(57)【要約】【課題】  本発明は積層技術及びフォトリソグラフィー技術を使用して製造された高分子材料製の分岐光導波路に関し、製造工程で発生する気泡に起因する問題を解決して光学特性の改善を図ることを目的とする。【解決手段】  コア３４はギャップ５０を有する。ギャップ５０は、分岐部分を横切って形成してあり、長さが２μｍ以上５μｍ以下の範囲内の寸法である。上部クラッド層３６をベークするときに狭い楔先端クラッド部３８内で発生した極微細な気泡は、連通口を通ってギャップ５０内に入り、ギャップ５０内を移動して外部にまで逃げ出し、楔先端クラッド部３８内に気泡２０は残らない。なお、ギャップ５０から外部への光の放射は極く僅かであり、損失は無視できるほど小さい。【選択図】  図１
2005106862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、高分子材料製のコアと該コアを覆う高分子材料製のクラッド層とを有してなり、該クラッド層によって囲まれたコアが光導波路を形成した構成であり、且つ、該コアは、入射側コアと分岐点で分岐してある複数の分岐コアとを有する構成である分岐光導波路において、
該コアのうち上記入射側コアが複数の分岐コアに分岐されている分岐部分に、該コアを横切るギャップが形成してあり、
該ギャップは、分岐光導波路の光学特性を損なわない寸法であって、隣り合う分岐コアの間を占めている楔形状クラッド部のうち上記分岐点寄りの楔先端クラッド部に連通する構成としたことを特徴とする分岐光導波路。
【請求項２】
請求項１記載の分岐光導波路において、
該ギャップは、上記入射側コアの軸線に対して垂直である構成としたことを特徴とする分岐光導波路。
【請求項３】
請求項１記載の分岐光導波路において、
該ギャップは、上記分岐コアの軸線に対して垂直である構成としたことを特徴とする分岐光導波路。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のうち何れか一記載の分岐光導波路において、
上記ギャップは、長さが２μｍ以上で５μｍ以下の範囲内の寸法である構成としたことを特徴とする分岐光導波路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は分岐光導波路に係り、特に、積層技術及びフォトリソグラフィー技術を使用して高分子材料製の光導波路を形成してなる分岐光導波路に関する。
【０００２】
高分子材料を使用した分岐光導波路を備えた構造の分岐光導波路デバイスは、石英製の分岐光導波路デバイスに比べて光の伝播特性は低いけれども、生産性が格段に良く、製造コストも格段に安価であるという利点を有しており、光モジュールを構成する部品として多く利用されている。
【背景技術】
【０００３】
図１３は従来の１例のＹ分岐光導波路デバイス１を示す。図１３（Ａ）はＹ分岐光導波路を個片化したＹ分岐光導波路デバイスの平面図を示し、図１３（Ｂ）はＹ分岐光導波路デバイスの断面図を示す。ｚ１−ｚ２は長手方向、ｘ１−ｘ２は幅方向、ｙ１−ｙ２は厚さ方向である。Ｙ分岐光導波路デバイス１は、例えばシリコンウェハ上に積層技術及びフォトリソグラフィー技術を使用して多数の分岐光導波路２をマトリクス状に作り込み、最後にシリコンウェハをスクライブすることによって個片化し製造したものであり、高分子材料製のＹ分岐光導波路２が、シリコン基板３の上面に形成してある構成である。Ｙ分岐光導波路２は、高分子材料製の例えばフッ素化ポリイミド樹脂からなるコア４とこれを囲む同じくフッ素化ポリイミド樹脂からなる下部クラッド層５及び上部クラッド層６よりなる構成である。コア４は、Ｙ字形状を有しており、入射側コア１０と、分岐してある２つの分岐コア１２，１３とを有する。入射側コア１０、分岐コア１２，１３は、幅Ｗ１が５μｍ程度、高さＨ１が５μｍ程度と微細である。ｚ１端における分岐コア１２，１３の間隔Ａ１が２５０μｍ程度と狭く、分岐角θ１が０．５から３°と極く小さいため、分岐点１５付近の分岐コア１２，１３の対向する面の間の間隔Ａ２は２μｍよりも狭くなっている。図１４中、６ａは上部クラッド層６の一部であり、分岐点１５付近の分岐コア１２，１３の間の狭い部分を埋めているクラッド部である。
【特許文献１】ＷＯ９８／３７４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上部クラッド層６の形成時に樹脂層を高温ベークにより硬化させる際樹脂層からガスが発生する。図１４に示すように、発生したガスは極微細な気泡２０となって、樹脂層内を矢印Ｆで示すように上昇して樹脂層の上面から外部へ逃げ出す。しかし、分岐点１５の付近についてみると、分岐コア１２，１３の間隔Ａ２は２μｍよりも狭くなっているため、気泡２０が逃げ出しにくく、一部の気泡は符号２０ａで示すように分岐コア１２，１３の表面に付着して残ってしまう。
【０００５】
気泡が分岐点１５近傍の分岐コア１２，１３の表面に付着していると、この分岐コア１２，１３の表面に付着している気泡２０ａが原因で光散乱等が生じ、入射側コア１０より分岐コア１２，１３を経て分岐されて伝播される光の伝播に対して損失となって、光学特性が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、製造工程で発生する気泡に起因する問題を解消して上記課題を解決した分岐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】
【０００７】
そこで、上記課題を解決するため、本発明は、基板上に、高分子材料製のコアと該コアを覆う高分子材料製のクラッド層とを有してなり、該クラッド層によって囲まれたコアが光導波路を形成した構成であり、且つ、該コアは、入射側コアと分岐点で分岐してある複数の分岐コアとを有する構成である分岐光導波路において、
該コアのうち上記入射側コアが複数の分岐コアに分岐されている分岐部分に、該コアを横切るギャップが形成してあり、
該ギャップは、分岐光導波路の光学特性を損なわない寸法であって、隣り合う分岐コアの間を占めている楔形状クラッド部のうち上記分岐点寄りの楔先端クラッド部に連通する構成としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上述の如く、本発明によれば、コアのうち入射側コアが複数の分岐コアに分岐されている分岐部分に、コアを横切るギャップが形成してあり、このギャップは、隣り合う分岐コアの間を占めている楔形状クラッド部のうち分岐点寄りの楔先端クラッド部に連通しているため、極狭い楔先端クラッド部内に発生した微細な気泡もギャップを通して外部にまで逃がされ、微細な気泡が分岐コアの表面に付着して残存することが回避され、光学特性が改善される。また、ギャップは分岐光導波路の光学特性を損なわない寸法であるため、ギャップが存在することによって分岐光導波路の光学特性が低下することも起きない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
図１（Ａ），（Ｂ）及び図２は本発明の実施例１になるＹ分岐光導波路デバイス３１を示す。図１（Ａ）はＹ分岐光導波路を個片化したＹ分岐光導波路デバイスの平面図を示し、図１（Ｂ）はＹ分岐光導波路デバイスの断面図を示す。ｚ１−ｚ２は長手方向、ｘ１−ｘ２は幅方向、ｙ１−ｙ２は厚さ方向である。Ｙ分岐光導波路デバイス３１は、従来と同じく、シリコンウェハ上に積層技術及びフォトリソグラフィー技術を使用して多数の分岐光導波路をマトリクス状に作り込み、最後にシリコンウェハをスクライブすることによって個片化し製造したものであり、高分子材料製のＹ分岐光導波路３２が、長方形のシリコン基板３３の上面に形成してある構成である。Ｙ分岐光導波路３２は、高分子材料製の例えばフッ素化ポリイミド樹脂からなるコア３４とこれを囲む同じくフッ素化ポリイミド樹脂からなる下部クラッド層３５及び上部クラッド層３６よりなる構成である。コア３４は、Ｙ字形状を有しており、入射側コア４０と、テーパ状のテーパコア４１と、分岐してある２つの分岐コア４２，４３とを有する。入射側コア４０、分岐コア４２，４３は、幅Ｗ１１が５μｍ程度、高さＨ１１が５μｍ程度と微細である。光はｚ２側より入射側コア４０に入射され、途中で分岐されて、分岐コア４２，４３を経て、分岐コア４２のｚ１端と分岐コア４３のｚ１端から出射される。ｚ２側を入射側、ｚ１側を出射側という。
【００１１】
４５は分岐コア４２，４３がテーパコア４１から分岐した分岐点である。４２ａは分岐コア４２の始端、４３ａは分岐コア４３の始端である。４０ｚは入射側コア４０の軸線、４２ｚは分岐コア４２の軸線、４３ｚは分岐コア４３の軸線である。
【００１２】
３７は楔形状クラッド部であり、上部クラッド層３６の一部であり、分岐コア４２，４３の間の間を占めている。３８は楔先端クラッド部であり、楔形状クラッド部３７の先端の部分であり、分岐コア４２，４３のうち分岐点４５の付近の分岐コア４２，４３間を占めている。ｚ１端における分岐コア４２，４３の間隔Ａ１１は２５０μｍ程度と狭く、分岐角θ１１が０．５から３°と極く小さいため、分岐点３５付近の分岐コア４２，４３の対向する面の間の間隔、即ち、楔先端クラッド部３８のｘ１−ｘ２方向の幅寸法Ａ１２は２μｍよりも狭くなっている。
【００１３】
下部クラッド層３５、コア３４及び上部クラッド層３６は、共にフッ素化ポリイミド樹脂である。コア３４のフッ素化ポリイミド樹脂は、屈折率が下部クラッド層３５及び上部クラッド層３６のフッ素化ポリイミド樹脂の屈折率よりも高い。
【００１４】
下部クラッド層３５は、上記の樹脂をスピンコートし、高温ベーク処理により硬化して形成したものである。コア３４は、上記の樹脂をスピンコートし、高温ベーク処理により硬化後、フォトリソグラフ法及びＲＩＥエッチング法を用いてＹ字状パターンに形成したものである。上部クラッド層３６は、上記の樹脂をスピンコートし、高温ベーク処理により硬化して形成したものである。
【００１５】
５０は本発明の要部をなすギャップであり、コア３４のうち、分岐部分を横切って形成してあり、上部クラッド層３６のうち分岐点４５の付近の楔先端クラッド部３８内で発生した微細気泡がコア３４の位置よりも高い位置まで移動し易くするために形成してある。このギャップ５０は微細気泡がクラッド部３６ａ外に抜け出すように移動する通路としての役割を有するものであり、図３及び図４に拡大して示すように、分岐点４５及び始端４２ａ、４３ａを基準にみると、分岐点４５及び始端４２ａ、４３ａを内部に含むようにして形成してあり、他方、楔形状クラッド部３７を基準にみると、一部が楔先端クラッド部３８と連通するようにして形成してある。５１は、ギャップ５０のうち楔先端クラッド部３８へ連通している連通口である。ギャップ５０の長さｇは、２μｍ以上で５μｍ以下の寸法であり、フォトリソグラフ法、ＲＩＥエッチング法の条件、及び、上部クラッド層３６を形成するための樹脂の塗布の条件等によって決定される。また、ギャップ５０は入射側コア４０の軸線４０ｚに対して垂直である。
【００１６】
ギャップ５０は、コア３４を形成する過程で、フォトリソグラフ及び乾式エッチングによって形成される。上部クラッド層３６を形成するためにスピンコートした樹脂は、ギャップ５０も埋める。
【００１７】
上部クラッド層３６を形成するための樹脂がスピンコートされた後、ベーク処理を行う過程において、上記の楔先端クラッド部３８内で発生した極微細な気泡２０は、図４中、矢印５２で示すように、連通口５１を通ってギャップ５０内に入り、ギャップ５０内を移動して外部にまで逃げ出す。また、ギャップ５０内で発生した極微細な気泡２０は、ギャップ５０内を移動して外部にまで逃げ出す。よって、分岐コア４２，４３の表面に付着した状態とされる気泡の数は従来に比べて少なくなり、望ましくは零となる。よって、分岐コア４２，４３の表面に付着している気泡に起因する光の伝播に対する損失が軽減される。また、ギャップ５０の長さｇは５μｍ以下であるため、ギャップ５０から外部への光の放射は極く僅かであり、放射による損失は無視できるほど小さい。よって、Ｙ分岐光導波路デバイス３１は、従来のものに比べて、損失が小さく、改善された光学特性を有する。
【００１８】
なお、分岐コア４２，４３で挟まれている上部クラッド層３６のうち楔先端クラッド部３８よりもｚ１側の部分は、ｘ１−ｘ２方向の幅寸法が５μｍよりも十分に広いため、この部分で発生した極微細な気泡は、ｙ１方向に円滑に逃げ出す。
【００１９】
図５（Ａ），（Ｂ）は本発明の実施例２になるＹ分岐光導波路デバイス３１Ａを示す。Ｙ分岐光導波路デバイス３１Ａは、上記のＹ分岐光導波路デバイス３１とはギャップ５０Ａのみが相違する。ギャップ５０Ａは、図６及び図７に併せて示すように、分岐点４５よりｚ１方向に少しずれた位置に形成してあり、分岐コア４２，４３のうち始端４２ａ、４３ａの近くの部分を横切っている。５１Ａ１、５１Ａ２は、ギャップ５０Ａのうち楔先端クラッド部３８へ連通している連通口である。
【００２０】
楔先端クラッド部３８のうちギャップ５０Ａよりｚ２側の部分で発生した極微細な気泡２０は、図７中、矢印５２Ａ１で示すように、連通口５１Ａ１を通ってギャップ５０Ａ内に入り、ギャップ５０Ａ内を移動して外部にまで逃げ出す。楔先端クラッド部３８のうちギャップ５０Ａよりｚ１側の部分で発生した極微細な気泡２０は、矢印５２Ａ２で示すように、連通口５１Ａ２を通ってギャップ５０Ａ内に入り、ギャップ５０Ａ内を移動して外部にまで逃げ出す。よって、分岐コア４２，４３の表面に付着した状態とされる気泡の数は従来に比べて少なくなり、Ｙ分岐光導波路デバイス３１Ａは、従来のものに比べて、損失が小さく、改善された光学特性を有する。
【００２１】
図８（Ａ），（Ｂ）は本発明の実施例３になるＹ分岐光導波路デバイス３１Ｂを示す。Ｙ分岐光導波路デバイス３１Ｂは、上記のＹ分岐光導波路デバイス３１とはギャップ５０Ｂのみが相違する。ギャップ５０Ｂは、図９及び図１０に併せて示すように、分岐点４５及び分岐コア４２，４３の始端４２ａ、４３ａを含む位置に分岐コア４２の軸線４２ｚ及び分岐コア４３の軸線４３ｚに対して垂直に形成してあり、分岐コア４２、４３を横切っている。５１Ｂは、ギャップ５０Ｂのうち楔先端クラッド部３８へ連通している連通口である。
【００２２】
楔先端クラッド部３８内で発生した極微細な気泡２０は、図１０中、矢印５２Ｂで示すように、連通口５１Ｂを通ってギャップ５０Ｂ内に入り、ギャップ５０Ｂ内を移動して外部にまで逃げ出す。よって、分岐コア４２，４３の表面に付着した状態とされる気泡の数は従来に比べて少なくなり、Ｙ分岐光導波路デバイス３１Ｂは、従来のものに比べて、損失が小さく、改善された光学特性を有する。
【００２３】
なお、本発明は、分岐の形状がＹ字形状に限らず、他の形状である分岐光導波路デバイスにも適用が可能である。
【００２４】
図１１は本発明の実施例４になる光トランシーバ１００である。光トランシーバ１００は、光送信機（トランスミッタ）と光受信機（レシーバ）とを一体化したものであり、シリコン基板１０１の上面に、高分子材料製の光導波路１０２が形成してあり、且つ、送信用ＬＤ１０３、受信用ＰＤ１０４、モニタＰＤ１０５、及び誘電体多層膜フィルタ１０６が実装してある構成である。光導波路１０２はその一部にＹ分岐光導波路１１０を有する。送信用ＬＤ１０３より出たレーザは光導波路１０２に沿って伝播され、誘電体多層膜フィルタ１０６を通過した所定の波長の光がＹ分岐光導波路１１０を経て分岐されて、ポート１０７，１０８に到る。
【００２５】
光導波路１０２及びＹ分岐光導波路１１０は、前記のＹ分岐光導波路と同じく、コアとこれを囲む下部クラッド層及び上部クラッド層よりなる構成である。Ｙ分岐光導波路１１０は、図１２に拡大して示すように、コア１１１と分岐コア１１２，１１３とを有し、分岐点の個所に、コアを横切るギャップ１１４が形成してある。このギャップ１１４が形成してあることによって、前記のＹ分岐光導波路と同じく、Ｙ分岐光導波路１１０は、損失が小さく、改善された光学特性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例１になるＹ分岐光導波路デバイスを示す図である。
【図２】図１（Ａ）中、II-II線に沿う拡大断面図である。
【図３】図１（Ａ）中、分岐点の付近の部分を拡大して示す平面図である。
【図４】図３に示す部分をｚ１側からみて拡大して示す斜視図である。
【図５】本発明の実施例２になるＹ分岐光導波路デバイスを示す図である。
【図６】図５（Ａ）中、分岐点の付近の部分を拡大して示す平面図である。
【図７】図６に示す部分をｚ１側からみて拡大して示す斜視図である。
【図８】本発明の実施例３になるＹ分岐光導波路デバイスを示す図である。
【図９】図８（Ａ）中、分岐点の付近の部分を拡大して示す平面図である。
【図１０】図９に示す部分をｚ１側からみて拡大して示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施例４になる光トランシーバを示す図である。
【図１２】図１１中、Ｙ分岐光導波路を拡大して示す図である。
【図１３】従来のＹ分岐光導波路デバイスを示す図である。
【図１４】図１３（Ａ）中、XIV-XIV線に沿う拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
２０  気泡
３１、３１Ａ，３１Ｂ  Ｙ分岐光導波路デバイス
３２、３２Ａ，３２Ｂ  Ｙ分岐光導波路
３３  シリコン基板
３４  コア
３５  下部クラッド層
３６  上部クラッド層
３７  楔形状クラッド部
３８  楔先端クラッド部
４０  入射側コア
４１  テーパコア
４２，４３  分岐コア
４２ａ  分岐コア４２の始端
４３ａ  分岐コア４３の始端
４５  分岐点
５０、５０Ａ，５０Ｂ、１１４  ギャップ
５１、５１Ａ１，５１Ａ２，５２  連通口
１００  光トランシーバ
【図１】
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【図２】
2005106862.tif 000004
【図３】
2005106862.tif 000005
【図４】
2005106862.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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