(57)【要約】【課題】導波路層に溝部を形成する際に、溝部の深さを制御できるようにした光導波路を提供する。【解決手段】光導波路１は、第１の導波路層２ａと第２の導波路層２ｂを積層して多層化した導波路層２と、導波路層２を支持する実装基板３を備える。第１の導波路層２ａは、挿入溝７が形成され、波長選択フィルタ８が挿入されて接着固定される。第１の導波路層２ａと第２の導波路層２ｂの間にはメタル層１０が形成され、挿入溝７をエッチングにより形成する際の、エッチングストッパ層として利用される。また、メタル層１０は、波長選択フィルタ８を光硬化型の接着剤で接着する際の光の反射層として利用される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアとクラッドを有する導波路層を備え、前記導波路層に光学部品が挿入される溝部が形成された光導波路において、
前記導波路層の下面に、前記溝部を形成するエッチングに対して非触刻で、かつ光を反射するメタル層を備えた
ことを特徴とする光導波路。
【請求項２】
前記導波路層は、前記コアが２層以上の多層に構成され、少なくとも１層の前記メタル層が、前記導波路層の間に形成される
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路。
【請求項３】
前記メタル層は、少なくとも前記溝部の底面となる位置にパターン形成される
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路。
【請求項４】
前記溝部に挿入される光学部品は、光硬化型の接着剤で接着固定される
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路。
【請求項５】
前記メタル層は、Ａｕ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｐｔ，Ａｇ，Ｎｉ、及びこれらの材質を含む混合金属である
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアとクラッドを有する導波路層を備え、導波路層に光学部品が挿入される溝部が形成された光導波路に関する。詳しくは、導波路層の下面にメタル層を備えることで、溝部をエッチングで形成する際に、エッチングがメタル層で止まるようにして、加工する溝部の深さを制御できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子機器内のボード間、チップ間等の情報伝達は電気信号により行われてきたが、更に超高速、大容量の情報伝送を実現するために、光配線技術が注目されており、光配線技術を利用して波長多重双方向光伝送を行えるようにした導波路型の光モジュールが提案されている。
【０００３】
波長多重双方向光伝送を実現するためには、異なる波長の光信号を分離多重化する機能が必要であり、例えば、任意の波長領域における光を選択的に反射及び透過させる機能を有する波長選択フィルタを使用した光モジュールが提案されている。
【０００４】
光導波路に波長選択フィルタ等の光学部品を実装する場合、従来は、光導波路にダイシングで溝を作製し、この溝に光学部品を挿入し、接着固定していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１０９１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、光導波路にダイシングで溝部を形成する場合、光導波路がフィルム状で薄いものであると、加工する溝部の深さを制御することが困難であるので、光導波路を支持する基板まで溝部が形成されるようにして、確実に溝部が形成されるようにしている。
【０００７】
このため、例えば、導波路層を積層してコアを多層化した場合には、全ての層のコアに溝部が形成されて、光学部品が挿入されることになる。
【０００８】
また、ダイシングで溝部を形成する場合は、光導波路の途中から切断を開始したり、切断を途中で停止することができないので、光導波路の一方の端部から他方の端部まで連続した溝部を形成する必要がある。従って、光導波路の形状の制約が多く、設計自由度が低いという問題がある。
【０００９】
また、溝部をエッチングで形成することも考えられるが、やはり加工する溝部の深さを制御することが困難であるという問題がある。
【００１０】
更に、光導波路に形成した溝部に波長選択フィルタ等の光学部品を挿入し、接着固定する場合は、熱の影響を与えないようにするため、光硬化型の接着剤を用いることが多い。しかし、光が基板等で遮蔽されることで、接着剤を均一に硬化させることができず、接着強度が不足するという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、導波路層に溝部を形成する際に、溝部の深さを制御できるようにし、かつ、溝部に挿入された光学部品の接着固定を確実に行えるようにした光導波路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】
【００１２】
上述した課題を解決するため、本発明に係る光導波路は、コアとクラッドを有する導波路層を備え、導波路層に光学部品が挿入される溝部が形成された光導波路において、導波路層の下面に、溝部を形成するエッチングに対して非触刻で、かつ光を反射するメタル層を備えたものである。
【００１３】
本発明に係る光導波路では、溝部をエッチングで形成する際に、エッチングはメタル層で止まるので、加工する溝部の深さが、メタル層の形成位置で制御される。
【００１４】
また、溝部に挿入した光学部品を接着固定する際に、光硬化型の接着剤を用いると、照射した光の一部はメタル層で反射して接着箇所を照射する。これにより、接着剤が均一に硬化される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光導波路によれば、導波路層内にメタル層を備えて、導波路層に溝部を形成する際のエッチングストッパ層として利用することで、加工する溝部の深さを正確に制御することができる。
【００１６】
これにより、コアが多層に形成された光導波路等においても、溝部を形成する層と、溝部を形成しない層を正確に分離して加工を行うことができ、導波路層を多層化する際の制約や、コアの配置の制約が緩和され、設計自由度が増加する。
【００１７】
また、メタル層は、溝部に挿入された光学部品を接着固定する際に、光硬化型の接着剤を均一に硬化させるための光の反射層としても利用することが可能で、接着剤が均一に硬化することで、光学部品を確実に実装できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の光導波路の実施の形態について説明する。
【００１９】
＜光導波路の構成＞
図１は本実施の形態の光導波路の構成の一例を示す斜視図、図２は光導波路の要部構成を示す挿入溝付近の断面図である。本実施の形態の光導波路１は、第１の導波路層２ａと第２の導波路層２ｂを積層して多層化した導波路層２と、導波路層２を支持する実装基板３を備える。実装基板３は例えばシリコン（Ｓｉ）基板であり、表面に導波路層２が実装される。
【００２０】
第１の導波路層２ａ及び第２の導波路層２ｂは、例えば高分子材料により構成され、コア４と、クラッド層５を構成する下部クラッド５ａ及び上部クラッド５ｂを備えてコア・クラッド構造を有する埋め込み型導波路である。コア４は、屈折率が下部クラッド５ａ及び上部クラッド５ｂより若干大きくなるように構成されて、光がコア４に閉じ込められて伝搬される。
【００２１】
第１の導波路層２ａのコア４は、例えば２本のコア４ａ，４ｂが交差した略Ｙ字型のパターンを有し、第１の導波路層２ａの一方の端部にコア４ａの一方の端面が露出して、例えば入射ポート６ａを構成する。
【００２２】
また、第１の導波路層２ａの一方の端部にコア４ｂの一方の端面が露出して、例えば出射ポート６ｂを構成する。更に、第１の導波路層２ａの他方の端部にコア４ａの他方の端面が露出して、例えば出射ポート６ｃを構成する。
【００２３】
第２の導波路層２ｂのコア４は、例えば１本のコア４ｄが第２の導波路層２ｂの一方の端部から第２の導波路層２ｂの他方の端部まで直線状に延在し、第２の導波路層２ｂの一方の端部にコア４ｄの一方の端面が露出して、例えば入射ポート６ｄを構成する。また、第２の導波路層２ｂの他方の端部にコア４ｄの図示しない他方の端面が露出して、例えば出射ポートを構成する。
【００２４】
第１の導波路層２ａは、コア４ａとコア４ｂとの交差部に挿入溝７を備える。挿入溝７は、第１の導波路層２ａの上面に開口部を有し、例えばドライエッチング等で形成される。
【００２５】
挿入溝７は、コア４ａとコア４ｂの交差部を横切る方向に延びており、挿入溝７の対向する側壁面の一方に、挿入溝７で分割されたコア４ａの端面が露出し、他方にコア４ａとコア４ｂが交差した部分の端面が露出する。
【００２６】
波長選択フィルタ８は、挿入溝７に挿入され、接着剤９により第１の導波路層２ａに接着固定される。ここで、接着剤９は、コア４と同等の屈折率を有するものを利用する。
【００２７】
波長選択フィルタ８は、光学部品を構成し、任意の波長領域における光を選択的に反射及び透過させる機能を有し、例えば波長λ１の光は透過し、波長λ２の光は反射するように構成される。
【００２８】
導波路層２は、第１の導波路層２ａと第２の導波路層２ｂの間にメタル層１０を備える。メタル層１０は、例えば、第１の導波路層２ａと第２の導波路層２ｂの間の全面に形成される。
【００２９】
＜光導波路の製造工程＞
図３及び図４は光導波路の製造工程を示す説明図で、次に、光導波路１の製造工程について説明する。
【００３０】
まず、図３（ａ）に示すように、実装基板３を構成するシリコン基板３ａ上に屈折率の異なる高分子材料を順次積層し、下部クラッド５ａ及び上部クラッド５ｂと、所定のパターンのコア４を有する第２の導波路層２ｂを作製する。
【００３１】
次に、第２の導波路層２ｂ上にメタル層１０を形成する。ここで、メタル層１０は、例えば光導波路をシリコンウエハ上で作製する場合、ウエハ状のシリコン基板３ａの全面に蒸着等により形成する。なお、パターンニングプロセスによりメタル層１０を部分的に形成することも可能である。この場合のメタル層１０の形成位置は、図１及び図２で説明した挿入溝７の形成位置に対応させる。
【００３２】
メタル層１０は、後述するエッチングプロセスで触刻されない材質で構成され、例えば、Ａｕ（金），Ａｌ（アルミニウム），Ｔｉ（チタン），Ｐｔ（白金），Ａｇ（銀），Ｎｉ（ニッケル）、及びこれらの材質を含む混合金属である。
【００３３】
次に、メタル層１０上に屈折率の異なる高分子材料を順次積層し、下部クラッド５ａ及び上部クラッド５ｂと、所定のパターンのコア４を有する第１の導波路層２ａを作製する。
【００３４】
次に、図３（ｂ）に示すように、第１の導波路層２ａに挿入溝７を形成する。挿入溝７は、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等のドライエッチング、もしくはウエットエッチングにより形成する。ここで、第１の導波路層２ａと第２の導波路層２ｂの間にエッチングに対して非蝕刻のメタル層１０が挿入されているので、このメタル層１０がエッチングストッパ層として機能する。
【００３５】
これにより、溝深さを正確に制御できる。具体的には、第１の導波路層２ａの厚さと同じ深さで挿入溝７を形成することができる。そして、エッチングはメタル層１０で止まることから、第２の導波路層２ｂには溝部が形成されない。よって、挿入溝７の直下に第２の導波路層２ｂのコア４が配置される構成とすることができる。
【００３６】
さて、第１の導波路層２ａ及び第２の導波路層２ｂの厚さは、例えばそれぞれ１００μｍ程度である。そして、挿入溝７は、第１の導波路層２ａの厚さと同じ深さであるので、波長選択フィルタ８の実装時に、波長選択フィルタ８を垂直に保持するには不十分な深さである。
【００３７】
そこで、図４（ａ）に示すように、波長選択フィルタ８を、垂直性を保持するフィルタ固定治具１１で支持し、第１の導波路層２ａと接着固定する。本例では、波長選択フィルタ８を挿入溝７に挿入し、フィルタ固定治具１１で波長選択フィルタ８を垂直に保持した状態で、接着剤９を塗布する。接着剤９としては、例えば、紫外線（ＵＶ）硬化型の接着剤が使用され、図４（ｂ）に示すように、フィルタ固定治具１１を回避するように、斜め上方から紫外線を照射する。
【００３８】
斜め上方から照射された紫外線は、一部は直接接着剤９を照射し、接着剤９を硬化させる。また、一部はメタル層１０で反射することで、間接的に接着剤９を照射して、接着剤９を硬化させる。これにより、フィルタ固定治具１１等で遮蔽された部分の接着剤９も硬化させることができる。
【００３９】
そして、最後にフィルタ固定治具１１を外せば、図１及び図２に示すように、波長選択フィルタ８を実装した光導波路１が完成する。上述したように、波長選択フィルタ８はフィルタ固定治具１１を利用して実装することで、垂直性を保持して固定される。
【００４０】
また、接着剤９を硬化させる光の照射時に、メタル層１０で光を反射して接着箇所を間接的に照射できるので、フィルタ固定治具１１等に遮蔽されて直接的に光を照射できない位置にも光を照射して、接着剤９を硬化させることができる。これにより、波長選択フィルタ８を確実に固定することができる。
【００４１】
なお、以上の例では、導波路層が２層の例で説明したが、３層以上でもよい。また、導波路層が１層でも、本発明の効果を得ることができる。更に、光導波路１に溝部を形成して接着固定する光学部品としては、波長選択フィルタ以外に、光ファイバ等でも良い。
【００４２】
すなわち、光導波路１のコア４が露出する端面に溝部を形成し、この溝部に光ファイバを挿入して固定することで、コア４と光ファイバを光学的に結合して、接続することができる。
【００４３】
このような光ファイバを挿入して固定する溝部を形成する際にも、メタル層１０を備えることで、所定の深さの溝を形成することができると共に、メタル層１０での反射を利用して、接着剤を均一に硬化させることができる。
【００４４】
＜光導波路の動作＞
次に、光導波路１の動作について説明する。例えば、第１の導波路層２ａの入射ポート６ａから入射した波長λ１の光はコア４ａを伝搬され、波長選択フィルタ８に入射する。波長選択フィルタ８は、本例では波長λ１の光は透過するので、入射ポート６ａから入射した波長λ１の光は波長選択フィルタ８を透過して、挿入溝７の先のコア４ａに入射して、更にコア４ａを伝搬される。そして、コア４ａを伝搬された光は出射ポート６ｃから出射する。
【００４５】
これに対して、入射ポート６ａから入射した波長λ２の光はコア４ａを伝搬され、波長選択フィルタ８に入射する。波長選択フィルタ８は、本例では波長λ２の光は反射するので、入射ポート６ａから入射した波長λ２の光は波長選択フィルタ８で反射してコア４ｂに入射して、コア４ｂを伝搬される。そして、コア４ｂを伝搬された光は出射ポート６ｂから出射する。
【００４６】
また、第２の導波路層２ｂの入射ポート６ｄから入射した光はコア４ｄを伝搬される。第２の導波路層２ｂのコア４ｄと、第１の導波路層２ａのコア４ａ，４ｂは独立しており、挿入溝７は第２の導波路層２ｂには到達していないので、第２の導波路層２ｂのコア４ｄを伝搬される光は、波長選択フィルタ８で反射あるいは透過することなく、図示しない出射ポートから出射する。
【００４７】
上述したように、波長選択フィルタ８はコア４ａ，４ｂに対する垂直性が良く保持されているので、波長選択フィルタ８とコア４との光結合部分での損失を抑えることができる。これにより、光導波路１は、低損失波長合分波器として機能する。
【００４８】
また、第２の導波路層２ｂのコア４ｄと、第１の導波路層２ａのコア４ａ，４ｂは独立しているので、光導波路１は、３種類の信号を送受信できる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、電子機器のボード間やチップ間の光通信モジュールや、光ファイバを利用した通信ケーブルのコネクタ等に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本実施の形態の光導波路の構成の一例を示す斜視図である。
【図２】光導波路の要部構成を示す挿入溝付近の断面図である。
【図３】光導波路の製造工程を示す説明図である。
【図４】光導波路の製造工程を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１・・・光導波路、２・・・導波路層、３・・・実装基板、４・・・コア、５・・・クラッド層、６ａ・・・入射ポート、６ｂ・・・出射ポート、６ｃ・・・出射ポート、７・・・挿入溝、８・・・波長選択フィルタ、９・・・接着剤、１０・・・メタル層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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