(57)【要約】【課題】基板内層部に配置した光導波路と受発光素子との間を高い結合効率で光接続する。【解決手段】第１光導波路を有する光伝送基板と、第２光導波路を有し、光伝送基板の上面に設けられた開口に光伝送基板と略垂直に挿入される光接続基板とを備える光伝送システムであって、光伝送基板は、第１基板と、第１基板の上面の上で延伸する第１光導波路と、下面が第１光導波路の上面と接するように第１基板と平行する第２基板とを有し、当該光伝送基板には、上面から第１基板に向かって延伸する開口が設けられており、光接続基板は、第３基板と、第３基板の上面の上で延伸する第２光導波路と、第２光導波路の端部に設けられ、第２光導波路を進行する光を反射して、第３基板と略垂直な方向に延伸する第１光導波路に入射させる反射面とを有する光伝送システムを提供する。【選択図】図１
2005195651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光導波路を有する光伝送基板の上面に設けられた開口に、前記光伝送基板と略垂直に挿入される光接続基板であって、
基板と、
前記基板の上面の上で延伸する第２光導波路と、
前記第２光導波路の端部に設けられ、前記第２光導波路を進行する光を反射して、前記基板と略垂直な方向に延伸する前記第１光導波路に入射させる反射面と
を備える光接続基板。
【請求項２】
前記基板に接し、前記第２光導波路のクラッドとなるクラッド層を更に備え、
前記第２光導波路は、前記クラッド層の内部において前記基板と平行に延伸するコアを有する
請求項１記載の光接続基板。
【請求項３】
前記反射面は、前記第２光導波路を進行する光を前記基板から離れる方向に反射して前記第１光導波路に入射させる請求項２記載の光接続基板。
【請求項４】
前記反射面は、前記第２光導波路を進行する光を前記基板の方向に反射し、前記基板を透過させて前記第１光導波路に入射させる請求項２記載の光接続基板。
【請求項５】
前記第２光導波路は、前記基板の上面の上で延伸するコアを有し、
前記基板は、前記第２光導波路のクラッドとなる材料により形成され、
前記基板の上面、並びに、前記コアの上面及び側面に接し、前記第２光導波路のクラッドとなるクラッド層を更に備える
請求項１記載の光接続基板。
【請求項６】
前記第１光導波路及び前記第２光導波路は、コア及びコアの外周を被覆するクラッドを有し、
コア材料により形成され、前記第２光導波路の端部の前記コアから出射される光を前記コア材料により前記反射面に伝搬させると共に、前記反射面により反射された光を前記コア材料により伝搬して前記第１光導波路の端部の前記コアに入射させる接続部を更に備える
請求項１記載の光接続基板。
【請求項７】
前記反射面は、前記第１光導波路の端部及び前記第２光導波路の端部における前記コアの略中心点を焦点とする回転楕円面形状を有する請求項６記載の光接続基板。
【請求項８】
前記反射面は、凹面形状を有する請求項１記載の光接続基板。
【請求項９】
前記反射面により反射された光が前記第１光導波路に入射するように、前記光伝送基板に挿入される前記光接続基板の深さを定める位置決め部を更に備える請求項１記載の光接続基板。
【請求項１０】
前記位置決め部は、前記光伝送基板の前記開口に前記光接続基板を予め定められた深さ分挿入した状態において、前記光接続基板を前記光伝送基板に更に挿入できないようにすることにより、前記第１光導波路に対する前記反射面の位置を定める請求項９記載の光接続基板。
【請求項１１】
前記光伝送基板の前記開口内部には、前記光伝送基板と平行な位置決め用平面が設けられ、
前記位置決め部は、前記光伝送基板の前記開口に前記光接続基板を予め定められた深さ分挿入した状態において、前記位置決め用平面の上面に接する
請求項９記載の光接続基板。
【請求項１２】
前記位置決め部は、前記基板における前記開口に挿入される側面であり、前記開口の底面に当該側面が接した状態において、前記光接続基板を前記光伝送基板に更に挿入できないようにすることにより、前記第１光導波路に対する前記反射面の位置を定める請求項９記載の光接続基板。
【請求項１３】
複数の前記第２光導波路と、
前記基板に接し、前記複数の第２光導波路のクラッドとなるクラッド層と
を備える
請求項１記載の光接続基板。
【請求項１４】
当該光接続基板上に実装された発光部と、
前記発光部により出力される光信号を前記第２光導波路の第１の端部に入射させる光ガイド部と
を更に備え、
前記反射面は、前記第２光導波路の第２の端部に設けられ、前記第２光導波路を進行する前記光信号を反射して、前記第１光導波路に入射させる
請求項１記載の光接続基板。
【請求項１５】
当該光接続基板上に実装された電子デバイスと、
前記電子デバイスから出力される電気信号を前記発光部に入力する配線と
を更に備え、
前記発光部は、前記電子デバイスから入力された前記電気信号を前記光信号に変換する
請求項１４記載の光接続基板。
【請求項１６】
第１光導波路を有する光伝送基板の上面に設けられた開口に、前記光伝送基板と略垂直に挿入される光接続基板であって、
基板と、
前記基板の上面の上で延伸する第２光導波路と、
前記第２光導波路の端部に設けられ、基板と略垂直な方向に延伸する前記第１光導波路から入射する光を反射して、前記第２光導波路に入射させる反射面と
を備える光接続基板。
【請求項１７】
第１光導波路を有する光伝送基板と、第２光導波路を有し、前記光伝送基板の上面に設けられた開口に前記光伝送基板と略垂直に挿入される光接続基板とを備える光伝送システムであって、
前記光伝送基板は、
第１基板と、
前記第１基板の上面の上で延伸する前記第１光導波路と、
下面が前記第１光導波路の上面と接するように前記第１基板と平行する第２基板と
を有し、
当該光伝送基板には、上面から前記第１基板に向かって延伸する前記開口が設けられており、
前記光接続基板は、
第３基板と、
前記第３基板の上面の上で延伸する前記第２光導波路と、
前記第２光導波路の端部に設けられ、前記第２光導波路を進行する光を反射して、前記第３基板と略垂直な方向に延伸する前記第１光導波路に入射させる反射面と
を有する
光伝送システム。
【請求項１８】
前記光伝送基板の前記開口に注入され、前記光伝送基板と前記光接続基板の隙間を充填する透明樹脂を更に備える請求項１７記載の光伝送システム。
【請求項１９】
第１光導波路を有する光伝送基板と、第２光導波路を有し、前記光伝送基板の上面に設けられた開口に前記光伝送基板と略垂直に挿入される光接続基板とを備える光伝送システムであって、
前記光伝送基板は、
第１基板と、
前記第１基板の上面の上で延伸する前記第１光導波路と、
下面が前記第１光導波路の上面と接するように前記第１基板と平行する第２基板と
を有し、
当該光伝送基板には、上面から前記第１基板に向かって延伸する前記開口が設けられており、
前記光接続基板は、
第３基板と、
前記第３基板の上面の上で延伸する前記第２光導波路と、
前記第２光導波路の端部に設けられ、前記第３基板と略垂直な方向に延伸する前記第１光導波路から入射する光を反射して、前記第２光導波路に入射させる反射面と
を有する
光伝送システム。
【請求項２０】
第１光導波路を有する光伝送基板と、第２光導波路を有し、前記光伝送基板の上面に設けられた開口に前記光伝送基板と略垂直に挿入される光接続基板とを備える光伝送システムの製造方法であって、
第１基板と、前記第１基板の上面の上で延伸する前記第１光導波路と、下面が前記第１光導波路の上面と接するように前記第１基板と平行する第２基板とを有する前記光伝送基板を作成する光伝送基板作成段階と、
第３基板の上面の上で延伸する前記第２光導波路を形成する第２光導波路形成段階と、
前記第２光導波路の端部に、前記第２光導波路を進行する光を反射する反射面を形成する反射面形成段階と、
前記光伝送基板の上面から前記第１基板に向かって延伸する前記開口を形成する開口形成段階と、
前記光接続基板を、前記光伝送基板の前記開口に挿入し、前記第２光導波路を進行して前記反射面により反射された光が前記第３基板と略垂直な方向に延伸する前記第１光導波路に入射する位置に前記反射面を配置する光接続基板挿入段階と
を備える製造方法。
【請求項２１】
前記第２光導波路形成段階は、前記第３基板の上面の上で延伸する前記第２光導波路のコアを形成し、
前記第３基板の上面及び前記コアに接し、前記第２光導波路のクラッドとなるクラッド層を形成するクラッド層形成段階を更に備える
請求項２０記載の製造方法。
【請求項２２】
前記第３基板の上面に、内壁が前記第２光導波路のコア形状である溝部を有し、前記第２光導波路のクラッドとなる第１クラッド層を形成する第１クラッド層形成段階を更に備え、
前記第２光導波路形成段階は、前記第１クラッド層の前記溝部にコア材料を充填して前記第２光導波路のコアを形成し、
更に、前記溝部にコア材料が充填された前記第１クラッド層の上面に前記第２光導波路のクラッドとなる第２クラッド層を形成する第２クラッド層形成段階を更に備える
請求項２０記載の製造方法。
【請求項２３】
前記光伝送基板の前記開口に、前記光伝送基板と前記光接続基板の隙間を埋める透明樹脂を注入する透明樹脂注入段階を更に備える請求項２０記載の製造方法。
【請求項２４】
第１光導波路を有する光伝送基板と、第２光導波路を有し、前記光伝送基板の上面に設けられた開口に前記光伝送基板と略垂直に挿入される光接続基板とを備える光伝送システムの製造方法であって、
第１基板と、前記第１基板の上面の上で延伸する前記第１光導波路と、下面が前記第１光導波路の上面と接するように前記第１基板と平行する第２基板とを有する前記光伝送基板を作成する光伝送基板作成段階と、
第３基板の上面の上で延伸する前記第２光導波路を形成する第２光導波路形成段階と、
前記第２光導波路の端部に、前記第１光導波路から入射する光を反射する反射面を形成する反射面形成段階と、
前記光伝送基板の上面から前記第１基板に向かって延伸する前記開口を形成する開口形成段階と、
前記光接続基板を、前記光伝送基板の前記開口に挿入し、前記第３基板と略垂直な方向に延伸する前記第１光導波路から出射して前記反射面により反射された光が前記第２光導波路に入射する位置に前記反射面を配置する光接続基板挿入段階と
を備える製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光接続基板、光伝送システム、及び製造方法に関する。特に本発明は、光伝送基板の内層に設けられた光導波路により光伝送を行うための光接続基板、光伝送システム、及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスの処理速度の増大に伴い、電子デバイス間を接続する信号配線の高密度、高速化が技術的課題となっている。既存の電気信号伝送技術においては、信号の高速化に伴い、配線周囲の誘電体損失と、電磁放射とが増大する。このため、毎秒数ギガビット以上の伝送速度を実現するためには、誘電体材料の選択や伝送路の配線密度などに、技術的工夫を要求されるとともに物理的制約を受けやすくなる。
こうした制約を回避し、より高速かつ高密度で信号伝送を実現するために、光導波路や光ファイバー（以下「光導波路」と示す）による光配線が検討されている。ここで、電子デバイスを駆動するための電源の供給や、低速の信号伝送に関しては、光配線の経済的優位性が低いため、光配線と同時に電気配線を共存させることが必要となる。
【０００３】
特許文献１及び特許文献２は、電気配線と光導波路構造を混在させた光導波路構造を開示する。特許文献１においては、基板上に光導波路を形成し、光導波路の上に発光素子及び受光素子を設ける。そして、発光素子から出力された光を光導波路の一端において略直角に反射して光導波路を伝搬させ、他端において略直角に反射して受光素子に入射させる構造をとる。特許文献２においては、基板の上面に発光素子及び受光素子を設ける一方、基板の下面に光導波路を設け、発光素子から出力された光を基板の下面まで導いて光導波路により伝搬させた後、光導波路の端部で反射させて基板の上面に位置する受光素子に入射させる構造をとる。
【特許文献１】特開２０００−２２７５２４号公報
【特許文献２】特開２０００−２３５１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電気光混載基板で使用される光導波路は、電気配線基板の製造プロセス及び部品の実装プロセスにおいて高温にさらされ、また、完成した基板の使用状態において機械的衝撃等を受ける可能性があることから、できるだけ基板の内層に実装されるのが好ましい。更には、基板のそりによる影響を避けるために、光導波路を基板の中心に配置し、光導波路を挟み込む両側の基板が厚さ方向に対称となるように、熱膨張率の等しい材質を等しい厚さに配置する構造が好ましい。
【０００５】
より詳細には、積層電気配線基板の製造プロセスにおける、以下に示す工程において基板が加熱される。
基板の積層工程においては、各基板間に接着用の樹脂を挟んで積層し、加圧しつつ摂氏百数十度の温度（１８０から１９０度）で数時間樹脂硬化処理を行う。光導波路の材料となる樹脂の耐熱性に関しては、一般的に相転移温度あるいは機械的インピーダンスの変化を指標とするガラス転移温度が目安と考えられている。しかし、樹脂が空気に触れた状態での加熱を行うと、樹脂の機械的強度が保たれていても、空気との熱化学反応によって黄変などの光学的特性劣化を招く場合がある。したがって、光導波路を基板の表層ではなくできるだけ内層に配置して空気と遮断することが、このような劣化を防ぐために有効である。
【０００６】
また、基板上に部品を実装する工程においては、ほとんどの場合はんだ実装が行われる。近年環境に対する配慮から、鉛を含まないはんだの使用に切り替わりつつあり、はんだ付け実装時の温度が約２６０度前後と従来より高くなってきている。このような比較的高温においても耐熱性を有する光透過アクリル樹脂等も発表されており、将来はこうした樹脂の使用によって耐熱性の問題はかなり改善される。しかしながら、空気との熱反応による光学的特性の劣化は避けることが困難と考えられ、この工程上の問題を解決するためにも光導波路を基板の内層に配置することが有効である。そして、はんだ実装の時間は比較的短いため、熱伝導の比較的小さな樹脂層に保護された内層に光導波路を配置すれば、内部の温度上昇を押さえることができる。
【０００７】
以上に示した様に、特許文献１及び２のように基板表面に光導波路を露出させる構造に代えて、光導波路を基板最内層に配置することは、製造プロセスや実装上の問題を回避する上で実用上大きなメリットがある。しかし、この構造においては、積層基板内の光導波路と基板表面に実装される受発光素子とを、基板厚みに相当する距離をおいて配置することとなる。このため、高密度光伝送路アレイを積層配線基板の内層に配し、基板上に実装する受発光素子や受発光基板等と高密度光伝送路アレイとの間の数十ミクロンから数ミリメートルの距離を光学的に接続する光部品接続技術が必要となる。
【０００８】
すなわち、光導波路を基板内層部に配置した場合、光導波路と基板表面に実装する受発光素子との間には光の方向を変換する構造と、この光を基板表面に導く構造が必要となる。ここで、光導波路と受発光素子の間において光を空気中で伝搬させた場合、光の大部分が受光素子に到達せずに周囲に拡散してしまい、結合効率が著しく低下する。更に、光配線を高密度で行った場合、光が隣接する受光素子に受光され、大きなチャネル間クロストークを生じる。したがって、このような構造においては、光配線の密度を、現状のファイバーリボンで実現している２５０ミクロンより短い配線間隔とし、光導波路と受発光素子の間の接続距離を数十ミクロンから数ミリメートルとした光接続は困難である。
【０００９】
この問題を回避するために、特許文献２においては、光導波路と受発光素子との間にレンズを用いる。しかし、マルチモードファイバーまたは導波路、あるいは発光素子の光の広がり角（開口率：ＮＡ）は一般に０．２ 以上であり、接続距離ｌを１ｍｍとしたときには、「l sinθ= l・NA =0.2mm ≒配線間隔」となってしまい、隣接する配線間での信号分離が困難となる。
【００１０】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる光接続基板、光伝送システム、及び製造方法を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の形態によると、第１光導波路を有する光伝送基板の上面に設けられた開口に、前記光伝送基板と略垂直に挿入される光接続基板であって、基板と、前記基板の上面の上で延伸する第２光導波路と、前記第２光導波路の端部に設けられ、前記第２光導波路を進行する光を反射して、前記基板と略垂直な方向に延伸する前記第１光導波路に入射させる反射面とを備える光接続基板及びその製造方法を提供する。
【００１２】
本発明の第２の形態によると、第１光導波路を有する光伝送基板と、第２光導波路を有し、前記光伝送基板の上面に設けられた開口に前記光伝送基板と略垂直に挿入される光接続基板とを備える光伝送システムであって、前記光伝送基板は、第１基板と、前記第１基板の上面の上で延伸する前記第１光導波路と、下面が前記第１光導波路の上面と接するように前記第１基板と平行する第２基板とを有し、当該光伝送基板には、上面から前記第１基板に向かって延伸しする前記開口が設けられており、前記光接続基板は、第３基板と、前記第３基板の上面の上で延伸する前記第２光導波路と、前記第２光導波路の端部に設けられ、前記第２光導波路を進行する光を反射して、前記第３基板と略垂直な方向に延伸する前記第１光導波路に入射させる反射面とを有する光伝送システム及びその製造方法を提供する。
【００１３】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基板内層部に配置した光導波路と受発光素子との間を高い結合効率で接続することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る光伝送システム１０の構成を示す。本実施形態に係る光伝送システム１０は、第１光導波路１１０を有する光伝送基板１００と、第２光導波路１５０を有し、光伝送基板１００の上面に設けられた開口に光伝送基板１００と略垂直に挿入される光接続基板１３０とを備え、光伝送基板１００の上面の上に位置する受発光素子１７５と第１光導波路１１０との間を高い結合効率で接続する。
【００１７】
光伝送基板１００は、第１基板１０５と、第１光導波路１１０と、第２基板１２５とを有する。第１基板１０５は、例えば多層配線基板や多層集積基板等の積層配線基板である。第１光導波路１１０は、第１基板１０５の上面の上で延伸する光導波路であり、光を伝搬するコア１２０と、コア１２０の外周を被覆するクラッド層１１５ａ〜ｂとを含む。ここで光伝送基板１００は、複数の第１光導波路１１０を有してもよく、この場合において複数の第１光導波路１１０は、複数のコア１２０と、複数のコア１２０のそれぞれの外周を被覆するクラッドとなるクラッド層１１５とにより構成されてよい。第２基板１２５は、下面が第１光導波路１１０の上面と接するように第１基板１０５と平行する基板であり、第１基板１０５と同様に例えば多層配線基板や多層集積基板等の積層配線基板である。
以上に示した光伝送基板１００には、光伝送基板１００の上面から第１基板１０５に向かって延伸し、第１光導波路１１０の端部が側壁に露出する開口が設けられている。
【００１８】
光接続基板１３０は、第３基板１３５と、第２光導波路１５０と、反射面１５５と、接続部１６０とを有する。本実施形態に係る第３基板１３５は、例えば単層基板や積層配線基板等である。第２光導波路１５０は、第３基板１３５の上面の上で延伸する光導波路である。第２光導波路１５０は、光を伝搬するコア１４５と、コア１４５の外周を被覆するクラッド層１４０ａ〜ｂとを含む。より具体的には、本実施形態に係る光接続基板１３０は、第３基板１３５に接し、第２光導波路１５０のクラッドとなるクラッド層１４０を更に備える。そして、第２光導波路１５０は、クラッド層１４０の内部において光接続基板１３０と平行に延伸するコア１４５を有する形態をとってよい。
【００１９】
また、光接続基板１３０は、複数の第１光導波路１１０に対応して複数の第２光導波路１５０を有してもよく、この場合において複数の第２光導波路１５０は、複数のコア１４５と、複数のコア１４５のそれぞれの外周を被覆するクラッド層１４０とにより構成されてよい。これにより、１つの光接続基板１３０を光伝送基板１００の開口に挿入することで複数の受発光素子と複数の第１光導波路１１０とを光結合させることができ、第２光導波路１５０及び第１光導波路１１０を高密度で実装すると共に製造コストを低減することができる。このような形態は、複数の信号をパラレル伝送する場合において特に有効である。
【００２０】
反射面１５５は、第２光導波路１５０の端部に設けられる。発光素子側の光接続基板１３０に設けられた反射面１５５は、発光素子から入射され第２光導波路１５０を進行する光を第３基板１３５から離れる方向に反射して、第３基板１３５と略垂直な方向に延伸する第１光導波路１１０のコア１２０に入射させる。また、受光素子側の光接続基板１３０に設けられた反射面１５５は、開口の側壁に端部が露出し第３基板１３５と略垂直な方向に延伸する第１光導波路１１０から入射する光を反射して、第２光導波路１５０に入射させる。
【００２１】
接続部１６０は、コア材料により形成され、第２光導波路１５０のコア１４５、反射面１５５、及び第１光導波路１１０のコア１２０をコア材料により光結合させる。すなわち、発光素子側の光接続基板１３０に設けられた接続部１６０は、第２光導波路１５０の端部のコア１４５から出射される光をコア材料により反射面１５５に伝搬させると共に、反射面１５５により反射された光をコア材料により伝搬して第１光導波路１１０の端部のコア１２０に入射させる。また、受光素子側の光接続基板１３０に設けられた接続部１６０は、第１光導波路１１０の端部のコア１２０から出射される光をコア材料により反射面１５５に伝搬させると共に、反射面１５５により反射された光をコア材料により伝搬して第２光導波路１５０の端部のコア１４５に入射させる。これにより、接続部１６０は、第２光導波路１５０のコア１４５及び第１光導波路１１０のコア１２０の間における光の結合損失を低減することができる。
【００２２】
更に光接続基板１３０は、発光側において、反射面１５５により反射された光が第１光導波路１１０に入射するように、また、受光側において、第１光導波路１１０から出射された光が反射面１５５に入射するように、光伝送基板１００に挿入される光接続基板１３０の深さを定める位置決め部１３７を有する。すなわち位置決め部１３７は、光伝送基板１００の開口に光接続基板１３０を予め定められた深さ分挿入した状態において、光接続基板１３０を光伝送基板１００に更に挿入できないようにすることにより、第１光導波路１１０に対する反射面１５５の位置を定める。より具体的には、本実施形態に係る位置決め部１３７は、第３基板１３５における光伝送基板１００の開口に挿入される側面であり、開口の底面に当該側面が接した状態において、光接続基板１３０を光伝送基板１００に更に挿入できないようにすることにより、第１光導波路１１０に対する反射面１５５の位置を定める。
このように、光伝送基板１００に設ける開口の深さ、及び、第３基板１３５の側面に対する反射面１５５の位置を精度良く設けることにより、位置決め部１３７を用いて第１光導波路１１０に対する反射面１５５の位置を適切に定めることができる。
【００２３】
光伝送基板１００の上面には、電子デバイス１７０が実装される。電子デバイス１７０は、発光により光信号を出力し第２光導波路１５０に入射させる発光素子、及び／又は、第２光導波路１５０から出射された光信号を受光する受光素子である受発光素子１７５と、電気信号を入出力する端子１８０とを有する。発光側の受発光素子１７５から出力された光は、発光側の第２光導波路１５０に入射されて伝搬し、発光側の反射面１５５により反射されて第１光導波路１１０に入射される。そして、第１光導波路１１０を伝搬する光は、受光側の反射面１５５により反射されて受光側の第２光導波路１５０に入射され、受光側の第２光導波路１５０を伝搬して受光側の受発光素子１７５に入射される。
【００２４】
以上に示した光伝送システム１０によれば、光伝送基板１００の内層部に配置した第１光導波路１１０と、光伝送基板１００の表面に実装された受発光素子１７５との間を、光接続基板１３０により高い結合効率で接続することができる。また、製造プロセスにおける積層工程や、部品のはんだ付けを終了した後に光接続基板１３０を光伝送基板１００に挿入することにより、第２光導波路１５０が熱による影響を受けるのを防ぐことができる。
【００２５】
図２は、本実施形態の第１変形例に係る光伝送システム１０の構成を示す。本実施形態に係る光伝送システム１０は、図１に示した光伝送システム１０を変形した構成をとるため、以下相違点を除き説明を省略する。
本実施形態に係る光伝送システム１０は、光接続基板１３０に代えて、光接続基板２３０を備える点で図１に示した光伝送システム１０と相違する。
【００２６】
光接続基板２３０は、第３基板２３５と、第２光導波路２５０と、反射面２５５とを有する。本実施形態に係る第３基板２３５は、光を透過する基板である。ここで、第３基板２３５は、第２光導波路２５０及び第１光導波路１１０の間で授受される光を透過させるため、図１に示した第３基板１３５と比較し薄いことが望ましい。第２光導波路２５０は、第３基板２３５の上面の上で延伸する光導波路である。第２光導波路２５０は、光を伝搬するコア２４５と、コア２４５の外周を被覆するクラッド層２４０ａ〜ｂとを含む。より具体的には、本実施形態に係る光接続基板２３０は、第３基板２３５に接し、第２光導波路２５０のクラッドとなるクラッド層２４０を更に備える。そして、第２光導波路２５０は、クラッド層２４０の内部において光接続基板２３０と平行に延伸するコア２４５を有する形態をとってよい。また、光接続基板２３０は、複数の第１光導波路１１０に対応して複数の第２光導波路２５０を有してもよく、この場合において複数の第２光導波路２５０は、複数のコア２４５と、複数のコア２４５のそれぞれの外周を被覆するクラッド層２４０とにより構成されてよい。
【００２７】
反射面２５５は、第２光導波路２５０の端部に設けられる。発光素子側の光接続基板２３０に設けられた反射面２５５は、発光素子から入射され第２光導波路２５０を進行する光を第３基板２３５の方向に反射し、第３基板２３５を透過させて、第３基板２３５と略垂直な方向に延伸する第１光導波路１１０のコア１２０に入射させる。また、受光素子側の光接続基板１３０に設けられた反射面１５５は、開口の側壁に端部が露出し第３基板１３５と略垂直な方向に延伸する第１光導波路１１０から第３基板２３５を透過して入射する光を反射して、第２光導波路１５０に入射させる。
【００２８】
更に光接続基板２３０は、発光側において、反射面２５５により反射された光が第１光導波路１１０に入射するように、また、受光側において、第１光導波路１１０から出射された光が反射面２５５に入射するように、光伝送基板１００に挿入される光接続基板２３０の深さを定める位置決め部２３７を有する。本実施形態に係る位置決め部２３７は、位置決め部１３７と同様に、第３基板２３５における光伝送基板１００の開口に挿入される側面であり、開口の底面に当該側面が接した状態において、光接続基板２３０を光伝送基板１００に更に挿入できないようにすることにより、第１光導波路１１０に対する反射面２５５の位置を定める。
【００２９】
このように、光伝送基板１００に設ける開口の底面は、位置決め用に用いられる、光伝送基板１００と平行な位置決め用平面として機能する。そして、光伝送基板１００の開口に光接続基板２３０を予め定められた深さ分挿入した状態において、位置決め部２３７が当該位置決め用平面の上面に接してこれ以上挿入できないようにすることができる。
【００３０】
以上に示した光伝送システム１０によれば、光伝送基板１００の内層部に配置した第１光導波路１１０と、光伝送基板１００の表面に実装された受発光素子との間を、光接続基板２３０により高い結合効率で接続することができる。また、製造プロセスにおける積層工程や、部品のはんだ付けを終了した後に光接続基板２３０を光伝送基板１００に挿入することにより、第２光導波路２５０が熱による影響を受けるのを防ぐことができる。
【００３１】
なお、以上に代えて、第３基板２３５は、第２光導波路２５０のクラッドとなる材料により形成され、コア２４５は、第３基板２３５の上面に接して当該上面の上で延伸する構造を採ってもよい。この場合、クラッド層２４０ａは、第３基板２３５の上面、並びに、コア２４５の上面及び側面に接し、第２光導波路２５０のクラッドとなる。
【００３２】
図３は、光接続基板２３０の製造方法を示す第１の図である。図３（ａ）から（ｃ）は、第３基板２３５上にコア２４５を形成するために用いるネガ金型３５０を作成する金型作成段階を示す。
【００３３】
図３（ａ）に示すように、まず、例えば精密ダイヤモンド切削法を用いて金属板を刃３２０により切削し、コア２４５の形状を有する光導波路形状３１０を備えるポジ金型３００を形成する。次に、図３（ｂ）に示すように、光導波路形状３１０の端部となるべき部分を刃３４０により切削し、光導波路形状３１０の端部に反射面２５５の形状を有する反射面形状３３０を形成する。次に、図３（ｃ）に示すように、例えば電鋳法や鋳型モールド法等を用いて、光導波路形状３１０及び反射面形状３３０が形成されたポジ金型３００のネガとなるネガ金型３５０を作成する。
【００３４】
図４は、光接続基板２３０の製造方法を示す第２の図である。図４（ａ）から（ｃ）は、モールド法として２Ｐ法を用いて第３基板２３５上にコア２４５を形成する第２光導波路形成段階を示す。
【００３５】
図４（ａ）に示すように、モールド樹脂として屈折率の高いアクリル系硬化樹脂等の紫外線硬化樹脂４００を、ネガ金型３５０上に塗布する。次に、図４（ｂ）に示すように、紫外線硬化樹脂４００を塗布したネガ金型３５０上に第３基板２３５を圧着し、第３基板２３５の裏面から紫外線を照射する。これにより、紫外線硬化樹脂４００が硬化する。このように、第３基板２３５として紫外線硬化樹脂４００より屈折率の低いガラスを使用し、コア２４５を第３基板２３５の上面に直接接するように設けて第３基板２３５を第２光導波路２５０のクラッド層としてもよい。これに代えて、第３基板２３５におけるコア２４５側の表面に紫外線硬化樹脂４００と比較し低屈折率のクラッド樹脂を塗布又はモールドし、予めクラッド層２４０ｂを形成しておいてもよい。次に、図４（ｃ）に示すように、上面にコア２４５が形成された第３基板２３５をネガ金型３５０から離型する。
【００３６】
以上に示した第２光導波路形成段階によれば、モールド法を用いて、第３基板２３５の上面の上で延伸する第２光導波路２５０のコア２４５を形成することにより、第２光導波路２５０を形成することができる。そして、紫外線硬化樹脂４００として光硬化樹脂を使用するため、モールド時の温度を室温とほぼ同一とすることができ、熱収縮を比較的小さく抑えて高精度の第２光導波路２５０を形成することができる。また、紫外線硬化樹脂４００として耐熱性に優れた樹脂を使用することもできる。
以上に代えて、第２光導波路形成段階において、インジェクション法やコンプレッション法によって第２光導波路２５０及び第３基板２３５を一体成形してもよい。
【００３７】
図５は、光接続基板２３０の製造方法を示す第３の図である。
図５（ａ）に示すように、第２光導波路形成段階において、第３基板２３５上に、第３基板２３５の上面の上で延伸し、端部に反射面２５５となる斜面を有する１又は複数のコア２４５が形成される。次に、図５（ｂ）に示すように、反射面形成段階において、コア２４５の端部の斜面にマスク蒸着等によりミラーとなる金属膜を蒸着し、第２光導波路２５０の端部に反射面２５５を形成する。
【００３８】
次に、図５（ｃ）に示すように、クラッド層形成段階において、クラッド材料の樹脂を第３基板２３５の上面にコーティングするか、又は、クラッド層を第３基板２３５の上面に２Ｐ成形により形成するか等の手段により、第３基板２３５の上面及びコア２４５に接し、第２光導波路２５０のクラッドとなるクラッド層２４０ａを形成する。
【００３９】
以上の図３から図５に示した製造方法によれば、図２に示した光接続基板２３０と同様の機能を有する光接続基板２３０を作成することができる。
【００４０】
図２に示した光接続基板２３０と同一の構造を有する光接続基板２３０を作成する場合、以上に示した各製造段階を以下に示すように変更する。まず、図３（ｂ）に示した反射面形状３３０を形成する段階を行わず、光導波路形状３１０の端部に反射面２５５の形状を有しない反射面形状３３０を備えるポジ金型３００を形成する。これにより、図５（ａ）において、端部に反射面２５５となるべき斜面を有しないコア２４５が得られる。次に、図５（ｂ）に示した反射面形成段階を省略し、図５（ｃ）に示したクラッド層形成段階によりクラッド層２４０ａを形成する。
【００４１】
その後、第２光導波路２５０の端部となるべき部分のクラッド層２４０ａ〜ｂ及びコア２４５を切削し、反射面２５５となるべき斜面を形成する。次に、当該斜面に金属膜をマスク蒸着し、反射面２５５を形成する。この段階で、反射面２５５におけるコア２４５と反対側の空間は、斜面形成時に切削された状態となる。光接続基板２３０は、この状態において光伝送基板１００に挿入されてもよく、これに代えて、反射面２５５となるべき斜面を形成するために切削された部分を樹脂等により埋めた後に光伝送基板１００に挿入されてもよい。
【００４２】
このように変更した製造プロセスによれば、図２と同一の構造を有する光接続基板２３０を作成することができる。
【００４３】
図６は、本実施形態に係る光接続基板１３０の製造方法を示す第１の図である。図６（ａ）から（ｃ）は、モールド法として２Ｐ法を用いて第３基板１３５の上にクラッド層２４０ｂを形成する第１クラッド層形成段階を示す。
【００４４】
まず、図６（ａ）に示すように、図３（ｂ）において作成されたポジ金型３００の上に、図４（ａ）と同様に紫外線硬化樹脂４００を塗布する。次に、図６（ｂ）に示すように、紫外線硬化樹脂４００を塗布したポジ金型３００上に第３基板１３５を圧着し、第３基板１３５の裏面から紫外線を照射する。これにより、紫外線硬化樹脂４００が硬化する。このような処理を行うために、第３基板１３５として、光を透過する基板を用いるのが好ましい。そこで、図４（ｂ）と同様にして、紫外線硬化樹脂４００より屈折率の低いガラスを使用し、第３基板１３５を第２光導波路１５０のクラッド層としてもよい。
これに代えて、第３基板１３５におけるコア１４５側の表面に予めクラッド層１４０ａを形成しておいてもよい。次に、図６（ｃ）に示すように、上面にクラッド層１４０ａが形成された第３基板１３５をポジ金型３００から離型する。また、第３基板１３５及びクラッド層１４０ａを、インジェクション法等により一体に形成してもよい。
【００４５】
図７は、本実施形態に係る光接続基板１３０の製造方法を示す第２の図である。
図７（ａ）に示すように、第１クラッド層形成段階において、第３基板１３５の上面に、内壁が第２光導波路１５０のコア形状の溝部を有し、第２光導波路１５０のクラッドとなるクラッド層１４０ａが形成される。次に、図７（ｂ）に示すように、反射面形成段階において、クラッド層１４０ａに設けた溝部の端部にマスク蒸着等によりミラーとなる金属膜を蒸着することにより、第２光導波路１５０の端部に反射面１５５を形成する。
【００４６】
次に、図７（ｃ）に示すように、第２光導波路形成段階において、クラッド層１４０ａの溝部に樹脂等のコア材料を充填して第２光導波路１５０のコア１４５を形成する。そして、スクィージー等により余分な樹脂を除去し、樹脂の表面張力により光学表面を形成させ、光又は熱により樹脂を硬化させる。これに代えて、平面の型等を用いて２Ｐ法等により光学平面を形成し、樹脂を硬化させてもよい。次に、図７（ｄ）に示すように、第２クラッド層形成段階において、溝部にコア材料が充填されたクラッド層１４０ａの上面に第２光導波路１５０のクラッドとなるクラッド層１４０ｂを形成する。
【００４７】
以上の図６から図７に示した製造方法によれば、図１に示した光接続基板１３０と同様に、第２光導波路を進行する光が反射面１５５により第３基板１３５から離れる方向に反射される構造をとる光接続基板１３０を作成することができる。より具体的には、図６及び図７の製造方法により、図１４に示した光接続基板１３０を作成することができる。図１４に示した光接続基板１３０は、第３基板１３５と、第３基板１３５の上面に接し、第２光導波路１５０のクラッドとなるクラッド層１４０ａと、クラッド層１４０ａに設けた溝部に形成されたコア１４５と、クラッド層１４０ａに設けた溝部の端部に形成された反射面１５５と、クラッド層１４０ａ及びコア１４５の上面に形成されたクラッド層１４０ｂとを有する。この形態においては、第２光導波路１５０を進行する光は、反射面１５５により反射されてクラッド層１４０ｂを透過して第１光導波路１１０に入射する。一方、第１光導波路１１０から第２光導波路１５０に入射する光は、クラッド層１４０ｂを透過して反射面１５５により反射され、第２光導波路１５０を進行する。
【００４８】
以上に代えて、図１に示した光接続基板１３０と同一の構造を有する光接続基板１３０を作成する場合、以上に示した各製造段階を以下に示すように変更する。まず、図３（ｂ）に示した反射面形状３３０を形成する段階を行わず、光導波路形状３１０の端部に反射面１５５の形状を有しない反射面形状３３０を備えるポジ金型３００を形成する。これにより、図７（ａ）において、端部に反射面１５５となるべき斜面を有しないクラッド層１４０ａが得られる。次に、図７（ｂ）に示した反射面形成段階を省略し、図７（ｃ）に示した第２光導波路形成段階及び図７（ｄ）に示した第２クラッド層形成段階によりクラッド層１４０を形成する。
【００４９】
その後、第２光導波路１５０の端部となるべき部分のクラッド層１４０ａ〜ｂ及びコア１４５を切削し、反射面１５５となるべき斜面及び接続部１６０を設けるべき空間を形成する。次に、当該斜面に金属膜をマスク蒸着し、反射面１５５を形成する。そして、接続部１６０を設けるべき空間にコア材料を充填し、接続部１６０を形成する。
【００５０】
この様に変更した製造プロセスによれば、図１と同一の構造を有する光接続基板１３０を作成することができる。
【００５１】
図８は、本実施形態に係る光伝送基板１００の製造方法を示す第１の図である。図８（ａ）から（ｃ）は、光伝送基板１００を作成する光伝送基板作成段階における、第１クラッド層形成段階、コア形成段階、第２クラッド層形成段階をそれぞれ示す。
【００５２】
まず、図８（ａ）に示すように、第１クラッド層形成段階において、第１基板１０５の上面にクラッド層１１５ａを形成する。次に、図８（ｂ）に示すように、コア形成段階において、クラッド層１１５ａの上面の上で延伸するコア１２０を形成する。次に、図８（ｃ）に示すように、第２クラッド層形成段階において、クラッド層１１５ａの上面、並びに、コア１２０の上面及び側面を覆うようにクラッド層１１５ｂを形成する。
【００５３】
図９は、本実施形態に係る光伝送基板１００の製造方法を示す第２の図である。次に、図９（ａ）に示すように、光伝送基板作成段階における上方基板積層段階において、クラッド層１１５ｂの上面に第２基板１２５を積層する。次に、図９（ｂ）に示すように、開口形成段階において、光伝送基板１００の上面から第１基板１０５に向かって延伸し、第１光導波路１１０の端部が側壁に露出する開口９００を形成する。
【００５４】
以上に示したように、図８及び図９に示した製造プロセスによれば、光伝送基板１００を作成することができる。その後、光接続基板挿入段階において、光接続基板１３０又は光接続基板２３０を、光伝送基板１００の開口９００に挿入する。そして、発光側においては、第２光導波路１５０等を進行して反射面１５５等により反射された光が第３基板１３５等と略垂直な方向に延伸するコア１２０に入射する位置に、反射面１５５等を配置する。また、受光側においては、第３基板１３５等と略垂直な方向に延伸する第１光導波路１１０から出射して反射面１５５等により反射された光が第２光導波路１５０に入射する位置に、反射面１５５等を配置する。
【００５５】
以上において、光伝送基板１００に対する基板の積層は、図９（ａ）に示した上方基板積層段階の後、図９（ｂ）に示した開口形成段階の前に行ってよい。これにより、積層工程における熱処理により第１光導波路１１０がダメージを受けるのを防ぐことができる。また、光伝送基板１００の上面又は下面への電子部品のはんだ付けは、図９（ｂ）に示した開口形成段階の後、光接続基板挿入段階の前に行ってよい。これにより、第２光導波路１５０又は第２光導波路２５０がはんだ付けによる熱の影響を受けるのを防ぐことができる。
【００５６】
また、上記の光接続基板挿入段階に先立ち、透明樹脂注入段階として、光伝送基板１００の開口９００に、光伝送基板１００と第２光導波路１５０又は第２光導波路２５０との隙間を埋める透明樹脂を注入してもよい。そして、開口９００に第２光導波路１５０又は第２光導波路２５０を挿入した後、この透明樹脂の硬化処理を行ってよい。この結果、光伝送システム１０は、光伝送基板１００の開口９００に注入され、光伝送基板１００と第２光導波路１５０又は第２光導波路２５０の隙間を充填する透明樹脂を更に備えて構成される。
このようにして、光伝送基板１００と第２光導波路１５０又は第２光導波路２５０の隙間を屈折率がコア１４５及びコア１２０と略同一の透明樹脂で充填することにより、開口形成段階において開口９００の側壁の表面が光学的に平滑でない場合においても表面の凹凸を埋め、コア１２０及びコア１４５を光学的に高い結合効率で接続することができる。したがって、開口形成段階において機械加工により開口９００を形成した場合においても、十分な結合効率を得ることができる。
【００５７】
図１０は、本実施形態の第２変形例に係る光導波路の接続構造を示す。図１０においては、第１光導波路１１０、第２光導波路１０５０、反射面１０５５、及び接続部１０６０を図示し、例えば図１における第１基板１０５、第２基板１２５、及び第３基板１３５等の部材については省略する。
【００５８】
第２変形例に係る第２光導波路１０５０は、図１のクラッド層１４０ａ〜ｂに対応するクラッド層１０４０ａ〜ｂと、図１のコア１４５に対応するコア１０４５とを備え、図１の第２光導波路１５０と以下の点を除き同様の構造を有する。第２変形例における第２光導波路１０５０は、第２光導波路１０５０の端部におけるクラッド層１０４０ｂを一部剥離し、クラッド層１０４０ｂの端部側面がクラッド層１１５ｂの上面に接する構造をとる。これにより、コア１０４５のクラッド層１０４０ｂ側とコア１２０のクラッド層１１５ｂ側とを略接する構造とすることができ、コア１０４５の中心線を、コア１２０の端部に近づけることができる。
【００５９】
反射面１０５５及び接続部１０６０は、図１の反射面１５５及び接続部１６０に対応する。第２変形例に係る反射面１０５５は、コア１０４５のクラッド層１０４０ａ側の端部及びコア１２０のクラッド層１１５ｂ側の端部を斜面の両端とする位置に設けられる平面である。これにより、コア１０４５とコア１２０との間で授受される光が接続部１０６０内を通過する距離を短く抑えることができる。このため、コア１０４５及びコア１２０の間の光の結合効率を高くして、複数のコア１０４５及び複数のコア１２０の間のクロストークを抑えることができる。
【００６０】
図１０において、コア１０４５及びコア１２０が同一寸法である場合、コア１０４５及びコア１２０のコア端面間における光の進行距離、すなわち、コア１０４５及びコア１２０の間で光が接続部１０６０内を通過する距離は、以下の式（１）により表すことができる。ここで、tcoreはコア１０４５及びコア１２０の高さ、l1はコア１２０と平行な方向におけるコア１２０の端部中心と反射面１５５の間の距離、l2はコア１０４５と平行な方向におけるコア１０４５の端部中心と反射面１５５の間の距離を示す。
【数１】
2005195651.tif 000003
【００６１】
図１１は、本実施形態の第３変形例に係る光導波路の接続構造を示す。図１１においては、第１光導波路１１０、第２光導波路１１５０、反射面１１５５、及び接続部１１６０を図示し、例えば図１における第１基板１０５、第２基板１２５、及び第３基板１３５等の部材については省略する。
【００６２】
第３変形例に係る第２光導波路１１５０は、図１のクラッド層１４０ａ〜ｂに対応するクラッド層１１４０ａ〜ｂと、図１のコア１４５に対応するコア１１４５とを備える。第３変形例に係る第２光導波路１１５０は、第２光導波路１１５０の端面がクラッド層１１５ｂの下面の延長線上に位置し、コア１１４５及びクラッド層１１５ｂの間にクラッド層１１４０ｂが位置する構造をとる。
【００６３】
反射面１１５５及び接続部１１６０は、図１の反射面１５５及び接続部１６０に対応する。第３変形例に係る反射面１１５５は、コア１１４５のクラッド層１１４０ａ側の端部及びクラッド層１１５ａの下側の端部を斜面の両端とする位置に設けられる平面である。また、接続部１１６０は、コア１１４５及びクラッド層１１４０ｂの端面と、コア１２０及びクラッド層１１５ａの端面とに接するように設けられる。
【００６４】
図１１において、コア１１４５及びコア１２０が同一寸法である場合、コア１１４５及びコア１２０のコア端面間における光の進行距離は、以下の式（２）により表すことができる。ここで、tcoreはコア１１４５及びコア１２０の高さ、l1はコア１２０と平行な方向におけるコア１２０の端部中心と反射面１５５の間の距離、l2はコア１１４５と平行な方向におけるコア１１４５の端部中心と反射面１５５の間の距離、tcladdingはクラッド層１１４０ｂの厚さを示す。
【数２】
2005195651.tif 000004
【００６５】
現在、マルチモード光導波路においては、コアの高さtcoreを例えば数十ミクロンとするのが一般的である。クラッドの厚さtcladdingを同様に数十ミクロンとした場合、コア端面間における光の進行距離lは、約１００ミクロン程度となる。この場合、光の広がりは、「l sinθ= l・NA = 0.02mm」となり、現状の光ファイバーアレイのピッチである0.25mmより光導波路間の距離を更に小さくしても、光導波路間のクロストークは十分小さく抑えることができる。
【００６６】
以上に示したように、図１１に示した光導波路の接続構造によれば、図１０に示した接続構造と比較してコア端面間における光の進行距離がやや長くなるが、光導波路間のクロストークを十分小さく抑えることができる。さらに、クラッド層１０４０ｂの端部の一部を剥離する作業が不要となり、製造・組立の容易な構造とすることができる。
【００６７】
図１２は、本実施形態の第４変形例に係る光導波路の接続構造を示す。図１２においては、第１光導波路１１０、第２光導波路１２５０、反射面１２５５、及び接続部１２６０を図示し、例えば図１における第１基板１０５、第２基板１２５、及び第３基板１３５等の部材については省略する。
第３変形例においては、光導波路間のクロストークを十分小さくすることができるが、一方の光導波路から出射した光の一部が他方の光導波路に入射せず、結合損失を生ずる。この結合損失を低減するために、第４変形例においては、２つの光導波路の間に設ける反射面を集光光学系とする。
【００６８】
第４変形例に係る第２光導波路１２５０は、図１のクラッド層１４０ａ〜ｂに対応するクラッド層１２４０ａ〜ｂと、図１のコア１４５に対応するコア１２４５とを備える。第４変形例に係る第２光導波路１２５０は、第２光導波路１２５０の端面がクラッド層１１５ｂの上面の延長線上に位置する構造をとる。
【００６９】
反射面１２５５及び接続部１２６０は、図１の反射面１５５及び接続部１６０に対応する。第４変形例に係る反射面１２５５は、凹面形状を有し、より具体的には、反射面１２５５の端部及びコア１２０の端部におけるコアの略中心点、すなわち図１２におけるＡ点及びＢ点を焦点とする回転楕円面形状Ｃを有する。これにより、一方の光導波路から出射された光が、他方の光導波路の端部におけるコアの略中心点に集光されて入射される。この結果、光の結合効率を高めることができる。
【００７０】
図１２において、コア１２４５及びコア１２０が同一寸法である場合、コア１２４５及びコア１２０のコア端面間における光の進行距離は、以下の式（３）により表すことができる。ここで、tcoreはコア１２４５及びコア１２０の高さ、l1はコア１２０と平行な方向におけるコア１２０の端部中心と反射面１５５の間の距離、l2はコア１２４５と平行な方向におけるコア１２４５の端部中心と反射面１５５の間の距離、tcladdingはクラッド層１２４０ｂ及びクラッド層１１５ｂの厚さを示す。
【数３】
2005195651.tif 000005
【００７１】
このように、図１２に示した接続構造によれば、図１０及び図１１に示した接続構造と比較しコア端面間における光の進行距離が長くなるが、反射面１２５５を集光光学系とすることにより高い結合効率を得ることができる。
【００７２】
以上に示した反射面は、以下に示す方法により作成することができる。まず、図３（ｂ）に示した金型作成段階において、光導波路形状３１０の端部となるべき部分を刃３４０により切削し、光導波路形状３１０の端部に反射面１５５又は反射面２５５に対応する凸面形状を有する反射面形状３３０を形成する。そして、図４に示した第２光導波路形成段階において、紫外線硬化樹脂４００が反射面形状３３０のネガであるネガ金型３５０により成形され、又は、図６に示した第２光導波路形成段階において、紫外線硬化樹脂４００が反射面形状３３０により成形されることにより、第２光導波路２５０又は第２光導波路１５０の端部に凹面形状を有する反射面を形成することができる。
【００７３】
図１３は、本実施形態の第５変形例に係る光伝送システム１０の構成を示す。本実施形態に係る光伝送システム１０は、図１に示した光伝送システム１０を変形した構成をとるため、以下相違点を除き説明を省略する。
【００７４】
本実施形態に係る光接続基板１３０は、受発光素子１３２０と、反射面１５５ｂ及び接続部１６０ｂと、電子デバイス１３００と、配線１３１０とを更に備える。受発光素子１３２０は、光接続基板１３０に実装され、発光部及び／又は受光部として機能する。本実施形態に係る受発光素子１３２０は、クラッド層１４０ｂの上面の上に実装されるが、これに代えて、第３基板１３５における第２光導波路１５０と反対側の面に実装されてもよい。
【００７５】
反射面１５５ｂ及び接続部１６０ｂは、反射面１５５ａ及び接続部１６０ａと同様の機能及び構成を有し、受発光素子１３２０により出力される光信号を第２光導波路１５０の第１光導波路１１０と反対側の端部に入射させ、第２光導波路１５０から入射された光信号を受発光素子１３２０に入力する光ガイド部として機能する。本実施形態に係る反射面１５５ｂ及び接続部１６０ｂは、クラッド層１４０ｂの上面の上に実装された受発光素子１３２０と第２光導波路１５０の間で光信号の授受を行うが、これに代えて、第３基板１３５における第２光導波路１５０と反対側の面に実装された受発光素子１３２０との間で光信号の授受を行ってもよい。
【００７６】
反射面１５５ａは、第２光導波路１５０の第１光導波路１１０側の端部に設けられ、第２光導波路１５０を進行する光信号を反射して第１光導波路１１０に入射させ、第１光導波路１１０から入射した光信号を反射して第２光導波路１５０に入射させる。
【００７７】
電子デバイス１３００は、光接続基板１３０上に実装される。本実施形態に係る電子デバイス１３００は、第３基板１３５における第２光導波路１５０と反対側の面に実装されるが、これに代えて、クラッド層１４０ｂの上面の上に実装されてもよい。配線１３１０は、電子デバイス１３００と受発光素子１３２０とを接続する。本実施形態において、配線１３１０は、第３基板１３５の面上又は内層を通るように設けられる。発光部として用いられる受発光素子１３２０に接続された配線１３１０は、電子デバイス１３００から出力される電気信号を受発光素子１３２０に入力し、受発光素子１３２０により光信号に変換させる。また、受光部として用いられる受発光素子１３２０に接続された配線１３１０は、受発光素子１３２０が受光した光信号に基づいて出力する電気信号を電子デバイス１３００に入力する。
【００７８】
以上において、電子デバイス１３００がパラレル伝送に用いる複数の端子を有する場合、複数の受発光素子１３２０は、これらの複数の端子から出力される複数の電気信号を複数の光信号に変換し、複数の第２光導波路１５０及び複数の第１光導波路１１０は、これらの複数の光信号を複数の受光素子にそれぞれ入射させるべく伝送してもよい。この場合において、複数の第２光導波路１５０及び複数の第１光導波路１１０は、高密度化のために、それぞれ光接続基板１３０及び光伝送基板１００において互いに平行に延伸する構造をとるのが望ましい。
【００７９】
以上と同様にして、光接続基板２３０上に電子デバイス１３００、配線１３１０、及び受発光素子１３２０を実装することもできる。すなわち例えば、第３基板２３５の第２光導波路２５０と反対側の面に電子デバイス１３００及び受発光素子１３２０を実装し、受発光素子１３２０と第２光導波路２５０との間で光の授受を行うための反射面を反射面２５５と同様にして設け、第３基板２３５の面上又は内層に配線１３１０を設けてもよい。
【００８０】
以上に示した光伝送システム１０によれば、光伝送基板１００の内層部に配置した第１光導波路１１０と、光伝送基板１００の表面側に実装された受発光素子の間を、光接続基板１３０又は光接続基板２３０により高い結合効率で接続することができる。ここで、光伝送基板１００に設けた開口に光接続基板１３０又は光接続基板２３０を挿入してボードを完成させた後に受発光素子を実装してもよく、これに代えて、受発光素子に光接続基板１３０又は光接続基板２３０を設け、部品を実装する段階において光伝送基板１００の開口に挿入することも可能である。
【００８１】
また、反射面１５５等を光接続基板１３０等の導光光学系と一体に成形することにより、サイズ及び厚さが大きい光伝送基板１００の内層に反射面１５５等を形成する場合と比較して、より容易かつ精密に反射面１５５等を形成することができる。また、光伝送基板１００に対しては、基板の積層工程において、基板を構成する樹脂の熱硬化処理、熱アニール処理、プリント配線のための紫外線照射処理、レジスト現像のためのアルカリ処理、及び、洗浄処理等の多くの熱処理や溶媒処理を行う必要がある。本実施形態に係る光伝送システム１０の製造方法によれば、これらの処理を終えた後に穴あけ加工を行って光接続基板１３０等を挿入する開口を設ければよく、第１光導波路１１０の破損を受けるのを防ぐことができる。
【００８２】
また、光伝送基板１００の開口に透明樹脂を充填して光接続基板１３０等を挿入するため、開口の側壁に多少の凹凸が生じたとしても光の結合効率の低下を防ぐことができる。このため、光伝送基板１００の穴あけ加工は、レーザー加工等の高精度な加工によらず、バリが出ないように制御された機械加工により行うこともできる。
【００８３】
また、光接続基板１３０及び光接続基板２３０は、光伝送基板１００と比較しサイズが小さいため、モールド法やダイヤモンド切削等の加工が容易であり、また反射面１５５や反射面２５５の蒸着時においても小型の蒸着装置を用いて反射膜を製膜することができ、製造コストを低減することができる。
【００８４】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００８５】
以上に説明した実施形態によれば、以下の各項目に示す光接続基板、光伝送システム、及び製造方法が実現される。
【００８６】
（項目１）第１光導波路を有する光伝送基板の上面に設けられた開口に、前記光伝送基板と略垂直に挿入される光接続基板であって、基板と、前記基板の上面の上で延伸する第２光導波路と、前記第２光導波路の端部に設けられ、前記第２光導波路を進行する光を反射して、前記基板と略垂直な方向に延伸する前記第１光導波路に入射させる反射面とを備える光接続基板。
（項目２）前記基板に接し、前記第２光導波路のクラッドとなるクラッド層を更に備え、前記第２光導波路は、前記クラッド層の内部において前記基板と平行に延伸するコアを有する項目１記載の光接続基板。
（項目３）前記反射面は、前記第２光導波路を進行する光を前記基板から離れる方向に反射して前記第１光導波路に入射させる項目２記載の光接続基板。
【００８７】
（項目４）前記反射面は、前記第２光導波路を進行する光を前記基板の方向に反射し、前記基板を透過させて前記第１光導波路に入射させる項目２記載の光接続基板。
（項目５）前記第２光導波路は、前記基板の上面の上で延伸するコアを有し、前記基板は、前記第２光導波路のクラッドとなる材料により形成され、前記基板の上面、並びに、前記コアの上面及び側面に接し、前記第２光導波路のクラッドとなるクラッド層を更に備える項目１記載の光接続基板。
（項目６）前記第１光導波路及び前記第２光導波路は、コア及びコアの外周を被覆するクラッドを有し、コア材料により形成され、前記第２光導波路の端部の前記コアから出射される光を前記コア材料により前記反射面に伝搬させると共に、前記反射面により反射された光を前記コア材料により伝搬して前記第１光導波路の端部の前記コアに入射させる接続部を更に備える項目１記載の光接続基板。
【００８８】
（項目７）前記反射面は、前記第１光導波路の端部及び前記第２光導波路の端部における前記コアの略中心点を焦点とする回転楕円面形状を有する項目６記載の光接続基板。
（項目８）前記反射面は、凹面形状を有する項目１記載の光接続基板。
（項目９）前記反射面により反射された光が前記第１光導波路に入射するように、前記光伝送基板に挿入される前記光接続基板の深さを定める位置決め部を更に備える項目１記載の光接続基板。
（項目１０）前記位置決め部は、前記光伝送基板の前記開口に前記光接続基板を予め定められた深さ分挿入した状態において、前記光接続基板を前記光伝送基板に更に挿入できないようにすることにより、前記第１光導波路に対する前記反射面の位置を定める項目９記載の光接続基板。
【００８９】
（項目１１）前記光伝送基板の前記開口内部には、前記光伝送基板と平行な位置決め用平面が設けられ、前記位置決め部は、前記光伝送基板の前記開口に前記光接続基板を予め定められた深さ分挿入した状態において、前記位置決め用平面の上面に接する項目９記載の光接続基板。
（項目１２）前記位置決め部は、前記基板における前記開口に挿入される側面であり、前記開口の底面に当該側面が接した状態において、前記光接続基板を前記光伝送基板に更に挿入できないようにすることにより、前記第１光導波路に対する前記反射面の位置を定める項目９記載の光接続基板。
（項目１３）複数の前記第２光導波路と、前記基板に接し、前記複数の第２光導波路のクラッドとなるクラッド層とを備える項目１記載の光接続基板。
【００９０】
（項目１４）当該光接続基板上に実装された発光部と、前記発光部により出力される光信号を前記第２光導波路の第１の端部に入射させる光ガイド部とを更に備え、前記反射面は、前記第２光導波路の第２の端部に設けられ、前記第２光導波路を進行する前記光信号を反射して、前記第１光導波路に入射させる項目１記載の光接続基板。
（項目１５）当該光接続基板上に実装された電子デバイスと、前記電子デバイスから出力される電気信号を前記発光部に入力する配線とを更に備え、前記発光部は、前記電子デバイスから入力された前記電気信号を前記光信号に変換する項目１４記載の光接続基板。
（項目１６）第１光導波路を有する光伝送基板の上面に設けられた開口に、前記光伝送基板と略垂直に挿入される光接続基板であって、基板と、前記基板の上面の上で延伸する第２光導波路と、前記第２光導波路の端部に設けられ、前記基板と略垂直な方向に延伸する前記第１光導波路から入射する光を反射して、前記第２光導波路に入射させる反射面とを備える光接続基板。
【００９１】
（項目１７）第１光導波路を有する光伝送基板と、第２光導波路を有し、前記光伝送基板の上面に設けられた開口に前記光伝送基板と略垂直に挿入される光接続基板とを備える光伝送システムであって、前記光伝送基板は、第１基板と、前記第１基板の上面の上で延伸する前記第１光導波路と、下面が前記第１光導波路の上面と接するように前記第１基板と平行する第２基板とを有し、当該光伝送基板には、上面から前記第１基板に向かって延伸する前記開口が設けられており、前記光接続基板は、第３基板と、前記第３基板の上面の上で延伸する前記第２光導波路と、前記第２光導波路の端部に設けられ、前記第２光導波路を進行する光を反射して、前記第３基板と略垂直な方向に延伸する前記第１光導波路に入射させる反射面とを有する光伝送システム。
（項目１８）前記光伝送基板の前記開口に注入され、前記光伝送基板と前記光接続基板の隙間を充填する透明樹脂を更に備える項目１７記載の光伝送システム。
【００９２】
（項目１９）第１光導波路を有する光伝送基板と、第２光導波路を有し、前記光伝送基板の上面に設けられた開口に前記光伝送基板と略垂直に挿入される光接続基板とを備える光伝送システムであって、前記光伝送基板は、第１基板と、前記第１基板の上面の上で延伸する前記第１光導波路と、下面が前記第１光導波路の上面と接するように前記第１基板と平行する第２基板とを有し、当該光伝送基板には、上面から前記第１基板に向かって延伸する前記開口が設けられており、前記光接続基板は、第３基板と、前記第３基板の上面の上で延伸する前記第２光導波路と、前記第２光導波路の端部に設けられ、前記第３基板と略垂直な方向に延伸する前記第１光導波路から入射する光を反射して、前記第２光導波路に入射させる反射面とを有する光伝送システム。
【００９３】
（項目２０）第１光導波路を有する光伝送基板と、第２光導波路を有し、前記光伝送基板の上面に設けられた開口に前記光伝送基板と略垂直に挿入される光接続基板とを備える光伝送システムの製造方法であって、第１基板と、前記第１基板の上面の上で延伸する前記第１光導波路と、下面が前記第１光導波路の上面と接するように前記第１基板と平行する第２基板とを有する前記光伝送基板を作成する光伝送基板作成段階と、第３基板の上面の上で延伸する前記第２光導波路を形成する第２光導波路形成段階と、前記第２光導波路の端部に、前記第２光導波路を進行する光を反射する反射面を形成する反射面形成段階と、前記光伝送基板の上面から前記第１基板に向かって延伸する前記開口を形成する開口形成段階と、前記光接続基板を、前記光伝送基板の前記開口に挿入し、前記第２光導波路を進行して前記反射面により反射された光が前記第３基板と略垂直な方向に延伸する前記第１光導波路に入射する位置に前記反射面を配置する光接続基板挿入段階とを備える製造方法。
【００９４】
（項目２１）前記第２光導波路形成段階は、前記第３基板の上面の上で延伸する前記第２光導波路のコアを形成し、前記第３基板の上面及び前記コアに接し、前記第２光導波路のクラッドとなるクラッド層を形成するクラッド層形成段階を更に備える項目２０記載の製造方法。
（項目２２）前記第３基板の上面に、内壁が前記第２光導波路のコア形状である溝部を有し、前記第２光導波路のクラッドとなる第１クラッド層を形成する第１クラッド層形成段階を更に備え、前記第２光導波路形成段階は、前記第１クラッド層の前記溝部にコア材料を充填して前記第２光導波路のコアを形成し、更に、前記溝部にコア材料が充填された前記第１クラッド層の上面に前記第２光導波路のクラッドとなる第２クラッド層を形成する第２クラッド層形成段階を更に備える項目２０記載の製造方法。
（項目２３）前記光伝送基板の前記開口に、前記光伝送基板と前記光接続基板の隙間を埋める透明樹脂を注入する透明樹脂注入段階を更に備える項目２０記載の製造方法。
【００９５】
（項目２４）第１光導波路を有する光伝送基板と、第２光導波路を有し、前記光伝送基板の上面に設けられた開口に前記光伝送基板と略垂直に挿入される光接続基板とを備える光伝送システムの製造方法であって、第１基板と、前記第１基板の上面の上で延伸する前記第１光導波路と、下面が前記第１光導波路の上面と接するように前記第１基板と平行する第２基板とを有する前記光伝送基板を作成する光伝送基板作成段階と、第３基板の上面の上で延伸する前記第２光導波路を形成する第２光導波路形成段階と、前記第２光導波路の端部に、前記第１光導波路から入射する光を反射する反射面を形成する反射面形成段階と、前記光伝送基板の上面から前記第１基板に向かって延伸する前記開口を形成する開口形成段階と、前記光接続基板を、前記光伝送基板の前記開口に挿入し、前記第３基板と略垂直な方向に延伸する前記第１光導波路から出射して前記反射面により反射された光が前記第２光導波路に入射する位置に前記反射面を配置する光接続基板挿入段階とを備える製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施形態に係る光伝送システム１０の構成を示す。
【図２】本発明の実施形態の第１変形例に係る光伝送システム１０の構成を示す。
【図３】光接続基板２３０の製造方法を示す第１の図である。
【図４】光接続基板２３０の製造方法を示す第２の図である。
【図５】光接続基板２３０の製造方法を示す第３の図である。
【図６】本発明の実施形態に係る光接続基板１３０の製造方法を示す第１の図である。
【図７】本発明の実施形態に係る光接続基板１３０の製造方法を示す第２の図である。
【図８】本発明の実施形態に係る光伝送基板１００の製造方法を示す第１の図である。
【図９】本発明の実施形態に係る光伝送基板１００の製造方法を示す第２の図である。
【図１０】本発明の実施形態の第２変形例に係る光導波路の接続構造を示す。
【図１１】本発明の実施形態の第３変形例に係る光導波路の接続構造を示す。
【図１２】本発明の実施形態の第４変形例に係る光導波路の接続構造を示す。
【図１３】本発明の実施形態の第５変形例に係る光伝送システム１０の構成を示す。
【図１４】本発明の実施形態の第６変形例に係る光伝送システム１０の構成を示す。
【符号の説明】
【００９７】
１０  光伝送システム
１００  光伝送基板
１０５  第１基板
１１０  第１光導波路
１１５ａ〜ｂ  クラッド層
１２０  コア
１２５  第２基板
１３０  光接続基板
１３５  第３基板
１３７  位置決め部
１４０ａ〜ｂ  クラッド層
１４５  コア
１５０  第２光導波路
１５５  反射面
１５５ａ〜ｂ  反射面
１６０  接続部
１６０ａ〜ｂ  接続部
１７０  電子デバイス
１７５  受発光素子
１８０  端子
２３０  光接続基板
２３５  第３基板
２３７  位置決め部
２４０ａ〜ｂ  クラッド層
２４５  コア
２５０  第２光導波路
２５５  反射面
３００  ポジ金型
３１０  光導波路形状
３２０  刃
３３０  反射面形状
３４０  刃
３５０  ネガ金型
４００  紫外線硬化樹脂
９００  開口
１０４０ａ〜ｂ  クラッド層
１０４５  コア
１０５０  第２光導波路
１０５５  反射面
１０６０  接続部
１１４０ａ〜ｂ  クラッド層
１１４５  コア
１１５０  第２光導波路
１１５５  反射面
１１６０  接続部
１２４０ａ〜ｂ  クラッド層
１２４５  コア
１２５０  第２光導波路
１２５５  反射面
１２６０  接続部
１３００  電子デバイス
１３１０  配線
１３２０  受発光素子
【図１】
2005195651.tif 000006
【図２】
2005195651.tif 000007
【図３】
2005195651.tif 000008
【図４】
2005195651.tif 000009
【図５】
2005195651.tif 000010
【図６】
2005195651.tif 000011
【図７】
2005195651.tif 000012
【図８】
2005195651.tif 000013
【図９】
2005195651.tif 000014
【図１０】
2005195651.tif 000015
【図１１】
2005195651.tif 000016
【図１２】
2005195651.tif 000017
【図１３】
2005195651.tif 000018
【図１４】
2005195651.tif 000019