(57)【要約】【課題】  光素子の実装密度を増大させるように光路変換のためのグレーティングカプラを配した光回路部材とその製造方法。【解決手段】  光導波路１１０1 〜１１０4 が複数並列され、各光導波路中に外部の光を入力するための光の伝搬方向に対して傾いたスラント型屈折率変調型回折格子からなる光路変換部１１５1 〜１１５4 と、光導波路中を導波された光を外部に出力するための光の伝搬方向に対して傾いたスラント型屈折率変調型回折格子からなる光路変換部１１６1 〜１１６4 とが設けられており、一部の光路変換部の外部から光を入力するか外部へ光を出力する平面基板の側面と、残りの光路変換部の外部から光を入力するか外部へ光を出力する平面基板の側面とが相互に反対の側面となるように構成されている。【選択図】        図３
2005173116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面基板中に周囲より高屈折率領域の光導波路が複数並列されてなり、各光導波路中に、外部の光を入力するための光の伝搬方向に対して傾いたスラント型屈折率変調型回折格子からなる光路変換部と、光導波路中を導波された光を外部に出力するための光の伝搬方向に対して傾いたスラント型屈折率変調型回折格子からなる光路変換部とが設けられてなる光回路部材において、
一部の光路変換部の外部から光を入力するか外部へ光を出力する前記平面基板の側面と、残りの光路変換部の外部から光を入力するか外部へ光を出力する前記平面基板の側面とが相互に反対の側面となるように構成されていることを特徴とする光回路部材。
【請求項２】
平面基板中に周囲より高屈折率領域の光導波路が複数並列されてなり、各光導波路中に、外部の光を入力するための光の伝搬方向に対して傾いたスラント型屈折率変調型回折格子からなる光路変換部と、光導波路中を導波された光を外部に出力するための光の伝搬方向に対して傾いたスラント型屈折率変調型回折格子からなる光路変換部とが設けられてなる光回路部材において、
隣接する光導波路の何れか１つの光路変換部が相互に１列に整列されており、別の光路変換部が光導波路長手方向で相互にずれるように構成されていることを特徴とする光回路部材。
【請求項３】
平面基板中に周囲より高屈折率領域の光導波路が複数並列されてなり、各光導波路中に、外部の光を入力するための光の伝搬方向に対して傾いたスラント型屈折率変調型回折格子からなる光路変換部と、光導波路中を導波された光を外部に出力するための光の伝搬方向に対して傾いたスラント型屈折率変調型回折格子からなる光路変換部とが設けられてなる光回路部材において、
一部の光路変換部の外部から光を入力するか外部へ光を出力する前記平面基板の側面と、残りの光路変換部の外部から光を入力するか外部へ光を出力する前記平面基板の側面とが相互に反対の側面となるように構成されており、かつ、
隣接する光導波路の何れか１つの光路変換部が相互に１列に整列されており、別の光路変換部が光導波路長手方向で相互にずれるように構成されていることを特徴とする光回路部材。
【請求項４】
複数の前記光導波路各々に外部の光を入力するためあるいは光導波路中を導波された光を外部に出力するための２つ以上の光路変換部が設けられていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の光回路部材。
【請求項５】
平面基板中に周囲より高屈折率領域の光導波路が複数並列されてなり、各光導波路中に、外部の光を入力するための光の伝搬方向に対して傾いたスラント型屈折率変調型回折格子からなる入力側光路変換部と、光導波路中を導波された光を外部に出力するための光の伝搬方向に対して傾いたスラント型屈折率変調型回折格子からなる出力側光路変換部とが設けられてなる光回路部材において、
前記入力側光路変換部に外部から光を入力する前記平面基板の側面と、前記出力側光路変換部の少なくとも一部が外部へ光を出力する前記平面基板の側面とが相互に反対の側面となるように構成されていることを特徴とする光回路部材。
【請求項６】
平面基板中に周囲より高屈折率領域の光導波路が複数並列されてなり、各光導波路中に、外部の光を入力するための光の伝搬方向に対して傾いたスラント型屈折率変調型回折格子からなる入力側光路変換部と、光導波路中を導波された光を外部に出力するための光の伝搬方向に対して傾いたスラント型屈折率変調型回折格子からなる出力側光路変換部とが設けられてなる光回路部材において、
前記入力側光路変換部に外部から光を入力する前記平面基板の側面と、前記出力側光路変換部の少なくとも一部が外部へ光を出力する前記平面基板の側面とが同じ側面となっており、その少なくとも一部の出力側光路変換部の位置が少なくとも隣接する光導波路間で光導波路長手方向で相互にずれるように構成されていることを特徴とする光回路部材。
【請求項７】
前記出力側光路変換部の残りの出力側光路変換部が外部へ光を出力する前記平面基板の側面が、前記入力側光路変換部に外部から光を入力する前記平面基板の側面とは反対の側面となるように構成されていることを特徴とする請求項６記載の光回路部材。
【請求項８】
前記入力側光路変換部と前記出力側光路変換部と相互に入れ代わって構成されていることを特徴とする請求項５から７の何れか一方記載の光回路部材。
【請求項９】
第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層より屈折率の高い光導波路を構成する複数の並列したコア領域を有するコア層と、前記コア層の前記コア領域より屈折率の低い第２のクラッド層とをこの順に積層してなり、前記コア領域各々にスラント型屈折率変調型の回折格子が複数の形成されており、前記第１のクラッド層又は前記第２のクラッド層の少なくとも一方の外側に、前記回折格子に光学的に接続するレンズが設けられてなる光回路部材の製造方法において、
前記コア領域各々の中に形成されるスラント型屈折率変調型の回折格子が二光束の干渉縞により形成することを特徴とする光回路部材の製造方法。
【請求項１０】
前記コア層の形成用素材として光照射により屈折率変化を起こすフォトブリーチング材が用いられ、前記二光束が回折格子によって発生される異なる回折次数の二光束であることを特徴とする請求項９記載の光回路部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光回路部材とその製造方法に関し、特に、光電気複合実装技術に用いられる複数の並列した光導波路を含む光回路部材とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットの急激な普及により、ネットワーク上の情報量は飛躍的に増大しており、高速ネットワークを支える通信情報装置や情報端末装置には、高速パフォーマンスと経済性が要求される。
【０００３】
高速パフォーマンスを実現するためにはＬＳＩの高速化、高機能化が重要であるが、これらを用いて実装する技術も必須となる。
【０００４】
しかし、高速ＬＳＩをボードに実装し、キャビネットレベルまでの装置構成にすると、ＬＳＩ間の伝送距離や電気信号の伝送速度限界によって、ＬＳＩの高速性を活かすのが困難となる問題が起こってくる。
【０００５】
このため、ＬＳＩ間の伝送距離を極力短くする３次元積層ＬＳＩ構成とする試みと、ボード内あるいはボード間のＬＳＩ間の比較的短い距離の信号伝送に光を用いる光電気複合実装技術の開発が進められている。
【０００６】
後者の光電気複合実装技術については、主に低コスト化の目的で、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）と受光素子を有機光導波路を介して光接続する方式が検討されている。面型素子同士の接続であるため、導波路には、直角に光を曲げる光路変換機能が必要となり、導波路上にグレーティングカプラを形成することにより、導波路の加工のみで、光路変換、並びに、自由な配置に形成する方式が提案されている（特願２００２−３３７０７８号）。      
【０００７】
また、導波路と光素子の間にマイクロレンズを形成する方法については、フレネルレンズを導波路クラッド上に光重合法（２Ｐ法）で作製する方式が提案されている（特願２００２−３３７０７８号）。この方式は、自由な配置にフレネルレンズを一括形成することを可能としたものである。
【０００８】
また、プリント基板内に有機導波路を形成し、光路変換のために導波路を４５°に研磨し、その面での全反射を利用すると共に、光素子との結合効率を向上するためにマイクロレンズを導波路直上に形成するものも提案されている（非特許文献１）。
【０００９】
さらに、光デバイス（光素子）の実装密度を増大させるため、４５°ミラーをフィルム光配線の両面に向くように形成し、表面から裏面へも信号伝搬させる構造も提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−９８１５３号公報
【非特許文献１】電子情報通信学会論文誌Ｖｏｌ. Ｊ８４−Ｃ、Ｎｏ. ９、ｐｐ. ７９３−７９９（２００１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、非特許文献１、特許文献１何れの構造のものも、導波路と光素子を結合するための４５°ミラーは、ミラー面をダイシングにより加工するため、例えば隣り合う導波路を選択的に上下に振り分ける構造は困難である。
【００１１】
本発明は従来技術のこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の並列した光導波路を含む光回路部材に対して、光素子の実装密度を増大させるように光路変換のためのグレーティングカプラを配した光回路部材とその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成する本発明の第１の光回路部材は、平面基板中に周囲より高屈折率領域の光導波路が複数並列されてなり、各光導波路中に、外部の光を入力するための光の伝搬方向に対して傾いたスラント型屈折率変調型回折格子からなる光路変換部と、光導波路中を導波された光を外部に出力するための光の伝搬方向に対して傾いたスラント型屈折率変調型回折格子からなる光路変換部とが設けられてなる光回路部材において、
一部の光路変換部の外部から光を入力するか外部へ光を出力する前記平面基板の側面と、残りの光路変換部の外部から光を入力するか外部へ光を出力する前記平面基板の側面とが相互に反対の側面となるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第２の光回路部材は、平面基板中に周囲より高屈折率領域の光導波路が複数並列されてなり、各光導波路中に、外部の光を入力するための光の伝搬方向に対して傾いたスラント型屈折率変調型回折格子からなる光路変換部と、光導波路中を導波された光を外部に出力するための光の伝搬方向に対して傾いたスラント型屈折率変調型回折格子からなる光路変換部とが設けられてなる光回路部材において、
隣接する光導波路の何れか１つの光路変換部が相互に１列に整列されており、別の光路変換部が光導波路長手方向で相互にずれるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第３の光回路部材は、平面基板中に周囲より高屈折率領域の光導波路が複数並列されてなり、各光導波路中に、外部の光を入力するための光の伝搬方向に対して傾いたスラント型屈折率変調型回折格子からなる光路変換部と、光導波路中を導波された光を外部に出力するための光の伝搬方向に対して傾いたスラント型屈折率変調型回折格子からなる光路変換部とが設けられてなる光回路部材において、
一部の光路変換部の外部から光を入力するか外部へ光を出力する前記平面基板の側面と、残りの光路変換部の外部から光を入力するか外部へ光を出力する前記平面基板の側面とが相互に反対の側面となるように構成されており、かつ、
隣接する光導波路の何れか１つの光路変換部が相互に１列に整列されており、別の光路変換部が光導波路長手方向で相互にずれるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
以上の第１〜第３の光回路部材において、複数の前記光導波路各々に外部の光を入力するためあるいは光導波路中を導波された光を外部に出力するための２つ以上の光路変換部が設けられていてもよい。
【００１６】
本発明の第４の光回路部材は、平面基板中に周囲より高屈折率領域の光導波路が複数並列されてなり、各光導波路中に、外部の光を入力するための光の伝搬方向に対して傾いたスラント型屈折率変調型回折格子からなる入力側光路変換部と、光導波路中を導波された光を外部に出力するための光の伝搬方向に対して傾いたスラント型屈折率変調型回折格子からなる出力側光路変換部とが設けられてなる光回路部材において、
前記入力側光路変換部に外部から光を入力する前記平面基板の側面と、前記出力側光路変換部の少なくとも一部が外部へ光を出力する前記平面基板の側面とが相互に反対の側面となるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第５の光回路部材は、平面基板中に周囲より高屈折率領域の光導波路が複数並列されてなり、各光導波路中に、外部の光を入力するための光の伝搬方向に対して傾いたスラント型屈折率変調型回折格子からなる入力側光路変換部と、光導波路中を導波された光を外部に出力するための光の伝搬方向に対して傾いたスラント型屈折率変調型回折格子からなる出力側光路変換部とが設けられてなる光回路部材において、
前記入力側光路変換部に外部から光を入力する前記平面基板の側面と、前記出力側光路変換部の少なくとも一部が外部へ光を出力する前記平面基板の側面とが同じ側面となっており、その少なくとも一部の出力側光路変換部の位置が少なくとも隣接する光導波路間で光導波路長手方向で相互にずれるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１８】
以上の第５の光回路部材において、前記出力側光路変換部の残りの出力側光路変換部が外部へ光を出力する前記平面基板の側面が、前記入力側光路変換部に外部から光を入力する前記平面基板の側面とは反対の側面となるように構成されていてもよい。
【００１９】
また、以上の第４〜第５及びその変形において、前記入力側光路変換部と前記出力側光路変換部と相互に入れ代わって構成されていてもよい。
【００２０】
本発明の光回路部材の製造方法は、第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層より屈折率の高い光導波路を構成する複数の並列したコア領域を有するコア層と、前記コア層の前記コア領域より屈折率の低い第２のクラッド層とをこの順に積層してなり、前記コア領域各々にスラント型屈折率変調型の回折格子が複数の形成されており、前記第１のクラッド層又は前記第２のクラッド層の少なくとも一方の外側に、前記回折格子に光学的に接続するレンズが設けられてなる光回路部材の製造方法において、
前記コア領域各々の中に形成されるスラント型屈折率変調型の回折格子が二光束の干渉縞により形成することを特徴とする方法である。
【００２１】
この場合に、前記コア層の形成用素材として光照射により屈折率変化を起こすフォトブリーチング材が用いられ、前記二光束が回折格子によって発生される異なる回折次数の二光束であることが望ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明においては、基板の表面と裏面あるいは同じ面であっても整列させないで面発光レーザ、フォトダイオード等の光デバイスを実装できるため、実装面積が向上し実装密度を上げることができる。また、光信号の入出力位置を自由に設定できるため、設計の自由度が向上する。また、スラント型屈折率変調型の回折格子は露光により形成されるため、その傾斜の方向と形成する位置を自由に変えることができる。そのため、光路変換の方向と位置を自由に変えることができるので、基板の表面から裏面への光信号伝搬や、光信号の入出力位置を自由に設定することが可能となる。
【００２３】
なお、本発明の光回路部材は、主に電気光混載基板を用いたチップ間光インターコネクション、光モジュール、光学素子基板等に適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
まず、本発明による光回路部材１０を用いた光接続構造を説明する。図１（ａ）は、板状の光回路部材１０の一方の面に面し、かつ、その中の１つの有機光導波路１１の一端に面して面発光レーザ２１を配置し、その面発光レーザ２１から放射されたレーザ光を受信するフォトダイオード３１を有機光導波路１１の他端であって光回路部材１０の他方の面に配置する構成の光電気混載基板部分の断面を示す図であり、図１（ｂ）は光回路部材１０中の１つの有機光導波路１１の両端に面して同じ側の面に面発光レーザ２１とフォトダイオード３１を配置する構成の光電気混載基板部分の断面を示す図である。
【００２５】
図１（ａ）においては、光回路部材１０の有機光導波路１１の一端と他端の位置に対応した両側の面上にはそれぞれフレネルレンズ２２、３２が設けられ、それらの上にそれぞれ配線基板４１、４１’が積層されており、配線基板４１、４１’のフレネルレンズ２２、３２対応領域にはそれぞれ貫通孔４２、４２’が設けられている。
【００２６】
そして、配線基板４１上には、貫通孔４２を通りフレネルレンズ２２に向けレーザ光が照射されるように、面発光レーザ２１が搭載されている。面発光レーザ２１には、ドライバＩＣ４４が接続されている。また、配線基板４１’上には、フレネルレンズ３２からの光を貫通孔４２’を通し受光するように、フォトダイオード３１が搭載されている。受信ＩＣ４５がフォトダイオード３１に接続されている。
【００２７】
そして、面発光レーザ２１から放射されたレーザ光は、フレネルレンズ２２で光回路部材１０の有機光導波路１１中に設けられた第１グレーティングカプラ１２に向けられ、第１グレーティングカプラ１２で回折された光はその導波領域中を導波され、他端に達した光は第２グレーティングカプラ１３で反対面方向へ回折されて導波領域の端部から出射し、その光はフレネルレンズ３２によりフォトダイオード３１に集光されるものである。
【００２８】
また、図１（ｂ）においては、光回路部材１０の有機光導波路１１の一端と他端の位置に対応した同じ面上にはそれぞれフレネルレンズ２２、３２が設けられ、それらの上に１枚の配線基板４１が積層されており、配線基板４１のフレネルレンズ２２、３２対応領域にはそれぞれ貫通孔４２、４３が設けられている。
【００２９】
そして、配線基板４１上には、貫通孔４２を通りフレネルレンズ２２に向けレーザ光が照射されるように、面発光レーザ２１が搭載され、面発光レーザ２１には、ドライバＩＣ４４が接続されている。また、その配線基板４１上には、フレネルレンズ３２からの光を貫通孔４３を通し受光するように、フォトダイオード３１が搭載され、受信ＩＣ４５がフォトダイオード３１に接続されている。
【００３０】
そして、面発光レーザ２１から放射されたレーザ光は、フレネルレンズ２２で光回路部材１０の有機光導波路１１中に設けられた第１グレーティングカプラ１２に向けられ、第１グレーティングカプラ１２で回折された光はその導波領域中を導波され、他端に達した光は第２グレーティングカプラ１４で入射したのと同じ面側へ回折されて導波領域の端部から出射し、その光はフレネルレンズ３２によりフォトダイオード３１に集光されるものである。
【００３１】
図１（ａ）、（ｂ）何れの構成においても、面発光レーザ２１から放射されるレーザ光には広がりがあり、フォトダイオード３１が受光する領域にも制限があるため、面発光レーザ２１から放射されたレーザ光が効率良くフレネルレンズ２２によりコリメートされあるいは集光されて第１グレーティングカプラ１２に入射するように、そして、第２グレーティングカプラ１３、１４からフレネルレンズ３２に入射された光が効率良くフォトダイオード３１に受光されるように、各部は設計、配置される。
【００３２】
ここで、光回路部材１０の構成とその作製方法の例の概略を図２を参照して説明する。図２（ａ）は、光回路部材１０の一例の要部の概略図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ１−Ａ２方向における光回路部材１０とフレネルレンズ形成用型基板１５０の要部の断面図である。本発明の光回路部材１０は、第１のクラッド層１１１と、第１のクラッド層１１１より屈折率の高いコア層１１２と、コア層１１２より屈折率の低い第２のクラッド層１１３とを、この順に積層してなる有機光導波路部材１００を備えており、そのコア層１１２に必要な本数ｎの高屈折率の光導波路１１０1 、１１０2 、１１０3 〜１１０n と、各光導波路１１０1 、１１０2 、１１０3 〜１１０n の端部領域に配置されるグレーティングカプラ１１５、１１６とが形成されている。図２（ａ）では、図１（ａ）の光接続構造に対応する光導波路１１０2 全体とそれに隣接する２本の光導波路１１０1 、１１０3 の一端のみを図示してあり、他は省いて図示してある。
【００３３】
コア層１１２の形成用素材としてフォトブリーチング材を使用する場合には、紫外線照射により屈折率が低下するため、光導波路１１０1 、１１０2 、１１０3 〜１１０n を形成する部分以外の部分に紫外線を照射すれば、周囲より屈折率の高い光導波路が形成される。また、グレーティングカプラ１１５、１１６は、例えばフォトマスクに形成された回折格子で回折された１次光と回折されないで透過した０次光との干渉によって、屈折率変調型のブラッグ回折格子としてそのコア層形成用素材の層中に形成することができるが、一般的に用いられている二光束干渉法で形成することもできる。光導波路１１０1 、１１０2 、１１０3 〜１１０n の周囲の屈折率を低下させる工程と、このグレーティングカプラ１１５、１１６を干渉形成する工程とはどちらが先であってもよく、同時に形成するようにしてもよい。
【００３４】
ところで、図１（ａ）のような光接続構造をとる場合には、第１グレーティングカプラ１２（グレーティングカプラ１１５に対応）と第２グレーティングカプラ１３（グレーティングカプラ１１６に対応）とは、回折格子の干渉縞面がコア層１１２の面に対して同じ方向に同じ角度で傾斜する（相互に平行）ように形成され、図１（ｂ）のような光接続構造をとる場合には、第１グレーティングカプラ１２（グレーティングカプラ１１５に対応）と第２グレーティングカプラ１４（図２（ａ）には図示なし）とは、コア層１１２の面に対して反対の方向に同じ角度傾斜しているように形成される。この傾斜角度は、限定されないが、例えば図１（ａ）の場合は何れも４５°であり、図１（ｂ）の場合は＋４５°と−４５°である。また、回折格子の干渉縞の周期は、面発光レーザ２１から放射されるレーザ光の波長に対してブラッグ回折条件を満足するように設定される。なお、上記の傾斜角度は一例としての値であり、他の角度であってもよい。
【００３５】
そして、図１（ａ）の光接続構造に対応する光導波路１１０2 においては、第２のクラッド層１１３及び第１のクラッド層１１１の上部に、グレーティングカプラ１１５、１１６に光学的に接続するためのそれぞれフレネルレンズ１２１、１３１が配設されており、また、図１（ｂ）の光接続構造に対応する光導波路（図示なし）においては、第２のクラッド層１１３の上部に、グレーティングカプラ１１５と第２グレーティングカプラ１４に対応する図示を省いたグレーティングカプラに光学的に接続するためのフレネルレンズ１２１等が配設されており、これらのフレネルレンズ１２１等、１３１はそれぞれ第２のクラッド層１１３、第１のクラッド層１１１上に例えば紫外硬化型のフォトポリマーからなるフレネルレンズ形成層１２０、１３０を塗布して、その上にフレネルレンズ形成部１５１を有するフレネルレンズ形成用型基板１５０を密着させ、紫外線を照射してそのフレネルレンズ形成部１５１を転写する光重合法で作製される。なお、フレネルレンズ１２１、１３１等は導波路１１０1 〜１１０n に沿う方向に長軸を持つ楕円形状の同心輪帯形状をしている。
【００３６】
以下に、上記のような光回路部材１０の特にグレーティングカプラからなる光路変換部の配置に関する本発明のいくつかの実施例を説明する。
【００３７】
図３は、第１の実施例の光回路部材１０の斜視図であり、複数ｎの並列した光導波路１１０1 〜１１０4 （図３では４本）それぞれの一端にグレーティングカプラ１１５1 〜１１５4 が、他端にグレーティングカプラ１１６1 〜１１６4 が配置されいる。また、グレーティングカプラ１１５1 〜１１５4 それぞれに対応してフレネルレンズ１２１1 〜１２１4 が、グレーティングカプラ１１６1 〜１１６4 それぞれに対応してフレネルレンズ１３１1 〜１３１4 が配置されている。ここで、１１５1 〜１１５4 を入力側グレーティングカプラ（第１グレーティングカプラ）、グレーティングカプラ１１６1 〜１１６4 を出力側グレーティングカプラ（第２グレーティングカプラ）とする。
【００３８】
この実施例においては、各光導波路１１０1 〜１１０4 の入力側グレーティングカプラ１１５1 〜１１５4 は一列に整列されて配置され、光回路部材１０の同じ面側から光を入力するように回折格子の干渉縞面が同じ傾斜角度となるように入力側グレーティングカプラ１１５1 〜１１５4 は構成され、一方、各光導波路１１０1 〜１１０4 の出力側グレーティングカプラ１１６1 〜１１６4 については、１個おきのグレーティングカプラ１１６1 、１１６3 は、光回路部材１０の入力側と同じ面側に光路を変換して出力するように回折格子の干渉縞面が入力側グレーティングカプラ１１５1 〜１１５4 の干渉面の傾斜角度とは反対方向の同じ傾斜角度となり（図１（ｂ）参照）、残りの１個おきのグレーティングカプラ１１６2 、１１６4 は、光回路部材１０の入力側とは反対側に光路を変換して出力するように回折格子の干渉縞面が入力側グレーティングカプラ１１５1 〜１１５4 の干渉面の傾斜角度と同じ方向の同じ角度の傾斜角度となように設けられている（図１（ａ）参照）。そのため、入力側グレーティングカプラ１１５1 〜１１５4 に対応するフレネルレンズ１２１1 〜１２１4 も同じ面上に一列に整列されて配置されており、出力側グレーティングカプラ１１６1 〜１１６4 の１個おきのグレーティングカプラ１１６1 、１１６3 に対応するフレネルレンズ１３１1 、１３１3 は入力側と同じ面上に一列に整列されて配置されており、残りの１個おきのグレーティングカプラ１１６2 、１１６4 に対応するフレネルレンズ１３１2 、１３１4 は入力側とは反対側の面上に一列に整列されて配置されている。
【００３９】
このような構成の光回路部材１０においては、入力（発信）側の面発光レーザ２１を配置する面と、出力（受信）側のフォトダイオード３１の一部（半分）を配置する面とが光回路部材１０の相互に反対の面に分離することができるため、光回路部材１０の基板の表面と裏面に発信側の光デバイス（面発光レーザ２１等）と受信側の光デバイス（フォトダイオード３１等）の一部（半分）とを分けて実装できるため、実装面積が向上し実装密度を上げることができる。
【００４０】
図４は、第２の実施例の光回路部材１０の斜視図であり、複数ｎの並列した光導波路１１０1 〜１１０4 （図４では４本）それぞれの一端にグレーティングカプラ１１５1 〜１１５4 が、他端にグレーティングカプラ１１６1 〜１１６4 が配置されている。また、グレーティングカプラ１１５1 〜１１５4 それぞれに対応してフレネルレンズ１２１1 〜１２１4 が、グレーティングカプラ１１６1 〜１１６4 それぞれに対応してフレネルレンズ１３１1 〜１３１4 が配置されている。ここで、１１５1 〜１１５4 を入力側グレーティングカプラ（第１グレーティングカプラ）、グレーティングカプラ１１６1 〜１１６4 を出力側グレーティングカプラ（第２グレーティングカプラ）とする。
【００４１】
この実施例においては、１個おきの光導波路１１０2 、１１０4 の長さがより長く、残りの１個おきの光導波路１１０1 、１１０3 の長さはより短く構成され、何れの光導波路１１０1 〜１１０4 においても、光回路部材１０の同じ面側から光を入出力するように、それぞれの入力側グレーティングカプラ１１５1 〜１１５4 、出力側グレーティングカプラ１１６1 〜１１６4 が構成配置されている。すなわち、入力側グレーティングカプラ１１５1 〜１１５4 は一列に整列されて配置され、光回路部材１０の同じ面側から光を入力するように回折格子の干渉縞面が同じ傾斜角度となるように入力側グレーティングカプラ１１５1 〜１１５4 は構成され、一方、各光導波路１１０1 〜１１０4 の出力側グレーティングカプラ１１６1 〜１１６4 については、１個おきのグレーティングカプラ１１６1 、１１６3 は、入力側グレーティングカプラ１１５1 、１１５3 により近く、残りの１個おきのグレーティングカプラ１１６2 、１１６4 は、入力側グレーティングカプラ１１５2 、１１５4 に対して相対的に遠くに、それぞれ一列に整列されて配置されている。そして、出力側グレーティングカプラ１１６1 〜１１６4 は何れも、光回路部材１０の入力側と同じ面側に光路を変換して出力するように回折格子の干渉縞面が入力側グレーティングカプラ１１５1 〜１１５4 の干渉面の傾斜角度とは反対方向の同じ傾斜角度となるように設けられている（図１（ｂ）参照）。
【００４２】
このような構成の光回路部材１０においては、隣接するフォトダイオード３１を交互にずらして配置できるため、光信号取り出し側の光デバイスの実装密度を上げることができ、また、光信号取り出し位置を自由に設定することが可能になる。
【００４３】
図５は、第３の実施例の光回路部材１０の斜視図であり、第１の実施例と第２の実施例を組み合わせた形態の例であり、複数ｎの並列した光導波路１１０1 〜１１０4 （図５では４本）それぞれの一端にグレーティングカプラ１１５1 〜１１５4 が、他端にグレーティングカプラ１１６1 〜１１６4 が、それらの中間には第３のグレーティングカプラ１１７1 〜１１７4 が配置されている。また、グレーティングカプラ１１５1 〜１１５4 それぞれに対応してフレネルレンズ１２１1 〜１２１4 が、グレーティングカプラ１１７1 〜１１７4 それぞれに対応してフレネルレンズ１４１1 〜１４１4 が、グレーティングカプラ１１６1 〜１１６4 それぞれに対応してフレネルレンズ１３１1 〜１３１4 が配置されいる。ここで、１１５1 〜１１５4 を入力側グレーティングカプラ（第１グレーティングカプラ）、グレーティングカプラ１１７1 〜１１７4 を第１出力側グレーティングカプラ、グレーティングカプラ１１６1 〜１１６4 を第２出力側グレーティングカプラとする。なお、グレーティングカプラ１１７1 〜１１７4 はそれぞれ光導波路１１０1 〜１１０4 中を導波されている光の一部を分岐あるいは分波する特性のブラッグ回折格子として構成されている。
【００４４】
この実施例においては、１個おきの光導波路１１０2 、１１０4 の長さがより長く、残りの１個おきの光導波路１１０1 、１１０3 の長さはより短く構成され、何れの光導波路１１０1 〜１１０4 においても、光回路部材１０の同じ面側から光を入出力するように、それぞれの入力側グレーティングカプラ１１５1 〜１１５4 、第２出力側グレーティングカプラ１１６1 〜１１６4 が構成配置されている。ここまでの構成は第２の実施例と同じである。また、第１出力側グレーティングカプラ１１７1 〜１１７4 の中、１個おきのグレーティングカプラ１１７2 、１１７4 は、光回路部材１０の入力側と同じ面側に光路を変換して出力するように回折格子の干渉縞面が入力側グレーティングカプラ１１５1 〜１１５4 の干渉面の傾斜角度とは反対方向の同じ傾斜角度となり（図１（ｂ）参照）、残りの１個おきのグレーティングカプラ１１７1 、１１７3 は、光回路部材１０の入力側とは反対側に光路を変換して出力するように回折格子の干渉縞面が入力側グレーティングカプラ１１５1 〜１１５4 の干渉面の傾斜角度と同じ方向の同じ角度の傾斜角度となように設けられている（図１（ａ）参照）。
【００４５】
そして、光回路部材１０の入力側の面上には、入力側グレーティングカプラ１１５1 〜１１５4 が一列に整列されて配置され、また、第１出力側グレーティングカプラ１１７1 〜１１７4 の中の１個おきのグレーティングカプラ１１７2 、１１７4 も一列に整列されて配置され、さらに、第２出力側グレーティングカプラ１１６1 〜１１６4 の１個おきのグレーティングカプラ１１６1 、１１６3 と、残りの１個おきのグレーティングカプラ１１６2 、１１６4 もそれぞれ一列に整列されて配置されている。一方、光回路部材１０の入力側とは反対側の裏面上には、第１出力側グレーティングカプラ１１７1 〜１１７4 の中の残りの１個おきのグレーティングカプラ１１７1 、１１７3 が一列に整列されて配置されている。
【００４６】
このような構成の光回路部材１０においては、入力（発信）側の面発光レーザ２１を配置する面と、出力（受信）側のフォトダイオード３１の一部を配置する面とが光回路部材１０の相互に反対の面に分離することができるため、光デバイス（面発光レーザ２１、フォトダイオード３１等）の実装面積が向上し実装密度を上げることができる。また、光信号取り出し側の光デバイスの実装密度を上げることができ、さらに、光信号取り出し位置を自由に設定することが可能になる。
【００４７】
なお、図３〜図５の構成において、グレーティングカプラ１１５1 〜１１５4 を入力側グレーティングカプラ、グレーティングカプラ１１６1 〜１１６4 、グレーティングカプラ１１７1 〜１１７4 を出力側グレーティングカプラとしたが、グレーティングカプラ１１５1 〜１１５4 を出力側グレーティングカプラ、グレーティングカプラ１１６1 〜１１６4 、グレーティングカプラ１１７1 〜１１７4 を入力側グレーティングカプラとしてもよい。その場合、グレーティングカプラ１１７1 〜１１７4 は分岐、分波の代わりに合成、合波用となる。
【００４８】
次に、図３〜図５に示すような本発明の光回路部材１０の製造方法について、図６の工程図を参照にして説明する。なお、図６（ａ）〜図６（ｃ）は、図２（ａ）のＡ１−Ａ２に垂直な方向から見た図で、図６（ｄ）〜図６（ｇ）は、図２（ａ）のＡ１−Ａ２に沿った方向から見た図である。
【００４９】
まず、図６（ａ）に示すように、基板４１０上に、第１のクラッド層形成用素材４２１、コア層形成用素材４２２をスピンコートにより順に塗布、ベーキングにより形成する。
【００５０】
次いで、図６（ｂ）に示すように、第１のクラッド層形成用素材４２１とコア層形成用素材４２２が成膜された基板４１０上にパターニングされたフォトマスク４３０を載置して、フォトマスク４３０を介してコア層形成用素材４２２の層中の導波路４２２’を形成する部分以外の部分に紫外線４４０を照射して、導波路を形成する。
【００５１】
コア層形成用素材４２２のフォトブリーチング材は、紫外線照射により屈折率が低下するため、導波路を形成する部分以外の部分に紫外線を照射すれば、図６（ｃ）に示すように、周囲より屈折率の高い導波路４２２’が形成される。
【００５２】
次いで、図６（ｄ）に示すように、導波路４２２’が形成されたコア層形成用素材の層４２２Ａ上にパターニングされた別のフォトマスク４３５を載置して、そのフォトマスク４３５を介して紫外光４４５を約６０°傾斜させた方向から入射させて、コア層形成用素材の層４２２Ａの導波路４２２’中とそれ以外の部分に、スラント型で屈折率変調型の回折格子４５０を形成する。なお、この回折格子４５０は、図３〜図５のグレーティングカプラ１１５1 〜１１５4 、グレーティングカプラ１１６1 〜１１６4 、グレーティングカプラ１１７1 〜１１７4 に対応する。ここで、傾斜角度、干渉縞の周期の異なる回折格子４５０は、フォトマスク４３５を交換して別々に露光して形成したり、入力側光路変換部と出力側光路変換部のように、スラント型屈折率変調型回折格子の傾斜角が対称の場合は、同一のフォトマスク中に入力側と出力側の両者を光路変換部の露光用の回折格子４３５’を形成しておき、露光時に紫外光４４５の入射角度を６０°と−６０°のように対称な角度に変えて、それぞれ露光して形成することもできる。なお、この際、回折格子４５０は、フォトマスク４３５に形成された回折格子４３５’で回折された１次光と回折されないで透過した０次光との干渉によってコア層形成用素材の層４２２Ａ中に形成されるが、一般的に用いられている二光束干渉法で形成するようにすることもできる。
【００５３】
次いで、図６（ｅ）に示すように、上記のような回折格子４５０が形成された後、コア層形成用素材の層４２２Ａ上に第２のクラッド層４２３をスピンコートで形成し、導波路構造が完成する。
【００５４】
この後、光重合法（２Ｐ法）により第２のクラッド層４２３上に入射側に配置するフレネルレンズ（図１（ａ）、（ｂ）のフレネルレンズ２２と図１（ｂ）のフレネルレンズ３２に対応するフレネルレンズ）を形成する。図６（ｆ）に示すように、フレネルレンズ形成用素材４７０である紫外線硬化型のフォトポリマーをスピンコートにより第２のクラッド層４２３上に塗布する。そして、フレネルレンズ型基板４６０を光導波路の第２のクラッド４２３上に精度良く配設するために位置合わせした後、フレネルレンズ型基板４６０を押さえ、紫外線４４７を全面照射してフレネルレンズ形成用素材４７０のフォトポリマーを硬化させ、フレネルレンズ型基板４６０に対応するフレネルレンズ４７５を形成する（図６（ｇ））。
【００５５】
光回路部材１０の入力側とは反対側にフレネルレンズを配置する形態の場合は（図３、図５）、次に、基板４１０を第１のクラッド層４２１から剥離し、図６（ｆ）の場合と同様にして、フレネルレンズ形成用素材４７０である紫外線硬化型のフォトポリマーをスピンコートにより第１のクラッド層４２１上に塗布する。そして、フレネルレンズ型基板４６０を光導波路の第１のクラッド４２１上に精度良く配設するために位置合わせした後、フレネルレンズ型基板４６０を押さえ、紫外線４４７を全面照射してフレネルレンズ形成用素材４７０のフォトポリマーを硬化させ、フレネルレンズ型基板４６０に対応するフレネルレンズ４７５を形成し（図６（ｇ））、図３〜図５に示すような光回路部材１０が得られる。
【００５６】
なお、本発明の上記の光回路部材１０の製造方法は、量産性の良いものとなっている。すなわち、集光レンズまたはコリメートレンズとして２Ｐ法による一括成型でフレネルレンズを形成をするため、自由な配置に一括してフレネルレンズを形成することができ、量産性に優れ、その結果、低コスト化が期待できる。
【００５７】
ところで、屈折率変調型回折格子１１５、１１６を形成したコア層１１２（図２）の材料としては、紫外線等の光照射により屈折率変化を起こす（フォトブリーチング）フォトポリマーが用いられ、例えば、ポリシラン、ＤＭＡＰＮ｛（４−Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルニトロン｝を含有するＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）等を用いることができる。
【００５８】
また、第１のクラッド層１１１、第２のクラッド層１１３としては、コア層１１２より数％屈折率の小さいポリシラン系、アクリル系、ポリイミド系、ポリウレタン系、エポキシ系樹脂等が用いられる。
【００５９】
フレネルレンズ１２１、１３１を含むフレネルレンズ層１２０、１３０としては、光重合法によりフレネルレンズ１２１、１３１を作製することに適用できる紫外硬化型のフォトポリマーが用いられる。材料としては、アクリレート系樹脂、シロキサン系樹脂、ポリイミド系樹脂、シクロブテン系樹脂等があげられる。
【００６０】
以上、本発明の光回路部材とその製造方法を実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明による光回路部材を用いる光接続構造を説明するための図である。
【図２】本発明による光回路部材の構成とその作製方法の例の概略を説明するための図である。
【図３】第１の実施例の光回路部材の斜視図である。
【図４】第２の実施例の光回路部材の斜視図である。
【図５】第３の実施例の光回路部材の斜視図である。
【図６】本発明の光回路部材の製造方法の工程図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０…光回路部材
１１…有機光導波路
１２…第１グレーティングカプラ
１３、１４…第２グレーティングカプラ
２１…面発光レーザ
２２、３２…フレネルレンズ
３１…フォトダイオード
４１、４１’…配線基板
４２、４２’、４３…貫通孔
４４…ドライバＩＣ
４５…受信ＩＣ
１００…有機光導波路部材
１１１…第１のクラッド層
１１２…コア層
１１３…第２のクラッド層
１１０1 、１１０2 、１１０3 、１１０4 …光導波路
１１５、１１６、１１５1 、１１５2 、１１５3 、１１５4 、１１６1 、１１６2 、１１６3 、１１６4 、１１７1 、１１７2 、１１７3 、１１７4 …グレーティングカプラ
１２０、１３０…フレネルレンズ形成層
１２１、１３１、１２１1 、１２１2 、１２１3 、１２１4 、１３１1 、１３１2 、１３１3 、１３１4 、１４１1 、１４１2 、１４１3 、１４１4 …フレネルレンズ
１５０…フレネルレンズ形成用型基板
１５１…フレネルレンズ形成部
４１０…基板
４２１…第１のクラッド層形成用素材
４２２…コア層形成用素材
４２２’…導波路
４２２Ａ…導波路が形成されたコア層形成用素材の層
４２３…第２のクラッド層
４３０…フォトマスク
４３５…フォトマスク
４３５’…フォトマスクに形成された回折格子
４４０…紫外線
４４５…紫外光
４４７…紫外線
４５０…スラント型屈折率変調型の回折格子
４６０…フレネルレンズ型基板
４７０…フレネルレンズ形成用素材
４７５…フレネルレンズ
【図１】
2005173116.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005173116.tif 000007
【図６】
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