(57)【要約】【課題】作業工程の簡易化が図れ、低コスト化が可能な光導波路及び光導波路装置を提供する。【解決手段】下部クラッド層３１と、下部クラッド層３１上に形成されるコア３２と、コア３２を覆う上部クラッド層３６と、を備える光導波路３０において、コア３２の一方の端部には光の伝播方向に対して傾斜した反射面３４Ａ，３４Ｂを有する切り欠き部３３が設けられ、切り欠き部３３に上部クラッド層３６により封止された空隙３５を形成してなる。コア３２の反射面３４Ａ，３４Ｂが上部クラッド層３６により封止された空隙３５に面しており、露出していないため、光導波路３０を基板１０，２０に接着しても、接着剤１２，２２が反射面３４Ａ，３４Ｂに接することがない。このため、反射面３４Ａ，３４Ｂに金属膜を設ける必要がなく、作業工程の簡易化が図れ、低コスト化することができる。【選択図】図１
2008304705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部クラッド層と、
前記下部クラッド層上に形成されるコアと、
前記コアを覆う上部クラッド層と、を備える光導波路において、
前記コアの一方の端部には光の伝播方向に対して傾斜した反射面を有する切り欠き部が設けられ、
前記切り欠き部に前記上部クラッド層により封止された空隙を形成してなることを特徴とする光導波路。
【請求項２】
下部クラッド層と、
前記下部クラッド層上に形成されるコアと、
前記コアを覆う上部クラッド層と、を備える光導波路において、
前記コアの両端部には光の伝播方向に対して傾斜した反射面を有する切り欠き部が設けられ、
前記各切り欠き部に前記上部クラッド層により封止された空隙を形成してなることを特徴とする光導波路。
【請求項３】
請求項１に記載の光導波路と、
前記反射面に向けて光を放射して前記コアにより光を伝播させる発光素子と、を備えることを特徴とする光導波路装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光導波路と、
前記コアにより伝播され前記反射面により反射された光を検出する受光素子と、を備えることを特徴とする光導波路装置。
【請求項５】
請求項２に記載の光導波路と、
前記一方の反射面に向けて光を放射して前記コアにより光を伝播させる発光素子と、
前記コアにより伝播され前記他方の反射面により反射された光を検出する受光素子と、を備えることを特徴とする光導波路装置。
【請求項６】
下部クラッド層の上に、光の伝播方向に対して傾斜した反射面を有する切り欠き部を有するコアを形成し、
次に、前記コア及び前記下部クラッド層の上に上部クラッド層の前駆体を溶媒に溶かした溶液を塗布し、
その後、加熱することで前記切り欠き部に気化した溶媒の気泡を発生させ、
気泡を維持しながら上部クラッド層を硬化させることを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項７】
前記下部クラッド層及び前記上部クラッド層はフッ素化ポリイミドを含むことを特徴とする請求項６に記載の光導波路の製造方法。
【請求項８】
前記溶媒はＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドを含むことを特徴とする請求項６または７に記載の光導波路の製造方法。
【請求項９】
前記コアには感光性樹脂が用いられ、光の透過度に勾配のあるマスクを用いて感光性樹脂を露光させる工程を経て前記切り欠き部を形成することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の光導波路の製造方法。
【請求項１０】
断面鋭角の刃により前記コアを切削して前記切り欠き部を形成することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の光導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路、光導波路装置及び光導波路の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、データ通信の高速化に伴い、高周波数に対して電気抵抗が増加する電気配線方式に代わって光導波路装置が主流となりつつある。この光導波路装置には、中心に配置された高屈折率のコアと、コアを覆う低屈折率のクラッドとからなる光導波路が用いられる。光導波路は発光素子と受光素子との間に設けられ、発光素子から放射される光を受光素子まで伝達させるものである。
【０００３】
この発光素子としては、端面発光型レーザや面発光レーザがある。このうち、端面発光型レーザは基板をへき開により切り出した端面を反射ミラーとする水平共振器により構成され、基板面と平行方向に光を共振させその方向に光を出射する。一方、面発光レーザは上下に反射鏡を配置し基板面に対して垂直方向に光を共振させるため、へき開を設ける必要がなく、量産が可能で安価であるという利点がある。
【０００４】
発光素子として面発光レーザを用いる場合や受光面が基板と平行に設けられた受光素子を用いる場合には、図７に示すように、光導波路１３０を基板１１０と平行に配置するとともに、光導波路１３０の端部を基板１１０に対して４５°に形成し、４５°に形成した端面を発光素子１１１（または受光素子１２１）と対応する位置に配置する構造が提案されている（例えば特許文献１〜３参照）。この端面が屈折率の低い空気と隣接しているため、発光素子から放射された光はコアの４５°に形成した端面で全反射して光の伝播方向に伝播し、またはコアを伝播してきた光がコアの４５°に形成した端面で全反射して受光素子の受光面に入射する。
【特許文献１】特開２００６−１７８８５号公報
【特許文献２】特開２００５−２８４２４８号公報
【特許文献３】特開２０００−２２７５２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、光導波路の端部を基板に対して４５°に形成した場合には、図７（ａ）に示すように、基板１１０に接着する際に接着剤１１２が光導波路１３０の４５°に形成した端面に回り込んだり、図７（ｂ）に示すように端面が完全に接着剤１１２で封止されたりすることがある。このように光導波路１３０の端面が接着剤１１２と接触すると、端面で光が散乱するため、反射率が低下する。これを防ぐためには、光導波路１３０の端面に金属膜１１３を設ける等の処理が必要となり、作業工程が増え、コストが増大する原因となっていた。
【０００６】
本発明の課題は、上記課題を解決し、作業工程の簡易化が図れ、低コスト化が可能な光導波路及び光導波路装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、下部クラッド層と、前記下部クラッド層上に形成されるコアと、前記コアを覆う上部クラッド層と、を備える光導波路において、前記コアの一方の端部には光の伝播方向に対して傾斜した反射面を有する切り欠き部が設けられ、前記切り欠き部に前記上部クラッド層により封止された空隙を形成してなることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、下部クラッド層と、前記下部クラッド層上に形成されるコアと、前記コアを覆う上部クラッド層と、を備える光導波路において、前記コアの両端部には光の伝播方向に対して傾斜した反射面を有する切り欠き部が設けられ、前記各切り欠き部に前記上部クラッド層により封止された空隙を形成してなることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、光導波路装置であって、請求項１に記載の光導波路と、前記反射面に向けて光を放射して前記コアにより光を伝播させる発光素子と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、光導波路装置であって、請求項１に記載の光導波路と、前記コアにより伝播され前記反射面により反射された光を検出する受光素子と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、光導波路装置であって、請求項２に記載の光導波路と、前記一方の反射面に向けて光を放射して前記コアにより光を伝播させる発光素子と、前記コアにより伝播され前記他方の反射面により反射された光を検出する受光素子と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、光導波路の製造方法であって、下部クラッド層の上に、光の伝播方向に対して傾斜した反射面を有する切り欠き部を有するコアを形成し、次に、前記コア及び前記下部クラッド層の上に上部クラッド層の前駆体を溶媒に溶かした溶液を塗布し、その後、加熱することで前記切り欠き部に気化した溶媒の気泡を発生させ、気泡を維持しながら上部クラッド層を硬化させることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の光導波路の製造方法であって、前記下部クラッド層及び前記上部クラッド層はフッ素化ポリイミドを含むことを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項６または７に記載の光導波路の製造方法であって、前記溶媒はＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドを含むことを特徴とする。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項６〜８のいずれか一項に記載の光導波路の製造方法であって、前記コアには感光性樹脂が用いられ、光の透過度に勾配のあるマスクを用いて感光性樹脂を露光させる工程を経て前記切り欠き部を形成することを特徴とする。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項６〜８のいずれか一項に記載の光導波路の製造方法であって、断面鋭角の刃により前記コアを切削して前記切り欠き部を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、作業工程の簡易化が図れ、低コスト化が可能な光導波路及び光導波路装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１９】
図１は本発明に係る光導波路３０が適用された光導波路装置１を示す模式図である。この光導波路装置１は、第１の基板１０に設けられた発光素子１１と、第２の基板２０に設けられた受光素子２１と、光導波路３０とから概略構成される。
【００２０】
発光素子１１は、例えば面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ；Vertical Cavity Surface Emitting LASER）であり、第１の基板１０の面に対して垂直方向に光を放射する。受光素子２１は、例えばフォトダイオードであり、第２の基板２０の面と平行な受光面を有する。
第１の基板１０及び第２の基板２０の上面には光導波路３０が接着剤１２，２２により接着され、後述するコア３２の反射面３４Ａ，３４Ｂが発光素子１１及び受光素子２１の上部に配置されている。
【００２１】
光導波路３０はフィルム状であり、下部クラッド層３１と、コア３２と、上部クラッド層３６と、を備える。
下部クラッド層３１はフッ素化ポリイミド等の樹脂からなるものであり、平板状に形成されている。フッ素化ポリイミドは、前駆体であるフッ素化ポリアミド酸の脱水・環化反応により得られる。
【００２２】
コア３２は下部クラッド層３１上にパターニングされており、フッ素化ポリイミド、感光性樹脂といった樹脂からなる。コア３２の屈折率は下部クラッド層３１及び上部クラッド層３６の屈折率よりも高く、コア３２と下部クラッド層３１または上部クラッド層３６との界面で光が全反射するため、コア３２中に光が閉じ込められて伝播する。
【００２３】
また、コア３２の両端部には一部が上部から楔状に切り欠かれた切り欠き部３３，３３が設けられ、反射面３４Ａ，３４Ｂが形成されている。反射面３４Ａ，３４Ｂはコア３２内の光の伝播方向に対して４５°、かつ下部クラッド層３１に対して４５°となるように形成されている。反射面３４Ａ，３４Ｂの下部にそれぞれ発光素子１１または受光素子２１が配置される。
なお、図１においては、１本のコア３２のみが記載されているが、実際には紙面と垂直な方向に複数のコア３２が並列配置されている。
【００２４】
上部クラッド層３６はコア３２及び下部クラッド層３１上に成膜されており、フッ素化ポリイミド等の樹脂からなる。上部クラッド層３６の屈折率は下部クラッド層３１の屈折率に等しく、コア３２の屈折率よりも低い。
【００２５】
なお、切り欠き部３３には上部クラッド層３６がなく、空隙３５になっている。この空隙３５内はコア３２よりも低屈折率の気体で満たされている。コア３２よりも低屈折率の気体としては、例えば空気等が挙げられる。このため、反射面３４Ａ，３４Ｂにコア３２側から入射角４５°で入射した光は反射角４５°で全反射される。
【００２６】
すなわち、下部クラッド層３１側から入射した光は反射面３４Ａによりコア３２内の光の伝播方向反射される。一方、コア３２内の光の伝播方向から入射した光は反射面３４Ｂにより下部クラッド層３１側に反射される。
【００２７】
ここで、光導波路３０による伝送について説明する。
まず、発光素子１１から放射される光は、接着剤１２、下部クラッド層３１及びコア３２を透過し、反射面３４Ａにより反射されてコア３２内の光の伝播方向に伝播する。そして、コア３２内を伝播した光は反射面３４Ｂにより反射されて下部クラッド層３１側に反射され、コア３２、下部クラッド層３１及び接着剤２２を透過して受光素子２１の受光面に入射する。
【００２８】
このように、発光素子１１から放射された光が受光素子２１により検出されることで、信号が伝達される。なお、コア３２の切り欠き３３，３３が形成された部分よりも端部は、光の伝播に用いられない。当該部分は接着剤１２，２２により第１の基板１０または第２の基板２０と接着される際の糊代として用いられる。
【００２９】
次に、光導波路３０の製造方法について図２を用いて説明する。ここで、図２は、図１と同じ断面における工程を示した図である。
まず、図２（ａ）に示すように、下部クラッド層３１を形成する。下部クラッド層３１を形成するには、下部クラッド層３１の前駆体であるフッ素化ポリアミド酸を溶媒に溶かしたクラッド溶液を、例えば平坦な基板（図示せず）に塗布し、加熱して脱水・環化する。なお、フッ素化ポリアミド酸を溶かす溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等を用いることができる。
次に、図２（ｂ）に示すように、コア３２となる樹脂層３７を下部クラッド層３１上に成膜する。
【００３０】
次に、図２（ｃ）に示すように、樹脂層３７を形状加工（パターニング）して、樹脂層３７からコア３２を形成する。パターニングは、例えば石英等の紫外線を透過させる材料からなる基板４１に、クロム等の紫外線を散乱または吸収する材料からなるマスク４２をパターニングしたマスク基板４０を樹脂層３７の上部に配置し、マスク基板４０を通して紫外線ＵＶを上部から樹脂層３７に照射することで行う。
【００３１】
ここで、樹脂層３７に、露光された部分が残るネガ型の感光性樹脂が用いられている場合には、マスク基板４０のコア３２の部分に対応する位置にマスク４２を形成するとともに、コア３２の切り欠き部３３に対応する位置に、厚さに勾配をつけたマスク（グラデーションマスク４３）を形成する。グラデーションマスク４３の厚さが薄いところほど紫外線の透過量が多くコア３２が厚く残り、厚いところほど紫外線の透過量が少なくコア３２が薄く残るため、コア３２の厚さに勾配が形成され、図２（ｄ）に示すように切り欠き部３３を有するコア３２を形成することができる。
【００３２】
なお、樹脂層３７に、露光されなかった部分が残るポジ型の感光性樹脂が用いられている場合には、コア３２以外の部分に対応する位置にマスク４２を形成するとともに、図３（ａ）に示すように、コア３２の切り欠き部３３に対応する位置に、図２（ｃ）とは逆方向に厚さの勾配をつけたグラデーションマスク４３を設ける。グラデーションマスク４３の厚さが薄いところほど紫外線の透過量が多くコア３２が薄く残り、厚いところほど紫外線の透過量が少なくコア３２が厚く残るため、コア３２の厚さに勾配が形成され、図３（ｂ）に示すように切り欠き部３３を有するコア３２を形成することができる。
【００３３】
あるいは、上記いずれかの方法により、切り欠き部３３がないコア３２を形成した後に、図４（ａ）に示すように、外周に断面鋭角（４５°）の刃を有する円板状のダイサーブレード５０でコア３２を切削し、図４（ｂ）に示すように切り欠き部３３を形成してもよい。
【００３４】
以上のようにして切り欠き部３３を有するコア３２を形成したら、図５（ａ）に示すように、コア３２及び下部クラッド層３１を被覆するように、上部クラッド層３６の前駆体であるフッ素化ポリアミド酸を溶媒に溶かしたクラッド溶液３８を塗布する。ここで、フッ素化ポリアミド酸を溶かす溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等を用いることができる。
【００３５】
次に、下部クラッド層３１及びコア３２とともに、クラッド溶液３８を溶媒の沸点まで上昇させ、溶媒を蒸発させる。なお、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドの沸点は、大気圧で１６５℃である。
ここで、室温から１６５℃までの昇温速度は、毎分２０℃以下であることが好ましい。昇温速度が毎分２０℃以下であると、溶媒が表面から気化するとともに、図６に示すように、切り欠き部３３からも気化した溶媒による気泡３９が形成される。
【００３６】
溶媒が蒸発した後、さらに、加熱を続けると、フッ素化ポリアミド酸の脱水・環化によりフッ素化ポリイミドが生成され、クラッド溶液３８が徐々に硬化する。この間に発生する水（水蒸気）も気泡３９内に放出される。
【００３７】
その後、フッ素化ポリアミド酸の脱水・環化が進むと、図５（ｂ）に示すように、フッ素化ポリイミドを主成分とする完全に硬化した上部クラッド層３６が形成される。気泡３９は上部クラッド層３６により封止された空隙３５として残存する。
以上により、光導波路３０が完成する。
【００３８】
このように形成された光導波路３０では、コア３２の反射面３４Ａ，３４Ｂが上部クラッド層３６により封止された空隙３５に面しており、露出していないため、光導波路３０を第１の基板１０及び第２の基板２０に接着しても、接着剤１２，２２が反射面３４Ａ，３４Ｂに接することがない。このため、反射面３４Ａ，３４Ｂに金属膜を設ける必要がなくなるので、作業工程の簡易化が図れ、低コスト化することができる。
【００３９】
また、光導波路３０に光の伝播に用いられない部分が形成されているため、当該部分を接着剤１２，２２の糊代として用いることで第１の基板１０及び第２の基板２０との接着面積を多くとることができ、接着強度を向上させることができ、光導波路装置１の信頼性を向上させることができる。
【００４０】
また、ダイサーブレード５０でコア３２を切削して切り欠き部３３を形成した場合には、反射面３４の表面にブレード痕が発生し表面が荒れるおそれがあるが、クラッド溶液３８を塗布した後に溶媒を揮発させることで、ブレード痕が解消され、反射面３４の反射率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る光導波路３０が適用された光導波路装置１を示す模式図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は光導波路３０の製造方法の説明図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）ともに切り欠き部３３を形成する他の方法を示す説明図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）ともに切り欠き部３３を形成する他の方法を示す説明図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は光導波路３０の製造方法の説明図である。
【図６】切り欠き部３３から気泡３９が形成される状態を示す模式図である。
【図７】従来の光導波路装置を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  光導波路装置
１１  発光素子
２１  受光素子
３０  光導波路
３１  下部クラッド層
３２  コア
３３  切り欠き部
３４Ａ，３４Ｂ  反射面
３５  空隙
３６  上部クラッド層
３８  クラッド溶液
４２  マスク
４３  グラデーションマスク
５０  ダイサーブレード
【図１】
2008304705.tif 000003
【図２】
2008304705.tif 000004
【図３】
2008304705.tif 000005
【図４】
2008304705.tif 000006
【図５】
2008304705.tif 000007
【図６】
2008304705.tif 000008
【図７】
2008304705.tif 000009