(57)【要約】  光導波装置は、基板と、前記基板上に設けられ、前記光の入射口及び出射口を有し、前記入射口から光を前記出射口に導く光導波路と、前記光導波路と前記基板との間に設けられ、前記光導波路に接する、前記光導波路の屈折率よりも小さい屈折率の第１クラッド層と、前記光導波路に対して前記第１クラッド層と反対側には、前記光導波路と接する、前記光導波路の屈折率よりも小さい屈折率の第２クラッド層と、を備える。前記光導波路は、前記入射口から前記出射口まで、同じ材料で連続して延在しており、前記光導波路の少なくとも一部分において、前記光導波路の幅方向の少なくとも一方の側の面は、前記光導波路は空気と接している。
2019082347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光を出射させる導光装置であって、
ガラス基板と、
前記ガラス基板上に設けられ、前記光の入射口及び出射口を有し、前記入射口から前記出射口まで単一材料で構成され、かつ、前記導光装置を取り巻く外部雰囲気に露出し、前記入射口から前記出射口に導光するファイバと、
前記ファイバの前記入射口と前記出射口を、前記ガラス基板の指定された場所に固定する為に、前記ファイバの一部と前記ガラス基板の間に介在する接着剤からなる接着層と、を備え、
前記ファイバの屈折率、前記接着剤の屈折率、及び前記ガラス基板の屈折率をそれぞれ、ｎ１，ｎ２，ｎ３としたとき、ｎ１＞ｎ２，ｎ１＞ｎ３を満足する、ことを特徴とする導光装置。
【請求項２】
前記ファイバは、前記ファイバの切断面において、前記接着層と接触する２つの第１領域と、前記２つの領域に挟まれた、前記ガラス基板と接触するあるいは接触しない第２領域と、を有し、
前記第１領域及び前記第２領域以外の部分は、前記外部雰囲気と接している、請求項１に記載の導光装置。
【請求項３】
前記ファイバとして、２つの光を導く第１ファイバ及び第２ファイバが前記ガラス基板に設けられ、
前記第１ファイバの光の出射口の中心と前記第２ファイバの光の出射口の中心との間の離間距離Δは、前記第１ファイバの光の入射口の中心と前記第２ファイバの光の入射口の中心との間の離間距離Ｌａの１００分の１以下になるように、前記第１ファイバ及び第２ファイバの少なくとも１つは湾曲して前記出射口に向かうにつれて互いに接近し、
前記第１ファイバの入射口と出射口との間の離間距離あるいは前記第２ファイバの入射口と出射口との間の離間距離をＬｂとしたとき、前記離間距離Ｌａと前記離間距離Ｌｂとの比Ｌｂ／Ｌａは、１．０以下である、請求項１または２に記載の導光装置。
【請求項４】
入射した光を出射させる光導波装置であって、
基板と、
前記基板上に設けられ、前記光の入射口及び出射口を有し、前記入射口から光を前記出射口に導く光導波路と、
前記光導波路と前記基板との間に積層され、前記光導波路に接する、前記光導波路の屈折率よりも小さい屈折率の第１クラッド層と、
前記光導波路に対して前記第１クラッド層と反対側には、前記光導波路と接する、前記光導波路の屈折率よりも小さい屈折率の第２クラッド層と、を備え、
前記光導波路は、前記入射口から前記出射口まで、同じ材料で連続して延在しており、
前記光導波路の少なくとも一部分において、前記基板の面に平行で前記光導波路の延在方向に直交する前記光導波路の幅方向の少なくとも一方の側の前記光導波路の面は、空気をクラッド要素とするエアークラッド層と接している、ことを特徴とする光導波装置。
【請求項５】
前記幅方向の一方の側において、前記光導波路と接し、前記光導波路の屈折率よりも小さい屈折率の第３クラッド層を備え、
前記光導波路は、前記第１クラッド層、前記第２クラッド層、及び前記第３クラッド層と連続して接する部分を有する、請求項４に記載の光導波装置。
【請求項６】
前記部分は、前記光導波路の直線状に延びる直線部に設けられている、請求項５に記載の光導波装置。
【請求項７】
前記光導波路は、前記基板上で光の進行方向を曲げるコーナー部を備え、
前記光導波路は、前記コーナー部におけるコーナー内側で前記第３クラッド層と接し、コーナー外側で前記エアークラッド層と接する、請求項５に記載の光導波装置。
【請求項８】
前記光導波路の前記コーナー外側の側面は、平面である、請求項７に記載の光導波装置。
【請求項９】
前記光導波装置は、前記光導波路として、２つの光を導く第１光導波路及び第２光導波路を含み、
前記第１光導波路及び前記第２光導波路は、互いに異なる入射口を備え、
前記光導波装置は、前記第１光導波路及び前記第２光導波路が前記基板上で互いに合流する合流部と、前記第１光導波路及び前記第２光導波路の共通した出射口と、を備える、請求項４〜８のいずれか１項に記載の光導波装置。
【請求項１０】
前記合流部における前記第１光導波路と前記第２光導波路との傾斜角度は２度以下である、請求項９に記載の光導波装置。
【請求項１１】
前記光導波装置は、前記光導波路として、少なくとも３つの光を導く第１光導波路、第２光導波路、及び第３光導波路を少なくとも含み、
前記第１光導波路、第２光導波路、及び前記第３光導波路は、互いに異なる入射口を備え、
前記光導波装置は、前記基板上で前記第１光導波路、前記第２光導波路、及び前記第３光導波路が互いに合流する合流部と、前記第１光導波路、前記第２光導波路、及び前記第３光導波路の共通した出射口と、を備える、請求項５〜８のいずれか１項に記載の光導波装置。
【請求項１２】
前記第１光導波路、前記第２光導波路、及び前記第３光導波路の入射口はそれぞれ、前記基板の第１辺に沿って設けられ、
前記第１光導波路、前記第２光導波路、及び前記第３光導波路の出射口は、前記入射口と同じ方向を向き、前記第１辺と対向する前記第２辺に沿って設けられ、
前記第１光導波路、前記第２光導波路、及び前記第３光導波路のうち少なくとも前記第２光導波路及び前記第３光導波路のそれぞれには、前記基板上で光の進行方向を曲げるコーナー部が２箇所設けられ、前記コーナー部が設けられた２箇所の幅方向の側壁は、前記コーナー部におけるコーナー内側で前記第３クラッド層と接し、コーナー外側で前記エアークラッド層と接し、
前記コーナー外側の側壁は平面で構成され、
前記合流部は、前記第２光導波路及び前記第３光導波路それぞれの前記コーナー部の場所に対して前記出射口の側に位置する、請求項１１に記載の光導波装置。
【請求項１３】
前記第１光導波路、前記第２光導波路、及び前記第３光導波路の入射口と前記出射口との間の、前記入射口の向く方向に沿った離間距離をＬとし、前記第１光導波路、前記第２光導波路、及び前記第３光導波路それぞれの前記入射口のうちの隣リ合う入射口の中心間距離Ｄとしてとき、比Ｌ／Ｄは、３.０以下である、請求項１２に記載の光導波装置。
【請求項１４】
前記第１光導波路は、前記第１光導波路の入射口から前記出射口まで直線状に延び、
前記第２光導波路及び前記第３光導波路のそれぞれは、経路として、前記第２光導波路及び前記第３光導波路それぞれの前記入射口から延びて前記第１光導波路に対して平行に延びる第１直線部と、前記第１直線部を通過した光を前記第１光導波路の側に向くように偏向する第１コーナー部と、前記第１コーナー部を通過した光を前記第１光導波路に接近させるように導光する第２直線部と、前記第２直線部を通過した光を前記合流部に向くように偏向する第２コーナー部と、前記第２コーナー部を通過した光を前記合流部に到達させるように導光する第３直線部と、を備える、請求項１２または１３に記載の光導波装置。
【請求項１５】
前記合流部において、前記第２光導波路及び前記第３光導波路は、前記第１光導波路に対して傾斜した方向から合流し、
前記合流部における、前記第２光導波路及び前記第３光導波路の、前記第１光導波路に対する傾斜角度はいすれも、２度以下である、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の光導波装置。
【請求項１６】
下クラッド層、光導波路、及び上クラッド層を有する光導波装置の製造方法であって、
基板の表面側から少なくとも前記下クラッド層の素となる下クラッド膜、前記光導波路の素となる導波膜、及び前記上クラッド層の素となる上クラッド膜を順番に積層した積層構造体を形成するステップと、
前記積層構造体の最表層に第１レジストマスクを用いて前記導波膜の側面が露出するようにエッチングすることにより、両側の側面が外部に露出した前記光導波路を形成するステップと、を備えることを特徴とする光導波装置の製造方法。
【請求項１７】
下クラッド層、光導波路、及び上クラッド層を有する光導波装置の製造方法であって、
基板の表面側から少なくとも前記下クラッド層の素となる下クラッド膜、前記光導波路の素となる導波膜を順番に積層した積層構造体を形成するステップと、
前記積層構造体の最表層に第２レジストマスクを用いて前記導波膜をエッチングすることにより、前記下クラッド膜の上層に前記導波膜の一部が残存した導波膜を形成するステップと、
エッチングした前記積層構造体の最表層に前記上クラッド層の素となる上クラッド膜を形成するステップと、
前記上クラッド膜を形成した前記積層構造体の最表層に、前記残存した導波膜の前記基板上の場所と一部が重ならないパターンの第３レジストマスクを用いて、前記上クラッド膜と前記残存した導波膜の一部をエッチングすることにより、前記光導波路の一方の側面が外部に露出し、他方の側面が前記上クラッド層に接する構成の前記光導波路を形成するステップと、を備えることを特徴とする光導波装置の製造方法。
【請求項１８】
下クラッド層、光導波路、及び上クラッド層を有する光導波装置の製造方法であって、
基板の表面側から少なくとも前記下クラッド層の素となる下クラッド膜、前記光導波路の素となる導波膜を順番に積層した積層構造体を形成するステップと、
前記積層構造体の最表層に第２レジストマスクを用いて前記導波膜をエッチングすることにより、前記下クラッド膜の上層に前記導波膜の一部が残存し、残存した前記導波膜の形状を前記基板の上方向から見たとき、該形状が、２つの直線部と、前記直線部に挟まれたコーナー部とを備えるような導波膜の形状を形成するステップと、
エッチングした前記積層構造体の最表層に前記上クラッド層の素となる上クラッド膜を形成するステップと、
前記上クラッド膜を形成した前記積層構造体の最表面に、前記コーナー部のコーナー外側の場所の一部が重ならないパターンの第４レジストマスクを用いて、前記導波膜の一部である前記コーナー外側の部分をエッチングすることにより、前記コーナー外側の側面に、前記直線部に対して傾斜した傾斜面を形成するステップと、を備える、ことを特徴とする光導波装置の製造方法。
【請求項１９】
前記傾斜面の、前記直線部に対する傾斜角度は、４５度±３度の範囲内にある、請求項１８に記載の光導波装置の製造方法。
【請求項２０】
前記ファイバとして、波長の異なる複数の光を前記入射口から前記出射口まで導く第１ファイバ〜第ｎファイバ（ｎは２以上の自然数）が前記ガラス基板に設けられ、前記第１ファイバ〜前記第ｎファイバは、前記出射口から合波した光が出射するように、前記出射口で互いに接近した構成を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の導光装置と、
前記第１ファイバ〜前記第ｎファイバそれぞれの前記入射口に前記複数の光のそれぞれが入射するように、前記ガラス基板に対して固定された前記複数の光を出射する複数のレーザー光源と、を備えるマルチ波長光源モジュール。
【請求項２１】
請求項９〜１５のいずれか１項に記載の光導波装置と、
前記光導波路それぞれの前記入射口に波長の異なる複数の光のそれぞれが入射するように、前記基板に対して固定された前記複数の光を出射する複数のレーザー光源と、を備えるマルチ波長光源モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射した光を出射させる導光装置、光導波装置、導光装置あるいは光導波装置を用いたマルチ波長光源モジュール、及び光導波装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、３原色のＲＧＢ各色のレーザー光を出射してカラー画像を表示させるプロジェクタ装置や、可視光と赤外光（ＩＲ光）とを用いてセンシングを行う診断装置といった複数波長のレーザー光を用いる種々の装置がある。これらの装置では、通常、複数波長のレーザー光は、各々の波長の光を発生させるレーザー光源から別個に出射され、光合波装置（合波器）を用いて合波されて一本のビームとして出力される。このとき、入射した光を合波させる位置まで導き、合波した光を出射させるための光導波路が用いられる。【０００３】
例えば、光導波路としては、中空導光路や媒質としてガラス材（シリコン）が用いられたＰＬＣ（Planar Lightwave Circuit）などが挙げられる。ＰＬＣは、例えば、シリコン基板上に周知の半導体製造プロセスを用いて形成され得る。このような光導波路において、光導波路の向きが変化する偏向部に、入射されたレーザー光が全反射されるようにアルミニウム等の鏡面部材を設ける技術が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１２９７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記構成では、屈曲部に鏡面部材を設ける必要があり、装置構成を複雑にする他、製造プロセスが煩雑になっていた。また、レーザー光が必ずしも全反射せず、一部が屈曲部から漏れる場合もあった。【０００６】
そこで、本発明は、上記構成とは異なる新たな構成により、入射した光を出射させる際、光の経路に、経路の向きが変化する偏向部が存在しても、偏向部において光の漏れを抑制することができる導光装置、光導波装置、及び光導波装置の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】
本発明の一態様は、入射した光を出射させる導光装置である。当該導光装置は、
ガラス基板と、
前記ガラス基板上に設けられ、前記光の入射口及び出射口を有し、前記入射口から前記出射口まで単一材料で構成され、かつ、前記導光装置を取り巻く外部雰囲気に露出し、前記入射口から前記出射口に導光するファイバと、
前記ファイバの前記入射口と前記出射口を、前記ガラス基板の指定された場所に固定する為に、前記ファイバの一部と前記ガラス基板の間に介在する接着剤からなる接着層と、を備える。
前記ファイバの屈折率、前記接着剤の屈折率、及び前記ガラス基板の屈折率をそれぞれ、ｎ１，ｎ２，ｎ３としたとき、ｎ１＞ｎ２，ｎ１＞ｎ３を満足する。
前記ファイバーの外径は、例えば１０μｍ以下であり、３〜５μｍであることが好ましい。【０００８】
前記ファイバは、前記ファイバの切断面において、前記接着層と接触する２つの第１領域と、前記２つの領域に挟まれた、前記ガラス基板と接触するあるいは接触しない第２領域と、を有し、
前記第１領域及び前記第２領域以外の部分は、前記外部雰囲気と接している、ことが好ましい。【０００９】
前記ファイバとして、２つの光を導く第１ファイバ及び第２ファイバが前記ガラス基板に設けられ、
前記第１ファイバの光の出射口の中心と前記第２ファイバの光の出射口の中心との間の離間距離Δは、前記第１ファイバの光の入射口の中心と前記第２ファイバの光の入射口の中心との間の離間距離Ｌａの１００分の１以下になるように、前記第１ファイバ及び第２ファイバの少なくとも１つは湾曲して前記出射口に向かうにつれて互いに接近し、
前記第１ファイバの入射口と出射口との間の離間距離あるいは前記第２ファイバの入射口と出射口との間の離間距離をＬｂとしたとき、前記離間距離Ｌａと前記離間距離Ｌｂとの比Ｌｂ／Ｌａは、１．０以下である、ことが好ましい。
また、前記第１ファイバの光の出射口の中心と前記第２ファイバの光の出射口の中心との間の前記離間距離Δは、前記第１ファイバ及び前記第２ファイバの外径の１倍より大きく１．５倍以下に接近させることが好ましい。前記第１ファイバ及び前記第２ファイバの外径が例えば５μｍの場合、前記離間距離Δを５μｍ〜７．５μｍにすることができる。
前記導光装置において、前記ガラス基板に前記ファイバを少なくとも３本設け、それぞれの出射口から出射する光が重なって略１つの光ビームとなるように、３本のファイバを接近させる構成とすることが好ましい。【００１０】
本発明の他の一態様は、入射した光を出射させる光導波装置である。当該光導波装置は、
基板と、
前記基板上に設けられ、前記光の入射口及び出射口を有し、前記入射口から光を前記出射口に導く光導波路と、
前記光導波路と前記基板との間に積層され、前記光導波路に接する、前記光導波路の屈折率よりも小さい屈折率の第１クラッド層と、
前記光導波路に対して前記第１クラッド層と反対側には、前記光導波路と接する、前記光導波路の屈折率よりも小さい屈折率の第２クラッド層と、を備える。
前記光導波路は、前記入射口から前記出射口まで、同じ材料で連続して延在しており、
前記光導波路の少なくとも一部分において、前記基板の面に平行で前記光導波路の延在方向に直交する前記光導波路の幅方向の少なくとも一方の側の前記光導波路の面は、空気をクラッド要素とするエアークラッド層と接している。【００１１】
前記幅方向の一方の側において、前記光導波路と接し、前記光導波路の屈折率よりも小さい屈折率の第３クラッド層を備え、
前記光導波路は、前記第１クラッド層、前記第２クラッド層、及び前記第３クラッド層と連続して接する部分を有する、請求項４に記載の光導波装置。【００１２】
前記部分は、前記光導波路の直線状に延びる直線部に設けられている、ことが好ましい。【００１３】
前記光導波路は、前記基板上で光の進行方向を曲げるコーナー部を備え、
前記光導波路は、前記コーナー部におけるコーナー内側で前記第３クラッド層と接し、コーナー外側で前記エアークラッド層と接する、ことが好ましい。【００１４】
前記光導波路の前記コーナー外側の側面は、平面である、ことが好ましい。【００１５】
前記光導波装置は、前記光導波路として、２つの光を導く第１光導波路及び第２光導波路を含み、
前記第１光導波路及び前記第２光導波路は、互いに異なる入射口を備え、
前記光導波装置は、前記第１光導波路及び前記第２光導波路が前記基板上で互いに合流する合流部と、前記第１光導波路及び前記第２光導波路の共通した出射口と、を備える、ことが好ましい。【００１６】
前記合流部における前記第１光導波路と前記第２光導波路との傾斜角度は５度以下である、ことが好ましい。前記傾斜角度は、２度以下であることがより好ましく、例えば１度以下であることが特に好ましい。【００１７】
前記光導波装置は、前記光導波路として、少なくとも３つの光を導く第１光導波路、第２光導波路、及び第３光導波路を少なくとも含み、
前記第１光導波路、第２光導波路、及び前記第３光導波路は、互いに異なる入射口を備え、
前記光導波装置は、前記基板上で前記第１光導波路、前記第２光導波路、及び前記第３光導波路が互いに合流する合流部と、前記第１光導波路、前記第２光導波路、及び前記第３光導波路の共通した出射口と、を備える、ことが好ましい。【００１８】
前記第１光導波路、前記第２光導波路、及び前記第３光導波路の入射口はそれぞれ、前記基板の第１辺に沿って設けられ、
前記第１光導波路、前記第２光導波路、及び前記第３光導波路の出射口は、前記入射口と同じ方向を向き、前記第１辺と対向する前記第２辺に沿って設けられ、
前記第１光導波路、前記第２光導波路、及び前記第３光導波路のうち少なくとも前記第２光導波路及び前記第３光導波路のそれぞれには、前記基板上で光の進行方向を曲げるコーナー部が２箇所設けられ、前記コーナー部が設けられた２箇所の幅方向の側壁は、前記コーナー部におけるコーナー内側で前記第３クラッド層と接し、コーナー外側で前記エアークラッド層と接し、
前記コーナー外側の側壁は平面で構成され、
前記合流部は、前記第２光導波路及び前記第３光導波路それぞれの前記コーナー部の場所に対して前記出射口の側に位置する、ことが好ましい。【００１９】
前記第１光導波路、前記第２光導波路、及び前記第３光導波路の入射口と前記出射口との間の、前記入射口の向く方向に沿った離間距離をＬとし、前記第１光導波路、前記第２光導波路、及び前記第３光導波路それぞれの前記入射口のうちの隣リ合う入射口の中心間距離Ｄとしてとき、比Ｌ／Ｄは、３.０以下である、ことが好ましい。比Ｌ／Ｄは、例えば、１.０以下にまですることができる。【００２０】
前記第１光導波路は、前記第１光導波路の入射口から前記出射口まで直線状に延び、
前記第２光導波路及び前記第３光導波路のそれぞれは、経路として、前記第２光導波路及び前記第３光導波路それぞれの前記入射口から延びて前記第１光導波路に対して平行に延びる第１直線部と、前記第１直線部を通過した光を前記第１光導波路の側に向くように偏向する第１コーナー部と、前記第１コーナー部を通過した光を前記第１光導波路に接近させるように導光する第２直線部と、前記第２直線部を通過した光を前記合流部に向くように偏向する第２コーナー部と、前記第２コーナー部を通過した光を前記合流部に到達させるように導光する第３直線部と、を備える、ことが好ましい。【００２１】
前記合流部において、前記第２光導波路及び前記第３光導波路は、前記第１光導波路に対して傾斜した方向から合流し、
前記合流部における、前記第２光導波路及び前記第３光導波路の、前記第１光導波路に対する傾斜角度はいすれも、５度以下である、ことが好ましい。前記傾斜角度は、２度以下であることがより好ましく、例えば１度以下であることが特に好ましい。【００２２】
本発明のさらに他の一態様は、下クラッド層、光導波路、及び上クラッド層を有する光導波装置の製造方法である。当該製造方法は、
基板の表面側から少なくとも前記下クラッド層の素となる下クラッド膜、前記光導波路の素となる導波膜、及び前記上クラッド層の素となる上クラッド膜を順番に積層した積層構造体を形成するステップと、
前記積層構造体の最表層に第１レジストマスクを用いて前記導波膜の側面が露出するようにエッチングすることにより、両側の側面が外部に露出した前記光導波路を形成するステップと、を備える。【００２３】
本発明のさらに他の一態様は、下クラッド層、光導波路、及び上クラッド層を有する光導波装置の製造方法である。当該製造方法は、
基板の表面側から少なくとも前記下クラッド層の素となる下クラッド膜、前記光導波路の素となる導波膜を順番に積層した積層構造体を形成するステップと、
前記積層構造体の最表層に第２レジストマスクを用いて前記導波膜をエッチングすることにより、前記下クラッド膜の上層に前記導波膜の一部が残存した導波膜を形成するステップと、
エッチングした前記積層構造体の最表層に前記上クラッド層の素となる上クラッド膜を形成するステップと、
前記上クラッド膜を形成した前記積層構造体の最表層に、前記残存した導波膜の前記基板上の場所と一部が重ならないパターンの第３レジストマスクを用いて、前記上クラッド膜と前記残存した導波膜の一部をエッチングすることにより、前記光導波路の一方の側面が外部に露出し、他方の側面が前記上クラッド層に接する構成の前記光導波路を形成するステップと、を備える。【００２４】
本発明のさらに他の一態様は、下クラッド層、光導波路、及び上クラッド層を有する光導波装置の製造方法である。当該製造方法は、
基板の表面側から少なくとも前記下クラッド層の素となる下クラッド膜、前記光導波路の素となる導波膜を順番に積層した積層構造体を形成するステップと、
前記積層構造体の最表層に第２レジストマスクを用いて前記導波膜をエッチングすることにより、前記下クラッド膜の上層に前記導波膜の一部が残存し、残存した前記導波膜の形状を前記基板の上方向から見たとき、該形状が、２つの直線部と、前記直線部に挟まれたコーナー部とを備えるような導波膜の形状を形成するステップと、
エッチングした前記積層構造体の最表層に前記上クラッド層の素となる上クラッド膜を形成するステップと、
前記上クラッド膜を形成した前記積層構造体の最表面に、前記コーナー部のコーナー外側の場所の一部が重ならないパターンの第４レジストマスクを用いて、前記導波膜の一部である前記コーナー外側の部分をエッチングすることにより、前記コーナー外側の側面に、前記直線部に対して傾斜した傾斜面を形成するステップと、を備える。【００２５】
前記傾斜面の、前記直線部に対する傾斜角度は、４５度±３度の範囲内にあることが好ましく、例えば４１．５度以上にすることができる。【００２６】
本発明のさらに他の一態様は、マルチ波長光源モジュールである。当該マルチ波長光源モジュールは、
前記ファイバとして、波長の異なる複数の光を前記入射口から前記出射口まで導く第１ファイバ〜第ｎファイバ（ｎは２以上の自然数）が前記ガラス基板に設けられ、前記第１ファイバ〜前記第ｎファイバは、前記出射口から合波した光が出射するように、前記出射口で互いに接近した構成を備える、前記導光装置と、
前記第１ファイバ〜前記第ｎファイバそれぞれの前記入射口に前記複数の光のそれぞれが入射するように、前記ガラス基板に対して固定された前記複数の光を出射する複数のレーザー光源と、を備える。【００２７】
本発明のさらに他の一態様も、マルチ波長光源モジュールである。当該マルチ波長光源モジュールは、
前記光導波装置と、
前記光導波路それぞれの前記入射口に波長の異なる複数の光のそれぞれが入射するように、前記基板に対して固定された前記複数の光を出射する複数のレーザー光源と、を備える。【００２８】
前記マルチ波長光源モジュールにおけるレーザー光源は、前記複数の光として、例えば、ＲＧＢ３原色等の可視光、あるいは、非可視光、例えば近赤外光を出射する。
【発明の効果】
【００２９】
上述の光導波装置、光導波装置、及びマルチ波長光源モジュールによれば、入射した光を出射させる際、光の経路に、経路の向きが変化する偏向部が存在しても、偏向部において光の漏れを抑制することができる。上述の光導波装置の製造方法によれば、このような光導波装置を容易に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（ａ）は、一実施形態の導光装置の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す導光装置のＡ−Ａ’の矢視断面図である。
【図２】（ａ）は、他の一実施形態における光導波装置の断面の一例を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す光導波装置の作製途中の積層構造体の一例を示す図である。
【図３】一実施形態の光導波装置における光導波路の経路の他の一例を示す平面図である。
【図４】（ａ）は、他の一実施形態における光導波装置の断面の一例を示す図であり、（ｂ），（ｃ）は、（ａ）に示す光導波装置の作製途中の積層構造体の一例を示す図である。
【図５】一実施形態の光導波装置における光導波路の配置を説明する平面図である。
【図６】一実施形態の光導波装置の作製途中で得られる積層構造体の一例を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は、一実施形態の光導波装置の製造方法のプロセスで得られる積層構造体の構成の例を説明する図である。
【図８】他の一実施形態の光導波装置における光導波路の配置を説明する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の導光装置、光導波装置、マルチ波長光源モジュール、及び光導波装置の製造方法について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３２】
図１（ａ）は、一実施形態の導光装置１０の平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す導光装置１０のＡ−Ａ’の矢視断面図である。
導光装置１０は、入射した光を出射させる装置である。導光装置１０は、ガラス基板１２と、３つのファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃと、接着層１６ａ，１６ｂ，１６ｃと、を備える。図１（ａ）に示す導光装置１０は、３つのファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃであるが、別の実施形態では、ファイバは、１つでも、２つ、４つ等であってもよい。
【００３３】
３つのファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃのそれぞれは、ガラス基板１０上に設けられ、３つのレーザー光源（レーサダイオード）から出射した光の入射口１８ａ，１８ｂ，１８ｃ及び出射口２０ａ，２０ｂ，２０ｃを有する。ここで、入射口１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、ガラス基板１２の一辺上に設けられ、レーザー光源（レーサダイオード）の発光点の位置に精密に位置合わせして、一定の間隔をあけて配置されている。すなわち、入射口１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、各レーザー光源（レーサダイオード）の配置位置に精密に合わせしてガラス基板１２の所定の場所に固定される。この入射口１８ａ，１８ｂ，１８ｃのそれぞれの近傍には、入射口１８ａ，１８ｂ，１８ｃのそれぞれに入射する光を出射するレーザー光源２２ａ，２２ｂ，２２ｃが設けられる。３つのファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃのそれぞれは、入射口１８ａ，１８ｂ，１８ｃから出射口２０ａ，２０ｂ，２０ｃまで、クラッドが無いファイバ、例えば外径φ３μｍ〜φ５μｍのファイバであり、光を入射口１８ａ，１８ｂ，１８ｃから出射口２０ａ，２０ｂ，２０ｃに導く。すなわち、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃのそれぞれは、１８ａ，１８ｂ，１８ｃから出射口２０ａ，２０ｂ，２０ｃまで単一材料で構成され、かつ、導光装置１０を取り巻く外部雰囲気（空気、水、気体、液体）に露出し、入射口１８ａ，１８ｂ，１８ｃから出射口２０ａ，２０ｂ，２０ｃに導光する機能を有する。以降、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃを、コア１４ａ，１４ｂ，１４ｃともいう。
【００３４】
接着層１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、ガラス基板１２にファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの入射口を精度高く所定の位置に位置決めできるように、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの一部とガラス基板１２の間に介在する接着剤からなる。接着層１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの入射口と出射口を、ガラス基板１２の指定された場所、すなわち３つのレーザー光源の配置位置に対応した場所に固定するために用いられる。
【００３５】
このような導光装置１０は、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの屈折率、接着層１６ａ，１６ｂ，１６ｃの接着剤の屈折率、及びガラス基板１２の屈折率をそれぞれ、ｎ１，ｎ２，ｎ３としたとき、ｎ１＞ｎ２，ｎ１＞ｎ３を満足する。一実施形態によれば、さらに、（ｎ１２−ｎ２２）(１／２)及び（ｎ１２−ｎ３２）(１／２)が０．１より大きく０．１５未満を満足する。ｎ１＞ｎ２，ｎ１＞ｎ３とすることにより、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃからファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃと接する接着剤及びガラス基板１２との境界面で全反射するように構成することができる。
一実施形態によれば、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの屈折率ｎ１を１．５〜１．９の範囲とし、接着剤の屈折率ｎ２を１．３〜１．５の範囲とし、ガラス基板１２の屈折率ｎ３の範囲を１．４〜１．９として、この範囲で、ｎ１，ｎ２，ｎ３の数値の組み合わせが可能な材料が選択されるとよい。特に、ｎ１を１．６以上にすることにより、ｎ２，ｎ３の値を適宜容易に選択することができる。
【００３６】
一実施形態によれば、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、図１（ｂ）に示すように、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの切断面において、接着層１６ａ，１６ｂ，１６ｃと接触する２つの第１領域２４と、２つの第１領域２４に挟まれた、ガラス基板１２と接触する第２領域２６と、を有するように配置され、第１領域２４及び第２領域２６以外の部分は、外部雰囲気、例えば空気と接していることが好ましい。なお、第２領域２６では、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、ガラス基板１２と接触しなくてもよい。接着層１６ａ，１６ｂ，１６ｃと接触する２つの第１領域２４の間で、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃがガラス基板１２と接触することにより、円形状のファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃを安定してガラス基板１２に固定することができる。さらに、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの第１領域２４及び第２領域２６以外の部分は、外部雰囲気、例えば空気と接しているので、特にファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃのガラス面に沿っている経路が大きな角度で湾曲しても、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの側面（ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃのガラス面に平行でファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの延在方向と直交する方向の面）は空気と接触するので、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ内を伝播する光の多くが、完全反射する。このため光の漏れ量は殆どない。ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの断面において、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃが空気と接する円弧の長さは、円周全体の７５％〜９５％であることが好ましい。これにより、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃをガラス基板１２に安定して固定しつつ、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの向きが変化する偏向部を有していても、偏向部において光の漏れを抑制することができる。
【００３７】
図１（ａ）に示すように、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、光ファイバーケーブルのクラッド層がない形態であるので、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの直径は、クラッド層のある光ファイバーケーブルの直径に比べて極めて小さい。ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの直径は、例えば５μｍ以下、３〜４μｍとすることができる。このため、図１（ａ）に示すように、出射口２０ａ，２０ｂ，２０ｃにおいて、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃを、従来の光ファイバのようなクラッドがないことから接近して配置することでき、例えば、隣り合う出射口２０ａ，２０ｂ，２０ｃの中心間距離を３．５μｍにすることができる。このため、接近した出射口２０ａ，２０ｂ，２０ｃから出射する光は、実質１つの光として出射する。例えば、出射口２０ａ，２０，２０ｃの前面にコリメートレンズ等を配置して平行光とした場合、１つの光となる。
【００３８】
図１（ａ）に示すように、光導波装置１０は、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの隣り合う光導波路の光の出射口の中心間の離間距離を、この２つの光導波路の光の入射口の中心間の離間距離に比べて極めて小さくするために、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃを湾曲させる。しかし、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃを湾曲させても、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの第１領域２４及び第２領域２６以外の部分は、外部雰囲気、例えば空気と接しているので、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ内を伝播する光が空気に漏れる量は少ない。このような利点を生かすことにより、一実施形態によれば、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの光の入射口１８ａ，１８ｂ，１８ｃ及び出射口２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、いずれも同じ方向を向き、光の漏れを抑えた状態で、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの隣り合うファイバの光の出射口の中心間の離間距離Δ（図１（ａ）参照）を、隣り合う２つの光導波路の光の入射口の中心間の離間距離Ｌａ（図１（ａ）参照）の１００分の１以下になるように、好ましくは、２００分の１以下になるように、ファイバを湾曲させることができる。この場合、入射口１８ａ，１８ｂ，１８ｃ及び出射口２０ａ，２０ｂ，２０ｃにおける光の進行方向に沿った、入射口１８ａ，１８ｂ，１８ｃと出射口２０ａ，２０ｂ，２０ｃとの間の離間距離（最短距離）をＬｂ（図１（ａ）参照）としたとき、比Ｌｂ／Ｌａは、３．０以下であることが好ましく、１．０以下であることがより好ましい。比Ｌｂ／Ｌａの下限は、特に限定されないが０．１であることが好ましい。すなわち、離間距離Ｌｂを短くしても、光の漏れを抑えた状態でファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃを湾曲させて離間距離Δを離間距離Ｌａの１００分の１以下、さらには２００分の１以下、好ましくは５００分の１以下、より好ましくは１０００分の１以下にすることができる。したがって、光導波装置１０のサイズをコンパクトにすることができる。
なお、上記離間距離Δは、例えば、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの外径φ（例えば外径は１０μｍ以下、好ましくはφ３μｍ〜φ５μｍ）の１倍より大きく１．５倍以下にすることができる。離間距離Δが１倍とは、隣接するファイバ同士が接触することを意味する。このように、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、各出射口から出射した光が合波して略１つの光ビームとして出射するように、出射口を互いに接近させることができる。例えば、出射口は、指定場所に一列にお互い接触しないように間隔を空けて（間隔は、例えば１μｍ以下）接近させて、緊密に並ぶように配置される。この場合、ファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの出射口の近傍では、接着剤等を挟んでファイバー同士が接触しないように固定される。光導波装置１０に用いるファイバの本数は、３本に限定されず、３本以上、例えば、４本あるいは５本とすることもできる。
【００３９】
光導波装置１０は、一実施形態として、マルチ波長光源モジュールに好適に用いられる。
マルチ波長光源モジュールでは、上述したファイバとして、波長の異なる複数の光を入射口から出射口まで導く第１ファイバ〜第ｎファイバ（ｎは２以上の自然数）がガラス基板１２に設けられる。第１ファイバ〜第ｎファイバは、出射口から合波した光が出射するように、出射口で互いに接近した構成の導光装置を備える。さらに、マルチ波長光源モジュールは、第１ファイバ〜第ｎファイバそれぞれの入射口に複数の光のそれぞれが入射するように、ガラス基板１２に対して固定された複数の光を出射する複数のレーザー光源（図示されない）を備える。レーザー光源は、複数の光として、例えば、ＲＧＢ３原色等の可視光、あるいは、非可視光、例えば近赤外光を出射する。
【００４０】
図２（ａ）は、一実施形態である光導波装置１００の断面の一例を示す図である。図２（ａ）に示す光導波装置１００の構成は、図１（ｂ）に示す構成と異なるが、図２（ａ）に示す光導波装置１００は、図１（ａ）に示すファイバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃと同じように複数の光導波路を基板上に備えている。
【００４１】
図２（ａ）に示す光導波装置１００は、シリコン基板１１２、コア（光導波路）１１４、下クラッド層１１６Ｄ、及び上クラッド層１１６Ｕを備える。
シリコン基板１１２に、半導体製造プロセスを利用して、下クラッド層１１６Ｄ、コア１１４、及び上クラッド層１１６Ｕを順番に積層することにより光導波装置１００を作製することができる。
下クラッド層１１６Ｄ及び上クラッド層１１６Ｕは、ＳｉＯ２（屈折率は、例えば１．４６）である。下クラッド層１１６Ｄ及び上クラッド層１１６Ｕの厚さは、例えば１μｍ以下から数μｍ程度であり、他の要因から定められる。
コア１１４も、ＳｉＯ２で構成され、屈折率は例えば１．５１である。コア（光導波路）１１４は、入射口から出射口まで、同じ材料で連続して延在しており、経路途中で部材同士が接続して形成された、経路を横断する接続面等の境界面を有さない。コア１１４は、高屈折率１．５１となる成膜条件に調整して作製している。コア１１４の厚さは、例えば３．５μｍから５μｍである。下クラッド層１１６Ｄ及び上クラッド層１１６Ｕは、コア１１４と同じＳｉＯ２の酸化膜であり、屈折率は例えば１．４６である。この場合、コア（光導波路）１１４の開口数ＮＡは、０．４０３９（＝（１．５１２−１．４６２）（１／２））となり、最大受光角度は２３.８度になる。
【００４２】
このような光導波装置１００は、以下の特徴を有する。
コア（光導波路）１１４は、連続媒質、つまり、入射口から出射口まで、同じ材料で連続して延在しており、経路途中で部材同士が接続して形成された、経路を横断する接続面等の境界面を有さないので、光が屈折したり、光の漏れを誘発させる障害物が存在しない。
コア１１４の上に上クラッド層１１６Ｕ、下に下クラッド層１１６が設けられる一方、コア１１４の両脇の側面、すなわち、シリコン基板１１２の面に平行でコア１１４の延在方向に直交するコア１１４の幅方向の両側の面は、空気と接している。この様な構造の光導波路であるコア１１４に入射した光の伝播特性、すなわち、光導波路内部の上下方向と両脇の側面の左右方向の光の伝播特性に関していうと、上クラッド層１１６Ｕ及び下クラッド層１１６Ｄが設けられる上下方向の伝播特性では、光導波路が上下方向に曲ったりしないので、例えば、上クラッド層１１６Ｕ及び下クラッド層１１６Ｄの屈折率1．４６に対し屈折率１．５１のコア１１４の中で伝播される光は、上クラッド層１１６Ｕ及び下クラッド層１１６Ｄの境界面に当たる際に全反射する。このため、光は入射口から入射されたまま出射口まで至り、上下方向においてコア１１４内に完全に閉じ込められる。一方、光導波路内部の左右方向の光の伝播特性では、コア１１４両脇の側面（図２（ａ）中の左右の面）は、屈折率の差（コア１１４と空気の屈折率の差）が大きい境界面になっているので、コア１１４のシリコン基板１１２の面に沿う経路が後述する図３に示す様に大きく湾曲する部分、すなわち、入射した光を出射させる光導波路が光導波路の向きが大きく変化する偏向部を有していても、光導波路であるコア１１４の入射口から入射された光を出射口までそのままコア１１４内に閉じ込めることができる。例えば、光導波路において光の全反射を維持できる臨界角は、例えば、コア１１４の屈折率を１．５１とする場合、空気の屈折率は１．０であるので、約４１．５度となる。この臨界角は，偏向部が大きな角度で曲がっても全反射を維持することができることを意味する。なお、上クラッド層１１６Ｕが設けられなくても、上下方向に入射された光導波路内部の光は同じく閉じ込めることはできるが、上クラッド層１１６Ｕは以下の理由から設けられる。すなわち、シリコン基板１１２上に平面状に構成した光導波路、すなわちＰＬＣ（平面光波回路）では、光の入射口と出射口における光の入射と出射をスムースにするために、入射口及び出射口の研磨が必要な場合がある。上クラッド層１１６Ｕは、この研磨において保護膜として機能させるために用いられる。
【００４３】
このような装置構成は、半導体プロセスによって作製することができる。図２（ｂ）は、光導波装置１００の作製途中の積層構造体の一例を示す図である。
シリコン基板１１２上に下クラッド層１１６Ｄの素となる素クラッド層１１６Ｄ＊を成膜する。素クラッド層１１６Ｄ＊は、例えば、屈折率が１．４６のＳｉＯ２酸化膜である。
この後、素クラッド層１１６Ｄ＊の上面にコア１１４の素となる導波膜１１４＊を成膜する。導波膜１１４＊は、例えば、屈折率が１．５１のＳｉＯ２酸化膜である。
さらに、導波膜１１４＊上に上クラッド層１１６Ｕの素となる素クラッド層１１６Ｕ＊を成膜する。素クラッド層１１６Ｕ＊の材料は、素クラッド層１１６Ｄ＊と同じ材料である。
この後、コア１１４の光導波路のパターンを形成しようとする位置に、所定のパターンのフォトレジストマスク１３０を形成する。
こうして、図２（ｂ）に示す積層構造体が作られる。この積層構造体に対して、フォトレジストマスク１３０を用いたエッチング、例えばドライエッチングを行い、図２（ａ）に示す光導波路を備えた光導波装置１００が作られる。
【００４４】
すなわち、一実施形態によれば、以下の方法で光導波装置１００を製造することができる。
下クラッド層１１６Ｄ、コア１１４（光導波路）、及び上クラッド層１１６Ｕを有する光導波装置１００の製造方法では、
（１）基板２１２の表面側から少なくとも下クラッド層１１６Ｄの素となる素クラッド層１１６Ｄ＊（下クラッド膜）、コア１１４（光導波路）の素となる導波膜１１４＊、及び上クラッド層１１６Ｕの素となる上クラッド層１１６Ｕ＊（上クラッド膜）を順番に積層した積層構造体を形成する。
（２）次に、形成した積層構造体の最表層にフォトレジストマスク１３０を用いて導波膜１１４＊の側面が露出するようにエッチングすることにより、両側の側面が外部に露出したコア１１４（光導波路）を形成する。
【００４５】
図３は、光導波装置１００における光導波路の経路の他の一例を示す平面図である。図２（ａ）に示す光導波装置１００は、半導体プロセス技術を用いて作製することができるので、図１（ａ）に示すように、複数の光導波路を出射口近傍で接近させることができるほか、図３に示すように、複数（図３では３つ）の光導波路が１つの経路に合流する合流部１２４を設けることで出射口を１つにすることもできる。すなわち、光導波装置１００は光合波装置とすることができる。これにより、出射口から出射する光を完全に１つの光として出射させることができる。このように複数の光導波路を合流させる経路は、上記フォトレジストパターン１３０のマスクパターンを調整して作製することができる。この場合、コア１１４の両側の側面（図２（ａ）中の左右の面）は、屈折率の差（コア１１４と空気の屈折率の差）が大きい境界面になっているので、コア１１４における境界面における臨界角度を小さくすることができ、例えば、コア１１４の屈折率を１．５１とした場合、入射の臨界角度を４１．５度（＝ａｒｃｓｉｎ（１／１．５１））にすることができる。このため、偏向の曲がりの程度を従来に比べて急にしてもコア１１４を伝播する光の漏れを抑えることができる。このため、光導波路の入射口の中心間の離間距離Ｄ（図３参照）を変更することなく入射口から出射口までの距離Ｌ（図３参照）を短くできるので光導波装置１００をコンパクトにすることができる。
この場合、合流部１２４における２つのコア１１４（第１光導波路と第２光導波路）との傾斜角度は２度以下であることが好ましく、さらに１度以下であることがより好ましい。これにより、合流部１２４における光の伝送損失を抑制することができる。
【００４６】
図４（ａ）は、他の一実施形態における光導波装置２００の断面の一例を示す図である。図４（ａ）に示す光導波装置２００の構成は、図１（ｂ）に示す構成と異なるが、図４（ａ）に示す光導波装置２００も、図１（ａ）に示す光導波路１４ａ，１４ｂ，１４ｃと同じように複数の光導波路を基板上に備えている。
【００４７】
図４（ａ）に示す光導波装置２００は、シリコン基板２１２、コア（光導波路）２１４、下クラッド層２１６Ｄ、及び上クラッド層２１６Ｕを備える。シリコン基板２１２、コア２１４、下クラッド層２１６Ｄ、及び上クラッド層２１６Ｕは、図２（ａ）に示すシリコン基板１１２、コア１１４、下クラッド層１１６Ｄ、及び上クラッド層１１６Ｕと同様の構成を有するので、説明は省略する。光導波装置２００が図２（ａ）に示す光導波装置１００と異なる点は、上クラッド層１１６Ｕが、コア１１４の一方の側の側面（図４（ａ）中の左側の面）を覆っており、他方の側の側面（図４（ａ）中の右側の面）は覆っておらず、空気と接している点である。
【００４８】
このような光導波装置２００でも、図２（ａ）に示す光導波装置２００と同様に、コア２１４の上記他方の側面は、屈折率の差が大きい境界面となっているので、コア２１４の経路が一方の側に湾曲する部分、すなわち、入射した光を出射させる光導波路が、光導波路の向きが一方の側に屈曲して変化する偏向部を有していても、偏向部において光の全反射を維持できる。しかも、コア（光導波路）２１４は、入射口から出射口まで、同じ材料で連続して延在しており、経路途中で部材同士が接続して形成された、経路を横断する接続面等の境界面を有さないので、光導波路中に伝搬される光が屈折されても、光の漏れを誘発させる障害物が存在しない。
【００４９】
このような装置構成は、半導体プロセスによって作製することができる。図４（ｂ），（ｃ）は、光導波装置２００の作製途中の積層構造体の一例を示す図である。
【００５０】
シリコン基板２１２に、下クラッド層２１６Ｄの素となる素クラッド層２１６Ｄ＊を成膜する。素クラッド層２１６Ｄ＊は、例えば、屈折率が１．４６のＳｉＯ２酸化膜である。
この後、素クラッド層２１６Ｄ＊の上面にコア２１４の素となる導波膜２１４＊＊を成膜する。導波膜２１４＊＊は、例えば、屈折率が１．５１のＳｉＯ２酸化膜である。
この後、コア２１４の光導波路のパターンを形成しようとする位置に、所定のパターンのフォトレジストマスク２３０を形成する。図４（ｂ）は、フォトレジストパターン２３０を形成した積層構造体の一例を示している。
【００５１】
この後、所定のパターンのフォトレジストマスク２３０を用いた１回目のエッチング、例えばドライエッチングにより導波膜２１４＊＊の両側の側面を露出させ、さらに、下層の素クラッド層２１６Ｄ＊が露出するまでエッチングを行う。
この後、エッチングした積層構造体上に上クラッド層２１６Ｕの素となる素クラッド層２１６Ｕ＊を形成する。この後、図４（ａ）に示すコア２１４を形成しようとする位置に、所定のパターンのフォトレジストマスク２３２を形成する。このとき、フォトレジストマスク２３２の一方の側（図４（ｂ）中の左側）の位置が、先のエッチングにおいて導波膜２１４＊の一方の側（図４（ｂ）中の左側）が露出した位置よりも導波膜２１４＊の外側に位置し、フォトレジストマスク２３２の他方の側（図４（ｂ）中の右側）の位置が、先のエッチングにおいて導波膜２１４＊の他方の側（図４（ｂ）中の左側）の側面が露出した位置よりも導波膜２１４＊の残存した部分（導波路コア）の側に位置するように、フォトレジストマスク２３２が形成される。図４（ｃ）は、フォトレジストマスク２３２を形成した積層構造体の一例を示している。なお、１回目のエッチングにより残存した導波膜２１４＊＊の一部を、導波路コア２１４＊という。
【００５２】
この後、図４（ｃ）に示す積層構造体に対して、フォトレジストパターン２３２をマスクとした２回目のエッチング、例えばドライエッチングが行われ、図４（ｃ）に示す導波膜２１４＊＊の残存した一部である導波路コア２１４＊の他方の側面（図４（ｂ）中の右側の側面）及び導波路コア２１４＊の他方の側（図４（ｂ）中の右側）の下クラッド層２１６Ｄが露出するまでエッチングが行われる。導波路コア２１４＊の一方の側（図４（ｂ）中の左側）の素クラッド層２１６Ｕ＊はエッチングされてもよいし、エッチングされなくてもよい。これにより、導波路コア２１４＊の一部がエッチングによって削れ、図４（ａ）に示すような層構成の光導波路を形成することができる。こうして、図４（ａ）に示す光導波路を備えた光導波装置２００を作製することができる。
【００５３】
すなわち、一実施形態によれば、以下の方法で光導波装置２００を製造することができる。
（１）基板２１２の表面側から少なくとも下クラッド層２１６Ｄの素となる素クラッド層２１６Ｄ＊（下クラッド膜）、コア２１４（光導波路）の素となる導波膜２１４＊＊を順番に積層した積層構造体を形成する。
（２）積層構造体の最表層に、図４（ｂ）に示すようなフォトレジストマスク２３０（第２レジストマスク）を用いて導波膜２１４＊＊をエッチングすることにより、素クラッド層２１６Ｄ＊（下クラッド膜）の上層に導波膜２１４＊＊の一部が残存した導波路コア２１４＊を形成する。
（３）エッチングした積層構造体の最表層に上クラッド層２１６Ｕの素となる素クラッド層２１６Ｕ＊（上クラッド膜）を形成する。
（４）次に、素クラッド層２１６Ｕ＊（上クラッド膜）を形成した積層構造体の最表層に、図４（ｃ）に示すように、残存した導波路コア２１４＊の基板２１２上の場所と一部が重ならないパターンのフォトレジストマスク２３２（第３レジストマスク）を用いて、素クラッド層２１６Ｕ＊（上クラッド膜）と導波路コア２１４＊の一部をエッチングすることにより、コア２１４（光導波路）の一方の側面が外部に露出し、他方の側面が上クラッド層２１６Ｕに接する構成のコア２１４（光導波路）を形成する。
【００５４】
なお、図４（ａ）に示す光導波装置２００は、半導体プロセス技術を用いて作製することができるので、図１（ａ）に示すように、複数の光導波路を出射口近傍で接近させることができるほか、図３に示すように複数の光導波路を１つの経路に合流させ、出射口を１つにすることもできる。このように複数の光導波路を合流させる経路は、上記フォトレジストマスク２３０，２３２のパターンを調整して作製することができる。
【００５５】
図５は、図４（ａ）に示す積層構造の光導波路を用いた一実施形態の光導波装置３００の平面図である。図５は、コアの上に積層される上クラッド層の図示を省略してわかり易く示している。図５は、コアの形状を示す概念図でもある。以下、コア３１４ａ〜３１４ｃ等のコアは、光導波路と言い換えて説明する。
【００５６】
図５に示す光導波装置３００における光導波路３１４ａ，３１４ｃそれぞれは、図４（ａ）に示すコアの一方の側の側面が露出して空気に接した光導波路の構成を有する。光導波路３１４ｂは、図２（ａ）に示すコアの両側の側面が露出して空気に接した光導波路の構成を有する。
【００５７】
光導波路３１４ａ，３１４ｃは、略直角に屈曲する偏向部（コーナー部）３２２ａ１，３２２ａ２，３２２ｃ１，３２２ｃ２を備える。偏向部３２２ａ１，３２２ａ２，３２２ｃ１，３２２ｃ２は、直線状に延びる直線部の間に挟まれるように設けられる。偏向部３２２ａ１，３２２ａ２，３２２ｃ１，３２２ｃ２のそれぞれのコーナー外側の光導波路の側面は空気と接する境界面となっている。この側面は、傾斜面である。
光導波路３１４ａ，３１４ｂ,３１４ｃは、合流部３２４で合流し、光導波路３１４ａ，３１４ｂ,３１４ｃを通過した光が合波する。
ここで、偏向部３２２ａ１，３２２ａ２，３２２ｃ１，３２２ｃ２における傾斜面の直線部に対する傾斜角度は、例えば、４５度±３の範囲にすることができる。これにより、偏向部３２２ａ１，３２２ａ２，３２２ｃ１，３２２ｃ２（コーナー部）を急激に曲げることができ、合流部３２４における光導波路３１４ａ，３１４ｃの３１４ｂに対する傾斜角度を小さくすることができ、合流部３２４における光の伝送損失を抑制することができる。
【００５８】
図５（ａ）に示すように、偏向部３２２ａ１，３２２ａ２，３２２ｃ１，３２２ｃ２（コーナー部）における光導波路３１４ａ〜３１４ｃのコーナー外側の側面は、直線部に対して傾斜した平面、例えば４５度傾斜した平面であり、傾斜面となっている。しかも、後述の図７（ａ）に示すように、コーナー外側の側面は露出して空気と接している。このため、偏向部３２２ａ１，３２２ａ２，３２２ｃ１，３２２ｃ２におけるコーナー外側の側面は、屈折率の差が大きな境界面になっている。このため、臨界角度が小さくなり、入射口からの入射光は、この境界面に全反射条件を満たし、出射口まで閉じ込められる。しかも、光導波路３１４ａ〜３１４ｃは、入射口から出射口まで、同じ材料で連続して延在しており、経路途中で部材同士が接続して形成された、経路を横断する接続面等の境界面を有さないので、光が屈折したり、光の漏れを誘発させる障害物が存在しない。
【００５９】
一実施形態によれば、光導波路３１４ａ，３１４ｂ,３１４ｃは、ＳｉＯ２酸化膜(屈折率＝１．５１)で構成され、上クラッド層と下クラッド層は、ＳｉＯ２酸化膜(屈折率＝１．４６)で構成される。
また、他の一実施形態によれば、光導波路３１４ａ，３１４ｂ,３１４ｃには、屈折率１．４６のＳｉＯ２酸化膜酸化膜に屈折率が増加する物質（例えばＧｅＯ２）を添加したもので構成され、上クラッド層及び下クラッド層には、屈折率１．４６のＳｉＯ２酸化膜酸化膜に屈折率が減少する物質（例えばフッ素Ｆ）を添加したもので構成される。
また、他の一実施形態では、光導波路３１４ａ，３１４ｂ,３１４ｃは、ＳｉＯ２酸化膜(屈折率=１．４６)で構成され、上クラッド層と下クラッド層は、ＳｉＯ２酸化膜(屈折率が１．４６未満)で構成される。
【００６０】
このように、光導波装置３００の光導波路３１４ａ，３１４ｂ，３１４ｃ（第１光導波路、第２光導波路、及び第３光導波路）の入射口はそれぞれ、基板の第１辺（図５では、下方の辺）に沿って設けられ、光導波路３１４ａ，３１４ｂ，３１４ｃ（第１光導波路、第２光導波路、及び第３光導波路）の出射口３２０は、入射口と同じ方向に向き、基板の上記第１辺と対向する第２辺（図５では、上方の辺）に沿って設けられる。
光導波路３１４ａ，３１４ｂ，３１４ｃ（第１光導波路、第２光導波路、及び第３光導波路）のうち、光導波路３１４ａ，３１４ｃ（第２光導波路、及び第３光導波路）のそれぞれには、偏向部（コーナー部）が２箇所設けられ、偏向部（コーナー部）が設けられた２箇所の幅方向の側壁は、偏向部（コーナー部）におけるコーナー内側で上クラッド層３１６（図６（ｃ）参照）と接し、コーナー外側で空気をクラッド要素とするエアークラッド層と接する。偏向部（コーナー部）の外側（コーナー外側）の側壁は平面で構成されている。光導波路３１４ａ，３１４ｂ，３１４ｃ（第１光導波路、第２光導波路、及び第３光導波路）の合流部３２４は、光導波路３１４ａ，３１４ｃ（第２光導波路、及び第３光導波路）それぞれの２つの偏向部（コーナー部）の場所に対して出射口３２０の側に位置する。
このように、光導波路３１４ａ，３１４ｃのそれぞれに、２つの偏向部を設けたので、距離Ｄを一定に維持したまま、距離Ｌを短くすることができる。これにより、コンパクトな光導波装置３００を構成することができる。一実施形態によれば、比Ｌ／Ｄは、３.０以下にすることができ、好ましくは１．０以下にすることができる。比Ｌ／Ｄの下限は特に限定されないが、０．１である。
【００６１】
また、図５に示すように、光導波路３１４ｂ（第１光導波路）は、光導波路３１４ｂ（第１光導波路）の入射口から出射口３２０まで直線状に延びる。このとき、一実施形態によれば、光導波路３１４ａ（第２光導波路）及び光導波路３１４ｃ（第３光導波路）は、経路として、光導波路３１４ａ，３１４ｃそれぞれの入射口から延びて光導波路３１４ｂ（第１光導波路）に対して平行に延びる第１直線部と、この第１直線部を通過した光を光導波路３１４ｂ（第１光導波路）の側に向くように偏向する偏向部３２２ａ１，３２２ｃ１（第１コーナー部）と、偏向部３２２ａ１，３２２ｃ１（第１コーナー部）を通過した光を光導波路３１４ｂ（第１光導波路）に接近させるように導光する第２直線部と、この第２直線部を通過した光を合流部３２４に向くように偏向する偏向部３２２ａ２，３２２ｃ２（第２コーナー部）と、偏向部３２２ａ２，３２２ｃ２（第２コーナー部）を通過した光を合流部３２４に到達させるように導光する第３直線部と、を備える。このような構成の経路を設けることにより、偏向部３２２ａ１，３２２ｃ１（第１コーナー部）及び偏向部３２２ａ２，３２２ｃ２（第２コーナー部）は、約９０度（９０度±３度の範囲内）の反射コーナーを形成するので、入射された光がシングル横モードの場合、シングル横モードの光が崩れないまま第１直線部から第２直線部へ、第２直線部から第３直線部へ、伝搬させることができる。また、この場合、約９０度の反射コーナーを二つ設ける構成になるので、偏向部３２２ａ１，３２２ｃ１（第１コーナー部）において、光導波路３１４ｂ（第１光導波路）の側に向かって接近させる方向に光を偏向させ、偏向部３２２ａ２，３２２ｃ２（第２コーナー部）において、光を光導波路３１４ｂ（第１光導波路）に接近させるように偏向させるので、光導波路３１４ｂ（第１光導波路）に対する、光導波路３１４ａ（第２光導波路）あるいは光導波路３１４ｃ（第３光導波路）の傾斜角度を小さくすることができ、２度以下、１度以下、さらには、０．５度以下にすることができる。
また、光導波路３１４ａ〜３１４ｃの入射口に入射する光を出射する光源装置として、レーザー光源ではなく、大きな光源装置を用いる場合、あるいは、光源装置の数が非常に多く（例えば５〜１０、あるいは６４）、入射口同士の距離を大きくする場合でも、偏向部３２２ａ１，３２２ｃ１（第１コーナー部）及び偏向部３２２ａ２，３２２ｃ２（第２コーナー部）により、光導波路３１４ａ,３１４ｃを光導波路３１４ｂに対して小さい傾斜角度で、例えば光導波路の上記傾斜角度を２度以下にして、合流させることができる。
図５に示す実施形態では、光導波路３１４ａ（第２光導波路）と光導波路３１４ｃ（第３光導波路）の経路は線対称に形成されているが、必ずしも線対称に形成されなくてもよい。光の経路長が光導波路３１４ａ（第２光導波路）と光導波路３１４ｃ（第３光導波路）の間で同じになる場合、この２つに入射した光は、出射口３２０において同じ光強度で出射することができる。
【００６２】
また、図５に示すように、合流部における光導波路３１４ａ（第２光導波路）と光導波路３１４ｃ（第３光導波路）は、光導波路３１４ｂ（第１光導波路）に対して傾斜した方向から合流するが、このときの合流部３２４における、光導波路３１４ａ（第２光導波路）と光導波路３１４ｃ（第３光導波路）の、光導波路３１４ｂ（第１光導波路）に対する傾斜角度はいすれも、５度以下にすることができ、２度以下にすることができ、さらには１度以下にすることができ、さらには、０．５度以下にすることができる。これにより、合流部における光の伝送損失を抑制することができる。
【００６３】
このような構成の光導波装置３００は、以下のようにして作製される。
すなわち、図４（ｃ）に示す積層構造体の、フォトレジストマスク２３２を形成する前の段階の積層構造体３００＊を作製する。図６は、積層構造体３００＊の一例を示す図である。この積層構造体３００＊は、光導波路３１４ａ〜３１４ｃの素となる形状（偏向部の外側の部分が角になった形状）の上層に、上クラッド層の素となる素クラッド層（上クラッド膜）が形成された積層体である。図７（ａ）は、図６に示す偏向部（コーナー部）となる領域Ｘを拡大して示す図である。図７（ａ）〜（ｅ）は、以下説明するプロセスで得られる積層構造体３００＊の構成の例を説明する図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すＡ−Ａ’の矢視断面図であり、図７（ｃ）は、図７（ａ）に示すＢ−Ｂ’の矢視断面図である。
【００６４】
図７（ｂ），（ｃ）に示すように、積層構造体３００＊は、シリコン基板３５０及び下クラッド層の素となる素クラッド層（下クラッド膜）３５２の上に、光導波路３５４の素となる導波路コア３５４＊が形成され、その上層に上クラッド層の素となる素クラッド層（上クラッド膜）３５６が形成されている（図７（ｂ）参照）。
図７（ｂ）に示すように、積層構造体３００＊における導波路コア３５４＊の領域は、横線が付された部分と、横破線で付された部分で示され、素クラッド層３５６の領域は、右上斜線が付された部分と、右上斜線でかつ破線が付された部分で示されているが、横破線で付された部分及び右上斜線でかつ破線が付された部分は、後述するプロセスで除去される部分を示している。
【００６５】
このような積層構造体３００＊の最上層である素クラッド層３５６の上層に、図７（ｄ）に示すように、フォトマスク３５８が積層される。フォトマスク３５８は、図７（ａ）に示す領域Ｅａがエッチングされるように形成される。フォトマスク３５８（第４レジストマスク）は、偏向部（コーナー部）の外側（コーナー外側）の場所の一部が重ならないパターンを備える。
したがって、フォトマスク３５８を用いてエッチングすることにより、図７（ｅ）に示すように、偏向部（コーナー部）の外側（コーナー外側）の側面に、直線部に対して傾斜した傾斜面を形成することができる。図７（ｅ）中の符号３５４が光導波路３１４ａ〜３１４ｃに該当する。
【００６６】
すなわち、光導波装置３００は、以下の作製方法で作製される。
（１）シリコン基板３５０の表面側から少なくとも下クラッド層の素となる素クラッド層（下クラッド膜）３５２、光導波路の素となる導波膜を順番に積層した積層構造体を形成する。
（２）積層構造体の最表層に第２レジストマスクを用いて導波膜をエッチングすることにより、下クラッド膜３５２の上層に導波膜の一部が残存した導波路コア３５４＊を形成する。この導波路コア３５４＊の形状をシリコン基板３５０の上方向から見たとき、この形状が、光導波路３１４ａ（第２光導波路）と光導波路３１４ｃ（第３光導波路）のように、２つの直線部と、直線部に挟まれた偏向部（コーナー部）を備えるような導波膜の形状を形成する。
（３）エッチングした積層構造体の最表層に上クラッド層の素となる素クラッド層（上クラッド膜）３５６を形成する。これにより、図６に示すような積層構造体３００＊が得られる。しかし、この段階では、図６に示すように、偏向部（コーナー部）のコーナー外側は角となっている。
（４）素クラッド層３５６を形成した積層構造体３００＊の最表面に、偏向部（コーナー部）のコーナー外側の場所の一部が重ならないパターンのフォトマスク３５８（第４レジストマスク）を用いて、導波路コア３５４＊のコーナー外側の部分をエッチングすることにより、コーナー外側の側面に、直線部に対して傾斜した傾斜面を形成する。これにより、図５に示すように、傾斜面を備える偏向部３２２ａ１，３２２ａ２，３２２ｃ１，３２２ｃ２が作製される。
【００６７】
図８は、図４（ａ）に示す積層構造の光導波路を用いた、図５とは異なる他の一実施形態の光導波装置４００の平面図である。図８は、コアの上に積層される上クラッド層の図示を省略してわかり易く示している。図８は、コアの形状を示す概念図でもある。
光導波装置４００は、４つのコアである光導波路４１４ａ〜４１４ｄを備え、入射口４１８ａ〜４１８ｄから入射した光を１つの出射口４２０に導く。４つの光導波路４１４ａ〜４１４ｄのそれぞれは、図４（ａ）に示す光導波路の構成を有する。光導波路４１４ａ〜４１４ｄのそれぞれは、経路途中で、略直角に屈曲する偏向部４２２ａ〜４２２ｄ（コーナー部）を備える。偏向部４２２ａ〜４２２ｄ（コーナー部）は、直線状に延びる２つの直線部に挟まれている。出射口４２０の近傍には、光導波路４１４ａ〜４１４ｄが合流する合流部４２４が設けられている。光導波路４１４ａ〜４１４ｄは、入射口４１８ａ〜４１８ｄから偏向部４２２ａ〜４２２ｄまでの部分、及び偏向部４２２ａ〜４２２ｄから合流部４２４までの部分は、直線状に延びている。したがって、合流部４２４に最も近い偏向部４２２ａにおける偏向角度は、９０度を超えており、偏向角度は、合流部４２４から遠ざかるほど小さくなり、合流部４２４から最も遠い偏向部４２２ｄにおける偏向角度は、９０度となっている。
なお、４つの光導波路４１４ａ〜４１４ｄを構成する図４（ａ）に示す上クラッド層２１６Ｕに対応する上クラッド層は、光導波路４１４ａ〜４１４ｄの幅方向において、光導波路４１４ａ〜４１４ｄに対して所定の範囲内まで延びて終了している。
【００６８】
このような構成の光導波装置４００の偏向部４２２ａ〜４２２ｄのコーナー外側には傾斜面が形成されている。この傾斜面の形成は、図７（ａ）〜（ｅ）に示す方法で形成される。すなわち、光導波装置４００も、上述した光導波装置３００の作製方法で作製される。
なお、側面４２６ａ〜４２６ｄ（傾斜面）の、直線部に対する傾斜角度は、例えば、４５度±３の範囲にすることができる。これにより、偏向部４２２ａ〜４２２ｄ（コーナー部）を急激に曲げることができ、合流部における光導波路間の傾斜角度を小さくすることができ、合流部における光の伝送損失を抑制することができる。
【００６９】
一実施形態によれば、図８に示すように、入射口４１８ａ〜４１８ｄと出射口４２０の向きは、９０度ずれており、シリコン基板は、長方形の形状を成し、入射口４１８ａ〜４１８ｄ及び出射口４２０は、長方形の頂点Ｘを共４有する互いに直交する二辺ＳＥ１，ＳＥ２上に設けられている。このとき、偏向部４２２ａ〜４２２ｄによって急激に経路の向きを変えることができるので、出射口４２０の中心と頂点Ｘとの間の距離Ｌ１は、前記入射口のうち頂点Ｘから最も遠い入射口４１８ｄの中心と頂点Ｘとの間の距離Ｌ２の１０％以下にすることができる。距離Ｌ１をかなり短くすることができるので、コンパクトな光導波装置４００を構成することができる。
【００７０】
光導波装置１００〜４００は、一実施形態として、マルチ波長光源モジュールに好適に用いられる。マルチ波長光源モジュールでは、光導波装置１００〜４００のいずれか１つと、光導波装置１００〜４００のいずれか１つの装置における光導波路それぞれの入射口に波長の異なる複数の光のそれぞれが入射するように、基板に対して固定された複数の光を出射する複数のレーザー光源（図示されない）と、を備える。レーザー光源は、複数の光として、例えば、ＲＧＢ３原色等の可視光、あるいは、非可視光、例えば近赤外光を出射する。
【００７１】
以上、本発明の導光装置、光導波装置、マルチ波長光源モジュール、及び光導波装置の製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
例えば、光導波装置１００〜４００では、シリコン基板を用いるが、シリコン基板に限定されず、ガラス基板や金属基板等を用いることもできる。
【符号の説明】
【００７２】
１０  導光装置
１２  ガラス基板
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ  ファイバ
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ  接着層
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，４１８ａ，４１８ｂ，４１８ｃ，４１８ｄ  入射口
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，３２０，４２０  出射口
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ  レーザー光源
２４  第１領域
２６  第２領域
１００，２００，３００，４００  光導波装置
１１２，２１２，３５０  シリコン基板
１１４，２１４，３１４ａ，３１４ｂ，３１４ｃ，４１４，４１４ａ，４１４ｂ，４１４ｃ，４１４ｄ  コア（光導波路）
１１４＊，２１４＊＊  導波膜
２１４＊  導波路コア
１１６Ｄ，２１６Ｄ  下クラッド層
１１６Ｕ，２１６Ｕ  上クラッド層
１１６Ｄ＊，１１６Ｕ＊，２１６Ｄ＊，３５２，３５６  素クラッド層
１２４，３２４  合流部
１３０，２３０，２３２，３５８  フォトレジストパターン
３２２ａ，３２２ｂ，３２２ｃ，３２２ｄ，４２２ａ１，４２２ａ２，４２２ｃ１，４２２ｃ２  偏向部
３００＊  積層構造体
３２６ａ，３２６ｂ，３２６ｃ，３２６ｄ  側面
３５４  導波膜
【図１】
2019082347.tif 000003
【図２】
2019082347.tif 000004
【図３】
2019082347.tif 000005
【図４】
2019082347.tif 000006
【図５】
2019082347.tif 000007
【図６】
2019082347.tif 000008
【図７】
2019082347.tif 000009
【図８】
2019082347.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月18日(2019.11.18)
【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】
入射した光を出射させる導光装置であって、
ガラス基板と、
前記ガラス基板上に設けられ、前記光の入射口及び出射口を有し、前記入射口から前記出射口まで単一材料で構成され、かつ、前記導光装置を取り巻く外部雰囲気に露出し、前記入射口から前記出射口に導光するファイバと、
前記ファイバの前記入射口と前記出射口を、前記ガラス基板の指定された場所に固定する為に、前記ファイバの一部と前記ガラス基板の間に介在する接着剤からなる接着層と、を備え、
前記ファイバの屈折率、前記接着剤の屈折率、及び前記ガラス基板の屈折率をそれぞれ、ｎ１，ｎ２，ｎ３としたとき、ｎ１＞ｎ２，ｎ１＞ｎ３を満足し、かつ、（ｎ１２−ｎ２２）(１／２)及び（ｎ１２−ｎ３２）(１／２)が０．１より大きく０．１５未満を満足し、
前記ファイバは湾曲する部分を含み、前記湾曲する部分は、前記外部雰囲気として空気に露出する、
ことを特徴とする導光装置。
【請求項２】
前記ファイバは、前記ファイバの切断面において、前記接着層と接触する２つの第１領域と、前記２つの領域に挟まれた、前記ガラス基板と接触するあるいは接触しない第２領域と、を有し、
前記第１領域及び前記第２領域以外の部分は、前記外部雰囲気と接している、請求項１に記載の導光装置。
【請求項３】
前記ファイバとして、２つの光を導く第１ファイバ及び第２ファイバが前記ガラス基板に設けられ、
前記第１ファイバの光の出射口の中心と前記第２ファイバの光の出射口の中心との間の離間距離Δは、前記第１ファイバの光の入射口の中心と前記第２ファイバの光の入射口の中心との間の離間距離Ｌａの１００分の１以下になるように、前記第１ファイバ及び前記第２ファイバの少なくとも１つは湾曲して前記出射口に向かうにつれて互いに接近し、
前記第１ファイバの入射口と出射口との間の離間距離あるいは前記第２ファイバの入射口と出射口との間の離間距離をＬｂとしたとき、前記離間距離Ｌａと前記離間距離Ｌｂとの比Ｌｂ／Ｌａは、１．０以下である、請求項１または２に記載の導光装置。
【請求項４】
入射した光を出射させる光導波装置であって、
基板と、
前記基板上に設けられ、前記光の入射口及び出射口を有し、前記入射口から光を前記出射口に導く光導波路と、
前記光導波路と前記基板との間に積層され、前記光導波路に接する、前記光導波路の屈折率よりも小さい屈折率の第１クラッド層と、
前記光導波路に対して前記第１クラッド層と反対側に設けられ、前記光導波路と接する、前記光導波路の屈折率よりも小さい屈折率の第２クラッド層と、
前記光導波路の幅方向の一方の側の側面を前記第２クラッド層が覆って形成され、前記光導波路と接し、前記光導波路の屈折率よりも小さい屈折率の第３クラッド層と、を備え、
前記光導波路は、前記入射口から前記出射口まで、同じ材料で連続して延在しており、
前記光導波路の少なくとも一部分において、前記基板の面に平行で前記光導波路の延在方向に直交する前記光導波路の幅方向の、前記第３クラッド層が設けられる側面と反対側の前記光導波路の側面は、空気をクラッド要素とするエアークラッド層と接している、ことを特徴とする光導波装置。
【請求項５】
前記第３クラッド層及び前記エアークラッド層が設けられる部分は、前記光導波路の直線状に延びる直線部に設けられている、請求項４に記載の光導波装置。
【請求項６】
前記光導波路は、前記基板上で光の進行方向を曲げるコーナー部を備え、
前記光導波路は、前記コーナー部におけるコーナー内側で前記第３クラッド層と接し、コーナー外側で前記エアークラッド層と接する、請求項４に記載の光導波装置。
【請求項７】
前記光導波路の前記コーナー外側の側面は、平面である、請求項６に記載の光導波装置。
【請求項８】
前記光導波装置は、前記光導波路として、２つの光を導く第１光導波路及び第２光導波路を含み、
前記第１光導波路及び前記第２光導波路は、互いに異なる入射口を備え、
前記光導波装置は、前記第１光導波路及び前記第２光導波路が前記基板上で互いに合流する合流部と、前記第１光導波路及び前記第２光導波路の共通した出射口と、を備える、請求項４〜７のいずれか１項に記載の光導波装置。
【請求項９】
前記合流部における前記第１光導波路と前記第２光導波路との傾斜角度は２度以下である、請求項８に記載の光導波装置。
【請求項１０】
前記光導波装置は、前記光導波路として、少なくとも３つの光を導く第１光導波路、第２光導波路、及び第３光導波路を少なくとも含み、
前記第１光導波路、第２光導波路、及び前記第３光導波路は、互いに異なる入射口を備え、
前記光導波装置は、前記基板上で前記第１光導波路、前記第２光導波路、及び前記第３光導波路が互いに合流する合流部と、前記第１光導波路、前記第２光導波路、及び前記第３光導波路の共通した出射口と、を備える、請求項４〜７のいずれか１項に記載の光導波装置。
【請求項１１】
入射した光を出射させる光導波装置であって、
基板と、
前記基板上に設けられ、前記光の入射口及び出射口を有し、前記入射口から前記出射口まで、同じ材料で連続して構成され、前記入射口から光を前記出射口に導く複数本の光導波路と、
前記光導波路それぞれと前記基板との間に積層され、前記光導波路それぞれと接する、前記光導波路それぞれの屈折率よりも小さい屈折率の第１クラッド層と、
前記光導波路それぞれに対して前記第１クラッド層と反対側に設けられ、前記光導波路それぞれと接する、前記光導波路それぞれの屈折率よりも小さい屈折率の第２クラッド層と、
前記光導波路の幅方向の前記光導波路の両側の側壁のうち少なくとも一方の側面が空気と接する、前記空気をクラッド要素とするエアークラッド層と、を備え、
前記光導波路それぞれは、互いに異なる入射口を備え、
前記光導波路それぞれは、前記基板上で光の進行方向を曲げるためにコーナー外側の側壁が平面で構成され、前記平面が前記エアークラッド層と接するコーナー部と、前記コーナー部と前記出射口の間に設けられ、前記光導波路同士が前記基板上で合流する合流部と、を備え、
前記出射口は、前記光導波路間で共通している、ことを特徴とする光導波装置。
【請求項１２】
前記光導波路それぞれの入射口は、前記基板の第１辺上に設けられ、
前記出射口は、前記光導波路それぞれの入射口に対して９０度ずれた方向を向き、前記第１辺と直交する第２辺上に設けられ、
前記光導波路それぞれには、前記コーナー部が１つ設けられ、
前記光導波路それぞれの前記入射口から前記コーナー部までの部分及び前記コーナー部から前記合流部までの部分はいずれも直線状に延びる直線部であり、
前記コーナー部における前記光導波路の偏向する角度は、前記光導波路のうち、前記合流部に最も近いコーナー部において９０度を超え、前記コーナー部が前記合流部から遠ざかる程、前記角度は小さくなり、前記合流部に最も遠いコーナー部において９０度となっている、請求項１１に記載の光導波装置。
【請求項１３】
前記コーナー外側の側壁における前記平面の、前記直線部に対する傾斜角度は、４５度±３度の範囲内にある、請求項１２に記載の光導波装置。
【請求項１４】
前記光導波路それぞれの入射口は、前記基板の第１辺上に設けられ、
前記出射口は、前記入射口に対して９０度ずれた方向を向き、前記第１辺と直交する第２辺上に設けられ、
前記光導波路それぞれには、前記コーナー部が１つ設けられ、
前記光導波路それぞれの前記入射口から前記コーナー部までの部分及び前記コーナー部から前記合流部までの部分はいずれも直線状に延びる直線部であり、
前記第１辺と前記第２辺が交わる前記基板の頂点と前記出射口の中心との間の距離をＬ１とし、
前記頂点から最も遠い入射口の中心と前記頂点との間の距離をＬ２としたとき、
前記距離Ｌ１は、前記距離Ｌ２の１０％以下である、請求項１１に記載の光導波装置。
【請求項１５】
前記ファイバとして、波長の異なる複数の光を前記入射口から前記出射口まで導く第１ファイバ〜第ｎファイバ（ｎは２以上の自然数）が前記ガラス基板に設けられ、前記第１ファイバ〜前記第ｎファイバは、前記出射口から合波した光が出射するように、前記出射口で互いに接近した構成を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の導光装置と、
前記第１ファイバ〜前記第ｎファイバそれぞれの前記入射口に前記複数の光のそれぞれが入射するように、前記ガラス基板に対して固定された前記複数の光を出射する複数のレーザー光源と、を備えるマルチ波長光源モジュール。
【請求項１６】
請求項４〜１４のいずれか１項に記載の光導波装置と、
前記光導波路それぞれの前記入射口に波長の異なる複数の光のそれぞれが入射するように、前記基板に対して固定された前記複数の光を出射する複数のレーザー光源と、を備えるマルチ波長光源モジュール。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、入射した光を出射させる導光装置、光導波装置、及び導光装置あるいは光導波装置を用いたマルチ波長光源モジュールに関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
そこで、本発明は、上記構成とは異なる新たな構成により、入射した光を出射させる際、光の経路に、経路の向きが変化する偏向部が存在しても、偏向部において光の漏れを抑制することができる導光装置、光導波装置、及びマルチ波長光源モジュールを提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の一態様は、入射した光を出射させる導光装置である。当該導光装置は、
ガラス基板と、
前記ガラス基板上に設けられ、前記光の入射口及び出射口を有し、前記入射口から前記出射口まで単一材料で構成され、かつ、前記導光装置を取り巻く外部雰囲気に露出し、前記入射口から前記出射口に導光するファイバと、
前記ファイバの前記入射口と前記出射口を、前記ガラス基板の指定された場所に固定する為に、前記ファイバの一部と前記ガラス基板の間に介在する接着剤からなる接着層と、を備える。
前記ファイバの屈折率、前記接着剤の屈折率、及び前記ガラス基板の屈折率をそれぞれ、ｎ１，ｎ２，ｎ３としたとき、ｎ１＞ｎ２，ｎ１＞ｎ３を満足し、かつ、（ｎ１２−ｎ２２）(１／２)及び（ｎ１２−ｎ３２）(１／２)が０．１より大きく０．１５未満を満足する。
前記ファイバは湾曲する部分を含み、前記湾曲する部分は、前記外部雰囲気として空気に露出する。
前記ファイバーの外径は、例えば１０μｍ以下であり、３〜５μｍであることが好ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の他の一態様は、入射した光を出射させる光導波装置である。当該光導波装置は、
基板と、
前記基板上に設けられ、前記光の入射口及び出射口を有し、前記入射口から光を前記出射口に導く光導波路と、
前記光導波路と前記基板との間に積層され、前記光導波路に接する、前記光導波路の屈折率よりも小さい屈折率の第１クラッド層と、
前記光導波路に対して前記第１クラッド層と反対側に設けられ、前記光導波路と接する、前記光導波路の屈折率よりも小さい屈折率の第２クラッド層と、
前記光導波路の幅方向の一方の側の側面を前記第２クラッド層が覆って形成され、前記光導波路と接し、前記光導波路の屈折率よりも小さい屈折率の第３クラッド層と、を備える。
前記光導波路は、前記入射口から前記出射口まで、同じ材料で連続して延在しており、
前記光導波路の少なくとも一部分において、前記基板の面に平行で前記光導波路の延在方向に直交する前記光導波路の幅方向の、前記第３クラッド層が設けられる側面と反対側の前記光導波路の側面は、空気をクラッド要素とするエアークラッド層と接している。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
前記光導波路は、前記第１クラッド層、前記第２クラッド層、及び前記第３クラッド層と連続して接する部分を有する、ことが好ましい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
前記第３クラッド層及び前記エアークラッド層が設けられる部分は、前記光導波路の直線状に延びる直線部に設けられている、ことが好ましい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の他の一態様も、入射した光を出射させる光導波装置である。当該光導波装置は、
基板と、
前記基板上に設けられ、前記光の入射口及び出射口を有し、前記入射口から前記出射口まで、同じ材料で連続して構成され、前記入射口から光を前記出射口に導く複数本の光導波路と、
前記光導波路それぞれと前記基板との間に積層され、前記光導波路それぞれと接する、前記光導波路それぞれの屈折率よりも小さい屈折率の第１クラッド層と、
前記光導波路それぞれに対して前記第１クラッド層と反対側に設けられ、前記光導波路それぞれと接する、前記光導波路それぞれの屈折率よりも小さい屈折率の第２クラッド層と、
前記光導波路の幅方向の前記光導波路の両側の側壁のうち少なくとも一方の側面が空気と接する、前記空気をクラッド要素とするエアークラッド層と、を備える。
前記光導波路それぞれは、互いに異なる入射口を備え、
前記光導波路それぞれは、前記基板上で光の進行方向を曲げるためにコーナー外側の側壁が平面で構成され、前記平面が前記エアークラッド層と接するコーナー部と、前記コーナー部と前記出射口の間に設けられ、前記光導波路同士が前記基板上で合流する合流部と、を備え、
前記出射口は、前記光導波路間で共通している。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
前記光導波路それぞれの入射口は、前記基板の第１辺上に設けられ、
前記出射口は、前記光導波路それぞれの入射口に対して９０度ずれた方向を向き、前記第１辺と直交する第２辺上に設けられ、
前記光導波路それぞれには、前記コーナー部が１つ設けられ、
前記光導波路それぞれの前記入射口から前記コーナー部までの部分及び前記コーナー部から前記合流部までの部分はいずれも直線状に延びる直線部であり、
前記コーナー部における前記光導波路の偏向する角度は、前記光導波路のうち、前記合流部に最も近いコーナー部において９０度を超え、前記コーナー部が前記合流部から遠ざかる程、前記角度は小さくなり、前記合流部に最も遠いコーナー部において９０度となっている、ことが好ましい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
前記コーナー外側の側壁における前記平面の、前記直線部に対する傾斜角度は、４５度±３度の範囲内にある、ことが好ましい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
前記光導波路それぞれの入射口は、前記基板の第１辺上に設けられ、
前記出射口は、前記入射口に対して９０度ずれた方向を向き、前記第１辺と直交する第２辺上に設けられ、
前記光導波路それぞれには、前記コーナー部が１つ設けられ、
前記光導波路それぞれの前記入射口から前記コーナー部までの部分及び前記コーナー部から前記合流部までの部分はいずれも直線状に延びる直線部であり、
前記第１辺と前記第２辺が交わる前記基板の頂点と前記出射口の中心との間の距離をＬ１とし、
前記頂点から最も遠い入射口の中心と前記頂点との間の距離をＬ２としたとき、
前記距離Ｌ１は、前記距離Ｌ２の１０％以下である、ことが好ましい。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
一実施形態によれば、図８に示すように、入射口４１８ａ〜４１８ｄと出射口４２０の向きは、９０度ずれており、シリコン基板は、長方形の形状を成し、入射口４１８ａ〜４１８ｄ及び出射口４２０は、長方形の頂点Ｘを共有する互いに直交する二辺ＳＥ１，ＳＥ２上に設けられている。このとき、偏向部４２２ａ〜４２２ｄによって急激に経路の向きを変えることができるので、出射口４２０の中心と頂点Ｘとの間の距離Ｌ１は、前記入射口のうち頂点Ｘから最も遠い入射口４１８ｄの中心と頂点Ｘとの間の距離Ｌ２の１０％以下にすることができる。距離Ｌ１をかなり短くすることができるので、コンパクトな光導波装置４００を構成することができる。
【国際調査報告】
2019082347.tif 000011
2019082347.tif 000012
2019082347.tif 000013
2019082347.tif 000014