(57)【要約】      （修正有）【課題】コア層を伝搬してきた光を効率よく任意の割合で分岐させることができる光路変換ミラー付光導波路を提供する。【解決手段】入射された光が伝搬する第一のコア層１と光路変換ミラーを有する光導波路であって、第一のコア層の一部の上部に第二のコア層２を有し、光路変換ミラー６、７が、コア層を伝搬する光の光路上に位置し、かつその光路に対して傾斜しており、光路上に２つ以上配置され、少なくとも１つの光路変換ミラー７が第二のコア層の厚み方向の一部もしくは全てに対して設置されている光路変換ミラー付光導波路。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射された光が伝搬する第一のコア層と光路変換ミラーを有する光導波路であって、前記第一のコア層の一部の上部に第二のコア層を有し、前記光路変換ミラーが、コア層を伝搬する光の光路上に位置し、かつその光路に対して傾斜しており、光路上に２つ以上配置され、少なくとも１つの前記光路変換ミラーが前記第二のコア層の厚み方向の一部もしくは全てに対して設置されていることを特徴とする光路変換ミラー付光導波路。
【請求項２】
前記光導波路のコア層の上面、下面及び側面がコア層よりも屈折率の低いクラッド層に覆われている請求項１に記載の光路変換ミラー付光導波路。
【請求項３】
前記光路変換ミラーの傾斜角度が４３°〜４７°の範囲内である請求項１又は請求項２に記載の光路変換ミラー付光導波路。
【請求項４】
前記光導波路がポリマ光導波路である請求項１〜３いずれか一項に記載の光路変換ミラー付光導波路。
【請求項５】
前記光導波路のコア層及び光路変換ミラーによって変換された光路上にレンズを有する請求項１〜４いずれか一項に記載の光路変換ミラー付光導波路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光路変換ミラー付光導波路に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報容量の増大に伴い、幹線やアクセス系といった通信分野のみならず、ルータやサーバ装置内の情報処理にも光信号を用いる光インターコネクション技術の開発が進められている。特に、ルータやサーバ装置内のボード間あるいはボード内の短距離信号伝送に光を用いるための光伝送路としては、光ファイバに比べ、配線の自由度が高く、かつ高密度化が可能な光導波路を用いることが望ましく、中でも、加工性や経済性に優れたポリマー材料を用いた光導波路が有望である。このような中で光導波路を伝搬する光の一部を分岐させ、この光の強度を測定することで、光素子の経年劣化を確認し光素子の異常を早急に発見する要望や、分岐させた光を光素子を実装する際の位置合わせの基準として使用する要望が高まっている。
【０００３】
光路変換ミラーを用いて伝播した光を別の光路に移動させる技術として例えば特許文献１には２つの光路変換ミラーを用いて第一のコアを伝搬してきた光を第二のコアに移動させる方法が提案されている。また、特許文献１の図４に示されるように光路変換ミラーの一部の角度を変えて、より多くの光を移動させることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１９８５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この技術を、伝搬光の一部を第２のミラー部で反射させずに分岐させる用途で使用した場合、第２のミラー面の位置により伝搬光の分岐割合が大きく変わることが予想され、任意の分岐割合を得ることが難しく、基板の両面にミラー加工を行う必要があるため工程数が増えてしまう。
また、特許文献１の図４のように光路変換ミラーの一部の角度が変わった場合、ミラー角度により第一のミラー面で光路変換された光の伝搬方向が異なるため、スポット径が大きくなり受光器に十分な光を伝搬させることが難しい。また、レンズを使用して集光する場合もレンズ径が大きくなってしまうため小型化が難しいと考えられる。
【０００６】
本発明の光路変換ミラー付光導波路は、上記問題の解決を鑑みたものであり、コア層を伝搬してきた光を効率よく任意の割合で分岐させることが可能な光路変換ミラー付き光導波路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは上記の課題を解決するために鋭意研究した結果、入射された光が伝搬する第一のコア層と光路変換ミラーを有する光導波路であって、前記第一のコア層の一部の上部に第二のコア層を有し、前記光路変換ミラーが、コア層を伝搬する光の光路上に位置し、かつその光路に対して傾斜しており、光路上に２つ以上配置され、少なくとも１つの前記光路変換ミラーが前記第二のコア層の厚み方向の一部もしくは全てに対して設置されていることを特徴とする光導波路とすることで、上記課題を解決し得ることを見出した。本発明は、かかる知見にもとづいて完成したものである。
すなわち、本発明は、以下のものに関する。
（１）入射された光が伝搬する第一のコア層と光路変換ミラーを有する光導波路であって、前記第一のコア層の一部の上部に第二のコア層を有し、前記光路変換ミラーが、コア層を伝搬する光の光路上に位置し、かつその光路に対して傾斜しており、光路上に２つ以上配置され、少なくとも１つの前記光路変換ミラーが前記第二のコア層の厚み方向の一部もしくは全てに対して設置されていることを特徴とする光路変換ミラー付光導波路。
（２）前記光導波路のコア層の上面、下面及び側面がコア層よりも屈折率の低いクラッド層に覆われている（１）に記載の光路変換ミラー付光導波路。
（３）前記光路変換ミラーの傾斜角度が４３°〜４７°の範囲内である（１）又は（２）に記載の光路変換ミラー付光導波路。
（４）前記光導波路がポリマ光導波路である（１）〜（３）いずれか一項に記載の光路変換ミラー付光導波路。
（５）前記光導波路のコア層及び光路変換ミラーによって変換された光路上にレンズを有する（１）〜（４）いずれか一項に記載の光路変換ミラー付光導波路。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の光路変換ミラー付光導波路は、コア層を伝搬してきた光を効率よく任意の割合で分岐させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のミラー付光導波路の一態様を示す側面図である。
【図２】本発明のミラー付光導波路の別の態様を示す側面図である。
【図３】本発明のミラー付光導波路の別の態様を示す側面図である。
【図４】本発明のミラー付光導波路のレンズを使用した場合の一態様を示す側面図である。
【図５】本発明の比較例１における第一のコア層の形状を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の光路変換ミラー付光導波路を図１を用いて説明する。
本発明の光路変換ミラー付光導波路は、入射された光が伝搬する第一のコア層１と光路変換ミラーを有する光導波路であって、前記第一のコア層１の一部が前記第一のコア層の厚みよりも厚い部分（第二のコア層２）を有し、前記光路変換ミラーが、コア層を伝搬する光の光路上に位置し、かつその光路に対して傾斜しており、光路上に２つ以上配置され、少なくとも１つの前記光路変換ミラーが前記第二のコア層の厚み方向の一部もしくは全てに対して設置されていることを特徴とする光路変換ミラー付光導波路である。
第一のコア層１を伝搬してきた光は、第二のコア層２を有するコア部分に到達すると、第二のコア層にも一部の光が伝搬される。この一部の光を第二のコア層に作製された第二の光路変換ミラー７によって光路変換を行うことで、コア層を伝搬してきた光を分岐させることが可能となる。さらに、光路変換ミラー作製時の深さを調節することにより任意の割合で伝搬光を分岐させることが可能となる。
【００１１】
また、前記光導波路がコア層１,２の上面、下面及び側面がコア層よりも屈折率の低いクラッド層３,４に覆われていることにより、コア層や光路変換ミラー部の傷や異物等による汚染を防止し、光損失の増加を抑制することができる。
【００１２】
また、前記光路変換ミラーの傾斜角度が４３°〜４７°の範囲内で、好ましくは４５°であることにより、光路変換された光がコア層を伝搬する光の伝搬方向に対して略直角になるため、光素子の実装が容易になる。
【００１３】
また、前記光導波路がポリマ光導波路であることにより、前記光導波路がフレキシブル性を有すことで、取扱時の前記光導波路の曲げ等による破損を防止することが可能である。
【００１４】
また、前記光導波路のコア層及び光路変換ミラーによって変換された光路上にレンズを有することにより、伝搬光が集光もしくは平行光化され、光路変換ミラー付光導波路内での光損失の低下させることや光素子への受光量を増加させることが可能となる。
以下、本発明に用いられる各部材について詳細に説明する。
【００１５】
［光路変換ミラー］
本発明において、光路変換ミラーとは、コア層を伝搬する光の伝搬方向を変えるためにダイシング加工等によって作製される一定の角度を持つ傾斜面のことである。
本発明において、光路変換ミラーの角度は光を反射させることが可能であれば特に限定されないが、伝搬された光をより多く光路変換を行う観点から４０°から５０°の間であることが好ましく、４３°から４７°であれば光路変換された光の角度がより直角に近づくため光路変換された光がコア層を伝搬する光の伝搬方向に対して略直角になり、光素子の実装が容易になるためより好ましい。
また、光路変換ミラーの数は、光路上に２つ以上配置され、少なくとも１つの前記光路変換ミラーが前記第二のコア層の厚み方向の一部もしくは全てに対して設置されていれば特に限定されず、第一のコア層においてさらに光を分岐させるために３以上の光路変換ミラーが設置されてもよく、同様に第二のコア層において分岐させるために設置されてもよい。さらに、図３に示すように光の伝搬方向が入れ替わるような使用方法に対応するために、第二のコア層の両端に第二の光路変換ミラー７及び第三の光路変換ミラー８を設置しても構わない。
【００１６】
〔クラッド層〕
本発明において、クラッド層は必ずしも必要とされているものではないが、クラッド層を有することによりコア層を傷や異物による汚染から保護することが可能である。
このクラッド層は、コア層の上面、下面及び側面に形成されるものとする。
本発明で用いるクラッド層形成用材料としては、コア層よりも低い屈折率を持つ材料であれば特に限定されず、熱硬化性樹脂組成物や感光性樹脂組成物を好適に使用することができる。クラッド層形成用材料は、下部クラッド層及び上部クラッド層において、含有する成分が同一であっても異なっていてもよく、材料の屈折率が同一であっても異なっていてもよい。
【００１７】
〔第一のコア層〕
本発明において、第一のコア層は下部クラッド層の上部に形成され、光源より光路変換ミラー付光導波路に入射した光が伝搬される層のことである。
第一のコア層形成用材料としては、クラッド層よりも屈折率が高い材料であれば特に限定されず、熱硬化性樹脂組成物や感光性樹脂組成物を好適に使用することができる。
【００１８】
〔第二のコア層〕
本発明において、第二のコア層は、一部の第一のコア層の上部に形成され、光が伝搬される層のことである。
第二のコア層形成用材料としては、クラッド層よりも屈折率が高い材料であれば特に限定されず、熱硬化性樹脂組成物や感光性樹脂組成物を好適に使用することができる。
また、第一のコア層及び第二のコア層において、形成用材料の含有する成分が同一であっても異なっていてもよく、屈折率がクラッド層の屈折率よりも高ければ材料の屈折率が同一であっても異なっていてもよい。しかし、第一のコア層及び第二のコア層を形成する材料の屈折率が異なる場合、屈折率の組合せによっては第一のコア層と第二のコア層の界面にて全反射が起き、必要な分岐割合が得られないことが考えられるため、第一のコア層と第二のコア層の形成用材料は同一の材料を使用することが好ましい。
【００１９】
〔レンズ〕
本発明において、レンズとは前記光導波路のコア層及び光路変換ミラーによって変換された光路上に設置された、伝搬光を集光もしくは平行化する用途で用いられる部材である。
レンズの形状については伝搬光を集光もしくは平行光化することが可能な形状であれば特に限定されない。
また、レンズの直径及び厚みについては、伝搬光を集光できる大きさ、厚みであれば特に限定されないが、レンズ上面と光素子間の距離とレンズの直径及び厚みにより算出されるレンズの焦点距離が等しければ、光素子の受光部に光が集光し、より多くの光をうけとることができる為好ましい。さらに、小型化の観点から受光部に十分な量の光を集めることができることを前提として、レンズの直径及び厚みは小さい方が好ましい。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されない。
（実施例１）
（光導波路の作製）
基板５としての厚さ；２５μｍ、縦１４０ｍｍ、横１４０ｍｍサイズのポリイミド基板（東レ・デュポン株式会社製、商品名；カプトンＥＮ）上の全面に、ＰＥＴフィルム（東洋紡株式会社製「コスモシャインＡ４１００」、厚み：５０μｍ）上に塗布されたドライフィルム状のクラッド層形成用感光性樹脂（日立化成株式会社製、商品名；Ｃ７３、硬化後の屈折率：１．５３６）を、真空加圧式ラミネータ（商品名：ＭＶＬＰ−５００、株式会社名機製作所製）を用いて、５００Ｐａ以下に真空引きした後、圧力０．７ＭＰａ、温度７０℃、加圧時間３０秒の条件で加熱圧着した。その後、紫外線露光機（商品名：ＥＶ−８００、日立ビアメカニクス株式会社製）を用いて、ＰＥＴフィルム越しに紫外線（波長３６５ｎｍ）を１Ｊ／ｃｍ２照射し、その後、ＰＥＴフィルムを剥離し、１７０℃で１時間、加熱硬化して、１０μｍ厚みの下部クラッド層３を作製した。
【００２１】
次に、ＰＥＴフィルム（東洋紡株式会社「コスモシャインＡ１５１７」、厚み：１６μｍ）上に塗布されたドライフィルム状の第一のコア層形成用樹脂（日立化成株式会社製、商品名；ＡＤ１９３、硬化後の屈折率：１．５５５）を、真空加圧式ラミネータ（商品名：ＭＶＬＰ−５００、株式会社名機製作所製、一方の面がシリコンラバー面、もう一方の面がＳＵＳ４０３面（ＳＵＳ面がＰＥＴフィルム側））を用いて、５００Ｐａ以下に真空引きした後、圧力０．７ＭＰａ、温度８０℃、加圧時間３０秒の条件で下部クラッド層上に加熱圧着した。その後、第一のコア層１を形成するための開口部を有するネガ型フォトマスクを介し、上記露光機を用いて（波長３６５ｎｍ）を３Ｊ／ｃｍ２照射し、ＰＥＴフィルムを剥離した。
【００２２】
次に、第一のコア層形成用樹脂と同様の第二のコア層形成用樹脂を、上記真空加圧式ラミネータを用いて、上記と同じ条件で第一のコア層形成用樹脂上に加熱圧着した。その後、第二のコア層を形成するための開口部を有するネガ型フォトマスクを介し、上記露光機を用いて（波長３６５ｎｍ）を３Ｊ／ｃｍ２照射し、その後、ＰＥＴフィルムを剥離し、１質量％の炭酸カリウム水溶液を用いて現像し、さらに上記露光機を用いて（波長３６５ｎｍ）を４Ｊ／ｃｍ２照射して更なる光硬化を行ったあとに、１７０℃で１時間、加熱硬化して、第一のコア層１及び第二のコア層２を形成した。
【００２３】
なお、第一のコア層の下部クラッド層表面からの高さは４５μｍ、第二のコア層の第一のコア層表面からの高さは２０μｍであった。
【００２４】
得られたコア層を４５°の傾斜面を有するダイシングブレードを備えたダイシングソー（ＤＡＣ５５２、株式会社ディスコ製）を用いて切削加工し、４５°の傾斜面を有する第一の光路変換ミラー６と第二の光路変換ミラー７を形成し、第一の光路変換ミラーの第二のコア層上面からの深さを６５μｍ、第二の光路変換ミラーの第二のコア層上面からの深さを２０μｍとした。
【００２５】
次に、ＰＥＴフィルム（東洋紡株式会社製「コスモシャインＡ４１００」、厚み：５０μｍ）上に塗布されたドライフィルム状の上部クラッド層４形成用感光性樹脂（日立化成株式会社製、商品名；Ｃ７３、硬化後の屈折率：１．５３６）を、真空加圧式ラミネータ（商品名：ＭＶＬＰ−５００、株式会社名機製作所製）を用いて、５００Ｐａ以下に真空引きした後、圧力０．７ＭＰａ、温度７０℃、加圧時間３０秒の条件で導光路本体形成面側に、加熱圧着した。
その後、１００μｍ角の遮光部を有するネガ型フォトマスクを介し、第一の光路変換ミラー６と第二の光路変換ミラー７上にそれぞれの遮光部が配置されるように位置合わせし、上記紫外線露光機（商品名：ＥＶ−８００、日立ビアメカニクス株式会社製）を用いて、ＰＥＴフィルム越しに紫外線（波長３６５ｎｍ）を０．５Ｊ／ｃｍ２照射し、その後、ＰＥＴフィルムを剥離し、１質量％の炭酸カリウム水溶液を用いて現像し、さらに上記露光機を用いて（波長３６５ｎｍ）を４Ｊ／ｃｍ２照射したあとに、１７０℃で１時間、加熱硬化して、開口部９を有する上部クラッド層４を形成した。
【００２６】
上部クラッド層４は、下部クラッド層３表面から８０μｍの厚みであった。得られた光導波路の総厚は、１１５μｍであった。
【００２７】
次に矩形のダイシングブレードを備えたダイシングソー（ＤＡＣ５５２、株式会社ディスコ製）を用いて外形加工を行い、第一のコア層の長さを１５００μｍとし、コア端面から５００μｍから１０００μｍの範囲に第二のコア層が存在するように加工した。
【００２８】
外形加工によって得られた光路変換ミラー付光導波路のコア層端面より、レーザ光源（ＥＸＦＯ社製  ＦＬＳ−３００）より出射された８５０ｎｍのレーザ光を、ＧＩ５０ファイバを介して入射し、第一の光路変換ミラーで光路変換された光と第二の光路変換ミラーで光路変換された光をそれぞれの光路変換ミラー直上の、基板上面より１００μｍの高さに設置したＳＩ１１４光ファイバにて受光、この光量を受光器（株式会社アドバンテスト製  Ｑ８２２１４）にて受け取ることにより、伝搬光の分岐比率を測定した。本実施例で作製したサンプルを５つ測定した結果、コア層に入射した全光量の５０〜５５％が第一の光路変換ミラーで、１５〜２０％が第二の光路変換ミラーで光路変換され、ＳＩ１１４ファイバに受光されていることが分かった。
【００２９】
（実施例２）
実施例１において、外形加工を行った後に第一の光路変換ミラー及び第二の光路変換ミラーにおいて光路変換された光の光軸上にある基板の下部クラッド層の反対面に厚み５５μｍ、直径１５０μｍのレンズ１０を設置した（図４参照）。
マイクロレンズを設置したサンプルをＳＩ１１４ファイバの高さをレンズ上面から１００μｍとした以外は実施例１と同様の方法にて分岐比率の測定を行った。
本実施例で作製したサンプルを５つ測定した結果、コア層に入射した全光量の６５〜７０％が第一の光路変換ミラーで、２０〜２５％が第二の光路変換ミラーで光路変換され、ＳＩ１１４ファイバに受光されていることが分かった。
【００３０】
（比較例１）
実施例１において、第二のコア層を作製せず第一のコア層のみを作製し、図５に示すように第一のコア層１の幅方向の一部に第二の光路変換ミラー７を作製し、第一の光路変換ミラーの幅を３０μｍ、第二の光路変換ミラーの幅を１５μｍと設定し作製した以外は同様の方法でサンプルの作製を行った。
本比較例で作製したサンプルを５つ測定した結果、コア層に入射した全光量の３５〜５０％が第一の光路変換ミラーで、８〜１７％が第二の光路変換ミラーで光路変換され、ＳＩ１１４ファイバに受光されていることが分かり、実施例１と比較して受光量も少なくばらつきが大きくなった。これは、光路変換ミラー加工時の精度により当初設定していた光路変換ミラーの幅がサンプルによってばらついていることが原因であると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の光路変換ミラー付光導波路は、伝搬光を効率よく任意の割合で分岐させることが可能な光路変換ミラー付光導波路で、光素子の寿命確認、光素子実装の位置合わせなどに適用可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１．第一のコア層
２．第二のコア層
３．下部クラッド層
４．上部クラッド層
５．基板
６．第一の光路変換ミラー
７．第二の光路変換ミラー
８．第三の光路変換ミラー
９．開口部
１０．レンズ
【図１】
2017211414.tif 000003
【図２】
2017211414.tif 000004
【図３】
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【図４】
2017211414.tif 000006
【図５】
2017211414.tif 000007