(57)【要約】【課題】  多数の光導波路を備えた任意の形状の光通信用フレキシブル光導波路基板を提案すること。【解決手段】  フレキシブル光導波路基板１は、コアシート２の表面２ａに表面側クラッド層として機能する表面側接着剤層３を介して表面保護シート４が積層され、裏面２ｂに裏面側クラッド層として機能する裏面側接着剤層５を介して裏面保護シート６が積層され、コアシート表面２ａには、一定の間隔で多数本のＶ溝７が形成されている。各Ｖ溝７の間に形成されたコアシート２の区画部分８(１)、８(２)・・・が光導波路として機能する。光ファイバを配列した構造の光ファイバテープとは異なり、レーザー加工などによって任意のパターンおよび本数の光導波路を備えた基板を形成できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定厚さの透明なコアシートと、
前記コアシートの表面に形成された所定深さの複数本の溝と、
前記溝を充填する状態で前記コアシートの表面に形成した表面側クラッド層と、
前記コアシートの裏面に形成した裏面側クラッド層とを有し、
隣接する前記溝の間に形成された前記コアシートの各区画部分がそれぞれ光導波路となっていることを特徴とする光通信用光導波路基板。
【請求項２】
請求項１において、
前記溝の深さは、前記コアシートの厚さの0.5以上ないし1.0未満の寸法であることを特徴とする光通信用光導波路基板。
【請求項３】
前記裏面側クラッド層を覆う所定厚さの裏面保護シートを有し、
前記溝の深さは前記裏面保護シートに達する寸法であることを特徴とする光通信用光導波路基板。
【請求項４】
請求項１において、
前記溝はＶ溝であることを特徴とする光通信用光導波路基板。
【請求項５】
請求項１において、
前記溝は一定間隔で平行に配列されていることを特徴とする光通信用光導波路基板。
【請求項６】
請求項１において、
前記コアシートとして機能するコア層の一方の面に前記表面側クラッド層あるいは前記裏面側クラッド層が形成されている二層構造のシート、または、前記コアシートとして機能するコア層の表面に前記表面側クラッド層および裏面に前記裏面側クラッド層が形成されている三層構造のシートを用いることを特徴とする光通信用光導波路基板。
【請求項７】
請求項１において、
前記表面側クラッド層を覆っている所定厚さの表面保護シートと、
前記裏面側クラッド層を覆っている所定厚さの裏面保護シートとを有していることを特徴とする光通信用光導波路基板。
【請求項８】
請求項７において、
前記表面側クラッド層は、前記コアシートと前記表面保護シートを接着接合している表面側接着剤層であり、
前記裏面側クラッド層は、前記コアシートと前記裏面保護シートを接着接合している裏面側接着剤層であることを特徴とする光通信用光導波路基板。
【請求項９】
請求項１において、
前記コアシートはポリエチレンテレフタレート系の樹脂シートであることを特徴とする光通信用光導波路基板。
【請求項１０】
請求項１において、
複数の前記コアシートが、前記表面側クラッド層および前記裏面側クラッド層として機能するクラッド層を介して積層された構成の積層体と、
前記積層体の表面に形成した前記表面側クラッド層と、
前記積層体の裏面に形成した前記裏面側クラッド層とを有しており、
各コアシートにおける前記溝の間の区画部分が光導波路として機能することを特徴とする多層型の光通信用光導波路基板。
【請求項１１】
請求項１において、
少なくとも１本の光導波路が複数の光導波路に分岐するように、前記溝が形成されていることを特徴とする光通信用光導波路基板。
【請求項１２】
請求項１において、
面外方向に可撓性を備えていることを特徴とする光通信用光導波基板。
【請求項１３】
請求項１において、
前記溝はレーザー加工によって形成されたものであることを特徴とする光通信用光導波基板。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のうちのいずれかの項に記載の光通信用光導波路基板が形成された光導波路基板部分と、導電パターンが形成された回路基板部分とを備えていることを特徴とする複合基板。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記光導波路基板部分と前記回路基板部分とが積層されていることを特徴とする複合基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数本の光ファイバが配列された構成の光ファイバケーブルの代わりに用いることのできる光通信用光導波路基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来においては、光通信用ケーブルとしては、多数本の光ファイバ芯線が横一列に配列された構成の光ファイバテープが一般に用いられている。例えば特許文献１にこのような光ファイバテープが開示されている。
【特許文献１】特開２００４−４６２０４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、電気回路基板あるいは電子回路と同様に、光通信用の回路においても、回路基板上に任意の回路パターンを積層したい場合がある。また、回路基板間を任意の回路パターンで接続したい場合がある。電子回路などにおいては、任意のパターンで配線が形成されたフレキシブルプリント基板が用いられているが、これに対応する通信用の配線手段が提案されていないのが現状である。
【０００４】
本発明の課題は、この点に鑑みて、任意の光通信用の配線パターン、すなわち光導波路パターンを形成可能な光通信用光導波路基板を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による光通信用光導波路基板は、所定厚さの透明なコアシートと、前記コアシートの表面に形成された所定深さの複数本の溝と、前記溝を充填する状態で前記コアシートの表面に形成した表面側クラッド層と、前記コアシートの裏面に形成した裏面側クラッド層とを有し、隣接する前記溝の間に形成された前記コアシートの各区画部分がそれぞれ光導波路となっていることを特徴としている。
【０００６】
本発明の光通信用光導波路基板では、透明なプラスチック製などのコアシートが溝で仕切られ、これらの溝の間に形成された各区画部分の表面および裏面がクラッド層で覆われている。したがって、各区画部分は、その一端から入射した光を他端に導く光導波路として機能する。よって、光ファイバを用いることなく、光通信用の配線を形成できる。また、レーザー加工などによって、溝を任意のパターンで形成することにより、任意のパターンの光導波路を自由に形成することができる。さらに、面外方向に可撓性のあるフレキシブル光導波路基板を簡単に形成できる。したがって、本発明の光通信用のフレキシブル光導波路基板は、電気、電子回路におけるフレキシブル配線基板と同様に用いることができるので、極めて便利である。
【０００７】
ここで、前記溝の深さは、前記コアシートの厚さの0.5以上ないし1.0未満の寸法とすることができる。
【０００８】
また、前記裏面側クラッド層を覆う所定厚さの裏面保護シートを有している場合には、前記溝の深さを前記裏面保護シートに達する寸法とすることができる。
【０００９】
前記溝はＶ溝とすることができる。また、一般的には前記溝が一定間隔で平行に配列される。
【００１０】
次に、前記コアシートとして機能するコア層の一方の面に前記表面側クラッド層あるいは前記裏面側クラッド層が形成されている二層構造のシート、または、前記コアシートとして機能するコア層の表面に前記表面側クラッド層および裏面に前記裏面側クラッド層が形成されている三層構造のシートを用いることができる。このような複合構造のシートを用いれば、クラッド層を形成する必要がないので製造工程を簡略化できる。
【００１１】
一方、コアシートを保護するために、前記表面クラッド層を覆っている所定厚さの表面保護シートと、前記裏面側クラッド層を覆っている所定厚さの裏面保護シートとを有していることが望ましい。
【００１２】
この場合、前記表面側クラッド層を、前記コアシートと前記表面保護シートを接着接合している表面側接着剤層として形成し、前記裏面側クラッド層を、前記コアシートと前記裏面保護シートを接着接合している裏面側接着剤層として形成すれば、クラッド層および接着剤層を別個に形成する必要がない。したがって、製造が容易になる。
【００１３】
本発明で用いる前記コアシートとしてはポリエチレンテレフタレート系の樹脂シートを用いることができる。
【００１４】
次に、多層構造の光通信用フレキシブル光導波路基板を構成するためには、複数の前記コアシートが、前記表面側クラッド層および前記裏面側クラッド層として機能するクラッド層を介して積層された構成の積層体と、前記積層体の表面に形成した前記表面側クラッド層と、前記積層体の裏面に形成した前記裏面側クラッド層とを備えた構成とすればよい。
【００１５】
ここで、光導波路としては、１本の光導波路が複数の分岐路に分岐したものが知られている。このような分岐型の光導波路も、溝をそのように形成することにより、簡単に形成することができる。
【００１６】
一方、本発明は複合基板に関するものであり、光通信用光導波路基板が形成された光導波路基板部分と、導電パターンが形成された回路基板部分とを備えていることを特徴としている。かかる複合基板は、電気・電子回路と光学回路が混在している場合や、これらの間で信号の送受を行う場合の配線として用いるのに適している。これらの基板部分は、一枚の基板に形成することもできるし、積層状態で形成することもできる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の光通信用光導波路基板では、透明なプラスチック製などのコアシートが溝で仕切られ、これらの溝の間に形成された各区画部分の表面および裏面がクラッド層で覆われており、各区画部分は、その一端から入射した光を他端に導く光導波路として機能する。
【００１８】
よって、光ファイバを用いることなく光通信用の配線パターンを形成できる。また、レーザー加工などによって、溝を任意のパターンで形成することにより、任意のパターンの光導波路を自由に形成することができる。したがって、本発明の光通信用光導波路基板は、電気、電子回路におけるフレキシブル配線基板と同様に用いることができるので、極めて便利である。
【００１９】
また、本発明の複合基板は、電気・電子回路と光学回路の間の通信を行うために用いるのに適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、図面を参照して、本発明の各実施の形態を説明する。
【００２１】
(実施の形態１)
図１および図２は、本発明を適用した光通信用のフレキシブル光導波路基板を示す斜視図および内部構造を示す説明図である。フレキシブル光導波路基板１は、所定形状をした一定厚さのコアシート２と、コアシート２の表面２ａに表面側クラッド層として機能する表面側接着剤層３を介して積層接着された表面保護シート４と、コアシート２の裏面２ｂに裏面側クラッド層として機能する裏面側接着剤層５を介して積層接着された裏面保護シート６とを備えている。
【００２２】
本例のフレキシブル光導波路基板１は、一方の端部が入力端１Ａとされ、他方の端部が二又に分岐した出力端１Ｂ、１Ｃとされ、入力端１Ａの側が湾曲して出力端とは直交する方向を向いている。本例とは異なる輪郭形状とすることもできる。また、立体状に基板１を成形することも可能である。
【００２３】
コアシート２の表面２ａには、一定の間隔で平行に延びる多数本のＶ溝７が形成されており、各Ｖ溝７には表面側接着剤層３が充填されている。各Ｖ溝７の両端７ａ、７ｂはそれぞれ入力端１Ａおよび、出力端１Ｂ、１Ｃに露出している。これらのＶ溝７の間に形成されたコアシート２の区画部分８(ｎ)(ｎ：正の整数)は、それぞれ、表面側クラッド層３および裏面側クラッド層５によって囲まれ、光導波路として機能する。
【００２４】
したがって、その入力端１Ａから入射した光は各区画部分８(ｎ)を通って、その出力端１Ｂ、１Ｃから射出する。よって、入力端１Ａの側に接続した光学回路と、出力端１Ｂ、１Ｃの側に接続した光学回路との間で光信号の送受が行われる。
【００２５】
本例では、コアシート２として厚さが50μの透明なＰＥＴ(ポリエチレンテレフタレート)シート、表面保護シート４として厚さ125μの半透明なＰＥＴシート、裏面保護シート６として厚さ75μの白色ＰＥＴシートを用いている。また、表面側接着剤層３および裏面側接着剤層５として、紫外線硬化型レジンを用いている。さらに、Ｖ溝７は１mmピッチで形成されており、両側の傾斜面のなす角度が約60度であり、その深さは実質的にコアシート２の厚さと同一である。
【００２６】
Ｖ溝７はコアシート２の表面２ａからロータリダイなどの刃先を押し付けることにより形成される。また、Ｖ溝７をレーザー加工によって形成すれば、任意の深さのＶ溝７を任意のパターンで精度良く形成できる。
【００２７】
このように、本例の光通信用のフレキシブル光導波路基板１は、高価な光ファイバを用いることなく、廉価に製造できる。
【００２８】
また、透明なコアシート２に表面側からＶ溝７を形成し、当該コアシート２の表面にＶ溝７を充填する状態でクラッド層として機能する表面側接着剤層３を形成し、裏面側にもクラッド層として機能する裏面側接着剤層５を形成することにより、光導波路を形成している。したがって、光ファイバを平面方向に等ピッチで接着固定した構成の光ファイバテープとは異なり、任意のパターンで光導波路を形成できる。よって、電気、電子回路基板に用いられているフレキシブルプリント配線基板と同様に用いて、光学回路を接続することができ、極めて便利である。
【００２９】
(製造方法)
図３(ａ)、(ｂ)および(ｃ)は、フレキシブル光導波路基板１の製造工程を示す説明図である。まず、図３(ａ)に示すように、裏面保護シート６を用意し、この表面６ａに紫外線硬化型レジン５ａを一定厚さに塗布し、しかる後に、コアシート２となるコアシート素材２０を積層する。この状態で、コアシート素材２０の表面側から紫外線を照射して紫外線硬化型レジン５ａを硬化させる。この結果、裏面側接着剤層５が形成され、当該裏面側接着剤層５を介してコアシート素材２０の裏面側に裏面保護シート６が積層接着された状態になる。
【００３０】
次に、図３(ｂ)に示すように、コアシート素材２０の表面２０ａにＶ溝７を彫り込むことにより、光導波路として機能する区画部分８(１)〜８(ｎ)を備えたコアシート２が得られる。
【００３１】
この後は、図３(ｃ)に示すように、コアシート２の表面２ａに紫外線硬化型レジン３ａを塗布する。紫外線硬化型レジン３ａはコアシート２の表面２ａに形成されているＶ溝７に充填された状態で、当該コアシート２の表面２ａに塗布される。次に、その上に半透明な表面保護シート４を積層する。しかる後に、表面保護シート４の表面側から紫外線を照射する。紫外線が表面保護シート４を透過して紫外線硬化型レジン３ａに照射するので、当該紫外線硬化型レジン３ａが硬化して、表面側接着剤層３が形成され、この表面側接着剤層３ａを介して、コアシート２の表面側に表面保護シート３が積層接着された状態になる。このようにして、フレキシブル光導波路基板１が完成する。
【００３２】
なお、図４(ａ)に示すように、Ｖ溝７の深さとしては、コアシート素材２０の厚さ(透明ペットシートの厚さ)の0.5以上ないし1.0未満の寸法とすることができる。本例のように裏面保護シート６が積層されている場合には、図４(ｂ)に示すように、コアシート素材２０を完全に切断する深さのＶ溝を形成することができる。例えば、下側の裏面保護シート６に達する深さのＶ溝とすることができる。次に、隣接するＶ溝７の中心間の寸法Ｃは、Ｖ溝７の開口部幅の１／２(＝Ｅ)を超える値(Ｃ＞Ｅ)とすればよい。
【００３３】
(実施の形態２)
図５は、実施の形態２のフレキシブル光導波路基板の内部構造を示す説明図である。本例のフレキシブル光導波路基板１００は、三層構造の一定厚さの本体シート１０２と、本体シート１０２の表面１０２ａに、一定厚さの接着剤層１０３を介して積層接着された一定厚さの表面保護シート１０４とを備えている。本体シート１０２は、一定厚さのコア層１０２Ａと、コア層１０２Ａの表面側に一体形成されている（コア層の屈折率よりも低い屈折率を備えた）低屈折率の表面層１０２Ｂと、コア層１０２Ａの裏面側に一体形成されている低屈折率の裏面層１０２Ｃとからなるプラスチック製のシートである。
【００３４】
本体シート１０２の表面１０２ａには、一定の間隔で多数本のＶ溝１０７が形成されている。各Ｖ溝１０７の深さ寸法は、本体シート１０２の厚さの約70〜80％の範囲内の値とされている。したがって、本体シート１０２の表面層１０２Ｂは各Ｖ溝１０７によって完全に分断されているが、裏面層１０２Ｃの一部は、Ｖ溝１０７によって分断されずに連続状態のまま残っている。
【００３５】
Ｖ溝１０７の深さ寸法は、本体シート１０２の曲げ強度などを所定以上に保持でき、また、連続した部分を介しての光の漏れ量が実用上、支障を来たすことのない範囲とする必要がある。典型的には、本例のように本体シート厚さの70〜80％の範囲内とすればよいが、本体シートの素材の特性(光学特性や機械的特性など)に応じて、50％程度あるいは90％程度でも良い場合もある。
【００３６】
各Ｖ溝１０７の間に形成された本体シート１０２の区画部分１０８(ｎ)(ｎ：正の整数)は、その表面側が、本体シート１０２の表面層１０２Ｂと、この表面に積層されていると共にＶ溝１０７に充填されている接着剤層１０３によって覆われている。また、それらの裏面側は、分断されずに連続した状態で残っている本体シート１０２の裏面層１０２Ｃの部分によって覆われている。換言すると、表面層１０２Ｂおよび接着剤層１０３は区画部分１０８(ｎ)の表面側を覆う表面側クラッド層として機能し、連続状態で残っている裏面層１０２Ｃの部分は裏面側クラッド層として機能する。よって、区画部分１０８(ｎ)は光導波路として機能し、一方のシート端面から入射した光を他方のシート端面に導く。
【００３７】
本例では、本体シート１０２はＰＥＴシートであり、その表面部分および裏面部分には熱処理が施されて、中心部分とは光学特性が異なっている。例えば、東洋紡績株式会社製造のものを用いることができる。接着剤層１０３としては、クラッド層として機能するようにＰＥＴシートの中心部分とは屈折率が異なり、また、使用光を吸収可能な特性を備えた紫外線硬化型レジンを用いている。さらに、Ｖ溝１０７は１mmピッチで形成されており、両側の傾斜面のなす角度が約６０度であり、その深さは先に述べたように本体シート１０２の厚さの70〜80％とされている。Ｖ溝１０７が浅すぎると、その下側の連続している部分を介して、隣接する区画部分１０８(ｎ)の間で光の漏洩が発生するので好ましくない。Ｖ溝１０７が深すぎると、本体シート１０２の曲げ強度が低下してしまうので好ましくない。
【００３８】
本例のフレキシブル光導波路基板１００においても、高価な光ファイバを用いることなく、光導波路が形成されているので、廉価に製造できる。また、光ファイバを平面方向に等ピッチで接着固定した構成の光ファイバテープに比べて、簡単かつ精度良く光導波路を形成できる。さらに、任意のパターンで任意の本数の光導波路を形成できるので、電気、電子回路のフレキシブルプリント配線基板と同様に用いることができ、極めて便利である。
【００３９】
さらには、表裏両面に低屈折率の層が一体形成された本体シート１０２を用いると共に、Ｖ溝１０７の深さを本体シート１０２の厚さの70〜80％程度としてある。したがって、本体シート１０２の裏面層１０２Ｃをクラッド層としてそのまま利用できるので、本体シート１０２の裏面側にクラッド層を別途形成する必要がない。よって、製造工程を簡略化でき、製造コストを低減できるという利点が得られる。
【００４０】
なお、本例では本体シート１０２として、表面および裏面に高屈折率の部分を備えたものを用いている。この代わりに、裏面側にのみ高屈折率の部分が形成されたＰＥＴシートなどのプラスチックシートを用いることも可能である。
【００４１】
(実施の形態３)
図６は、本発明を適用した３層構造のフレキシブル光導波路基板を示す説明図である。本例のフレキシブル光導波路基板２００は、図５に示す本体シート１０２を接着剤層１０３を挟み積層接着したものである。この多層本体シート２００の上面１０２ａには接着剤層１０３を介して、表面保護シート１０４が積層接着されている。基板を多層構成とすることにより、多段の光導波路を備えた伝送容量の大きい基板を実現できる。
【００４２】
なお、図２に示す基板を多層化することもできる。この場合には、Ｖ溝７が形成された複数枚のコアシート２を、表面側クラッド層３および裏面側クラッド層５として機能するクラッド層を介して積層する。さらに、この構成の積層体の表面を表面側クラッド層３で覆い、当該積層体の裏面を裏面側クラッド層５で覆う。この結果得られる多層型の光通信用のフレキシブル光導波路基板では、各コアシート２における溝の間の区画部分が光導波路として機能する。
【００４３】
(その他の実施の形態)
なお、上記の例は本発明の一例を示すものであり、本発明の光導波路基板の構成は、上記の形状、構造、素材に限定されるものではない。例えば、Ｖ溝の代わりに、Ｕ溝などの異なる断面形状の溝を用いることもできる。さらに、表面側接着剤層および裏面側接着剤層として、紫外線硬化型接着剤以外の接着剤を用いることも可能である。さらにまた、コアシート、表面保護シートおよび裏面保護シートの素材としてＰＥＴ以外の樹脂を用いることも可能である。
【００４４】
これに加えて、定型パターンで、コアシート２あるいは本体シート１０２にＶ溝７、１０７を形成した後に、これらの間の区画部分に対して、左右の溝に架け渡される状態に溝を形成すれば、当該区画部分を光導波路として機能させないようにすることができる。例えば、図７には、図５に示す基板１００にこのようなＶ溝１０９を形成した例を示してある。光導波路として用いる区画部分１０８(２)、１０８(４)・・・以外の区画部分１０８(１)、１０８(３)・・・にこのようなＶ溝１０９を１本あるいは複数本形成すれば、光伝送路として使用されない当該区画部分を介して不要な光が伝送されてしまうなどの弊害を確実に防止できる。
【００４５】
次に、本発明の光導波路基板に、例えば、フレキシブルプリント配線基板を積層して、複合基板を構成することができる。一枚の基板における一部を上記の各例のような光導波路基板として、他の部分に導電パターンを印刷して回路基板を形成してもよい。このような複合基板を用いれば、電気・電子回路と光学回路が混在している場合などにおいて、これらの間で信号の送受を行うために用いる場合などに適している。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明を適用した光通信用のフレキシブル光導波路基板を示す斜視図である。
【図２】図１の基板の内部構造を示す説明図である。
【図３】(ａ)、(ｂ)および(ｃ)は、図１に示す光カードの製造工程を示す説明図である。
【図４】Ｖ溝の深さ、および溝間隔を示す説明図である。
【図５】本発明を適用した光通信用のフレキシブル光導波路基板の内部構造を示す説明図である。
【図６】本発明を適用した多層構造のフレキシブル光導波路基板の構成を示す説明図である。
【図７】図５の基板に光遮断用の溝を形成した例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  フレキシブル光導波路基板
１Ａ  入力端
１Ｂ、１Ｃ  出力端
２  コアシート
３、５  接着剤層
４  表面側クラッド層
６  裏面側クラッド層
７  Ｖ溝
８(ｎ)  区画部分
１００  フレキシブル光導波路基板
１０２  本体シート
１０２Ａ  コア層
１０２Ｂ  表面側クラッド層
１０２Ｃ  裏面側クラッド層
１０３  接着剤層
１０４  表面保護シート
１０７  Ｖ溝
１０８(ｎ)  区画部分
１０９  光遮断用のＶ溝
２００  多層型のフレキシブル光導波路基板
【図１】
2006317659.tif 000003
【図２】
2006317659.tif 000004
【図３】
2006317659.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006317659.tif 000007
【図６】
2006317659.tif 000008
【図７】
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