(57)【要約】【課題】入射する光の利用効率を上げることができる光導波路を得る。【解決手段】光導波路２０は、第１クラッド２４と、第１クラッド２４よりも屈折率が大きいコア２６と、コア２６よりも屈折率が小さい第２クラッド２８とを有している。コア２６の入射部３８には、入射部３８の信号光Ｌの入射側周縁を信号光Ｌの入射方向へ向けて拡幅した傾斜部４８が形成されている。ここで、入射部３８の入射側周縁に傾斜部４８が形成されていることにより、入射部３８へ入射する信号光Ｌの入射部周縁での反射が抑えられ、信号光Ｌの利用効率を上げることができる。【選択図】図１
2010160339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が入射される入射孔部が形成された基板部と、
前記入射孔部内に形成され光が入射される入射部と、前記入射部の外周面と連続して形成された反射面を有し前記入射部に入射した光を反射する反射部と、前記反射部で反射された光が伝送される伝送部と、前記伝送部を伝送された光が出射される出射部と、を有し、前記基板部よりも屈折率が大きい光伝送路と、
前記光伝送路の屈折率よりも小さい屈折率を有し、前記光伝送路を被覆する被覆部と、
前記入射部の光の入射側周縁を光の入射方向へ向けて拡幅して形成された傾斜部と、
を有する光導波路。
【請求項２】
前記基板部には、前記出射部が形成される出射孔部が設けられ、
前記伝送部と前記出射部の間には、前記伝送部を伝送された光を前記出射部へ反射する伝送光反射部が設けられている請求項１に記載の光導波路。
【請求項３】
前記入射部には、光を前記入射部に入射させる入射レンズが一体形成され、
前記出射部には、光を前記出射部から出射させる出射レンズが一体形成されている請求項１又は請求項２に記載の光導波路。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光導波路と、
前記入射部に向けて発光する発光部と、
前記出射部から出射された光を受光する受光部と、
を有する光伝送装置。
【請求項５】
光導波路を構成する基板に複数の貫通孔を形成する孔部形成工程と、
前記基板の複数の前記貫通孔の周縁を斜めに削って傾斜面を形成する傾斜面形成工程と、
光が伝送される光伝送路の形状に合わせて凹溝部が形成された鋳型に前記基板を密着させ、複数の前記貫通孔を前記凹溝部の端部に位置決めする位置決め工程と、
樹脂を充填する充填口を備えた充填凹溝部と、樹脂を吸引する吸引口を備えた吸引凹溝部とが形成された補助鋳型を前記基板の前記鋳型と反対側に密着させ、前記充填凹溝部と前記吸引凹溝部をそれぞれ複数の前記貫通孔と対面させる型合せ工程と、
前記充填口から前記充填凹溝部へ樹脂を充填し、一方の前記貫通孔を通して前記凹溝部に樹脂を充填すると共に、前記吸引口を減圧して前記吸引凹溝部を通して前記凹溝部から他方の前記貫通孔へ溢れた樹脂を吸引する充填工程と、
樹脂硬化後、前記基板を前記鋳型及び前記補助鋳型から取り外す離型工程と、
複数の前記貫通孔からはみ出た樹脂を取除く樹脂取除き工程と、
を有する光導波路の製造方法。
【請求項６】
前記鋳型には、凹部又は凸部からなる係合部が設けられ、
前記補助鋳型には、凸部又は凹部からなる被係合部が設けられ、
前記基板には、前記係合部又は前記被係合部が挿通される挿通孔が形成され、
前記係合部と前記被係合部を前記挿通孔を挿通させて係合させる係合工程を有する請求項５に記載の光導波路の製造方法。
【請求項７】
前記凹溝部が複数形成された前記鋳型と、複数の前記凹溝部にまたがる前記充填凹溝部及び前記吸引凹溝部が形成された前記補助鋳型とを用いて、複数の前記凹溝部に樹脂を一括して充填する一括充填工程を有する請求項５又は請求項６に記載の光導波路の製造方法。
【請求項８】
前記補助鋳型は、光が入射され又は出射されるレンズの形状に合わせたレンズ成形凹部が前記充填凹溝部及び前記吸引凹溝部に形成され、前記補助鋳型の前記吸引凹溝部を吸引すると共に前記充填凹溝部から前記凹溝部へ樹脂を充填して、前記光伝送路と前記レンズを一体成形する一体成形工程を有する請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の光導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路、光伝送装置、及び光導波路の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、大容量の映像信号等を高速に送信する手段として、電気信号を光信号に変換して送信する光伝送装置がある。光伝送装置は、発光素子と、発光素子を電気的に駆動するための駆動回路と、受光素子とを備えており、発光素子から出射された出射光が光導波路に入射され、光導波路内を光が伝送される。そして、光導波路内を伝送された光は、光導波路の出射側に設けられた受光素子で受光され、光信号が電気信号に変換されることにより光送信が行われる。
【０００３】
光導波路は、光の伝送路であるコアと、コアよりも屈折率の低い材料で形成されコアを覆うクラッドとで構成されており、コアとクラッドの境界面で光が反射することで光の伝搬を行っている。ここで、光導波路の一例として、コアに４５度の反射面が形成されており、クラッドに形成された孔部から鉛直方向に入射した光をコアの反射面で反射して光を伝搬させるものが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
特許文献１の光導波路は、光の進行方向で反射面よりも上流側のコアの幅が、反射面よりも下流側のコアの幅に較べて大きくなっている。
【０００５】
特許文献２の光導波路は、光が入射する入射面から反射面までのコアの幅が同じ幅となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−０４０００５
【特許文献２】特開２０００−１９３８３８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、入射する光の利用効率を上げることができる光導波路、光伝送装置、及び光導波路の製造方法を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、光が入射される入射孔部が形成された基板部と、前記入射孔部内に形成され光が入射される入射部と、前記入射部の外周面と連続して形成された反射面を有し前記入射部に入射した光を反射する反射部と、前記反射部で反射された光が伝送される伝送部と、前記伝送部を伝送された光が出射される出射部と、を有し、前記基板部よりも屈折率が大きい光伝送路と、前記光伝送路の屈折率よりも小さい屈折率を有し、前記光伝送路を被覆する被覆部と、前記入射部の光の入射側周縁を光の入射方向へ向けて拡幅して形成された傾斜部と、を有する。
【０００９】
請求項２に係る発明は、前記基板部には、前記出射部が形成される出射孔部が設けられ、前記伝送部と前記出射部の間には、前記伝送部を伝送された光を前記出射部へ反射する伝送光反射部が設けられている。
【００１０】
請求項３に係る発明は、前記入射部には、光を前記入射部に入射させる入射レンズが一体形成され、前記出射部には、光を前記出射部から出射させる出射レンズが一体形成されている。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光導波路と、前記入射部に向けて発光する発光部と、前記出射部から出射された光を受光する受光部と、を有する。
【００１２】
請求項５に係る発明は、光導波路を構成する基板に複数の貫通孔を形成する孔部形成工程と、前記基板の複数の前記貫通孔の周縁を斜めに削って傾斜面を形成する傾斜面形成工程と、光が伝送される光伝送路の形状に合わせて凹溝部が形成された鋳型に前記基板を密着させ、複数の前記貫通孔を前記凹溝部の端部に位置決めする位置決め工程と、樹脂を充填する充填口を備えた充填凹溝部と、樹脂を吸引する吸引口を備えた吸引凹溝部とが形成された補助鋳型を前記基板の前記鋳型と反対側に密着させ、前記充填凹溝部と前記吸引凹溝部をそれぞれ複数の前記貫通孔と対面させる型合せ工程と、前記充填口から前記充填凹溝部へ樹脂を充填し、一方の前記貫通孔を通して前記凹溝部に樹脂を充填すると共に、前記吸引口を減圧して前記吸引凹溝部を通して前記凹溝部から他方の前記貫通孔へ溢れた樹脂を吸引する充填工程と、樹脂硬化後、前記基板を前記鋳型及び前記補助鋳型から取り外す離型工程と、複数の前記貫通孔からはみ出た樹脂を取除く樹脂取除き工程と、を有する。
【００１３】
請求項６に係る発明は、前記鋳型には、凹部又は凸部からなる係合部が設けられ、前記補助鋳型には、凸部又は凹部からなる被係合部が設けられ、前記基板には、前記係合部又は前記被係合部が挿通される挿通孔が形成され、前記係合部と前記被係合部を前記挿通孔を挿通させて係合させる係合工程を有する。
【００１４】
請求項７に係る発明は、前記凹溝部が複数形成された前記鋳型と、複数の前記凹溝部にまたがる前記充填凹溝部及び前記吸引凹溝部が形成された前記補助鋳型とを用いて、複数の前記凹溝部に樹脂を一括して充填する一括充填工程を有する。
【００１５】
請求項８に係る発明は、前記補助鋳型は、光が入射され又は出射されるレンズの形状に合わせたレンズ成形凹部が前記充填凹溝部及び前記吸引凹溝部に形成され、前記補助鋳型の前記吸引凹溝部を吸引すると共に前記充填凹溝部から前記凹溝部へ樹脂を充填して、前記光伝送路と前記レンズを一体成形する一体成形工程を有する。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、入射する光の利用効率を上げることができる。
【００１７】
請求項２に係る発明によれば、入射部と出射部が異なる面に設けられているものに較べて、光導波路全体の大きさを小さくすることができる。
【００１８】
請求項３に係る発明によれば、光伝送路と入射レンズ、出射レンズとが別体のものに較べて、光導波路の製造工程を減らすことができる。
【００１９】
請求項４に係る発明によれば、本構成を有していない場合に較べて、発光部からの発光量に対する受光部での受光量の割合を大きくすることができる。
【００２０】
請求項５に係る発明によれば、本構成を有していない場合に較べて、光の利用効率が高い光導波路を製造することができる。
【００２１】
請求項６に係る発明によれば、本構成を有していない場合に較べて、光伝送路と基板のずれを低減することができる。
【００２２】
請求項７に係る発明によれば、１回の樹脂の充填工程で複数の光伝送路が製造できる。
【００２３】
請求項８に係る発明によれば、光伝送路とレンズを別々に製造するものに較べて製造工程を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）、（ｂ）本発明の第１実施形態に係る光伝送装置の断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）本発明の第１実施形態に係る光導波路の製造過程を示す斜視図及び断面図である。
【図３】（ａ）本発明の第１実施形態に係るコアの反射面への着膜方法を示す構成図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に係る光導波路の組付け状態を示す斜視図である。
【図４】（ａ）本発明の第１実施形態に係る光導波路の組付け状態を示す断面図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に係る光導波路の組付け状態を示す下面図である。
【図５】（ａ）従来例の光導波路の信号光の進行状態を示す模式図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に係る光導波路の信号光の進行状態を示す模式図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）本発明の第２実施形態に係る光伝送装置の断面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）本発明の第２実施形態に係る光導波路の製造過程を示す斜視図及び断面図である。
【図８】（ａ）本発明の第２実施形態に係る光導波路の組付け状態を示す断面図である。（ｂ）本発明の第２実施形態に係る光導波路の組付け状態を示す下面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る光導波路の信号光の進行状態を示す模式図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）本発明の第１実施形態又は第２実施形態に係る光伝送装置の他の実施例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の光導波路、光伝送装置、及び光導波路の製造方法の第１実施形態を図面に基づき説明する。
【００２６】
図１（ａ）、（ｂ）には、本発明の第１実施形態に係る光伝送装置１０の概略構成が断面図で示されている。光伝送装置１０は、凸部１２Ａが形成された基板１２と、凸部１２Ａを挟むように基板１２の上面に取付けられた発光部としての発光素子１４（１４Ａ、１４Ｂ）及び受光部としての受光素子１６（１６Ａ、１６Ｂ）と、凸部１２Ａ上に取付けられ発光素子１４から入射された信号光Ｌを受光素子１６へ伝送する光導波路２０とを備えている。
【００２７】
発光素子１４Ａ、１４Ｂは、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）であり、基板１２上に並列配置（図１（ｂ）参照）されている。また、発光素子１４Ａ、１４Ｂは、それぞれ上面側に発光部１８と電極パッド（図示省略）とを備えている。発光部１８は電極パッドと導通されており、電極パッドはワイヤボンディング等により駆動回路（図示省略）と導通されている。
【００２８】
駆動回路は、伝送される情報が電気信号として差動入力され、差動入力された信号に応じて発光部１８に電圧又は電流を出力するＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を有している。これにより、駆動回路に電気信号が入力されると、発光部１８から信号光Ｌが出射される。なお、発光素子１４としては、面発光レーザに限定されるものではなく、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）やその他の発光素子を用いてもよい。
【００２９】
受光素子１６Ａ、１６Ｂは、フォトダイオードであり、発光素子１４Ａ、１４Ｂに対応させて基板１２上に並列配置されている。また、受光素子１６Ａ、１６Ｂは、それぞれ上面側に受光部２２と電極パッド（図示省略）とを備えている。受光部２２は電極パッドと導通されており、電極パッドはワイヤボンディング等により情報処理回路（図示省略）と導通されている。これにより、受光部２２で受光された信号光Ｌが電気信号に変換され、情報処理回路で処理される。
【００３０】
一方、光導波路２０は、基板部としての第１クラッド２４と、光伝送路としてのコア２６（２６Ａ、２６Ｂ）と、被覆部としての第２クラッド２８とを有しており、第２クラッド２８が第３クラッド３０で覆われている。なお、コア２６Ａが発光素子１４Ａ及び受光素子１６Ａに合わせて配置されており、コア２６Ｂが発光素子１４Ｂ及び受光素子１６Ｂに合わせて配置されている。
【００３１】
第１クラッド２４は、屈折率Ｎ１の材料で構成されており、一例として、厚さ５０μｍのアートンフィルム（ＪＳＲ株式会社製、屈折率Ｎ１＝１．５１：アートン（登録商標））が用いられる。また、第１クラッド２４には、打ち抜き加工によって、各発光部１８の位置に合わせて入射孔部としての入射側貫通孔３２（３２Ａ、３２Ｂ）が形成されると共に、各受光部２２の位置に合わせて出射孔部としての出射側貫通孔３４（３４Ａ、３４Ｂ）が形成されている。
【００３２】
ここで、入射側貫通孔３２Ａ、３２Ｂのそれぞれの発光部１８に近い側の開口周縁部には、信号光Ｌの入射方向へ向けて孔の面積が拡大されるように傾斜面３６が形成されている。なお、傾斜面３６は、入射側貫通孔３２の一方から途中までの孔壁に形成されており、入射側貫通孔３２の残りの部分は孔の大きさが同様となっている。
【００３３】
コア２６Ａ、２６Ｂは、第１クラッド２４の屈折率Ｎ１よりも大きい屈折率Ｎ２の材料で構成されており、一例として、エポキシ系の紫外線硬化型樹脂（硬化後の屈折率Ｎ２＝１．５５、硬化前の粘度５００ｃＰｓ）が用いられる。また、コア２６Ａ、２６Ｂは、それぞれ信号光Ｌの進行（伝送）方向に向けて上流側から入射部３８、入射側反射部４０、伝送部４２、出射側反射部４４、及び出射部４６を有しており、全体が断面コ字状に一体成形されている。
【００３４】
入射部３８は、入射側貫通孔３２内に配置されると共に発光素子１４の発光部１８と対向配置されている。また、入射部３８の信号光Ｌの入射側周縁には、信号光Ｌの入射方向へ向けて拡幅した傾斜部４８が形成されている。傾斜部４８は、信号光Ｌの光軸に対する傾斜角度が５度〜４５度となっている。
【００３５】
入射側反射部４０は、入射部３８の外周面及び伝送部４２の外周面と連続して形成された入射側反射面５０を有している。入射側反射面５０は、入射側反射部４０の外周面に蒸着によって膜形成されたものであり、一例として、厚さ１００ｎｍの金が用いられる。また、入射側反射面５０の傾斜角度は、入射部３８から入射される信号光Ｌの光軸に対して４５度（許容誤差±１０％）となっている。これにより、入射部３８から入射された信号光Ｌが、入射側反射部４０の入射側反射面５０で伝送部４２へ向けて反射されるようになっている。
【００３６】
伝送部４２は、直方体状に形成されており、外周面が第１クラッド２４及び第２クラッド２８で覆われている。ここで、第２クラッド２８の屈折率Ｎ３が、伝送部４２の屈折率Ｎ２よりも小さくなるように設定（屈折率Ｎ３＜屈折率Ｎ２）されており、第１クラッド２４と伝送部４２との境界面、及び伝送部４２と第２クラッド２８との境界面において信号光Ｌが反射されるようになっている。これにより、伝送部４２内を信号光Ｌが伝送される。
【００３７】
出射側反射部４４は、伝送部４２の外周面及び出射部４６の外周面と連続して形成された出射側反射面５２を有している。出射側反射面５２は、出射側反射部４４の外周面に蒸着によって膜形成されたものであり、一例として、厚さ１００ｎｍの金が用いられる。また、出射側反射面５２の傾斜角度は、伝送部４２から入射される信号光Ｌの光軸に対して４５度（許容誤差±１０％）となっている。これにより、伝送部４２から入射された信号光Ｌが、出射側反射部４４の出射側反射面５２で出射部４６へ向けて反射されるようになっている。
【００３８】
出射部４６は、出射側貫通孔３４内に配置されると共に受光素子１６の受光部２２と対向配置されている。なお、出射部４６の信号光Ｌの出射側周縁には、傾斜部は形成されていない。
【００３９】
一方、第２クラッド２８は、前述のように、コア２６Ａ、２６Ｂの屈折率Ｎ２よりも小さい屈折率Ｎ３の材料で構成されており、コア２６Ａ、２６Ｂの側面及び上面を覆っている。また、第２クラッド２８は、一例として、アクリル系の紫外線硬化型樹脂（硬化後の屈折率Ｎ３＝１．５１、硬化前の粘度５００ｃＰｓ、厚さ７０μｍ）が用いられる。
【００４０】
第３クラッド３０は、一例として、厚さ５０μｍのアートンフィルム（ＪＳＲ株式会社製、屈折率Ｎ１＝１．５１：アートン（登録商標））が用いられる。
【００４１】
このように、光導波路２０は、第１クラッド２４を底部として、第１クラッド２４上にコア２６Ａ、２６Ｂと、第２クラッド２８と、第３クラッド３０とが積み重なった積層構造となっている。
【００４２】
次に、光導波路２０の製造方法について説明する。
【００４３】
図２（ａ）に示すように、先ず、コア２６Ａ、２６Ｂを形成するための鋳型６０と、鋳型６０に材料を導入するための補助鋳型７０を製作する。なお、鋳型６０と補助鋳型７０の製作工程の図示は省略する。
【００４４】
鋳型６０の製作では、先ず、シリコンウエハー上にレジスト層を形成し、必要とするコア２６Ａ、２６Ｂの大きさ（一例として、断面６０μｍ角、長さ１２０ｍｍ）に合わせてレーザで露光した後、不要なレジスト層を有機溶剤等で除去してコア２６Ａ、２６Ｂの原盤（図示省略）を得る。なお、コア２６Ａ、２６Ｂの原盤の両端部には、ダイシングソーを用いた加工によって、入射側反射部４０と出射側反射部４４に相当する４５度の傾斜面を形成する。
【００４５】
続いて、コア２６Ａ、２６Ｂの原盤の表面に離型剤を塗布した後、型枠を配置してこの原盤上に鋳型用の材料（一例としてポリジメチルシロキサン）を流し込み、加熱（一例として１２０℃で２０分）することで硬化させ、コア２６Ａ、２６Ｂと対応する形態の凹溝部６２Ａ、６２Ｂを有する板状の鋳型６０を得る。また、鋳型６０の凹溝部６２Ａ、６２Ｂの形成側の面には、凹溝部６２Ａ、６２Ｂを囲むようにして四隅に柱状の凸部６４（６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄ）を立設する。凸部６４Ａ〜６４Ｄは、鋳型６０と一体成形する方法、あるいは鋳型６０の加熱硬化後に取付ける方法のいずれであってもよい。
【００４６】
また、補助鋳型７０の製作では、板材の一端部上面に円柱状の凸部が設けられた型部材を型枠内に間隔をあけて２つ配置し、型部材に離型剤を塗布する。さらに、型枠内の四隅に鋳型６０の凸部６４Ａ〜６４Ｄに対応する大きさの型部材を配置して、この型枠内に鋳型６０と同じ材料を流し込んで加熱硬化させる。
【００４７】
硬化後、各型部材を取り除くことにより、補助鋳型７０に充填凹溝７２、充填口７４、吸引凹溝７６、吸引口７８、及び凹部８２（８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃ、８２Ｄ）が形成される。ここで、充填口７４と充填凹溝７２、吸引口７８と吸引凹溝７６はそれぞれ内部が連通している。なお、補助鋳型７０の充填凹溝７２及び吸引凹溝７６は、それぞれ鋳型６０の凹溝部６２Ａ、６２Ｂの一方端又は他方端に相当する位置で凹溝部６２Ａ、６２Ｂにまたがるように配置されている。
【００４８】
一方、第１クラッド２４の準備として、光導波路２０（図１（ａ）参照）の平面積よりも大きい面積のアートンフィルム（ＪＳＲ株式会社製、屈折率Ｎ１＝１．５１：アートン（登録商標））を用意し、打ち抜き加工により入射側貫通孔３２及び出射側貫通孔３４をそれぞれ２箇所形成する。そして、２箇所の入射側貫通孔３２の周縁をドリル等（図示省略）で削り、傾斜面３６を形成する。
【００４９】
さらに、入射側貫通孔３２及び出射側貫通孔３４を囲むようにして、第１クラッド２４の四隅で鋳型６０の凸部６４Ａ〜６４Ｄと対応する位置に、打ち抜き加工により位置決め孔２５（２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄ）を形成する。位置決め孔２５Ａ〜２５Ｄの大きさは、鋳型６０の凸部６４Ａ〜６４Ｄが挿通可能な大きさとなっている。以上の方法により、鋳型６０、補助鋳型７０、及び第１クラッド２４を準備する。
【００５０】
次に、準備した鋳型６０、補助鋳型７０、第１クラッド２４を用いて光導波路２０を製造する方法について説明する。
【００５１】
図２（ａ）に示すように、凹溝部６２Ａ、６２Ｂを上方に向けて鋳型６０を設置する。そして、第１クラッド２４の傾斜面３６を上方に向けた状態で、鋳型６０の凸部６４Ａ〜６４Ｄを第１クラッド２４の位置決め孔２５Ａ〜２５Ｄに挿通させて、凹溝部６２Ａ、６２Ｂの形成面に第１クラッド２４を密着させる。このとき、凹溝部６２Ａ、６２Ｂ上の一方の端部に入射側貫通孔３２が配置され、他方の端部に出射側貫通孔３４が配置される。
【００５２】
続いて、補助鋳型７０の凹部８２Ａ〜８２Ｄ、充填凹溝７２、及び吸引凹溝７６が形成された面を第１クラッド２４の上面に密着させる。このとき、充填凹溝７２と入射側貫通孔３２が対面配置され、吸引凹溝７６と出射側貫通孔３４が対面配置される。また、充填口７４と吸引口７８が補助鋳型７０の上面側に配置される。吸引口７８には、減圧用のポンプ（図示省略）がパイプ等で接続される。
【００５３】
続いて、補助鋳型７０の充填口７４内にエポキシ系の紫外線硬化型樹脂（硬化後の屈折率１．５５、粘度５００ｃＰｓ）を流し込んで充填すると共に、吸引口７８を−３０ｋＰａで減圧して減圧吸引を行う。
【００５４】
図２（ｂ）に示すように、紫外線硬化型樹脂は、毛細管現象により矢印方向へ流れ、補助鋳型７０の充填口７４から充填凹溝７２と入射側貫通孔３２を経由して鋳型６０の凹溝部６２Ａ、６２Ｂ内に流入し充填される。なお、凹溝部６２Ａ、６２Ｂ内全体に紫外線硬化型樹脂が充填されると、余分に溢れた紫外線硬化型樹脂は、減圧吸引により第１クラッド２４の出射側貫通孔３４から吸引凹溝７６内へ吸引され、吸引口７８から吸引される。
【００５５】
続いて、吸引口７８から余分な紫外線硬化型樹脂の流出が確認されたとき、吸引が停止される。そして、波長３６５ｎｍ、強度５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂を硬化させ、第１クラッド２４上に、コア２６Ａ、２６Ｂ（図１（ａ）参照）が形成される。硬化後、第１クラッド２４から鋳型６０及び補助鋳型７０が剥離される。
【００５６】
続いて、図３（ａ）に示すように、第１クラッド２４をコア２６Ａ、２６Ｂが上になるように配置し、第１クラッド２４上にメタルマスク８６を配置する。メタルマスク８６には、コア２６Ａ、２６Ｂの両端部の４５度傾斜面位置に合わせて一対の貫通長孔８８Ａ、８８Ｂが形成されている。なお、第１クラッド２４の下面側には、充填凹溝７２又は吸引凹溝７６に充填され硬化された紫外線硬化型樹脂からなる板状の充填残部２７Ａ、２７Ｂが形成されている。
【００５７】
続いて、コア２６Ａ、２６Ｂの４５度傾斜面にメタルマスク８６の貫通長孔８８Ａ、８８Ｂを合わせた状態で、蒸着源９０を介してメタルマスク８６側からコア２６Ａ、２６Ｂの４５度傾斜面に向けて厚み１００ｎｍ程度に金を着膜する。これにより、入射側反射面５０と出射側反射面５２が形成される。
【００５８】
続いて、図３（ｂ）に示すように、コア２６Ａ、２６Ｂの側面及び上部に第２クラッド２８となるアクリル系の紫外線硬化型樹脂（屈折率１．５１、粘度５００ｃＰｓ）を塗布する。さらに、第２クラッド２８の上に第３クラッドとなる５０μｍ厚のアートンフィルム（ＪＳＲ株式会社製、屈折率Ｎ１＝１．５１：アートン（登録商標））を重ね合わせた状態で、波長３６５ｎｍ、強度５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を照射して硬化させる。そして、第２クラッド２８の硬化後、平面視にて位置決め孔２５Ａ〜２５Ｄよりも内側の領域Ｓの外周に沿って打ち抜き加工を行う。この時、充填口７４、吸引口７８に相当する円柱領域も一緒に切り離される。
【００５９】
続いて、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、第１クラッド２４の下面の充填残部２７Ａ、２７Ｂを研磨により除去することで、光導波路２０が出来上がる。
【００６０】
次に、本発明の第１実施形態の作用について説明する。
【００６１】
図５（ａ）には、本発明の第１実施形態の光導波路２０との比較のために、従来例として、前述の特許文献１の光導波路２００の断面図が示されている。光導波路２００は、フィルム材からなる第１クラッド２０２と、エポキシ系の紫外線硬化樹脂からなるコア２０４と、アクリル系の紫外線硬化樹脂からなる第２クラッド２０６と、フィルム材からなる第３クラッド２０８とを有している。
【００６２】
また、光導波路２００は、第１クラッド２０２に貫通孔２１０が形成されており、貫通孔２１０内にコア２０４と一体となった入射部２１２が設けられている。入射部２１２の上方のコア２０４には、入射部２１２に入射された信号光Ｌを反射する反射面２１４が形成されている。なお、光導波路２００は、貫通孔２１０の孔壁と反射面２１４が連続しておらず、貫通孔２１０の孔壁位置が反射面２１４の下端部位置よりも外側となっており、段差部２１６が形成されている。
【００６３】
ここで、光導波路２００の入射部２１２に信号光Ｌが入射するとき、信号光Ｌの光軸が、鉛直方向の光軸Ｍ（一点鎖線で表示）となっていれば、信号光Ｌは反射面２１４で反射され伝送される。しかし、信号光Ｌの光軸が光軸Ｍに対して角度αで傾斜しているときは、貫通孔２１０の開口周縁で反射されあるいは段差部２１６で反射されるため、反射面２１４に到達する信号光Ｌの光量が、光軸Ｍの場合に較べて減少する。このように、光導波路２００は、信号光Ｌの光軸の傾きに合わせて光の利用効率（＝伝送光量／入射光量）が変化（低下）する。
【００６４】
一方、図５（ｂ）に示すように、本発明の第１実施形態の光導波路２０は、発光素子１４（図１（ａ）参照）で出射された信号光Ｌが入射部３８に入射するとき、信号光Ｌの光軸が鉛直方向の光軸Ｍ（一点鎖線で表示）の場合は、信号光Ｌが入射側反射面５０で反射されコア２６内を伝送される。
【００６５】
また、信号光Ｌの光軸が光軸Ｍに対して角度αで傾斜している場合は、入射した信号光Ｌが傾斜面３６で反射されると共に入射側反射面５０側へ導入される。さらに、光導波路２０は、入射側反射面５０が入射部３８の外周面と連続しているので、入射側反射面５０に信号光Ｌが導入される。このように、光導波路２０は、信号光Ｌの光軸の傾きが変化しても、光の利用効率が維持される。
【００６６】
次に、本発明の光導波路、光伝送装置、及び光導波路の製造方法の第２実施形態を図面に基づき説明する。なお、前述した第１実施形態と基本的に同一の部品には、前記第１実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
【００６７】
図６（ａ）、（ｂ）には、本発明の第２実施形態に係る光伝送装置１００の概略構成が断面図で示されている。光伝送装置１００は、基板１２と、発光素子１４（１４Ａ、１４Ｂ）と、受光素子１６（１６Ａ、１６Ｂ）と、発光素子１４Ａ、１４Ｂから入射された信号光Ｌを受光素子１６Ａ、１６Ｂへ伝送する光導波路１１０とを備えている。
【００６８】
光導波路１１０は、第１クラッド２４と、光伝送路としてのコア１１２（１１２Ａ、１１２Ｂ）と、第２クラッド２８とを有しており、第２クラッド２８が第３クラッド３０で覆われている。なお、コア１１２Ａが発光素子１４Ａ及び受光素子１６Ａに合わせて配置されており、コア１１２Ｂが発光素子１４Ｂ及び受光素子１６Ｂに合わせて配置されている。
【００６９】
コア１１２Ａ、１１２Ｂは、第１クラッド２４の屈折率Ｎ１よりも大きい屈折率Ｎ２の材料で構成されており、一例として、エポキシ系の紫外線硬化型樹脂（硬化後の屈折率Ｎ２＝１．５５、硬化前の粘度５００ｃＰｓ）が用いられる。また、コア１１２Ａ、１１２Ｂは、それぞれ信号光Ｌの進行（伝送）方向に向けて上流側から入射レンズ１１４、入射部１１６、入射側反射部１１８、伝送部１２０、出射側反射部１２２、出射部１２４、及び出射レンズ１２６を有しており、全体が断面コ字状に一体成形されている。
【００７０】
入射レンズ１１４は、シリンドリカル型マイクロレンズであり、発光素子１４の発光部１８と対向配置され、入射した信号光Ｌを平行光にして入射部１１６へ入射させる。
【００７１】
入射部１１６は、入射側貫通孔３２内に配置されており、入射部１１６の信号光Ｌの入射側周縁には、信号光Ｌの入射方向へ向けて拡幅した傾斜部１１７が形成されている。傾斜部１１７は、信号光Ｌの光軸に対する傾斜角度が５度〜４５度となっている。
【００７２】
入射側反射部１１８は、入射部１１６の外周面及び伝送部１２０の外周面と連続して形成された入射側反射面１１９を有している。入射側反射面１１９は、入射側反射部１１８の外周面に蒸着によって膜形成されたものであり、一例として、厚さ１００ｎｍの金が用いられる。また、入射側反射面１１９の傾斜角度は、入射部１１６から入射される信号光Ｌの光軸に対して４５度（許容誤差±１０％）となっている。これにより、入射部１１６から入射された信号光Ｌが、入射側反射面１１９で伝送部１２０へ向けて反射されるようになっている。
【００７３】
伝送部１２０は、直方体状に形成されており、外周面が第１クラッド２４及び第２クラッド２８で覆われている。ここで、第２クラッド２８の屈折率Ｎ３が、伝送部１２０の屈折率Ｎ２よりも小さくなるように設定（屈折率Ｎ３＜屈折率Ｎ２）されており、第１クラッド２４と伝送部１２０との境界面、及び伝送部１２０と第２クラッド２８との境界面において信号光Ｌが反射されるため、伝送部１２０内を信号光Ｌが伝送される。
【００７４】
出射側反射部１２２は、伝送部１２０の外周面及び出射部１２４の外周面と連続して形成された出射側反射面１２３を有している。出射側反射面１２３は、出射側反射部１２２の外周面に蒸着によって膜形成されたものであり、一例として、厚さ１００ｎｍの金が用いられる。また、出射側反射面１２３の傾斜角度は、伝送部１２０から入射される信号光Ｌの光軸に対して４５度（許容誤差±１０％）となっている。これにより、伝送部１２０から入射された信号光Ｌが、出射側反射面１２３で出射部１２４へ向けて反射されるようになっている。
【００７５】
出射部１２４は、出射側貫通孔３４内に配置されている。なお、出射部１２４の信号光Ｌの出射側周縁には、傾斜部は形成されていない。
【００７６】
出射レンズ１２６は、シリンドリカル型マイクロレンズであり、受光素子１６の受光部２２と対向配置され、出射部１２４から平行光として入射する信号光Ｌを集光して、受光部２２へ入射させる。
【００７７】
このように、光導波路１１０は、第１クラッド２４を底部として、第１クラッド２４上にコア１１２Ａ、１１２Ｂと、第２クラッド２８と、第３クラッド３０とが積み重なった積層構造となっている。
【００７８】
次に、光導波路１１０の製造方法について説明する。
【００７９】
図７（ａ）に示すように、先ず、コア１１２Ａ、１１２Ｂ（図６（ａ）参照）を形成するための鋳型６０と、鋳型６０に材料を導入するための補助鋳型１３０を製作する。なお、鋳型６０と補助鋳型１３０の製作工程の図示は省略する。鋳型６０は、第１実施形態と同様の方法で製作する。
【００８０】
補助鋳型１３０の製作では、板材の一端部上面に円柱状の凸部が設けられ、中央部に入射レンズ１１４及び出射レンズ１２６の外形に相当する大きさの半球状の凸部が２箇所設けられた型部材を型枠内に間隔をあけて２つ配置し、型部材に離型剤を塗布する。さらに、型枠内の四隅に鋳型６０の凸部６４Ａ〜６４Ｄに対応する大きさの型部材を配置して、この型枠内に鋳型６０と同じ材料を流し込んで加熱硬化させる。
【００８１】
硬化後、各型部材を取り除くことにより、補助鋳型１３０には、充填凹溝１３２、充填口１３４、入射レンズ凹部１３６、吸引凹溝１３８、吸引口１４０、出射レンズ凹部１４２、及び凹部１４４Ａ、１４４Ｂ、１４４Ｃ、１４４Ｄが形成される。ここで、充填口１３４と充填凹溝１３２、吸引口１４０と吸引凹溝１３８はそれぞれ内部が連通している。なお、補助鋳型１３０の充填凹溝１３２及び吸引凹溝１３８は、それぞれ鋳型６０の凹溝部６２Ａ、６２Ｂの一方端又は他方端に相当する位置で凹溝部６２Ａ、６２Ｂにまたがるように配置されている。
【００８２】
次に、準備した鋳型６０、補助鋳型１３０、第１クラッド２４を用いて光導波路１１０を製造する方法について説明する。
【００８３】
図７（ａ）に示すように、凹溝部６２Ａ、６２Ｂを上方に向けて鋳型６０を設置する。そして、第１クラッド２４の傾斜面３６を上方に向けた状態で、鋳型６０の凸部６４Ａ〜６４Ｄを第１クラッド２４の位置決め孔２５Ａ〜２５Ｄに挿通させて、凹溝部６２Ａ、６２Ｂの形成面に第１クラッド２４を密着させる。このとき、凹溝部６２Ａ、６２Ｂ上の一方の端部に入射側貫通孔３２が配置され、他方の端部に出射側貫通孔３４が配置される。
【００８４】
続いて、補助鋳型１３０の凹部１４４Ａ〜１４４Ｄ、充填凹溝１３２、及び吸引凹溝１３８が形成された面を第１クラッド２４の上面に密着させる。このとき、充填凹溝１３２と入射側貫通孔３２が対面配置され、吸引凹溝１３８と出射側貫通孔３４が対面配置される。また、充填口１３４と吸引口１４０が補助鋳型１３０の上面側に配置される。吸引口１４０には、減圧用のポンプ（図示省略）がパイプ等で接続される。
【００８５】
続いて、補助鋳型１３０の充填口１３４内にエポキシ系の紫外線硬化型樹脂（硬化後の屈折率１．５５、粘度５００ｃＰｓ）を流し込んで充填すると共に、吸引口１４０を−３０ｋＰａで減圧して減圧吸引を行う。
【００８６】
図７（ｂ）に示すように、紫外線硬化型樹脂は、毛細管現象により矢印方向へ流れ、補助鋳型１３０の充填口１３４から充填凹溝１３２と入射側貫通孔３２を経由して鋳型６０の凹溝部６２Ａ、６２Ｂ内に流入し充填される。なお、凹溝部６２Ａ、６２Ｂ内全体に紫外線硬化型樹脂が充填されると、余分に溢れた紫外線硬化型樹脂は、吸引により第１クラッド２４の出射側貫通孔３４から吸引凹溝１３８内へ吸引され、吸引口１４０から吸引される。
【００８７】
続いて、吸引口１４０から余分な紫外線硬化型樹脂の流出が確認されたとき、吸引が停止される。そして、波長３６５ｎｍ、強度５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂を硬化させ、第１クラッド２４上にコア１１２Ａ、１１２Ｂ（図６（ａ）参照）が形成される。硬化後、第１クラッド２４から鋳型６０及び補助鋳型１３０が剥離される。
【００８８】
続いて、第１実施形態と同様にメタルマスク８６（図３（ｃ）参照）を用いて、コア１１２Ａ、１１２Ｂの４５度傾斜面に厚み１００ｎｍ程度に金を着膜する。これにより、入射側反射面１１９と出射側反射面１２３が形成される。
【００８９】
続いて、第１実施形態と同様にコア１１２Ａ、１１２Ｂの側面及び上部に第２クラッド２８となるアクリル系の紫外線硬化型樹脂（屈折率１．５１、粘度５００ｃＰｓ）を塗布する。さらに、第２クラッド２８の上に第３クラッドとなる５０μｍ厚のアートンフィルム（ＪＳＲ株式会社製、屈折率Ｎ１＝１．５１：アートン（登録商標））を重ね合わせた状態で、波長３６５ｎｍ、強度５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を照射して硬化させる。そして、第２クラッド２８の硬化後、平面視にて位置決め孔２５Ａ〜２５Ｄよりも内側の領域Ｓの外周に沿って打ち抜き加工を行う。この時、充填口１３４、吸引口１４０に相当する円柱領域も一緒に切り離される。
【００９０】
続いて、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、光導波路１１０が出来上がる。なお、充填凹溝１３２及び吸引凹溝１３８に相当する充填残部１５２及び吸引残部１５４は、そのまま除去せずに残している。
【００９１】
次に、本発明の第２実施形態の作用について説明する。
【００９２】
図９に示すように、本発明の第２実施形態の光導波路１１０は、発光素子１４（図６（ａ）参照）で出射された信号光Ｌが入射レンズ１１４を通って入射部１１６に入射するとき、信号光Ｌの光軸が鉛直方向の光軸Ｍ（一点鎖線で表示）の場合は、信号光Ｌが入射側反射面１１９で反射されコア１１２内を伝送される。
【００９３】
また、信号光Ｌの光軸が光軸Ｍに対して角度αで傾斜している場合は、入射した信号光Ｌが傾斜面３６で反射されると共に入射側反射面１１９側（コア１１２内）へ導入される。さらに、光導波路１１０は、入射側反射面１１９が入射部１１６の外周面と連続しているので、入射側反射面１１９に信号光Ｌが導入される。このように、光導波路１１０は、信号光Ｌの光軸の傾きが変化しても、光の利用効率が維持される。
【００９４】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。
【００９５】
基板１２は、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、発光素子１４側と受光素子１６側で分割された基板１６０、１６２であってもよい。この場合、基板１６０に設けられた凸部１６０Ａと、基板１６２に設けられた凸部１６２Ａとで光導波路２０、１１０が支持される。
【００９６】
また、光伝送装置１０、１００において、コア２６やコア１１２の出射部が第２クラッド２８に沿って形成され、受光素子１６が第２クラッド２８の端面側に配置される構成であってもよい。さらに、発光素子１４、受光素子１６、及びコア２６は、第１、第２実施形態のように２組だけでなく、１組や、３組以上の複数であってもよい。
【００９７】
また、入射レンズ１１４、出射レンズ１２６は、入射側反射面１１９と出射側反射面１２３に対応した凸レンズ形状であってもよい。さらに、入射側反射面５０、１１９と出射側反射面５２、１２３は、金の他に、銀、銅、及びこれらのいずれかの合金を用いてもよい。
【００９８】
また、鋳型６０と補助鋳型７０、１３０に形成される係合部は、補助鋳型７０、１３０側が凸部で、鋳型６０側が凹部であってもよい。さらに、光導波路２０、１１０は、フィルム材で構成されるものに限らず、フィルム材よりも厚いバルク状のものであってもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１０  光伝送装置（光伝送装置）
１４  発光素子（発光部）
１６  受光素子（受光部）
１８  発光部（発光部）
２０  光導波路（光導波路）
２２  受光部（受光部）
２４  第１クラッド（基板部）
２５  位置決め孔（挿通孔）
２６  コア（光伝送路）
２８  第２クラッド（被覆部）
３２  入射側貫通孔（入射孔部）
３４  出射側貫通孔（出射孔部）
３６  傾斜面（傾斜面）
３８  入射部（入射部）
４０  入射側反射部（反射部）
４２  伝送部（伝送部）
４４  出射側反射部（伝送光反射部）
４６  出射部（出射部）
４８  傾斜部（傾斜部）
５０  入射側反射面（反射面）
５２  出射側反射面（反射面）
６０  鋳型（鋳型）
６２Ａ  凹溝部（凹溝部）
６２Ｂ  凹溝部（凹溝部）
６４  凸部（係合部）
７０  補助鋳型（補助鋳型）
７２  充填凹溝（充填凹溝部）
７４  充填口（充填口）
７６  吸引凹溝（吸引凹溝部）
７８  吸引口（吸引口）
８２  凹部（被係合部）
１００  光伝送装置（光伝送装置）
１１０  光導波路（光導波路）
１１２  コア（光伝送路）
１１４  入射レンズ（入射レンズ、レンズ）
１２６  出射レンズ（出射レンズ、レンズ）
１３６  入射レンズ凹部（レンズ成形凹部）
１４２  出射レンズ凹部（レンズ成形凹部）
Ｌ  信号光
【図１】
2010160339.tif 000003
【図２】
2010160339.tif 000004
【図３】
2010160339.tif 000005
【図４】
2010160339.tif 000006
【図５】
2010160339.tif 000007
【図６】
2010160339.tif 000008
【図７】
2010160339.tif 000009
【図８】
2010160339.tif 000010
【図９】
2010160339.tif 000011
【図１０】
2010160339.tif 000012