(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部と、
前記コア部の延在方向の延長線上に設けられ、前記コア部より屈折率が低い端面クラッド部と、
前記コア部の延在方向の延長線上の、前記コア部と前記端面クラッド部との間に設けられ、前記端面クラッド部より屈折率が低い低屈折率層と、
前記端面クラッド部内に設けられ、前記端面クラッド部の構成材料とそれより屈折率の低い材料とが隣接してなる界面で構成され、光反射により前記コア部の光路を前記コア部の外部へと変換する光反射面と、
を有し、
前記低屈折率層の厚さが１〜２０μｍであり、
前記低屈折率層と前記端面クラッド部との屈折率差が０．００３〜０．０３であることを特徴とする光導波路。
【請求項２】
前記低屈折率層は、その延在方向が、前記コア部の延在方向に対して８０〜１００°の角度をなす方向である請求項１に記載の光導波路。
【請求項３】
前記光反射面は、その縁部が、前記低屈折率層近傍に位置するよう設けられている請求項１または２に記載の光導波路。
【請求項４】
前記コア部１個につき２個以上の前記低屈折率層を有している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光導波路。
【請求項５】
前記コア部の延在方向に直交する方向を幅方向とし、前記光反射面のうち前記幅方向の長さを前記光反射面の幅としたとき、
前記光反射面の幅は、前記コア部の幅よりも広い請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光導波路。
【請求項６】
前記低屈折率層は、その厚さ方向における屈折率の変化が連続的になるよう構成されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光導波路。
【請求項７】
前記コア部と、前記コア部の側面に隣接する側面クラッド部と、前記端面クラッド部と、を備えるコア層と、
前記コア層の少なくとも一方の面に積層された、前記コア部より屈折率が低いクラッド層と、を有し、
前記界面は、前記クラッド層と前記端面クラッド部とを貫通するように設けられている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光導波路。
【請求項８】
前記端面クラッド部および前記側面クラッド部は、互いに同じ組成の材料で構成されている請求項７に記載の光導波路。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の光導波路を備えることを特徴とする光電気混載基板。
【請求項１０】
請求項９に記載の光電気混載基板を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路、光電気混載基板および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報化の波とともに、大容量の情報を高速で通信可能な広帯域回線（ブロードバンド）の普及が進んでいる。また、これらの広帯域回線に情報を伝送する装置として、ルーター装置、ＷＤＭ(Wavelength Division Multiplexing)装置等の伝送装置が用いられている。これらの伝送装置内には、ＬＳＩのような演算素子、メモリーのような記憶素子等が組み合わされた信号処理基板が多数設置されており、各回線の相互接続を担っている。
【０００３】
各信号処理基板には、演算素子や記憶素子等が電気配線で接続された回路が構築されているが、近年、処理する情報量の増大に伴って、各基板では、極めて高いスループットで情報を伝送することが要求されている。しかしながら、情報伝送の高速化に伴い、クロストークや高周波ノイズの発生、電気信号の劣化等の問題が顕在化しつつある。このため、電気配線がボトルネックとなって、信号処理基板のスループットの向上が困難になっている。また、同様の課題は、スーパーコンピューターや大規模サーバー等でも顕在化しつつある。
【０００４】
一方、光搬送波を使用してデータを移送する光通信技術が開発され、近年、この光搬送波を、一地点から他地点に導くための手段として、光導波路が普及しつつある。この光導波路は、線状のコア部と、その周囲を覆うように設けられたクラッド部とを有している。コア部は、光搬送波の光に対して実質的に透明な材料によって構成され、クラッド部は、コア部より屈折率が低い材料によって構成されている。
【０００５】
光導波路では、コア部の一端から導入された光が、クラッド部との境界で反射しながら他端に搬送される。光導波路の入射側には、半導体レーザー等の発光素子が配置され、出射側には、フォトダイオード等の受光素子が配置される。発光素子から入射された光は光導波路を伝搬し、受光素子により受光され、受光した光の明滅パターンもしくはその強弱パターンに基づいて通信を行う。
【０００６】
このような光導波路により信号処理基板内の電気配線を置き換えられると、前述したような電気配線の問題が解消され、信号処理基板のさらなる高スループット化が可能になると期待されている。
【０００７】
ところで、電気配線を光導波路に置き換える際には、発光素子と受光素子とを備え、これらの間を光導波路で光学的に接続してなる光導波路モジュールが用いられる。
【０００８】
例えば、特許文献１には、プリント基板と、プリント基板上に搭載された発光素子と、プリント基板の下面側に設けられた光導波路と、を有する光インターフェースが開示されている。そして、光導波路と発光素子との間は、プリント基板に形成された、光信号を伝送するための貫通孔であるスルーホールを介して光学的に接続されている。また、光導波路の両端には、光導波路の光路を変換するミラーが形成されている。
【０００９】
しかしながら、上述したような光インターフェースでは、発光素子と光導波路との光結合において、あるいは、受光素子と光導波路との光結合において、光結合損失が大きいことが課題となっている。具体的には、発光素子の発光部から出射した信号光がスルーホールを通過して光導波路に入射する際、信号光が放射状に発散してしまうため、全ての信号光をミラーに入射させることができない。同様に、光導波路を伝搬し、ミラーで反射された信号光がスルーホールを通過して受光素子に入射する際にも、全ての信号光を受光素子に入射させることができない。このため、信号光の一部は光通信に寄与せず、光結合損失の増加を招いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２９４４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、受発光素子との光結合効率が高く、高品質の光通信が可能な光導波路、および、前記光導波路を備えた信頼性の高い光電気混載基板および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的は、下記（１）〜（１０）の本発明により達成される。
（１）  コア部と、
前記コア部の延在方向の延長線上に設けられ、前記コア部より屈折率が低い端面クラッド部と、
前記コア部の延在方向の延長線上の、前記コア部と前記端面クラッド部との間に設けられ、前記端面クラッド部より屈折率が低い低屈折率層と、
前記端面クラッド部内に設けられ、前記端面クラッド部の構成材料とそれより屈折率の低い材料とが隣接してなる界面で構成され、光反射により前記コア部の光路を前記コア部の外部へと変換する光反射面と、
を有し、
前記低屈折率層の厚さが１〜２０μｍであり、
前記低屈折率層と前記端面クラッド部との屈折率差が０．００３〜０．０３であることを特徴とする光導波路。
【００１３】
（２）  前記低屈折率層は、その延在方向が、前記コア部の延在方向に対して８０〜１００°の角度をなす方向である上記（１）に記載の光導波路。
【００１４】
（３）  前記光反射面は、その縁部が、前記低屈折率層近傍に位置するよう設けられている上記（１）または（２）に記載の光導波路。
【００１５】
（４）  前記コア部１個につき２個以上の前記低屈折率層を有している上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の光導波路。
【００１６】
（５）  前記コア部の延在方向に直交する方向を幅方向とし、前記光反射面のうち前記幅方向の長さを前記光反射面の幅としたとき、
前記光反射面の幅は、前記コア部の幅よりも広い上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の光導波路。
【００１７】
（６）  前記低屈折率層は、その厚さ方向における屈折率の変化が連続的になるよう構成されている上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の光導波路。
【００１８】
（７）  前記コア部と、前記コア部の側面に隣接する側面クラッド部と、前記端面クラッド部と、を備えるコア層と、
前記コア層の少なくとも一方の面に積層された、前記コア部より屈折率が低いクラッド層と、を有し、
前記界面は、前記クラッド層と前記端面クラッド部とを貫通するように設けられている上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の光導波路。
【００１９】
（８）  前記端面クラッド部および前記側面クラッド部は、互いに同じ組成の材料で構成されている上記（７）に記載の光導波路。
【００２０】
（９）  上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の光導波路を備えることを特徴とする光電気混載基板。
（１０）  上記（９）に記載の光電気混載基板を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、光反射面近傍のコア部の光路を横切るように、コア部より低屈折率の低屈折率層を設けたことにより、受発光素子との光結合効率を高めることができ、高品質の光通信が可能な光導波路が得られる。
【００２２】
また、コア部の延長線上にコア部より低屈折率の端面クラッド部を設け、この端面クラッド部中に凹部を加工することにより、前記光反射面を形成したことにより、この加工プロセス全体において加工特性（例えば加工レート等）の均一化を図ることができるので、加工面の寸法精度を高め、面精度が高く光学性能の高い光反射面が得られる。その結果、光導波路と受発光素子との光結合効率をより高めることができる。
【００２３】
また、本発明によれば、このような光導波路を備えることにより、光通信のＳ／Ｎ比を高めることができるので、信頼性の高い光電気混載基板および電子機器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の光導波路の第１実施形態およびこれを含む光導波路モジュールを示す（一部透過して示す）分解斜視図である。
【図２】図１のＹ−Ｙ線断面図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】図２の部分拡大図である。
【図５】図１に示す光導波路のうちのコア層の平面図である。
【図６】本発明の光導波路の第２実施形態およびこれを含む光導波路モジュールを示す（一部透過して示す）分解斜視図である。
【図７】本発明の光導波路の第３実施形態およびこれを含む光導波路モジュールを示す断面図である。
【図８】図７に示す光導波路のうちのコア層１３２の平面図である。
【図９】図２に示す光導波路を製造する方法を説明するための図（断面図）である。
【図１０】図２に示す光導波路を製造する方法を説明するための図（断面図）である。
【図１１】図２に示す光導波路を製造する方法を説明するための図（断面図）である。
【図１２】図２に示す光導波路を製造する方法を説明するための図（断面図）である。
【図１３】照射領域と非照射領域との間で屈折率差が生じる様子を説明するための図であり、層の横断面の位置を横軸にとり、横断面の屈折率を縦軸にとったときの屈折率分布を示す図である。
【図１４】比較例で得られた光導波路を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の光導波路、光電気混載基板および電子機器について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
＜光導波路および光導波路モジュール＞
≪第１実施形態≫
まず、本発明の光導波路の第１実施形態およびこれを含む光導波路モジュール（本発明の光電気混載基板）について説明する。
【００２７】
図１は、本発明の光導波路の第１実施形態およびこれを含む光導波路モジュールを示す（一部透過して示す）分解斜視図、図２は、図１のＹ−Ｙ線断面図、図３、４は、それぞれ図２の部分拡大図、図５は、図１に示す光導波路のうちのコア層の平面図である。なお、以下の説明では、図１〜４の上側を「上」、下側を「下」という。また、図２〜４では、図が煩雑になるのを避けるため、支持フィルムおよびカバーフィルムの図示を省略している。また、各図では、光導波路の上下方向を強調して描いている。
【００２８】
図１に示す光導波路１は、一方の端部から他方の端部に信号光を伝送する光配線として機能するものであり、ここでは、一例として図１に示す光入射端部１Ａから信号光を入射し、光出射端部１Ｂから信号光を出射する場合について説明する。
【００２９】
図１に示す光導波路１は、下側からクラッド層１１１、コア層１３、およびクラッド層１１２をこの順で積層してなるものであり、細長い帯状をなしている。
【００３０】
コア層１３中には、図１、２に示すように、光入射端部１Ａから光出射端部１Ｂにかけて並列して延在する２つのコア部１４が形成されている。コア層１３のうち、コア部１４以外の部分は側面クラッド部１５ａまたは端面クラッド部１５ｂである。具体的には、コア層１３の幅の中央部にはコア部１４が配置され、光導波路１の長手方向に沿って延在している。そして、コア部１４の両側面にはそれぞれ側面クラッド部１５ａが配置されている。また、コア層１３の両端部、すなわち光入射端部１Ａおよび光出射端部１Ｂには、それぞれ端面クラッド部１５ｂが配置されている。すなわち、端面クラッド部１５ｂは、コア層１３のうち、コア部１４の両端側の延長線上に配置されている。なお、一部の図に示す各コア部１４にはドットを付している。
【００３１】
このような光導波路１のうち、光入射端部１Ａに設けられた端面クラッド部１５ｂ中にはミラー（光反射面）１６１が、光出射端部１Ｂに設けられた端面クラッド部１５ｂにはミラー（光反射面）１６２が、それぞれコア部１４ごとに設けられている。これらのミラー１６１、１６２は、図２の左右方向に延在する光導波路１の光路を、光導波路１の外部へと変換するものであり、図２では、光入射端部１Ａにおいて光導波路１の光路が発光素子７１の発光部７１１と光学的に接続されるよう、光路を上方に９０°変換する。同様に、光出射端部１Ｂにおいて光導波路１の光路が受光素子７２の受光部７２１と光学的に接続されるよう、光路を上方に９０°変換する。このようなミラー１６１、１６２を介することにより、発光素子７１から出射した信号光を光導波路１のコア部１４に入射させ、また、コア部１４を伝搬してきた信号光を受光素子７２に入射させることができる。その結果、発光素子７１と受光素子７２との間で光通信が可能になる。
【００３２】
ここで、コア部１４と端面クラッド部１５ｂとの間には、図３〜５に示すように、端面クラッド部１５ｂよりも屈折率の低い材料で構成され、コア部１４の軸線の延長線を横切るように設けられた薄い層状の部分が設けられている。この部分を低屈折率層１４５という。すなわち、低屈折率層１４５は、コア部１４の両端面に隣接してそれぞれ設けられており、この低屈折率層１４５により、コア部１４と端面クラッド部１５ｂとが隔てられている。
【００３３】
このような低屈折率層１４５は、端面クラッド部１５ｂとの間で信号光を反射することにより、本来であれば損失になっていたはずの信号光を光路に戻すよう作用する。このため、低屈折率層１４５を設けることにより、例えば発光素子７１から出射してミラー１６１へ入射する信号光の入射効率を高めるとともに、ミラー１６２から出射して受光素子７２へ入射する信号光の入射効率を高めることができる。すなわち、光導波路１と受発光素子との光結合効率を高めることができる。また、光結合効率が向上を多少犠牲にする場合、その分、相互のアライメント精度やミラー１６１、１６２の面精度の許容幅を緩和することができる。このため、ミラー１６１、１６２の形成が容易になり、光導波路１は低コストで製造可能なものとなる。
【００３４】
以下、光導波路１および光導波路モジュール１０の各部について詳述する。
（コア層）
コア層１３には、前述したように、２つのコア部１４と側面クラッド部１５ａと端面クラッド部１５ｂとが形成されている。このうち、コア部１４は、コア層１３の幅の中央部にコア層１３の延在方向に沿って設けられた細長い部分であり、側面クラッド部１５ａは、コア部１４の両側面にそれぞれ隣接するよう設けられた部分であり、端面クラッド部１５ｂは、低屈折率層１４５を介してコア部１４の両端面にそれぞれ隣接するよう設けられた部分である。
【００３５】
図２に示す光導波路１では、ミラー１６１を介して入射された信号光を、コア部１４とクラッド部（各クラッド層１１１、１１２および各側面クラッド部１５ａ）との界面で全反射させ、他方の端部に伝搬させることができる。
【００３６】
コア部１４とクラッド部との界面で全反射を生じさせるためには、界面に屈折率差が存在する必要がある。コア部１４の屈折率は、クラッド部の屈折率より大きければよく、その差は特に限定されないものの、クラッド部の屈折率の０．５％以上であるのが好ましく、０．８％以上であるのがより好ましい。一方、上限値は、特に設定されなくてもよいが、好ましくは５．５％程度とされる。屈折率の差が前記下限値未満であると光を伝達する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えても、光の伝送効率のそれ以上の増大は期待できない。
【００３７】
なお、前記屈折率差とは、コア部１４の屈折率をＡ、クラッド部の屈折率をＢとしたとき、次式で表わされる。
屈折率差（％）＝｜Ａ／Ｂ−１｜×１００
【００３８】
また、図１に示す構成では、コア部１４は平面視で直線状に形成されているが、途中で湾曲、分岐等していてもよく、その形状は任意である。
【００３９】
また、コア部１４の横断面形状は、正方形または矩形（長方形）のような四角形であるのが一般的であるが、特に限定されず、真円、楕円のような円形、菱形、三角形、五角形のような多角形であってもよい。
【００４０】
コア部１４の幅および高さは、特に限定されないが、それぞれ、１〜２００μｍ程度であるのが好ましく、５〜１００μｍ程度であるのがより好ましく、２０〜７０μｍ程度であるのがさらに好ましい。
【００４１】
一方、端面クラッド部１５ｂの屈折率は、コア部１４の屈折率より低ければ特に限定されないが、側面クラッド部１５ａの屈折率と同等であるのが好ましい。すなわち、側面クラッド部１５ａと端面クラッド部１５ｂは、同じ組成の材料で構成されているのが好ましい。これにより、コア層１３中にコア部１４や側面クラッド部１５ａを形成する際、余分な工程を増やすことなく端面クラッド部１５ｂも形成することができる。
【００４２】
なお、コア部１４の屈折率と端面クラッド部１５ｂの屈折率との大小関係は、上述したコア部１４の屈折率とクラッド部の屈折率との大小関係と同等に設定される。
【００４３】
コア層１３の構成材料（主材料）としては、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリウレタン、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料の他、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料等が挙げられる。なお、樹脂材料は、異なる組成のものを組み合わせた複合材料であってもよく、未重合のモノマーを含んでいてもよい。コア層１３では、主材料は同一であるものの、材料の分子構造、添加物の濃度等が相違することにより、コア部１４と側面クラッド部１５ａおよび端面クラッド部１５ｂとの間の屈折率差が発現している。
【００４４】
また、これらの中でも特にノルボルネン系樹脂が好ましい。ノルボルネン系樹脂は、例えば、開環メタセシス重合（ＲＯＭＰ）、ＲＯＭＰと水素化反応との組み合わせ、ラジカルまたはカチオンによる重合、カチオン性パラジウム重合開始剤を用いた重合、これ以外の重合開始剤（例えば、ニッケルや他の遷移金属の重合開始剤）を用いた重合等、公知のすべての重合方法で得ることができる。
【００４５】
（クラッド層）
クラッド層１１１、１１２は、コア層１３の上部および下部に位置している。
【００４６】
クラッド層１１１、１１２の平均厚さは、コア層１３の平均厚さ（各コア部１４の平均高さ）の０．１〜１．５倍程度であるのが好ましく、０．２〜１．２５倍程度であるのがより好ましく、具体的には、クラッド層１１１、１１２の平均厚さは、特に限定されないが、それぞれ、通常、１〜２００μｍ程度であるのが好ましく、３〜１００μｍ程度であるのがより好ましく、５〜６０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、光導波路１が必要以上に大型化（厚膜化）するのを防止しつつ、クラッド層としての機能が好適に発揮される。
【００４７】
また、各クラッド層１１１、１１２の構成材料としては、例えば、前述したコア層１３の構成材料と同様の材料を用いることができるが、特にノルボルネン系樹脂が好ましい。
【００４８】
また、コア層１３の構成材料およびクラッド層１１１、１１２の構成材料を選択する場合、両者の間の屈折率差を考慮して材料を選択すればよい。具体的には、コア層１３とクラッド層１１１、１１２との境界において光を確実に全反射させるため、コア層１３の構成材料の屈折率がクラッド層１１１、１１２の構成材料の屈折率に比べ十分に大きくなるように材料を選択すればよい。これにより、光導波路１の厚さ方向において十分な屈折率差が得られ、コア部１４からクラッド層１１１、１１２に光が漏れ出るのを抑制することができる。
【００４９】
なお、光の減衰を抑制する観点からは、コア層１３の構成材料とクラッド層１１１、１１２の構成材料との密着性（親和性）が高いことも重要である。
【００５０】
（支持フィルム）
光導波路１の下面には、必要に応じて、図１に示すような支持フィルム２を積層するようにしてもよい。
【００５１】
支持フィルム２は、光導波路１の下面を支持して、保護・補強する。これにより、光導波路１の信頼性および機械的特性を高めることができる。
【００５２】
このような支持フィルム２の構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド等の各種樹脂材料の他、銅、アルミニウム、銀等の金属材料が挙げられる。なお、金属材料の場合は、支持フィルム２として金属箔が用いられる。
【００５３】
また、支持フィルム２の平均厚さは、特に限定されないが、５〜２００μｍ程度であるのが好ましく、１０〜１００μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、支持フィルム２は、適度な剛性を有するものとなるため、光導波路１を確実に支持するとともに、光導波路１の柔軟性を阻害し難くなる。
【００５４】
なお、支持フィルム２と光導波路１との間は接着または接合されているが、その方法としては、熱圧着、接着剤または粘着剤による接着等が挙げられる。
【００５５】
このうち、接着層としては、例えば、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤の他、各種ホットメルト接着剤（ポリエステル系、変性オレフィン系）等が挙げられる。また、特に耐熱性の高いものとして、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリイミドアミドエーテル、ポリエステルイミド、ポリイミドエーテル等の熱可塑性ポリイミド接着剤が好ましく用いられる。このような材料で構成された接着層は、比較的柔軟性に富んでいるため、光導波路１の形状が変化したとしても、その変化に自在に追従することができる。その結果、形状変化に伴う剥離を確実に防止し得るものとなる。
【００５６】
このような接着層の平均厚さは、特に限定されないが、１〜１００μｍ程度であるのが好ましく、５〜６０μｍ程度であるのがより好ましい。
【００５７】
（カバーフィルム）
一方、光導波路１の上面には、必要に応じて、図１に示すようなカバーフィルム３を積層するようにしてもよい。
【００５８】
カバーフィルム３は、光導波路１を保護するとともに、光導波路１を上方から支持するものである。これにより、汚れや傷などから光導波路１が保護され、光導波路１の信頼性および機械的特性を高めることができる。
【００５９】
このようなカバーフィルム３の構成材料としては、支持フィルム２の構成材料と同様であり、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド等の各種樹脂材料の他、銅、アルミニウム、銀等の金属材料が挙げられる。なお、金属材料の場合は、カバーフィルム３として金属箔が用いられる。また、カバーフィルム３を貫通するように光路が設定された場合、カバーフィルム３の構成材料は実質的に透明であるのが好ましい。
【００６０】
また、カバーフィルム３の平均厚さは、特に限定されないが、３〜５０μｍ程度であるのが好ましく、５〜３０μｍ程度であるのがより好ましい。カバーフィルム３の厚さを前記範囲内とすることにより、カバーフィルム３は光通信において十分な光透過率を有するとともに、光導波路１を確実に保護するために十分な剛性を有するものとなる。
【００６１】
なお、カバーフィルム３と光導波路１との間は接着または接合されているが、その方法としては、熱圧着、接着剤または粘着剤による接着等が挙げられる。このうち、接着剤としては前述したようなものを用いることができる。
【００６２】
（ミラー）
図２に示すミラー（光反射面）１６１、１６２は、それぞれ光導波路１の端面クラッド部１５ｂ中およびそれに対応する位置のクラッド層１１に掘り込み加工を施し、これにより得られた凹部（空間）１６０の内壁面の一部で構成される。この内壁面の一部には、コア部１４を光路に対して斜め４５°に横切るよう形成された平面が含まれており、この平面がミラー１６１、１６２となる。図２では、クラッド層１１１およびコア層１３にのみ掘り込み加工が施されているが、クラッド層１１２にわたって施されていてもよい。また、図２では省略されているが、支持フィルム２やカバーフィルム３にも施されていてもよい。
【００６３】
なお、ミラー１６１、１６２には、必要に応じて反射膜を成膜するようにしてもよい。この反射膜としては、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ等の金属膜が好ましく用いられる。
また、凹部の形状は、ミラー１６１、１６２を含む形状であれば、特に限定されない。
【００６４】
図２に示す凹部１６０の形状は、コア部１４の延長線を含む面であって、かつ光導波路１の上面に直交する面で切断されたとき、その切断面が略Ｖ字状をなす形状である。このような形状の凹部１６０は、外光や迷光がミラー１６１、１６２に入射し難い形状であるため、光結合効率の高いミラー１６１、１６２を形成することができる。また、左右対称の形状であるため、凹部を形成したとしても光導波路１の剛性が不均一になり難い。このため、光導波路１を湾曲させた場合でも、凹部の形成によって曲率が不均一になるのを防止することができ、湾曲に伴う伝送効率の低下を防止することができる。
【００６５】
なお、略Ｖ字状とは、図２に示すような２つの斜辺の長さが等しい台形や、二等辺三角形等の形状を含む。なお、凹部の断面形状は、これらの形状に限定されず、例えば２つの斜辺のうちミラーが形成されていない辺は、第１の光路や第２の光路に対して垂直であってもよく、このような形状も略Ｖ字状に含む。
【００６６】
また、図２では、光導波路１の途中に凹部１６０を設けているが、光導波路１の端部に設けるようにしてもよい。具体的には、光導波路１の端部を斜めに切り落として得られる切断面にミラー１６１、１６２が形成されていてもよい。なお、図２に示すように光導波路１の途中に凹部１６０を設けることにより、ミラー１６１、１６２は凹部１６０の内側に露出することとなり、外光の侵入を防止し易いため、安定性に優れる。
【００６７】
ここで、凹部１６０は、前述したように端面クラッド部１５ｂ中およびそれに対応する位置のクラッド層１１に対して掘り込み加工を施すことにより形成される。凹部１６０を形成するこの部分は、端面クラッド部１５ｂとクラッド層１１とで構成されており、いずれもコア部１４よりも屈折率の低いクラッド材料で構成されている部分である。このため、凹部１６０を形成する際には、クラッド材料のみに対して加工を施すことになるため、加工プロセス全体における加工特性の均一化が図られる。すなわち、凹部１６０を形成する部分に、仮に、コア材料とクラッド材料とが混在している場合、コア材料を加工する際の加工特性とクラッド材料を加工する際の加工特性とが異なるため、例えばレーザー加工のような加工方法を用いた場合に材料の違いによって加工レートに差が生じ、加工面に段差が生じてしまうのに対し、当該部分の全体がクラッド材料のみで構成されている場合にはこのような問題が生じない。したがって、端面クラッド部１５ｂ中に凹部１６０を形成することにより、加工面の寸法精度を高めることができ、結果的に面精度が高く光学性能の高いミラー１６１、１６２を形成することができる。
【００６８】
このようにして形成されたミラー１６１、１６２は、クラッド材料のみが露出した面で構成される。このため、コア材料とクラッド材料が混在した面で構成される場合に比べ、光学特性の均一化が図られる。
【００６９】
また、上述した凹部１６０は、図２に示すようにクラッド層１１とコア層１３（端面クラッド部１５ｂ）とを貫通するように設けられているが、少なくともコア層１３中に設けられていればよい。
【００７０】
なお、凹部１６０の長さのうち、コア部１４の長手方向に直交する方向の長さ（以下、凹部の幅という。）は、コア部１４の幅より広いことが好ましい。凹部１６０がこのようになっていると、ミラー１６１、１６２の幅もコア部１４の幅に対して十分に広くすることができるので、発光素子７１から出射された信号光が発散している場合でも、多くの信号光をミラー１６１、１６２に入射させ、コア部１４に入射する信号光の量を多くすることができる。なお、例えば半導体レーザー等の光源は、その発光部の構造からして所定の角度で発散するように信号光を出射するため、上記のような幅の広いミラー１６１、１６２を設けることは、光結合効率を高める観点から有用である。
【００７１】
また、従来の光導波路の場合、凹部１６０の幅がコア部１４の幅よりも広い場合、凹部１６０が側面クラッド部１５ａにも及ぶことになるため、凹部１６０を加工する際に、コア材料とクラッド材料の双方を加工する必要がある。そのため、従来の光導波路では、やはりコア部１４の加工面と側面クラッド部１５ａの加工面との間に段差が生じることがあった。これに対し、凹部１６０が端面クラッド部１５ｂに形成される場合、凹部１６０を形成する際には、端面クラッド部１５ｂか側面クラッド部１５ａのいずれかを加工することになるため、加工特性の均一化が図られ、加工面に段差が生じるのを防止することができる。
【００７２】
なお、図２に示す光導波路１の場合、凹部１６０の内壁面の一部がミラー（光反射面）１６１、１６２を構成しているが、これは凹部１６０内の空気の屈折率が端面クラッド部１５ｂの構成材料の屈折率より小さいので、その界面が光反射性を有するからである。したがって、ミラーの構造はこれに限定されず、例えば、凹部１６０内に端面クラッド部１５ｂの構成材料より低屈折率の材料が充填されている場合でも、端面クラッド部１５ｂの構成材料と低屈折率材料とが隣接してなる界面において光反射が生じ、この界面がミラーを構成する。低屈折率材料には、前述したコア層１３の構成材料から適宜選択されたものが用いられる。また、ミラー１６１、１６２での光反射性は、隣接する２種類の材料の屈折率差に依存し、屈折率差が大きいほど良好であるので、この観点から低屈折率材料は空気であるのが好ましい。すなわち、凹部１６０は空洞であるのが好ましい。
【００７３】
（発光素子および受光素子）
図２に示す発光素子７１は、素子本体７１０と、その下面に設けられた発光部７１１と電極７１２とを有している。このような発光素子７１の具体例としては、面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）のような半導体レーザーや、発光ダイオード（ＬＥＤ）等が挙げられる。
【００７４】
一方、図２に示す受光素子７２は、素子本体７２０と、その下面に設けられた受光部７２１と電極７２２とを有している。このような受光素子７２の具体例としては、フォトダイオード等が挙げられる。
【００７５】
なお、発光素子７１や受光素子７２としては、例えば、ＢＧＡ(Ball Grid Array)タイプやＬＧＡ(Land Grid Array)タイプ等のパッケージ仕様の素子が用いられる。図２には、一例として表面実装型の素子を示している。
【００７６】
また、光導波路１の上面には、電気配線７５が設けられている。そして、発光素子７１および受光素子７２は、各種ハンダ、各種ろう材等からなるバンプ７６により電気配線７５に対して電気的かつ機械的に接続されている。
【００７７】
なお、光導波路１と発光素子７１との隙間、および、光導波路１と受光素子７２との隙間には、それぞれアンダーフィル（封止材）７９が充填されている。これにより、発光素子７１から出射した信号光が光導波路１に入射する際の入射効率や、光導波路１から出射した信号光が受光素子７２に入射する際の入射効率を、それぞれ高めることができる。それとともに、振動、外力、異物付着等から発光素子７１や受光素子７２を保護することができる。
【００７８】
アンダーフィル７９の構成材料は、透明な材料であれば特に限定されないが、例えば、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂等が挙げられる。
【００７９】
また、図２では、光導波路１の上に発光素子７１や受光素子７２を載置するよう図示しているが、前述したように、光導波路１と各素子との間には、カバーフィルム３が介挿されていてもよい。
【００８０】
（低屈折率層）
前述したように、コア部１４の光入射端部１Ａ側の端面に隣接する位置であって、かつミラー１６１の近傍の位置には、コア部１４の延長線を横切るように低屈折率層１４５が配置されている。低屈折率層１４５を配置したことにより、ミラー１６１で反射された信号光は、端面クラッド部１５ｂおよび低屈折率層１４５を順次透過してコア部１４に入射される。
【００８１】
一方、コア部１４の光出射端部１Ｂ側の端面に隣接する位置であって、かつミラー１６２の近傍の位置にも、低屈折率層１４５が配置されている。このような低屈折率層１４５を配置したことにより、図２のコア部１４を左側から右側へと伝搬してきた信号光は、低屈折率層１４５および端面クラッド部１５ｂを順次透過してミラー１６２に到達する。
【００８２】
ところで、これらの低屈折率層１４５は、前述したように、ミラー１６１、１６２周辺での光損失を抑制する作用をもたらす。以下、この作用を図３、４に基づいて説明する。
【００８３】
図３は、図２のうち、ミラー１６１周辺の部分拡大図である。図３に示す矢印Ｌ１は、発光素子７１の発光部７１１から出射した信号光の光跡の一例である。
【００８４】
光跡Ｌ１のようにミラー１６１の端部より外側に向かって出射された信号光は、従来であればミラー１６１に入射することなく損失となっていたが、低屈折率層１４５を設けたことにより、この信号光は図３に示す端面クラッド部１５ｂと低屈折率層１４５との界面で反射され、ミラー１６１に入射し得るよう、その進路が変更される。その結果、この信号光は、図３に光跡Ｌ１で示すように、ミラー１６１で反射され、コア部１４の延在方向（図３の右側）に向かって伝搬することとなり、損失光を信号光とすることができるようになる。
【００８５】
なお、ミラー１６１における反射の後、信号光は低屈折率層１４５を透過する必要があるが、ミラー１６１で反射された信号光は、低屈折率層１４５に対して大きな入射角で入射することになるため、ほとんど反射されることなく透過する。
【００８６】
したがって、ミラー１６１近傍に低屈折率層１４５を設けたことで、コア部１４における伝送効率を損なうことなく、発光素子７１とミラー１６１との間の光結合効率を高めることができる。その結果、光導波路モジュール１０全体のＳ／Ｎ比が向上し、光通信の品質を高めることができる。
【００８７】
また、ミラー１６１近傍に設けられる低屈折率層１４５は、ミラー１６１に干渉するように設けられていてもよく、やや離れた位置に設けられていてもよいが、好ましくは、図３に示すように、ミラー１６１とコア層１３とクラッド層１１１との境界面とが交わる位置（図３に示す交点Ｍ１）に設けられる。この位置は、ミラー１６１の縁部にあたる位置であり、この位置に低屈折率層１４５を設けることで、ミラー１６１に入射できないで損失となる光量を最小限に抑え、光結合効率を最大化することができる。なお、ミラー１６１近傍とは、ミラー１６１が設けられている範囲、および、前記交点Ｍ１から前記コア部１４の厚さの５０％以下の距離に相当する範囲である。低屈折率層１４５がこの範囲内に位置していれば、上述したような効果が確実に得られる。また、後に説明するが、低屈折率層１４５はミラー１６１近傍に複数個設けられていてもよく、その場合も、各低屈折率層１４５はそれぞれ前記範囲内に設けられるのが好ましい。また、上記の内容を換言すれば、ミラー１６１は、低屈折率層１４５近傍に設けられるのが好ましく、低屈折率層１４５近傍とは、低屈折率層１４５から前記コア部１４の厚さの５０％以下の距離に相当する範囲である。
【００８８】
また、低屈折率層１４５の延在方向は、発光素子７１とミラー１６１とを繋ぐ光路に応じて適宜設定される。具体的には、光導波路１のコア部１４の延在方向（光路）に対して８０〜１００°の角度をなす方向に設定されるのが好ましく、８５〜９５°の角度をなす方向に設定されるのがより好ましい。図３の場合、ミラー１６１の角度は４５°であり、コア部１４から出射した信号光の光路はミラー１６１で９０°変換されて発光素子７１と接続されるため、それに応じて、低屈折率層１４５の延在方向もコア部１４の延長線に対して直交する方向に設定されている。なお、光路の変換角度は、上記低屈折率層１４５の延在方向と同様、８０〜１００°程度であるのが好ましいが、光結合効率の観点から９０°であるのがより好ましい。変換角度が９０°であると、発光素子７１とミラー１６１とを繋ぐ光路を最短にすることができるからである。また、この場合、発光素子７１の載置が容易であるという利点もある。さらには、低屈折率層１４５の延在方向が光導波路１の延在方向（コア部１４の光路）に対して直交していると、光導波路１の製造時に露光プロセスを伴う場合、露光プロセスが容易になるという利点もある。
【００８９】
一方、図４は、図２のうち、ミラー１６２周辺の部分拡大図である。図４に示す矢印Ｌ２は、コア部１４を伝搬し、ミラー１６２で反射された後、受光素子７２に入射する信号光の光跡の一例である。
【００９０】
コア部１４を伝搬してきた信号光は、低屈折率層１４５および端面クラッド部１５ｂを順次透過してミラー１６２に入射し、反射された後、受光素子７２の受光部７２１に向かうが、光跡Ｌ２のような角度で反射した場合、その信号光は、従来であれば受光部７２１に入射することなく損失となっていた。これに対し、ミラー１６２の近傍に低屈折率層１４５を設けたことにより、この信号光は図４に示す端面クラッド部１５ｂと低屈折率層１４５との界面で反射され、受光部７２１に入射し得るよう、その進路が変更される。その結果、損失光を信号光とすることができるようになる。
【００９１】
なお、コア部１４を伝搬してきた信号光がミラー１６２に入射するためには、低屈折率層１４５を透過する必要があるが、コア部１４を伝搬してきた信号光は、その伝搬角がコア部１４の光路とほぼ平行かそれに近い角度になっているので、低屈折率層１４５に対して大きな入射角で入射することとなり、ほとんど反射されることなく透過する。
【００９２】
したがって、ミラー１６２近傍に低屈折率層１４５を設けたことで、コア部１４における伝送効率を損なうことなく、ミラー１６２と受光素子７２との間の光結合効率を高めることができる。その結果、光導波路モジュール１０全体のＳ／Ｎ比が向上し、光通信の品質を高めることができる。
【００９３】
なお、ミラー１６２近傍に設けられる低屈折率層１４５は、ミラー１６２に干渉するように設けられていてもよく、やや離れた位置に設けられていてもよいが、好ましくは、図４に示すように、ミラー１６２とコア層１３とクラッド層１１１との境界面とが交わる位置（図４に示す交点Ｍ１）に設けられる。この位置に設けることで、受光部７２１に入射できないで損失となる光量を最小限に抑えることができ、光結合効率を最大化することができる。なお、ミラー１６２近傍とは、ミラー１６２が設けられている範囲、および、前記交点Ｍ１から前記コア部１４の厚さの５０％以下の距離に相当する範囲である。低屈折率層１４５がこの範囲内に位置していれば、上述したような効果が得られる。また、上記の内容を換言すれば、ミラー１６２は、低屈折率層１４５近傍に設けられるのが好ましく、低屈折率層１４５近傍とは、低屈折率層１４５から前記コア部１４の厚さの５０％以下の距離に相当する範囲である。
【００９４】
なお、ミラー１６２近傍に設けられる低屈折率層１４５の数は、特に限定されず、コア部１つにつき２つ以上であってもよい。複数の低屈折率層１４５を互いに離間して設けることにより、信号光が、前述したような光跡Ｌ２と同様の光跡を辿る確率が高くなり、光結合効率をより高めることができる。その結果、低屈折率層の数を増やすことで、その分、光結合効率を高めることができる。また、ミラー１６１近傍にも、１つ以上の低屈折率層を設けるようにしてもよい。
【００９５】
上述したような低屈折率層１４５の厚さ（コア部１４の延長線に平行な成分の長さ）は、端面クラッド部１５ｂと低屈折率層１４５との界面で光反射を生じ得る厚さであれば特に限定されないが、好ましくは０．５〜５０μｍ程度、より好ましくは１〜２０μｍ程度とされる。低屈折率層１４５の厚さを前記範囲内とすることにより、前記界面で確実に光反射させるとともに、低屈折率層１４５を信号光が透過する際の損失を抑えることができる。
【００９６】
なお、低屈折率層１４５の屈折率は、端面クラッド部１５ｂの屈折率より低ければ特に限定されない。具体的には、端面クラッド部１５ｂとの屈折率差は、０．００１〜０．０５程度であるのが好ましく、０．００２〜０．０３程度であるのがより好ましく、０．００３〜０．０２程度であるのがさらに好ましい。低屈折率層１４５の屈折率を前記範囲内に設定することにより、前記端面クラッド部１５ｂと低屈折率層１４５との界面で確実に光反射させるとともに、低屈折率層１４５を信号光が透過する際の損失を抑えることができる。
【００９７】
以上、説明したように、光導波路１は、低屈折率層１４５を有することにより、受発光素子との光結合効率を高め得るものとなる。また、光結合効率の向上を多少犠牲にする場合、アライメント精度やミラー１６１、１６２の面精度（加工精度）の許容幅が緩和される。
【００９８】
また、前述したように、光導波路１では、端面クラッド部１５ｂ中にミラー１６１、１６２が形成されている。このため、例えば発光素子７１から出射した信号光は、クラッド層１１２および端面クラッド部１５ｂを順次透過してミラー１６１に到達する。同様に、ミラー１６２で反射した信号光は、端面クラッド部１５ｂおよびクラッド層１１２を順次透過して受光素子７２に到達する。このような信号光の光路では、いずれもクラッド材料を透過することになるため、透過する各部の界面においては屈折率差が非常に小さくなっている。したがって、コア材料で構成された部分とクラッド材料で構成された部分との界面を信号光が透過する場合に比べて界面を透過する際のフレネル反射が小さくなる。その結果、光導波路１と受発光素子との光結合効率をより高めることができる。
【００９９】
≪第２実施形態≫
次に、本発明の光導波路の第２実施形態について説明する。
【０１００】
図６は、本発明の光導波路の第２実施形態およびこれを含む光導波路モジュールを示す（一部透過して示す）分解斜視図である。
【０１０１】
以下、第２実施形態等について説明するが、以下の説明では、第１実施形態等との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
【０１０２】
本実施形態は、上面に開口する光ファイバーコネクター用のかん合穴１８を有している以外、第１実施形態と同様である。また、図６に示す光導波路モジュール１０は、表面実装型の受発光素子に代えて、発光用光ファイバーコネクター７３および受光用光ファイバーコネクター７４のような光ファイバーコネクターと、これらに接続された光ファイバー７０と、を有している以外、図１に示す光導波路モジュール１０と同様である。
【０１０３】
図６に示す発光用光ファイバーコネクター７３は、コネクター本体７３１と、コネクター本体７３１を貫通する２つの貫通孔７３２と、コネクター本体７３１の下面から突出する２つのかん合ピン７３３と、を有している。また、各貫通孔７３２にはそれぞれ光ファイバー７０が挿入されており、各光ファイバー７０の端面がコネクター本体７３１の下面に露出するよう構成されている。
【０１０４】
同様に、図６に示す受光用光ファイバーコネクター７４は、コネクター本体７４１と、コネクター本体７４１を貫通する２つの貫通孔７４２と、コネクター本体７４１の下面から突出する２つのかん合ピン７４３と、を有している。また、各貫通孔７４２にはそれぞれ光ファイバー７０が挿入されており、各光ファイバー７０の端面がコネクター本体７４１の下面に露出するよう構成されている。
【０１０５】
一方、図６に示す光導波路１には、その上面に４つのかん合穴１８が開口している。これらのかん合穴１８は、上述した各かん合ピン７３３、７４３とかん合するよう構成されており、このかん合により、発光用光ファイバーコネクター７３と受光用光ファイバーコネクター７４の光導波路１に対する固定および位置合わせを行うことができる。
【０１０６】
なお、発光用光ファイバーコネクター７３に設けられた各貫通孔７３２は、それぞれに挿入された各光ファイバー７０の端面が、光導波路１のミラー１６１の上方に位置するよう形成されている。同様に、受光用光ファイバーコネクター７４に設けられた各貫通孔７４２は、それぞれに挿入された各光ファイバー７０の端面が、光導波路１のミラー１６２の上方に位置するよう形成されている。
【０１０７】
このような構成の光導波路１によれば、第１実施形態と同様の作用、効果が得られるとともに、かん合穴１８に各コネクターのかん合ピン７３３、７４３をかん合させるのみで、光ファイバー（受発光素子）との光結合を行うことができるので、光結合およびその解除を容易に行い得るという利点を有するものとなる。
【０１０８】
≪第３実施形態≫
次に、本発明の光導波路の第３実施形態について説明する。
【０１０９】
図７は、本発明の光導波路の第３実施形態およびこれを含む光導波路モジュールを示す断面図である。なお、図７では、図が煩雑になるのを避けるため、支持フィルムおよびカバーフィルムの図示を省略している。
【０１１０】
以下、第３実施形態等について説明するが、以下の説明では、第１実施形態、第２実施形態等との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
【０１１１】
本実施形態は、コア層を２層、クラッド層を３層、それぞれ有する以外、第２実施形態と同様である。
【０１１２】
図７に示す光導波路１は、下側からクラッド層１１１、コア層１３１、クラッド層１１２、コア層１３２、およびクラッド層１１３をこの順で積層してなるものである。積層数は特に限定されず、３層以上であってもよい。
【０１１３】
コア層１３１およびコア層１３２には、それぞれ前述したコア層１３と同様のパターンが形成されている。したがって、第３実施形態では第２実施形態に比べて層数が増えているものの、各層のパターンが同じであるため、露光プロセスは一回で済み、製造工程が簡略化されるという効果は同様である。
【０１１４】
また、コア層１３１およびコア層１３２には、それぞれ２つずつのコア部１４が形成されているため、図７に示す光導波路１は全部で４つのコア部（４チャンネル）を有するものとなる。このように層数を増やすことで製造工程を複雑化することなく光導波路１の高密度化が図られる。
【０１１５】
ここで、図７に示す光導波路１の光入射端部１Ａ側には、クラッド層１１３より下方に位置する各層に掘り込み加工を施してなる凹部１６０１が形成されている。この凹部１６０１の内壁面のうち、コア層１３２の露出面がミラー１６１１になっている。また、凹部１６０１の光出射端部１Ｂ側に隣り合うように、クラッド層１１２より下方に位置する各層に掘り込み加工を施してなる凹部１６０２が形成されている。この凹部１６０２の内壁面のうち、コア層１３１の露出面がミラー１６１２になっている。
【０１１６】
また、図７に示す光導波路１の光出射端部１Ｂ側には、クラッド層１１３より下方に位置する各層に掘り込み加工を施してなる凹部１６０３が形成されている。この凹部１６０３の内壁面のうち、コア層１３２の露出面がミラー１６１３になっている。また、凹部１６０３の光入射端部１Ａ側に隣り合うように、クラッド層１１２より下方に位置する各層に掘り込み加工を施してなる凹部１６０４が形成されている。この凹部１６０４の内壁面のうち、コア層１３１の露出面がミラー１６１４になっている。
【０１１７】
ところで、これらのミラー１６１１、１６１２、１６１３、１６１４は、いずれも第１実施形態と同様、端面クラッド部１５ｂに形成された凹部（空洞）１６０１、１６０２、１６０３、１６０４の内壁面で構成されている。このため、凹部を形成する部分は、凹部の形成に際して加工特性にバラツキが生じ難い構造になっており、その結果、面精度が高く光学性能の高いミラー１６１１、１６１２、１６１３、１６１４が得られる。
【０１１８】
また、ミラー１６１２と発光用光ファイバーコネクター７３との間、および、ミラー１６１４と受光用光ファイバーコネクター７４との間には、コア層１３２が位置しているので、これらの間を光結合する際には、光信号がコア層１３２を透過する必要がある。
【０１１９】
ここで、コア層１３１とコア層１３２には、前述したように同様のパターンが形成されているため、コア層１３２にも低屈折率層１４５および端面クラッド部１５ｂが形成されている。また、コア層１３２には、端面クラッド部１５ｂを挟むように、別の低屈折率層１４５も設けられている。
【０１２０】
このような構成であれば、コア層１３２に形成された端面クラッド部１５ｂは、２つの低屈折率層１４５で挟まれた領域となり、図７の上下方向に光信号を伝搬する導波路となり得る。このため、図７に示す光導波路１では、コア層１３１およびコア層１３２の双方に低屈折率層１４５を設けたことにより、コア層を複数積層した場合でも、受発光素子に対する光結合効率を高めることができる。しかも、形成されるミラー１６１１、１６１２、１６１３、１６１４は、いずれも光学性能の高いものとなるため、上記光結合効率を特に高めることができる。
【０１２１】
また、図７に示す光導波路１では、ミラーを形成すべき層（コア層）とそれより下側の層とを含めて形成された凹部を有しているので、各層を積層した後、まとめて掘り込み加工を施すことで全てのミラーを形成することが可能な構造になっている。すなわち、図７に示す光導波路１の構造は、掘り込み加工の際に、コア部１４に対する加工の基準位置を一度決めれば、その後、全てのミラーを形成し終わるまでその基準位置を利用することができるので、ミラー間の位置ズレを最小限に抑えることが可能な構造であるといえる。一方、各コア層のそれぞれに、そのコア層のみを掘り込む加工を施す場合には、各コア層に掘り込み加工を施した後、ミラー間の位置合わせをしつつ各層を積層しなければならず、ミラー間の位置ズレが生じ易いという点で不利である。
【０１２２】
したがって、図７に示す光導波路１は、ミラー間の位置精度が高いものとなり、１つの素子中に複数の発光部や受光部を備える受発光素子に対して、高い精度で位置合わせをし、高い効率で結合させ得るものとなる。
【０１２３】
図８は、図７に示す光導波路１のうちのコア層１３２の平面図である。
図８に示すコア層１３２の上面のうち、光入射端部１Ａ側には低屈折率層１４５が設けられており、これによりこの部分の光導波路１の厚さ方向における伝送特性が高くなっているので、この部分に合わせて発光用光ファイバー７０を配置することで、発光用光ファイバー７０とミラー１６１１との光結合効率を高めることができる。
【０１２４】
同様に、コア層１３２の上面のうち、光出射端部１Ｂ側には低屈折率層１４５が設けられており、これによりこの部分の光導波路１の厚さ方向における伝送特性が高くなっているので、この部分に合わせて受光用光ファイバー７０を配置することで、ミラー１６１３と受光用光ファイバー７０との光結合効率を高めることができる。
【０１２５】
また、発光用光ファイバーコネクター７３や受光用光ファイバーコネクター７４は、それぞれ光ファイバー７０の端面がかん合ピンに対して線対称の位置関係になるよう配置されている場合が多い。このため、光導波路１についてもそれに合わせて、前記伝送特性の高い部分がかん合穴１８に対して線対称の位置関係になるよう配置されていることが好ましい。すなわち、この位置関係を満足するように、ミラーや低屈折率層が配置されているのが好ましい。これにより、光導波路１は、汎用的な光ファイバーコネクターを接続可能なものとなる。
【０１２６】
なお、発光用光ファイバーコネクター７３や受光用光ファイバーコネクター７４における光ファイバーの配置は、図８に示すような格子状の配置に限られず、例えば隣り合う光ファイバーの位置が光導波路１の長手方向に沿って互いにずれているような配置でもよい。この場合、光導波路１に形成されるミラーや低屈折率層の配置も、それに合わせたものにされる。
【０１２７】
＜光導波路の製造方法＞
次に、光導波路１の製造方法の一例について説明する。ここでは、図２に示す光導波路１を製造する方法を例にする。
【０１２８】
図９〜１２は、それぞれ図２に示す光導波路を製造する方法を説明するための図（断面図）である。
【０１２９】
光導波路１は、下方からクラッド層１１１、コア層１３１、およびクラッド層１１２をこの順で積層してなる積層体と、この積層体の一部を除去することで形成された凹部１６０１、１６０２と、を有している。
【０１３０】
このような光導波路１は、各層を個別に製造し、各層に凹部を形成した後、層同士を積層する方法や、各層を個別に製造し、層同士を積層して積層体を得た後、この積層体に凹部を形成する方法等により製造されるが、ここでは、後者の方法について説明する。
【０１３１】
以下、光導波路の製造方法を、［１］積層体を形成するための母材を製造する工程、［２］母材の一部に活性放射線を照射することで屈折率差を形成する工程、［３］凹部を形成する工程、に分けて説明する。
【０１３２】
［１］積層体を形成するための母材９６０は、例えば、層９１１、９１２を個別に支持基板上に成膜した後、それぞれを支持基板から剥離して互いに貼り合わせる方法等により製造される。
【０１３３】
具体的には、各層形成用の組成物９０１、９０２を支持基板９５１上に塗布して液状被膜を形成した後、液状被膜を均一化するとともに揮発成分を除去する（図９参照）。
【０１３４】
塗布方法としては、例えば、ドクターブレード法、スピンコート法、ディッピング法、テーブルコート法、スプレー法、アプリケーター法、カーテンコート法、ダイコート法等の方法が挙げられる。
【０１３５】
また、液状被膜中の揮発成分を除去するには、液状被膜を加熱したり、減圧下に置いたり、あるいは乾燥ガスを吹き付けたりする方法が用いられる。これにより、層９１１、９１２が得られる。
【０１３６】
次いで、この層９１１、９１２を支持基板９５１から剥離し、積層する。これにより、図１０に示す母材９６０が得られる。なお、この母材９６０は、支持基板９５１上に各組成物９０１、９０２を順次塗り重ねた後、揮発成分を除去することによっても形成可能である。
【０１３７】
また、層９１１、９１２の形成用組成物としては、例えば、前述した各層の構成材料を各種溶媒に溶解または分散してなる溶液（分散液）が挙げられる。
【０１３８】
このうち、コア層を形成するための組成物９０１としては、ポリマー９１５と、モノマー、重合開始剤等の添加剤９２０と、を含有している。このような組成物から形成された層９１１、９１２では、活性放射線の照射によりモノマーが反応し、それに伴ってポリマー９１５とモノマーの存在比率に偏りが生じることにより、活性放射線の照射領域と非照射領域との間で屈折率差を形成することができる。したがってこのような組成物９０１を用いることで、コア層１３１、１３２中にコア部１４、側面クラッド部１５ａ、および端面クラッド部１５ｂを形成することができる。
【０１３９】
一方、クラッド層を形成するための組成物９０２としては、前述したクラッド層の構成材料を主成分とし、コア層中に屈折率差が生じたとき、含まれる最も高い屈折率よりも低屈折率の組成物が用いられる。なお、クラッド層を形成するための組成物９０２には、上述したようなモノマーが含まれていないので、活性放射線を照射したとしても屈折率差が形成されることはない。
【０１４０】
よって、組成物９０１から形成される層９１１と組成物９０２から形成される層９１２とを交互に積層することで、光導波路１を製造するための母材９６０が得られることになる。
【０１４１】
ここで、コア層を形成するための組成物９０１の構成成分について説明する。
（ポリマー）
ポリマー９１５は、コア層のベースポリマーとなるものである。
【０１４２】
ポリマー９１５には、透明性が十分に高く（無色透明であり）、かつ、後述するモノマーと相溶性を有するもの、さらに、その中でも後述するようにモノマーが反応（重合反応や架橋反応）可能であり、モノマーが重合した後においても十分な透明性を有するものが好適に用いられる。
【０１４３】
ここで、「相溶性を有する」とは、モノマーが少なくとも混和して、組成物９０１中や層９１１中においてポリマー９１５と相分離を起こさないことをいう。
【０１４４】
このようなポリマー９１５としては、例えば、ノルボルネン系樹脂やベンゾシクロブテン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、シリコーン系樹脂、ポリウレタン、フッ素系樹脂等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて（ポリマーアロイ、ポリマーブレンド（混合物）、共重合体など）用いることができる。
【０１４５】
これらの中でも、特に、環状オレフィン系樹脂を主とするものが好ましい。ポリマー９１５として環状オレフィン系樹脂を用いることにより、優れた光伝送性能や耐熱性を有するコア層を得ることができる。
【０１４６】
環状オレフィン系樹脂としては、例えば、特開２０１０−０９０３２８号公報に記載されたものが用いられる。
【０１４７】
なお、コア層の各部の屈折率は、各部におけるポリマー９１５の屈折率とモノマーの屈折率の相対的な大小関係とその存在比率に応じて決定されるため、用いるモノマーの種類に応じてポリマー９１５の屈折率を適宜調整するようにしてもよい。
【０１４８】
例えば、比較的高い屈折率を有するポリマー９１５を得るためには、分子構造中に、芳香族環（芳香族基）、窒素原子、臭素原子や塩素原子を有するモノマーを一般的に選択して、ポリマー９１５が合成（重合）される。一方、比較的低い屈折率を有するポリマー９１５を得るためには、分子構造中に、アルキル基、フッ素原子やエーテル構造（エーテル基）を有するモノマーを一般的に選択して、ポリマー９１５が合成（重合）される。
【０１４９】
また、以上のようなポリマー９１５は、主鎖から分岐し、活性放射線の照射により、その分子構造の少なくとも一部が主鎖から離脱し得る離脱性基（離脱性ペンダントグループ）を有していてもよい。離脱性基の離脱によりポリマー９１５の屈折率が低下するため、ポリマー９１５は、活性放射線の照射の有無によって屈折率差を形成することができる。
【０１５０】
このような離脱性基を有するポリマー９１５としては、例えば、分子構造中に、−Ｏ−構造、−Ｓｉ−アリール構造および−Ｏ−Ｓｉ−構造のうちの少なくとも１つを有するものが挙げられる。かかる離脱性基は、カチオンの作用により比較的容易に離脱する。
【０１５１】
このうち、離脱により樹脂の屈折率に低下を生じさせる離脱性基としては、−Ｓｉ−ジフェニル構造および−Ｏ−Ｓｉ−ジフェニル構造の少なくとも一方が好ましい。
【０１５２】
側鎖に離脱性基を有するポリマー９１５の具体例としては、特開２０１０−０９０３２８号公報に記載されたものが挙げられる。
【０１５３】
一方、別の離脱性基としては、例えば、末端にアセトフェノン構造を有する置換基が挙げられる。この離脱性基は、フリーラジカルの作用により比較的容易に離脱する。
【０１５４】
前記離脱性基の含有量は、特に限定されないが、前記側鎖に離脱性基を有するポリマー９１５中の１０〜８０重量％であるのが好ましく、特に２０〜６０重量％であるのがより好ましい。含有量が前記範囲内であると、特に可撓性と屈折率変調機能（屈折率差を変化させる効果）との両立に優れる。
【０１５５】
例えば、離脱性基の含有量を多くすることにより、屈折率を変化させる幅を拡張することができる。
【０１５６】
（添加剤）
添加剤９２０は、モノマーおよび重合開始剤を含んでいる。
【０１５７】
（（モノマー））
モノマーは、後述する活性放射線の照射により、活性放射線の照射領域において反応して反応物を形成し、それとともにモノマーが拡散移動することで、層９１１において照射領域と非照射領域との間に屈折率差を生じさせ得るような化合物である。
【０１５８】
モノマーの反応物としては、モノマーがポリマー９１５中で重合して形成されたポリマー（重合体）、モノマーがポリマー９１５同士を架橋してなる架橋構造、および、モノマーがポリマー９１５に重合してポリマー９１５から分岐した分岐構造のうちの少なくとも１つが挙げられる。
【０１５９】
ところで、照射領域と非照射領域との間に生じる屈折率差は、ポリマー９１５の屈折率とモノマーの屈折率との差に基づいて生じることから、添加剤９２０中に含まれるモノマーは、ポリマー９１５の屈折率との大小関係を考慮して選択される。
【０１６０】
具体的には、層９１１において、照射領域の屈折率が高くなることが望まれる場合には、比較的低い屈折率を有するポリマー９１５と、このポリマー９１５に対して高い屈折率を有するモノマーとを組み合わせて使用される。一方、照射領域の屈折率が低くなることが望まれる場合には、比較的高い屈折率を有するポリマー９１５と、このポリマー９１５に対して低い屈折率を有するモノマーとを組み合わせて使用される。
【０１６１】
なお、屈折率が「高い」または「低い」とは、屈折率の絶対値を意味するものではなく、ある材料同士の相対的な関係を意味するものである。
【０１６２】
そして、モノマーの反応（反応物の生成）により、層９１１において照射領域の屈折率が低下する場合、当該部分がコア層の側面クラッド部および低屈折率層となり、照射領域の屈折率が上昇する場合、当該部分がコア層のコア部となる。
【０１６３】
なお、モノマーとしては、ポリマー９１５との相溶性を有し、ポリマー９１５との屈折率差が０．０１以上であるものが好ましく用いられる。
【０１６４】
このようなモノマーとしては、重合可能な部位を有する化合物であればよく、特に限定されないが、例えば、ノルボルネン系モノマー、アクリル酸（メタクリル酸）系モノマー、エポキシ系モノマー、オキセタン系モノマー、ビニルエーテル系モノマー、スチレン系モノマー等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【０１６５】
これらの中でも、モノマーとしては、オキセタニル基またはエポキシ基等の環状エーテル基を有するモノマーまたはオリゴマー、あるいはノルボルネン系モノマーを用いるのが好ましい。環状エーテル基を有するモノマーまたはオリゴマーを用いることにより、環状エーテル基の開環が起こり易いため、速やかに反応し得るモノマーが得られる。また、ノルボルネン系モノマーを用いることにより、光伝送性能に優れ、かつ、耐熱性および柔軟性に優れるコア層（光導波路１）が得られる。
【０１６６】
このうち、環状エーテル基を有するモノマーの分子量（重量平均分子量）またはオリゴマーの分子量（重量平均分子量）は、それぞれ１００以上４００以下であるのが好ましい。
【０１６７】
オキセタニル基を有するモノマー、オキセタニル基を有するオリゴマーとしては、例えば、特開２０１０−０９０３２８号公報に記載されたものが挙げられる。これらの中でも特に下記式（２０）で表わされるものが好ましい。
【０１６８】
【化１】
0005799592.tif 000002
【０１６９】
また、エポキシ基を有するモノマー、エポキシ基を有するオリゴマーとしては、例えば、特開２０１０−０９０３２８号公報に記載されたものが挙げられる。
【０１７０】
これらのモノマーの添加量は、ポリマー１００重量部に対し、１重量部以上５０重量部以下であることが好ましく、２重量部以上２０重量部以下であることがより好ましい。これにより、屈折率変調を可能にし、可撓性と耐熱性との両立が図れるという効果がある。
【０１７１】
（（重合開始剤））
重合開始剤は、活性放射線の照射に伴ってモノマーに作用し、モノマーの反応を促すものであり、モノマーの反応性を考慮し、必要に応じて添加される。
【０１７２】
用いる重合開始剤としては、モノマーの重合反応または架橋反応の種類に応じて適宜選択される。例えば、アクリル酸（メタクリル酸）系モノマー、スチレン系モノマーには専らラジカル重合開始剤が、エポキシ系モノマー、オキセタン系モノマー、ビニルエーテル系モノマーには専らカチオン重合開始剤が好ましく用いられる。
【０１７３】
ラジカル重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類等が挙げられる。
【０１７４】
一方、カチオン重合開始剤としては、例えば、ジアゾニウム塩のようなルイス酸発生型のもの、ヨードニウム塩、スルホニウム塩のようなブレンステッド酸発生型のもの等が挙げられる。
【０１７５】
特に、モノマーとして環状エーテル基を有するモノマーを用いる場合には、以下のようなカチオン重合開始剤（光酸発生剤）が好ましく用いられる。具体的には、特開２０１０−０９０３２８号公報に記載されたものが挙げられる。
【０１７６】
重合開始剤の含有量は、ポリマー１００重量部に対し０．０１重量部以上０．３重量部以下であることが好ましく、０．０２重量部以上０．２重量部以下であることがより好ましい。これにより、反応性の向上という効果がある。
【０１７７】
なお、モノマーの反応性が著しく高い場合には、重合開始剤の添加を省略してもよい。
また、添加剤９２０は、モノマーや重合開始剤に加え、増感剤等を含んでいてもよい。
【０１７８】
このうち、増感剤は、光に対する重合開始剤の感度を増大して、重合開始剤の活性化（反応または分解）に要する時間やエネルギーを減少させる機能や、重合開始剤の活性化に適する波長に光の波長を変化させる機能を有するものである。具体的には、特開２０１０−０９０３２８号公報に記載されたものが挙げられる。
【０１７９】
増感剤の含有量は、組成物９０１中で、０．０１重量％以上であるのが好ましく、０．５重量％以上であるのがより好ましく、１重量％以上であるのがさらに好ましい。なお、上限値は、５重量％以下であるのが好ましい。
【０１８０】
なお、組成物９０１には、添加剤９２０として上記の他に、触媒前駆体、助触媒、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、シランカップリング剤、塗面改良剤、熱重合禁止剤、レベリング剤、界面活性剤、着色剤、保存安定剤、可塑剤、滑剤、フィラー、無機粒子、劣化防止剤、濡れ性改良剤、帯電防止剤等を含んでいてもよい。
【０１８１】
以上のような組成物９０１から得られる層９１１は、ポリマー９１５中に一様に分散する添加剤９２０の作用により、所定の屈折率を有している。そして、後述する活性放射線の照射により、この屈折率が部分的に変調し、屈折率の偏りを生じるのである。
【０１８２】
［２］次に、開口（窓）９３５１が形成されたマスク（マスキング）９３５を用意し、このマスク９３５を介して、母材９６０に活性放射線９３０を照射する（図１０参照）。
【０１８３】
以下では、組成物９０１中に含まれるモノマーとして、ポリマー９１５より低い屈折率を有するものを用いる場合を一例に説明する。
【０１８４】
すなわち、ここで示す例では、活性放射線９３０の照射領域９２５が主に側面クラッド部、端面クラッド部および低屈折率層となる。
【０１８５】
したがって、ここで示す例では、マスク９３５には、主に、形成すべき側面クラッド部および低屈折率層の各パターンと等価な開口（窓）９３５１が形成される。この開口９３５１は、照射する活性放射線９３０が透過する透過部を形成するものである。
【０１８６】
マスク９３５は、予め形成（別途形成）されたもの（例えばプレート状のもの）でも、母材９６０上に例えば気相成膜法や塗布法により形成されたものでもよい。
【０１８７】
マスク９３５として好ましいものの例としては、石英ガラスやＰＥＴ基材等で作製されたフォトマスク、ステンシルマスク、気相成膜法（蒸着、スパッタリング等）により形成された金属薄膜等が挙げられるが、これらの中でもフォトマスクやステンシルマスクを用いるのが特に好ましい。微細なパターンを精度良く形成することができるとともに、ハンドリングがし易く、生産性の向上に有利であるからである。
【０１８８】
また、図１１においては、マスク９３５の開口（窓）９３５１は、活性放射線９３０の照射領域９２５のパターンに沿ってマスクを部分的に除去したものを示したが、前記石英ガラスやＰＥＴ基材等で作製されたフォトマスクを用いる場合、該フォトマスク上に例えばクロム等の金属による遮蔽材で構成された活性放射線９３０の遮蔽部を設けたものを用いることもできる。このマスクでは、遮蔽部以外の部分が前記窓（透過部）となる。
【０１８９】
用いる活性放射線９３０は、重合開始剤に対して光化学的な反応（変化）を生じさせ得るもの、および、ポリマー９１５に含まれる離脱性基を離脱させ得るものであればよく、例えば、可視光、紫外光、赤外光、レーザー光の他、電子線やＸ線等を用いることもできる。
【０１９０】
これらの中でも、活性放射線９３０は、重合開始剤や離脱性基の種類、増感剤を含有する場合には、増感剤の種類等によって適宜選択され、特に限定されないが、波長２００〜４５０ｎｍの範囲にピーク波長を有するものであるのが好ましい。これにより、重合開始剤を比較的容易に活性化させるとともに、離脱性基を比較的容易に離脱させることができる。
【０１９１】
また、活性放射線９３０の照射量は、０．０５〜９Ｊ／ｃｍ２程度であるのが好ましく、０．１〜６Ｊ／ｃｍ２程度であるのがより好ましく、０．１〜３Ｊ／ｃｍ２程度であるのがさらに好ましい。
【０１９２】
マスク９３５を介して母材９６０に活性放射線９３０を照射すると、母材９６０のうち、組成物９０１から形成された層９１１において、以下の現象が起こる。まず、層９１１の照射領域９２５において重合開始剤が活性化される。これにより、照射領域９２５においてモノマーが重合する。モノマーが重合すると、照射領域９２５におけるモノマーの量が減少するため、それに応じて非照射領域９４０中のモノマーが照射領域９２５に拡散移動する。前述したように、ポリマー９１５とモノマーは、互いに屈折率差が生じるように適宜選択されるため、モノマーの拡散移動に伴って照射領域９２５と非照射領域９４０との間に屈折率差が生じる。
【０１９３】
図１３は、母材９６０において、照射領域９２５と非照射領域９４０との間で屈折率差が生じる様子を説明するための図であり、層９１１の横断面の位置を横軸にとり、横断面の屈折率を縦軸にとったときの屈折率分布を示す図である。
【０１９４】
本実施形態では、モノマーとしてポリマー９１５より屈折率が小さいものを用いているため、モノマーの拡散移動に伴い、非照射領域９４０の屈折率が高くなるとともに、照射領域９２５の屈折率は低くなる（図１３（ａ）参照）。
【０１９５】
モノマーの拡散移動は、照射領域９２５においてモノマーが消費され、それに応じて形成されたモノマーの濃度勾配がきっかけとなって起こると考えられる。このため、非照射領域９４０全体のモノマーが一斉に照射領域９２５に向かうのではなく、照射領域９２５に近い部分から徐々に移動が始まり、これを補うように非照射領域９４０の中央部から外側へのモノマーの移動も生起される。その結果、図１３（ａ）に示すように、照射領域９２５と非照射領域９４０との境界を挟んで、非照射領域９４０側に高屈折率領域Ｈ、照射領域９２５側に低屈折率領域Ｌが形成される。これら高屈折率領域Ｈおよび低屈折率領域Ｌは、それぞれ上述したようなモノマーの拡散移動に伴って形成されるため、必然的に滑らかな曲線で構成されることとなる。具体的には、高屈折率領域Ｈは、例えば上に凸の略Ｕ字状となり、低屈折率領域Ｌは、例えば下に凸の略Ｕ字状となる。
【０１９６】
なお、上述したようなモノマーが重合してなるポリマーの屈折率は、重合前のモノマーの屈折率とほぼ同じ（屈折率差が０〜０．００１程度）であるため、照射領域９２５では、モノマーの重合が進むにつれ、モノマーの量およびモノマー由来の物質の量に応じて屈折率の低下が進むこととなる。
【０１９７】
一方、非照射領域９４０では、重合開始剤やモノマーが活性化されないため、モノマーは重合しない。
【０１９８】
また、照射領域９２５ではモノマーの重合が進むにつれてモノマーの拡散移動の容易性が徐々に低下する。これにより、照射領域９２５では、非照射領域９４０に近いほど自ずとモノマーの濃度が高くなり、屈折率の低下量が大きくなる。その結果、照射領域９２５に形成される低屈折率領域Ｌの分布形状は、左右非対称になり易く、非照射領域９４０側の勾配はより急峻なものとなる。
【０１９９】
また、ポリマー９１５は前述したように離脱性基を有していてもよい。この離脱性基は活性放射線９３０の照射に伴って離脱し、ポリマー９１５の屈折率を低下させる。したがって、照射領域９２５に活性放射線９３０が照射されると、層９１１では、前述したモノマーの拡散移動が開始されるとともに、ポリマー９１５から離脱性基が離脱し、照射領域９２５の屈折率は照射前から低下することとなる（図１３（ｂ）参照）。
【０２００】
この屈折率の低下は、照射領域９２５全体で一律に生じるため、前述した高屈折率領域Ｈと低屈折率領域Ｌの屈折率差は、より拡大される。その結果、図１３（ｂ）に示すグレーデッドインデックス型の屈折率分布Ｗが得られる。グレーデッドインデックス型の屈折率分布とは、屈折率の極大値を有し、その極大値の両側では屈折率が裾を引くように連続的に低下するような分布のことをいう。
【０２０１】
なお、組成物９０１を用いて製造されたコア層では、コア部の屈折率分布がグレーデッドインデックス型になっている。このような分布は、屈折率が階段状に変化するステップインデックス型の分布に比べて、コア部を伝搬する信号光の閉じ込め作用が強い。このため、伝送効率の高いコア部が得られる。
【０２０２】
なお、活性放射線９３０の照射量を調整することにより、形成される屈折率差を制御することができ、例えば、照射量を多くすることで、屈折率差を拡大することができる。
【０２０３】
また、上記のような屈折率差の形成は、母材９６０に含まれる複数の層９１１において、活性放射線９３０の一回の照射で同時に生じる。このため、複数の層９１１に対して個別に照射する必要がなく、製造工程の大幅な簡略化が図られる。特に、前記第３実施形態では、各コア層に形成されるパターンは、ミラーの有無を除いて互いに同じになっている。このため、各実施形態は、一回の照射で同時に形成するのに適した構造であるといえる。さらに、各層９１１間に形成されるパターンの層間の位置関係はほぼ完全に一致するため、個別に照射する場合に比べて、位置ズレが極めて少なくなり、層間の光結合効率の向上が図られる。
【０２０４】
一方、本実施形態の場合、上記のような屈折率差の形成は、組成物９０２から形成された層９１２では生じない。
【０２０５】
次に、母材９６０に加熱処理を施す。この加熱処理において、光を照射した照射領域９２５中のモノマーがさらに重合する。一方で、この加熱工程において、非照射領域９４０のモノマーは揮発することとなる。これにより、非照射領域９４０ではモノマーがさらに少なくなり、屈折率が高くなってポリマー９１５に近い屈折率となる。
【０２０６】
この加熱処理における加熱温度は、特に限定されないが、３０〜１８０℃程度であるのが好ましく、４０〜１６０℃程度であるのがより好ましい。
【０２０７】
また、加熱時間は、照射領域９２５のモノマーの重合反応がほぼ完了するように設定するのが好ましく、具体的には、０．１〜２時間程度であるのが好ましく、０．１〜１時間程度であるのがより好ましい。
なお、この加熱処理は必要に応じて行えばよく、省略してもよい。
【０２０８】
以上のような原理で、母材９６０のうち、層９１１において相対的に屈折率の高い部分と低い部分とが形成される。その結果、層９１１は、コア層１３となり、また、層９１２は、各クラッド層１１１、１１２となり、これらが積層されてなる積層体９７０が得られる（図１２参照）。
【０２０９】
ここで、コア層１３のうち、照射領域９２５と非照射領域９４０との境界付近には、上述した低屈折率領域Ｌに由来する、屈折率の特に低い部分が形成される。この部分は、側面クラッド部１５ａや端面クラッド部１５ｂよりも屈折率が低い部分であり、かつ、コア部１４と側面クラッド部１５ａおよび端面クラッド部１５ｂとを隔てるように形成されることとなる。このようにして上述した低屈折率層１４５が形成される。つまり、コア層１３のうち、図１２（ｂ）に示す非照射領域９４０が主にコア部１４になり、照射領域９２５が主に側面クラッド部１５ａや端面クラッド部１５ｂになり、照射領域９２５と非照射領域９４０との界面には低屈折率層１４５が形成される。したがって、上述したような製造方法であれば、高屈折率領域Ｈと低屈折率領域Ｌとの境界に、自ずと低屈折率層１４５が形成されることになるので、このような製造方法は、本発明の光導波路の製造において有用である。
【０２１０】
なお、低屈折率層１４５がこのような原理で形成されると、低屈折率層１４５の厚さ方向における屈折率の変化は、前述したように連続的なものとなる。このため、信号光が低屈折率層１４５を厚さ方向に透過する場合には、その透過効率が高くなる。これは、信号光の進行方向における屈折率の変化が連続的である場合、屈折率の変化が不連続的であるものに比べて、伝送損失が抑えられるからである。したがって、上述したような方法で製造された光導波路１は、伝送効率の高いものとなる。
【０２１１】
また、図１１には図示しないものの、上記の形成原理によれば、低屈折率層は、コア部１４の長手方向の両端面近傍のみならず、両側面近傍にも形成される。すなわち、低屈折率層は、コア層１３中においてコア部１４を囲むように形成されることとなる。このように低屈折率層が設けられることによって、コア部１４における光信号の閉じ込め効果が増強され、光導波路１の伝送効率をさらに高めることができる。
【０２１２】
なお、モノマーとしてポリマー９１５より高い屈折率を有するものを用いる場合には、上記と反対に、モノマーの拡散移動に伴って移動先の屈折率が高くなるため、それに応じて、照射領域９２５および非照射領域９４０を設定するようにすればよい。
【０２１３】
また、活性放射線９３０として、レーザー光のように指向性の高い光を用いる場合には、マスク９３５の使用を省略してもよい。
【０２１４】
［３］次に、積層体９７０に凹部１６０１、１６０２、１６０３、１６０４を形成する。
【０２１５】
これらの凹部１６０１、１６０２、１６０３、１６０４は、積層体９７０の下面側から一部を除去する掘り込み加工により形成される。この掘り込み加工は、例えば、レーザー加工法、ダイシングソーによるダイシング加工法等により行うことができる。
【０２１６】
なお、前記各実施形態は、凹部の形成にあたって、積層体９７０の形成後、全ての凹部をまとめて形成し得る構造になっているので、掘り込み加工を行う際には、一度基準位置を決めれば、その後、全ての凹部を形成し終わるまでその基準位置を利用し続けることが可能な形態である。したがって、凹部間の間隔等を高い精度で再現することができ、位置ズレによる光結合損失の発生を抑制することができる。
【０２１７】
また、基準位置を決める場合、以下のようにすれば基準位置の決定が容易である。
まず、コア部１４の１つに対して凹部（ミラー）を形成する。次いで、ミラーを形成したコア部１４に対して、凹部を形成したのとは反対の端部から光を入射する。これにより、入射光がミラーに反射してミラー形成位置が発光する。この発光を捉え、発光位置をその後の加工の基準位置として利用することにより、コア部１４の位置に対して加工の基準位置を正確に合わせることができる。その後、発光位置を原点としながらその他の凹部（ミラー）をまとめて形成すれば、ミラー間の位置関係および離間距離を設計通りに正確に形成することができる。
以上のようにして、光導波路１が得られる。
【０２１８】
＜電子機器＞
上述したような本発明の光導波路は、他の光学素子（受発光素子等）との光結合効率が高いものである。このため、本発明の光導波路を備えることにより、２点間で高品質の光通信を行い得る信頼性の高い電子機器（本発明の電子機器）が得られる。
【０２１９】
本発明の光導波路を備える電子機器としては、例えば、携帯電話、ゲーム機、ルーター装置、ＷＤＭ装置、パソコン、テレビ、ホーム・サーバー等の電子機器類が挙げられる。これらの電子機器では、いずれも、例えばＬＳＩ等の演算装置とＲＡＭ等の記憶装置との間で、大容量のデータを高速に伝送する必要がある。したがって、このような電子機器が本発明の光導波路を備えることにより、電気配線に特有なノイズ、信号劣化等の不具合が解消され、その性能の飛躍的な向上が期待できる。
【０２２０】
さらに、光導波路部分では、電気配線に比べて発熱量が大幅に削減される。このため、冷却に要する電力を削減することができ、電子機器全体の消費電力を削減することができる。
【０２２１】
以上、本発明の光導波路、光電気混載基板および電子機器について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば光導波路には、任意の構成物が付加されていてもよい。
【０２２２】
また、光導波路の製造方法は上記のものに限定されず、例えば、活性放射線の照射により分子結合を切断し、屈折率を変化させる方法（フォトブリーチ法）、組成物に光異性化または光二量化可能な不飽和結合を有する光架橋性ポリマーを含有させ、これに活性放射線を照射して分子構造を変化させるとともに屈折率を変化させる方法（光異性化法・光二量化法）、成膜技術とフォトリソグラフィー技術とエッチング技術とを組み合わせて各部を異なる材料で構成する等の方法を用いることもできる。
【０２２３】
また、光導波路の屈折率分布は、ステップインデックス型の分布等であってもよい。
また、光導波路の形態は、前記各実施形態で説明したような積層構造でなくてもよく、例えばコア部を覆うように管状のクラッド部が設けられた構造であってもよい。
【実施例】
【０２２４】
次に、本発明の実施例について説明する。
１．光導波路の製造
（実施例１）
（１）脱離性基を有するノルボルネン系樹脂の合成
水分および酸素濃度がいずれも１ｐｐｍ以下に制御され、乾燥窒素で充満されたグローブボックス中において、ヘキシルノルボルネン（ＨｘＮＢ）７．２ｇ（４０．１ｍｍｏｌ）、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン１２．９ｇ（４０．１ｍｍｏｌ）を５００ｍＬバイアル瓶に計量し、脱水トルエン６０ｇと酢酸エチル１１ｇを加え、シリコン製のシーラーを被せて上部を密栓した。
【０２２５】
次に、１００ｍＬバイアルビン中に下記化学式（Ａ）で表わされるＮｉ触媒１．５６ｇ（３．２ｍｍｏｌ）と脱水トルエン１０ｍＬを計量し、スターラーチップを入れて密栓し、触媒を十分に撹拌して完全に溶解させた。
【０２２６】
この下記化学式（Ａ）で表わされるＮｉ触媒溶液１ｍＬをシリンジで正確に計量し、上記２種のノルボルネンを溶解させたバイアル瓶中に定量的に注入し室温で１時間撹拌したところ、著しい粘度上昇が確認された。この時点で栓を抜き、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）６０ｇを加えて撹拌を行い、反応溶液を得た。
【０２２７】
１００ｍＬビーカーに無水酢酸９．５ｇ、過酸化水素水１８ｇ（濃度３０％）、イオン交換水３０ｇを加えて撹拌し、その場で過酢酸水溶液を調製した。次にこの水溶液全量を上記反応溶液に加えて１２時間撹拌してＮｉの還元処理を行った。
【０２２８】
次に、処理の完了した反応溶液を分液ロートに移し替え、下部の水層を除去した後、イソプロピルアルコールの３０％水溶液を１００ｍＬ加えて激しく撹拌を行った。静置して完全に二層分離が行われた後で水層を除去した。この水洗プロセスを合計で３回繰り返した後、油層を大過剰のアセトン中に滴下して生成したポリマーを再沈殿させ、ろ過によりろ液と分別した後、６０℃に設定した真空乾燥機中で１２時間加熱乾燥を行うことにより、ポリマー＃１を得た。ポリマー＃１の分子量分布は、ＧＰＣ測定により、Ｍｗ＝１０万、Ｍｎ＝４万であった。また、ポリマー＃１中の各構造単位のモル比は、ＮＭＲによる同定により、ヘキシルノルボルネン構造単位が５０ｍｏｌ％、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位が５０ｍｏｌ％であった。
【０２２９】
【化２】
0005799592.tif 000003
【０２３０】
【化３】
0005799592.tif 000004
【０２３１】
（２）組成物の製造
（２−１）コア層形成用の組成物の製造
精製した上記ポリマー＃１  １０ｇを１００ｍＬのガラス容器に秤量し、これにメシチレン４０ｇ、酸化防止剤Ｉｒｇａｎｏｘ１０７６（チバガイギー社製）０．０１ｇ、シクロヘキシルオキセタンモノマー（式（２０）で示したモノマー、東亜合成製  ＣＨＯＸ、ＣＡＳ＃４８３３０３−２５−９、分子量１８６、沸点１２５℃／１．３３ｋＰａ）２ｇ、重合開始剤（光酸発生剤）  ＲｈｏｄｏｒｓｉｌＰｈｏｔｏｉｎｉｔｉａｔｏｒ  ２０７４（Ｒｈｏｄｉａ社製、ＣＡＳ＃  １７８２３３−７２−２）（1.36E-2g、酢酸エチル０．１ｍＬ中）を加え均一に溶解させた後、０．２μｍのＰＴＦＥフィルターによりろ過を行い、清浄な感光性樹脂組成物を得た。
【０２３２】
（２−２）クラッド層形成用の組成物の製造
クラッド層形成用の組成物として、感光性ノルボルネン樹脂組成物（プロメラス社製  Ａｖａｔｒｅｌ２０００Ｐワニス）を用意した。
【０２３３】
（３）光導波路の製造
（母材の製造）
ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）フィルム上にクラッド層形成用の組成物をドクターブレードにより均一に塗布した後、４５℃の乾燥機に１５分間投入し、クラッド層形成層を形成した。形成されたクラッド層形成層は、厚さが５μｍであり、無色透明であった。
【０２３４】
次いで、形成したクラッド層形成層上にコア層形成用の組成物をドクターブレードにより均一に塗布した後、４５℃の乾燥機に１５分間投入し、溶剤を完全に除去した。
【０２３５】
以上のような、クラッド層形成層とコア層形成層とを交互に塗り重ねて、光導波路を製造するための母材を得た。なお、コア層形成層の厚さは５０μｍであった。
【０２３６】
また、コア部の屈折率は１．５５３、クラッド部の屈折率（側面クラッド部の屈折率およびクラッド層の屈折率の平均）は１．５３０、端面クラッド部の屈折率は１．５４０、低屈折率層の屈折率は１．５３６であった。
【０２３７】
（露光）
次いで、母材の上面にフォトマスクを圧着して紫外線を５００ｍＪ／ｃｍ２で選択的に照射した。マスクを取り去り、乾燥機中１５０℃で１．５時間の加熱を行った。なお、フォトマスクには、図１、２に示す側面クラッド部、端面クラッド部等の低屈折率領域に対応した開口が形成されたものを用いた。これにより、光導波路を製造するための積層体を得た。得られた積層体中のコア層では、側面クラッド部の幅が８０μｍ、低屈折率層の厚さが５μｍであった。また、コア部の幅は５０μｍとした。
【０２３８】
（凹部加工）
次いで、積層体に対してレーザー加工により、図２に示す凹部を形成した。これにより光路を９０度変換するミラー付き光導波路を得た。なお、得られた光導波路の長さは１０ｃｍであり、後述するいずれの光導波路についてもミラー間の長さが同じになるようにした。
【０２３９】
（実施例２）
低屈折率層の厚さを１μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして光導波路を得た。
【０２４０】
（実施例３）
低屈折率層の厚さを１０μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして光導波路を得た。
【０２４１】
（実施例４）
低屈折率層の厚さを２０μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして光導波路を得た。
【０２４２】
（実施例５）
低屈折率層の厚さを２５μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして光導波路を得た。
【０２４３】
（実施例６）
低屈折率層の厚さを０．５μｍに変更した以外は、実施例１と同様にして光導波路を得た。
【０２４４】
（実施例７〜１１）
紫外線の照射量を変えて露光するようにした以外は、実施例１と同様にして光導波路を得た。その結果、光導波路の各部の屈折率を実施例１から変えることができた。具体的には、紫外線の照射量を減らすことにより、端面クラッド部と低屈折率層との屈折率差を小さくすることができ、紫外線の照射量を多くすることにより、端面クラッド部と低屈折率層との屈折率差を大きくすることができた。
【０２４５】
（比較例）
補償層の形成および低屈折率層の形成を省略した以外は、実施例１と同様にして光導波路を得た。なお、得られた光導波路の断面図を図１４に示す。図１４に示す光導波路８では、下側からクラッド層８１、コア層８３、クラッド層８２がこの順で積層されており、コア層８３中には実施例１で得られた光導波路と同条件のコア部および側面クラッド部が形成されている。また、実施例１で得られた光導波路と同様、凹部８４が形成されている。
【０２４６】
（参考例１）
図１４に示す光導波路８に対して、実施例１と同様の低屈折率層を付加した以外は、比較例と同様にして光導波路を得た。
【０２４７】
（参考例２）
図１４に示す光導波路８のコア層８３に対して、実施例１と同様の端面クラッド部を付加した以外は、比較例と同様にして光導波路を得た。
【０２４８】
２．光導波路の評価
２．１．光導波路の挿入損失の評価
８５０ｎｍＶＣＳＥＬ（面発光レーザー）より発せられた光を５０μｍφの光ファイバーを経由して、実施例、比較例および参考例で得られた光導波路に導入し、２００μｍφの光ファイバーで受光を行って光の強度を測定した。なお、測定には挿入損失法を用いた。そして、比較例で得られた光導波路の挿入損失を１としたときの相対値を求め、これを以下の評価基準にしたがって評価した。
【０２４９】
＜挿入損失の評価基準＞
ＡＡ：挿入損失の相対値が０．３未満である
Ａ：挿入損失の相対値が０．３以上０．５未満である
Ｂ：挿入損失の相対値が０．５以上０．７未満である
Ｃ：挿入損失の相対値が０．７以上０．９未満である
Ｄ：挿入損失の相対値が０．９以上１未満である
Ｅ：挿入損失の相対値が１以上である
【０２５０】
２．２．光導波路の伝送損失の評価
挿入損失の評価後、光導波路のミラー近傍を切り落とし、全て同じ長さに揃えて、カットバック法により光導波路の伝送損失（単位ｄＢ／ｃｍ）を測定した。
結果を表１に示す。
【０２５１】
【表１】
0005799592.tif 000005
【０２５２】
表１から明らかなように、各実施例で得られた光導波路は、いずれも比較例で得られた光導波路に比べて挿入損失が抑えられていることが認められた。
【０２５３】
また、伝送損失については、実施例１、４、５、および比較例で得られた光導波路を除いて、いずれもほぼ同等であった。なお、実施例４、５、および比較例で得られた光導波路の伝送損失は、その他のものに比べて約２０％大きかった。また、実施例１で得られた光導波路の伝送損失は、その他のものに比べて約２０％小さかった。
【０２５４】
以上の結果から、伝送損失の差を差し引いたとしても、各実施例で得られた光導波路は、比較例および参考例で得られた光導波路に比べて、光ファイバーとの結合部における損失が低くなっていると推察される。したがって、各実施例で得られた光導波路は、受発光素子等に対する光結合効率が高いといえる。
【符号の説明】
【０２５５】
１              光導波路
１０            光導波路モジュール
１１１、１１２、１１３  クラッド層
１３、１３１、１３２  コア層
１４            コア部
１４５          低屈折率層
１５ａ          側面クラッド部
１５ｂ          端面クラッド部
１６０、１６０１、１６０２、１６０３、１６０４  凹部
１６１、１６２、１６１１、１６１２、１６１３、１６１４  ミラー
１８            かん合穴
７０            光ファイバー
７１            発光素子
７１０          素子本体
７１１          発光部
７１２          電極
７２            受光素子
７２０          素子本体
７２１          受光部
７２２          電極
７３            発光用光ファイバーコネクター
７３１          コネクター本体
７３２          貫通孔
７３３          かん合ピン
７４            受光用光ファイバーコネクター
７４１          コネクター本体
７４２          貫通孔
７４３          かん合ピン
７５            電気配線
７６            バンプ
７９            アンダーフィル
８              光導波路
８１、８２      クラッド層
８３            コア層
８４            凹部
９０１、９０２  組成物
９１１、９１２  層
９１５          ポリマー
９２０          添加剤
９２５          照射領域
９３０          活性放射線
９３５          マスク
９３５１        開口
９４０          非照射領域
９５１          支持基板
９６０          母材
９７０          積層体
２              支持フィルム
３              カバーフィルム
１Ａ            光入射端部
１Ｂ            光出射端部
Ｍ１            交点
Ｌ１、Ｌ２      光跡
Ｈ              高屈折率領域
Ｌ              低屈折率領域
Ｗ              屈折率分布
【図１】
0005799592.tif 000006
【図２】
0005799592.tif 000007
【図３】
0005799592.tif 000008
【図４】
0005799592.tif 000009
【図５】
0005799592.tif 000010
【図６】
0005799592.tif 000011
【図７】
0005799592.tif 000012
【図８】
0005799592.tif 000013
【図９】
0005799592.tif 000014
【図１０】
0005799592.tif 000015
【図１１】
0005799592.tif 000016
【図１２】
0005799592.tif 000017
【図１３】
0005799592.tif 000018
【図１４】
0005799592.tif 000019