(57)【要約】【課題】材料選択が容易で、製造手順が簡単な光路変換ミラーを提供する。【解決手段】光に対して透明な材料で形成されたブロック２からなり、ブロック２は、基板面に接するための平坦な底面３と、該底面３と平行に入射した光を該底面３の方向に反射するために該底面３に対して傾斜した傾斜面４と、光伝送体に対向する光伝送体用対向面５とを備えた。【選択図】図１
2010169755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の片面に実装されて該基板の片面に沿わせた光伝送体からの光を上記基板の反対面に向けて出射させるか又は上記基板の反対面からの光を上記光伝送体に入射させるための光路変換ミラーにおいて、
上記光に対して透明な材料で形成されたブロックからなり、
上記ブロックは、基板面に接するための平坦な底面と、該底面と平行に入射した光を該底面の方向に反射するか又は該底面から入射した光を該底面と平行に反射するために該底面に対して傾斜した傾斜面と、上記光伝送体に対向する光伝送体用対向面とを備えたことを特徴とする光路変換ミラー。
【請求項２】
上記ブロックが、屈折率が均一な単一のブロックであることを特徴とする請求項１に記載の光路変換ミラー。
【請求項３】
上記光伝送体用対向面から上記基板と平行に所定距離まで延ばされた凸部を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光路変換ミラー。
【請求項４】
上記光伝送体が光ファイバであることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の光路変換ミラー。
【請求項５】
上記光伝送体が導波路コアであることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の光路変換ミラー。
【請求項６】
上記光伝送体から上記光伝送体用対向面までの距離が１５０μｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の光路変換ミラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料選択が容易で、製造手順が簡単な光路変換ミラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
光配線と電気配線とを一体の基板で実現する部材を光電気複合配線という。
【０００３】
図６に示されるように、従来の光電気複合配線６１は、基板６２の下面に上面が発光面である発光素子あるいは上面が受光面である受光素子６３が実装され、光配線を担う光伝送体６４は基板６２の上面側に配置される。以下、光受信の場合のみ説明する。
【０００４】
基板６２の上面側に配置された光伝送体６４からの出射光を基板の下面に向けさせるためには、基板６２の上面に光路変換ミラー６５を実装する必要がある。
【０００５】
光路変換ミラー６５は、基板面に接するための平坦な底面と、該底面と平行に入射した光を該底面の方向に反射するために該底面に対して傾斜した傾斜面６６と、該傾斜面６６から光の入射方向に所定距離以上離れて位置する光伝送体用対向面（図示せず）と、該光伝送体用対向面から上記反射面６６まで光が拡散しないように導くコア６７とを備える。光伝送体６４の端面は光伝送体用対向面に当接される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３０１６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の光路変換ミラー６５は、コア６７を有する。コア６７はその周囲の部分であるクラッドと相対的に屈折率が高い部分である。コア６７が設けられていることにより、光伝送体６４から光路変換ミラー６５の光伝送体用対向面に入射した入射光は、コア６７内に閉じ込められつつ伝送され、傾斜面６６まで拡散による減衰をすることなく到達する。
【０００８】
コア６７を形成するためには、屈折率の高いコア材料と屈折率の低いクラッド材料を組み合わせることが必要となる。下部クラッドを形成した後、下部クラッドの上にコア６７を形成し、その後、コア６７の上に上部クラッドを形成する。このように屈折率の異なる材料を重ね合わせることで光を閉じ込めることができる。
【０００９】
従来の光路変換ミラー６５は、コア６７を形成するために屈折率の異なる材料が複数種類必要になる。屈折率以外の要素、例えば、硬さを考慮して材料を選択したい場合でも、屈折率の条件は除外できないため、複数種類の材料の屈折率と硬さとを組み合わせて考えることになり、材料選択が制約される。
【００１０】
また、従来の光路変換ミラー６５は、コア６７を形成するので、製造手順も複数段階になり、煩雑である。さらに、コア６７は光伝送体６４と正対して光軸がずれないようにすることが必要であるため、コア製造時に位置合わせを行う必要があり、光路変換ミラー６５の製造手順がいっそう煩雑となる。
【００１１】
このように、従来の光路変換ミラー６５は、材料が複数種類必要で、製造手順が煩雑である。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、材料選択が容易で、製造手順が簡単な光路変換ミラーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明は、基板の片面に実装されて該基板の片面に沿わせた光伝送体からの光を上記基板の反対面に向けて出射させるか又は上記基板の反対面からの光を上記光伝送体に入射させるための光路変換ミラーにおいて、上記光に対して透明な材料で形成されたブロックからなり、上記ブロックは、基板面に接するための平坦な底面と、該底面と平行に入射した光を該底面の方向に反射するか又は該底面から入射した光を該底面と平行に反射するために該底面に対して傾斜した傾斜面と、上記光伝送体に対向する光伝送体用対向面とを備えたものである。
【００１４】
上記ブロックが、屈折率が均一な単一のブロックであってもよい。
【００１５】
上記光伝送体用対向面から上記基板と平行に所定距離まで延ばされた凸部を備えてもよい。
【００１６】
上記光伝送体が光ファイバであってもよい。
【００１７】
上記光伝送体が導波路コアであってもよい。
【００１８】
上記光伝送体から上記光伝送体用対向面までの距離が１５０μｍ以下であってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００２０】
（１）材料選択が容易である。
【００２１】
（２）製造手順が簡単である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施形態を示す光路変換ミラーの斜視図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、本発明の他の実施形態を示す光路変換ミラーの斜視図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の光伝送体の実施形態を示す光路変換ミラーの斜視図である。
【図４】本発明の光路変換ミラーを用いた光電気複合配線の側面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、本発明の変形例を示す光路変換ミラーの斜視図である。
【図６】従来の光路変換ミラーを用いた光電気複合配線の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する（光送信、光受信のどちらの場合でも同じ構造となるため、光受信の場合のみ説明する）。
【００２４】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示されるように、本発明に係る光路変換ミラー１１，１２は、基板（図４参照）４２の片面に実装されて該基板の片面に沿わせた光伝送体からの入射光を上記基板の反対面に向けて出射させるための光路変換ミラーにおいて、透明な材料で形成されたブロック２からなり、基板面に接するための平坦な底面３と、該底面３と平行に入射した光を該底面３の方向に反射するために該底面３に対して傾斜した傾斜面４と、光伝送体に対向する光伝送体用対向面５とを備えたものである。
【００２５】
図１（ａ）の光路変換ミラー１１は、適用する光伝送体（光ファイバ、導波路コア）が１つの場合に適したものである。図１（ｂ）の光路変換ミラー１２は、適用する光伝送体が２つの場合に適したものである。以下、適用する光伝送体が１つの場合に適したものと２つの場合に適したものを併記する。
【００２６】
本発明の光路変換ミラー１１，１２は、上記光に対して透明な材料で形成されたブロック２からなり、屈折率が均一な単一のブロック２からなるとよい。図示のように、光路変換ミラー１１，１２は、六面体のブロック２である。すなわち、光路変換ミラー１１，１２は、平坦で矩形状の底面３と、底面３に平行で底面３より短辺の短い矩形状の上面６と、底面３と上面６の短辺同士を繋ぎ底面３に対して垂直な両側面７と、底面３と上面６の長辺同士を繋ぎ底面３に対して垂直な光伝送体用対向面５と、底面３と上面６の別の長辺同士を繋ぎ底面３に対して４５°の傾斜を有する傾斜面４とを有する。
【００２７】
光路変換ミラー１１，１２の材料は、光通信に使用する光に対して透明なものであれば何でもよく、例えば、樹脂、ガラスなど、従来より光導波路のコアやクラッドに使用されているものが利用できる。
【００２８】
あらかじめブロックとして形成された部材を光路変換ミラー１１，１２に用いる場合には、光伝送体の位置に応じて基板面に接着固定することで光路変換ミラー１を作製することができる。また、ワニス状の樹脂からフォトリソグラフィーや金型を用いて直接基板面にブロックを形成し、９０°Ｖ字状のダイシングブレードを用いて傾斜面を形成することで光路変換ミラー１１，１２を作製することができる。
【００２９】
本発明の光路変換ミラー１１，１２は、光伝送体の端面から光伝送体用対向面５までの距離が光の拡散が所定量となる距離以下である。光伝送体の端面から光伝送体用対向面５までの距離とは、光路に沿った距離である。
【００３０】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に、他の実施形態による光路変換ミラー２１，２２を示す。
【００３１】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示されるように、本発明の他の実施形態に係る光路変換ミラー２１，２２は、図１の光路変換ミラー１１，１２の構成に加えて、光伝送体用対向面５から光の入射方向に所定距離まで延ばされた凸部８を備える。凸部８は、光伝送体用対向面５に接続される光伝送体（図３参照）が占めない空間に設けられ、光伝送体の幅とほぼ等しい間隔で幅方向に複数箇所設けられる。
【００３２】
凸部８は、光路変換ミラー２１，２２と光伝送体とを組み合わせてアセンブリを製造する際に、光伝送体を案内し、位置合わせするガイドになると共に、光伝送体の固定部材ともなるものである。
【００３３】
凸部８は、ブロック２の一部としてブロック２と同時に一体的に形成される。よって、光路変換ミラー２１，２２は、光路変換ミラー１１，１２と同様に、屈折率が均一な単一のブロック２からなる。
【００３４】
図３（ａ）〜図３（ｄ）に、光伝送体の実施形態を示す。
【００３５】
図３（ａ）及び図３（ｃ）に示されるように、光伝送体３１は光ファイバ３２で実現される。光ファイバ３２は、図２の光路変換ミラー２１，２２の凸部８と隣の凸部８との間に挿入される。光ファイバ３２の端面が光伝送体用対向面５に当接される。
【００３６】
その後に、接着剤を用いて凸部８と光ファイバ３２とを固定する。光の反射を抑えるために、接着剤の屈折率はミラー部材や光ファイバ材料の屈折率に近いか又はその中間程度であることが望ましい。
【００３７】
図３（ｂ）及び図３（ｄ）に示されるように、光伝送体３１は導波路コア３３で実現される。導波路コア３３は、図１の光路変換ミラー１１，１２の光伝送体用対向面５に対し直角に設けられる。導波路コア３３の端面３４が光伝送体用対向面５に当接される。なお、この図では端面３４を示すために導波路コア３３を光路変換ミラー１１，１２から離して描いてある。
【００３８】
導波路コア３３はフォトリソグラフィーや金型などを用いて樹脂で作製することができる。このとき、光路変換ミラー１１，１２の光伝送体対向面５と導波路コア端面３４は間隔を開けて形成されることになる。
【００３９】
基板上に導波路の下部クラッド、光路変換ミラー１１，１２となるブロックと導波路コア３３を配置し、上部クラッドを導波路コア３３を覆うように形成する。このとき上部クラッドは光路変換ミラー１１，１２となるブロックを覆わないことが望ましいが、覆う場合には、上部クラッド形成後にブロックを上部クラッドとともに９０°Ｖ字ダイシングブレードにて所定の位置を切削することで傾斜面を形成することができる。
【００４０】
また、上部クラッド形成前に光路変換ミラー１１，１２の傾斜面が形成されている場合には、上部クラッド材料は傾斜面を覆わないように形成することで傾斜面を保持したまま導波路構造を作製することができる。または、あらかじめ傾斜面に金属膜を付けることでミラーの機能を保つことができる。
【００４１】
光伝送体が特に導波路の場合、光路変換ミラー１１，１２と光伝送体の端面は間隔を空けて形成される。導波路がフォトリソグラフィーや金型などで作製される場合、光路変換ミラー１１，１２用のブロックと接触させて導波路を作製することは難しいため、光伝送体用対向面から光伝送体の端面には間隔が空くことになる。この間隔は大きすぎると光伝送体と光路変換ミラー１１，１２の間で漏れ光が生じ損失となる。
【００４２】
この損失をビーム伝搬法にてシミュレーションを行った。シミュレーションのモデルとして、導波路コア３３の屈折率１．５５、導波路コア３３の断面における一辺の長さ５０μｍ、クラッドの屈折率１．５０であり、光路変換ミラー１１，１２の傾斜面４の傾斜方向に直角な方向の幅を８０μｍとした。光源は面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の発光波長である８５０μｍとし、また、ＶＣＳＥＬの場合と同等な広がり角を持つ３．１μｍの点光源を用いた。また、導波路コア３３を伝搬する光のモード状態は導波路コア３３の長さに依存するため、２．５〜５．０ｍｍの範囲で導波路コア３３の長さを変化させ、シミュレーションは３次元で行った。
【００４３】
当該シミュレーションの結果により、光伝送体３１の端面から出射された光の光量が光路変換ミラー１１，１２の傾斜面４において保持される率（光量保持率）は、（光のモード状態が依存する）導波路コア３３の長さ及び光路変換ミラー１１，１２の傾斜面４の傾斜方向に直角な方向の幅に依存するが、導波路コア３３の長さを２．５〜５．０ｍｍの範囲で変化させても、光伝送体３１の端面から光路変換ミラー１１，１２の傾斜面４までの距離が１００μｍの場合には、光量保持率は９７％以上保たれ、光路変換ミラー１１，１２の傾斜面４まで光が良好に到達することが確認できた。光伝送体３１の端面から光路変換ミラー１１，１２の傾斜面４までの距離が２００μｍの場合には、光量保持率は９０％前後保たれるが、光伝送体３１の端面から光路変換ミラー１１，１２の傾斜面４までの距離が３００μｍの場合には、光量保持率は８０％程度にまで落ちてしまうことが確認できた。
【００４４】
また、導波路コア３３の長さを２．５〜５．０ｍｍの範囲で変化させても、光路変換ミラー１１，１２の傾斜面４の傾斜方向に直角な方向の幅が７０μｍの場合では、光路変換ミラー１１，１２の傾斜面４から光伝送体３１の端面までの距離が１００μｍで９５％以上の光量が保たれており、良好に光路変換ミラー１１，１２の傾斜面まで光が到達している。この距離が２００μｍとなると光量は８５％前後で保たれるが、３００μｍでは、７０％程度まで落ちてしまう。
【００４５】
また、導波路コア３３の長さを２．５〜５．０ｍｍの範囲で変化させても、光路変換ミラー１１，１２の傾斜面４の傾斜方向に直角な方向の幅が６０μｍの場合では、光路変換ミラー１１，１２の傾斜面４から光伝送体３１の端面までの距離が１００μｍで８８％の光量が保たれており、良好に光路変換ミラー１１，１２の傾斜面まで光が到達している。この距離が２００μｍとなると光量は７０％前後まで落ち、３００μｍでは、６０％程度まで落ちてしまう。
【００４６】
また、導波路コア３３の長さを２．５〜５．０ｍｍの範囲で変化させても、光路変換ミラー１１，１２の傾斜面４の傾斜方向に直角な方向の幅が５０μｍの場合では、光路変換ミラー１１，１２の傾斜面４から光伝送体３１の端面までの距離が１００μｍでは、６５〜８０％程度であり、さらに２００μｍ、３００μｍとなると５５％前後、４５％前後と損失が大きくなってくる。
【００４７】
上記シミュレーションの結果により、光伝送体を配置する際に、光路変換ミラー１１，１２の傾斜面４の傾斜方向に直角な方向の幅が８０μｍの場合では、光路変換ミラー１１，１２の光伝送体用対向面までの距離が３００μｍ以下、光路変換ミラー１の傾斜面４の傾斜方向に直角な方向の幅が７０μｍの場合では、光路変換ミラー１１，１２の光伝送体用対向面までの距離が２５０μｍ以下、光路変換ミラー１１，１２の傾斜面４の傾斜方向に直角な方向の幅が６０μｍの場合では、光路変換ミラー１１，１２の光伝送体用対向面までの距離が１５０μｍ以下とすることで良好な光量保持率（８０％以上）を保てることが確認できた。
【００４８】
光路変換ミラー１１，１２の傾斜面を形成する際に、この傾斜面と光伝送体用対向面の距離は短く抑えることが必要である。この距離が長い場合には、光路変換ミラー１１，１２の部材の中で光が広がり、傾斜面で反射した後に受光素子で光を受ける際に、大きい損失が生じる。この距離は、３００μｍ以下が望ましく、より好ましくは１００μｍ以下である。この場合の距離とは、傾斜面と光伝送体用対向面を最短で結ぶ線の長さを言う。この距離が小さすぎる場合には、傾斜面の作製が困難となるため、１０μｍ程度までとすることが望ましい。
【００４９】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に、本発明の光路変換ミラー２１，２２を基板に実装して構成される光電気複合配線４１を示す。この図では、光素子４３が受光素子である場合を示しており、発光素子の場合であってもその構成は同様である。
【００５０】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、光路変換ミラー２１，２２は、その平坦な底面３を基板４２の上面に接するようにして基板４２に実装される。基板４２の下面には上面が受光面である受光素子４３が実装される。
【００５１】
図４の光電気複合配線４１における光伝送の動作を説明する。
【００５２】
光伝送体３１を伝送されてきた光が光伝送体３１の端面から出射されると、その光は光伝送体用対向面５から光路変換ミラー２１，２２に入射される。光路変換ミラー２１に入射された光は、傾斜面４において反射され伝送方向を９０°変換される。光伝送体３１中の光路が光伝送体３１の中心にあるものとしたとき、この光路が光路変換ミラー２１，２２の傾斜面４に交わる点から降ろした垂線が反射による光路となる。反射されて伝送方向を９０°変換された光は、基板４２を透過して基板４２の下面に抜け、受光素子４３の受光面に入射する。
【００５３】
本発明の光路変換ミラー１１，１２，２１，２２は、屈折率が均一な単一のブロック２からなるため、材料が１種類でよい。よって、光路変換ミラー１１，１２，２１，２２の材料を任意に選択することが可能となる。例えば、傾斜面４が変形したりしないよう、十分に硬い材料にしたい場合、その要望に応じて十分に硬い材料を用いることができる。
【００５４】
また、光路変換ミラー１１，１２，２１，２２は、屈折率が均一な単一のブロック２からなるため、製造手順が簡単である。光路変換ミラー１１，１２，２１，２２は、樹脂をひとつの型で一体成形したり、樹脂を切り出して成形したりするような簡単な方法で製造することができる。
【００５５】
また、光路変換ミラー１１，１２，２１，２２は、コアを有さないため、従来のような成形時におけるコアの位置合わせが不要となり、製造手順がいっそう簡素化される。
【００５６】
図２の光路変換ミラー２１，２２は、凸部８が光伝送体３１を案内し、位置合わせするガイドになると共に、光伝送体３１の固定部材ともなる。また、凸部８と隣の凸部８との間は、導波路コアとなる流動体状の充填材を充填するための囲いとすることができる。この際には、光路変換ミラー２１，２２の屈折率は導波路構造をなす程度に充填材の屈折率より小さくする必要がある。
【００５７】
次に、本発明の変形例を説明する。
【００５８】
図５に示した光路変換ミラー２１，２２は、図２の光路変換ミラー２１，２２にカバー５１を付加したものである。カバー５１は、例えば、凸部８の端部（傾斜面４からの遠端）から所定距離までの凸部８に被せて取り付けられる。カバー５１は、基板４２（図４参照）から自由になっている光ファイバ３２を覆って接着されることにより、光ファイバ３２を固定している。
【符号の説明】
【００５９】
１１，１２，２１，２２  光路変換ミラー
２  ブロック
３  底面
４  傾斜面
５  光伝送体用対向面
８  凸部
【図１】
2010169755.tif 000003
【図２】
2010169755.tif 000004
【図３】
2010169755.tif 000005
【図４】
2010169755.tif 000006
【図５】
2010169755.tif 000007
【図６】
2010169755.tif 000008