(57)【要約】【課題】発光部からの光をコア層に導入する際に、光の損失を低減する光導波素子およびその方法を提供する。【解決手段】発光部３０と、基板と、基板上に形成されたクラッド層２０と、クラッド層２０に覆われ、クラッド層よりも高い屈折率の材料によって形成され、一方の端部より発光部３０からの光を入射し、入射された光を他方の端部へ導波するコア層２６と、発光部３０からの光が入射される領域Ｒｉの少なくとも一部において、クラッド層２０とコア層２６との界面に形成された反射膜３８とを有する。ここで、入射領域Ｒｉにおいて、発光部３０から光が射出する方向が、コア層２６の導波方向に対して垂直になるように、発光部３０の発光面とコア層２６とが平行に配置されている。【選択図】図１
2005078022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部と、
クラッドと、
前記クラッドに少なくとも一部が接するように、前記クラッドよりも高い屈折率の材料によって形成され、一方の端部より前記発光部からの光を入射し、前記入射された光を他方の端部へ導波するコアと、
前記発光部からの光が入射される領域の少なくとも一部において、前記コアの表面に形成された反射膜と
を有する光導波モジュール。
【請求項２】
前記コアの入射領域において、前記発光部から光が射出する方向が前記コアの導波方向に対して垂直になるように、前記発光部の発光面と前記コアとが平行に配置されている
請求項１記載の光導波モジュール。
【請求項３】
前記発光部の発光面が前記コアに接するように配置されている
請求項２記載の光導波モジュール。
【請求項４】
前記発光部の発光面が前記コアの内部に入り込むように配置されている
請求項２記載の光導波モジュール。
【請求項５】
前記発光部は、前記コアの周囲に形成された前記クラッドに埋め込まれて設置されている
請求項３記載の光導波モジュール。
【請求項６】
前記発光部は、前記コアの周囲に形成された前記クラッドに埋め込まれて設置されている
請求項４記載の光導波モジュール。
【請求項７】
前記コアは、周囲を前記クラッドにより覆われて形成され、
前記反射膜は、前記コアと前記クラッドとの界面に形成されている
請求項１記載の光導波モジュール。
【請求項８】
前記反射膜において、前記発光部の発光面に対向する領域は他の領域よりも表面粗度が高い
請求項１記載の光導波モジュール。
【請求項９】
前記反射膜において、配置された前記発光部の発光面に対向する領域の少なくとも一部が、前記発光部から照射された光を前記コアの導波方向に反射する角度に形成されている
請求項１記載の光導波モジュール。
【請求項１０】
前記コアにおいて、前記発光部からの光が入射される領域は、前記入射された光を導波する領域よりも広い幅で形成されている
請求項１記載の光導波モジュール。
【請求項１１】
前記コアにおいて、前記入射領域の幅が前記導波領域に向かって徐々に狭まる形状に形成されている
請求項１記載の光導波モジュール。
【請求項１２】
前記クラッドおよび前記コアとが、有機材料により形成されている
請求項１記載の光導波モジュール。
【請求項１３】
前記クラッドおよび前記コアとが、感光性材料により形成されている
請求項１２記載の光導波モジュール。
【請求項１４】
基板にクラッドを形成する工程と、
前記クラッドの少なくとも一部に接するように、一方の端部に光を入射する領域と、前記入射された光を他方の端部に導波する領域とを有するコアを形成する工程と、
前記コアの前記入射領域の少なくとも一部において、前記コアの表面に反射膜を形成する工程と
を有する光導波モジュールの製造方法。
【請求項１５】
前記反射膜を形成する工程は、
前記クラッドを形成する工程と、前記コアを形成する工程との間に、前記クラッドの上面の少なくとも一部に第１の反射膜を形成する工程と、
前記コアを形成する工程の後に、前記コアの表面の少なくとも一部に第２の反射膜を形成する工程と
を含む請求項１４記載の光導波モジュールの製造方法。
【請求項１６】
前記反射膜を形成する工程の後に、発光面が前記コアに接するように発光部を配置する工程と
をさらに有する請求項１４記載の光導波モジュールの製造方法。
【請求項１７】
前記反射膜を形成する工程の後に、発光面が前記コアの内部に入り込むように発光部を配置する工程と
をさらに有する請求項１４記載の光導波モジュールの製造方法。
【請求項１８】
前記反射膜を形成する工程の後に、前記コアを覆うように第２のクラッドを形成する工程と
をさらに有する請求項１４記載の光導波モジュールの製造方法。
【請求項１９】
前記第２のクラッドを形成する工程において、前記第２のクラッドを介して前記コアと対向するように発光部を配置する
を有する請求項１８記載の光導波モジュールの製造方法。
【請求項２０】
前記発光部は、前記第２のクラッドに埋め込むように配置する
請求項１９記載の光導波モジュールの製造方法。
【請求項２１】
前記クラッドを形成する工程の前に、前記基板上に発光部を配置する工程とをさらに有し、
前記クラッドを形成する工程において、前記発光部の発光面を露出するように前記クラッドを形成する
請求項１４記載の光導波モジュールの製造方法。
【請求項２２】
前記第２の反射膜を形成する工程の後に、発光部の発光面と対向する前記コアの少なくとも一部において、前記発光部から照射される光を前記コアの導波方向に反射する角度に、前記第１および第２の反射膜と接続する第３の反射膜を形成する工程と
をさらに有する請求項１５記載の光導波モジュールの製造方法。
【請求項２３】
前記反射膜を形成する工程の後に、前記基板を除去する工程と
をさらに有する請求項１４記載の光導波モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波モジュールおよびその製造方法に関し、特に、発光部とコアとを光学的に結合する光導波モジュールおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、従来の電気信号を光信号に置き換えて伝達する光通信システムが注目を集めている。光通信システムは、光導波路と、発光部や受光部などの光電変換部を組み合わせた光導波モジュールから構成されている。このような光通信システムは、光信号を用いるため、高速化、および大容量化に対応でき、電磁雑音などの従来の金属配線における問題点も回避することができる。
【０００３】
光導波路は、光伝送路として光を２次元状に引き回すことができる。そのため、画像表示装置においても用いられている。たとえば、発光部から照射された光を光導波路を介して射出し、射出された光を走査して画像を表示する。
【０００４】
上記のような光導波モジュールは、コアとクラッドとの屈折率差により、コアに光を閉じ込めることで、光を導波する。このため、発光部から照射される光を、光導波路を介して受光部などにより、損失することなく検出することが望ましい。つまり、光導波路と光電変換部とを光学的に結合する。最も簡便な方法としては、光電変換部と、光信号を導波する光導波路基板との、光の進行方向を合わせる方法がある。
【０００５】
上記のような従来の結合装置としては、上面に相互に連通したキャビティーとＶ字状溝が形成された基板と、キャビティー近傍に配置される光電素子と、Ｖ字状溝内に保持される光ガイドと、キャビティー内に配置された合焦素子とを有する光結合装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−９４８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような従来の結合方法においては様々な不都合があった。
たとえば、上記の合焦素子を用いた方法においては、レンズなどの合焦素子と光電素子を導波路に対して適切な距離で実装する必要がある。その結果、組立て時の工程数が非常に多くなり、低コスト化が困難になる。また、合焦素子の実装において、その構造によっては高い位置精度を要求される場合も考えられる。
【０００７】
また、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ、以下、ＬＥＤとも称する）のように放射角度が非常に広い面発光素子を用いると、レンズを用いても全ての光を集光できず、大半の光は放射する。その結果、実際に光導波路に導かれる光は、全体の数％程度となり、光の損失が多くなってしまう。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光部から射出される光をコアに導入する際に、光の損失を低減する光導波モジュールおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、上記の本発明の光導波モジュールは、発光部と、クラッドと、クラッドに少なくとも一部が接するように、クラッドよりも高い屈折率の材料によって形成され、一方の端部より発光部からの光を入射し、入射された光を他方の端部へ導波するコアと、発光部からの光が入射される領域の少なくとも一部において、コアの表面に形成された反射膜とを有する。
【００１０】
本発明の光導波モジュールによれば、発光部から照射される光をコアに入射するとき、入射角度が臨界角よりも小さい角度で入射されても、コアの表面に形成された反射膜により反射される。その結果、コア以外へ光が放射することを防ぐ。
【００１１】
また、本発明の光導波モジュールの製造方法は、基板上に、クラッドを形成する工程と、クラッドの少なくとも一部に、一方の端部に光を入射する領域と、入射された光を他方の端部に導波する領域とを有するコアを形成する工程と、コアの入射領域の少なくとも一部において、コアの表面に反射膜を形成する工程とを有する。
【００１２】
本発明の光導波モジュールの製造方法によれば、基板上に、クラッドを形成する。
次に、クラッドの少なくとも一部に、一方の端部に光を入射する領域と、入射された光を他方の端部に導波する領域とを有するコアを形成する。
次に、コアの入射領域の少なくとも一部において、コアの表面に反射膜を形成する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光結合素子によれば、発光部から射出される光をコアに導入する際に、光の損失を低減することができる。
また、本発明の光結合素子の製造方法によれば、発光部から射出される光をコアに導入する際に、光の損失を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
〔第１の実施形態〕
図１は、本実施形態に係る光導波モジュール１を模式的に示す上面図である。
基板の上面に、クラッド２０が形成され、クラッド２０に覆われるように、クラッド２０よりも高い屈折率の材料によりコア２６が形成されている。コア２６の一方の端部において、発光部３０がコア２６に接するように配置されている。ここで、基板は図示を省略し、また、コア２６とクラッド２０との界面は、模式的に実線により示している。
【００１６】
また、コア２６において、発光部３０が配置されている領域Ｒｉは、光が導波する領域Ｒｇよりも広く形成されている。さらに、発光部３０が配置された領域Ｒｉにおいて、コア２６の表面、たとえば、コア２６の側面および露出された上面に反射膜３８が形成されている。クラッド２０の上面には、配線電極３２が形成され、発光部３０の上面に形成された取り出し電極３４と導電層３６によって接続されている。
また、コア２６の他方の端部は、導波された光を取り出すようにその断面が露出されている。
【００１７】
ここで、コア２６の上面に対向して発光部３０が配置された領域を照射領域Ｒｉとし、照射領域Ｒｉを除き、他方の端部へ光を導波するコア２６を導波領域Ｒｇとする。また、照射領域Ｒｉと導波領域Ｒｇとは、照射領域Ｒｉの幅が導波領域Ｒｇ側に向かって徐々に狭まるように接続されている。
【００１８】
図２（ａ）は、図１の光導波モジュール１におけるＡ−Ａ断面を模式的に示す概略断面図である。ここで、図２（ａ）は、照射領域Ｒｉの断面を示す。
【００１９】
基板１０の上面に第１のクラッド２２が形成され、第１のクラッド２２の上面の一部にコア２６が形成されている。コア２６の周囲は第２のクラッド２４に覆われている。コア２６の上面に、第２のクラッド２４に覆われ、発光面をコア２６と対向するように発光部３０が配置されている。図２（ａ）においては、発光部３０とコア２６とを接するように配置しているが、コア２６に入り込むように配置されていてもよい。なお、第１のクラッド２２および第２のクラッド２４は、同じ材料で形成され、クラッド２０が形成されている。
【００２０】
また、コア２６と第１のクラッド２２との界面に、第１の反射膜３７が形成され、コア２６と第２のクラッド２４との界面に、第２の反射膜３８が形成されている。第１の反射膜３７および第２の反射膜３８は、実質的に同じ材料により、照射領域Ｒｉに形成されている。
ここで、発光部３０の発光面と対向する第１の反射膜３７の少なくとも一部は、第２の反射膜３８を含む他の領域よりも、高い表面粗度を有している。
なお、発光部３０の上面の取り出し電極３４から配線電極３２により、導電層３６に接続されている。
【００２１】
図２（ｂ）は、図１の光導波モジュール１におけるＢ−Ｂ断面を模式的に示す概略断面図である。
図２（ａ）と同様に、基板１０の上面に第１のクラッド２２が形成され、第１のクラッド２２の上面にコア２６が形成され、コア２６の上面に、第２のクラッド２４が形成されている。コア２６の上面の一方の端部に、発光面をコア２６と対向するように発光部３０が配置されている。このとき、発光面がコアに対して平行になるように配置され、発光部から光が射出する方向とコアの導波方向とがほぼ垂直になる。コア２６の他方の端部は、光導波モジュール１の側面に露出し、発光部３０からの光を射出する。
【００２２】
また、照射領域Ｒｉにおいて、コア２６とクラッド２０との界面に、反射膜３７，３８が形成されている。
コア２６は、クラッド２０よりも屈折率の高い材料によって形成され、コア２６とクラッド２０により光導波路を形成している。
【００２３】
図１および図２を参照して、光導波モジュール１の動作を説明する。
発光部３０の発光面から射出された光は、コア２６に照射される。ここで、発光部３０から光が射出される方向と、コア２６の光の導波方向とがほぼ垂直になるように、発光面とコア２６とはほぼ平行になるように配置されている。このため、射出される光はコア２６に可能な限り多く入射される。また、発光面はコア２６に接するように、あるいはコア２６の内部に形成されているので、照射した光を効率よくコアに入射することができる。
【００２４】
コア２６に入射された光は、コア２６とクラッド２０の界面に形成された反射膜３７，３８によってコア２６内において、全反射される。これにより、コア以外へ光が放射することを抑制する。このとき、発光部３０の発光面に対向する第１の反射膜３７の少なくとも一部は、反射膜３７，３８の他の領域よりも表面粗度が高いので、乱反射が起こる。入射光が乱反射しても、発光部３０近傍の照射領域Ｒｉにおいて、コア２６とクラッド２０の界面に形成された反射膜３７，３８により反射され、コアの導波方向へ向かう光の成分を増やすことができる。
【００２５】
また、コア２６において、照射領域Ｒｉは導波領域Ｒｇ側に徐々に狭まる形状に形成され、照射領域Ｒｉと導波領域Ｒｇとが接続されている。その結果、導波領域Ｒｇへの入射角度が制限されて、急角度で入射することがなくなり、照射領域Ｒｉから導波方向へ向かうほとんどの光が導波領域Ｒｇに導かれる。
これにより、発光面から入射された光を効率よくコア２６に入射することができ、照射領域Ｒｉに入射された光を照射領域Ｒｉにおいて損失せずに導波領域Ｒｇに導くことができる。
【００２６】
本実施形態の光導波モジュール１によれば、発光部３０が光を入射する領域Ｒｉにおいて、コア２６とクラッド２０との界面に反射膜３７，３８が形成されている。これにより、放射角の広い発光部３０を用いても、発光部３０から照射される光を導波領域Ｒｇに導く。その結果、発光部３０とコア２６とを効率よく結合することが可能になる。
【００２７】
次に、図１および図２に示す本実施形態の光導波モジュールの製造方法について説明する。
図３〜５は、本実施形態に係る光導波モジュールの製造方法の主要な工程を順次模式的に示す概略断面図である。図３〜５は、図１におけるＡ−Ａ断面とする。
【００２８】
まず、図３（ａ）に示すように、基板１０上に第１のクラッド２２を形成する。一例として、基板１０はシリコン基板やガラス基板を用い、第１のクラッド２２は紫外線硬化樹脂を用いて形成する。このとき、基板１０上にスピンコート法などにより紫外線硬化樹脂を所定の厚さに塗布する。その後、紫外線を照射し、樹脂を硬化させる。
【００２９】
次に、図３（ｂ）に示すように、第１のクラッド２２の上面の一部に第１の反射膜３７を形成する。反射膜は、使用する発光部３０の波長に対して、反射率の高いものを用いる。たとえば、発光部３０にＬＥＤを用いるとき、アルミニウムや金などの金属膜を反射膜とする。このとき、第１のクラッド２２の上面に反射膜を蒸着や化学的気相成長（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖｅｐａｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、以下、ＣＶＤとも称する）法などにより成膜する。その後、反射膜を形成する領域にレジスト膜を用いてパターンを形成する。露出した反射膜をエッチングなどにより除去する。最後にレジスト膜を除去し、照射領域に第１の反射膜３７を形成する。あるいは、あらかじめ、第１のクラッド２２において、反射膜を形成する領域を露出するようにレジスト膜を形成する。その後、反射膜を成膜し、レジストを除去してもよい。その後、形成された第１の反射膜３７の上面をエッチングし、表面を荒らす。
【００３０】
次に、図３（ｃ）に示すように、第１のクラッド２２および第１の反射膜３７の上面にコア２６となる樹脂を形成する。一例として、コア２６は紫外線硬化樹脂を用いて形成する。このとき、第１のクラッド２２および第１の反射膜３７の上面にスピンコート法などにより紫外線硬化樹脂を所定の厚さに塗布する。その後、フォトマスクを介してコア２６を形成する領域に露光し、樹脂を硬化させる。
【００３１】
次に、図４（ｄ）に示すように、不要な樹脂を溶媒などを用いて除去し、コア２６を形成する。
【００３２】
次に、図４（ｅ）に示すように、照射領域Ｒｉにおいて、コア２６の側面および側面近傍の上面に第２の反射膜３８を形成する。第２の反射膜３８は、第１の反射膜３７と同じ材料を用いて形成し、第１の反射膜３７と第２の反射膜３８とは接続して形成する。このとき、第１の反射膜３７と同様に、金属などの反射膜を第１のクラッド２２およびコア２６の表面に形成し、不要な金属膜をエッチングなどにより除去する。その結果、第２の反射膜３８を形成する。
【００３３】
次に、図４（ｆ）に示すように、第２の反射膜３８が形成されたコア２６を埋め込むように第２のクラッド２４を形成する。第２のクラッド２４は第１のクラッド２２と同じ材料を用い、スピンコート法などにより形成する。
【００３４】
次に、図５（ｇ）に示すように、発光部３０を第２のクラッド２４のなかに埋め込む。図４（ｆ）に示すように、第２のクラッド２４となる紫外線硬化樹脂をスピンコートなどにより塗布し、樹脂を硬化する前に、発光面を下にしてコア２６と発光面とが接するように、発光部３０を埋め込む。この状態において、紫外線を硬化し、発光部３０を固定するとともに、第２のクラッド２４を形成する。
【００３５】
次に、図５（ｈ）に示すように、第２のクラッド２４の上面に配線電極３２を形成し、発光部３０の上面においても取り出し電極３４を形成する。その後、配線電極３２と取り出し電極３４とを導電層３６を用いて接続し、図１および図２に示すような光導波モジュール１を形成する。
【００３６】
このように、コア２６の照射領域Ｒｉにおいて、コア２６とクラッド２０との界面の少なくとも一部に反射膜３７，３８を形成する。
本実施形態の光導波モジュール１の製造方法によれば、第１のクラッド２２を形成し、コア２６を形成し、第２のクラッド２４を形成する。第１のクラッド２２を形成する工程と、第２のクラッド２４を形成する工程との間に、照射領域Ｒｉのコア２６とクラッド２０との界面において、少なくとも一部に反射膜３７，３８を形成する。上記のように、コア２６およびクラッド２０を形成する材料として、有機材料を用いることにより、発光部３０を埋め込むことが容易にできる。また、発光部３０への応力などによるダメージが小さくなるため、信頼性を向上することができる。
さらに、コア２６およびクラッド２０を形成する材料として、紫外線硬化樹脂を用いることにより、簡便なプロセスにより本発明の構造が実現できる。その結果、低コストで光導波モジュールを製造することができる。
【００３７】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態は実質的に第１の実施形態と同様である。なお、上記の第１の実施形態と同様の部分は番号を同じくし、説明を省略し、以下、異なる部分についてのみ説明する。
【００３８】
図６（ａ）は、図１の光導波モジュールにおけるＡ−Ａ断面と実質的に同じ方向を模式的に示す概略断面図である。ここで、図６（ａ）は、照射領域Ｒｉの断面を示す。
【００３９】
クラッド２０の上面の一部にコア２６が形成されている。コア２６の上面に、発光面をコア２６と対向するように発光部３０が配置されている。また、コア２６とクラッド２０との界面に、第１の反射膜３７が形成され、コア２６の表面に第２の反射膜３８が形成されている。第１の反射膜３７および第２の反射膜３８は、実質的に同じ材料で形成され、発光部３０と接する領域を除く、コアの表面に形成されている。なお、本実施形態に係る光導波モジュールは、フィルム状のクラッド２０にコア２６が形成され、発光部３０が配置されている。
【００４０】
本実施形態の光導波モジュールにおいては、基板の上面にクラッド２０を形成し、クラッド２０の上面にコア２６および反射膜３７，３８を形成し、発光部３０を配置した後に、基板を除去し、フィルム状の光導波モジュールとして用いる。また、コア２６は、少なくとも一部をクラッド２０と接し、大気あるいはコア２６の表面に形成された反射膜との屈折率差により光を導波する。
【００４１】
図６（ｂ）は、図１の光導波モジュールにおけるＢ−Ｂ断面と実質的に同じ方向を模式的に示す概略断面図である。
【００４２】
図６（ａ）と同様に、クラッド２０の上面にコア２６が形成され、コア２６の上面の一方の端部に、発光面をコア２６と対向するように発光部３０が配置されている。このとき、発光面がコアに対して平行になるように配置され、発光部３０から光が射出される方向とコアの導波方向とがほぼ垂直になる。コア２６の他方の端部は、光導波モジュール１の側面に露出し、発光部３０からの光を射出する。
【００４３】
また、照射領域Ｒｉにおいて、コア２６とクラッド２０との界面およびコア２６の表面に、反射膜３７，３８が形成されている。
コア２６は、クラッド２０よりも屈折率の高い材料によって形成され、コア２６とクラッド２０により光導波路を形成している。
【００４４】
本実施形態に係る光導波モジュールの動作は、第１の実施形態に係る光導波モジュール１の動作と実質的に同様である。
【００４５】
また、本実施形態に係る光導波モジュールの製造方法は、図３および図４に示す第１の実施形態に係る光導波モジュールと実質的に同様である。
具体的には、図３（ａ）に示すように、基板１０上にクラッド２０となる樹脂を塗布し、露光により硬化させる。図３（ｂ）に示すように、クラッド２０の一部に第１の反射膜３７を形成する。次に、図３（ｃ）および図４（ｄ）に示すように、第１の反射膜３７が形成されたクラッド２０の上面に、通常のフォトリソグラフィーなどによりコア２６を形成する。図４（ｅ）に示すように、形成されたコア２６の表面の少なくとも一部に第２の反射膜３８を形成する。
【００４６】
次に、コア２６の上面に、発光面がコア２６に対向し、光の照射方向とコア２６における光の導波方向とが垂直になるように発光面とコア２６を平行に発光部３０を配置する。基板１０を除去し、発光部３０の取り出し配線などを形成する。そのため、必要に応じて、基板１０とクラッド２０との間に剥離膜などを形成し、剥離膜を除去することに基板１０を除去してもよい。
【００４７】
上記の光導波モジュールの製造方法によれば、コア２６の上面にクラッドを形成する工程が省略され、その結果、少ない工程により光導波モジュールを形成することができる。また、基板を除去するため、形成された光導波モジュールは所望に応じて変形することができる。
【００４８】
本実施形態の光導波モジュールによれば、発光部３０が光を入射する領域Ｒｉにおいて、コア２６の表面の少なくとも一部に反射膜３７，３８が形成されている。これにより、放射角の広い発光部３０を用いても、発光部３０から照射される光を導波領域Ｒｇに導く。その結果、発光部３０とコア２６とを効率よく結合することが可能になる。
【００４９】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図面を参照して説明する。なお、上記の実施形態と同様の部分は番号を同じくし、説明を省略し、以下、異なる部分についてのみ説明する。
【００５０】
図７は、本実施形態に係る光導波モジュール２を模式的に示す概略上面図である。
基板上にクラッド２０が形成され、クラッド２０に囲まれるようにコア２６が形成されている。
照射領域Ｒｉにおいて、発光部３０は、発光面がコアの下面と対向するようにクラッド２０に埋め込まれている。また、クラッド２０の上面において、発光部３０と対向するコア２６の一部に溝が形成され、溝の表面に反射膜４０が形成されている。
コア２６は、照射領域Ｒｉの幅が導波領域Ｒｇに向かって徐々に狭まるように形成されている。
また、導波領域Ｒｇにおいて、コア２６の他方の端部は断面が露出され、導波された光を取り出す。
【００５１】
図８（ａ）は、図７の光導波モジュール２におけるＡ−Ａ断面を模式的に示す概略断面図である。ここで、図８（ａ）は、照射領域Ｒｉの断面を示す。
【００５２】
基板１０上の一部に配線電極３２が形成され、配線電極３２上に配置された発光部３０と接続されている。発光部３０の上面を露出するように、発光部３０の周囲に第１のクラッド２２が形成されている。発光部３０近傍の第１のクラッド２２の上面に第１の反射膜３７が形成されている。また、露出された発光部３０の上面にコア２６が形成され、コア２６を囲むように第２の反射膜３８が形成されている。さらに、コア２６を覆うように第２のクラッド２４が形成されている。図８（ａ）においては、発光部３０とコア２６とを接するように配置しているが、コア２６に入り込むように配置されていてもよい。
ここで、発光部３０と対向するように形成された第２の反射膜３８の少なくとも一部は他の領域よりも表面粗度が高くなっている。
【００５３】
図８（ｂ）は、図７の光導波モジュール２におけるＢ−Ｂ断面を模式的に示す概略断面図である。
図８（ａ）と同様に、基板１０上に第１のクラッド２２が形成され、第１のクラッド２２の上面の一部にコア２６が形成されている。コア２６の一方の端部において、発光部３０が第１のクラッド２２に埋め込むように形成され、コア２６と発光面とが接するように配置されている。このとき、発光部３０から光が照射される方向がコア２６の光の導波方向に対して垂直になるように、発光面とコア２６とは平行に配置されている。コア２６の上面には第２のクラッド２４が形成されている。コア２６の他方の端部は、光導波モジュール２の側面に露出し、発光部３０からの光を射出する。
【００５４】
また、照射領域Ｒｉにおいて、コア２６と第１および第２のクラッド２２，２４との界面に第１および第２の反射膜３７，３８が形成されている。
さらに、発光部３０から光を照射されるコア２６およびクラッド２０の一部は上面に溝３９が形成され、溝３９の表面に第３の反射膜４０が形成されている。第３の反射膜４０は、発光部３０から射出される光をコア２６の導波方向に反射する角度に形成されている。
【００５５】
図７および図８を参照して、光導波モジュール２の動作を説明する。
発光部３０から照射された光は、コア２６に入射する。ここで、発光部３０から光が照射される方向がコア２６の導波方向に対して垂直になるように、発光部３０の発光面がコア２６と水平に配置されている。また、発光面はコア２６に接するように、あるいはコア２６の内部に形成されている。その結果、照射される光をコア２６に可能な限り多く入射することができる。照射した光を効率よくコア２６に入射することができる。
【００５６】
コア２６に入射された光は、コア２６とクラッド２０の界面に形成された反射膜３７，３８，４０によってコア２６内に全反射される。これにより、コア２６以外へ光が放射することを抑制する。このとき、発光部３０と対向する第２の反射膜３８の少なくとも一部は、反射膜３７，３８の他の領域よりも表面粗度が高いので、乱反射が起こる。入射光の乱反射により、発光部３０近傍の照射領域Ｒｉにおいて、コア２６の導波方向へ向かう光の成分を増やすことができる。
【００５７】
このとき、発光面に対向する第３の反射膜４０が、発光部３０から照射された光を、コア２６の導波方向に反射する角度に形成されている。本実施形態において、発光面から光が照射される方向がコア２６の導波方向に対して垂直になるように、発光部３０の発光面とコア２６とが平行に配置されているので、発光部３０に対して第３の反射膜は、たとえば、４５°に形成されている。そのため、照射された光はどのような方向にコア２６に射出されても、第３の反射膜４０により一定の方向に反射される。
【００５８】
また、照射領域Ｒｉにおけるコア２６の幅は、導波領域Ｒｇ側に向かって徐々に狭まる形状に形成され、照射領域Ｒｉと導波領域Ｒｇとが接続されている。その結果、導波領域Ｒｇへの入射角度が制限されて、急角度で入射することがなくなり、照射領域Ｒｉから導波方向へ向かうほとんどの光が導波領域Ｒｇに導かれる。
【００５９】
本実施形態の光導波モジュール２によれば、発光部３０が光を照射する領域Ｒｉにおいて、コア２６とクラッド２０との界面に反射膜３７，３８，４０を形成する。これにより、放射角の広い発光部３０を用いても、光の放射を抑え、発光部３０から照射される光を導波領域に導く。その結果、発光部３０とコア２６とを効率よく結合することが可能になる。また、発光部３０と対向するコア２６の少なくとも一部に、発光面から照射される光をコア２６の導波方向に反射する角度に、第３の反射膜４０が形成されている。そのため、導波方向へ向かう光の成分を増やすことができる。
【００６０】
次に、図７および図８に示す本実施形態の光導波モジュール２の製造方法について説明する。
図９〜１２は、本実施形態に係る光導波モジュール２の製造方法の主要な工程を順次模式的に示す概略断面図である。図９〜１１は、図７におけるＡ−Ａ断面と同じ方向の断面図を示し、図１２は、図７におけるＢ−Ｂ断面と同じ方向の断面図を示している。
【００６１】
まず、図９（ａ）に示すように、基板１０上に配線電極３２を形成する。一例として、基板１０はシリコン基板やガラス基板を用い、配線電極３２はアルミニウムなどをリフトオフ法などにより形成する。
【００６２】
次に、図９（ｂ）に示すように、発光面を上にして、発光素子３０を基板１０上に配置する。このとき、発光部３０と配線電極３２とは、はんだや導電性接着剤などによって電気的に接続されている
【００６３】
次に、図９（ｃ）に示すように、基板１０上に第１のクラッド２２を形成する。たとえば、基板１０上にスピンコート法などにより紫外線硬化樹脂を所定の厚さに塗布する。その後、発光部３０表面、および配線電極３２を露出する領域を遮光するようなフォトマスクを用いて紫外線を照射し、樹脂を硬化させる。
【００６４】
次に、図１０（ｄ）に示すように、不要な樹脂を溶媒などを用いて除去し、発光部３０の発光面を露出させ、第１のクラッド２２を形成する。さらに、照射領域Ｒｉに相当する第１のクラッド２２の上面の一部に第１の反射膜３７を形成する。
反射膜は、使用する発光部の波長に対して、反射率の高いものを用いる。たとえば、発光部にＬＥＤを用いるとき、アルミニウムや金などの金属膜を反射膜とする。このとき、第１のクラッド２２の上面に反射膜を蒸着やＣＶＤ法などにより成膜し、不要な領域の反射膜をエッチングにより除去するエッチング法や、あらかじめ、反射膜を形成する領域を露出するようにレジスト膜を形成し、その後、反射膜を成膜し、レジストを除去するリフトオフ法などにより形成する。
【００６５】
次に、図１０（ｅ）に示すように、第１のクラッド２２および第１の反射膜３７の上面にコア２６となる紫外線硬化樹脂を形成する。
このとき、第１のクラッド２２および第１の反射膜３７の上面にスピンコート法などにより紫外線硬化樹脂を所定の厚さに塗布する。その後、フォトマスクを介してコア２６を形成する領域に露光し、樹脂を硬化させる。
【００６６】
次に、図１０（ｆ）に示すように、不要な樹脂を溶媒などを用いて除去し、コア２６を形成する。
【００６７】
次に、図１１（ｇ）に示すように、照射領域Ｒｉにおいて、コア２６の側面および上面に第２の反射膜３８を形成する。第２の反射膜３８は、第１の反射膜３７と同じ材料を用いて形成し、第１の反射膜３７と第２の反射膜３８とは接続するように形成する。このとき、第１の反射膜３７と同様に、エッチング法などにより形成する。
【００６８】
次に、図１１（ｈ）に示すように、反射膜３７，３８が形成されたコア２６を埋め込むように第２のクラッド２４を形成する。第２のクラッド２４は第１のクラッド２２と同じ材料を用い、スピンコート法などにより形成する。その後、配線電極３２を露出する領域を遮光して露光し、紫外線硬化樹脂を硬化させ、第２のクラッド２４とする。
【００６９】
この後の工程は、図１２を参照して説明する。図１２は、本実施形態に係る光導波モジュール２を図９〜１１と垂直方向の断面図を示す。図１２の断面方向は、図７のＢ−Ｂ断面に相当する。
【００７０】
図１２（ａ）は、図１１（ｆ）に示す工程と同じ工程を示している。基板１０上に第１のクラッド２２が形成され、第１のクラッド２２に埋め込むように発光部３０が配置されている。発光部３０と接するように、第１のクラッド２２上の一部にコア２６が形成され、コア２６の上面に第２のクラッド２４が形成されている。また、照射領域Ｒｉにおいて、クラッド２０とコア２６との界面に反射膜３７，３８が形成されている。さらに、発光部３０と基板１０との間には配線電極３２が形成され、基板１０に沿って引き出されている。
【００７１】
次に、図１２（ｂ）に示すように、第２のクラッド２４の上面から溝３９を形成する。
たとえば、ダイシングブレードを用いて、発光部３０から光が照射される領域のコア２６が露出するように所定の角度でダイシングを行い、溝３９を形成する。本実施形態においては、発光部３０の発光面から光が照射される方向と、コア２６の導波方向とが垂直になるように、発光面とコア２６とが平行に配置されている。そのため、発光部３０から照射された光をコア２６の導波方向に反射する角度として、導波方向に４５°の傾斜になるように溝３９を形成する。
【００７２】
次に、図１２（ｃ）に示すように、形成された溝３９の表面に第３の反射膜４０を形成する。第３の反射膜４０は、第１および第２の反射膜３７，３８と同様に、エッチング法あるいはリフトオフ法などにより形成される。また、第３の反射膜４０は、少なくとも溝３９を形成するときに露出したコア２６を覆うように形成する。上記のような方法を用いて、図１および図２に示すような光導波モジュール２を形成する。
【００７３】
本実施形態の光導波モジュール２の製造方法によれば、第１のクラッド２２を形成し、コア２６を形成し、第２のクラッド２４を形成する。第１のクラッド２２を形成する工程と、第２のクラッド２４を形成する工程との間に、照射領域Ｒｉのコア２６とクラッド２０との界面において、少なくとも一部に反射膜３７，３８，４０を形成する。上記のように、コア２６およびクラッド２０を形成する材料として、有機材料を用いることにより、発光部３０を埋め込むことが容易にできる。また、発光部３０への応力などによるダメージが小さくなるため、信頼性を向上することができる。
さらに、コア２６およびクラッド２０を形成する材料として、紫外線硬化樹脂を用いることにより、簡便なプロセスにより本発明の構造が実現できる。その結果、低コストで光導波モジュールを製造することができる。
【００７４】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図面を参照して説明する。なお、上記の第３の実施形態と同様の部分は番号を同じくし、説明を省略し、以下、異なる部分についてのみ説明する。
【００７５】
図１３（ａ）は、図７の光導波モジュール２におけるＡ−Ａ断面と実質的に同じ方向を模式的に示す概略断面図である。ここで、図１３（ａ）は、照射領域Ｒｉの断面を示す。
【００７６】
配線電極３２と接続された発光部３０の上面を露出するように、発光部３０の周囲にクラッド２０が形成され、発光部３０近傍のクラッド２０の上面に第１の反射膜３７が形成されている。また、露出された発光部３０の上面にコア２６が形成され、コア２６の表面に第２の反射膜３８が形成されている。
ここで、発光部３０と対向するように形成された第２の反射膜３８の少なくとも一部は他の領域よりも表面粗度が高くなっている。
【００７７】
図１３（ｂ）は、図７の光導波モジュール２におけるＢ−Ｂ断面と実質的に同じ方向を模式的に示す概略断面図である。
図１３（ａ）と同様に、クラッド２０の上面の一部にコア２６が形成されている。コア２６の一方の端部において、発光部３０がクラッド２０に埋め込むように形成され、コア２６と発光面とが接するように配置されている。このとき、発光部３０から光が照射される方向がコア２６の光の導波方向に対して垂直になるように、発光面とコア２６とは平行に配置されている。コア２６の他方の端部は、光導波モジュールの側面に露出し、発光部３０からの光を射出する。
【００７８】
また、照射領域Ｒｉにおいて、発光部３０と接する領域を除くコア２６の表面に第１および第２の反射膜３７，３８が形成されている。
さらに、発光部３０から光を照射されるコア２６の一部は上面に溝３９が形成され、溝３９の表面に第３の反射膜４０が形成されている。第３の反射膜４０は、発光部３０から射出される光をコア２６の導波方向に反射する角度に形成されている。
【００７９】
本実施形態の光導波モジュールの動作は、実質的に第３の実施形態と同様である。
【００８０】
本実施形態の光導波モジュールによれば、発光部３０が光を照射する領域Ｒｉにおいて、コア２６とクラッド２０との界面に反射膜３７，３８，４０を形成する。これにより、放射角の広い発光部３０を用いても、光の放射を抑え、発光部３０から照射される光を導波領域に導く。その結果、発光部３０とコア２６とを効率よく結合することが可能になる。また、発光部３０と対向するコア２６の少なくとも一部に、発光面から照射される光をコア２６の導波方向に反射する角度に、第３の反射膜４０が形成されている。そのため、導波方向へ向かう光の成分を増やすことができる。さらに、フィルム状のクラッド２０の状面にコア２６が形成されているので、所望の形状に変形することもできる。
【００８１】
次に、図１３に示す本実施形態の光導波モジュールの製造方法は、実質的に図９（ａ）〜図１１（ｇ）に示す第３の実施形態における光導波モジュールの製造方法と同様である。
図９（ａ）に示すように、基板１０上に配線電極３２を形成し、図９（ｂ）に示すように、発光面を上にして、発光素子３０を基板１０上に配置する。図９（ｃ）および図１０（ｄ）に示すように、基板１０上に、フォトリソグラフィーなどによりクラッド２０を形成し、照射領域Ｒｉに相当するクラッド２０の上面の一部に第１の反射膜３７を形成する。図１０（ｅ）および図１１（ｆ）に示すように、クラッド２０および第１の反射膜３７の上面にコア２６を形成する。次に、図１１（ｇ）に示すように、照射領域Ｒｉにおいて、コア２６の側面および上面に第２の反射膜３８を形成する。
この後、照射領域においてコア２６の上面から、発光部３０から照射される光がコア２６の導波方向に反射するように溝３９を形成し、形成された溝３９の表面に第３の反射膜４０を形成する。さらに、基板１０を除去し、図１３に示す光導波モジュールを形成する。
【００８２】
本発明の光導波モジュールおよびその製造方法は、上記の実施形態に限定されない。
たとえば、クラッドおよびコアは露光された領域が硬化するネガ型の紫外線硬化樹脂を用いているが、ポジ型の樹脂を用いてパターンを形成する領域を遮光して形成してもよい。
また、本実施形態においては、コアの上下から発光部を配置したが、コアの側面に配置してもよい。発光部は、ＬＥＤだけでなく、半導体レーザーなど他の光源を用いてもよい。
さらに、上記の実施形態においては、照射領域のコアの表面に反射膜が形成されているが、反射膜は表面の一部に形成されていればよい。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る光導波モジュールを模式的に示す概略上面図である。
【図２】図２（ａ）は、図１に係る光導波モジュールのＡ−Ａ断面を模式的に示す概略断面図であって、図２（ｂ）は、図１に係る光導波モジュールＢ−Ｂ断面を模式的に示す概略断面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る光導波モジュールの製造工程の主要な工程を順次模式的に示す概略断面図であって、図３（ａ）は、第１の工程を示し、図３（ｂ）は、第２の工程を示し、図３（ｃ）は、第３の工程を示す。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る光導波モジュールの製造工程の主要な工程を順次模式的に示す概略断面図であって、図４（ｄ）は、第４の工程を示し、図４（ｅ）は、第５の工程を示し、図４（ｆ）は、第６の工程を示す。
【図５】図５は、第１の実施形態に係る光導波モジュールの製造工程の主要な工程を順次模式的に示す概略断面図であって、図５（ｇ）は、第７の工程を示し、図５（ｈ）は、第８の工程をを示す。
【図６】図６は、第２の実施形態に係る光導波モジュールを模式的に示す概略断面図である。
【図７】図７は、第３の実施形態に係る光導波モジュールを模式的に示す概略上面図である。
【図８】図８（ａ）は、図７に係る光導波モジュールのＡ−Ａ断面を模式的に示す概略断面図であって、図８（ｂ）は、図７に係る光導波モジュールＢ−Ｂ断面を模式的に示す概略断面図である。
【図９】図９は、第３の実施形態に係る光導波モジュールの製造工程の主要な工程を順次模式的に示す概略断面図であって、図９（ａ）は、第１の工程を示し、図９（ｂ）は、第２の工程を示し、図９（ｃ）は、第３の工程を示す。
【図１０】図１０は、第３の実施形態に係る光導波モジュールの製造工程の主要な工程を順次模式的に示す概略断面図であって、図１０（ｄ）は、第４の工程を示し、図１０（ｅ）は、第５の工程を示し、図１０（ｆ）は、第６の工程を示す。
【図１１】図１１は、第３の実施形態に係る光導波モジュールの製造工程の主要な工程を順次模式的に示す概略断面図であって、図１１（ｇ）は、第７の工程を示し、図１１（ｈ）は、第８の工程をを示す。
【図１２】図１２は、第３の実施形態に係る光導波モジュールの製造工程の主要な工程を順次模式的に示す概略断面図であって、図１２（ａ）は、図７のＢ−Ｂ断面と同じ方向から図１１（ｈ）の工程を示す概略断面図であって、図１２（ｂ）は、第９の工程を示し、図１２（ｃ）は、第１０の工程を示す。
【図１３】図１３は、第４の実施形態に係る光導波モジュールを模式的に示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１，２…光導波モジュール、１０…基板、２０…クラッド、２２…第１のクラッド、２４…第２のクラッド、２６…コア、３０…発光部、３２…配線電極、３４…取り出し電極、３６…導電層、３７…第１の反射膜、３８…第２の反射膜、３９…溝、４０…第３の反射膜、Ｒｉ…照射領域、Ｒｇ…導波領域
【図１】
2005078022.tif 000003
【図２】
2005078022.tif 000004
【図３】
2005078022.tif 000005
【図４】
2005078022.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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