(57)【要約】  光導波路基板１０は、第１の光路Ｌ３１と第２の光路Ｌ３２とを有するポリマー型の光導波路基板であって、外面から穿刺されたマイクロピン５０を具備し、第１の光路Ｌ３１と第２の光路Ｌ３２とが、マイクロピン５０の反射面５０Ｍを介して光結合している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光路と第２の光路とを有するポリマー型の光導波路基板であって、
外面から穿刺されたマイクロピンを具備し、
前記第１の光路と前記第２の光路とが、前記マイクロピンの反射面を介して光結合していることを特徴とする光導波路基板。
【請求項２】
前記マイクロピンは、とがった先端のある穿刺部を有し、前記穿刺部の側面が前記反射面であることを特徴とする請求項１に記載の光導波路基板。
【請求項３】
前記穿刺部の硬度が、前記光導波路基板の硬度の１０倍以上であることを特徴とする請求項２に記載の光導波路基板。
【請求項４】
前記穿刺部が、金属からなることを特徴とする請求項３に記載の光導波路基板。
【請求項５】
上面から穿刺されている前記マイクロピンと、下面から穿刺されている、前記マイクロピンと同じ基本構成の別のマイクロピンと、を具備することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光導波路基板。
【請求項６】
前記マイクロピンと、前記マイクロピンと同じ基本構成の別のマイクロピンと、を連結している保持部を具備することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光導波路基板。
【請求項７】
第１の光路と第２の光路とを有するポリマー型の光導波路基板の製造方法であって、
反射面を有するマイクロピンを前記光導波路基板に穿刺し、前記第１の光路と前記第２の光路とを光結合する穿刺工程を具備することを特徴とする光導波路基板の製造方法。
【請求項８】
前記穿刺工程が、前記マイクロピンを加熱して行われることを特徴とする請求項７に記載の光導波路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の光路および第２の光路を有するポリマー型の光導波路基板および前記光導波路基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリマー型の光導波路基板は、石英等の無機材料からなる光導波路基板よりも、加工が容易で柔軟性に優れている。【０００３】
日本国特開２００６−１５４１０９号公報には、端面がミラー加工された光ファイバからなる光ピンが開示されている。光導波路基板に形成された孔に、光ピンを挿入することで、光ピンと光導波路とが光結合される。【０００４】
しかし、光ピンを挿入する孔を形成するのは容易ではないことがあった。また、光ピンでは、一方の光路が光ピンを構成している光ファイバのコアに限られていたため、設計自由度が高くはなかった。このため、製造が容易な、設計自由度の高い光回路を含む光導波路基板、および、容易な前記光導波路基板の製造方法、が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１５４１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の実施形態は、製造が容易な設計自由度の高い光回路を含む光導波路基板、および設計自由度の高い光回路を含む光導波路基板の容易な製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態の光導波路基板は、第１の光路と第２の光路とを有するポリマー型の光導波路基板であって、外面から穿刺されたマイクロピンを具備し、前記第１の光路と前記第２の光路とが、前記マイクロピンの反射面を介して光結合している。【０００８】
また別の実施形態の光導波路基板の製造方法は、第１の光路と第２の光路とを有するポリマー型の光導波路基板の製造方法であって、反射面を有するマイクロピンを前記光導波路基板に穿刺し、前記第１の光路と前記第２の光路とを光結合する穿刺工程を具備する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、製造が容易な設計自由度の高い光回路を含む光導波路基板、および設計自由度の高い光回路を含む光導波路基板の容易な製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】実施形態の光導波路基板の上面図である。
【図１Ｂ】実施形態の光導波路基板の図１ＡのＩＢ−ＩＢ線に沿った断面図である。
【図２Ａ】実施形態の光導波路基板の製造方法を説明するための断面図である。
【図２Ｂ】実施形態の光導波路基板の製造方法を説明するための断面図である。
【図３】実施形態の光導波路基板のマイクロピンの斜視図である。
【図４Ａ】実施形態の変形例の光導波路基板のマイクロピンの斜視図である。
【図４Ｂ】実施形態の変形例の光導波路基板のマイクロピンの斜視図である。
【図４Ｃ】実施形態の変形例の光導波路基板のマイクロピンの斜視図である。
【図４Ｄ】実施形態の変形例の光導波路基板のマイクロピンの斜視図である。
【図４Ｅ】実施形態の変形例の光導波路基板のマイクロピンの斜視図である。
【図４Ｆ】実施形態の変形例の光導波路基板のマイクロピンの斜視図である。
【図５】実施形態の変形例１の光導波路基板の断面図である。
【図６Ａ】実施形態の変形例２の光導波路基板の上面図である。
【図６Ｂ】実施形態の変形例３の光導波路基板の上面図である。
【図６Ｃ】実施形態の変形例４の光導波路基板の上面図である。
【図６Ｄ】実施形態の変形例５の光導波路基板の上面図である。
【図６Ｅ】実施形態の変形例６の光導波路基板の上面図である。
【図７Ａ】実施形態の変形例７の光導波路基板の側面図である。
【図７Ｂ】実施形態の変形例７の光導波路基板の上面図である。
【図８】実施形態の変形例８の光導波路基板の断面図である。
【図９】実施形態の変形例９の光導波路基板の分解図である。
【図１０Ａ】実施形態の変形例１０の光導波路基板の分解図である。
【図１０Ｂ】実施形態の変形例１０の光導波路基板の製造方法を説明するための断面図である。
【図１０Ｃ】実施形態の変形例１０の光導波路基板の断面図である。
【図１１】実施形態の変形例の光導波路基板の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１Ａおよび図１Ｂに示すように、本発明の実施形態の光導波路基板１０は、第１の光路ＬＰ３１（第１の光導波路３１）および第２の光路ＬＰ３２（第２の光導波路３２）を有するポリマー型の光導波路基板である。
【００１２】
なお、以下の説明において、図のＺ軸の値が増加する方向を上方向という。また、各実施の形態に基づく図面は、模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、夫々の部分の厚みの比率および相対角度などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００１３】
光導波路基板１０は、上面１０ＳＡに基板２０が、下面１０ＳＢに基板２５が接着されている。光導波路基板１０には、反射面５０Ｍを有するマイクロピン５０が上面１０ＳＡから穿刺されている。そして、第１の光路ＬＰ３１と第２の光路ＬＰ３２とが、マイクロピン５０の反射面５０Ｍを介して光結合している。すなわち、第１の光路ＬＰ３１を導光された光信号は反射面５０Ｍで９０度曲がり、第２の光路ＬＰ３２に入射する。逆に、第２の光路ＬＰ３２を導光された光信号は反射面５０Ｍで９０度曲がり、第１の光路ＬＰ３１に入射する。
【００１４】
＜光導波路基板の構成＞
光導波路基板１０は、屈折率ｎ１の第１の樹脂からなるコア３０と、コア３０の周囲を取り囲む屈折率ｎ２の第２の樹脂からなるクラッド４０とを主要構成部材とする。そして、ｎ１＞ｎ２である。効率的な光伝送のために、コア３０の屈折率ｎ１とクラッド４０の屈折率ｎ２との差は、０．０５以上０．２０以下が好ましい。コア３０は、光信号を導光する光路である第１の光導波路３１および第２の光導波路３２を構成している。
【００１５】
例えば、コア３０およびクラッド４０は、耐熱性、透明性、等方性に優れている、屈折率１．６０〜１．７５のフッ素化ポリイミド樹脂からなる。
【００１６】
基板２０、２５は、ポリイミド等の樹脂、セラミック、ガラスエポキシ樹脂、ガラス、または、シリコン等を基体とする。基板２５は、光導波路基板を作製するときのサポート基板であり、作製後に光導波路基板１０から剥離されていてもよい。一方、基板２０は、図示しないが、発光素子、受光素子、駆動ＩＣチップ、チップコンデンサ等の電子部品が実装されている配線板である。基板２０は、樹脂からなる可撓性のＦＰＣ（Flexible printed circuits）配線板であることが好ましい。
【００１７】
なお、基板２５は電子部品が実装されているＦＰＣ配線板でもよい。また、基板２０等に替えて、例えば、光導波路基板１０の上面１０ＳＡに配線が配設され、電子部品が光導波路基板１０に表面実装されていてもよい。すなわち、基板２０、２５は、光導波路基板１０の必須の構成要素ではない。
【００１８】
第１の光導波路３１はＸ軸方向に光路Ｌ３１が配置されており、第２の光導波路３２はＺ軸方向に光路Ｌ３２が配置されている。すなわち、第１の光導波路３１と第２の光導波路３２とは直交している。そして、第１の光導波路３１と第２の光導波路３２とは、その交差部に穿刺された、傾斜角４５度の反射面５０Ｍを有するマイクロピン５０により、光結合している。すなわち、反射面５０Ｍは、光導波路基板１０の上面、下面、第１の光導波路３１および第２の光導波路３２に対して４５度傾斜している。
【００１９】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、マイクロピン５０は基板２０の開口２０Ｈを介して、穿刺部５１が光導波路基板１０に穿刺されている。なお、本発明の説明において、「穿刺」とは、穿刺部５１が光導波路基板１０の中に挿入経路を自ら切り開きながら進入することを意味する。図２Ａに示すように、コア３０およびクラッド４０には、穿刺前に孔は形成されていない。
【００２０】
図３に示すように、マイクロピン５０は、光導波路基板１０に穿刺される穿刺部５１を有し、穿刺部５１の基端部は保持部５２に配設されている。
【００２１】
マイクロピン５０は、穿刺部５１の先端では傾斜角４５度の斜面と垂直面とが交差しており、先端が尖っているため穿刺が容易である。そして、穿刺部５１の一側面である斜面が反射面５０Ｍである。
【００２２】
なお、保持部５２は、必須の構成要素ではないが、マイクロピン５０のハンドリングのために配設されている。例えば、保持部５２が強磁性体を有するマイクロピン５０は、磁石を有する治具で保持できるため、作業性に優れている。穿刺部５１と保持部５２とは同じ材料で構成され一体不可分であってもよい。
【００２３】
反射面５０Ｍのサイズは、第１の光導波路３１および第２の光導波路３２の４５度傾斜面における断面よりも大きければよい。例えば、第１の光導波路３１および第２の光導波路３２の断面が一辺が４５μｍの正方形の場合、反射面５０Ｍは、一辺が６３μｍ（４５μｍ×（１／ｓｉｎ４５度））以上であればよい。
【００２４】
なお、穿刺位置を規定し穿刺を補助するためのガイド孔（切れ込み、くり貫き）が、光導波路基板１０に穿刺前に形成されていてもよい。穿刺のためのガイド孔は、平面視した外寸Ｌ１が穿刺部５１の外寸Ｌ２未満の大きさである。ここで、外寸とは、例えばマイクロピンの断面が矩形の場合には辺の長さまたは対角線の長さであり、円形の場合には直径である。
【００２５】
ガイド孔は機械的加工、物理的エッチング、化学的エッチング等の方法で作製される。例えば、光導波路基板の作製工程においてガイド孔となる部分を水溶性樹脂で構成しておき、穿刺前に水洗する犠牲層エッチングの手法で容易にガイド孔を形成できる。
【００２６】
ガイド孔の外寸Ｌ１は、穿刺部５１の外寸Ｌ２よりも僅かに小さいこと、例えば、（Ｌ２×０．９）≦Ｌ１≦（Ｌ２×０．９５）であることが特に好ましい。ガイド孔の外寸Ｌ１が、前記範囲内であると、マイクロピン５０の穿刺が容易である。
【００２７】
なお、図２Ａに示した光導波路基板１０では、基板２０には開口２０Ｈが穿刺前に形成されている。開口２０Ｈは、ガイド孔の機能を有するが、その外寸はマイクロピン５０の穿刺部５１の外寸よりも僅かに大きくてもよい。なお、基板２０がマイクロピン５０により穿刺可能なＦＰＣ基板等の場合には、開口２０Ｈを形成しないで、マイクロピン５０により基板２０も穿刺していてもよい。
【００２８】
ポリマー型の光導波路基板１０、すなわち、コア３０およびクラッド４０は、例えば、ビッカース硬度Ｈｖが０．５ＧＰのプラスチックからなる。これに対して、光導波路基板１０に穿刺するため、穿刺部５１は、ビッカース硬度Ｈｖが２０ＧＰａの金合金からなる。
【００２９】
穿刺を容易に行うために、穿刺部５１の硬度は、光導波路基板１０の硬度の１０倍以上であることが好ましい。このため、穿刺部５１は、金属、ガラス、またはセラミックからなることが好ましい。なお、少なくとも反射面５０Ｍは反射率の高い金属であることが好ましい。このため、穿刺部５１は、金属、特に、金、または金合金からなることが好ましい。穿刺部５１が反射率の低いセラミック等からなる場合には、反射面５０Ｍに金属膜、例えば、金膜が配設されていることが好ましい。なお穿刺部５１の硬度の上限は特に定められるものではないが、コスト等を考慮すると光導波路基板１０の硬度の３００倍以下である。
【００３０】
穿刺された穿刺部５１と光導波路基板１０との間は、空間および接着剤等の他部材は存在しない。言い替えれば、穿刺部５１（反射面５０Ｍ）と光導波路基板１０とは密着している。このため、穿刺部５１の反射面５０Ｍで光結合された第１の光路ＬＰ３１および第２の光路ＬＰ３２の結合効率は非常に高い。また、光導波路基板１０は予めガイド孔を形成する必要がないため、製造が容易である。なお、ガイド孔を形成した場合であっても、前述のように、穿刺部５１の大きさＬ２の場合に、ガイド孔の大きさＬ１が、（Ｌ２×０．９）≦Ｌ１≦（Ｌ２×０．９５）であれば、第１の光導波路３１および第２の光導波路３２の結合効率を高くできる。
【００３１】
光導波路基板１０は、設計自由度の高い光回路であり、かつ、マイクロピンにより反射面を構成しているため製造が容易である。
【００３２】
次に、実施形態の変形例について説明する。変形例の光導波路基板は、いずれも光導波路基板１０と類似した構成を有し、光導波路基板１０と同じ効果を有する。このため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００３３】
＜変形例のマイクロピン＞
図３に示したように、マイクロピン５０は、下面が傾斜面で上方が細長い直方体の穿刺部５１と、保持部５２とを有している。しかし、光導波路基板の仕様にあわせて種々の形態の反射面のあるマイクロピンが使用できる。
【００３４】
図４Ａに示すマイクロピン５０Ａの穿刺部は、下方が頂角９０度の四角錐で上方が細長い直方体からなり、保持部を有していない。穿刺部の側面、すなわち、四角錐の面が反射面５０ＭＡとなる。なお、保持部を有していないマイクロピンの場合、穿刺部をマイクロピンとみなす。
【００３５】
ここで、マイクロピン５０Ａのように、複数の側面を有するマイクロピンの場合、後述するように、３本以上の光路を有する光導波路基板に穿刺して複数の側面で、それぞれの光路を光結合してもよい。すなわち、１本のマイクロピンが、異なる光路同士を光結合してもよい。
【００３６】
例えば、マイクロピン５０Ａでは、上方の細長い直方体の側面５０ＭＡ１を反射面として用いてもよい。さらに、四角錐の面および直方体の側面を、それぞれ反射面として用いてもよい。
【００３７】
図４Ｂに示すマイクロピン５０Ｂは、円柱の下方の切り欠き面が反射面５０ＭＢとして形成されている。
【００３８】
図４Ｃに示すマイクロピン５０Ｃは、ナイフ状エッジのある平板で両主面が反射面５０ＭＣとして使用可能である。なお、マイクロピン５０Ｃの板厚は１０μm〜５００μm程度である。
【００３９】
図４Ｄに示すマイクロピン５０Ｄは、下方に切り欠き面５０ＭＤ１が形成されている平板状である。切り欠き面５０ＭＤ１だけなく、上面５０ＭＤ２および裏面５０ＭＤ３が反射面として使用可能である。
【００４０】
マイクロピン５０〜５０Ｄは、いずれも頂角が直角以下の尖った先端のある穿刺部を有していた。これに対して、図４Ｅに示すマイクロピン５０Ｅおよび図４Ｆに示すマイクロピン５０Ｆは先端が平板状である。すなわち、マイクロピン５０Ｅは側面５０ＭＥを有する四角柱であり、マイクロピン５０Ｆは側面５０ＭＦを有する三角柱である。
【００４１】
すでに説明したように、頂角が９０度以下の尖った先端のある穿刺部を有するマイクロピンは、穿刺が容易である。しかし、マイクロピンの断面積が小さい場合、例えば断面が正方形のマイクロピン５０Ｅの場合、１辺の長さが５０μｍ以下の場合、言い替えれば、断面積が２５０μｍ２以下の場合、先端が平板面または頂角が９０度超であっても穿刺可能である。同様に、断面が正三角形のマイクロピン５０Ｆも断面積が２５０μｍ２以下の場合穿刺可能である。また、マイクロピン５０Ｄも断面積が２５０μｍ２以下の場合、切り欠き面が形成されていなくとも穿刺可能である。
【００４２】
また、マイクロピンは、側面が反射面であれば、中空で底面がなく、複数の壁面から構成されていてもよい。底面がないマイクロピンは有底のマイクロピンよりも、外寸に対する断面積が小さいため、より穿刺が容易である。
【００４３】
なお、以上では、光信号の光路を曲げるための反射面のあるマイクロピンについて説明した。しかし、光信号の進路を遮断する側面の反射率が低い遮断マイクロピンも用いることができる。光導波路に遮断マイクロピンを穿刺することで、光回路の迷光による多重反射等を簡単に防止できる。
【００４４】
遮断マイクロピンは、例えば、反射率の低い炭素材料等から構成されている。また、ＳＵＳ等の金属から構成されているマイクロピンの場合には、側面の反射率を低くするために、粗化処理したり反射防止膜を配設したりする。また、遮断マイクロピンは、光信号の波長の光を吸収する樹脂材料等で構成されていてもよい。
【００４５】
例えば、光コネクタ用の光導波路基板では、所定の数の光導波路が所定のピッチで平行に形成されている標準化された基板を用いることが低コスト化に寄与する。しかし、標準化された基板では、コネクタの仕様によっては、使用しない光導波路（不使用光導波路）が生じる。遮断マイクロピンを、不使用光導波路に穿刺することで、隣接する光導波路からの光信号が不使用光導波路に入った場合であっても、不使用光導波路を導光されることを防止できる。特に、光導波路基板の微細化が進み、例えば面内に６４列の光導波路を有する場合、遮断マイクロピンは非常に効果がある。
【００４６】
また、バンドパスフィルタ等で光信号を分波したり合波したりする場合に、完全に波長分離することは容易ではない。設計に反して、一部の光が透過または反射すると、その光は迷光となる。迷光の光路の先に遮断マイクロピンを穿刺することにより、戻り光による多重反射がなくなり、ジッター特性が改善される。
【００４７】
また、マイクロピンに導電部材としての機能を付与してもよい。例えば、マイクロピンを導電性材料で構成したり、外面に導電膜を配設したりすることで、光導波路基板の上面１０ＳＡの電気配線と下面１０ＳＢの電気配線とを接続する貫通配線として利用できる。さらに、マイクロピンを、高熱伝導率材料で構成することで、伝熱部材としての機能を付与してもよい。例えば、金合金等の金属からなるマイクロピンは、光導波路基板の上面１０ＳＡに配設された発光素子の発生する熱を、効率良く下面１０ＳＢに伝熱できる。
【００４８】
＜変形例の光導波路基板＞
以下、本実施形態の変形例の光導波路基板について説明する。変形例の光導波路基板は、実施形態の光導波路基板１０と類似しており、光導波路基板１０と同じ効果を有するため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００４９】
＜変形例１＞
図５に示す変形例１の光導波路基板１０Ａでは、マイクロピン５０Ａが穿刺されており、下方の四角錐の一面が傾斜角４５度の反射面５０ＭＡである。なお、図５等は光路を説明するための模式図であり、基板２０等は図示していない。
【００５０】
光路ＬＰ３１と、光路ＬＰ３１と直交している光路ＬＰ３２とは、反射面５０ＭＡにより光結合している。
【００５１】
なお、光導波路基板１０Ａでは、光路ＬＰ３２には、屈折率ｎ１のコア、すなわち、光導波路３２は配設されていない。光導波路基板１０Ａの厚さ方向（Ｚ軸方向）の光路ＬＰ３２は短いため、光導波路がなくとも、大きな損失は生じにくいためである。
【００５２】
＜変形例２＞
光導波路基板１０、１０Ａでは、第２の光路ＬＰ３２は、厚さ方向（Ｚ軸方向）に配置されていた。これに対して以下の光導波路基板１０Ｂ〜１０Ｇでは、第２の光導波路３２（第２の光路ＬＰ３２）は第１の光導波路３１（第１の光路ＬＰ３１）と同じ平面内（ＸＹ平面）をＹ軸方向に延設されている。このため、図１Ａ等は断面図であったが、図６Ａ〜図６Ｅ等は上面図である。
【００５３】
図６Ａに示す変形例２の光導波路基板１０Ｂには、図４Ｆに示したマイクロピン５０Ｆが上面から穿刺されている。
【００５４】
共に、ＸＹ平面に互いに直交するように配置されている、光路ＬＰ３１と光路ＬＰ３２とは、反射面５０ＭＦを介して光結合している。
【００５５】
＜変形例３＞
図６Ｂに示す変形例３の光導波路基板１０Ｃには、図４Ｃに示したマイクロピン５０Ｃが穿刺されている。マイクロピン５０Ｃは、透明材料、例えば、ガラスからなる平板状であり、反射面５０ＭＣはハーフミラーである。このため、第１の光導波路３１を導光された光は、一部は反射面５０ＭＣで反射され第２の光導波路３２に導光されるが、一部は、さらに第１の光導波路３１（光路ＬＰ３１）を直進する。すなわち、反射面５０ＭＣは光分波機能を有する。
【００５６】
光路ＬＰ３１は、反射面５０ＭＣにより、光路ＬＰ３２と光結合している。さらに光路ＬＰ３１は、反射面５０ＭＣよりも先まで延設されている。
【００５７】
なお、マイクロピンの反射面にバンドパスフィルタまたは偏光フィルター等を配設しておくことで、反射面に所定の機能を付与してもよい。
【００５８】
＜変形例４＞
図６Ｃに示す変形例４の光導波路基板１０Ｄには、断面が菱形のマイクロピン５０Ｇが穿刺されている。光路ＬＰ３１を導光された光は、反射面５０ＭＧで反射され、光路ＬＰ３１と鈍角で交わっている光路ＬＰ３２に導光される。すなわち、マイクロピンの反射面で光結合される２本の光路は直交していなくともよい。
【００５９】
＜変形例５＞
図６Ｄに示す変形例５の光導波路基板１０Ｅには、平面視が直角三角形のマイクロピン５０Ｈが穿刺されている。第１の光導波路３１の光路ＬＰ３１を導光された光は、反射面５０ＭＨ１で反射され第２の光導波路３２の光路ＬＰ３２に導光される。さらに、第１の光導波路３１の延長上にある第３の光導波路３３の光路ＬＰ３３を導光された光は、反射面５０ＭＨ２で反射され第３の光導波路３３と直交する第４の光導波路３４の光路ＬＰ３４に導光される。
【００６０】
すなわち、マイクロピン５０Ｈは、光路ＬＰ３１と光路ＬＰ３２とを光結合しているだけでなく、光路ＬＰ３３と光路ＬＰ３４とを光結合している。
【００６１】
＜変形例６＞
図６Ｅに示す変形例６の光導波路基板１０Ｆには、マイクロピン５０Ｈが穿刺されている。第１の光導波路３１の光路ＬＰ３１を導光された光は、反射面５０ＭＨ１で反射され第２の光導波路３２の光路ＬＰ３２に導光される。さらに、第１の光導波路３１の延長上にある第３の光導波路３３の光路ＬＰ３３を導光された光も、反射面５０ＭＨ２で反射され、幅の広い第２の光導波路３２の光路ＬＰ３２に導光される。すなわち、マイクロピン５０Ｈの反射面５０ＭＨは、２本の光路ＬＰ３１とＬＰ３３とを結合する光結合機能を有する。
【００６２】
なお、図６Ｃおよび図６Ｄ等に示すように、第１の光導波路３１等は、マイクロピンが穿刺されると、光信号が導光されない領域にまで延設されている必要はない。
【００６３】
＜変形例７＞
図７Ａおよび図７Ｂに示す変形例７の光導波路基板１０Ｇでは、マイクロピン５０が側面から穿刺されている。すなわち、図７Ａは側面図であり、図７Ｂは上面図である。第１の光導波路３１の光路ＬＰ３１と第２の光導波路３２の光路ＬＰ３２とは、光導波路基板１０Ｇの側面から穿刺されたマイクロピン５０により光結合している。
【００６４】
例えば、光導波路基板１０Ｇの２００μmの側面に、断面が一辺６０μmの正方形のマイクロピン５０が穿刺される。穿刺をより容易にするため、予め側面に溝等を形成しておいてもよい。
【００６５】
側面からマイクロピン５０が穿刺された光導波路基板１０Ｇは、基板の変形、特に反り返りが発生しにくい。
【００６６】
＜変形例８＞
図８に示す変形例８の光導波路基板１０Ｈでは、上面１０ＳＡからマイクロピン５０が穿刺され、下面１０ＳＢからマイクロピン５０と同じ基本構成のマイクロピン５０Ｚが穿刺されている。なお、同じ基本構成とは、マイクロピン５０Ｚも、マイクロピン５０と同じように側面が反射面であることを意味する。
【００６７】
第１の光導波路３１の光路ＬＰ３１は、マイクロピン５０の反射面５０Ｍで光路ＬＰ３２と光結合している。一方、第１の光導波路３１の延長上にある第３の光導波路３３の光路ＬＰ３３は、マイクロピン５０Ｚの反射面５０ＭＺにより第４の光導波路３４の光路ＬＰ３４と光結合している。
【００６８】
以上の説明のように、マイクロピンは光導波路基板の上面、下面、および４側面からなる外面のいずれの面から穿刺されていてもよい。また、光導波路基板に複数のマイクロピンが穿刺されていてもよい。
【００６９】
＜変形例９＞
図９に示す変形例９の光導波路基板１０Ｉでは、３つのマイクロピン５０Ｘ１〜５０Ｘ３が、１つの保持部５２Ｘにより連結され、相対位置が規定されている。
【００７０】
光導波路基板１０Ｉは上面に配線板２０が接着されている。配線板２０には、発光素子２１および受光素子２２が、フリップチップ実装されている。発光素子２１および受光素子２２の直下には光路となる孔２１Ｈ、２２Ｈが形成されている。第１の光導波路３１は端面に配置された光ファイバ６０と光結合している。
【００７１】
例えば、光ファイバ６０は、コア径５０μm、クラッド径１２５μmのマルチモードファイバである。なお、図示しないが、光ファイバ６０は、光導波路基板１０Ｊの端面のリブ構造（凸部）およびクラッド４０の凹部を利用することで所定の位置に固定し接着されている。第１の光導波路３１の断面積、すなわちコア３０の大きさは、光ファイバ６０のコア径と同等か僅かに小さいことが好ましい。例えば、光ファイバ６０のコア径が５０μmの場合、コア３０の断面形状は４５μｍ角の正方形とする。また、第１の光導波路３１等の構造は、ステップ・インデックス型よりもグレーデッド・インデックス型の方が、伝送損失が少ないため好ましい。
【００７２】
マイクロピン５０Ｘ１、５０Ｘ３は、マイクロピン５０と略同じ４５度の傾斜面を反射面５０ＭＸ１、５０ＭＸ３とする。マイクロピン５０Ｘ１、５０Ｘ３は、配線板である基板２５に予め形成されている孔を介して第１の光導波路３１、第２の光導波路３２に穿刺されている。マイクロピン５０Ｘ２はマイクロピン５０Ｃと略同じハーフミラーである。マイクロピン５０Ｘ２は、基板２５を介して、さらに第１の光導波路３１と第２の光導波路３２との交差部に穿刺されている。
【００７３】
発光素子２１が発生した例えば波長８５０ｎｍの第１の光信号は、マイクロピン５０Ｘ１の反射面５０ＭＸ１を介して第１の光導波路３１に導光される。そして、マイクロピン５０Ｘ２の反射面５０ＭＸ２を通過して、光ファイバ６０に入射する。
【００７４】
一方、光ファイバ６０を導光されてきた例えば波長６５０ｎｍの第２の光信号は、マイクロピン５０Ｘ２の反射面５０ＭＸ２を介して、第２の光導波路３２に導光される。そして、第２の光信号は、マイクロピン５０Ｘ３の反射面５０ＭＸ３を介して、受光素子２２に入射する。
【００７５】
すなわち、光路ＬＰ２１と光路ＬＰ３１とは反射面５０ＭＸ１を介して、光路ＬＰ６０と光路ＬＰ３２とは反射面５０ＭＸ２を介して、光路ＬＰ３２と光路ＬＰ２２とは反射面５０ＭＸ３を介して、それぞれ光結合されている。
【００７６】
光導波路基板１０Ｉは双方向通信用光回路を構成しており、光ファイバ６０は第１の光信号および第２の光信号を同時に互いに逆方向に導光する。
【００７７】
光導波路基板１０Ｉは、複数のマイクロピン５０Ｘ（５０Ｘ１〜５０Ｘ３）が１つの保持部５２Ｘにより連結され、相対位置が規定されているため、正確な位置に配設することが容易である。
【００７８】
なお、複数のマイクロピン５０Ｘを穿刺した後に、保持部５２Ｘは取り外されても良い。例えば、複数のマイクロピン５０Ｘを熱可塑性樹脂で磁石に固定しておけば、穿刺後に加熱することで容易に分離できる。
【００７９】
＜変形例１０＞
図１０Ａ〜１０Ｃに示す変形例１０の光導波路基板１０Ｊは、４つのマイクロピン５０Ｙ（５０Ｙ１〜５０Ｙ４）が、保持部５２Ｙにより連結され、相対位置が規定されている。光導波路基板１０Ｊは、コネクタ７０に列設されている光ファイバ６１（６１Ａ〜６１Ｄ）を、光導波路基板１０Ｊの側面に列設されている光ファイバ６２（６２Ａ〜６２Ｄ）と光結合する機能を有する。
【００８０】
光ファイバ６２の光路ＬＰ６２は、光導波路３０の光路ＬＰ３０と光結合している。そして光路ＬＰ３０は反射面５０ＭＹを介して光路ＬＰ６１と光結合している。
【００８１】
図１０Ｂに示すように、光導波路基板１０Ｊは下面１０ＳＢからマイクロピン５０Ｙが穿刺されると同時に、上面１０ＳＡにコネクタ７０が配置される。複数のマイクロピン５０Ｙと複数の光ファイバ６１とは正確に位置合わせする必要がある。
【００８２】
光導波路基板１０Ｊでは、４つのマイクロピン５０Ｙ（５０Ｙ１〜５０Ｙ４）が、保持部５２Ｙにより連結され、相対位置が規定されている。そして、２本のビス６３にて位置あわせができるため、製造が容易である。
【００８３】
＜光導波路基板の製造方法＞
最後に、図１１に示すフローチャートに沿って、実施形態の光導波路基板の製造方法を説明する。なお、光導波路基板は各種の製造方法が可能であるが、以下は、図６Aの光導波路基板１０Ｂを例に説明する。
【００８４】
＜ステップＳ１０＞
第１の光導波路３１と第２の光導波路３２とを有するポリマー型の光導波路基板１０Ｂの基板部が作製される。なお、基板部とはマイクロピンを穿刺する前の光導波路基板１０Ｂであるが、マイクロピンが穿刺されていないことを除けば、光導波路基板１０Ｂと同じ構成である。
【００８５】
サポート基板である基板２５に、下部クラッドとなる第１クラッドシートがラミネートされ、その上にコア３０となるコアシートがラミネートされる。コアシートは光硬化性樹脂からなり、第１の光導波路３１および第２の光導波路の形状にパターニングされる。さらに上部クラッドとなる第２クラッドシートがラミネートされる。すなわち、クラッド４０は、下部クラッドと上部クラッドとからなる。
【００８６】
なお、コア３０の作製には従来公知の各種の方法、例えば、レーザー照射でコアとする領域の屈折率を変化する方法等を用いてもよい。
【００８７】
コア３０の屈折率ｎ１は、クラッド４０の屈折率ｎ２よりも、０．０１〜０．２０程度大きい、例えば、屈折率ｎ１が、１．３〜１．７の透明性の高い、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリイミド、ポリシロキサン等のプラスチックによりコア３０は構成されており、コア３０より屈折率の低いプラスチックによりクラッド４０は構成されている。本実施形態では、コア３０とクラッド４０とは、同じポリイミドからなるが、コア３０の屈折率ｎ１は、１．５５５で、クラッド４０の屈折率ｎ２は、１．５３７である。
【００８８】
＜ステップＳ１１＞
所定の仕様のマイクロピン５０Ｆが作製される。マイクロピンの形状および材料は、すでに説明したように光導波路基板の仕様に応じて選択される。
【００８９】
マイクロピン５０Ｆは、反射率および熱伝導率の高い金属材料からなることが好ましい。
【００９０】
＜ステップＳ１２＞
マイクロピン５０Ｆの基端部が加熱治具により保持される。ここで、加熱治具とは、保持したマイクロピン５０Ｆの穿刺部の温度を室温以上に加熱する機能を有する治具であり、ヒーター等を具備する。穿刺部の温度は１００℃以上であることが好ましく、特に好ましくは１５０℃以上である。前記範囲以上であれば、光導波路基板への穿刺がより容易となる。穿刺部の温度の上限は、光導波路基板を構成するポリマーに損傷を与えない温度、例えば、３００℃以下である。
【００９１】
＜ステップＳ１３＞
第１の光導波路３１に光が導光される。そして、第２の光導波路３２の端面から出射する光量の測定が開始される。
【００９２】
＜ステップＳ１４＞
反射面を有するマイクロピン５０Ｆが光導波路基板１０Ｂに徐々に穿刺される。このとき、加熱されているマイクロピン５０Ｆは、ポリマーからなる光導波路基板１０Ｂに容易に穿刺できる。
【００９３】
＜ステップＳ１５＞
第２の光導波路３２の端面から出射する光量が、所定値以上かどうかが判定される。所定値以上の場合（ＹＥＳ）、マイクロピン５０Ｆの反射面５０ＭＦにより第１の光導波路３１と第２の光導波路３２とが光結合したと判断される。所定値未満の場合（Ｎｏ）、マイクロピン５０Ｆはさらに深く穿刺される。
【００９４】
なお、マイクロピンの保持部が光導波路基板の上面と当接することで、反射面の位置が規定されている場合には、光量測定による位置決め操作は不要である。
【００９５】
本実施形態の光導波路基板の製造方法は、反射面を有するマイクロピンを穿刺し、第１の光導波路と第２の光導波路とを光結合する穿刺工程を具備する。さらに、穿刺工程が、マイクロピンを加熱して行われることが好ましい。
【００９６】
本実施形態の光導波路基板の製造方法によれば、容易に設計自由度の高い光導波路基板を製造できる。
【００９７】
本発明は、上述した実施形態および変形例等に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、組み合わせおよび応用が可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１０、１０Ａ〜１０Ｊ・・・光導波路基板
２０・・・基板
２５・・・基板
３０・・・コア
３１・・・第１の光導波路
３２・・・第２の光導波路
３３・・・第３の光導波路
３４・・・第４の光導波路
４０・・・クラッド
５０、５０Ａ〜５０Ｈ・・・マイクロピン
５０Ｍ・・・反射面
５１・・・穿刺部
５２・・・保持部
６０、６１、６２・・・光ファイバ
７０・・・コネクタ
LP２１、LP２２、ＬＰ３１、ＬＰ３２、LP６０〜LP６２・・・光路
【図１Ａ】
2016162942.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
2016162942.tif 000021
【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年5月31日(2016.5.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光路と第２の光路とを有するポリマー型の光導波路基板であって、
外面から穿刺された少なくとも１つのマイクロピンを具備し、
前記第１の光路と前記第２の光路とが、前記マイクロピンの反射面を介して光結合しており、
前記マイクロピンは、前記光導波路基板に穿刺する穿刺部と、前記穿刺部の基端に配設される保持部と、を備え、
前記保持部は、前記光導波路基板の前記穿刺部が穿刺される面と当設することを特徴とする光導波路基板。
【請求項２】
前記穿刺部は、とがった先端を有し、前記穿刺部の側面が反射面であることを特徴とする請求項１に記載の光導波路基板。
【請求項３】
前記穿刺部が、前記光導波路基板の硬度の１０倍以上である金、または金合金からなることを特徴とする請求項２に記載の光導波路基板。
【請求項４】
前記反射面の反射率が低い遮断マイクロピンを更に具備することを特徴とする請求項１に記載の光導波路基板。
【請求項５】
上面から穿刺されているマイクロピンと、下面から穿刺されている、前記マイクロピンと同じ基本構成の別のマイクロピンと、を具備することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光導波路基板。
【請求項６】
前記マイクロピンと、前記マイクロピンと同じ基本構成の別のマイクロピンと、を連結している保持部を具備することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光導波路基板。
【請求項７】
第１の光路と第２の光路とを有するポリマー型の光導波路基板の製造方法であって、
反射面を有するマイクロピンを前記光導波路基板に穿刺し、前記第１の光路と前記第２の光路とを光結合する穿刺工程を具備し、
前記マイクロピンは、前記光導波路基板に穿刺する穿刺部と、前記穿刺部の基端に配設される保持部と、を備え、
前記穿刺工程において、前記保持部は、前記光導波路基板の前記穿刺部が穿刺される面と当設することを特徴とする光導波路基板の製造方法。
【請求項８】
前記穿刺工程が、前記マイクロピンを加熱して行われることを特徴とする請求項７に記載の光導波路基板の製造方法。
【国際調査報告】
2016162942.tif 000028
2016162942.tif 000029
2016162942.tif 000030
2016162942.tif 000031