(57)【要約】【課題】光導波路コアの断面形状が矩形でも、双方向通信に用いるマルチモード光ファイバとレンズが介さず光結合され、且つ結合損失を低減にする光導波路、及びそれを備える光モジュールの提供。【解決手段】下記式の関係を満たす光導波路（但し、ＳＡ及びＬＡは各々第１コアの短辺長及び長辺長、ＳＢ及びＬＢは各々第２コアの短辺長及び長辺長、ＳＣ１及びＬＣ１は各々第３コアの中心コア部の短辺長及び長辺長、ＳＣ２及びＬＣ２は各々第３コアの外郭コア部の短辺長及び長辺長、Ｄｆ、Ｄｓ及びＤｐは各々光ファイバのコア径、発光素子の発光径及び受光素子の受光径、ｎ０、ｎ１及びｎ２は各々中心コア部、外郭コア部及びクラッドの屈折率、ＮＡｆは光ファイバの開口数、ＮＡｓは発光素子の開口数を示す。式：Ｄｓ≦ＳＢ≦ＬＢ≦ＳＣ１≦ＬＣ１≦Ｄｆ＜ＳＣ２≦ＬＣ２≦ＳＡ≦ＬＡ≦Ｄｐ、式：ＮＡｓ＜√（ｎ１２−ｎ２２）、式：ＮＡｆ＜√（ｎ１２−ｎ０２）【選択図】図１０
2010122456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端面に受光素子が配される第１光導波路コアと、
一方の端面に発光素子が配される第２光導波路コアと、
断面矩形の中心コア部と、前記中心コア部よりも屈折率が小さく前記中心コア部の周囲を囲って配設される断面矩形の外郭コア部と、を有し、一方の端面に断面円形状のマルチモード光ファイバーが配されると共に、前記第２光導波路コアからの光を受光し、前記第１光導波路コアへ光を供給する第３光導波路コアと、
前記第１光導波路コア、前記第２光導波路コア、及び前記第３光導波路コアを囲って配設され、これら光導波路コアよりも屈折率が小さいクラッドと、
を具備し、
下記式（１）乃至（３）の関係を満たす光導波路。
式（１）：Ｄｓ≦ＳＢ≦ＬＢ≦ＳＣ１≦ＬＣ１≦Ｄｆ＜ＳＣ２≦ＬＣ２≦ＳＡ≦ＬＡ≦Ｄｐ
式（２）：ＮＡｓ＜√（ｎ１２−ｎ２２）
式（３）：ＮＡｆ＜√（ｎ１２−ｎ０２）
（前記式（１）乃至（３）中、ＳＡは第１光導波路コアの断面短辺長を示す。ＳＢは第２光導波路コアの断面短辺長を示す。ＳＣ１は第３光導波路コアの中心コア部の断面短辺長を示す。ＳＣ２は第３光導波路コアの外郭コアの断面短辺長を示す。ＬＡは第１光導波路コアの断面長辺長を示す。ＬＢは第２光導波路コアの断面長辺長を示す。ＬＣ１は第３光導波路コアの中心コア部の断面長辺長を示す。ＬＣ２は第３光導波路コアの外郭コア部の断面長辺長を示す。Ｄｆはマルチモード光ファイバーのコア径を示す。Ｄｓは発光素子の発光径を示す。Ｄｐは受光素子の受光径を示す。ｎ１は第３光導波路コアの中心コア部の屈折率を示す。ｎ２は第３光導波路コアの外郭コア部の屈折率を示す。ｎ０はクラッドの屈折率を示す。ＮＡｆはマルチモード光ファイバーの開口数を示す。ＮＡｓは発光素子から発する信号光の開口数を示す。）
【請求項２】
下記式（４）の関係をさらに満たす請求項１に記載の光導波路。
式（４）：ＮＡｆ＜√（ｎ２２−ｎ０２）
（前記式（４）中、ｎ２は第３光導波路コアの外郭コア部の屈折率を示す。ｎ０はクラッドの屈折率を示す。ＮＡｆはマルチモード光ファイバーの開口数を示す。）
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光導波路と、
前記第１光導波路コアの一方のコア端面に光結合されるマルチモード光ファイバーと、
前記第１光導波路コアの他方のコア端面に光結合される受光素子と、
前記第２光導波路コアの一方のコア端面に光結合される発光素子と、
を具備する光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路、及び光モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、１本のマルチモード光ファイバーに上り下りの信号光を伝搬させる形式の双方向通信用の光モジュールでは、一般的に上り下りの信号光に別波長の光を用い、波長選択フィルタを用いて受発光素子に対する信号光の混信を防いでいる。
【０００３】
この光モジュールの光学系として光導波路を用いることが提案されてきている（例えば、特許文献１乃至３等）。
【０００４】
光モジュールの光学系として光導波路を用いると、寸法を小さくできる上に必要となるフィルタ面積もごく小さいため、コストが下げられる。また、場合によっては、光導波路に分岐部を設けて分岐される２本の光導波路コアのコア径を変えることによって上り下り信号光の結合効率を変えることによって、高価な波長選択フィルタを用いずに双方向通信の光学系を成立させられる。
【特許文献１】特開平１１−１３３２５４号公報
【特許文献２】特開平１１−２７１５４８号公報
【特許文献３】特開２００６−１４５６２３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、光導波路コアの断面形状が矩形でも、双方向通信に用いるマルチモード光ファイバとレンズが介さず光結合され、且つ結合損失を低減にする光導波路、及びそれを備える光モジュールの提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項１に係る発明は、
一方の端面に受光素子が配される第１光導波路コアと、
一方の端面に発光素子が配される第２光導波路コアと、
断面矩形の中心コア部と、前記中心コア部よりも屈折率が小さく前記中心コア部の周囲を囲って配設される断面矩形の外郭コア部と、を有し、一方の端面に断面円形状のマルチモード光ファイバーが配されると共に、前記第２光導波路コアからの光を受光し、前記第１光導波路コアへ光を供給する第３光導波路コアと、
前記第１光導波路コア、前記第２光導波路コア、及び前記第３光導波路コアを囲って配設され、これら光導波路コアよりも屈折率が小さいクラッドと、
を具備し、
下記式（１）乃至（３）の関係を満たす光導波路。
式（１）：Ｄｓ≦ＳＢ≦ＬＢ≦ＳＣ１≦ＬＣ１≦Ｄｆ＜ＳＣ２≦ＬＣ２≦ＳＡ≦ＬＡ≦Ｄｐ
式（２）：ＮＡｓ＜√（ｎ１２−ｎ２２）
式（３）：ＮＡｆ＜√（ｎ１２−ｎ０２）
（前記式（１）乃至（３）中、ＳＡは第１光導波路コアの断面短辺長を示す。ＳＢは第２光導波路コアの断面短辺長を示す。ＳＣ１は第３光導波路コアの中心コア部の断面短辺長を示す。ＳＣ２は第３光導波路コアの外郭コアの断面短辺長を示す。ＬＡは第１光導波路コアの断面長辺長を示す。ＬＢは第２光導波路コアの断面長辺長を示す。ＬＣ１は第３光導波路コアの中心コア部の断面長辺長を示す。ＬＣ２は第３光導波路コアの外郭コア部の断面長辺長を示す。Ｄｆはマルチモード光ファイバーのコア径を示す。Ｄｓは発光素子の発光径を示す。Ｄｐは受光素子の受光径を示す。ｎ１は第３光導波路コアの中心コア部の屈折率を示す。ｎ２は第３光導波路コアの外郭コア部の屈折率を示す。ｎ０はクラッドの屈折率を示す。ＮＡｆはマルチモード光ファイバーの開口数を示す。ＮＡｓは発光素子から発する信号光の開口数を示す。）
【０００７】
請求項２に係る発明は、
下記式（４）の関係をさらに満たす請求項１に記載の光導波路。
式（４）：ＮＡｆ＜√（ｎ２２−ｎ０２）
（前記式（４）中、ｎ２は第３光導波路コアの外郭コア部の屈折率を示す。ｎ０はクラッドの屈折率を示す。ＮＡｆはマルチモード光ファイバーの開口数を示す。）
【０００８】
請求項３に係る発明は、
請求項１又は２に記載の光導波路と、
前記第１光導波路コアの一方のコア端面に光結合されるマルチモード光ファイバーと、
前記第１光導波路コアの他方のコア端面に光結合される受光素子と、
前記第２光導波路コアの一方のコア端面に光結合される発光素子と、
を具備する光モジュール。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明によれば、式（１）乃至式（３）を満たさない場合に比べ、光導波路コアの断面形状が矩形でも、双方向通信に用いるマルチモード光ファイバがレンズを介さず光結合され、且つ結合損失が低減される。
請求項２に係る発明によれば、式（４）を満たさない場合に比べ、結合損失が低減される。
請求項３に係る発明によれば、光導波路コアの断面形状が矩形でも、双方向通信に用いるマルチモード光ファイバがレンズを介さず光結合され、且つ結合損失が低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、実質的に同一の機能・作用を有する部材には、全図面を通じて同じ符合を付与し、重複する説明は省略することがある。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る光モジュールを示す概略平面図である。
【００１２】
本実施形態に係る光モジュール１０１は、図１に示すように、光導波路フィルム１０を具備し、光導波路フィルムの３つのコア端面のそれぞれに、断面円形状のマルチモード光ファイバー３０と、発光素子４１が配設された発光素子ユニット４０と、受光素子５１が配設された受光素子ユニット５０と、が光結合されて具備している。
【００１３】
まず、光導波路フィルム１０から説明する。図２は、本実施形態に係る光導波路フィルム１０を示す側面図である。図３は、図１のＡ−Ａ断面図である。図４は、図１のＢ−Ｂ断面図である。
【００１４】
本実施形態に係る光導波路フィルム１０は、図１乃至図４に示すように、例えば、ベルト状の光導波路であり、クラッド１１と、クラッド１１に埋設された光導波路コア２０と、を具備している。
【００１５】
光導波路コア２０は、一方のコア端面２６に受光素子５１が光結合される第１光導波路コア２１と、一方のコア端面２５に発光素子４１が光結合される第２光導波路コア２２と、一方のコア端面２４にマルチモード光ファイバー３０が光結合される第３光導波路コア２３と、を具備している。各光導波路コアは、他方のコア端面が互いに光結合されて配設され、分岐部２７を構成している。つまり、第３光導波路コア２３は、第２光導波路コア２２からの光を受光し、第１光導波路コア２１へ光を供給するように、第１光導波路コア２１と第２光導波路コア２２とが分岐部２７で光結合されている。
【００１６】
また、分岐部２７には、溝１２が配設され、当該溝１２には波長選択フィルター１３が挿入されると共に光学接着剤１４により接着・固定されている。波長選択フィルター１３は、例えば、ポリイミド基板に誘電体多層膜（例えば厚み２０μｍ）を積層して構成され、特定の波長より高い又は低い波長の光を透過又は反射する機能を有するフィルタである。この波長選択フィルター１３は、フィルタ面に対して垂直に光が入射したほうが波長選択能を発揮し易いことから、波長選択フィルター１３を挿入する溝１２の法線（つまりフィルタ面と直交する線）と、第１光導波路コア２１、第２光導波路コア２２及び第３光導波路コア２３との光軸と、が交わる角度が１０度程度以内となるように各部材を配設することがよい。
【００１７】
第１光導波路コア２１は、断面矩形の中心コア部２１Ａと、中心コア部２１Ａよりも屈折率が小さく中心コア部２１Ａの周囲を囲って配設される断面矩形の外郭コア部２１Ｂと、で構成されている。
同様に、第２光導波路コア２２は、断面矩形の中心コア部２２Ａと、中心コア部２２Ａよりも屈折率が小さく中心コア部２２Ａの周囲を囲って配設される断面矩形の外郭コア部２２Ｂと、で構成されている。
同様に、第３光導波路コア２３は、断面矩形の中心コア部２３Ａと、中心コア部２３Ａよりも屈折率が小さく中心コア部２３Ａの周囲を囲って配設される断面矩形の外郭コア部２３Ｂと、で構成されている。
ここで、断面の形状は、コア長手方向に対して直交方向に沿って切断した際の断面の外形の形状である。
【００１８】
光導波路コア２０の屈折率はクラッド１１よりも高く構成されている。例えば、光導波路コア２０とクラッド１１との屈折率差を一例として３％である場合を考えると、導波路パターンの曲率半径が１．５ｍｍまで曲げ損失がほとんどない光導波路フィルムとなる。屈折率差は、大きいほど導波路パターンの曲げ部分の損失を小さくできるが、光導波路フィルムの光ファイバとの接続損などを考えると屈折率差を２％以上５％以下程度が最も好ましい。この屈折率差を例えば３％以上４％以下にすると、曲げ半径１ｍｍでも導波路パターンが設計なされ、光ファイバーとの接続も容易で実用的である。また、導波路フィルムも同様の曲率半径で屈曲させられる。
【００１９】
クラッド１１は、光導波路コア２０よりも屈折率が低い材料で構成され、光導波路コア２０の周囲を取り囲んで配設されている。
【００２０】
ここで、光導波路コア２０及びクラッド１１の材料としては、光導波路フィルム１０の使用波長に対して透明であり、光導波路コア２０及びクラッド１１との間に所望の屈折率差を設定できるものであれば、特に制限されるものではなく、例えば脂環式オレフィン樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂等が使用される。
【００２１】
なお、後述する如く光導波路フィルム１０が難燃性樹脂により被覆される場合、難燃性樹脂層との良好な接着性を得るためには、少なくともこの難燃性樹脂層と接する領域については、クラッド１１の材料としてアクリル系樹脂、又はエポキシ系樹脂を用いることが好ましい。
【００２２】
光導波路フィルム１０は、可とう性を有する透明樹脂フィルムからなっていてもよい。
【００２３】
光導波路フィルム１０は、その厚さが５０μｍ以上５００μｍ以下であることが望ましく、より望ましくは、５０μｍ以上２００μｍ以下である。一方、光導波路フィルム１０は、その幅が０．２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが望ましく、より望ましくは、０．２５ｍｍ以上５ｍｍ以下である。
【００２４】
以下、本実施形態に係る光導波路フィルム１０の製造方法について説明する。本実施形態に係る光導波路フィルム１０は、例えば、特開２００４−０８６１１４で提案している鋳型を用いた複製法を利用して作製することがよい。
【００２５】
上記複製法による本実施形態に係る光導波路フィルムの製造方法の基本プロセスについて、概略を光導波路コアを１本設ける場合により説明する。図５は、本実施形態に係る光導波路フィルムの製造方法の基本プロセスを説明するための工程斜視図である。図６は、本実施形態に係る光導波路フィルムの製造方法の基本プロセスを説明するための工程断面図である。図７は、本実施形態に係る光導波路フィルムの製造方法の基本プロセスの基本プロセスで用いる鋳型を示す概略断面図であり、（Ａ）が第１鋳型、（Ｂ）が第２鋳型、（Ｃ）が第３鋳型を示す。
【００２６】
まず、図５（Ａ）及び図６（Ａ）に示すように、凹部６０１と、凹部６０１の長手方向両端（樹脂進入端及び樹脂排出端）にそれぞれ連結する貫通孔６０２、６０３とが形成された第１鋳型６０を準備する。この第１鋳型６０の凹部６０１は、外郭コア部の一部を形成するものであり、図７（Ａ）に示すように、外郭コアの断面外形長相当の幅と、外郭コアの厚み相当の深さを持つ凹部から構成されている。
【００２７】
次に、第１鋳型６０とクラッドフィルム１１Ａとを、第１鋳型の凹部６０１の形成面がクラッドフィルム１１Ａと対面するように密着させる。そして、例えば、第１鋳型６０に形成されている貫通孔６０２に外郭コア用硬化性樹脂１１１を例えば滴下又は注入し、他端の貫通孔６０３から減圧吸引して、クラッドフィルム１１Ａと第１鋳型６０の凹部６０１とで形成された空隙に外郭コア用硬化性樹脂１１１を充填する。
【００２８】
次に、図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）に示すように、外郭コア用硬化性樹脂１１１を硬化させ、第１鋳型６０を剥離すると、クラッドフィルム１１Ａ上に外郭コア層２０ＢＡ（外郭コア部の一部）が形成される。
【００２９】
次に、図５（Ｃ）及び図６（Ｃ）に示すように、凹部６１１と、凹部６１１の長手方向両端（樹脂進入端及び樹脂排出端）にそれぞれ連結する貫通孔６１２、６１３とが形成された第２鋳型６１を準備する。この第２鋳型６１の凹部６１１は、図７（Ｂ）に示すように、中心コア部を形成するものであり、外郭コアの断面外形長相当の幅と、外郭コアの厚み相当の深さを持つ第１凹部６１１Ａと、その底面中央部に中心コア部の断面外形長相当の幅及び深さを持つ第２凹部６１１Ｂから構成されている。
【００３０】
次に、第２鋳型６１と外郭コア層２０ＢＡが形成されたクラッドフィルム１１Ａとを、第２鋳型６１の第１凹部６１１Ａが外郭コア層２０ＢＡに嵌め込まれるように密着させる。そして、例えば、第２鋳型６１に形成されている貫通孔６１２に中心コア用硬化性樹脂２０１を例えば滴下又は注入し、他端の貫通孔６１３から減圧吸引して、クラッドフィルム１１Ａ上に形成された外郭コア層２０ＢＡと第２鋳型６１の第２凹部６１１Ｂとで形成された空隙に中心コア用硬化性樹脂２０１を充填する。
【００３１】
次に、図５（Ｄ）及び図６（Ｄ）に示すように、中心コア用硬化性樹脂２０１を硬化させ、第２鋳型６１を剥離すると、外郭コア層２０ＢＡ中央部上に、中心コア部２０Ａが形成される。
【００３２】
まず、図５（Ｅ）及び図６（Ｅ）に示すように、凹部６２１と、凹部６２１の長手方向両端（樹脂進入端及び樹脂排出端）にそれぞれ連結する貫通孔６２２、６２３とが形成された第３鋳型６２を準備する。この第１鋳型６０の凹部６２１は、外郭コア部の一部を形成するものであり、図７（Ｃ）に示すように、外郭コア部の断面外形長相当の幅及び深さを持つ凹部から構成されている。
【００３３】
次に、第３鋳型６２と外郭コア層２０ＢＡ及び中心コア部２０Ａが形成されたクラッドフィルム１１Ａとを、第３鋳型６２の凹部６２１が外郭コア層２０ＢＡに嵌め込まれるように密着させる。そして、例えば、第３鋳型６２に形成されている貫通孔６２２に外郭コア用硬化性樹脂１１１を例えば滴下又は注入し、他端の貫通孔６２３から減圧吸引して、クラッドフィルム１１Ａ上に形成された外郭コア層２０ＢＡ及び中心コア部２０Ａと第３鋳型６２の凹部６２１とで形成された空隙に外郭コア用硬化性樹脂１１１を充填する。
【００３４】
次に、図５（Ｆ）及び図６（Ｆ）に示すように、外郭コア用硬化性樹脂１１１を硬化させ、第３鋳型６２を剥離すると、中心コア部２０Ａを覆って外郭コア層２０ＢＢが形成される。これにより、中心コア部２０Ａと、中心コア部２０Ａを覆う外郭コア層２０ＢＡ及び外郭コア層２０ＢＢからなる外郭コア部２０Ｂと、で構成された光導波路コア２０が形成される。
【００３５】
次に、図５（Ｇ）及び図６（Ｇ）に示すように、他のクラッドフィルム１１Ｂを、光導波路コア２０が形成されたクラッドフィルム１１Ａ上に重ね合わせ、２つのクラッドフィルム１１Ａ、１１Ｂとの間隙にクラッド用硬化性樹脂を充填して硬化させクラッドＣを形成する。これにより、光導波路コア２０を埋設した、２つのクラッドフィルム１１Ａ、１１Ｂとクラッド層１１Ｃからなるクラッド１１が形成される。
【００３６】
ここで、中心コア部用硬化性樹脂及び外郭コア部用硬化性樹脂としては、上記コア材料で説明した樹脂と同種である、放射線硬化性、電子線硬化性、熱硬化性等の樹脂が用いられ、中でも紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂が望ましく用いられる。紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂としては、紫外線硬化性又は熱硬化性のモノマー、オリゴマーもしくはモノマーとオリゴマーの混合物が望ましく用いられる。
【００３７】
そして、上記如く、複製法による光導波路コアの製造方法の基本プロセスに利用した、本実施形態に係る光導波路フィルムの製造方法では、図８に示す光導波路コア２０のパターン（平面形状）とした凹部を持つ第１乃至第３鋳型６０乃至６２を用いて、光導波路コア２０と光導波路コア２０を埋設したクラッド１１を形成する。そして、その後、ダイシングソー加工やレーザ加工により、光導波路コア２０を埋設したクラッド１１の外形形成を施すと共に、波長選択フィルター１３を挿入するための溝１２を光導波路コア２０の分岐部２７に形成することで、光導波路フィルム１０が得られる。ここで、図８は、本実施形態に係る光導波路フィルムの製造方法で用いる鋳型を示す平面図である。図８中、６５が鋳型、６５１は凹部、６５２、６５３及び６５４は貫通孔を示す。
【００３８】
なお、光導波路フィルム１０の製造方法は、上記複製法に限れず、他の既存のプロセスを適用してもよい。例えば、露光法を利用して、各コア部をエッチングによりパターニングする製造方法を適用してもよい。なお、上記複製法では、例えば、作製プロセスで既に作製した中心コア部を痛めずに外郭コア部を形成できることから望ましい製造方法である。
【００３９】
次に、マルチモード光ファイバー３０について説明する。
マルチモード光ファイバー３０は、光学接着剤１４により、光導波路フィルム１０における第１光導波路コア２１のコア端面２４と光結合して配設されている。マルチモード光ファイバー３０は、双方方向通信用の光ファイバーであり、ＧＩ型（グレードインデックス型）であってもよいし、ＳＩ型（ステップインデックス型）であってもよい。
【００４０】
次に、発光素子ユニット４０について説明する。
発光素子ユニット４０は、例えば、フレキシブルプリント基板４２（ＦＰＣ［Flexible Printed Circuit Cable］基板）上に、発光素子４１と、発光素子４１を駆動するための駆動用回路４３と、発光素子４１及び駆動用回路４３を結線するための配線４４と、が配設されて構成されている。この発光素子４１としては、例えば、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）等が適用される。
【００４１】
発光素子ユニット４０は、例えば、図９に示すように、フレキシブルプリント基板４２を湾曲させ、発光素子４１を第２光導波路コア２２のコア端面２５に対向させ、光学接着剤１４により、当該発光素子４１と第２光導波路コア２２のコア端面２５とを光結合して配設されている。
【００４２】
次に、受光素子ユニット５０について説明する。
受光素子ユニット５０は、例えば、フレキシブルプリント基板５２（ＦＰＣ［Flexible Printed Circuit Cable］基板）上に、受光素子５１と、得られる信号を増幅するための増幅用回路５３（例えば、ＴＩＡ：トランスインピーダンスアンプ等）と、受光素子５１及び増幅用回路５３を結線するための配線５４と、が配設されて構成されている。この受光素子５１としては、例えば、フォトダイオード（ＰＤ）、特にＰＩＮ−ＰＤ（ｐ型半導体とｎ型半導体の間に真性半導体の層を設けて応答速度を速くしたフォトダイオード）が適用される。
【００４３】
受光素子ユニット５０は、例えば、図９に示すように、フレキシブルプリント基板５２を湾曲させ、受光素子５１を第１光導波路コア２１のコア端面２６に対向させ、光学接着剤１４により、当該発光素子４１と第１光導波路コア２１のコア端面２６とを光結合して配設されている。
【００４４】
ここで、図９は、本実施形態に係る光モジュールにおける発光素子ユニット及び受光素子ユニットと光導波路フィルムとの光接合部周辺を示す概略側面図である。
【００４５】
本実施形態に係る光モジュール１０１は、例えば、一つのマルチモード光ファイバー３０に対して、その一端に上り用光モジュールを光結合すると共に、その他端に下り用光モジュールを光結合することで、双方向光通信光モジュールとなる。上り用光モジュールは、例えば、波長選択フィルター１３として波長８３５ｎｍより高い波長の光を透過するハイパスフィルタを適用すると共に、発光素子４１として発光波長が８２０ｎｍのものを適用する。一方、下り用光モジュールは、例えば、波長選択フィルター１３として波長８３５ｎｍより低い波長の光を透過するローパスフィルタを適用すると共に、発光素子４１として発光波長が８５０ｎｍのものを適用する。
【００４６】
以上説明した本実施形態において光モジュールでは、光導波路フィルム１０が下記式（１）乃至（３）を満たしている。そして、さらに、光導波路フィルムは、下記式（４）も満たすことが望ましい（図１０参照）。図１０は、本実施形態に係る光導波路フィルム１０における第１光導波路コアを示す拡大断面図である、なお、図１０中、第１光導波路コア２１の中心コア部２１Ａ及び外郭コア部２１Ｂの断面形状が正方形の場合を示しているが、長方形であってもよいのは無論である。
【００４７】
・式（１）：Ｄｓ≦ＳＢ≦ＬＢ≦ＳＣ１≦ＬＣ１≦Ｄｆ＜ＳＣ２≦ＬＣ２≦ＳＡ≦ＬＡ≦Ｄｐ
・式（２）：ＮＡｓ＜√（ｎ１２−ｎ２２）
・式（３）：ＮＡｆ＜√（ｎ１２−ｎ０２）
・式（４）：ＮＡｆ＜√（ｎ２２−ｎ０２）
（前記式（１）乃至（３）中、ＳＡは第１光導波路コアの断面短辺長を示す。
ＳＢは第２光導波路コアの断面短辺長を示す。ＳＣ１は第３光導波路コアの中心コア部の断面短辺長を示す。ＳＣ２は第３光導波路コアの外郭コアの断面短辺長を示す。ＬＡは第１光導波路コアの断面長辺長を示す。ＬＢは第２光導波路コアの断面長辺長を示す。ＬＣ１は第３光導波路コアの中心コア部の断面長辺長を示す。ＬＣ２は第３光導波路コアの外郭コア部の断面長辺長を示す。Ｄｆはマルチモード光ファイバーのコア径を示す。Ｄｓは発光素子の発光径を示す。Ｄｐは受光素子の受光径を示す。ｎ１は第３光導波路コアの中心コア部の屈折率を示す。ｎ２は第３光導波路コアの外郭コア部の屈折率を示す。ｎ０はクラッドの屈折率を示す。ＮＡｆはマルチモード光ファイバーの開口数を示す。ＮＡｓは発光素子から発する信号光の開口数を示す。）
【００４８】
但し、上記式（１）において、第１光導波路コア２１は、複層コア構成に限られず、単層コア構成であってもよく、第３光導波路コアの外郭コア部の断面長辺長ＬＣ２以上受光素子の受光径Ｄｐ以下である必要がることから、第１光導波路コアの断面短辺長ＳＡ及び断面長辺長ＬＡは各々第１光導波路コア２１の外郭コア部２１Ｂの断面短辺長及び断面長辺長が該当する。
一方、第２光導波路コア２２は、複層コア構成に限られず、単層コア構成であってもよく、発光素子の発光径Ｄｓ以上で第３光導波路コアの中心コア部の断面短辺長ＳＣ１以下である必要があることから、第２光導波路コアの断面短辺長ＳＢ及び断面長辺長ＬＢは各々第２光導波路コア２２の中心コア部２２Ａの断面短辺長及び断面長辺長が該当する。
【００４９】
ここで、光導波路フィルム１０は、光導波路コアのパターン形成プロセスの制約から、ほとんどの場合、光導波路コアの断面形状が矩形になる。そのため、光導波路コアから出射する信号光を光ファイバーの円形コアに直接結合する場合、結合損失を減らすためには光ファイバーコア径が光導波路コアの外接円の径よりも大きくする必要がある。一方、光ファイバから出射する信号光を光導波路コアに直接結合する場合、結合損失を減らすためには光ファイバーコア径が光導波路コアの内接円の径よりも小さくする必要がある。
【００５０】
双方向通信では上り下りの信号光が同一の光ファイバー、及び光導波路コアを通過するため、上記条件を両立することはできなく、例えば、光導波路コアと光ファイバーが直接結合する箇所では最大１ｄＢ程度の結合損失が生じることがある。これは、レンズ光学系では生じない損失である。なお、光導波路フィルムでも、光導波路コアの断面形状を円形にして光ファイバーとの結合損失を生じないようにする技術もあるが、任意のパターン形成は困難であることから、双方向通信を実現するために分岐部を設けて波長選択フィルタを挿入する光導波路を作製するのは困難であるのが現状である。
【００５１】
そこで、本実施形態に係る光モジュールでは、光導波路フィルム１０を上記式（１）乃至（３）を満たすように構成することで、光導波路コアの断面形状が矩形でも、双方向通信に用いるマルチモード光ファイバがレンズを介さず光結合され、且つ結合損失が低減される。そして、光導波路フィルム１０をさらに上記式（４）を満たすように構成することで、より結合損失が低減される。これは、以下の如く、考えられるためである。
【００５２】
まず、第２光導波路コア２２のコア部（中心コア部２２Ａ）の径を発光素子４１の発光径以上と大きくし、且つ当該第２光導波路コア２２のコア部（中心コア部２２Ａ）を第３光導波路コア２３の中心コア部２３Ａの径以下と小さくしておくと（Ｄｓ≦ＳＢ≦ＬＢ≦ＳＣ１≦ＬＣ１）、発光素子４１から出射した信号光は、断面形状の不一致による結合損失が低減されて、第２光導波路コア２２の中心コア部２２Ａを伝搬し、分岐部２７の波長選択フィルター１３で反射して第３光導波路コア２３の中心コア部２３Ａに入射される。この際、第３光導波路コア２３の中心コア部２３Ａの屈折率がこれを囲んだ外郭コア部２３Ｂの屈折率よりも高くすると、外郭コア部２３Ｂがクラッドの役割を果たし、信号光は第３光導波路コア２３の中心コア部２３Ａだけに閉じ込められる。また、第３光導波路コア２３の中心コア部２３Ａの開口数ＮＡは第３光導波路コア２３の中心コア部２３Ａの屈折率と外郭コア部２３Ｂの屈折率によって決まるため、両者の値により定義される第３光導波路コア２３の中心コア部２３Ａの開口数の値を発光素子４１の開口数ＮＡｓより大きくしておくことにより（ＮＡｓ＜√（ｎ１２−ｎ２２））、信号光は、第３光導波路コア２３の中心コア部２３Ａよりも広がらずにマルチモード光ファイバー３０までたどり着く。そして、第３光導波路コア２３の中心コア部２３Ａの径をマルチモード光ファイバー３０のコア径より小さくすると（ＳＣ１≦ＬＣ１＜Ｄｆ）、断面形状の不一致による結合損失が低減される。
【００５３】
また、信号光の広がり角は短距離の光導波路フィルム１０内ではほとんど変化しないため、発光素子４１の開口数ＮＡｓをマルチモード光ファイバーの開口数ＮＡｆより小さくしておけば、放射モードにならずに信号光が伝搬される。
【００５４】
一方、第３光導波路コア２３の外郭コア部２３Ｂの径をマルチモード光ファイバー３０のコア径以上と大きくしておくと（Ｄｆ≦ＳＣ２≦ＬＣ２）、マルチモード光ファイバー３０を伝搬してきた信号光は、断面形状の不一致による結合損失が低減されて、第３光導波路コア２３の外郭コア部２３Ｂより内側（つまり中心コア部２３Ａ及び外郭コア部２３Ｂの双方）に入射される。この際、第３光導波路コア２３の中心コア部２３Ａが外郭コア部２３Ｂよりも屈折率が高く、かつその外郭コア部２３Ｂを周囲のクラッド１１より屈折率を高くしておくと、第３光導波路コア２３は、マルチステップインデックス型の光導波路コアとして機能する。そのため、マルチモード光ファイバー３０を伝搬してきた信号光は、第３光導波路コア２３の外郭コア部２３Ｂより内側に閉じ込められ、波長選択フィルター１３を透過して第１光導波路コア２３に伝搬する。つまり、信号光は、第３光導波路コア２３における中心コア部２３Ａ及び外郭コア部２３Ｂの双方を伝搬する。
【００５５】
そして、第１光導波路コア２１のコア部（外郭コア部２１Ｂ）の径を第３光導波路コア２３の外郭コア部２３の径以上と大きくし、且つ第１光導波路コア２１の外郭コア部２１Ｂの径を受光素子５１の受光径以下と小さくすると（ＳＣ２≦ＬＣ２≦ＳＡ≦ＬＡ≦Ｄｐ）、断面形状の不一致による結合損失が低減されて、信号光が受光素子５１までたどり着く。
【００５６】
マルチモード光ファイバー３０を例えば数１００ｍ伝搬してきた信号光の広がり角は、マルチモード光ファイバー３０に入射した時点での広がり角よりも大きくなっているが、マルチモード光ファイバー３０の開口数ＮＡｆより広がることはない。そして、マルチステップインデックス型の第３光導波路コア２３の開口数は第３光導波路コア２３の中心コア部２３Ａの屈折率とクラッド１１の屈折率によって決まるため、両者の値により定義される第３光導波路コア２３の開口数ＮＡの値をマルチモード光ファイバーの開口数ＮＡｆより大きくしておくことにより（ＮＡｆ＜√（ｎ１２−ｎ０２））、信号光を放射モードにせずに受光素子５１まで伝搬される。
【００５７】
また、双方向通信用のマルチモード光ファイバー３０が中心部に広がり角度の大きい成分が集中しているＧＩ型のマルチモード光ファイバー３０の場合は、式（１）乃至（３）を満たすことで出射光を第１光導波路コア２１に閉じ込められるが、さらに式（４）を満たすことで、マルチモード光ファイバー３０がＳＩ型であって、マルチモード光ファイバーコア全面に広がり角度の大きい成分が分布している場合でも、出射光を第１光導波路コア２１に閉じ込められる。
【００５８】
なお、本実施形態では、光導波路フィルム１０における第３光導波路コア２３のコア端面２４とマルチモード光ファイバー３０とは、レンズを介さず直接、光学接着剤１４により光結合された形態を説明したが、これに限られず、例えば、図１１に示すように、コネクタ７０（レンズを備えないコネクタ：例えば、シングル・カップリング・コネクタ（ＳＣコネクタ））を介して、光導波路フィルム１０とマルチモード光ファイバー３０と、光導波路フィルム１０における第３光導波路コア２３のコア端面２４とマルチモード光ファイバー３０とを光結合させてもよい。ここで、図１１は、他の実施形態に係る光モジュールを示す概略平面図である。
【００５９】
また、本実施形態では、光導波路フィルム１０における第１光導波路コア２１は、第３光導波路コア２３と同径・同断面形状の中心コア部２１Ａ及び外郭コア部２１Ｂを有する形態を説明したが、これに限られず、図１２乃至図１４に示すように、第１光導波路コア２１は、第１光導波路コア２１は、少なくとも、第３光導波路コア２３の外郭コア部２３Ｂの径以上で受光素子５１の受光径以下の径を持つ外郭コア部２１Ｂが、同軸で配設されていればよい（つまり、第１光導波路コア２１は単層コアで構成していればよい）。そして、受光素子５１の受光部は、第１光導波路コア２１の外郭コア部２１Ａに対して光結合されていればよい。但し、図１２乃至図１４では、第１光導波路コア２１は、第３光導波路コア２３における外郭コア部２３Ｂと同径・同断面形状の外郭コア部２１Ｂのみを有する形態を示している。
【００６０】
加えて、光導波路フィルム１０における第２光導波路コア２２も、第３光導波路コア２３と同径・同断面形状の中心コア部２２Ａ及び外郭コア部２２Ｂを有する形態を説明したが、これに限られず、図１２乃至図１４に示すように、第２光導波路コア２２は、少なくとも、第３光導波路コア２３の中心コア部２３Ａの径以下で発光素子４１の発光径以上の径を持つ中心コア部２２Ａが、同軸で配設されていればよい（つまり、第２光導波路コア２２は単層コアで構成していればよい）。そして、発光素子４１の発光部は、第２光導波路コア２２の中心コア部２２Ａに対して光結合されていればよい。但し、図１２乃至図１４では、第２光導波路コア２２は、第３光導波路コア２３における中心コア部２３Ａと同径・同断面形状の外郭コア部２２Ａのみを有する形態を示している。
【００６１】
ここで、図１２は、他の実施形態に係る光モジュールを示す概略平面図である。図１３は、図１２のＣ１−Ｃ１断面図である。図１４は、図１２のＣ２−Ｃ２断面図である。
【００６２】
また、本実施形態では、光導波路フィルム１０の側面において露出した、第１光導波路コア２１のコア端面２６に受光素子５１が光学接着剤１４により直接光結合させ、また、第２光導波路コア２２のコア端面２５に発光素子４１が光学接着剤１４により直接光接合させた形態を説明したが、これに限られるわけではない。例えば、図１５及び図１６に示すように、光導波路フィルム１０の同一側面側に、第１光導波路コア２１のコア端面２６と第２光導波路コア２２のコア端面２６とを位置させて、光導波路コア２０をパターニングすると共に、当該側面をコア長手方向に対して傾斜する傾斜面１５とする形態であってもよい。コア端面としての傾斜面１５は、光導波路コア２０に伝播する光の光路変換部となる面である。そして、基材７２上に受光素子５１と発光素子４１とが配設された受発光素子ユニット７１を備えている。この受発光素子ユニット７１は、受光素子５１が第１光導波路コア２１の傾斜面１５（コア端面２６）から光路変換された光を受光し、且つ発光素子４１が第２光導波路コア２２の傾斜面１５（コア端面２５）に光を照射するために、クラッド１１を介して傾斜面１５と対向する側に配設されている。本形態では、受光素子５１が第１光導波路コア２１の傾斜面１５（コア端面２６）と光結合して配設されると共に、発光素子４１が第２光導波路コア２２の傾斜面１５（コア端面２５）に光結合されて配設されている。ここで、図１５は、他の実施形態に係る光モジュールを示す概略平面図である。図１６は、他の実施形態に係る光モジュールにおける受発光素子ユニットと光導波路フィルムとの光接合部周辺を示す概略側面図である。
【００６３】
なお、上記コア端面としての傾斜面１５は、光導波路コア２０の長手方向に対して、例えば４５°の角度をなすように形成させる。この傾斜面では、光導波路コア内を伝播する光が傾斜面に到達すると、傾斜面と隣接する層（本実施形態では空気層が該当）により、反射され、光の伝播方向が変換される一方で、外部から照射される光が傾斜面に到達すると、傾斜面と隣接する層（本実施形態では空気層が該当）により、反射され、光の伝播方向が変換された光が光導波路コア内を伝播する。傾斜面の角度を４５°と標記しているが、金属反射面を介して光路変換を行うため導波路の臨界角以下のずれであれば機能する。例えば、導波路のコアとクラッドの屈折率差が３％である場合には、臨界角が２３．６°となり４５°との差である、２１．４°以上６８．６°以下まで９０°光路変換機能を有する反射面として機能する。
【実施例】
【００６４】
以下、本発明を、実施例を挙げてさらに具体的に説明する。ただし、これら各実施例は、本発明を制限するものではない。
【００６５】
（実施例１）
以下に示すようにして、上記実施形態と同様の構成の光導波路フィルム（図１乃至図４参照）を作製した（図５及び図６参照）。なお、第１光導波路コア、第２光導波路コア及び第３光導波路コアにおける中心コア部は、屈折率を１．５３とし、断面形状を３０μｍ×３０μｍの正方形とした。一方、外郭コア部は、屈折率を１．５２とし、断面形状を６０μｍ×６０μｍの正方形とした。また、光導波路フィルムの外形は、１０ｍｍ×３ｍｍ×０．５ｍｍとした。
【００６６】
まず、クラッドフィルムとしてＪＳＲ株式会社製のアートンフィルム（屈折率１．５１、厚さ１８８μｍ）を準備し、第１鋳型（図７（Ａ）及び図８参照）を密着させた。次に、第１鋳型に形成されている一つの貫通孔に、外郭コア部用硬化性樹脂（紫外線硬化性樹脂：粘度２００ｍＰａ・ｓ，硬化後の屈折率１．５２）が供給されるように樹脂供給容器を接続し、他の貫通孔からダイヤフラム式吸引ポンプ（最大吸引圧−３３．２５ｋＰａ）を用い、−２０ｋＰａの減圧吸引を行ったところ、第１鋳型の凹部（当該凹部とアートンフィルムとで形成される空隙）に紫外線硬化性樹脂を充填した。次に、光強度が５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外光を第１鋳型の上方から５分間照射して、第１鋳型の凹部に充填された紫外線硬化性樹脂を硬化させた後、第１鋳型をアートンフィルムから剥離して、アートンフィルム上に断面形状として厚み１５μｍ×幅６０μｍの外郭コア層を形成した。
【００６７】
次に、第２鋳型（図７（Ｂ）及び図８参照）と準備し、外郭コア層が形成されたアートンフィルムに密着させた。次に、第２鋳型に形成されている一つの貫通孔に、中心コア部用硬化性樹脂（紫外線硬化性樹脂：粘度２００ｍＰａ・ｓ，硬化後の屈折率１．５３）が供給されるように樹脂供給容器を接続し、他の貫通孔からダイヤフラム式吸引ポンプ（最大吸引圧−３３．２５ｋＰａ）を用い、−２０ｋＰａの減圧吸引を行ったところ、第１鋳型の凹部（当該凹部とアートンフィルム上に形成された外郭コア層とで形成される空隙）に紫外線硬化性樹脂を充填した。次に、光強度が５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外光を第１鋳型の上方から５分間照射して、第１鋳型の凹部に充填された紫外線硬化性樹脂を硬化させた後、第２鋳型をアートンフィルムから剥離して、外郭コア層上に断面形状として厚み３０μｍ×幅３０μｍの正方形の中心コア部を形成した。
【００６８】
次に、第３鋳型（図７（Ｃ）及び図８参照）と準備し、外郭コア層及び中心コア部が形成されたアートンフィルムに密着させた。次に、第３鋳型に形成されている一つの貫通孔に、外郭コア部用硬化性樹脂（紫外線硬化性樹脂：粘度２００ｍＰａ・ｓ，硬化後の屈折率１．５２）が供給されるように樹脂供給容器を接続し、他の貫通孔からダイヤフラム式吸引ポンプ（最大吸引圧−３３．２５ｋＰａ）を用い、−２０ｋＰａの減圧吸引を行ったところ、第１鋳型の凹部（当該凹部とアートンフィルム上に形成された外郭コア層及び中心コア部とで形成される空隙）に紫外線硬化性樹脂を充填した。次に、光強度が５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外光を第３鋳型の上方から５分間照射して、第１鋳型の凹部に充填された紫外線硬化性樹脂を硬化させた後、第３鋳型をアートンフィルムから剥離して、中心コア部の上面及び側面を厚み１５μｍで被覆した外郭コア層を形成した。
【００６９】
これにより、中心コア部と、これを囲んで形成された２つの外郭コア層からなる外郭コア部と、からなる第１、第２及び第３光導波路コアが形成された。
【００７０】
次に、クラッドフィルムとしてＪＳＲ株式会社製の他のアートンフィルム（屈折率１．５１、厚さ１８８μｍ）を、第１、第２及び第３光導波路コアが形成されたアートンフィルム上に重ね合わせると共に、当該２つのアートンフィルムの間隙にクラッド用硬化性樹脂（紫外線硬化性樹脂：粘度５００ｍＰａ・ｓ、硬化後の屈折率１．５１）を介在させ、光強度が５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外光を５分間照射して、紫外線硬化性樹脂を硬化させた。これにより、第１、第２及び第３光導波路コアを囲うようにクラッドが形成された。
【００７１】
その後、ダイシングソーにより外形加工すると共に、第１光導波路コアと第２光導波路コアと第３光導波路コアとの分岐部に幅３０μｍ、深さ３．５ｍｍの溝を形成して、光導波路フィルムを作製した。なお、同様の構造の光導波路フィルムを２枚作製した。
【００７２】
得られた光導波路フィルムは、第１、第２及び第３光導波路における、中心コア部には開口数０１７５までの光が入力したときには、外郭コア部がクラッドの役割を果たして入力光が中心コアの領域に閉じ込められた。また、中心コア部に開口数０．２４７までの光が入力したときには、入力光が中心コア部及び外郭コア部の領域に閉じ込められた。
【００７３】
次に、以下に示すように、作製した光導波路フィルムに対して、各素子を光結合させ双方向通信用光モジュールを作製した（図１及び図９参照）。
【００７４】
まず、得られた一方の光導波路フィルムに対して、波長選択フィルター１３として波長８３５ｎｍより高い波長の光を透過するハイパスフィルタを溝に挿入すると共に、ＦＰＣ基板に電気実装された発光素子として発光波長が８２０ｎｍのＶＣＳＥＬ（富士ゼロックス社製：発光径１０μｍ、中心強度の１／ｅ２までの範囲で測定した開口数Ｎｓ０．１７）、及びＦＰＣ基板に電気実装された受光素子としてＰＩＮ−ＰＤ（浜松ホトニクス社製：受光径１００μｍ）を、予め定められた光導波路コアのコア端面にそれぞれ光学接着剤（ＮＴＴ−ＡＴ社製）により接着固定し光結合させた。これを、上り用光モジュールとした。
【００７５】
次に、得られた他方の光導波路フィルムに対して、波長選択フィルター１３として波長８３５ｎｍより低い波長の光を透過するローパスフィルタを溝に挿入すると共に、発光素子として発光波長が８５０ｎｍのＶＣＳＥＬ（富士ゼロックス社製）、及び受光素子としてＰＩＮ−ＰＤ（浜松ホトニクス社製）を、予め定められた光導波路コアのコア端面にそれぞれ光学接着剤（ＮＴＴ−ＡＴ社製）により接着固定し光結合させた。これを、下り用光モジュールとした。
【００７６】
次に、円形コア径５０μｍ、開口数ＮＡｆ０．２、長さ３００ｍのＧＩ型マルチモード光ファイバーを準備し、一方のコア端面を上が用光モジュールの予め定められた光導波路コアのコア端面に光学接着剤（ＮＴＴ−ＡＴ社製）により接着固定し光結合させると共に、他方のコア端面を下り用光モジュールの予め定められた光導波路コアのコア端面に光学接着剤（ＮＴＴ−ＡＴ社製）により接着固定し光結合させた。このようにして、双方向通信用光モジュールを作製した。
【００７７】
作製した双方向通信用光モジュールでは、上り用光モジュールの発光素子（ＶＣＳＥＬ）の波長８２０ｎｍの信号光は、上り用光モジュールにおける第２光導波路コアの中心コア部領域に無視できる損失で結合し伝搬した。伝搬した信号光は、第３光導波路コアと第２光導波路コアとの分岐部のハイパスフィルタで反射し、第３光導波路コアの中心コア部を伝搬し、ＧＩ型マルチモード光ファイバーに無視できる損失で結合してファイバー長に依存したごく小さな伝搬損失で伝搬した。ＧＩ型マルチモード光ファイバーを伝搬した信号光は最大で開口数（ＮＡｆ）が０．２に広がったが、上り用光モジュールにおける第３光導波路コアの中心コア部及び外郭コア部に無視できる損失で結合し、第３光導波路コアの中心コア部及び外郭コア部を伝搬したローパスフィルタを透過して低損失で第１導波路コアの中心コア部及び外郭コア部を伝搬し受光素子（ＰＩＮ−ＰＤ）に到達した。
【００７８】
一方、下り用光モジュールの発光素子（ＶＣＳＥＬ）の波長８５０ｎｍの信号光も、上記とは逆の経路をたどり、低損失で上り用光モジュールの受光素子（ＰＩＮ−ＰＤ）まで到達した。
【００７９】
その結果、全体の光結合損失を１．５ｄＢと極めて低く抑えられた。ＧＩ型マルチモード光ファイバーを伝搬する際の損失が０．９ｄＢ、各光導波路フィルム内部を伝搬する際の損失が０．１ｄＢずつ、波長選択フィルターを透過又は反射する際の損失が０．１ｄＢなので、接続部１箇所あたりの損失は０．０５ｄＢと小さく抑えられた。
【００８０】
以上から、レンズを介さず光結合しても、円形の双方向通信用のマルチモード光ファイバと矩形の光導波路コアとの断面形状違いによる結合損失が低減されると共に、光伝搬損失が低減された光通信が実現されることがわかる。
【００８１】
（第２実施形態）
実施例１において、光導波路フィルムにおける第１、第２及び第３光導波路コアの中心コア部を、屈折率１．５８とし、断面形状１１０μｍ×１１０μｍの正方形とした。一方、外郭コア部を、屈折率を１．５６５とし、断面形状を２２０μｍ×２２０μｍの正方形とした。また、円形コア径２００μｍ、開口数ＮＡｆ０．４、長さ５０ｍのＳＩ型マルチモード光ファイバー（住友電工製）の両端部にオス型ＳＣコネクタを接続したものを準備した。一方で、上が用光モジュール及び下り用光モジュールにおける光導波路コアの予め定められた光導波路コアのコア端面をＳＣコネクタと接続できるようにメス型ＳＣコネクタを取り付けた。そして、マッチングオイルを介して当該オス型ＳＣコネクタとメス型ＳＣコネクタとを接続し、ＳＩ型マルチモード光ファイバー（住友電工製）の両端部に、上が用光モジュールと下り用光モジュールにおける光導波路コアとを、それぞれ接続して光結合させた（図１１参照）。また、受光素子として、受光径が３００μｍのＰＩＮ−ＰＤを採用した。これら以外は、実子例１と同様にして双方向通信用光モジュールを作製した。
【００８２】
作製した双方向通信用光モジュールでは、全体の光結合損失を２ｄＢと低く抑えられた。ＳＩ型マルチモード光ファイバーを伝搬する際の損失が０．４ｄＢ、光導波路フィルム内部を伝搬する際の損失が０．１５ｄＢずつ、波長選択フィルタを透過又は反射する際の損失が０．１５ｄＢなので、その他全ての接続部合計の損失を１ｄＢと小さく抑えられた。
【００８３】
本例では、第１、第２及び第３光導波路コアの中心コア部及び外郭コア部の屈折率を高め、コア径を大きくすることによって、双方向通信用のマルチモード光ファイバーがコア径２００μｍで開口数０．４のＳＩ型であっても、結合損失の小さい通信が実現される。なお、ＳＩ型のマルチモード光ファイバーでは、光ファイバーのコアの周辺部に分布する光成分でも開口数が構造開口数に近くなるため、本例の如く外郭コア部とクラッドとの屈折率差を大きくしてその間の閉じ込め効率を上げることがよい。また、より大きな開口数ＮＡｆを持つマルチモード光ファイバーを用いる場合には中心コア部及び外郭コア部の屈折率をさらに上げればよい。
【００８４】
（実施例３）
実施例１において、光導波路フィルムにおける第１、第２及び第３光導波路コアのパターン（平面形状）を、図１４及び図１５に示す如く、湾曲（曲率半径１０ｍｍ）させて、受光素子が光結合される第１光導波路コアのコア端面と発光素子が光結合される第２光導波路コアのコア端面とを同一側面側にすると共に、ダイシングソーによる切削加工で当該側面を４５度の傾斜面とした。そして、受光素子及び発光素子を備える受発光素子ユニットを、第１光導波路コアのコア端面としての傾斜面により光路変換された光が受光素子で受光され、第２光導波路コアのコア端面としての傾斜面に発光素子が光を照射するように配設した。光導波路フィルムの外形は、２０ｍｍ×２０ｍｍ×０．２５ｍｍとした。これら以外は、実施例１と同様にして双方向通信用光モジュールを作製した。
【００８５】
作製した双方向通信用光モジュールでは、全体の光結合損失を１．６ｄＢと低く抑えられた。ＳＩ型マルチモード光ファイバーを伝搬する際の損失が０．９ｄＢ、光導波路フィルム内部を伝搬する際の損失が０．１ｄＢずつ、波長選択フィルタを透過又は反射する際の損失が０．１ｄＢなので、接続部１箇所あたりの損失は０．０７ｄＢと小さく抑えられた。
【００８６】
（実施例４）
表１に従って、各パターメータを変更してた以外は、実施例１と同様にして双方向通信用の光モジュールを作製した。その全体の光結合損失を表２に示す。
【００８７】
（比較例１）
実施例１において、光導波路フィルムにおける第１、第２及び第３光導波路コアを単層コアとし、その屈折率を１．５３とし、断面形状を４０μｍ×４０μｍの正方形とした。これら以外は、実施例１と同様にして双方向通信用光モジュールを作製した。
【００８８】
作製した双方向通信用光モジュールでは、全体の光結合損失が１．５ｄＢから３ｄＢに増加した。この増加分は、光導波路フィルムにおける第１光導波路コアのコア端面とマルチモード光ファイバーとの接続損失の増加と推測される。
【００８９】
（比較例２乃至４）
表１に従って、各パターメータを変更した以外は、実施例１と同様にして双方向通信用の光モジュールを作製した。その全体の光結合損失を表２に示す。
【００９０】
【表１】
2010122456.tif 000003
【００９１】
【表２】
2010122456.tif 000004
【００９２】
上記各式や略語は以下の通りである。
式（１）：Ｄｓ≦ＳＢ≦ＬＢ≦ＳＣ１≦ＬＣ１≦Ｄｆ＜ＳＣ２≦ＬＣ２≦ＳＡ≦ＬＡ≦Ｄｐ
式（２）：ＮＡｓ＜√（ｎ１２−ｎ２２）
式（３）：ＮＡｆ＜√（ｎ１２−ｎ０２）
式（４）：ＮＡｆ＜√（ｎ２２−ｎ０２）
ＳＡ：第１光導波路コア（第１導波路コアの外郭コア部）の断面短辺長
ＳＢ：第２光導波路コア（第２導波路コアの中心コア部）の断面短辺長
ＳＣ１：第３光導波路コアの中心コア部の断面短辺長
ＳＣ２：第３光導波路コアの外郭コアの断面短辺長
ＬＡ：第１光導波路コア（第１導波路コアの外郭コア部）の断面長辺長
ＬＢ：第２光導波路コア（第２導波路コアの中心コア部）の断面長辺長
ＬＣ１：第３光導波路コアの中心コア部の断面長辺長
ＬＣ２：第３光導波路コアの外郭コア部の断面長辺長
Ｄｆ：マルチモード光ファイバーのコア径
Ｄｓ：発光素子の発光径を示す。
Ｄｐ：受光素子の受光径
ｎ１：第３光導波路コアの中心コア部の屈折率
ｎ２：第３光導波路コアの外郭コア部の屈折率
ｎ０：クラッドの屈折率
ＮＡｆ：マルチモード光ファイバーの開口数
ＮＡｓ：発光素子から発する信号光の開口数
【００９３】
上記結果から、本実施例では、光導波路コアの断面形状が矩形でも、双方向通信に用いるマルチモード光ファイバとレンズが介さず光結合され、比較例に比べ、結合損失が低減されていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本実施形態に係る光モジュールを示す概略平面図である。
【図２】本実施形態に係る光導波路フィルム１０を示す側面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本実施形態に係る光導波路フィルムの製造方法の基本プロセスを説明するための工程斜視図である。
【図６】本実施形態に係る光導波路フィルムの製造方法の基本プロセスを説明するための工程断面図である。
【図７】本実施形態に係る光導波路フィルムの製造方法の基本プロセスの基本プロセスで用いる鋳型を示す概略断面図であり、（Ａ）が第１鋳型、（Ｂ）が第２鋳型、（Ｃ）が第３鋳型を示す。
【図８】本実施形態に係る光導波路フィルムの製造方法で用いる鋳型を示す平面図である。
【図９】本実施形態に係る光モジュールにおける発光素子ユニット及び受光素子ユニットと光導波路フィルムとの光接合部周辺を示す概略側面図である。
【図１０】本実施形態に係る光導波路フィルム１０における第１光導波路コアを示す拡大断面図である、
【図１１】他の実施形態に係る光モジュールを示す概略平面図である。
【図１２】他の実施形態に係る光モジュールを示す概略平面図である。
【図１３】図１２のＣ１−Ｃ１断面図である。
【図１４】図１２のＣ２−Ｃ２断面図である。
【図１５】他の実施形態に係る光モジュールを示す概略平面図である。
【図１６】他の実施形態に係る光モジュールにおける受発光素子ユニットと光導波路フィルムとの光接合部周辺を示す概略側面図である。
【符号の説明】
【００９５】
１０   光導波路フィルム
１１   クラッド
１１Ａ クラッドフィルム
１１Ｂ クラッドフィルム
１１Ｃ クラッド層
１２   溝
１３   波長選択フィルター
１４   光学接着剤
１５   傾斜面
２０   光導波路コア
２０Ａ 中心コア部
２０Ｂ 外郭コア部
２０ＢＡ      外郭コア層
２０ＢＢ      外郭コア層
２１   第１光導波路コア
２１Ａ 中心コア部
２１Ｂ 外郭コア部
２２   第２光導波路コア
２２Ａ 中心コア部
２２Ｂ 外郭コア部
２３   第３光導波路コア
２３Ａ 中心コア部
２３Ｂ 外郭コア部
２４、２５、２６     コア端面
２７   分岐部
３０   マルチモード光ファイバー
４０   発光素子ユニット
４１   発光素子
４２   フレキシブルプリント基板
４３   駆動用回路
４４   配線
５０   受光素子ユニット
５１   受光素子
５２   フレキシブルプリント基板
５３   増幅用回路
５４   配線
６０   第１鋳型
６１   第２鋳型
６２   第３鋳型
７０   コネクタ
７１   受発光素子ユニット
７２   基材
１０１ 光モジュール
１１１ 外郭コア用硬化性樹脂
２０１ 中心コア用硬化性樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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