(57)【要約】【課題】コア内を伝播する光を減衰させずに、コア以外に漏れた光を効率よく減衰させることができ、コア同士におけるクロストーク及びコアにおけるノイズを抑止することができる光導波路を提供する。【解決手段】光が伝播するコア１１と、コア１１よりも屈折率が低く、コア１１の周りを囲むように配設されたクラッド１２と、クラッド１２の外側に形成された、コア１１を伝播する光と略同波長の光を吸収する光吸収部１３とを有する光導波路。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が伝播するコアと、
前記コアよりも屈折率が低く、前記コアの周りを囲むように配設されたクラッドと、
前記クラッドの外側に形成された、前記コアを伝播する光と略同波長の光を吸収する光吸収部とを有する光導波路。
【請求項２】
前記光吸収部は、光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に、前記コア部分を伝播する光と略同波長の光を吸収する色素を混入させた部分であることを特徴とする請求項１に記載の光導波路。
【請求項３】
前記光吸収部の硬化性樹脂の硬化後の屈折率は、前記クラッドの屈折率との差が０．０２以下であることを特徴とする請求項２に記載の光導波路。
【請求項４】
前記光吸収部の硬化性樹脂は、前記クラッドを構成している材料であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の光導波路。
【請求項５】
前記コアを伝播する光は、波長８００ｎｍ以上９００ｎｍ以下の近赤外光であり、前記光吸収部には、光硬化性又は熱硬化性の樹脂に、シアニン色素、ピリリウム色素、又はフタロシアニン色素を混入された部分であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光導波路。
【請求項６】
前記光吸収部は、前記クラッドの外周部全面に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光導波路。
【請求項７】
前記光吸収部は、前記クラッドの表面における、前記コアに光が入射される光入射部と前記コアから光が出射される光出射部とを除いた部分に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光導波路。
【請求項８】
前記コアと前記クラッドとを作成するための基材部を更に有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の光導波路。
【請求項９】
前記基材部は、前記クラッドと前記光吸収部との間に位置することを特徴とする請求項８に記載の光導波路。
【請求項１０】
前記光吸収部は、前記基材部の表面全面に設けられていることを特徴とする請求項６又は請求項９に記載の光導波路。
【請求項１１】
前記光吸収部は、可視域で透明であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の光導波路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路に関する。特に複数のコアを有する光導波路であって、コア間におけるクロストークを抑止することができる光導波路に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックなどの光硬化性樹脂を用いた光導波路は、他の材料を用いた光導波路と比較して、光を照射することによって硬化することから、温度変化によるコア部分とクラッド部分の歪みや、コア部分の欠損等がおこることがない。また、光導波路が光硬化性樹脂であるので、プロセスを用いて複雑な光導波路の形成を容易に行うことができるという長所がある。これらのことから、低価格で高機能の光導波路部品への応用が期待され、検討が進められている。
【０００３】
光導波路においては、光を導波する複数のコアとコアより低い屈折率を有しコアを埋設しているクラッドとを有している。このような光導波路において、コアに光を入射するときに光を入射する角度がずれるなどの理由によって、コア内にのみ光が入射せずクラッドに光が入射され伝播してしまうことがある。クラッド内に光が伝播すると、コア同士におけるクロストークが発生してしまう。これは、クラッド内を伝播する光が、入射されるべきコア以外のコアに入射されてしまうからである。
【０００４】
そこで、コア以外に漏れた光をできるだけ減衰させる必要がある。このようなクロストークを抑止するための方法としては、クラッド内に微粒子を配合することによってコアから漏れた光を散乱し、クラッド内を伝播する光を減衰させる方法がある（例えば特許文献１）。この方法においては、クラッド内を伝播する光を減衰させることによって、コア同士におけるクロストークを抑止している。
【特許文献１】特開平０３−２８９６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、クラッド内に微粒子を配合することによってクラッド内を伝播する光を減衰させる方法においては、コア内を伝播する光をも減衰させてしまうという問題点がある。光導波路はコアとクラッドとの界面において反射することによって光が伝播している。この界面における反射は、クラッド側に光が少し入り込んで行われる。そのため、このクラッド側に入り込んだ光がクラッド内に配合された微粒子によって散乱されてしまい、コア内を伝播する光も減衰してしまう。
【０００６】
また、クラッド内に配合された微粒子によって、光導波路においてはコアを視認することが難しくなっている。そのため、光導波路に入射する光源からの光がどのように伝播しているかを視認することが難しく、光源と光導波路とにおける位置合わせが非常に難しいという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、コア内を伝播する光を減衰させることがなく、コア以外に漏れた光を減衰することができる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】
【０００８】
本発明の第１の形態に係る光導波路は、光が伝播するコアと、前記コアよりも屈折率が低く、前記コアの周りを囲むように配設されたクラッドと、前記クラッドの外側に形成された、前記コアを伝播する光と略同波長の光を吸収する光吸収部とを有するものである。このようにすることによって、複数のコア間で生じるクロストークを引き起こすクラッド内に伝播する光を減衰させることができる。
【０００９】
本発明の第２の態様に係る光導波路は、上述の光導波路であって、前記光吸収部は、光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂に、前記コア部分を伝播する光と略同波長の光を吸収する色素を混入させた部分であることを特徴とするものである。このようにすることによって、コアやクラッドと同様の作成方法を用いることができ、容易に作成することが可能である。
【００１０】
本発明の第３の態様に係る光導波路は、第２の態様に係る光導波路であって、前記光吸収部の硬化性樹脂の硬化後の屈折率は、前記クラッドの屈折率との差が０．０２以下であることを特徴とするものである。このようにすることによって、クラッド内を伝播する光を光吸収部に伝播させることができ、より効率的にコア以外に漏れた光を吸収することができる。
【００１１】
本発明の第４の態様に係る光導波路は、第２の態様又は第３の態様に係る光導波路であって、前記光吸収部の硬化性樹脂は、前記クラッドを構成している材料であることを特徴とするものである。このようにすることによって、クラッド内を伝播する光を光吸収部に伝播させることができ、より効率的にクラッド内を伝播する光を吸収することができる。
【００１２】
本発明の第５の態様に係る光導波路は、上述の光導波路であって、前記コアを伝播する光は、波長８００ｎｍ以上９００ｎｍ以下の近赤外光であり、前記光吸収部には、光硬化性又は熱硬化性の樹脂に、シアニン色素、ピリリウム色素、又はフタロシアニン色素を混入された部分であることを特徴とするものである。これらの色素は、８５０ｎｍ近傍の波長の光を吸収し、クラッド内を伝播する光を吸収することができる。
【００１３】
本発明の第６の態様に係る光導波路は、上述の光導波路であって、前記光吸収部は、前記クラッドの外周部全面に設けられていることを特徴とするものである。このことによって、クラッド内を伝播する光を吸収する可能性を高めることができ、減衰させることができる。
【００１４】
本発明の第７の態様に係る光導波路は、第１の態様から第５の態様に係る光導波路であって、前記光吸収部は、前記クラッドの表面における、前記コアに光が入射される光入射部と前記コアから光が出射される光出射部とを除いた部分に設けられていることを特徴とするものである。このことによって、光吸収部が可視光を吸収しても、可視光によるアライメントを行うことができる。
【００１５】
本発明の第８の態様に係る光導波路は、上述の光導波路であって、前記コアと前記クラッドとを作成するための基材部を更に有することを特徴とするものである。基材部を有することによって、容易に光導波路を扱うことができるようになる。本発明の第９の態様に係る光導波路は、第８の態様に係る光導波路における前記基材部は、前記クラッドと前記光吸収部との間に位置することを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の第１０の態様に係る光導波路は、第７の態様から第９の態様に係る光導波路であって、前記光吸収部は、前記基材部の表面全面に設けられていることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第１１の態様に係る光導波路は、上述の光導波路であって、前記光吸収部は、可視域で透明であることを特徴とするものである。このことによって、可視光によるアライメントを容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る光導波路によれば、コア内を伝播する光を減衰させずに、コア以外に漏れた光を効率よく減衰させることができる。このことから、コア同士におけるクロストーク及びコアにおけるノイズを抑止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。この実施の形態は、本発明を光導波路に適用したものである。本実施の形態に係る光導波路においては、近赤外の光を導波する光導波路を例として説明する。この近赤外光は、波長が８００ｎｍ以上９００ｎｍ以下の光である。本実施の形態に係る光導波路は、このコアを伝播する光を吸収する色素を配合した樹脂をクラッドのコアに対して反対側に塗布する。この樹脂によって、コア以外に漏れた光を吸収することによって、コア以外を伝播する光を減衰させ、コア同士のクロストーク及びコアにおけるノイズを抑止することができる。
【００２０】
まず、図１に本実施の形態に係る光導波路１の構造図を示す。光導波路１は、光が伝播するコア１１とコアが埋設されているクラッド１２とを有している。また、コア１１の屈折率は、クラッド１２の屈折率よりも高く設けられている。このことによって、コア１１内を伝播する光は、コア１１とクラッド１２との界面において全反射をし、コア１１の終端にまで伝播している。また、光導波路１内にはコア１１が複数設けられている。コア１１を光導波路１内に複数設けることによって、大量に信号を伝播することができるようになる。なお、図１においては、３つのコア１１を設けているが、本発明はこれに限られない。
【００２１】
しかしながら、コア１１を複数設けることによって、コア１１以外にもれた光がクラッド１２内を伝播し、クラッド１２内を伝播した光が入射されるコア１１と異なるコアに入射されてしまい、コア１１同士のクロストークが発生しまうことがある。また、クラッド１２内を伝播した光が、入射されるべきコア１１に再び戻り、ノイズを発生させてしまうことがある。そこで、本実施の形態に係る光導波路１においては、クラッド１２の表面上に光吸収部１３が設けている。光吸収部１３とコア１１の間にクラッド１２が位置しているように、光吸収部１３は設けられる。
【００２２】
ここで、本実施の形態に係る光導波路１の断面図と上面図を図２に示す。図２（ａ）が本実施の形態に係る光導波路１の断面図であり、図２（ｂ）が光導波路１の上面図である。図２において、光吸収部１３はクラッド１２の表面全面に設けられている。光吸収部１３は、クラッド１２を介してコア１１の上部に設けられている。コア１１から漏れた光がクラッド１２を介して光吸収部１３に伝播するようにしている。このようにすることによって、光吸収部１３は、コア１１からもれた光を吸収する。光吸収部１３は、コア１１を伝播する光の波長の光を吸収する材料で作成されている。例えば、コア１１内を伝播する光が近赤外光であれば、光吸収部１３は近赤外光を吸収する材料で作成されている。そのことによって、クラッド１２内を伝播する光を光吸収部１３によって吸収することができ、クラッド１２内を伝播する光を減衰させ、コア１１同士のクロストークを抑止することができる。
【００２３】
クラッド１２と光吸収部１３との界面において、クラッド１２内を伝播する光が全反射してしまう可能性もある。この場合においても、クラッド１２と光吸収部１３との界面において光が反射する際に、反射する光は界面から波長程度の長さ分だけ光吸収部１３に入り込むために、光吸収部１３によって、クラッド１２内を伝播する光を減衰させることができる。
【００２４】
ここで、本実施の形態に係る光導波路１の光の伝播方向の断面図を図３に示す。図３においては、光源２１と光検知器２２が光導波路１に配設されている図を例として示している。本実施の形態に係る光導波路１は、光が入射される部分が４５度の角度を有している。このようにすることによって、光源２１からの光が光導波路１の端面によって反射して、コア１１に入射されることになる。光検知器２２は、光導波路１の終端に配設されている。典型的には、光源２１は半導体レーザが用いられ、光検知器２２にはＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  ｄｉｏｄｅ）が用いられる。なお、本発明は、この光源２１と光検知器２２の配置に限定されるものではない。
【００２５】
光源２１から出射された光は、クラッド１２を介してコア１１に入射される。このとき、この光は、光導波路１の端面によって反射され、コア１１に入射される。コア１１に入射された光は、コア１１内を伝播し光導波路１の終端にまで到達する。そして、光導波路１の終端まで到達した光は、光検知器２２によって、光信号が検知される。
【００２６】
このとき、光源２１が設けられている位置がずれていたり、光導波路１の端面が４５度になっていなかったりすると、コア１１から漏れてしまう光が発生する。この光がコア同士のクロストークの原因になるため、本実施の形態においては、光吸収部１３が設けられている。
【００２７】
また、光導波路１においては、光の入射する部分と光の出射する部分とに開口部３１、３２を設けると良い。開口部３１、３２を設けた光導波路の断面図と上面図を図４に示す。図４（ａ）が開口部３１、３２を設けた光導波路の断面図であり、図４（ｂ）が開口部３１、３２を設けた光導波路の上面図である。また、開口部３１、３２を設けた光導波路の光の伝播方向の断面図を図５に示す。
【００２８】
図４、５に示されるように、この光導波路においては、光が入射する部分と光が出射する部分とに開口部３１、３２を設けている。このようにすることによって、コア１１に光を入射する際に光吸収部１３を透過しないため光の減衰を抑止することができる。また、コア１１に光を入射する際に、光源２１と光導波路１との位置関係をアライメントする際にもコア１１の位置が明確に視認することができるたま、容易に行うことができる。なお、図４においては、開口部３１、３２を円形にして示しているが、アライメントの際にコア１１が視認できればよく、この形状には限定されない。
【００２９】
また、光吸収部１３は、クラッド１２の屈折率との差が０．０２以下である屈折率を有すると良い。このことによって、クラッド１２から光吸収部１３へ伝播する光の量を増大させることができ、より効率的に光吸収部１３における光吸収を行うことができる。さらに、光吸収部１３は、クラッド１２と同じ材料の中にコア１１内を伝播する光を吸収する色素を配合したもので構成されていると良い。これは、クラッド１２と光吸収部１３とが同じ材料を用いていることによって、クラッド１２内を伝播する光が、クラッド１２と光吸収部１３との界面で反射せずに光吸収部１３内に伝播するからである。また、クラッド１２と光吸収部１３との界面における整合性が良いため、作成するのが容易となる。
【００３０】
また、コア１１内を伝播する光が近赤外光である場合、上述の色素は、波長８５０ｎｍ近傍に吸収のピークを有する色素であることが望ましい。このことによって、近赤外光を効率的に吸収することができ、光吸収部１３内を伝播した光を略吸収することができる。さらに、上述の色素は、シアニン色素、ロイコ色素、ピリリウム色素、フタロシアニン色素、及びジイモニウム色素であると良い。これらの色素は、波長８００〜９００ｎｍに最大吸収を有しているからである。これらの色素を０．０１〜５％分散した組成物を有機溶媒に希釈したものをクラッド１２上に塗布すると良い。
【００３１】
ここで、光導波路用の硬化性組成物の例としては、エチレン性不飽和基等の重合性官能基を有する樹脂、重合性モノマー、光重合開始剤等を含む組成物が挙げられる。コア用の組成物は、前記エチレン性不飽和基等の重合性官能基を有する樹脂をアルカリ可溶性にすることで、組成物をアルカリ現像可能にすることができる。
【００３２】
ここで、エチレン性不飽和基等の重合性官能基を有する樹脂は、例えば、カルボキシル基や水酸基を有するポリ（メタ）アクリレートに、グリシジル基とエチレン性不飽和基を含有する化合物、イソシアネート基とエチレン性不飽和基を含有する化合物、あるいはアクリル酸クロライドを付加反応させることにより得ることができる。このとき、アクリル酸やメタクリル酸を共重合させ、樹脂中にカルボキシル基を導入することでアルカリ現像が可能な樹脂とすることができる。また、ポリエチレンオキシド構造、ポリプロピレンオキシド構造や、ウレタン結合を繰り返し有する直鎖構造を含み、かつ、２〜６個の（メタ）アクリロイル基を有する化合物を使用することもできる。
【００３３】
ここで、重合性モノマーの例としては、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、グリセリントリ（メタ）アクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリ（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングルコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングルコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングルコールジ（メタ）アクリレート、ビス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートジ（メタ）アクリレート、ビス（（メタ）アクリロイルオキシメチル）トリシクロ［５．２．１．０２，６］デカン（「トリシクロデカンジイルジメタノールジ（メタ）アクリレート」とも言う）、及びこれらの化合物を製造する際の出発アルコール類のエチレンオキシド又はプロピレンオキシド付加物のポリ（メタ）アクリレート類、分子内に２以上の（メタ）アクリロイル基を有するオリゴエステル（メタ）アクリレート類、オリゴエーテル（メタ）アクリレート類、オリゴウレタン（メタ）アクリレート類、及びオリゴエポキシ（メタ）アクリレート類等が挙げられる。
【００３４】
光重合開始剤の例としては、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、２−メチル−１−〔４−（メチルチオ）フェニル〕−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−（ジメチルアミノ）−１−〔４−（モルフォリニル）フェニル〕−２−フェニルメチル）−１−ブタノン等が挙げられる。
【００３５】
また、エチレン性不飽和基等の重合性官能基を有する樹脂、重合性モノマー、光重合開始剤等を含む組成物層をフィルム上に形成する方法は、前記各成分を、メチルイソブチルケトン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、トルエン、酢酸エチル、２−ヒドロキシプロピオン酸エチル等の有機溶剤に溶解させコア形成用組成物やクラッド形成用組成物とすることができる。なお、コアとクラッドの屈折率差は、例えば樹脂を形成するモノマー種を変更することで調整することができる。
【００３６】
ここで、近赤外線吸収色素の具体例を示す。近赤外線吸収色素は、シアニン色素、ロイコ色素、ピリリウム色素、フタロシアニン色素、及びジイモニウム色素が挙げられる。８５０ｎｍ〜９００ｎｍに吸収極大を有するシアニン色素の具体例として、図６に一般式を示す。この具体例として、１，５−ビス（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−１，５−ビス（ｐ−クロフェニル）−２，４−ペンタジエノール過塩素酸塩（図６（ａ）参照）、３，３'-ジエチル-２，２'−ヨウ化チアトリカーボシアニン（図６（ｂ）参照）、１，１'，３，３，３'，３'−ヘキサメチル−２，２'-インドトリカーボシアニン（図６(ｃ)参照）、及びビス(ジメチルアミノ）塩化ストレプトポリメチレンシアニン（図６（ｄ）参照）が挙げられる。
【００３７】
８５０ｎｍ〜９００ｎｍに吸収極大を有するロイコ色素の具体例として、図７に一般式を示す。特開昭５９−１９９７５７号に記載のフルオレン化合物（図７（ａ）参照）、特開昭６２−１９６１７７号に記載のフルオラン化合物（図７（ｂ）参照）、及び特開昭６１−１６５３８０号に記載のフタリド誘導体（図７（ｃ）参照）が挙げられる。８５０〜９００ｎｍに吸収極大を有するピリリウム色素の具体例として、図８に一般式を示す。
【００３８】
なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。また、上述の実施の形態においては、クラッドの表面上全面に光吸収部を用いたもの及び、クラッドの表面上で光入射部と光出射部とを除いた部分に光吸収部を用いたものの２つを挙げたが、本発明はこれに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施の形態の光導波路の構造図である。
【図２】実施の形態の光導波路の断面図と上面図である。
【図３】実施の形態の光導波路の光が導波する方向の断面図である。
【図４】実施の形態の好適な光導波路の断面図と上面図である。
【図５】実施の形態の好適な光導波路の光が導波する方向の断面図である。
【図６】８５０ｎｍ〜９００ｎｍに吸収極大を有するシアニン色素の具体例である。
【図７】８５０ｎｍ〜９００ｎｍに吸収極大を有するロイコ色素の具体例である。
【図８】８５０〜９００ｎｍに吸収極大を有するピリリウム色素の具体例である。
【符号の説明】
【００４０】
１  光導波路
１１  コア  １２  クラッド  １３  光吸収部
２１  光源  ２２  光検知器  ３１、３２  開口部
【図１】
2008032764.tif 000003
【図２】
2008032764.tif 000004
【図３】
2008032764.tif 000005
【図４】
2008032764.tif 000006
【図５】
2008032764.tif 000007
【図６】
2008032764.tif 000008
【図７】
2008032764.tif 000009
【図８】
2008032764.tif 000010