JP2014002218A - 光導波路および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】クロストークが抑制されたＳ／Ｎ比の高い光導波路、および、かかる光導波路を備える信頼性の高い電子機器を提供すること。
【解決手段】光導波路１は、平板状をなしており、並列に設けられた光信号の伝送に供される４本の信号伝送用コア部１４１と、各々２本の信号伝送用コア部１４１の間に信号伝送用コア部１４１と並列に設けられ、伝送特性の評価に用いられる評価用コア部１４３と、各々２本の信号伝送用コア部１４１の間に信号伝送用コア部１４１と並列に設けられ、光信号の伝送に供されないダミー用コア部１４２と、各コア部１４１、１４２、１４３にそれぞれ隣接して併設され、これらのコア部より屈折率の低い側面クラッド部１５と、を有する。また、光導波路１には凹部１７０が形成されており、この凹部１７０の内面のうち、信号伝送用コア部１４１を横断する領域は信号伝送用コア部１４１の光路を変換するミラー（光路変換部）１７になっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光導波路および電子機器に関するものである。

光搬送波を使用してデータを移送する光通信技術が開発され、近年、この光搬送波を、一地点から他地点に導くための手段として、光導波路が普及しつつある。この光導波路は、線状のコア部と、その周囲を覆うように設けられたクラッド部と、を有している。コア部は、光搬送波の光に対して実質的に透明な材料によって構成され、クラッド部は、コア部より屈折率が低い材料によって構成されている。

光導波路では、コア部の一端から導入された光が、クラッド部との境界で反射しながら他端に伝送（搬送）される。光導波路の入射側には半導体レーザー等の発光素子が配置され、出射側にはフォトダイオード等の受光素子が配置される。発光素子から入射された光は光導波路を伝搬し、受光素子により受光され、受光した光の明滅パターンもしくはその強弱パターンに基づいて通信を行う。

例えば、特許文献１には、信号処理基板内に、複数のコア部を含む光導波路と、各コア部に対応してそれぞれ設けられた発光素子および受光素子と、が配置されてなるものが提案されている。

このような信号処理基板においては、処理に供される信号の量が増加しつつある一方、信号処理基板の小型化への要請も強まりつつある。このため、信号処理基板の信号処理容量の増大を図りつつ、同時に大型化を抑制する取り組みが求められている。具体的には、光導波路により多くのコア部を形成し、光導波路の高密度化を図ることにより、信号処理容量の増大が図られる。

光導波路に形成されるコア部の数が増えると、コア部同士の間隔が狭まることとなる。ところが、コア部同士の間隔が狭まると、コア部から漏れ出た信号光がクラッド部を横断して隣り合うコア部に混信し、これにより光通信のＳ／Ｎ比が低下する現象（クロストーク）が顕在化するという問題がある。

特開２００９−１３９４１２号公報

本発明の目的は、クロストークが抑制されたＳ／Ｎ比の高い光導波路、および、かかる光導波路を備える信頼性の高い電子機器を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（１３）の本発明により達成される。
（１） 平板状をなす光導波路であって、
並列に設けられ、光信号の伝送に供される２本の信号伝送用コア部と、
前記２本の信号伝送用コア部の間に前記信号伝送用コア部と並列に設けられ、伝送特性の評価に用いられる評価用コア部と、
前記２本の信号伝送用コア部の間に前記信号伝送用コア部と並列に設けられ、光信号の伝送に供されないダミー用コア部と、
前記信号伝送用コア部、前記評価用コア部および前記ダミー用コア部にそれぞれ隣接して併設され、これらのコア部より屈折率の低い側面クラッド部と、を有することを特徴とする光導波路。

（２） 前記ダミー用コア部は、前記信号伝送用コア部と前記評価用コア部との間に設けられている上記（１）に記載の光導波路。

（３） 前記ダミー用コア部の幅は、そのダミー用コア部と隣り合う前記信号伝送用コア部および前記評価用コア部の幅よりも狭い上記（１）または（２）に記載の光導波路。

（４） 前記側面クラッド部の幅は、その側面クラッド部に隣接する前記信号伝送用コア部、前記評価用コア部および前記ダミー用コア部の幅よりも狭い上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の光導波路。

（５） 前記評価用コア部の幅は、その評価用コア部と隣り合う前記信号伝送用コア部の幅と等しい上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の光導波路。

（６） さらに、前記信号伝送用コア部の途中または延長線上に設けられ、前記信号伝送用コア部の光路を変換する光路変換部を有する上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の光導波路。

（７） 前記ダミー用コア部は、前記信号伝送用コア部を介して両側にそれぞれ設けられており、
前記光路変換部が設けられた信号伝送用コア部に隣り合う前記ダミー用コア部は、前記光路変換部近傍において途切れるよう構成されている上記（６）に記載の光導波路。

（８） 前記評価用コア部は、当該光導波路の端面に露出するよう構成されている上記（６）または（７）に記載の光導波路。

（９） 平板状をなす光導波路であって、
並列に設けられ、光信号の伝送に供される２本の信号伝送用コア部と、
前記２本の信号伝送用コア部の間に前記信号伝送用コア部と並列に設けられ、光信号の伝送に供されない複数のダミー用コア部と、
前記信号伝送用コア部および前記ダミー用コア部にそれぞれ隣接して併設され、これらのコア部より屈折率の低い側面クラッド部と、を有することを特徴とする光導波路。

（１０） 前記側面クラッド部の幅は、５〜５０μｍである上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の光導波路。

（１１） 前記２本の信号伝送用コア部の間に位置する前記側面クラッド部の幅がすべて一様である上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の光導波路。

（１２） 当該光導波路は、母材に対してマスクレスにより露光処理を施し、露光領域と非露光領域との間で屈折率差を生じさせ、前記露光領域と前記非露光領域のうち、高屈折率側の領域を前記各コア部とし、低屈折率側の領域を前記側面クラッド部としてなるものである上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の光導波路。

（１３） 上記（１）ないし（１２）のいずれかに記載の光導波路を備えることを特徴とする電子機器。

本発明によれば、２本の信号伝送用コア部の間にダミー用コア部および評価用コア部のうちの少なくとも一方を配置したことにより、２本の信号伝送用コア部間におけるクロストークが抑制されるので、Ｓ／Ｎ比の高い光導波路が得られる。

また、本発明によれば、上記光導波路を備えることにより、信頼性の高い電子機器が得られる。

本発明の光導波路の実施形態のコア層を示す平面図である。 本発明の光導波路の実施形態のうち、一部を示す斜視図である。 本発明の光導波路の実施形態を示す縦断面図である。 本発明の光導波路の実施形態のコア層の他の構成例を示す平面図である。 実施例２で得られた光導波路のコア層を示す平面図である。

以下、本発明の光導波路および電子機器について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜光導波路＞
まず、本発明の光導波路の実施形態について説明する。

図１は、本発明の光導波路の実施形態のコア層を示す平面図、図２は、本発明の光導波路の実施形態のうち、一部を示す斜視図、図３は、本発明の光導波路の実施形態を示す縦断面図である。

図２に示す光導波路１は、帯状をなし、光信号を伝送し得る部材であり、クラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２が下方からこの順で積層されてなるものである。

また、図１に示すコア層１３は、平面視において並列に設けられた４本の信号伝送用コア部１４１と、各々の２本の信号伝送用コア部１４１の間に信号伝送用コア部１４１と並列に設けられ、光信号の伝送に供されない２本ずつのダミー用コア部１４２と、各々の２本の信号伝送用コア部１４１の間に信号伝送用コア部１４１と並列に設けられ、伝送特性の評価に用いられる１本ずつの評価用コア部１４３と、を有している。さらに、コア層１３は、信号伝送用コア部１４１、ダミー用コア部１４２および評価用コア部１４３にそれぞれ隣接して併設され（すなわち、コア層１３においてこれらのコア部１４１、１４２、１４３の間を埋めるように設けられ）、これらのコア部１４１、１４２、１４３より屈折率の低い側面クラッド部１５も有している。また、光導波路１には、図３に示すように、クラッド層１２の上面に開口する凹部１７０が形成されており、その凹部１７０の内面のうち、信号伝送用コア部１４１を横断する領域は信号伝送用コア部１４１の光路を変換するミラー（光路変換部）１７になっている。

なお、本明細書における「並列」とは、例えば２本のコア部同士が互いに接することなく、ほぼ同じ方向に延伸している状態を指す。

図１に示す光導波路１は、上述したように、４本の信号伝送用コア部１４１と、これらの間に設けられた合計６本のダミー用コア部１４２および合計３本の評価用コア部１４３と、を有している。このうち、信号伝送用コア部１４１には信号光が入射され、出射光を受光することにより光通信が行われる。一方、ダミー用コア部１４２は光信号の伝送に供されないコア部であり、評価用コア部１４３は伝送特性の評価に用いられるコア部である。

また、側面クラッド部１５は、各コア部１４１、１４２、１４３にそれぞれ隣接して併設されている。

２本の信号伝送用コア部１４１の間にこのようなダミー用コア部１４２や評価用コア部１４３を設けたことにより、信号伝送用コア部１４１から漏れ出た信号光をこのダミー用コア部１４２や評価用コア部１４３に入射させ、それにより漏れ出た信号光が側面クラッド部１５を横断してしまうことが抑制される。その結果、漏れ出た信号光が隣り合う信号伝送用コア部１４１に混在し難くなり（クロストークが抑制され）、その信号伝送用コア部１４１における光通信のＳ／Ｎ比の低下が抑制される。

以下、光導波路１の各部の構成について順次説明する。
（コア層）
図１、２に示すコア層１３には、前述したように、信号伝送用コア部１４１、ダミー用コア部１４２、評価用コア部１４３、および側面クラッド部１５が形成されている。これにより、各コア部１４１、１４２、１４３は、それぞれクラッド部（側面クラッド部１５および各クラッド層１１、１２）で囲まれることとなる。その結果、各コア部１４１、１４２、１４３には信号光が閉じ込められ、その信号光を伝搬することができる。

信号伝送用コア部１４１の屈折率は、クラッド部の屈折率より大きければよいが、その差は０．３％以上であるのが好ましく、０．５％以上であるのがより好ましい。一方、上限値は特に設定されないが、好ましくは５．５％程度とされる。屈折率差が前記下限値未満の場合、光を伝搬する効果が低下するおそれがあり、一方、屈折率差が前記上限値を上回る場合、光の伝送効率のそれ以上の向上は期待できない。

また、ダミー用コア部１４２の屈折率も、クラッド部の屈折率より大きければよく、その差は上記の範囲であるのが好ましい。これにより、ダミー用コア部１４２は信号伝送用コア部１４１から漏れ出た信号光を確実に閉じ込めることができ、クロストークの抑制に確実に寄与するものとなる。

さらに、評価用コア部１４３の屈折率も、クラッド部の屈折率より大きければよく、その差は上記の範囲であるのが好ましく、信号伝送用コア部１４１の屈折率と等しいのがより好ましい。これにより、評価用コア部１４３の評価結果に基づき、信号伝送用コア部１４１の伝送特性をより正確に評価することができる。

なお、前記屈折率差とは、各コア部１４１、１４２、１４３の屈折率をＡ、クラッド部の屈折率をＢとしたとき、次式で表される。
屈折率差（％）＝｜Ａ／Ｂ−１｜×１００

また、各コア部１４１、１４２、１４３の横断面における屈折率分布は、いかなる形状の分布であってもよい。この屈折率分布は、屈折率が不連続的に変化したいわゆるステップインデックス（ＳＩ）型の分布であってもよく、屈折率が連続的に変化したいわゆるグレーデッドインデックス（ＧＩ）型の分布であってもよい。ＳＩ型の分布であれば屈折率分布の形成が容易であり、ＧＩ型の分布であれば屈折率の高い領域に信号光が集まる確率が高くなるため伝送効率が向上する。

また、各コア部１４１、１４２、１４３は、平面視で直線状であっても曲線状であってもよい。

また、各コア部１４２、１４３は、それぞれ、光導波路１のうち、一部の領域において信号伝送用コア部１４１と並列に設けられていればよく、他部の領域においては省略されていてもよい。なお、このような領域における２本の信号伝送用コア部１４１は、互いに交差していたり、分岐していたりしていてもよい。

なお、各コア部１４１、１４２、１４３の横断面形状は特に限定されず、例えば、真円、楕円形、長円形等の円形、三角形、四角形、五角形、六角形等の多角形であってもよいが、四角形（矩形状）であることにより、各コア部１４１、１４２、１４３を形成し易い利点がある。

図１に示すコア層１３に形成された信号伝送用コア部１４１には、信号光が入射され、これにより光通信が行われる。

一方、ダミー用コア部１４２には信号光は入射されず、信号伝送用コア部１４１から側面クラッド部１５に漏れ出た信号光を閉じ込めることにより、そこから再び側面クラッド部１５に漏れ出ることが抑制される。その結果、２本の信号伝送用コア部１４１間で生じるクロストークを抑制することができる。

また、評価用コア部１４３には伝送特性を評価するための光が入射され、出射光の強度等を測定することにより伝送効率等を測定することができる。これにより、その評価用コア部１４３に隣り合う信号伝送用コア部１４１の伝送特性を間接的に評価することができる。

なお、評価用コア部１４３はこのような評価機能に加え、上述したダミー用コア部１４２と同じ機能をも有している。したがって、図１に示すように各々２本のダミー用コア部１４２の間に１本の評価用コア部１４３を設けたことにより、３本のダミー用コア部１４２を設けた場合と同様のクロストーク抑制効果が得られる。

ここで、図１に示す各ダミー用コア部１４２は、それぞれ信号伝送用コア部１４１と評価用コア部１４３との間に設けられている。これにより、信号伝送用コア部１４１や評価用コア部１４３に迷光が侵入し難くなり、それぞれのＳ／Ｎ比の向上が図られる。その結果、信号伝送用コア部１４１における光通信の品質が向上するとともに、評価用コア部１４３において評価される伝送特性の評価精度が向上する。

また、図１では、２本の信号伝送用コア部１４１の間に２本のダミー用コア部１４２が設けられている。このように複数のダミー用コア部１４２を設けることにより、クロストークの抑制効果が特に増強される。これは、１本のみの場合に比べて、複数のダミー用コア部１４２を設けたことにより、ダミー用コア部１４２と側面クラッド部１５との界面の数が多くなるため、信号伝送用コア部１４１から漏れ出た光がこの界面において反射、拡散される確率が高くなることによると考えられる。

また、各コア部１４１、１４２、１４３の幅および高さ（コア層１３の厚さ）は、特に限定されないが、それぞれ、１０〜２００μｍ程度であるのが好ましく、１５〜１００μｍ程度であるのがより好ましく、２０〜７０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、光導波路１の伝送効率の低下を抑えつつ信号伝送用コア部１４１の高密度化を図ることができる。その結果、光導波路１の伝送容量の増大を図ることができる。

一方、各コア部１４１、１４２、１４３同士の間に位置する側面クラッド部１５の幅は、５〜５０μｍ程度であるのが好ましく、７〜４５μｍ程度であるのがより好ましく、１０〜４０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、信号伝送用コア部１４１同士の間で光信号が混在（クロストーク）するのを防止しつつ、光導波路１の高密度化を図ることができる。

また、ダミー用コア部１４２の幅は、そのダミー用コア部１４２と隣り合う信号伝送用コア部１４１および評価用コア部１４３の幅よりも狭いことが好ましい。ダミー用コア部１４２の幅をこのように設定することにより、クロストークを抑制するとともに、光導波路１の高密度化を図ることができる。

具体的には、ダミー用コア部１４２の幅は、隣り合う信号伝送用コア部１４１の幅の１０〜９５％程度であるのが好ましく、１５〜９０％程度であるのがより好ましい。

なお、「ダミー用コア部１４２に隣り合う信号伝送用コア部１４１および評価用コア部１４３」とは、側面クラッド部１５等を介してそのダミー用コア部１４２に最も近い信号伝送用コア部１４１および評価用コア部１４３を指す。

また、側面クラッド部１５の幅は、その側面クラッド部１５に隣接する信号伝送用コア部１４１、ダミー用コア部１４２および評価用コア部１４３の幅よりも狭いことが好ましい。側面クラッド部１５の幅をこのように設定することにより、クロストークを抑制するとともに、光導波路１の高密度化を図ることができる。

具体的には、側面クラッド部１５の幅は、隣接する信号伝送用コア部１４１の幅の５〜９５％程度であるのが好ましく、１０〜９０％程度であるのがより好ましい。

なお、信号伝送用コア部１４１同士の間に位置する側面クラッド部１５の幅は、光導波路１全体ですべて一様になっているのが好ましい。これにより、信号伝送用コア部１４１の周辺および評価用コア部１４３の周辺の光伝送環境を一様にすることができる。その結果、信号伝送用コア部１４１の光伝送特性も均一になって伝送効率が向上する。これは光伝送特性が不均一であると、いわゆるボトルネックが生じて全体の伝送効率が低下するからである。また、評価用コア部１４３の光伝送特性が均一になって評価精度を向上させることができる。なお、側面クラッド部１５の幅がすべて一様とは、光導波路１全体で信号伝送用コア部１４１同士の間に位置する複数の側面クラッド部１５の幅が互いに同じであり、かつ、各側面クラッド部１５の幅も一方の端部から他方の端部まで一定であることをいう。また、より好ましくは、信号伝送用コア部１４１同士の間に位置していない側面クラッド部１５、図１では、最上部および最下部にある（余白部にある）側面クラッド部１５についても、その幅が他の側面クラッド部１５の幅と等しくされる。

また、評価用コア部１４３の幅は、その評価用コア部１４３と隣り合う信号伝送用コア部１４１の幅と等しいことが好ましい。評価用コア部１４３の幅をこのように設定することにより、評価用コア部１４３と信号伝送用コア部１４１の構造が同じになる。このため、両者の伝送特性についてもほぼ同じであるとみなすことができることとなり、評価用コア部１４３における伝送特性を評価することによって、高い信頼性のもと、信号伝送用コア部１４１における伝送特性を間接的に評価することができる。なお、信号伝送用コア部１４１および評価用コア部１４３のうちの少なくとも一方の近傍には、必要に応じてこれらを相互に判別するためのマークを付しておいてもよい。

ここで、評価用コア部１４３は、前述したように、その伝送特性を評価するためのコア部であり、評価用コア部１４３を評価することによって信号伝送用コア部１４１を直接評価しなくても間接的に評価することを可能にするものである。

そもそも信号伝送用コア部１４１の伝送特性は、信号伝送用コア部１４１に光を入射し、出射光の強度等に基づいて評価される。しかしながら、クラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２の積層体を製造するメーカー（積層体メーカー）と、その積層体にミラー１７を形成し、電子機器等に組み込むメーカー（電子機器メーカー）とが異なる場合があり、このような場合に、積層体メーカーが積層体を出荷する段階で積層体中に形成された信号伝送用コア部１４１の伝送特性を評価することができないという問題がある。具体的には、電子機器メーカーでミラーを形成することを前提に、信号伝送用コア部１４１を積層体の端面に露出させない場合があり、このような場合には、積層体の段階で信号伝送用コア部１４１に光を入射することができない。この場合、積層体メーカーでは出荷する積層体の品質を検査することができず、その品質を保証することもできない。

かかる課題を踏まえ、本発明では、積層体の段階でも光を入射し得るよう構成された評価用コア部１４３を設けることによって、たとえ信号伝送用コア部１４１が積層体の表面に露出していない場合であっても、積層体メーカーは積層体の出荷時に信号伝送用コア部１４１の伝送特性等を間接的に検査、評価することを可能にする。すなわち、本発明の光導波路によれば、信号伝送用コア部１４１の形状にかかわらず、その伝送特性等を評価することができる。

また、電子機器メーカーでは、光導波路１の各信号伝送用コア部１４１に対応して発光素子や受光素子を配置し、これらを電子機器内に組み込む。その後、電子機器の動作を評価する際には、この信号伝送用コア部１４１に信号光が入射されることとなる。

ここで、電子機器の動作に異常が認められた場合、その原因を究明する過程で光導波路単独の特性を評価する必要がある。ところが光導波路が電子機器に組み込まれた状態では、各信号伝送用コア部１４１に対応して発光素子や受光素子が配置されており、光導波路１から出射する信号光の強度にはこれらの素子の影響も含まれているため、光導波路単独の特性を評価することができないという問題がある。

これに対し、上述した評価用コア部１４３が発光素子や受光素子等で塞がれていなければ、この評価用コア部１４３に光を入射することにより、光導波路単独の特性を評価することが可能になる。これにより、電子機器の不具合の原因を確実に究明し、対策をとることができる。

上述したようなコア層１３の構成材料（主材料）は、例えば、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂やオキセタン系樹脂のような環状エーテル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリウレタン、ポリオレフィン系樹脂、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ＰＥＴやＰＢＴのようなポリエステル、ポリエチレンサクシネート、ポリサルフォン、ポリエーテル、また、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料の他、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料等を用いることができる。なお、樹脂材料は、異なる組成のものを組み合わせた複合材料であってもよい。

また、これらの中でも特に（メタ）アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂、およびポリオレフィン系樹脂からなる群から選択される少なくとも１種が好ましく、（メタ）アクリル系樹脂またはエポキシ系樹脂がより好ましい。これらの樹脂材料は、光の透過性が高いことから、特に伝送損失の小さい光導波路１が得られる。

なお、評価用コア部１４３は必要に応じて設けられればよく、省略することもできる。この場合でも、２本の信号伝送用コア部１４１の間に２本のダミー用コア部１４２が設けられているので、クロストークを十分に抑制することができる。

（クラッド層）
一方、クラッド層１１、１２は、コア層１３の下部および上部に位置する。

クラッド層１１、１２の平均厚さは、コア層１３の平均厚さの０．０５〜１．５倍程度であるのが好ましく、０．１〜１．２５倍程度であるのがより好ましい。具体的には、クラッド層１１、１２の平均厚さは、それぞれ１〜２００μｍ程度であるのが好ましく、３〜１００μｍ程度であるのがより好ましく、５〜６０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、光導波路１が必要以上に厚膜化するのを防止しつつ、クラッド部としての機能が確保される。

また、クラッド層１１、１２の構成材料としては、例えば、前述したコア層１３の構成材料と同様の材料を用いることができるが、特に（メタ）アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂、およびポリオレフィン系樹脂からなる群から選択される少なくとも１種であるのが好ましく、（メタ）アクリル系樹脂またはエポキシ系樹脂がより好ましい。

また、光導波路１の横断面の厚さ方向の屈折率分布についても、特に限定されず、例えばＳＩ型、ＧＩ型の分布が挙げられる。

光導波路１中に形成される信号伝送用コア部１４１の数は、特に限定されないが、２〜１００本程度であるのが好ましく、２〜５０本程度であるのがより好ましい。なお、信号伝送用コア部１４１の数が多い場合は、必要に応じて、光導波路１を多層化してもよい。具体的には、図２に示す光導波路１の上に、さらにコア層とクラッド層とを交互に重ねることにより多層化することができる。

また、２本の信号伝送用コア部１４１の間に設けられるダミー用コア部１４２の本数は２〜１０本程度であるのが好ましく、２〜８本程度であるのがより好ましい。これにより、信号伝送用コア部１４１間において生じるクロストークを十分に抑制しつつ、光導波路１の高密度化を図ることができる。

さらに、２本の信号伝送用コア部１４１の間に設けられる評価用コア部１４３の本数は、１〜３本程度であるのが好ましい。

また、必要に応じて、光導波路１の下面には支持フィルムが、上面にはカバーフィルムが、それぞれ必要に応じて設けられていてもよい。

支持フィルムおよびカバーフィルムの構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド等の各種樹脂材料が挙げられる。

また、支持フィルムおよびカバーフィルムの平均厚さは、特に限定されないが、５〜５００μｍ程度であるのが好ましく、１０〜４００μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、支持フィルムおよびカバーフィルムは、適度な剛性を有するものとなるため、光導波路１を確実に支持するとともに、外力や外部環境から光導波路１を確実に保護することができる。

（ミラー）
本実施形態に係る光導波路１は、信号伝送用コア部１４１の光路を変換するミラー（光路変換部）１７を有している。

図１、３は、光導波路１の信号伝送用コア部１４１の途中にミラー１７が形成されている例を示す図である。

図１、３に示す光導波路１には、信号伝送用コア部１４１を厚さ方向に貫通するように、縦断面がＶ字状をなす凹部１７０が信号伝送用コア部１４１の途中に形成されている。そして、ミラー１７は、この凹部１７０の内面の一部で構成されている。ミラー１７は平面状であり、かつ信号伝送用コア部１４１の軸線（光軸）に対して４５°傾斜している。このミラー１７に信号伝送用コア部１４１を伝搬してきた光が反射され、図３の下方に光路が９０°変換される。また、図３の下方から伝搬してきた光は、ミラー１７で反射され信号伝送用コア部１４１に入射する。すなわち、ミラー１７は、信号伝送用コア部１４１を伝搬する光の光路を変換する光路変換機能を有する。

なお、必要に応じて、ミラー１７を構成する加工面の表面に反射膜が成膜されていてもよい。この反射膜としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ等の金属膜や、信号伝送用コア部１４１より低屈折率の材料の膜等が挙げられる。金属膜の形成方法としては、例えば、真空蒸着のような物理蒸着法、ＣＶＤのような化学蒸着法、めっき法等が挙げられる。

また、ミラー１７は信号伝送用コア部１４１の途中ではなく、側面クラッド部１５内であって信号伝送用コア部１４１の延長線上に設けられてもよい。

図４は、本発明の光導波路の実施形態のコア層の他の構成例を示す平面図である。
図４では、信号伝送用コア部１４１が光導波路１の端部まで達しておらず、途中で途切れており、そこに側面クラッド部１５が形成されている。そして、この側面クラッド部１５内にミラー１７が形成されている。このような場合、ミラー１７と信号伝送用コア部１４１との間には薄い側面クラッド部１５が存在するが、信号光はこの側面クラッド部１５を透過して伝搬する。

なお、ミラー１７は、例えば湾曲させた導波路等、その他の光路変換部で代替することもできる。

また、信号伝送用コア部１４１に隣り合うダミー用コア部１４２は、図１に示すように、ミラー１７近傍、すなわちミラー１７に対応する部分において途切れるよう構成されている。これにより、ミラー１７にダミー用コア部１４２が露出することが防止される。すなわち、凹部１７０の幅は、信号伝送用コア部１４１の幅よりも広く設定されることが一般的であるので、ダミー用コア部１４２が途切れるように構成されていない場合、凹部１７０とダミー用コア部１４２とが干渉し、ダミー用コア部１４２がミラー１７に露出してしまうおそれがあるが、ミラー１７近傍においてダミー用コア部１４２を途切れさせることにより、ダミー用コア部１４２がミラー１７に露出してしまうのを防ぐことができる。その結果、信号伝送用コア部１４１から漏れ出た光やその他の迷光がダミー用コア部１４２に侵入し、これがミラー１７から出射して受光素子に到達したり、あるいは、発光素子から出射した光がミラー１７からダミー用コア部１４２に入射したりすることが抑制される。そして、光通信におけるＳ／Ｎ比が低下するのを避けることができる。

＜光導波路の製造方法＞
次に、本発明の光導波路を製造する方法について説明する。

光導波路１は、クラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２をこの順に積層し、圧着または接着することによって製造されるが、このうちコア層１３中に信号伝送用コア部１４１、ダミー用コア部１４２および評価用コア部１４３と側面クラッド部１５とを形成するのには、例えばナノインプリント法、直接描画法、直接露光自己形成法等が用いられる。また、直接描画法では、光等の放射線の照射により露光領域と非露光領域との間に屈折率差を形成し得る屈折率変調能を有する被膜に向けて局所的に放射線を照射し、屈折率差を形成することにより各コア部１４１、１４２、１４３と側面クラッド部１５とを形成する。

屈折率変調の原理には、例えばモノマーディフュージョン、フォトブリーチング、光異性化、光二量化等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせたものが用いられる。このうち、屈折率変調の原理としては、特にモノマーディフュージョンが好ましく採用される。モノマーディフュージョンでは、ポリマー中にこのポリマーと屈折率の異なる光重合性モノマーが分散してなる材料で構成された層に対して部分的に光を照射（露光）し、光重合性モノマーの重合を生起させるとともに、それに伴って光重合性モノマーを移動、偏在させることにより、層内に屈折率の偏りが生じる。すなわち、層の露光領域と非露光領域との間に屈折率差が生じる。なお、ポリマーと光重合性モノマーとの間における屈折率の大小関係に応じて、露光領域の屈折率が高くなる場合と低くなる場合とがある。したがって、露光領域と非露光領域のうち、高屈折率側の領域が各コア部１４１、１４２、１４３となり、低屈折率側の領域が側面クラッド部１５となる。

このような原理の屈折率変調においては、光を照射する領域を選択するのみで、いかなる形状の各コア部１４１、１４２、１４３をも簡単に形成することができるので、光導波路１を極めて効率よく製造することができる。また、このような原理で形成される屈折率分布は、光重合性モノマーの濃度分布に対応して形成されるため、形成された各コア部１４１、１４２、１４３の横断面における屈折率分布は滑らかな屈折率変化を伴うものとなる。その結果、製造される光導波路１は、ＧＩ型の屈折率分布を有するものとなり、伝送特性が高いものとなる。

このようなモノマーディフュージョンを生じる材料としては、例えば、特開２０１０−０９０３２８号公報に記載された感光性樹脂組成物等が挙げられる。

一方、フォトブリーチング、光異性化および光二量化といった原理による屈折率変調の場合、照射する光の照射量（放射線の照射量）に応じて屈折率の変化量を調整することができる。フォトブリーチングでは、光の照射によって材料中の分子構造が切断され、離脱性基が主鎖から離脱する。これにより材料の屈折率を変化させ、各コア部１４１、１４２、１４３を形成する。また、光異性化および光二量化では、光の照射によって材料の光異性化または光二量化を生じ、材料の屈折率が変化する。これにより各コア部１４１、１４２、１４３を形成する。

フォトブリーチングを生じる材料としては、例えば、特開２００９−１４５８６７号公報に記載されたコアフィルム材料等が挙げられる。

また、光異性化を生じる材料としては、例えば、特開２００５−１６４６５０号公報に記載されたノルボルネン系樹脂等が挙げられる。

また、光二量化を生じる材料としては、例えば、特開２０１１−１０５７９１号公報に記載された感光性樹脂組成物等が挙げられる。

なお、照射する光の照射量を徐々に変化させることにより、形成される屈折率分布も滑らかな屈折率変化を伴うものとなる。照射する光の照射量を徐々に変化させる方法としては、例えば、グレイトーンマスクやハーフトーンマスクといった多階調マスクを用いる方法、光強度に分布がある光ビームを走査する方法、領域ごとの照射時間を変化させつつ照射する方法等が挙げられる。

また、ポリマー中に屈折率調整剤を拡散させ、その際、屈折率調整剤の濃度を連続的に変化させることによって屈折率差を形成するようにしてもよい。ポリマー中に屈折率調整剤を供給する方法としては、例えば、塗布、噴霧、付着、浸漬、堆積等の方法が挙げられる。このような供給方法で屈折率調整剤を供給する際、領域ごとの供給量を調整することによって、任意の屈折率分布を形成することができる。なお、屈折率調整剤としては、例えば、特開２００６−２７６７３５号公報に記載されたものが挙げられる。

また、露光処理に用いる露光装置としては、形成すべき導波路パターンに対応したフォトマスクを介して露光する装置を用いるようにしてもよいが、光を照射する領域を細かく制御し、フォトマスクを用いることなく露光すべき領域のみに光を選択的に照射する装置（マスクレス露光装置）を用いるのが好ましい。これにより、高い空間分解能でかつ効率よく露光処理を施すことができる。また、フォトマスクが不要になるので、露光処理の低コスト化が図られるとともに、異なる導波路パターンにも速やかに切り替えることができるので、多品種少量生産が可能になる。

マスクレス露光装置としては、例えば、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）のような反射側空間光変調素子、液晶表示素子（ＬＣＤ）のような透過型空間光変調素子といった各種の空間光変調素子を利用し、光源からの光を空間変調された光ビームとして出射するものが挙げられる。

このうち、光源としては、例えばランプ、レーザー光源、ＬＥＤ等が用いられる。
また、上記以外の空間光変調素子としては、空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）のようなＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）方式の空間光変調素子、ＰＬＺＴ素子のような電気光学効果により透過光を変調する空間光変調素子、液晶光シャッター等が挙げられる。

さらには、光源として複数の発光点を格子状に配列させたもの、例えば、レーザーダイオード（ＬＤ）アレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ、有機ＥＬアレイ等もこの露光処理に用いることができる。このような光源を用いた場合には、空間光変調素子を省略することもできる。

なお、マスクレス露光装置は、光源や空間光変調素子以外に、被処理物を駆動するＸＹＺステージ、各種光学系、光源や空間光変調素子の動作を制御する制御部等を有していてもよい。

以上のような方法で各コア部１４１、１４２、１４３は一括して同時に形成される。したがって、信号伝送用コア部１４１と評価用コア部１４３とは、同じ製造履歴を経たものとなり、組成や分子構造等がほぼ等しくなると考えられる。このため、評価用コア部１４３による評価に基づき、間接的でありながらも、信号伝送用コア部１４１の伝送特性を正確に評価することができる。

＜電子機器＞
上述したような本発明の光導波路は、前述したように、他の光学部品と接続しても光導波路における伝送効率の低下が抑えられる。したがって、本発明の光導波路を備えることにより、高品質の光通信を行い得る信頼性の高い電子機器（本発明の電子機器）が得られる。

本発明の光導波路を備える電子機器としては、例えば、携帯電話、ゲーム機、ルーター装置、ＷＤＭ装置、パソコン、テレビ、ホーム・サーバー等の電子機器類が挙げられる。これらの電子機器では、いずれも、例えばＬＳＩ等の演算装置とＲＡＭ等の記憶装置との間で、大容量のデータを高速に伝送する必要がある。したがって、このような電子機器が本発明の光導波路を備えることにより、電気配線に特有なノイズ、信号劣化等の不具合が解消され、その性能の飛躍的な向上が期待できる。

さらに、光導波路部分では、電気配線に比べて発熱量が大幅に削減される。このため、冷却に要する電力を削減することができ、電子機器全体の消費電力を削減することができる。

以上、本発明の光導波路および電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．光導波路の製造
（実施例１）
（１）クラッド層形成用樹脂組成物の製造
ダイセル化学工業（株）製の脂環式エポキシ樹脂、セロキサイド２０８１ ２０ｇ、（株）ＡＤＥＫＡ製のカチオン重合開始剤、アデカオプトマーＳＰ−１７０ ０．６ｇ、およびメチルイソブチルケトン８０ｇを撹拌混合して溶液を調製した。

次いで、得られた溶液を０．２μｍ孔径のＰＴＦＥフィルターでろ過して清浄で無色透明なクラッド層形成用樹脂組成物を得た。

（２）感光性樹脂組成物の製造
エポキシ系ポリマーとして新日鐵化学（株）製のフェノキシ樹脂、ＹＰ−５０Ｓ ２０ｇ、光重合性モノマーとしてダイセル化学工業（株）製のセロキサイド２０２１Ｐ ５ｇ、および重合開始剤として（株）ＡＤＥＫＡ製のアデカオプトマーＳＰ−１７０ ０．２ｇを、メチルイソブチルケトン８０ｇ中に投入し、撹拌溶解して溶液を調製した。

次いで、得られた溶液を０．２μｍ孔径のＰＴＦＥフィルターでろ過して清浄で無色透明な感光性樹脂組成物を得た。

（３）下側クラッド層の作製
クラッド層形成用樹脂組成物をドクターブレードにより厚さ２５μｍのポリイミドフィルム上に均一に塗布した後、５０℃の乾燥機に１０分間投入した。溶媒を完全に除去した後、ＵＶ露光機で全面に紫外線を照射し、塗布した樹脂組成物を硬化させた。これにより、厚さ１０μｍの無色透明な下側クラッド層を得た。なお、紫外線の積算光量は５００ｍＪ／ｃｍ^２とした。

（４）コア層の作製
作製した下側クラッド層上に感光性樹脂組成物をドクターブレードにより均一に塗布した後、４０℃の乾燥機に５分間投入した。溶媒を完全に除去して被膜とした後、得られた被膜上に、ライン、スペースの直線パターンを描くように、マスクレス露光装置により紫外線を照射した。なお、紫外線の積算光量は１０００ｍＪ／ｃｍ^２とした。

次いで、露光後の被膜を１５０℃のオーブンに３０分間投入した。オーブンから取り出すと、被膜には鮮明な導波路パターンが現れているのが確認された。以下に導波路パターンの詳細を示す。

＜導波路パターン＞
２本の信号伝送用コア部の間に１本の評価用コア部を配置し、さらに信号伝送用コア部と評価用コア部との間にダミー用コア部が配置した。そして各コア部を挟むように両側に側面クラッド部を配置した。なお、ダミー用コア部は、ミラーを形成する部位近傍において途切れるように形成した（図１参照）。

・信号伝送用コア部
本数 ：４本
幅 ：６６μｍ
ピッチ：２５０μｍ
・ダミー用コア部
本数 ：６本
幅 ：３９μｍ
・評価用コア部
本数 ：３本
幅 ：６６μｍ
・側面クラッド部
本数（信号伝送用コア部同士の間） ：１２本
本数（信号伝送用コア部同士の間以外）： ２本
幅 ：１０μｍ
なお、得られたコア層の厚さは５０μｍであった。

（５）上側クラッド層の作製
作製したコア層上に、（３）と同様にしてクラッド層形成用樹脂組成物を塗布し、厚さ１０μｍの無色透明な上側クラッド層を得た。

（６）ミラーの作製
次に、レーザー加工により凹部を形成し、ミラーを作製した。これにより、長さ１０ｃｍの光導波路を得た。

（実施例２）
評価用コア部を省略した以外は、実施例１と同様にして光導波路を得た。なお、図５は、実施例２で得られた光導波路のコア層を示す平面図である。

（比較例１）
ダミー用コア部および評価用コア部を省略した以外は、実施例１と同様にして光導波路を得た。

２．光導波路の評価
各実施例および比較例で得られた光導波路のうち、１つの信号伝送用コア部に光を入射したとき、隣り合う信号伝送用コア部から出射する光の強度を測定することによりクロストークの発生の有無を評価した。

その結果、各実施例で得られた光導波路では、隣り合う信号伝送用コア部から出射する光の強度は小さく、クロストークの発生が抑えられていることが明らかとなった。特に実施例１で得られた光導波路ではその傾向が顕著であった。

一方、比較例１で得られた光導波路では、隣り合う信号伝送用コア部から出射する光の強度がやや大きく、クロストークの発生が認められた。

以上の結果から、本発明に係る光導波路では、クロストークの発生を十分に抑え得ることが明らかとなった。

また、各光導波路の伝送効率をカットバック法により測定した。この際、信号伝送用コア部と評価用コア部の双方についてそれぞれ伝送効率を測定した。その結果、信号伝送用コア部と評価用コア部との間における伝送効率の差は、信号伝送用コア部の伝送効率の０．１％以下であった。さらに、４本の信号伝送用コア部および３本の評価用コア部についてそれぞれ測定された伝送効率の差も、やはり信号伝送用コア部の伝送効率の０．１％以下であった。したがって、本発明に係る光導波路では、評価用コア部の伝送特性を評価することにより、その光導波路に形成されている信号伝送用コア部の伝送特性を間接的に評価し得ることが認められた。

１ 光導波路
１１、１２ クラッド層
１３ コア層
１４１ 信号伝送用コア部
１４２ ダミー用コア部
１４３ 評価用コア部
１５ 側面クラッド部
１７０ 凹部
１７ ミラー

Claims (13)

1. 平板状をなす光導波路であって、
   並列に設けられ、光信号の伝送に供される２本の信号伝送用コア部と、
   前記２本の信号伝送用コア部の間に前記信号伝送用コア部と並列に設けられ、伝送特性の評価に用いられる評価用コア部と、
   前記２本の信号伝送用コア部の間に前記信号伝送用コア部と並列に設けられ、光信号の伝送に供されないダミー用コア部と、
   前記信号伝送用コア部、前記評価用コア部および前記ダミー用コア部にそれぞれ隣接して併設され、これらのコア部より屈折率の低い側面クラッド部と、を有することを特徴とする光導波路。
2. 前記ダミー用コア部は、前記信号伝送用コア部と前記評価用コア部との間に設けられている請求項１に記載の光導波路。
3. 前記ダミー用コア部の幅は、そのダミー用コア部と隣り合う前記信号伝送用コア部および前記評価用コア部の幅よりも狭い請求項１または２に記載の光導波路。
4. 前記側面クラッド部の幅は、その側面クラッド部に隣接する前記信号伝送用コア部、前記評価用コア部および前記ダミー用コア部の幅よりも狭い請求項１ないし３のいずれかに記載の光導波路。
5. 前記評価用コア部の幅は、その評価用コア部と隣り合う前記信号伝送用コア部の幅と等しい請求項１ないし４のいずれかに記載の光導波路。
6. さらに、前記信号伝送用コア部の途中または延長線上に設けられ、前記信号伝送用コア部の光路を変換する光路変換部を有する請求項１ないし５のいずれかに記載の光導波路。
7. 前記ダミー用コア部は、前記信号伝送用コア部を介して両側にそれぞれ設けられており、
   前記光路変換部が設けられた信号伝送用コア部に隣り合う前記ダミー用コア部は、前記光路変換部近傍において途切れるよう構成されている請求項６に記載の光導波路。
8. 前記評価用コア部は、当該光導波路の端面に露出するよう構成されている請求項６または７に記載の光導波路。
9. 平板状をなす光導波路であって、
   並列に設けられ、光信号の伝送に供される２本の信号伝送用コア部と、
   前記２本の信号伝送用コア部の間に前記信号伝送用コア部と並列に設けられ、光信号の伝送に供されない複数のダミー用コア部と、
   前記信号伝送用コア部および前記ダミー用コア部にそれぞれ隣接して併設され、これらのコア部より屈折率の低い側面クラッド部と、を有することを特徴とする光導波路。
10. 前記側面クラッド部の幅は、５〜５０μｍである請求項１ないし９のいずれかに記載の光導波路。
11. 前記２本の信号伝送用コア部の間に位置する前記側面クラッド部の幅がすべて一様である請求項１ないし１０のいずれかに記載の光導波路。
12. 当該光導波路は、母材に対してマスクレスにより露光処理を施し、露光領域と非露光領域との間で屈折率差を生じさせ、前記露光領域と前記非露光領域のうち、高屈折率側の領域を前記各コア部とし、低屈折率側の領域を前記側面クラッド部としてなるものである請求項１ないし１１のいずれかに記載の光導波路。
13. 請求項１ないし１２のいずれかに記載の光導波路を備えることを特徴とする電子機器。

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