(57)【要約】【課題】  構造が比較的簡易でありながら、所望の入射光を効率良く入射して光出射側に伝搬し、出射することのできる光導波路、この光導波路を用いた光導波路装置及び光情報処理装置を提供すること。【解決手段】  下クラッド１１及び上クラッド１２より屈折率が高い第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃと、この第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃよりも屈折率が高く、この第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの光出射側から一部分が突設して接合した第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃとからなるコア構造が、下クラッド１１及び上クラッド１２に接合され、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの光入射面４Ａ、４Ｂ及び４ＣがＬＥＤ３Ｒ、３Ｇ及び３Ｂと対向配置され、少なくとも光入射面４Ａ、４Ｂ及び４Ｃの光入射面積が、第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの光伝搬面積よりも大きく、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃに対する接合領域から光出射面８側へ第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃが延設されている光導波路４０ａ。【選択図】          図１
2005266657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッドより屈折率が高い第１コア部と、この第１コア部よりも屈折率が高く、この  第１コア部の一方の端面側から一部分が突設して接合した第２コア部とからなるコアが  、前記クラッドに接合され、
前記第１コア部の他方の端面が発光素子と対向配置され、少なくとも前記他方の端面  の光入射面積が、前記第２コア部の光伝搬面積よりも大きく、前記第１コア部に対する  接合領域から光出射側へ前記第２コア部が延設されている、
光導波路。
【請求項２】
前記第２コア部の光伝搬面積が光伝搬方向へ徐々に大きくなっている、請求項１に記載の光導波路。
【請求項３】
前記第２コア部の光伝搬面積が光伝搬方向へ徐々に小さくなっている、請求項１に記載の光導波路。
【請求項４】
前記第１コア部の光伝搬面積が光伝搬方向へ徐々に小さくなっている、請求項２又は３に記載の光導波路。
【請求項５】
前記第１コア部の前記他方の端面が傾斜面をなし、この傾斜面で前記発光素子からの光が反射して前記第１コア部内に導かれる、請求項１に記載の光導波路。
【請求項６】
前記コアが複数個設けられ、これらのコアの第２コア部が合流して光出射側へ延設されている、請求項１に記載の光導波路。
【請求項７】
前記複数個のコアが第１のコアと第２のコアとからなり、これらのコアの合流位置において、特定波長光を選択的に透過又は反射するための手段が配置され、この手段を介して前記複数個のコアから伝搬された光が合波される、請求項６に記載の光導波路。
【請求項８】
第３の前記コアの第２コア部から導かれる光と、前記合流位置から共通のコア部を通して導かれる光とを選択的に透過又は反射して合波するための合波手段が、前記第３のコアと前記共通のコア部との合流位置に配置されている、請求項７に記載の光導波路。
【請求項９】
前記第１コア部が複数個設けられ、これらの第１コア部が合流して光出射側へ延設され、この合流位置から更に光出射側の位置において前記第２コア部が接合してなる前記コアが設けられている、請求項１に記載の光導波路。
【請求項１０】
前記複数の第１コア部の合流位置において、特定波長光を選択的に透過又は反射するための手段が配置され、この手段を介して前記複数の第１コア部から伝搬された光が合波される、請求項９に記載の光導波路。
【請求項１１】
第３の前記第１コア部から導かれる光と、前記合流位置から共通のコア部を通して導かれる光とを選択的に透過又は反射して合波するための合波手段が、前記第３の第１コア部と前記共通のコア部との合流位置に配置されている、請求項１０に記載の光導波路。
【請求項１２】
前記第２コア部の中心線が前記第１コア部の中心線と一致する、請求項１に記載の光導波路。
【請求項１３】
前記第２コア部の底面又は頂面が前記第１コア部の底面又は頂面と同一平面上に存在する、請求項１に記載の光導波路。
【請求項１４】
前記発光素子と前記第１コア部との間に集光レンズが配置されている、請求項１に記載の光導波路。
【請求項１５】
クラッドより屈折率が高いコアが前記クラッドに接合され、前記コアが第１コア部と  第２コア部との連設構造からなり、
前記第１コア部の端面が発光素子と対向配置され、少なくとも前記端面の光入射面積  が、前記第２コア部の光伝搬面積よりも大きく、
前記第１コア部に対する連設領域から光出射側へ前記第２コア部が延設されている、
光導波路。
【請求項１６】
前記第１コア部と前記第２コア部との連設位置においてこれらの両コア部間に段差が存在している、請求項１５に記載の光導波路。
【請求項１７】
前記第１コア部の光伝搬面積が光伝搬方向へ徐々に小さくなっている、請求項１６に記載の光導波路。
【請求項１８】
前記第１コア部の前記端面が傾斜面をなし、この傾斜面で前記発光素子からの光が反射して前記第１コア部内に導かれる、請求項１５に記載の光導波路。
【請求項１９】
前記コアが複数個設けられ、これらのコアの第２コア部が合流して光出射側へ延設されている、請求項１５に記載の光導波路。
【請求項２０】
前記複数個のコアが第１のコアと第２のコアとからなり、これらのコアの合流位置において、特定波長光を選択的に透過又は反射するための手段が配置され、この手段を介して前記複数個のコアから伝搬された光が合波される、請求項１９に記載の光導波路。
【請求項２１】
第３の前記コアの第２コア部から導かれる光と、前記合流位置から共通のコア部を通して導かれる光とを選択的に透過又は反射して合波するための合波手段が、前記第３のコアと前記共通のコア部との合流位置に配置されている、請求項２０記載の光導波路。
【請求項２２】
前記第１コア部が複数個設けられ、これらの第１コア部が合流して光出射側へ延設され、この合流位置から更に光出射側の位置において前記第２コア部が連設してなる前記コアが設けられている、請求項１５に記載の光導波路。
【請求項２３】
前記複数の第１コア部の合流位置において、特定波長光を選択的に透過又は反射するための手段が配置され、この手段を介して前記複数の第１コア部から伝搬された光が合波される、請求項２２に記載の光導波路。
【請求項２４】
第３の前記第１コア部から導かれる光と、前記合流位置から共通のコア部を通して導かれる光とを選択的に透過又は反射して合流するための合波手段が、前記第３の第１コア部と前記共通のコア部との合流位置に配置されている、請求項２３に記載の光導波路。
【請求項２５】
前記第２コア部の中心線が前記第１コア部の中心線と一致する、請求項１５に記載の光導波路。
【請求項２６】
前記第２コア部の底面又は頂面が前記第１コア部の底面又は頂面と同一平面状に存在する、請求項１５に記載の光導波路。
【請求項２７】
前記発光素子と前記第１コア部との間に集光レンズが配置されている、請求項１５に記載の光導波路。
【請求項２８】
請求項１に記載の光導波路と発光素子とを有する、光導波路装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載の光導波路装置が光路上に配置されている、光情報処理装置。
【請求項３０】
請求項１５に記載の光導波路と発光素子とを有する、光導波路装置。
【請求項３１】
請求項３０に記載の光導波路装置が光路上に配置されている、光情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアとクラッドとの接合体からなり、光源モジュール、光インターコネクション、光通信等に好適な光導波路、光導波路装置及びディスプレイ等の光情報処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまで、電子機器内のボード間又はボード内のチップ間など、比較的短距離間の情報伝達は、主に電気信号により行われてきたが、集積回路の性能を向上させるためには、信号の高速化や信号配線の高密度化が必要となる。しかし、電気信号配線においては、配線の時定数による信号遅延やノイズの発生等の問題から、電気信号の高速化や電気信号配線の高密度化が困難である。
【０００３】
こうした問題を解決する光配線（光インターコネクッション）が注目されている。光配線は、電子機器間、電子機器内のボード間又はボード内のチップ間など、種々の個所に適用可能であり、例えば、チップ間のような短距離間の信号の伝送には、チップが搭載されている基板上に光導波路を形成し、信号変調されたレーザ光等の伝送路とした光伝送、通信システムを構築することができる。
【０００４】
他方、光導波路をディスプレイの光源モジュールとして用いることも知られている。例えば、映像ソフト、ゲーム、コンピュータ画面、映画等を自分だけのデイ画面で楽しめるヘッドマウントディスプレイ（Head Mounted Display）の開発が成されており、サングラスのように掛けるだけで、臨場感あふれる映像をいつでもどこでも気軽に体感できるパーソナルなディスプレイがある（米国特許第５，４６７，１０４号公報参照）。
【０００５】
このヘッドマウントディスプレイの光源には、赤色、緑色、青色の発光ダイオード（ＬＥＤ）が使われているがＬＥＤ光はコヒーレント性が無く、放射角が広く、集光して３色を合波することが難しい。そこで、３種のＬＥＤ光を光導波路に通して合波し、均一な白色光を作り出す技術が知られている（日経エレクトロニクス２００３．３．３１号，ｐ１２７）。
【０００６】
また、図４７に示すような画像表示装置６１が存在する。
【０００７】
この画像表示装置６１の構造においては、ＬＥＤ（Ｒ）５３Ｒ、ＬＥＤ（Ｂ）５３Ｇ及びＬＥＤ（Ｇ）５３Ｇからの発光光である入射光７９が、Ｇ反射のダイクロイックミラー５２又はＲ反射のダイクロイックミラー５５を透過又は全反射した後に、凸レンズ５１の設けられたカラー液晶パネル５０及び接眼レンズ５６を順次介して眼球６０に到達する。
【０００８】
ここで、ダイクロイックミラー５２又は５５とは、ガラス基板の表面に各種誘電体多層膜をコーティングして所望の特定波長を選択して反射する作用を有しており、このミラー５２又は５５を光伝搬方向に対して４５°傾斜して光路上に配置すると、ミラー５２又は５５に入射する光の内、特定の波長光は反射するがそれ以外の波長光は透過する。
【０００９】
そして、この画像表示装置６１の駆動については、ＬＥＤ（Ｇ）５３Ｇからの出射光は、Ｇ反射のダイクロイックミラー５２の作用により全反射してＲ反射のダイクロイックミラー５５を透過した後に、カラー液晶パネル５０に導かれる。また、ＬＥＤ（Ｒ）５３Ｒからの出射光は、Ｒ反射のダイクロイックミラー５２の作用により全反射した後にカラー液晶パネル５０に導かれる。また、ＬＥＤ（Ｂ）５３Ｂからの出射光は、Ｇ反射のダイクロイックミラー５２及びＲ反射のダイクロイックミラー５５を透過した後に、カラー液晶パネル５０に導かれる。こうして３原色は合成されてカラー液晶パネル５０に導かれる（後述の特許文献１を参照）。
【００１０】
また、図４８に示す画像表示装置であるバーチャル網膜ディスプレイ６３が存在する。
【００１１】
この構造においては、光子発生器６４のような光源からの入射光７９を、走査システムに結合させるために、一本のシングルモードのモノフィラメント光ファイバ又はシングルストランド光ファイバ６６が使用される。この一本のモノフィラメント光ファイバ６６は、そのファイバ６６の単一コア８４に導く入口開口部６５を有し、そのコア８４は、その光ファイバ６６の長さだけ延びて出口開口部６７に至るものである。
【００１２】
そして、バーチャル網膜ディスプレイ６３の駆動については、凸レンズ５１によって収束されて光ファイバ６６内のコア８４を伝搬し、光ファイバ６６の出口開口部６７から出射される点光源からの光は、別の凸レンズ５１を通して走査システムの水平マイクロスキャナ６８に結合される。水平マイクロスキャナ６８へ入射される光は全反射し垂直マイクロスキャナ６９上に向けられた後に更に全反射し、光走査システム７０及び更に別の凸レンズ５１を通してユーザの眼球６０の網膜上において走査される（後述の特許文献２を参照）。
【００１３】
また、図４９に示すような光導波路が存在する。
【００１４】
即ち、図４９（Ａ）に示す光導波路９０では、それぞれが曲線状傾斜面５９からなる３種類のコア８３Ｒ、８３Ｇ及び８３Ｂにコアを分け、これらの光入射面５４Ａ、５４Ｂ及び５４Ｃ側にそれぞれ光源であるＬＤ（レーザダイオード）５３Ｒ、５３Ｇ及び５３Ｂを配置（ＬＥＤを配置してもよい）し、光出射面５８の前位にてコア８３Ｒ及び８３Ｂをそれぞれコア８３Ｇに合流させ、共通コア５７を通して出射面５８に入射光７９を導いて出射する構造としている。ここで、出射面５８の幅を５０μｍと固定し、隣接するコア間のピッチをＰ（μｍ）、及び入射面５４Ａ、５４Ｂ及び５４Ｃから出射面５８までの距離をｄ（ｍｍ）とすると、入射面５４Ａ、５４Ｂ及び５４Ｃから出射面５８までの長さｄ（ｍｍ）と、導波路伝搬による光損失（ｄＢ）との相関特性（但し、合波による損失は除く。）は図４９（Ｂ）のようになる。
【００１５】
これによれば、光導波路９０の許容光損失を例えば破線で示す２ｄＢ以下と設定した場合に、隣接するコア間のピッチＰを２００μｍとする条件ａでは、入射面５４Ａ、５４Ｂ及び５４Ｃから出射面５８までの長さｄは約６ｍｍ以上必要であり、同様に隣接するコア間ピッチＰを４００μｍ、６００μｍとすれば、入射面５４Ａ、５４Ｂ及び５４Ｃから出射面１３５までの長さｄは約２０ｍｍ以上、約６０ｍｍ以上必要となる。
【００１６】
この結果から、隣接するコア部分間のピッチＰを狭くしてコア８３Ｒ及び８３Ｂの曲線状傾斜面５９の傾斜角を緩やかにしても、光損失を２ｄＢ以下に抑えるには上記の長さｄを約６ｍｍ以上と大きくする必要がある。これは、コア８３Ｒ及び８３Ｂの曲線状傾斜面５９の傾斜角がなおも急であるために、コア８３Ｒ、８３Ｇ、８３Ｂ及び共通コア５７から下クラッド６２への光漏出を十分に抑制できないため、上記の長さｄを大きくしないと、曲線状傾斜面５９の傾斜面を緩やかにして上記の光漏出を減らすことができないからである（後述の特許文献３を参照）。
【００１７】
【特許文献１】特開平８−７６０７８号公報（第４頁右欄３７行〜第５頁左欄１６行、図６）
【００１８】
【特許文献２】特表平１１−５０５６２７号公報（第２１頁２４行〜第２４頁１７行、図９）
【００１９】
【特許文献３】特開平２００３−３８６６８６号公報（第１１頁５行〜第１１頁２７行、図１５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
例えば、図４７に示す従来例では、各ＬＥＤからの発光光である入射光７９を各ダイクロイックミラーに入射させるために、図示しないが凸レンズ等を用いている。これは、ＬＥＤの光がレーザ光等と違って拡散する傾向があり、光源からの発光光を効率良く各ダイクロイックミラーに入射させるためには発光光を収束させる必要があるためである。
【００２１】
また、図４８に示す従来例でも同様であり、光ファイバ６６、水平マイクロスキャナ及び眼球６０等に光を入射する際に、凸レンズ５１を複数個用いて光の収束等を行って入射効率を高めている。
【００２２】
また、図４９に示した従来例では、各コアの光伝搬面積となる断面積が比較的小さいために、この各入射面に各ＬＥＤからの入射光７９を効率良く入射させるために、図示しないが各ＬＥＤと各入射面との間にレンズ等を配置する。
【００２３】
上記の従来例においては、各ＬＥＤからの発光光の拡散領域に比べて光入射対象物の光入射面積が小さいために、各ＬＥＤからの発光光をミラーやレンズ等を用いて集光した光源とし、入射させている。しかし、この方法では光源デバイスサイズが大きくり、レンズやミラー等の実装部品数が多くなって構造が複雑で製造コストの掛かるものとなってしまう。また、集光させるために、ミラー又はレンズ等の各部品を精度よく実装する必要があるといった問題点がある。
【００２４】
本発明は、上記のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、構造が比較的簡易でありながら、所望の入射光を効率良く入射して光出射側に伝搬し、出射することのできる光導波路、この光導波路を用いた光導波路装置及び光情報処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
即ち、本発明は、クラッドより屈折率が高い第１コア部と、この第１コア部よりも屈折率が高く、この第１コア部の一方の端面側から一部分が突設して接合した第２コア部とからなるコアが、前記クラッドに接合され、前記第１コア部の他方の端面が発光素子と対向配置され、少なくとも前記他方の端面の光入射面積が、前記第２コア部の光伝搬面積よりも大きく、前記第１コア部に対する接合領域から光出射側へ前記第２コア部が延設されている、光導波路に係るものである。
【００２６】
本発明は又、クラッドより屈折率が高いコアが前記クラッドに接合され、前記コアが第１コア部と第２コア部との連設構造からなり、前記第１コア部の端面が発光素子と対向配置され、少なくとも前記端面の光入射面積が、前記第２コア部の光伝搬面積よりも大きく、前記第１コア部に対する連設領域から光出射側へ前記第２コア部が延設されている、光導波路に係るものである。
【００２７】
本発明は又、前記光導波路と発光素子とを有する、光導波路装置を提供するものである。
【００２８】
本発明は又、前記光導波路装置が光路上に配置されている、光情報処理装置も提供するものである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の光導波路によれば、入射光を光出射面に伝搬するための前記第２コア部の光伝搬面積よりも大きい光入射面積を有する前記第１コア部の端面が、発光素子と対向配置されているために、発光素子からの発光光を比較的効率良く第１コア部内に入射させて入射光量を増加させることができると共に、前記発光素子と前記第１コア部との間の集光手段を省くことができて、比較的小型で簡略な光導波路構造とすることができる。
【００３０】
更に、第１コア部よりも第２コア部の屈折率が高いために、第１コア部内の光が第２コア部に入射し易くなる。加えて、この第１コア部の一方の端面側から一部分が突設した状態で第２コア部が接合しているために、第１コア部と第２コア部との接合面積が比較的広くなり、第１コア部内の光が第２コア部内に更に入射し易くなる。
【００３１】
本発明の別の光導波路によれば、入射光を光出射面に伝搬するための前記第２コア部の光伝搬面積よりも大きい光入射面積を有する前記第１コア部の端面が、発光素子と対向配置されているために、発光素子からの発光光を比較的効率良く第１コア部内に入射させて入射光量を増加させることができると共に、前記発光素子と前記第１コア部との間の集光手段を省くことができて、前記光導波路を比較的小型で簡略な構造とすることができる。また、前記コアが第１コア部と第２コア部との連設構造からなるために、前記コアを一体化して作製することができ、作製工程を簡易にすることができる。
【００３２】
また、前記光導波路と発光素子とからなる光導波路装置と、前記光導波路装置を光路上に配置した光情報処理装置とを、上記した光導波路のもつ特長を具備せしめて効果的に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明においては、前記第１コア部内を伝搬する光を前記第２コア部内に効率良く伝搬するために、前記第２コア部の光伝搬面積が光伝搬方向へ徐々に大きく又は徐々に小さくなっているのが望ましい。
【００３４】
この場合、前記第１コア部の光伝搬面積が光伝搬方向へ徐々に小さくなっているのが望ましい。
【００３５】
また、前記発光素子の配置の自由度と前記第１コア部への入射光量とを増すために、前記第１コア部の前記他方の端面が傾斜面をなし、この傾斜面で前記発光素子からの光が反射して前記第１コア部内に導かれる構造にするのが望ましい。
【００３６】
また、複数の前記発光素子から入射する入射光を合波するために、前記発光素子に対応して前記コアが複数個設けられ、これらのコアの第２コア部が合流して光出射側へ延設されているのが望ましい。
【００３７】
この場合、前記コアの配置、及び前記発光素子の種類とその配置の自由度を増すために、前記複数個のコアが第１のコアと第２のコアとからなり、これらのコアの合流位置において、特定波長光を選択的に透過又は反射するための手段が配置され、この手段を介して前記複数個のコアから伝搬された光が合波されるのが望ましい。
【００３８】
そして、この場合、第３の前記コアの第２コア部から導かれる光と、前記合流位置から共通のコア部を通して導かれる光とを選択的に透過又は反射して合波するための合波手段が、前記第３のコアと前記共通のコア部との合流位置に配置されているのが望ましい。
【００３９】
また、前記コアの配置、及び前記発光素子の種類とその配置の自由度を増すために、前記第１コア部が複数個設けられ、これらの第１コア部が合流して光出射側へ延設され、この合流位置から更に光出射側の位置において前記第２コア部が接合又は連設してなる前記コアが設けられているのが望ましい。
【００４０】
この場合、前記複数の第１コア部の合流位置において、特定波長光を選択的に透過又は反射するための手段が配置され、この手段を介して前記複数の第１コア部から伝搬された光が合波されるのが望ましい。
【００４１】
そして、この場合、第３の前記第１コア部から導かれる光と、前記合流位置から共通のコア部を通して導かれる光とを選択的に透過又は反射して合波するための合波手段が、前記第３の第１コア部と前記共通のコア部との合流位置に配置されているのが望ましい。
【００４２】
また、前記第１コア部と前記第２コア部との連設位置においてこれらの両コア部間に段差が存在していてもよい。
【００４３】
この場合、前記第１コア部内に入射する入射光量をより多く前記第２コア部内に入射させるために、前記第２コア部の中心線が前記第１コア部の中心線と一致するのが望ましい。
【００４４】
また、前記第２コア部の底面又は頂面が前記第１コア部の底面又は頂面と同一平面上に存在してもよい。
【００４５】
前記発光素子からの発光光を更に効率良く前記第１コア部に入射させるために、前記発光素子と前記第１コア部との間に集光レンズが配置されているのが望ましい。
【００４６】
また、前記光導波路によって発光ダイオード又はレーザ光等の光源からの光を集光することができる。
【００４７】
また、前記コア及び前記クラッドが光硬化性樹脂によって形成されるのがよい。これは、光（特に紫外線）照射によって露光パターンに対応したコアにパターン化することが容易となり、またクラッドの構成材料としても有利なためである。こうした光硬化性樹脂としては、特開２０００−３５６７２０号公報に記載されたオキセタン樹脂等の高分子有機材料が挙げられる。このような高分子有機材料は、３９０ｎｍ以下の波長の可能可視光を９０パーセント以上透過するものがよい。なお、コア材やクラッド材は、光硬化性樹脂以外にも、無機系材料を用いてもよい。
【００４８】
また、上記の光導波路材料としては、例えば、オキセタン環を有するオキセタン化合物からなるオキセタン樹脂、又はオキシラン環を有するオキシラン化合物からなるポリシランが使用可能であるが、これらの光硬化（重合）のために連鎖反応による重合を開始させ得るカチオン重合開始剤を含む組成物が用いられるのがよい。
【００４９】
そして、本発明は、上記の光導波路から出射した信号光を走査手段で走査して投影するように構成したディスプレイや、上記の光を次段回路の受光素子（光配線やフォトディテクタ等）に入射させるように構成した光通信等の光情報処理装置等に有効に用いることができる。
【００５０】
次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に具体的に説明する。
【００５１】
第１の実施の形態
本実施の形態による光導波路装置を図１及び図２について説明する。
【００５２】
まず、図１（Ａ）の平面図に示すように、この光導波路４０ａにおいては、第２コア部である直線形状の第２コア６Ｂ、曲線状傾斜面９を有する第２コア６Ａ及び６Ｃ、第１コア部である直線形状の第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃを３本のコアとしてそれぞれ組み合わせて形成する。第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの端面である光入射面４Ａ、４Ｂ及び４Ｃ側に、基板１０上の電極１Ａに裏面が接続固定されると共に金属ワイヤー２で基板１０上の電極１Ｂに接続された発光素子である赤色用のＬＥＤ（Ｒ）３Ｒ、緑色用のＬＥＤ（Ｇ）３Ｇ及び青色用のＬＥＤ（Ｂ）５３Ｂを対向配置する。加えて、光出射面８の前位において第１コア５Ａと接合領域で接合した第２コア６Ａ及び第１コア５Ｃと接合領域で接合した第２コア６Ｃを、第１コア５Ｂと接合領域で接合した第２コア６Ｂに合流して共通コア７とし、各第１コアからの伝播光を合波し、共通コア７を通して出射面８に入射光２９の合波光を導いて出射光３０として出射する構造となっている。
【００５３】
更に、図１（Ａ）のＡ−Ａ’線断面図に示すように、この光導波路４０ａにおいては、所定形状及び厚さのシリコン基板１０上の所定個所に、所定形状及び厚さの下クラッド１１を形成し、この下クラッド１１上に、所定形状及び厚さの第１コア５Ｂ、第２コア６Ｂ及び上クラッド１２を順次形成している。第２コア６Ｂの光入射側は第１コア５Ｂ内に第１コア５Ｂの断面中央部の位置まで、ＬＥＤ３Ｇ側へ突設して埋設部１３を形成している。なお、第１コア５Ａ、５Ｃ、第２コア６Ａ及び６Ｃも同様に形成されている。
【００５４】
また、図２（Ａ）（図１（Ａ）のＢ−Ｂ’線断面図）に示すように、下クラッド１１上に所定の間隔で断面矩形の第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃが設けられ、これらを覆うように上クラッド１２が形成された構造を有する。また、図２（Ｂ）（図１（Ａ）のＣ−Ｃ’線断面図）に示すように、下クラッド１１上に所定の間隔で、中心部に断面矩形の第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃがそれぞれ埋設された断面矩形の第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃが設けられ、これらを覆うように上クラッド１２が形成される構造を有する。また、図２（Ｃ）（図１（Ａ）のＤ−Ｄ’線断面図）に示すように、下クラッド１１上の上クラッド１２内に所定の間隔で断面矩形の第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃが設けられている。
【００５５】
例えば、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃのそれぞれのコアの断面は５０×５０μｍであり、第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃのコアの断面は１０×１０μｍであり、第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃよりも第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの断面は大きい。また、下クラッド１１の屈折率は１．５０５であり、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃとの比屈折率差は０．２％であり、これら第１のコアよりも屈折率の大きい第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃとの比屈折率差は０．３％である。第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃと第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃとの重なり長さＬ1（第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃが突設して２重コア構造となる埋設部１３の長さ）は１０００μｍである。
【００５６】
また、第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの中心線（又は長さ方向の中心軸：以下、同様）は第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの中心線と一致するように配置してある。また、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃに対して対向配置した各ＬＥＤから発光された光は、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃに入射した後に第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃに入射し、更に、例えば、曲率半径３０ｍｍの緩やかな曲線状傾斜面９を有する各第２コアから、これらの合流部である共通コア７へと導波され、この共通コア７において各光が合流してから出射面８より１０μｍのスポット光３０として出射される。
【００５７】
本実施の形態によれば、入射光２９を光出射面８に伝搬するための第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの光伝搬面積よりも大きい光入射面積を有する第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの入射面４Ａ、４Ｂ及び４Ｃが、ＬＥＤ３Ｒ、３Ｇ及び３Ｂと対向配置されているために、ＬＥＤ３Ｒ、３Ｇ及び３Ｂからの発光光を比較的効率良く第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃ内に入射させて入射光量を増加させることができると共に、ＬＥＤ３Ｒ、３Ｇ及び３Ｂと第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃとの間の集光手段であるレンズ等を省くことができ、光導波路４０ａを比較的簡易な構造とすることができる。
【００５８】
更に、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃよりも第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの屈折率が高いために、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃ内の光が第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃに入射し易くなると共に外部へ漏れ難くなる。これに加えて、この第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの出射側から一部分が突設した状態で第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃが接合しているために、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃと第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃとの接合面積が比較的大きく、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃ内の光が第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃ内に更に入射し易くなる。
【００５９】
また、例えば一般的に、光導波路を用いると、容易に各ＬＥＤの光を結合できる光源デバイスを小型化することができるというメリットがある。しかし、一般的なＬＥＤにおいては発光面のサイズが大きいために、例えば、１０μｍ角の断面のコアを用いて１０μｍ程度のサイズの点光源を実現しようとする場合に、ＬＥＤとコアとの光学的な結合効率が悪くなる。
【００６０】
そこで、上記のように各ＬＥＤ３Ｒ、３Ｇ及び３Ｂとの対向部分での第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの断面を大きくし、出射面８では断面の小さい共通コア７を配置する構造を用いることで、各ＬＥＤ３Ｒ、３Ｇ及び３Ｂと第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃとの光学的な結合効率が良くなり、かつ小さな出射光サイズの点光源を実現することができる。
【００６１】
この場合、第１コアと第２コアとの中心線が一致しているため、第１のコアと第２のコアとの接続部分（又は、後述の段差部４２等）での接続損失が最も少なくなる（以下の例でも同様）。
【００６２】
また、基本的に光は屈折率の高い領域を導波していく性質があるために、上記の構造において、各ＬＥＤからの光は第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃに高い結合効率で入射した後に、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃよりも屈折率の高い第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃを効率よく導波していき、出射面８へと到達する。これにより、出射面８では、サイズが小さくて強い光強度の出射光を得ることができる。また、ＬＥＤとの結合部での第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの断面が大きいことから、ＬＥＤとの位置ずれトレランスが広く取れるために、実装の際の位置合わせが比較的容易になる。
【００６３】
本実施の形態による光導波路及びその装置は、例えば図４７、図４８に示した如き画像表示装置（ディスプレイ）の光源として好適である。
【００６４】
次に、図３〜図４（光伝搬方向の断面図）について、光導波路４０ａの作製方法を説明する。
【００６５】
まず、図３（ａ）に示すように、所定形状及び厚さの基板１０を配置した後に、図３（ｂ）に示すように、基板１０上の所定個所に所定形状及び厚さの下クラッド部１１ａを形成する。
【００６６】
次に、図３（ｃ）に示すように、下クラッド部１１ａ上の所定個所に所定形状及び厚さのコア部５ａを形成する。
【００６７】
次に、図３（ｄ）に示すように、下クラッド部１１ａ上のコア部５ａ以外の部分に、コア部５ａと同じ厚さで所定形状の下クラッド部１１ｂを形成する。この下クラッド部１１ａ及び１１ｂは一体化されて下クラッド１１を形成し、下クラッド部１１ａと下クラッド部１１ｂとの境界線は破線で表す。
【００６８】
次に、図３（ｅ）に示すように、下クラッド１１上からコア部５ａ上にかけて、所定形状及び厚さの第２コア６Ｂを形成する。
【００６９】
次に、図３（ｆ）に示すように、コア部５ａ上に、第２コア６Ｂの一部を埋設するようにして所定形状及び厚さのコア部５ｂを形成する。このコア部５ａ及び５ｂを一体化して第１コア５Ｂを形成し、コア部５ａとコア部５ｂとの境界線は破線で表す。第１コア５Ｂに埋設された第２コア６Ｂの部分を埋設部１３とする。こうしたコアの形成工程は、第１コア部５Ａ、５Ｃに第２コア部６Ａ及び６Ｃの一部分を埋設する場合も同様とし、その説明は省略する。
【００７０】
次に、図４（ｇ）に示すように、第２コア６Ｂ及び第１コア５Ｂを覆うようにして、所定形状及び厚さの上クラッド１２を形成する。
【００７１】
次に、図４（ｈ）に示すように、コア５Ｂ及びクラッド１１、１２の光入射側の部分を除去し、この除去領域にて第１コア５Ｂの光入射端面側の基板１０上に、電極１Ａを介して各ＬＥＤ３Ｇ、３Ｒ、３Ｂをそれぞれ実装し、光導波路４０ａを作製する。なお、図４（ｇ）の状態で基板１０から光導波路を剥離し、後述の図３２の工程と同様に別の基板１０上に接着固定してもよい（以下、同様）。
【００７２】
次に、図５〜図６（光伝搬方向に対して直交する図２（Ｂ）に相当する断面図）について、光導波路４０ａ及びその装置の作製方法を説明する。
【００７３】
図５（ａ）に示すように、所定形状及び厚さの基板１０を配置した後に、図５（ｂ）に示すように、基板１０上の所定個所に所定形状及び厚さの下クラッド部１１ａを形成する。
【００７４】
次に、図５（ｃ）に示すように、下クラッド部１１ａ上に所定形状及び厚さのコア材２５を形成した後に、図５（ｄ）に示すように、コア２５材を加工して下クラッド部１１ａ上の所定個所に所定形状のコア部５ａを３カ所形成する。
【００７５】
次に、図５（ｅ）に示すように、下クラッド部１１ａ上に形成されたコア部５ａ間に、コア部５ａと同じ厚さで下クラッド部１１ｂを形成する。この下クラッド部１１ａ及び１１ｂは一体化されて下クラッド１１を形成し、下クラッド部１１ａと下クラッド部１１ｂとの境界線は破線で表す。
【００７６】
次に、図５（ｆ）に示すように、下クラッド部１１ｂ及びコア部５ａ上に所定形状及び厚さのコア材２８を形成する。
【００７７】
次に、図６（ｇ）に示すように、コア材２８を加工することによって、３か所のコア部５ａ上に断面矩形の第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃをそれぞれ形成する。第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの中心線は第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの中心線と一致させるように形成する。
【００７８】
次に、図６（ｈ）に示すように、コア部５ａ、下クラッド部１１ｂ及び第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃ上に、第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃを埋設するようにして所定形状及び厚さのコア材２５を形成する。
【００７９】
次に、図６（ｉ）に示すように、コア材２５を加工してコア部５ｂを３カ所に形成する。コア部５ａ及び５ｂは一体化されて断面矩形の第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃを形成し、コア部５ａとコア部５ｂとの境界線は破線で表す。
【００８０】
次に、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃのそれぞれのコア部５ｂ部分を覆うようにして、所定形状及び厚さの上クラッド１２を形成し、更に、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの光入射端面側の基板１０上に、各ＬＥＤを実装して光導波路４０ａを作製する。
【００８１】
第２の実施の形態
本実施の形態では、図７（Ａ）の平面図及び図７（Ｂ）の断面図に示すように、光導波路４０ｂにおいて、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの光入射面４Ａ、４Ｂ及び４Ｃに斜め４５°に加工された傾斜面１４がそれぞれ設けられ、その傾斜面１４の下部において基板１０を加工して設けられた凹部１５内に、各ＬＥＤ３Ｒ、３Ｇ及び３Ｂが配置されたこと以外は、上述の第１の実施の形態と同様である。
【００８２】
本実施の形態においては、図７（ｂ）に示すように、ＬＥＤ３Ｒ、３Ｇ及び３Ｂから放射された入射光２９は、光透過性を有する材質からなる下クラッド１１の下面から入射してから、第１コア５Ｂの傾斜面１４によって全反射して第１コア５Ｂ内に入射し、これを伝搬し、更に第２コア６Ｂ内を伝搬した後に、出射面８から１０μｍのスポット光源として出射される。
【００８３】
本実施の形態により、一般的に安価なＬＥＤは発光面が表面（上面）になっている構造のものが多く、発光光は上方に放射される。このために、各第１コアの入射面を傾斜面１４とすることにより、上方に放射された発光光を各第１コアの横方向（光伝搬方向）に反射させて各第１コア内へと効率良く導くことができる。
【００８４】
また、ＬＥＤの配置において、上記の傾斜面１４を上下逆にした場合には、その上部にＬＥＤを配置してもよい。
【００８５】
その他、本実施の形態においては、上述の第１の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。
【００８６】
第３の実施の形態
本実施の形態では、図８（Ａ）の平面図及び図８（Ｂ）の断面図に示すように、光導波路４０ｃの第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃ内の各埋設部１３において、第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの幅が、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの入射面４Ａ、４Ｂ及び４Ｃから出射面側に向かって、徐々に広くなっている（或いは、各入射面側に向って、幅が徐々に狭くなっている）こと以外は、上述の第２の実施の形態と同様である。
【００８７】
本実施の形態においては、図８（Ａ）に示すように、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの幅はそれぞれ一定であるが、埋設部１３において第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの幅は、埋設部１３の先端部４１から第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの端面側までの距離（上述のＬ1）１０００μｍに亘って、２μｍから１０μｍに徐々に直線的に広くなる平面形状を有している。
【００８８】
また、図９（Ａ）（図８（Ａ）のＢ−Ｂ’線断面図）に示すように、下クラッド１１上に所定の間隔で断面矩形の第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃが設けられ、これらを覆うように上クラッド１２が形成された構造を有する。また、図９（Ｂ）（図８（Ａ）のＣ−Ｃ’線断面図）に示すように、下クラッド１１上に所定の間隔で、中心部に幅の狭い断面矩形の第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃが断面矩形の第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃにそれぞれ埋設され、これらを覆うように上クラッド１２が形成されている。また、図９（Ｃ）（図８（Ａ）のＤ−Ｄ’線断面図）に示すように、下クラッド１１上の上クラッド１２内に所定の間隔で断面矩形の第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃが設けられている。第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの中心線は第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの中心線と一致するように配置してある。
【００８９】
このように構成されることによって、図１０に示すように、第１コア５Ａ内の埋設部１３においては、第２コア６Ａの幅が第１コア５Ａの入射面に向かって徐々に狭くなっているので、第１コア５Ａと第２コア６Ａとの光結合効率を改善することができる。
【００９０】
即ち、第２コア６Ａの最細部である先端部４１付近に向って、第２コア６Ａの光モード３１ａの形状が次第に大きくなって、コア幅がより大きい第１コア５Ａの光モード３１ｂの形状にそのモード形状が近づくことから、第２コア６Ａの先端部４１付近ではそれぞれのモード３１ａ及び３１ｂの形状が合致し易くなり、光結合効率を改善することができる。
【００９１】
その他、本実施の形態においては、上述の第２の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。
【００９２】
第４の実施の形態
本実施の形態では、図１１（Ａ）の平面図及び図１１（Ｂ）の断面図に示すように、光導波路４０ｄの第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃ内の各埋設部１３付近において、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの幅が、入射面４Ａ、４Ｂ及び４Ｃから出射側に向かって、直線状傾斜面１６によって徐々に狭くなること以外は、上述の第３の実施の形態と同様である。
【００９３】
本実施の形態においては、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの幅は、これら第１コアの途中から出射側端面まで１５００μｍの長さに亘って延びる直線状傾斜面１６によって、５０μｍ幅から１４μｍ幅まで狭くなっており、また第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの幅は、埋設部１３の先端部４１から第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの端面側までの１０００μｍに亘って２μｍから１０μｍに直線的に広くなっている。
【００９４】
また、図１２（Ａ）（図１１（Ａ）のＢ−Ｂ’線断面図）に示すように、下クラッド１１上に所定の間隔で断面矩形の第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃが設けられ、これらを覆うように上クラッド１２が形成された構造を有する。また、図１２（Ｂ）（図１１（Ａ）のＣ−Ｃ’線断面図）に示すように、下クラッド１１上に所定の間隔で、中心部に幅の狭い断面矩形の第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃがそれぞれ設けられた幅の狭い断面矩形形の第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃが設けられ、これらを覆うように上クラッド１２が形成されている。また、図１２（Ｃ）（図１１（Ａ）のＤ−Ｄ’線断面図）に示すように、下クラッド１１上の上クラッド１２内に所定の間隔で断面矩形の第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃが設けられ、これらを覆うように上クラッド１２が形成されている。第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの中心線は第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの中心線と重なるように配置してある。
【００９５】
図１３に示すように、第１コア５Ａの埋設部１３においては、第２コア６Ａの形状を第１コア５Ａの入射面に向かって徐々に幅が狭くなる構造とし、加えて、第１コア５Ａの形状をその出射側端面に向かって徐々に幅が小さくなる構造とすることによって、第１コア５Ａと第２コア６Ａとの光結合効率を改善することができる。
【００９６】
即ち、第２コア６Ａの最細部である先端部４１付近に向って、第２コア６Ａの光モード３１ａの形状が次第に大きくなって、コア幅がより大きくて太線で表す第１コア５Ａの光モード３１ｂの形状にそのモード形状が近づくことから、それぞれのモード形状が合致し易くなり、光結合効率を改善することができる。
【００９７】
加えて、第１コア５Ａの出射側端部付近に向って、太線で表す光モード３１ｂの形状が次第に小さくなって、コア幅のより小さい第２コア６Ａの光モード３１ａの形状にそのモード形状が近づくことから、そこにおいてもそれぞれのモード形状がより合致し易くなり、光結合効率を改善することができる。従って、第２コアに対する第１コアの光結合効率が一層向上することになる。
【００９８】
その他、本実施の形態においては、上述の第３の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。
【００９９】
第５の実施の形態
本実施の形態では、図１４（Ａ）の平面図及び図１４（Ｂ）の断面図に示すように、光導波路４０ｅの第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃ内の各埋設部１３において、第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの幅が、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの入射側に向かって直線状傾斜面１７によって徐々に大きくなっていること以外は、上述の第２の実施の形態と同様である。
【０１００】
本実施の形態においては、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの幅は一定幅の５０μｍであるが、第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃは、埋設部１３の先端部４１から第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの出射側にまで１０００μｍに亘って幅が２５μｍから１０μｍに直線的に狭くなる平面形状を有している。
【０１０１】
また、図１５（Ａ）（図１４（Ａ）のＢ−Ｂ’線断面図）に示すように、下クラッド１１上に所定の間隔で断面矩形の第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃが設けられ、これらを覆うように上クラッド１２が形成された構造を有する。また、図１５（Ｂ）（図１４（Ａ）のＣ−Ｃ’線断面図）に示すように、下クラッド１１上に所定の間隔で、中心部に幅の広い断面矩形の第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃがそれぞれ設けられた断面矩形の第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃが設けられ、これらを覆うように上クラッド１２が形成されている。また、図１５（Ｃ）（図１４（Ａ）のＤ−Ｄ’線断面図）に示すように、下クラッド１１上の上クラッド１２内に所定の間隔で断面矩形の第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃが設けられ、これらを覆うように上クラッド１２が形成されている。第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの中心線は第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの中心線と一致するように配置してある。
【０１０２】
図１６に示すように、第１コア５Ａの埋設部１３においては、第２コア６Ａの形状を第１コア５Ａの入射面に向かって徐々に幅の広くなる構造とすることによって、第１コア５Ａと第２コア６Ａとの光結合効率を改善することができる。
【０１０３】
即ち、第２コア６Ａの最太部である先端部４１付近に向って、第２コア６Ａの光モード３１ａの形状が次第に大きくなって、コア幅がより大きい第１コア５Ａの光モード３１ｂの形状にそのモード形状が近づくことから、それぞれのモード形状が合致し易くなり、光結合効率を改善することができる。
【０１０４】
その他、本実施の形態においては、上述の第２の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。
【０１０５】
第６の実施の形態
本実施の形態では、図１７（Ａ）の平面図及び図１７（Ｂ）の断面図に示すように、光導波路４０ｆの第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃ内の各埋設部１３において、第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの幅が、入射面４Ａ、４Ｂ及び４Ｃから第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの出射側に向かって直線状傾斜面１７によって徐々に狭くなり、また第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの幅が、入射面４Ａ、４Ｂ及び４Ｃからその出射側に向かって直線状傾斜面１６によって徐々に狭くなっていること以外は、上述の第５の実施の形態と同様である。
【０１０６】
本実施の形態においては、第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの幅が、埋設部１３の先端部４１から第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの出射側までの１０００μｍに亘って、２５μｍから１０μｍに狭くなる平面形状を有している。また、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの幅は、埋設部１３の先端部４１付近から第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの出射側端部までの１５００μｍに亘って、５０μｍから１４μｍに狭くなる平面形状を有している。
【０１０７】
また、図１８（Ａ）（図１７（Ａ）のＢ−Ｂ’線断面図）に示すように、下クラッド１１上に所定の間隔で断面矩形の第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃが設けられ、これらを覆うように上クラッド１２が形成された構造を有する。また、図１８（Ｂ）（図１７（Ａ）のＣ−Ｃ’線断面図）に示すように、下クラッド１１上に所定の間隔で、中心部に幅の広い断面矩形の第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃがそれぞれ設けられた幅の狭い断面矩形の第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃが設けられ、これらを覆うように上クラッド１２が形成されている。また、図１８（Ｃ）（図１７（Ａ）のＤ−Ｄ’線断面図）に示すように、下クラッド１１上の上クラッド１２内に所定の間隔で断面矩形の第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃが設けられ、これらを覆うように上クラッド１２が形成されている。第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの中心線は第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの中心線と一致するように配置してある。
【０１０８】
図１９に示すように、第１コア５Ａの埋設部１３においては、第２コア６Ａの形状を第１コア５Ａの入射面に向かって徐々に幅の広くなる構造とし、第１コア５Ａの形状を第１コア５Ａの入射面に向かって徐々に幅の広くなる構造とすることによって、第１コア５Ａと第２コア６Ａとの光結合効率を改善することができる。
【０１０９】
即ち、第２コア６Ａの最太部である先端部４１付近に向って、第２コア６Ａの光モード３１ａの形状が次第に大きくなって、コア幅がより大きい第１コア５Ａの光モード３１ｂの形状にそのモード形状が近づくことから、それぞれのモード形状が合致し易くなり、光結合効率を改善することができる。
【０１１０】
加えて、第１コア５Ａの最細部付近に向って、太線で表す光モード３１ｂの形状が次第に小さくなって、コア幅のより小さい第２コア６Ａの光モード３１ａの形状にそのモード形状が近づくことから、それぞれのモード形状がより合致し易くなり、光結合効率をより改善することができる。
【０１１１】
その他、本実施の形態においては、上述の第５の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。
【０１１２】
第７の実施の形態
本実施の形態では、図２０（Ａ）の平面図及び図２０（Ｂ）の断面図に示すように、光導波路４０ｇにおいて、各光入射面４Ａ、４Ｂ及び４Ｃから光出射面８に至るまでコア３３Ａ、３３Ｂ及び３３Ｃをそれぞれ一体化された連設構造とし、その途中でコア３３Ａ、３３Ｂ及び３３Ｃの光透過面積が小さくなるようにコア３３Ａ、３３Ｂ及び３３Ｃの幅及び厚さ方向で段差部４２をそれぞれ設けること以外は、上述の第１の実施の形態と同様である。
【０１１３】
本実施の形態による各コアは、同一の屈折率を有する第１コア部分５Ａ’及び第２コア部分６Ａ’からなるコア３３Ａ、同一の屈折率を有する第１コア部分５Ｂ’及び第２コア部分６’からなるコア３３Ｂ、並びに、同一の屈折率を有する第１コア部分５Ｃ’及び第２コア部分６Ｃ’からなるコア３３Ｃとして形成されている。
【０１１４】
また、各ＬＥＤ３Ｒ、３Ｇ及び３Ｂに対応する各入射面４Ａ、４Ｂ及び４Ｃに対向したコア３３Ａ、３３Ｂ及び３３Ｃの光透過面積を、反対側の出射面８のそれよりも相対的に大きくし、各第１部分５Ａ’、５Ｂ’及び５Ｃ’と各第２部分６Ａ’、６Ｂ’及び６Ｃ’とをそれぞれ連設する部分においてコア３３Ａ、３３Ｂ及び３３Ｃ（即ち、６Ａ’、６Ｂ’、６Ｃ’）の光透過面積が小さくなる段差部４２を形成する。
【０１１５】
各ＬＥＤ各ＬＥＤ３Ｒ、３Ｇ及び３Ｂに対応する各第１部分５Ａ’、５Ｂ’及び５Ｃ’の光透過面積は５０×５０μｍであり、反対側の出射面８における各第２部分６Ａ’、６Ｂ’及び６Ｃ’の光透過面積は１０×１０μｍである。下クラッド１１の屈折率は１．５０５であり、このクラッドに対する各コアの比屈折率差は０．３％である。また、各第１部分５Ａ’、５Ｂ’及び５Ｃ’の各入射面４Ａ、４Ｂ及び４Ｃから２０００μｍに亘って各コアの光透過断面積は５０×５０μｍである。
【０１１６】
また、図２１（Ａ）（図２０（Ａ）のＣ−Ｃ’線断面図）に示すように、下クラッド１１上に所定の間隔で断面矩形の第１コア部分５Ａ’、５Ｂ’及び５Ｃ’が設けられ、これらを覆うように上クラッド１２が形成された構造を有する。また、図２１（Ｃ）（図２０（Ａ）のＤ−Ｄ’線断面図）に示すように、下クラッド１１上の上クラッド１２内に所定の間隔で断面矩形の第２コア部分６Ａ’、６Ｂ’及び６Ｃ’が設けられ、これらを覆うように上クラッド１２が形成される構造を有する。第２コア部分６Ａ’、６Ｂ’及び６Ｃ’の中心線は第１部分５Ａ’、５Ｂ’及び５Ｃ’の中心線と一致するように配置してある。
【０１１７】
次に、図２２〜図２３について、光導波路４０ｇ及びその装置の作製方法を説明する。
【０１１８】
まず、図２２（ａ）に示すように、所定形状及び厚さの基板１０を配置した後に、図２２（ｂ）に示すように、基板１０上の所定個所に所定形状及び厚さの下クラッド部１１ａを形成し、図２２（ｃ）に示すように、下クラッド部１１ａ上の所定個所に所定形状及び厚さのコア部５ａを形成してから、図２２（ｄ）に示すように、下クラッド部１１ａ上のコア部５ａ以外の部分にコア部５ａと同じ厚さで所定形状の下クラッド部１１ｂを形成する。この下クラッド部１１ａ及び１１ｂは一体化されて下クラッド１１を形成し、下クラッド部１１ａと下クラッド部１１ｂとの境界線は破線で表す。
【０１１９】
次に、図２２（ｅ）に示すように、下クラッド１１上からコア部５ａ上にかけて、所定形状及び厚さの第２部分６Ｂ’を形成する。この第２部分６Ｂ’及びコア部５ａは一体化され、第２部分６Ｂ’とコア部５ａとの境界線は破線で表す。
【０１２０】
次に、図２２（ｆ）に示すように、コア部５ａ上に、第２部分６Ｂ’の一部を埋設するようにして所定形状及び厚さのコア部５ｂを形成する。コア部５ａ及び５ｂを一体化して第１部分５Ｂ’を形成し、更に、コア部５ａ、５ｂ及び第２部分６Ｂ’を一体化してコア３３Ｂを形成する。第２部分６Ｂ’とコア部５ｂとの境界線は破線で表す。
【０１２１】
次に、図２３（ｇ）に示すように、第２部分６Ｂ’及びコア部５ｂを覆うようにして、所定形状及び厚さの上クラッド１２を形成する。
【０１２２】
次に、図２３（ｈ）に示すように、コア３３Ｂの光入射側の一部を除去して、コア３３Ｂの光入射端面側の基板１０上に、電極１Ａを介してＬＥＤ（Ｇ）３Gを配置して光導波路４０ｇを作製する。
【０１２３】
本実施の形態により、各コア３３Ａ、３３Ｂ及び３３Ｃを一体化して作製することができるために、同一材料で光導波路４０ｇを容易に作製することができる。
【０１２４】
その他、本実施の形態においては、上述の第１の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。
【０１２５】
第８の実施の形態
本実施の形態では、図２４（Ａ）の平面図及び図２４（Ｂ）の断面図に示すように、光導波路４０ｈにおいて、第１コア部分５Ａ’、５Ｂ’及び５Ｃ’の光入射面４Ａ、４Ｂ及び４Ｃに斜め４５°に加工された傾斜面１４がそれぞれ設けられ、その傾斜面１４の下部において基板１０を加工して設けられた凹部１５内に、各ＬＥＤ３Ｒ、３Ｇ及び３Ｂが配置されたこと以外は、上述の第７の実施の形態と同様である。
【０１２６】
本実施の形態においては、図２４（ｂ）に示すように、ＬＥＤ３Ｒ、３Ｇ及び３Ｂから放射された入射光２９は、光透過性を有する材質からなる下クラッド１１の下面から入射してから、第１コア部分５Ｂ’の傾斜面１４によって全反射して第１コア部分５Ｂ’内に入射し、これを伝搬し、更に第２コア部分６Ｂ’内を伝搬した後に、出射面８から１０μｍのスポット光源として出射される。
【０１２７】
本実施の形態により、一般的に安価なＬＥＤは発光面が表面（上面）になっている構造のものが多く、発光光は上方に放射される。このために、各第１コアの入射面を傾斜面１４とすることにより、上方に放射された発光光を各第１コア部分の横方向（光伝搬方向）に反射させて各第１コア部分内へと効率良く導くことができる。
【０１２８】
その他、本実施の形態においては、上述の第７の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。
【０１２９】
第９の実施の形態
本実施の形態では、図２５（Ａ）の平面図及び図２５（Ｂ）の断面図に示すように、光導波路４０ｉにおいて、各光入射面４Ａ、４Ｂ及び４Ｃから光出射面８に至るコア３３Ａ、３３Ｂ及び３３Ｃをそれぞれ一体化し、第１コア部分５Ａ’、５Ｂ’及び５Ｃ’の幅が、その中途から出射面側に向かって、直線状傾斜面１６によって徐々に狭くなっていること以外は、上述の第８の実施の形態と同様である。
【０１３０】
本実施の形態においては、第１部分５Ａ’、５Ｂ’及び５Ｃ’の入射面４Ａ、４Ｂ及び４Ｃから第１部分５Ａ’、５Ｂ’及び５Ｃ’の途中までの１０００μｍの長さに亘っては、コア３３Ａ、３３Ｂ及び３３Ｃの断面が５０×５０μｍであり、この位置から２０００μｍの傾斜面１６の長さに亘っては、幅が５０μｍから１０μｍまで徐々に狭くなる形状を有している。
【０１３１】
また、図２６（Ａ）（図２５（Ａ）のＢ−Ｂ’線断面図）に示すように、下クラッド１１上に所定の間隔で断面矩形の第１部分５Ａ’、５Ｂ’及び５Ｃ’が設けられ、これらを覆うように上クラッド１２が形成された構造を有する。また、図２６（Ｂ）（図２５（Ａ）のＣ−Ｃ’線断面図）に示すように、下クラッド１１上に所定の間隔で、幅の狭い断面矩形の第１部分５Ａ’、５Ｂ’及び５Ｃ’が設けられ、これらを覆うように上クラッド１２が形成されている。また、図２６（Ｃ）（図２５（Ａ）のＤ−Ｄ’線断面図）に示すように、下クラッド１１上の上クラッド１２内に所定の間隔で断面矩形の第２部分６Ａ’、６Ｂ’及び６Ｃ’が設けられ、これらを覆うように上クラッド１２が形成されている。第２部分６Ａ’、６Ｂ’及び６Ｃ’の中心線は第１部分５Ａ’、５Ｂ’及び５Ｃ’の中心線と一致するように配置してある。
【０１３２】
図２７に示すように、第１コア部分５Ａ’、５Ｂ’及び５Ｃ’の幅が徐々に狭くなる構造とすることによって、第１コア部分５Ａ’と第２コア部分６Ａ’との光結合効率を改善することができる。
【０１３３】
即ち、この部分においては、太線で表す第１部分５Ａ’の光モード３１の形状が次第に小さくなって、幅がより小さい第２部分６Ａ’の光モードの形状に近づくことから、モード形状がより合致し易くなり、光結合効率を改善することができ、かつコアの大きさの変化による光モード３１の結合損失を低減ですることがきる。即ち、上述した段差部４２のように急激にコアの大きさが変化すると、光モード３１の不整合損失を生じるが、上記のように緩やかにコアの大きさを変化させているので、光モード３１の不整合損失が少なくなり、結合損失が低減する。
【０１３４】
その他、本実施の形態においては、上述の第８の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。
【０１３５】
第１０の実施の形態
本実施の形態では、図２８（Ａ）の平面図及び図２８（Ｂ）の断面図に示すように、各ＬＥＤ上に集光レンズ１８が設けられること以外は、上述の第４の実施の形態と同様である。
【０１３６】
本実施の形態においては、光導波路４０ｊにおいて、各ＬＥＤ３Ｒ、３Ｇ及び３Ｂの発光面である上面に凸形状の集光レンズ１８を配置することにより、各ＬＥＤ３Ｒ、３Ｇ及び３Ｂの発光光を集光して第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの傾斜面１４にそれぞれ入射することができるために、この部分の結合損失を低減できると共に、効率良く発光光を第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃ内に入射することができる。
【０１３７】
その他、本実施の形態においては、上述の第４の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。
【０１３８】
第１１の実施の形態
本実施の形態では、図２９（Ａ）の平面図及び図２９（Ｂ）の断面図に示すように、光導波路４０ｋにおいて、第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの底面が、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの底面と同一平面上にあること以外は、上述の第４の実施の形態と同様である。
【０１３９】
また、図３０（Ａ）（図２９（Ａ）のＢ−Ｂ’線断面図）に示すように、下クラッド１９上に所定の間隔で断面矩形の第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃが設けられ、これらを覆うように上クラッド２０が形成された構造を有する。また、図３０（Ｂ）（図２９（Ａ）のＣ−Ｃ’線断面図）に示すように、下クラッド１９上に所定の間隔で、底部に幅の狭い断面矩形の第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃがそれぞれ設けられた幅の狭い四角形の第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃが設けられ、これらを覆うように上クラッド２０が形成されている。また、図３０（Ｃ）（図２９（Ａ）のＤ−Ｄ’線断面図）に示すように、下クラッド１９上に所定の間隔で断面矩形の第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃが設けられ、これらを覆うように上クラッド２０が形成されている。第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの底面は第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの底面と同一平面上に配置してある。
【０１４０】
次に、図３１〜図３２について、光導波路４０ｋ及びその装置の作製方法を説明する。
【０１４１】
まず、図３１（ａ）に示すように、所定形状及び厚さの仮基板１０ａを配置した後に、この仮基板１０ａ上に所定厚さの下クラッド１９を形成する。
【０１４２】
次に、図３１（ｂ）に示すように、下クラッド１９上の所定個所に所定形状及び厚さの第２コア６Ｂを形成する。
【０１４３】
次に、図３１（ｃ）に示すように、下クラッド１９上及び第２コア６Ｂの一部の上に所定形状及び厚さの第１コア５Ｂを形成する。
【０１４４】
次に、図３１（ｄ）に示すように、第２コア６Ｂの一部の上及び第１コア５Ｂ上に所定厚さの上クラッド２０を形成する。
【０１４５】
次に、図３２（ｅ）に示すように、下クラッド１９、第１コア５Ｂ及び上クラッド２０が順次積層された端面側を斜め４５°で切断して、第１コア５Ｂへの光入射面となる傾斜面１４を形成する。
【０１４６】
次に、図３２（ｆ）に示すように、下クラッド１９の底面から仮基板１０ａを剥離する。
【０１４７】
次に、図３２（ｇ）に示すように、電極１Ａを有するＬＥＤ３Ｇを配置するための凹部１５が設けられた基板１０上に下クラッド１９の底面を固定した後に、ＬＥＤ３Ｇからの発光光が傾斜面１４介して第１コア５Ａ内に入射するようにＬＥＤ３Ｇを配置して光導波路４０ｋを作製する。
【０１４８】
本実施の形態においては、第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの底面が第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの底面と同一平面上に配置してあるために、光導波路４０ｋの作製工程を減少させることができ、比較的簡易に作製することができる。また、この作製工程は、コア及びクラッドの形成方法は異なるが、上述した第２の実施の形態等で述べた他の例にも同様に適用してよい。
【０１４９】
その他、本実施の形態においては、上述の第４の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。
【０１５０】
第１２の実施の形態
本実施の形態では、図３３（Ａ）の平面図及び図３３（Ｂ）の断面図に示すように、第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの頂面が、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの頂面と同一平面上にあること以外は、上述の第４の実施の形態と同様である。
【０１５１】
また、図３４（Ａ）（図３３（Ａ）のＢ−Ｂ’線断面図）に示すように、下クラッド３５内の所定個所に所定の間隔で半ば埋設した断面矩形の第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃが設けられ、これらを覆うように上クラッド２１が形成された構造を有する。また、図３４（Ｂ）（図３３（Ａ）のＣ−Ｃ’線断面図）に示すように、下クラッド３５中に半ば埋設して所定の間隔で、その頂部に、幅の狭い断面矩形の第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃがそれぞれ設けられた幅の狭い断面矩形の第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃが設けられ、これらを覆うように上クラッド２１が形成されている。また、図３４（Ｃ）（図３３（Ａ）のＤ−Ｄ’線断面図）に示すように、下クラッド３５上に断面矩形で正四角形の第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃが設けられ、これらを覆うように上クラッド２１が形成されている。第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの頂面は第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの頂面と同一平面上に配置してある。
【０１５２】
本実施の形態においては、第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの頂面が第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの頂面と同一平面上に配置してあるために、光導波路４０ｌの作製工程を減少させることができ、比較的簡易に作製することができる。
【０１５３】
その他、本実施の形態においては、上述の第４の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。
【０１５４】
第１３の実施の形態
本実施の形態では、図３５（Ａ）の平面図及び図３５（Ｂ）の断面図に示すように、第２コア部分６Ａ’、６Ｂ’及び６Ｃ’の底面が、第１コア部分５Ａ’、５Ｂ’及び５Ｃ’の底面と同一平面上にあること以外は、上述の第９の実施の形態と同様である。
【０１５５】
また、図３６（Ａ）（図３５（Ａ）のＢ−Ｂ’線断面図）に示すように、下クラッド１９上の所定個所に所定の間隔で断面矩形の第１コア部分５Ａ’、５Ｂ’及び５Ｃ’が設けられ、これらを覆うように上クラッド２０が形成された構造を有する。また、図３６（Ｂ）（図３５（Ａ）のＤ−Ｄ’線断面図）に示すように、下クラッド１９上に所定の間隔で断面矩形の第２コア部分６Ａ’、６Ｂ’及び６Ｃ’が設けられ、これらを覆うように上クラッド２０が形成されている。第２コア部分６Ａ’、６Ｂ’及び６Ｃ’の底面は第１コア部分５Ａ’、５Ｂ’及び５Ｃ’の底面と同一平面上に配置してある。
【０１５６】
本実施の形態においては、第２コア部分６Ａ’、６Ｂ’及び６Ｃ’の底面が第１コア部分５Ａ’、５Ｂ’及び５Ｃ’の底面と同一平面上に配置してあるために、光導波路４０ｍの作製工程を減少させることができ、比較的簡易に作製することができる。
【０１５７】
その他、本実施の形態においては、上述の第９の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。
【０１５８】
第１４の実施の形態
本実施の形態では、図３７（Ａ）の平面図及び図３７（Ｂ）の断面図に示すように、第２コア部分６Ａ’、６Ｂ’及び６Ｃ’の頂面が、第１コア部分５Ａ’、５Ｂ’及び５Ｃ’の頂面と同一平面上にあること以外は、上述の第９の実施の形態と同様である。
【０１５９】
また、図３８（Ａ）（図３７（Ａ）のＢ−Ｂ’線断面図）に示すように、下クラッド３５の所定個所に所定の間隔で半ば埋設して断面矩形の第１コア部分５Ａ’、５Ｂ’及び５Ｃ’が設けられ、これらを覆うように上クラッド２１が形成された構造を有する。また、図３８（Ｂ）（図３７（Ａ）のＤ−Ｄ’線断面図）に示すように、下クラッド３５上に所定の間隔で断面矩形の第２コア部分６Ａ’、６Ｂ’及び６Ｃ’が設けられ、これらを覆うように上クラッド２１が形成されている。第２コア部分６Ａ’、６Ｂ’及び６Ｃ’の頂面は第１コア部分５Ａ’、５Ｂ’及び５Ｃ’の頂面と同一平面上に配置してある。
【０１６０】
本実施の形態においては、第２コア部分６Ａ’、６Ｂ’及び６Ｃ’の頂面が第１コア部分５Ａ’、５Ｂ’及び５Ｃ’の頂面と同一平面上に配置してあるために、光導波路４０ｎの作製工程を減少させることができ、比較的簡易に作製することができる。
【０１６１】
その他、本実施の形態においては、上述の第９の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。
【０１６２】
第１５の実施の形態
本実施の形態では、図３９の平面図に示すように、第１コア５Ｂ及び第２コア６Ｂを順次伝搬するＬＥＤ（Ｇ）３Ｇからの入射光と、第１コア５Ｃ及び第２コア６Ｃを順次伝搬するＬＥＤ（Ｂ）３Ｂからの入射光とが合流部２３において波長フィルタ３９を介して合流する。加えて、直線状の共通コア３７を伝搬するこの合流した光と、第１コア５Ａ及び第２コア６Ａを順次伝搬するＬＥＤ（Ｒ）３Ｒからの入射光とが、合流部２３’において波長フィルタ３９’を介して合流し、直線状の共通コア３８を伝搬するこの合流した光が出射面８から出射光３０として出射すること以外は、上述の第４の実施の形態と同様である。
【０１６３】
本実施の形態の光導波路４０ｏにおいては、各合流部２３及び２３’において、深さ１５０μｍ、幅３０μｍ、長さ１２００μｍのサイズの溝部３６及び３６’が各第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃと４５°を成す角度で設けられており、これらの溝部３６及び３６’には波長フィルタ３９及び３９’が挿入してある。また、各共通コア３７及び３８のサイズは１０×１０μｍであり、各第２コアのサイズと同様である。また、第１コア５Ｂ及び第２コア６Ｂに直交する方向に、第１コア５Ａ及び第２コア６Ａ並びに第１コア５Ｃ及び第２コア６Ｃが配置される。
【０１６４】
また、第１コア５Ｂ及び第２コア６Ｂを順次伝搬するＬＥＤ（Ｇ）３Ｇからの入射光は、波長フィルタ３９を透過して共通コア３７内を伝搬し、更に波長フィルタ３９’を透過して共通コア３８を伝搬した後に出射面８から出射する。また、第１コア５Ｃ及び第２コア６Ｃを順次伝搬するＬＥＤ（Ｂ）３Ｂからの入射光は、波長フィルタ３９によって反射して共通コア３７内を伝搬し、更に波長フィルタ３９’を透過して共通コア３８を伝搬した後に出射面８から出射する。第１コア５Ａ及び第２コア６Ａを順次伝搬するＬＥＤ（Ｒ）３Ｒからの入射光は、波長フィルタ３９’によって反射して共通コア３８内を伝搬した後に出射面８から出射する。
【０１６５】
また、図４０（Ａ）（図３９のＢ−Ｂ’線断面図）に示すように、下クラッド１１の所定個所に断面矩形の第１コア５Ｂが設けられ、これを覆うように上クラッド１２が形成された構造を有する。また、図４０（Ｂ）（図３９のＣ−Ｃ’線断面図）に示すように、下クラッド１１の所定個所に、幅の狭い断面矩形の第２コア６Ｂをその中心部に有する幅の狭い断面矩形の第１コア５Ｂが設けられ、これを覆うように上クラッド１２が形成され、また所定形状の溝部３６内に波長フィルタ３９が挿入されている。また、図４０（Ｃ）（図３９のＤ−Ｄ’線断面図）に示すように、下クラッド１１上の所定個所に断面矩形の共通コア３８が設けられ、これを覆うように上クラッド１２が形成されている。
【０１６６】
本実施の形態によれば、上述の第４の実施の形態と比較して、波長フィルタを合流点に設けているので、特に第２コアを直線状に形成でき、このために、第２コアに曲線状傾斜面が存在している場合にみられるようなクラッドへの光の漏出が生じにくくなり、効率よく光伝搬を行える。従って、コア合流部での合波損失が小さくなり、９０％以上の効率が得られる。また、コアの長さも短くてよいので、光導波路の小型化が可能となる。また、各波長フィルタ２３及び２３’との組み合わせにより、各ＬＥＤ（従って各コア）を基板１０の各辺に任意に配置することができる。また、各コアを基板１０の一辺にのみ配置する場合に比べて、光導波路自体を小型化することができ、しかも異なる光源間での光の混合を防止できる。なお、本実施の形態による光導波路構造は、上述した他の実施の形態にも適用することができる。
【０１６７】
その他、本実施の形態においては、上述の第４の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。
【０１６８】
第１６の実施の形態
本実施の形態では、図４１の平面図に示すように、第１コア５Ｂを伝搬するＬＥＤ（Ｇ）３Ｇからの入射光と、第１コア５Ｃを伝搬するＬＥＤ（Ｂ）３Ｂからの入射光とが合流部２３において波長フィルタ３９を介して合流する。加えて、直線状の共通コア３７’を伝搬するこの合流した光と、第１コア５Ａを伝搬するＬＥＤ（Ｒ）３Ｒからの入射光とが、合流部２３’において波長フィルタ３９’を介して共通コア３８’に合流し、この共通コア３８’よりも幅の狭い共通コア５０’を順次伝搬するこの合流した光が出射面８から出射光３０として出射すること以外は、上述の第１５の実施の形態と同様である。これらの両コア３８’及び５０’は、上述した第４の実施の形態の両コア５及び６と同様にコア５へのコア６の一部埋設構造となっている。
【０１６９】
本実施の形態の光導波路４０ｐにおいては、上記の各合流部２３及び２３’においては、深さ１５０μｍ、幅３０μｍ、長さ１２００μｍの溝部３６及び３６’が各第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃと４５°を成す角度で設けられており、これらの溝部３６及び３６’には波長フィルタ３９及び３９’が挿入してある。また、共通コア３７’のサイズは５０×５０μｍであり、共通コア３８’の幅は光伝搬方向に向かって５０×５０μｍから１４×１４μｍに徐々に細くなり、更に共通コア５０’のサイズは１０×１０μｍである。
【０１７０】
また、第１コア５Ｂを伝搬するＬＥＤ（Ｇ）３Ｇからの入射光は、波長フィルタ３９を透過して共通コア３７’内を伝搬し、更に波長フィルタ３９’を透過して共通コア３８’及び共通コア５０’を順次伝搬した後に出射面８から出射する。また、第１コア５Ｃを伝搬するＬＥＤ（Ｂ）３Ｂからの入射光は、波長フィルタ３９によって反射して共通コア３７’内を伝搬し、更に波長フィルタ３９’を透過して共通コア３８’及び共通コア５０’を順次伝搬した後に出射面８から出射する。第１コア５Ａを伝搬するＬＥＤ（Ｒ）３Ｒからの入射光は、波長フィルタ３９’によって反射して共通コア３８’及び共通コア５０’内を伝搬した後に出射面８から出射する。
【０１７１】
本実施の形態によれば、各第１コア及び第２コアのサイズが５０×５０μｍであるために、各第１コアからの伝搬光のモードが大きいために、これらが波長フィルタを介して結合し易くなり、低損失で効率よく光を伝搬することができる。
【０１７２】
その他、本実施の形態においては、上述の第１５の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。
【０１７３】
第１７の実施の形態
本実施の形態では、図４２Ｂ（Ａ）の平面図及び図４２Ｂ（Ｂ）の断面図に示すように、第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの各曲線状傾斜面９の半ばに至るまで、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃを延長すること以外は、上述の第１の実施の形態と同様である。
【０１７４】
本実施の形態の光導波路４０ｇにおいては、第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの各曲線状傾斜面９の半ばに至るまで、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃを延長しているために、各埋設部１３における第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃと第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃとの接触面積が増加し、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃを伝搬する光を第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃ内により効率良く入射することができる。
【０１７５】
その他、本実施の形態においては、上述の第１の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。
【０１７６】
第１８の実施の形態
本実施の形態では、図４３（Ａ）の平面図及び図４３（Ｂ）の断面図に示すように、上クラッド１２をなくし、第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃと第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃとが露出しているエアリッジ型の光導波路を形成すること以外は、上述の第１の実施の形態と同様である。
【０１７７】
本実施の形態の光導波路４０ｒにおいては、第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃと第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃとが露出しているために、これらよりも屈折率の低い大気と接触することになり、第１コア５Ａ、５Ｂ及び５Ｃ内と第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃ内とを伝搬する光が各コア内から漏れ難くなり、より効率良く伝搬して出射面からより集束された光として出射することができる。
【０１７８】
その他、本実施の形態においては、上述の第１の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。
【０１７９】
第１９の実施の形態
本実施の形態では、図４４（Ａ）の平面図及び図４４（Ｂ）の断面図に示すように、埋設部１３に埋設されていない第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの部分が、下クラッド１１との間の空間２２に露出していること以外は、上述の第１の実施の形態と同様である。
【０１８０】
本実施の形態の光導波路４０ｓにおいては、埋設部１３に埋設されていない第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの部分が空間２２に露出しているために、屈折率の低い大気と接触することになり、第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃ内を伝搬する光がコア内から漏れ難くなり、第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃ内の光をより効率良く伝搬することができる。ここで、埋設部１３に埋設されていない第２コア６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの部分は、これら第２コアが存在しない上クラッド１２の下面に設けたスペーサー等の支持手段によって、基板１０（下クラッド１１）上に支持されるのが望ましい。
【０１８１】
その他、本実施の形態においては、上述の第１の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。
【０１８２】
第２０の実施の形態
図４５の平面図は、第１コア５Ａ内の埋設部１３における第２コア６Ａの形状を種々示すものである。以下の説明は、第１コア５Ｂ内の埋設部１３における第２コア６Ｂ、及び第１コア５Ｃ内の埋設部１３における第２コア６Ｃの構造においても同様とする。
【０１８３】
まず、図４５（Ａ）に示すように、例えば第１コア５Ａ内の埋設部１３において、第１コア５Ａの中心線上に設けられた直線状の第２コア６Ａの部分を介して、第１コア５Ａ内を伝搬する光が第２コア６Ａ内に入射し易くするために、第２コア６Ａの先端部４１が円形状の突部２４を成していてその幅が第１コア５Ａの幅とほぼ同様としている。従って、第２コア６Ａの光モード形状と第１コア５Ａの光モード形状とが先端部４１付近において結合し易くなり、第１コア５Ａ内の光が第２コア６Ａ内に一層入射し易くなる。これは、他の第１及び第２コアでも同様である（以下、同様）。
【０１８４】
図４６（Ｂ）に示す例では、第１コア５Ａ内の埋設部１３において、第１コア５Ａの中心線上に設けられた直線状の第２コア６Ａの部分を介して、第１コア５Ａ内を伝搬する光が第２コア６Ａ内に入射し易くするために、第２コア６Ａの先端部４１が三角形状の突部４３を成していてその幅が第１コア５Ａの幅とほぼ同様としている。従って、図４６（Ａ）と同様に、第２コア６Ａの光モード形状と第１コア５Ａの光モード形状とが先端部４１付近において結合し易くなり、第１コア５Ａ内の光が第２コア６Ａ内に入射し易くなる。
【０１８５】
図４６（Ｃ）に示す例では、第１コア５Ａ内の埋設部１３において、第１コア５Ａの側面４４に接するように直線状の第２コア６Ａの部分が存在し、また第１コア５Ａの幅が入射面４Ａから第２コア６Ａに向かって徐々に狭くなるように傾斜した側面４５を有するために、第１コア５Ａの光モード形状の大きさが徐々に小さくなって第２コア６Ａの光モード形状と結合し易くなり、第１コア５Ａ内の光が第２コア６Ａ内に入射し易くなる。
【０１８６】
図４６（Ｄ）に示す例では、第１コア５Ａ内の埋設部１３において、第１コア５Ａの中心線上に設けられた直線状の第２コア６Ａの部分を介して、第１コア５Ａ内の光が第２コア６Ａ内に入射し易くなるように、第１コア５Ａの幅が入射面４Ａから第２コア６Ａに向かって徐々に狭くなるようにそれぞれ傾斜した側面４４及び側面４５を有するために、第１コア５Ａの光モード形状の大きさが徐々に小さくなって第２コア６Ａの光モード形状と結合し易くなり、第１コア５Ａ内の光が第２コア６Ａ内に入射し易くなる。
【０１８７】
第２１の実施の形態
本実施の形態では、図４６の断面図に示すように、例えばＬＥＤ（Ｇ）３Gを上下両面から発光する構造とし、電極１Ａ及び基板１０の材質を光透過性を有する材質とし、第１コア５Ｂ及び第２コア６Ｂ等からなる光導波路構造を基板１０の上面だけでなくその下面にも設けること以外は、上述の第２の実施の形態と同様である。
【０１８８】
本実施の形態の光導波路４０ｔにおいては、ＬＥＤ（Ｇ）３Ｇの上面から発光する発光光が第１コア５Ｂの傾斜面１４を介して第１コア５Ｂ内に入射し、この入射光２９が第１コア５Ｂ内及び第２コア６Ｂ内を順次伝搬した後に出射光３０として出射する。加えて同時に、ＬＥＤ（Ｇ）３Ｇの下面から発光する発光光が、光透過性を有する電極１Ａ及び基板１０を順次透過し、基板１０の下面に設けられた第１コア５Ｂの傾斜面１４を介して第１コア５Ｂ内に入射し、この入射光２９が基板１０の下面に設けられた第１コア５Ｂ内及び第２コア６Ｂ内を順次伝搬した後に出射光３０として出射する。
【０１８９】
従って、基板１０を共通に用いて、その上下において２つの出射光３０が得られるために、点光源の個数（即ち、光源の配置密度）を大きくすることができ、画像の解像度を上げることを期待できる。
【０１９０】
その他、本実施の形態においては、上述の第２の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。
【０１９１】
以上に説明した実施の形態は、本発明の技術的思想に基づいて種々に変形が可能である。
【０１９２】
例えば、基板、各クラッド、各ＬＥＤ、各コア、各第１コア、各第２コア、各第１部分、各第２部分の形状、サイズ、設置個数、設置場所、材質及び厚さ等は、所望の効果を実現できるならば、様々に変えてもよい。特に、コアの本数は１本でもよく、その本数やパターン、サイズ等は種々変更してよく、各コア幅方向のみならず厚み方向で形状を変更してもよい。また、各コアの各第２部分には、光ファイバを使用してもよい。また、各第２コアの埋設部の先端が各第１コアの入射面に達してもよい。
【０１９３】
また、第２コアを複数に分離して設けることにより、任意の複数の位置に点光源を配置し、その個数を増加させてもよい。
【０１９４】
また、上記の光導波路の構成材料や層構成も様々に変化させてよい。例えば、ニオブ酸リチウム等の無機系の材料を用い、これをＣＶＤ（化学的気相成長法）によって基板上にコア材として成膜し、レジストマスクを用いて所定パターンにエッチングすることによって、上記のコアと同等のコアを形成することができる。
【０１９５】
また、光導波路のコア形状は、直線状傾斜面を幅方向端面に有するタイプのみならず、曲線状傾斜面を幅方向端面に有するコアとしてもよい。コアの作製は成形型による成形で行ってもよい。
【０１９６】
また、上述した光導波路を含む光学系の構成は適宜採用してよく、例えば、走査手段としてマイクロミラーデバイスやポリゴンミラー等を採用してよいし、投影をスクリーン上に行ってもよい。
【０１９７】
なお、本発明は、ＬＥＤを光源とするディスプレイをはじめ、例えば、出射光のレーザを用いて光導波路からの信号光を次段回路の受光素子（光配線やフォトディテクタ等）に入射させる光通信等の如き種々の光情報処理に広く適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１９８】
本発明は、構造が比較的簡易でありながら、所望の入射光を効率良く入射し、光出射側に伝搬して出射することのできる光導波路とし、出射した信号光を走査手段で走査して投影するように構成したディスプレイや、上記信号光を次段回路の受光素子（光配線やフォトディテクタ等）に入射させるように構成した光通信等の光情報処理に有効に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１】本発明の第１の実施の形態による光導波路装置の平面図（Ａ）及びそのＡ−Ａ’線断面図（Ｂ）である。
【図２】同、光導波路装置のＢ−Ｂ’線断面図（Ａ）、Ｃ−Ｃ’線断面図（Ｂ）及びＤ−Ｄ’線断面図（Ｃ）である。
【図３】同、光導波路装置の作製工程を順次示す断面図である。
【図４】同、光導波路装置の作製工程を順次示す断面図である。
【図５】同、光導波路装置の作製工程を順次示す平面図である。
【図６】同、光導波路装置の作製工程を順次示す平面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態による光導波路装置の平面図（Ａ）及びそのＡ−Ａ’線断面図（Ｂ）である。
【図８】本発明の第３の実施の形態による光導波路装置の平面図（Ａ）及びそのＡ−Ａ’線断面図（Ｂ）である。
【図９】同、光導波路装置のＢ−Ｂ’線断面図（Ａ）、Ｃ−Ｃ’線断面図（Ｂ）及びＤ−Ｄ’線断面図（Ｃ）である。
【図１０】同、モード形状の変化を示す平面図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態による光導波路装置の平面図（Ａ）及びそのＡ−Ａ’線断面図（Ｂ）である。
【図１２】同、光導波路装置のＢ−Ｂ’線断面図（Ａ）、Ｃ−Ｃ’線断面図（Ｂ）及びＤ−Ｄ’線断面図（Ｃ）である。
【図１３】同、モード形状の変化を示す平面図である。
【図１４】本発明の第５の実施の形態による光導波路装置の平面図（Ａ）及びそのＡ−Ａ’線断面図（Ｂ）である。
【図１５】同、光導波路装置のＢ−Ｂ’線断面図（Ａ）、Ｃ−Ｃ’線断面図（Ｂ）及びＤ−Ｄ’線断面図（Ｃ）である。
【図１６】同、モード形状の変化を示す平面図である。
【図１７】本発明の第６の実施の形態による光導波路装置の平面図（Ａ）及びそのＡ−Ａ’線断面図（Ｂ）である。
【図１８】同、光導波路装置のＢ−Ｂ’線断面図（Ａ）、Ｃ−Ｃ’線断面図（Ｂ）及びＤ−Ｄ’線断面図（Ｃ）である。
【図１９】同、モード形状の変化を示す平面図である。
【図２０】本発明の第７の実施の形態による光導波路装置の平面図（Ａ）及びそのＡ−Ａ’線断面図（Ｂ）である。
【図２１】同、光導波路装置のＣ−Ｃ’線断面図（Ａ）及びＤ−Ｄ’線断面図（Ｂ）である。
【図２２】同、光導波路装置の作製工程を順次示す断面図である。
【図２３】同、光導波路装置の作製工程を順次示す断面図である。
【図２４】本発明の第８の実施の形態による光導波路装置の平面図（Ａ）及びそのＡ−Ａ’線断面図（Ｂ）である。
【図２５】本発明の第９の実施の形態による光導波路装置の平面図（Ａ）及びそのＡ−Ａ’線断面図（Ｂ）である。
【図２６】同、光導波路装置のＢ−Ｂ’線断面図（Ａ）、Ｃ−Ｃ’線断面図（Ｂ）及びＤ−Ｄ’線断面図（Ｃ）である。
【図２７】同、モード形状の変化を示す平面図である。
【図２８】本発明の第１０の実施の形態による光導波路装置の平面図（Ａ）及びそのＡ−Ａ’線断面図（Ｂ）である。
【図２９】本発明の第１１の実施の形態による光導波路装置の平面図（Ａ）及びそのＡ−Ａ’線断面図（Ｂ）である。
【図３０】同、光導波路装置のＢ−Ｂ’線断面図（Ａ）、Ｃ−Ｃ’線断面図（Ｂ）及びＤ−Ｄ’線断面図（Ｃ）である。
【図３１】同、光導波路装置の作製工程を順次示す断面図である。
【図３２】同、光導波路装置の作製工程を順次示す断面図である。
【図３３】本発明の第１２の実施の形態による光導波路装置の平面図（Ａ）及びそのＡ−Ａ’線断面図（Ｂ）である。
【図３４】同、光導波路装置のＢ−Ｂ’線断面図（Ａ）、Ｃ−Ｃ’線断面図（Ｂ）及びＤ−Ｄ’線断面図（Ｃ）である。
【図３５】本発明の第１３の実施の形態による光導波路装置の平面図（Ａ）及びそのＡ−Ａ’線断面図（Ｂ）である。
【図３６】同、光導波路装置のＢ−Ｂ’線断面図（Ａ）及びＤ−Ｄ’線断面図（Ｂ）である。
【図３７】本発明の第１４の実施の形態による光導波路装置の平面図（Ａ）及びそのＡ−Ａ’線断面図（Ｂ）である。
【図３８】同、光導波路装置のＢ−Ｂ’線断面図（Ａ）及びＤ−Ｄ’線断面図（Ｂ）である。
【図３９】本発明の第１５の実施の形態による光導波路装置の平面図である。
【図４０】同、光導波路装置のＢ−Ｂ’線断面図（Ａ）、Ｃ−Ｃ’線断面図（Ｂ）及びＤ−Ｄ’線断面図（Ｃ）である。
【図４１】本発明の第１６の実施の形態による光導波路装置の平面図である。
【図４２】本発明の第１７の実施の形態による光導波路装置の平面図（Ａ）及びそのＡ−Ａ’線断面図（Ｂ）である。
【図４３】本発明の第１８の実施の形態による光導波装置の平面図（Ａ）及びそのＡ−Ａ’線断面図（Ｂ）である。
【図４４】本発明の第１９の実施の形態による光導波路装置の平面図（Ａ）及びそのＡ−Ａ’線断面図（Ｂ）である。
【図４５】本発明の第２０の実施の形態による光導波路の平面図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）である。
【図４６】本発明の第２１の実施の形態による光導波路装置の断面図である。
【図４７】従来例による画像表示装置の構成図である。
【図４８】同、別の画像表示装置の構成図である。
【図４９】同、光導波路装置の平面図（Ａ）、及び光損失とコア間ピッチとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０２００】
１Ａ、１Ｂ…電極、２…金属ワイヤー、３Ｒ…ＬＥＤ（Ｒ）、３Ｇ…ＬＥＤ（Ｇ）、
３Ｂ…ＬＥＤ（Ｂ）、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ…入射面、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ…第１コア、
５Ａ’、５Ｂ’、５Ｃ’…第１コア部分、５ａ、５ｂ…コア部、
６Ａ、６Ｂ、６Ｃ…第２コア、６Ａ’、６Ｂ’、６Ｃ’…第２コア部分、
７、３７、３８…共通コア、８…出射面、９…曲線状傾斜面、１０…基板、
１１、３５…下クラッド、１１ａ、１１ｂ…下クラッド部、１２…上クラッド、
１３…埋設部、１４…傾斜面、１５…凹部、１６、１７…直線状傾斜面、
１８…集光レンズ、１９…下クラッド、２２…空間、２３、２３’…合流部、
２５、２８…コア材、２９…入射光、３０…出射光、３１、３１ａ、３１ｂ…モード、
３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ…コア、３６、３６’…溝部、３９、３９’…波長フィルタ、
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆ、４０ｇ、４０ｈ、４０ｉ、４０ｊ、４０ｋ、４０ｌ、４０ｍ、４０ｎ、４０ｏ、４０ｐ、４０ｑ、４０ｒ、４０ｓ、４０ｔ…光導波路、
４１…先端部、４２…段差部、Ｌ1…埋設部の長さ、Ｌ2…第１コアの長さ
【図１】
2005266657.tif 000003
【図２】
2005266657.tif 000004
【図３】
2005266657.tif 000005
【図４】
2005266657.tif 000006
【図５】
2005266657.tif 000007
【図６】
2005266657.tif 000008
【図７】
2005266657.tif 000009
【図８】
2005266657.tif 000010
【図９】
2005266657.tif 000011
【図１０】
2005266657.tif 000012
【図１１】
2005266657.tif 000013
【図１２】
2005266657.tif 000014
【図１３】
2005266657.tif 000015
【図１４】
2005266657.tif 000016
【図１５】
2005266657.tif 000017
【図１６】
2005266657.tif 000018
【図１７】
2005266657.tif 000019
【図１８】
2005266657.tif 000020
【図１９】
2005266657.tif 000021
【図２０】
2005266657.tif 000022
【図２１】
2005266657.tif 000023
【図２２】
2005266657.tif 000024
【図２３】
2005266657.tif 000025
【図２４】
2005266657.tif 000026
【図２５】
2005266657.tif 000027
【図２６】
2005266657.tif 000028
【図２７】
2005266657.tif 000029
【図２８】
2005266657.tif 000030
【図２９】
2005266657.tif 000031
【図３０】
2005266657.tif 000032
【図３１】
2005266657.tif 000033
【図３２】
2005266657.tif 000034
【図３３】
2005266657.tif 000035
【図３４】
2005266657.tif 000036
【図３５】
2005266657.tif 000037
【図３６】
2005266657.tif 000038
【図３７】
2005266657.tif 000039
【図３８】
2005266657.tif 000040
【図３９】
2005266657.tif 000041
【図４０】
2005266657.tif 000042
【図４１】
2005266657.tif 000043
【図４２】
2005266657.tif 000044
【図４３】
2005266657.tif 000045
【図４４】
2005266657.tif 000046
【図４５】
2005266657.tif 000047
【図４６】
2005266657.tif 000048
【図４７】
2005266657.tif 000049
【図４８】
2005266657.tif 000050
【図４９】
2005266657.tif 000051