔と回折格子５４の格子間隔とは、両方とも光信号の伝搬方向にともに次第に大きくすればよい。
【００３２】
〔作用・効果の説明〕次に図３、図４を用いて、光接続構造１の作用・効果について説明する。
【００３３】
光配線ＬＳＩ２と着脱可能な接続光導波路５は、相対する接続面（図では光配線ＬＳＩ２の上面と接続光導波路５の下面）において、おおむね垂直方向から接近させ、光配線層３の回折格子３４と接続光導波路５の回折格子５４とが対向した位置になるように接続される。
【００３４】
図４に示すように、光配線層３のコア３２を伝搬してきた光信号６１は、回折格子３４で回折され回折光６２となり、回折格子５４に結合する。回折格子５４で結合した回折光６２は、光信号６３となり接続光導波路５のコア５２を伝搬する。同様に、接続光導波路５からの光信号６３´は回折され、回折光６２´となり回折格子３４と結合すると、光信号６１´として光配線層３を伝搬する。
【００３５】
上記構成により、本実施形態における光接続構造１は、光配線ＬＳＩ２に伝搬する光信号６１を、外部配線である接続光導波路５に伝播することができ、光ファイバを設ける場合に比べて高密度な光接続が可能となる。
【００３６】
また本実施形態では、光信号６１の光軸を傾ける方法として、回折格子３４の格子間隔、または回折格子５４の格子間隔が次第に大きくなる形状としている。上記構成による効果について説明する。
【００３７】
例えば９０度光軸変換するように設計した回折格子３４で、コア３２を伝播してきた信号光６１は９０度方向に光軸変換する。そのため光軸変換された回折光６２は、光配線層３に対して垂直方向に進み、回折格子５４と結合する。このとき回折光６２は垂直方向で回折格子５４と結合するため、結合した光信号６３は左右両側、つまり伝播させたい方向とその反対方向の両方に伝播してしまい、結合効率は半分になってしまう。
【００３８】
そこで本実施形態では、回折光６２を垂直方向から傾ける。そのために、回折格子３４の周期や、溝の深さ、凹凸幅の比率を調整した形状としている。
【００３９】
その結果、回折光６２は回折光格子５４と結合後に、伝搬させたい方向（図４の右方向）とは反対方向に光信号６３が伝搬するのを防ぐことができ、回折光６２と回折格子５４との結合効率を高めることができる。上記は、コア３２を伝搬してきた光信号６１を、コア５２に接続する場合を説明したが、コア５２を伝搬してきた光信号６３´を、コア３２に接続する場合も同様である。つまり、双方向に光信号を伝播させることができる。
【００４０】
〔第２の実施形態〕次に第２の実施形態について図面を参照して説明する。図５は第２の実施形態を示す図で、光配線層３と接続光導波路５のコア部分のみ抜粋した斜視図である。
【００４１】
〔構造の説明〕本実施形態は、第１の実施形態と同様に、光接続構造１は光配線層３を有する光配線ＬＳＩ２と接続光導波路５とを有している。光配線層３は回折格子３４が形成されているコア３２を備えており、接続光導波路５は回折格子５４が形成されているコア５２を備えている。そして回折格子３４と回折格子５４は、少なくとも一部が対向して設けられている。
【００４２】
本実施形態における第１の実施形態との相違点は、コア３２は回折格子３４の前後にスポットサイズ変換器７を設けている点である。同様に、コア５２は回折格子５４の前後にスポットサイズ変換器７が設けられている。
【００４３】
回折格子３４は、回折格子３４の前後にスポットサイズ変換器７を設けることで、コア３２の幅より、回折格子３４の幅を広げることができる。また同様に、回折格子５４は、回折格子５４の前後にスポットサイズ変換器７を設けることで、コア５２の幅より回折格子５４の幅を広げることができる。
【００４４】
また本実施形態は、光配線層３におけるコア３２の屈折率Ncr3と、接続光導波路５におけるコア５２の屈折率Ncr5との値が等しく、かつ光配線層３におけるクラッド３１、３３の屈折率Ncl3と、接続光導波路５におけるクラッド５１、５３の屈折率Ncl5の値とが等しい。
【００４５】
〔作用・効果の説明〕次に本実施形態における作用・効果について説明する。本実施形態における回折格子３４、５４は、上記構成により、光配線ＬＳＩ２と接続光導波路５とが接続面に平行な方向に位置ずれを生じたとしても、回折格子３４、５４と回折光６２とが重なる部分が大きくなるため、光伝播特性の劣化を防ぐことができる。なお、本実施形態におけるその他の構造、動作は、第１の実施形態と同様である。
【００４６】
〔第３の実施形態〕次に第３の実施形態について説明する。
【００４７】
〔構造の説明〕本実施形態は、第２の実施形態と同様に、光接続構造１は光配線層３を有する光配線ＬＳＩ２と接続光導波路５とを有している。光配線層３は回折格子３４が形成されているコア３２を備えており、接続光導波路５は回折格子５４が形成されているコア５２を備えている。そして、回折格子３４と回折格子５４は、少なくとも一部が対向して設けられている。
【００４８】
そして本実施形態は、光配線層３におけるコア３２の屈折率Ncr3と、接続光導波路５におけるコア５２の屈折率Ncr5との値が等しく、かつ光配線層３におけるクラッド３１、３３の屈折率Ncl3と、接続光導波路５におけるクラッド５１、５３の屈折率Ncl5の値とが等しい。
【００４９】
本実施形態では、接続光導波路５における回折格子５４の格子間隔は、回折格子３４の格子間隔と反対方向に同じ割合で大きくなっている形状である。言い換えると、同方向にみると回折格子３４の格子間隔は次第に大きくなる形状に対して、格子間隔５４の格子間隔は回折格子３４の格子間隔と同じ割合で次第に狭くなる形状となっている。
【００５０】
〔作用・効果の説明〕次に本実施形態における作用・効果について説明する。本実施形態における回折格子５４の格子間隔は、回折格子３４の格子間隔と反対方向に同じ割合で大きくなっている形状である。そのため、回折格子３４からの回折光６２と回折格子５４からの回折光６２´とのビーム形状を同じにすることができる。
【００５１】
詳しく説明すると、回折格子３４、５４の等間隔の場合は光信号が伝搬していくと回折格子の前半部分（光信号６１の場合は図４で回折格子３４の左側）で回折する量が多く、後半部分では回折する量が徐々に少なくなってしまうためビーム形状が非対称になってしまう。そのため、ビーム形状が回折光６２と回折光６２‘が合わなくなり（強度ピークの位置がずれる）、結合効率が低下してしまう。そこで本実施例では回折格子３４，５４の間隔を調整してビーム形状を一致させることで、光配線層３の回折格子３４と、接続光導波路５の回折格子５４との接続効率（結合効率）を高めることができる。
【００５２】
〔第４の実施形態〕次に本発明の第４の実施形態について図面を参照して説明する。図６は第４の実施形態を示す図で、光配線層３と接続光導波路５の導波路コア部分のみ抜粋した斜視図である。
【００５３】
〔構造の説明〕本実施形態は、第１〜３の実施形態と同様に、光接続構造１は光配線層３を有する光配線ＬＳＩ２と接続光導波路５とを有している。光配線層３は回折格子３４が形成されているコア３２を備えており、接続光導波路５は回折格子５４が形成されているコア５２を備えている。そして、回折格子３４と回折格子５４は、少なくとも一部が対向して設けられている。
【００５４】
本実施形態における第１〜３の実施形態との相違点は、接続光導波路５におけるコア５２とクラッド５１、５３との比屈折率差Δcw（＝（Ncr5 ２ −Ncl5 ２ ）／２Ncr5 ２ ））に比べ、光配線層３のコア３２とクラッド３１、３３との比屈折率差Δow（＝(Ncr3 ２ −Ncl3 ２ ）／２Ncr3 ２ ）が高い点である。また、比屈折率差の違いに応じて、光配線層３のコア３２における回折格子の前後にスポットサイズ変換器７を設けている。スポットサイズ変換器７は、信号光６１のスポットサイズを広げ、それにより回折した回折光６２が、接続光導波路５を伝搬する信号光６３のスポットサイズとあうように設けられている。
【００５５】
接続光導波路５はＬＳＩ外の光導波路として用いられる例えばフレキシブル導波路やリジッド導波路である。材料としては、コア５２とクラッド５１、５３との比屈折率差Δcw＝０．５％〜数％となるような石英導波路やポリマー導波路で構成されている。
【００５６】
なお、上記スポットサイズ変換器７を信号光６１（ならびに回折光６２）のスポットサイズが意図的に信号光６３のスポットサイズより大きくなるように設け、それに応じてコア５２における回折格子５４の前後に別のスポットサイズ変換器７を設けてもよい。
【００５７】
〔作用・効果の説明〕次に本実施形態における作用・効果について説明する。本実施形態では、接続光導波路５におけるコア５２とクラッド５１、５３との比屈折率差が、光配線層３のコア３２とクラッド３１、３３との比屈折率差より低い値にあるため、スポットサイズの小さな光配線層３のコア３２の回折格子３４の前後にスポットサイズ変換器７を設けてスポットサイズを広げることによって、スポットサイズの大きい接続光導波路５に効率的に結合する。
【００５８】
フレキシブル導波路とリジッド導波路のようなLSI外部の光導波路に比べて、光配線層３はLSI上に光配線を引き回せるように、比屈折率差が高いことが多い。本実施形態は、上記のような状況において適用することができる。
【００５９】
フレキシブル導波路を用いる場合は、接続光導波路５における回折格子５４の部分をコア５２の屈折率と同じ石英ブロックなどの上に形成しフレキシブル導波路に埋め込むことで、加工精度を高めることができる。
【００６０】
またリジッドな導波路を用いる場合は、基板などに形成された光導波路（例えば光配線ボード）として光配線ＬＳＩ２を搭載する形態も可能となる。接続光導波路５におけるクラッド５１、５３の材料は光配線層３におけるクラッド３１、３３と同じ屈折率を持つものが望ましい。光接続構造１は、光配線ＬＳＩ２と接続光導波路５との接続面に、無反射コーティングを施して反射を防止することも可能である。
【００６１】
〔第５の実施形態〕次に第５の実施形態について図面を参照して説明する。図７は第５の実施形態を示す斜視図である。
【００６２】
〔構造の説明〕本実施形態は、第１〜４の実施形態と同様に、光接続構造１は光配線層３を有する光配線ＬＳＩ２と接続光導波路５とを有している。光配線層３は回折格子３４が形成されているコア３２を備えており、接続光導波路５は回折格子５４が形成されているコア５２を備えている。そして、回折格子３４と回折格子５４は、少なくとも一部が対向して設けられている。
【００６３】
本実施形態における光接続構造１は、光配線層３は複数の回折格子３４を有しており、光配線層３をもつ光配線ＬＳＩ２は、支持基板９に固定されている。同様に、接続光導波路５は、複数の回折格子５４を有しておりコネクタ筐体８に固定されている。
【００６４】
光配線層３に設けられた複数の回折格子３４は、接続光導波路５に設けられた複数の回折格子５４と少なくとも一部が対向して設けられている。つまり光配線層３内の回折格子３４は、接続光導波路５内に設けられる回折格子５４と相対した位置に設けられている。
【００６５】
コネクタ筐体８は、図７中に破線で示した凹部を有し、凹部の一面（図７の右側）は開口を有している。この凹部内に回折格子５４を収容することで、接続光導波路５を固定する。またコネクタ筐体８は、勘合穴８１を有している。一方、支持基板９は光配線ＬＳＩ２を固定するとともに、コネクタ筐体８と勘合可能な勘合ピン９１を有している。コネクタ筐体８と支持基板９とは、勘合穴８１と勘合ピン９１を勘合させることで位置合わせをすることができる。
【００６６】
勘合ピン９１と勘合穴８１の関係は用途に応じて使い分けることは可能である。さらにコネクタ筐体８を固定するために、支持基板９に係止手段を有するコネクタホルダを配置してもよいことは第１の実施形態と同様である。
【００６７】
〔作用・効果の説明〕次に本実施形態における作用・効果について説明する。本実施形態における光接続構造１は、複数の回折格子を２次元的に配置することが可能となり、光配線ＬＳＩ２と接続光導波路５との接続レイアウトの自由度が向上し、高密度な接続が可能となる。
【００６８】
また勘合穴８１と勘合ピン９１でコネクタ筐体８と支持基板９を固定している。そのため、コネクタ筐体８の着脱によって、光導波路に対して概ね垂直方向に接続光導波路５を容易に着脱することができる。
【００６９】
なお、以上の実施形態において、接続光導波路５と光配線層３が表面近くにあり、両者が向かい合っている例を示しているが、かならずしもそういった構成にとらわれない。接続光導波路５と光配線３の導波路の位置が離れている場合は、回折光の光軸上であって、接続光導波路５の表面あるいは光配線層３の表面等にレンズ効果を有する構造を配置（または加工）してビーム径を調整してもよい。また、接続光導波路５は、光導波路構造が1層だけでなく多層にしてもよく、個々の導波路層において回折格子を配置することが可能である。
【００７０】
以上、本発明を上記実施の形態及び実施例に即して説明したが、本発明は、上記実施の形態、及び実施例の構成のみに限定されるものでなく、本発明の範囲内で当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことはもちろんである。
【００７１】
なお、この出願は、２０１０年７月２３日に出願された日本出願特願２０１０−１６５９１９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００７２】
１ 光接続構造
２ 光配線ＬＳＩ
３ 光配線層
３１ クラッド
３２ コア
３３ クラッド
３４ 回折格子
４ 電気回路層
５ 接続光導波路
５１ クラッド
５２ コア
５３ クラッド
５４ 回折格子
６１、６１´、６３、６３´ 光信号
６２ 回折光
７ スポットサイズ変換器
８ コネクタ筐体
８１ 勘合穴
９ 支持基板
９１ 勘合ピン
Claims (9)
- 第１コアを有する光導波路と
前記光導波路上に、第２コアを有する接続光導波路とを設け、
前記第１コアに形成された第１回折格子と前記第２コアに形成された第２回折格子の少なくとも一部が対向して設けられており、
前記第１回折格子の格子間隔は、前記第１回折格子に向かって前記第１コア内を伝播してきた光信号の伝播方向に単調に増加し、
前記第２回折格子の格子間隔は、前記第２回折格子に向かって前記第２コア内を伝播してきた光信号の伝播方向に単調に増加し、
一方の回折格子からの回折光が他方の回折格子と結合することを特徴とする光接続構造。 - 前記第１回折格子の格子間隔と、前記第２回折格子の格子間隔とは同じ割合で変化した形状であることを特徴とする請求項１に記載の光接続構造。
- 前記光導波路は、
電気回路層と
前記電気回路層上に形成された光配線層とを備え、
前記光配線層は
前記第１コアより屈折率が低い第１クラッドを有する第１クラッド層と
前記第１コアを有する第１コア層と
前記第１コアより屈折率が低い第２クラッドを有する第２クラッド層とが順に積層されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光接続構造。 - 前記接続光導波路は前記第２クラッド層上に、
前記第２コアより屈折率が低く、第３クラッドを有する第３クラッド層と
前記第２コアを有する第２コア層と
前記第２コアより屈折率が低い第４クラッドを有する第４クラッド層とが順に積層されていることを特徴とする請求項３に記載の光接続構造。 - 第１コアの屈折率と第２コアの屈折率の値が等しく、第１クラッドと第２クラッドと第３クラッドと第４クラッドの屈折率の値が等しいことを特徴とする請求項４に記載の光接続構造。
- 前記第１コアと前記第１クラッドまたは第２クラッドとの比屈折率差は、第２コアと前記第３クラッドまたは第４クラッドとの比屈折率差より高いことを特徴とする請求項４に記載の光接続構造。
- 前記第１コアにおける第１回折格子の前後部分と前記第２コアにおける第２回折格子の前後部分の少なくとも一方に、スポットサイズ変換器を設けていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光接続構造。
- 前記接続光導波路は、前記光導波路に対して着脱可能であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光接続構造。
- 電気回路層と前記電気回路層上に形成され第１コアを有する光配線層とを有する光導波路および嵌合部材を設けている基板と、
第２コアを設けている接続光導波路および前記嵌合部材と嵌合する被嵌合部材を備え、前記嵌合部材と前記被嵌合部材を嵌合することにより前記光導波路上に前記接続光導波路を固定する筐体と
を備え、
前記第１コアに形成された第１回折格子と前記第２コアに形成された第２回折格子の少なくとも一部が対向して設けられており、
前記第１回折格子の格子間隔は、前記第１回折格子に向かって前記第１コア内を伝播してきた光信号の伝播方向に単調に増加し、前記第２回折格子の格子間隔は、前記第２回折格子に向かって前記第２コア内を伝播してきた光信号の伝播方向に単調に増加していることを特徴とする光接続構造。
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