CN109196395B - 树脂光波导路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种树脂光波导路，具备芯、折射率低于该芯的下包层和上包层，沿树脂光波导路中的光的传播方向具有芯宽度不同的部位，树脂光波导路中的最大芯宽度为4μm以上且10μm以下，最小芯宽度为1μm以上且小于4μm，在将芯宽度为1μm以上且小于4μm的部位的长度设为LS(μm)、将芯宽度为4μm以上且10μm以下的部位的长度设为LL(μm)时，LS在树脂光波导路的总长即LS+LL中所占的比例为0.1～40％，在芯宽度为1μm以上且小于4μm的部位，在芯内部和芯包层界面附近不存在最大直径为2μm以上的泡缺陷，或者不存在与包层材料的折射率差的绝对值为0.03以上且最大直径为8μm以上的缺陷。

Description

树脂光波导路
技术领域
本发明涉及树脂光波导路。
背景技术
形成在印刷电路基板上的刚性的、或形成在聚合物制基膜上的柔性的多模和单模的树脂光波导路得到普及。树脂光波导路的原理在于，利用折射率不同的多种树脂的组合即芯和包层的组合而将芯作为光波导路。
另一方面，在硅片上形成有光波导路的硅光波导路也得到普及(参照专利文献1)。
不管是树脂光波导路还是硅光波导路，为了获得多个导波路通道，都是以多个导波路沿一个方向平行排列的形式形成为阵列状。
虽然进行了使光在树脂光波导路与硅光波导路之间传播的尝试，但想要实现以微观级别高效地传播光的耦合，则需要高精度的定位。
如果是多模光波导路，则在光波导路彼此或者光波导路与多模光纤之间的耦合中，由于芯截面的尺寸大，而且彼此的芯截面尺寸或数值孔径为同等程度，所以在相互接触的截面彼此中，只要保证截面彼此的对接的定位精度，就能够实现可允许的级别的损耗。
实际上通过所谓的对接耦合(Butt Coupling)来实现。
但是，单模树脂光波导路与硅光波导路的耦合中，由于各芯截面变得相当小，而且彼此的芯截面尺寸或数值孔径差别很大，因此对接耦合本身变得困难。
就这方面而言，绝热耦合(Adiabatic Coupling)作为代替手法而受到关注，绝热耦合是在光轴方向的规定距离范围内捕获阵列所延伸的光轴方向上的渗出光(以下，也称为瞬逝光(Evanescent light)。)而使其连接(参照专利文献1、2)。
图4是表示树脂光波导路与硅光波导路经绝热耦合而得的复合光波导路的一个构成例的立体图，图5是图4的复合光波导路100的侧视图。图6是图4的复合光波导路100的绝热耦合部位的横剖视图，图7是图6的局部放大图。图8是图4的复合光波导路100的绝热耦合部位的局部纵向剖视图。
图示的复合光波导路100中，树脂光波导路200和硅光波导路300进行绝热耦合。复合光波导路100的树脂光波导路200收容在用于在相对于绝热耦合部位的另一端侧与单模光纤等连接的连接器400。树脂光波导路200由芯220和包层210构成，硅光波导路300由芯310和包层310构成，通过粘接层500粘接。树脂光波导路200和硅光波导路300中，光在芯220、320中传播。
如上所述，绝热耦合中，在光轴方向的规定距离范围内捕获瞬逝光使其连接。因此，树脂光波导路200的芯220与硅光波导路300的芯320在绝热耦合部位如图6所示相对地配置，但树脂光波导路200不设置与硅光波导路300的芯320对置的一侧的包层，而是露出芯220。
图7是图6的局部放大图，表示树脂光波导路200的芯220与硅光波导路300的芯320在绝热耦合部位的一对一的位置关系。图7所示的树脂光波导路200、硅光波导路300中，芯220、320以外的部位是包层210、310。
如图7所示，树脂光波导路200的芯220与硅光波导路300的芯320在绝热耦合部位以对置的状态进行配置，使用环氧树脂等粘接层500进行接合。
图8是图4的复合光波导路100的绝热耦合部位的局部纵向剖视图，表示渐逝光在绝热耦合部位700传播(light propagation)的状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014－81586号公报
专利文献2:美国专利第8724937号说明书
非专利文献
非专利文献1:Efficient coupler between chip－level and board－leveloptical waveguides，Jie Shu，Ciyuan Qiu，Xuezhi Zhang，and Qianfan Xu，OPTICSLETTERS/Vol.36，No.18/September 15，2011
发明内容
与硅光波导路绝热耦合的树脂光波导路必须注意以下所述的方面。
对于由瞬逝光连接硅光波导路与树脂光波导路之间的绝热耦合部位，在树脂光波导路的该部位侧不存在包层而是露出芯。即，在树脂光波导路中成为绝热耦合部位的一端侧设置有芯露出部。对于形成在该芯露出部的芯，如果不使芯高度降到一定程度，则传播模式的扩展不会变大，很难使光在硅光波导路中传播。因此，4μm左右为芯高度的上限。
另一方面，如非专利文献1的图3所示，从硅光波导路与树脂光波导路的错位(imperfect alignment)耐性方面考虑，优选形成在芯露出部的芯的芯宽度要大。因此，优选在设置有芯露出部的树脂光波导路的一端侧，芯的截面形状为芯宽度尺寸比芯高度大的矩形。
另一方面，将收容于连接器400的树脂光波导路200的另一端侧与单模光纤连接时，优选芯220的截面形状为芯高度和芯宽度实质相同的大致正方形。通过设为实质相同的大致正方形，能够以低损耗与单模光纤对接耦合。
因此，树脂光波导路优选为芯的截面形状在与硅光波导路绝热耦合的一端侧、和与单模光纤连接的另一端侧不同。作为芯的截面形状在树脂光波导路的一端侧与另一端侧不同的构成，考虑以下3种。
(1)芯高度在一端侧与另一端侧不同。
(2)芯宽度在一端侧与另一端侧不同。
(3)芯高度和芯宽度在一端侧与另一端侧不同。
其中，从与树脂光波导路的制造顺序的优选方式的关系来看，很难制作芯高度在一端侧与另一端侧不同的芯。
树脂光波导路的制造顺序的优选方式如下所示。
使用旋涂法在基材上涂布第一固化性树脂组成物，使该第一固化性树脂组成物固化而形成下包层。接着，使用旋涂法在下包层上涂布第二固化性树脂组成物后，使用光刻工艺在下包层上形成芯。接着，使用旋涂法在下包层和芯上涂布第三固化物树脂组成物，使该第三固化性树脂组成物固化而形成上包层。形成上包层时，可以使用光刻工艺形成具有上包层的区域和没有上包层而是露出芯的区域(即，芯露出部)。
上述的顺序中，由于在下包层上按同样的膜厚涂布第二固化性树脂组成物，所以很难使由光刻工艺形成的芯的芯高度在一端侧与另一端侧不同。
因此，通过在上述3种选项中选择(2)，与单模光纤连接的另一端侧的芯宽度比与硅光波导路绝热耦合的一端侧的芯宽度变小。
另一方面，作为在树脂光波导路中传播的光产生传输损耗的重要因素，有在树脂光波导路的芯内部或芯与包层的界面附近存在异物。这样的异物的代表例，可举出制造树脂光波导路时混入的泡、由制造树脂光波导路中使用的固化性树脂组成物引起的来自树脂的异物。这些泡、来自树脂的异物(以下，本说明书中，有时简单记载为“异物”。)，由于在树脂光波导路的制造时产生，所以这些异物的大小、产生频率不依赖于树脂光波导路的部位。另外，在树脂光波导路中传播的光的传输损耗与这些异物的关系为以下关系。
(1)存在于芯内部或芯与包层的界面附近的这些异物的尺寸越大，在树脂光波导路中传播的光的传输损耗越大。
(2)存在于芯内部、芯与包层的界面附近的这些异物的个数越多，在树脂光波导路中传播的光的传输损耗越大。
(3)来自树脂的异物的折射率与树脂光波导路的芯或包层的折射率之差越大，在树脂光波导路中传输的光的传输损耗越大。
为此，尝试了以树脂光波导路整体作为对象减小这些异物的尺寸、以及减少这些异物的个数的方法。但是，从树脂光波导路的制造成本增加、树脂光波导路的成品率降低等原因考虑，很难使树脂光波导路整体中异物的尺寸极小以及使异物的个数极少。
因此，优选能够利用树脂光波导路的构造等来减轻由异物所致的在树脂光波导路中传播的光的传输损耗的影响。
本发明为了解决上述的以往技术的问题，目的在于提供一种由异物所致的在树脂光波导路中传播的光的传输损耗因该树脂光波导路的构造而减轻的树脂光波导路。
为了实现上述的目的，本申请发明人等进行了深入研究，结果发现对于在树脂光波导路中传播的光的传输损耗与这些异物的关系，除了上述(1)～(3)之外，该异物所存在的部位的芯尺寸也有影响。具体而言，即便在存在相同尺寸的异物的情况下，该异物所存在的部位的芯尺寸越小，在树脂光波导路中传播的光的传输损耗越大。
本申请发明基于上述见解而完成的，提供树脂光波导路(1)，其具备芯、以及折射率低于该芯的下包层和上包层，沿着该树脂光波导路中的光的传播方向具有芯宽度不同的部位，该树脂光波导路中的最大芯宽度为4μm以上且10μm以下，最小芯宽度为1μm以上且小于4μm，在上述树脂光波导路中将芯宽度为1μm以上且小于4μm的部位的长度设为LS(μm)、将芯宽度为4μm以上且10μm以下的部位的长度设为LL(μm)时，上述LS在上述树脂光波导路的总长即LS+LL中所占的比例为0.1～40％，在上述芯宽度为1μm以上且小于4μm的部位，在芯内部和距芯中心的距离为15μm以内的芯包层界面附近，不存在最大直径为2μm以上的泡缺陷。
另外，本申请发明提供树脂光波导路(2)，其具备芯、以及折射率低于该芯的下包层和上包层，沿着上述树脂光波导路中的光的传播方向具有芯宽度不同的部位，该树脂光波导路中的最大芯宽度为4μm以上且10μm以下，最小芯宽度为1μm以上且小于4μm，在上述树脂光波导路中将芯宽度为1μm以上且小于4μm的部位的长度设为LS(μm)、将芯宽度为4μm以上且10μm以下的部位的长度设为LL(μm)时，上述LS在上述树脂光波导路的总长即LS+LL中所占的比例为0.1～40％，在上述芯宽度为1μm以上且小于4μm的部位，在芯内部和距芯中心的距离为15μm以内的芯包层界面附近，不存在与包层材料的折射率差的绝对值为0.03以上且最大直径为8μm以上的缺陷。
本发明的树脂光波导路(1)、(2)中，优选芯宽度在树脂光波导路中的光的传播方向的一端侧与另一端侧不同。
本发明的树脂光波导路(1)、(2)中，优选在上述树脂光波导路的一端侧设置有芯露出部，该芯露出部不存在上包层而露出了芯和该芯周边的下包层，在树脂光波导路的光传播方向上的该芯露出部的长度为100μm以上。
本发明的树脂光波导路(1)、(2)，优选在波长1310nm和波长1550nm中的至少一方，树脂光波导路为单模光波导路。
本发明的树脂光波导路(1)、(2)中，优选上述树脂光波导路的芯由含有氟的树脂构成。
本发明的树脂光波导路(1)、(2)通过使芯宽度在一端侧与另一端侧不同的特定的构造，减轻了由气泡、来自树脂的异物所致的在树脂光波导路中传播的光的传输损耗。因此，适合在以低损耗且低成本连接硅光波导路和树脂光波导路的硅光子接口中使用。
附图说明
图1是表示本发明的树脂光波导路的一个构成例的立体图。
图2是图1所示的树脂光波导路10的芯露出部14侧的端面图。
图3是图1所示的树脂光波导路10的不具有芯露出部的一侧的端面图。
图4是表示树脂光波导路和硅光波导路经绝热耦合而得的复合光波导路的一个构成例的立体图。
图5是图4的复合光波导路100的侧视图。
图6是图4的复合光波导路100的绝热耦合部位的横剖视图。
图7是图6的局部放大图。
图8是图4的复合光波导路100的绝热耦合部位的局部纵向剖视图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明进行说明。
图1是表示本发明的树脂光波导路的一个构成例的立体图。图1所示的树脂光波导路10具备芯11、折射率低于该芯11的下包层12和上包层13。在芯11的下方设置有下包层12，在芯11的上方设置有上包层13。其中，在树脂光波导路10的一端侧设置有芯露出部14，该芯露出部14不存在上包层13而是露出芯11。将图1所示的树脂光波导路10与硅光波导路绝热耦合时，芯露出部14成为绝热耦合部位。图1所示的树脂光波导路10的另一端侧即不具有芯露出部14的一侧，用于与单模光纤等连接。
此外，本发明的树脂光波导路中，在设置于芯的周围的下包层和上包层中将不存在于芯露出部的一侧作为上包层。因此，也可以在芯的上方设置下包层，并且在芯的下方设置上包层。优选下包层和上包层的厚度处于10～200μm之间。如果下包层以及上包层的厚度小于10μm，则光向芯的封入可能变得不充分。优选为15μm以上，更优选为20μm以上。如果下包层和上包层的厚度超过200μm，则制作树脂光波导路时，树脂光波导路很可能翘曲。优选为150μm以下，更优选为200μm以下。
如后文所作的详细说明，芯露出部一般是在形成上包层时使用光刻工艺形成的。这时，形成芯露出部前，遍及树脂光波导路的整个长度形成上包层。这样的形态也包含于本发明的树脂光波导路中。
另外，优选在绝热连接部露出芯，或者只要不妨碍由瞬逝光进行的绝热连接，也可以存在包层。这时，包层在绝热连接部厚度为3μm以下，优选2μm以下，更优选1μm以下。
图1所示的树脂光波导路10中，沿光在该树脂光波导路中的传播方向芯宽度不同。具体而言，该树脂光波导路中的光的传播方向的一端侧与另一端侧的芯宽度不同。
图2是图1所示的树脂光波导路10的芯露出部14侧的端面图，图3是图1所示的树脂光波导路10的不具有芯露出部的一侧的端面图。
如图2所示，在树脂光波导路10的芯露出部14侧(一端侧)，芯11端面形状为芯11宽度尺寸大于芯11高度的矩形。另一方面，如图3所示，在树脂光波导路10的不具有芯露出部的一侧(另一端侧)，该芯11的端面形状为大致正方形，芯11宽度比芯露出部14侧的芯11宽度尺寸短。
图示的树脂光波导路10中，芯露出部14侧的端面(一端侧的端面)成为最大芯宽度，不具有芯露出部的一侧的端面(另一端侧的端面)成为最小芯宽度。但是，本发明的树脂光波导路的成为最大芯宽度的部位、成为最小芯宽度的部位也可以是树脂光波导路的端面以外的部位。例如，也可以在树脂光波导路中的光的传播方向的中间部位存在成为最大芯宽度的部位或者成为最小芯宽度的部位。如果是前者，则光的传播方向上的两方的端面或者一方的端面成为最小芯宽度。如果是后者，则光的传播方向上的两方的端面或者一方的端面成为最大芯宽度。
本发明的树脂光波导路10中，树脂光波导路中的最大芯宽度为4μm以上且10μm以下，树脂光波导路中的最小芯宽度为1μm以上且小于4μm。
树脂光波导路中的最大芯宽度、最小芯宽度之所以在上述范围优选，是因为如下的记载。
通过将最大芯宽度设为4μm以上且10μm以下，能够减小由异物所致的在树脂光波导路中传输的光的传输损耗。另外，能够减小由弯曲所致的传输损耗。通过将最小芯宽度设为1μm以上且小于4μm，能够抑制与单模光纤连接的连接损耗。
在本发明的树脂光波导路10中，树脂光波导路中的最大芯宽度优选为4.5μm以上且9.5μm以下，更优选为5μm以上且9μm以下。另一方面，树脂光波导路中的最小芯宽度优选为1.5μm以上且3.5μm以下，更优选为1.8μm以上且3μm以下。
本发明的树脂光波导路10由于最大芯宽度、最小芯宽度处于上述范围，所以被分为宽度在1μm以上且小于4μm的部位(部位S)、和芯宽度在4μm以上且10μm以下的部位(部位L)。如上所述，即便存在相同尺寸的异物，存在该异物的部位的芯尺寸越小，在树脂光波导路中传播的光的传输损耗越大。就本发明的树脂光波导路10而言，如果在部位S存在异物，则在树脂光波导路中传播的光的传输损耗增大，因此成为问题。
在本发明的树脂光波导路10中，将部位S的长度设为LS(μm)，将部位L的长度设为LL(μm)时，使上述LS在树脂光波导路的总长即LS+LL中所占的比例为0.1～40％，由此减轻由异物所致的在树脂光波导路中传播的光的传输损耗。若上述LS在树脂光波导路的总长即LS+LL中所占的比例大于40％，则因存在于部位S的异物而使在树脂光波导路中传播的光的传输损耗增大。另一方面，如果上述LS在树脂光波导路的总长即LS+LL中所占的比例小于0.1％，则无法发挥部位S所要求的功能(例如，作为与单模光纤连接的连接部的功能)。
上述LS在树脂光波导路的总长即LS+LL中所占的比例优选为1～35％，更优选为5～30％。
因异物的存在而使在树脂光波导路中传播的光的传输损耗增大是在光传播的路径存在该异物的情况。具体而言为在芯内部、芯包层界面附近存在异物的情况。以下，本说明书中，记载为芯包层界面附近的情况是指距芯中心的距离为15μm以内的芯包层界面附近，其中包括芯与包层的界面和包层内部。
在本发明的树脂光波导路中的部位S，要求在芯内部、芯包层界面附近不存在有可能增大光的传输损耗的尺寸的异物。对于有可能增大光的传输损耗的异物的尺寸而言，根据异物的种类而有所不同。
异物为泡缺陷的情况下，要求在部位S的芯内部、芯包层界面附近不存在最大直径为2μm以上的泡缺陷。优选在部位S的芯内部、芯包层界面附近不存在最大直径为3μm以上的泡缺陷，更优选不存在最大直径为4μm以上的泡缺陷。
异物为来自树脂的异物的情况下，异物与包层材料的折射率差也有影响。异物与包层材料的折射率差的绝对值足够小时，即便在芯包层界面附近存在异物，在树脂光波导路中传播的光的传输损耗也不可能增大。另一方面，异物与包层材料的折射率差的绝对值为0.03以上的情况下，如果在芯包层界面附近存在异物，则在树脂光波导路中传播的光的传输损耗可能增加。
异物为来自树脂的异物的情况下，要求在部位S的芯包层界面附近，不存在与包层材料的折射率差的绝对值为0.03以上且最大直径为8μm以上的异物。其中，之所以将与包层材料的折射率差作为判断指标，是因为来自树脂的异物大多存在于包层区域。
在部位S的芯包层界面附近优选不存在与包层材料的折射率差的绝对值为0.03以上且最大直径为9μm以上的异物，更优选不存在与包层材料的折射率差的绝对值为0.03以上且最大直径为10μm以上的异物。
对本发明的树脂光波导路进一步进行记载。
(芯11)
图示的树脂光波导路10其一端侧(芯露出部14侧)的芯11宽度大，另一端侧(不具有芯露出部的一侧)的芯11宽度小。本发明的树脂光波导路只要沿树脂光波导路的光的传播方向具有芯宽度不同的部位即可，芯的端面形状不限定于图示的矩形以及大致正方形。芯的端面形状(在树脂光波导路10的内部为芯11的截面形状)例如也可以是梯形、圆形或者椭圆形。另外，芯的端面形状为矩形、大致正方形或者梯形等多边形时，其角部可以是圆的。
如上所述，在绝热耦合部位，如果不将芯11的芯高度减小到一定程度，则传播模式的扩展不会变大，无法使光在硅光波导路中传播。为此，4μm左右成为芯高度的上限。芯高度优选为1～3μm，更优选为1.5～2.5μm。
图1～3所示的树脂光波导路10的芯的个数为一个，但树脂光波导路中芯的个数并不局限于此，像图4、6所示的树脂光波导路200的芯220那样，可以沿一个方向呈阵列状地设置多个芯。这时，像图4所示的树脂光波导路200的芯220那样，可以具有弯曲区域来扩大芯彼此的间隔。优选弯曲区域为芯宽度在4μm以上且10μm以下的部位(部位L)。
如上所述，图1～3所示的树脂光波导路10具备芯11、折射率低于芯11的下包层12和上包层13。只要满足该条件，就没有特别限定，芯11可以在其内部具有折射率分布。这时，可以具有折射率从芯的中心向远端侧变低的折射率分布。另外，可以具有上包层侧的折射率高但下包层侧的折射率低的折射率分布，或者也可以具有上包层侧的折射率低但下包层侧的折射率高的折射率分布。
(下包层12、上包层13)
下包层12、上包层13也可以具有单一的折射率。或者，可以具有折射率在相对于芯11而言的近端侧和远端侧不同的部位。这时，既可以是随着从芯11朝向远端侧折射率变低的构成，也可以是随着从芯11朝向远端侧折射率变高的构成。
下包层12、上包层13的厚度没有特别限定，本发明的树脂光波导路10为单模光波导路时，因为在处于距芯11的中心10μm左右的范围内的包层部分也漏出传输的光，所以从降低光的传输损耗的观点考虑，优选为10μm以上。另外，下包层12和上包层13的合计厚度优选为20～100μm，更优选为30～80μm。
图1所示的树脂光波导路10中芯露出部14在使用树脂光波导路10来作为硅光子接口(Silicon photonics interface)时，成为与硅光波导路连接的连接部位。因此，要求芯露出部14具有足够作为与硅光波导路连接的连接部位使用的长度。具体而言，在树脂光波导路的光传播方向上的芯露出部14的长度优选为100μm以上，优选为300μm以上，更优选为500μm以上，进一步优选为1000μm以上。
但是，如果在树脂光波导路的光传播方向上的芯露出部14的长度过长，则使用粘接剂(例如，环氧树脂)与硅光波导路连接时，可能因粘接层的吸收而导致连接损耗变大。为此，在树脂光波导路的光传播方向上的芯露出部14的长度优选为10000μm以下，更优选为5000μm以下，进一步优选为3000μm以下。
本发明的树脂光波导路中，芯11、下包层12和上包层13的构成材料只要满足作为树脂光波导路的要求特性就没有特别限定，但从抑制在芯11中传输的光的损耗方面考虑，优选芯11的构成材料为含有氟的树脂。
另外，芯11、下包层12和上包层13的构成材料以及树脂光波导路的制造顺序例如可以参考下述文献的记载。
国际公开第2010/107005号
日本国特开2013－120338号公报
日本国特开2012－63620号公报
参考上述文献，制造图1所示的本发明的树脂光波导路10时，树脂光波导路10的芯露出部14可以按以下顺序形成。
使用旋涂法在基材上涂布第一固化性树脂组成物，使该第一固化性树脂组成物固化而形成下包层。接着，使用旋涂法在下包层上涂布第二固化性树脂组成物后，使用光刻工艺，在下包层上形成芯。接下来，使用旋涂法在下包层和芯上涂布第三固化物树脂组成物，使该第三固化性树脂组成物固化，而形成上包层。形成上包层时，可以使用光刻工艺形成具有上包层的区域、和没有上包层而是露出芯的区域(即，芯露出部)。
如上所述，本发明的树脂光波导路沿树脂光波导路中的光的传播方向具有芯宽度不同的部位。按照上述的顺序制造树脂光波导路时，要想沿该树脂光波导路的光的传播方向形成芯宽度不同的部位，实施以下的顺序即可。
经由芯宽度沿光的传输方向不同的形状的光掩模进行曝光后，通过显影而形成芯。之后根据需要进行坚膜(post-bake)。
另外，本发明的树脂光波导路在芯宽度为1μm以上且小于4μm的部位S，要求在芯内部、芯包层界面附近不存在有可能增大光的传输损耗的尺寸的异物。
异物为泡缺陷的情况下，要求在部位S的芯内部、芯包层界面附近不存在最大直径为2μm以上的泡缺陷。异物为来自树脂的异物的情况下，要求在部位S的芯包层界面附近不存在与包层材料的折射率差的绝对值为0.03以上且最大直径为8μm以上的异物。
要想制造在部位S的芯内部、芯包层界面附近不存在上述的泡缺陷的树脂光波导路，优选在进行涂布前将固化性树脂组成物充分静置而进行脱泡。或者优选利用脱泡装置进行脱泡。
要想制造在部位S的芯包层界面附近不存在上述的来自异物的异物的树脂光波导路，实施以下的顺序即可。涂布前，进行固化性树脂组成物的过滤而除去组成物内的异物，进行基材的清洗而除去基材表面的异物。另外，为了防止空气中的异物的附着，优选在无尘室实施上述的作业，另外，为了防止静电所致的异物的附着，更优选使用静电除去器(离子发生器)。
本发明的树脂光波导路由于使用在以低损耗且低成本连接硅光波导路和树脂光波导路的硅光子接口中，因此单模光波导路因为能够使在单模光波导路中传播的光信号为高密度而优选。这时，从相对于硅光波导路、单模光纤也能够以低损耗传输光的方面考虑，优选在波长1310nm和1550nm中的至少一方，树脂光波导路为单模光波导路。
将本发明的树脂光波导路使用在硅光子接口时，在树脂光波导路的芯露出部与硅光波导路连接。
实施例
以下使用实施例对本发明进行详细说明，但本发明不限于这些实施例。
以下所示的实施例中，利用RSoft Design Group株式会社制的RSoft CAD定义树脂光波导路的构造(尺寸和折射率)，利用仿真引擎即RSoft Design Group株式会社制的BeamProp(有限差分光束传输法)进行光传输的仿真。
(由泡缺陷所致的传输损耗的仿真解析1)
定义芯高度为2.0μm且芯宽度为2.0μm、3.0μm、4.0μm、6.0μm、8.0μm这5种构造的树脂光波导路(芯高度恒定)，假定在该树脂光波导路的芯/包层界面存在最大直径(侧视)为1.0～2.5μm的球状的泡缺陷的情况，对波长1310nm的光的传输损耗的关系进行仿真解析。除了上述以外，仿真解析中使用的条件如下所示。
(树脂光波导路)
传播模式：单模
芯高度：2.0μm
芯宽度：2.0μm、3.0μm、4.0μm、6.0μm、8.0μm
芯截面形状：矩形(芯宽度2.0μm时为正方形)
芯折射率：1.526
包层厚度：80μm
包层折射率：1.513
泡缺陷折射率：1.00
泡缺陷形状：球
泡尺寸(最大直径)：1.0μm，1.5μm，2.0μm，2.5μm
将结果示于下述表。此外，下述表中，A-1、A-2、A-5、A-6、A-9～A-20为实施例、A-3、A-4、A-7、A-8为比较例。
[表1]
A-1 A-2 A-3 A-4 A-5 A-6 A-7 A-8
芯宽度(μm) 2.0 2.0 2.0 2.0 3.0 3.0 3.0 3.0
泡尺寸(μm) 1.0 1.5 2.0 2.5 1.0 1.5 2.0 2.5
损耗(dB) 0.11 0.36 0.62 0.73 0.09 0.28 0.46 0.53
[表2]
A-9 A-10 A-11 A-12 A-13 A-14 A-15 A-16
芯宽度(μm) 4.0 4.0 4.0 4.0 6.0 6.0 6.0 6.0
泡尺寸(μm) 1.0 1.5 2.0 2.5 1.0 1.5 2.0 2.5
损耗(dB) 0.06 0.19 0.31 0.34 0.03 0.09 0.14 0.16
[表3]
A-17 A-18 A-19 A-20
芯宽度(μm) 8.0 8.0 8.0 8.0
泡尺寸(μm) 1.0 1.5 2.0 2.5
损耗(dB) 0.02 0.05 0.07 0.08
由表可知，在芯宽度为1μm以上且小于4μm的部位存在最大直径为2μm以上的泡缺陷的A-3、A-4、A-7、A-8中，传输损耗大，在0.45dB以上。与此相对，在芯宽度为1μm以上且小于4μm的部位存在的泡缺陷的最大直径小于2μm的A-1、A-2、A-5、A-6中，传输损耗小，小于0.45dB。另外，存在泡缺陷的部位的芯宽度在4μm以上的A-9～A-20中，泡缺陷的最大直径小于2μm的情况和2μm以上的情况下，传输损耗都小，小于0.45dB。
(由来自树脂的异物所致的传输损耗的仿真解析1)
定义芯高度为2.0μm且芯宽度为2.0μm、3.0μm、4.0μm、6.0μm这4种构造的树脂光波导路，假定在该树脂光波导路的芯/包层界面存在最大直径(侧视)为4.0μm、8.0μm这2种且与包层材料的折射率差(来自树脂异物的折射率-包层材料的折射率)Dn为-0.03、-0.02、-0.01、0、0.01、0.02、0.03这7种立方体状的来自树脂的异物的情况，对波长1310nm的光的传输损耗的关系进行仿真解析。除上述以外，仿真解析中使用的条件如下所示。
(树脂光波导路)
传播模式：单模
芯高度：2.0μm
芯宽度：2.0μm、3.0μm、4.0μm、6.0μm
芯截面形状：矩形(芯宽度2μm时为正方形)
芯折射率：1.526
包层厚度：80μm
包层折射率：1.513
折射率差(来自树脂的异物的折射率-包层材料的折射率)Dn：-0.03、-0.02、-0.01、0、0.01、0.02、0.03
来自树脂的异物形状：立方体
异物尺寸(侧视时的最大直径)：4.0μm，8.0μm
将结果示于下述表。此外，下述表中，B-1～B-7、B-9～B-13、B-15～B-21、B-23～B-27、B-29～B-56为实施例，B-8、B-14、B-22、B-28为比较例。
[表4]
B-1 B-2 B-3 B-4 B-5 B-6 B-7
芯宽度(μm) 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
异物尺寸(μm) 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0
折射率差Dn -0.03 -0.02 -0.01 0 0.01 0.02 0.03
损耗(dB) 0.16 0.07 0.02 0.00 0.02 0.08 0.17
[表5]
B-8 B-9 B-10 B-11 B-12 B-13 B-14
芯宽度(μm) 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
异物尺寸(μm) 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0
折射率差Dn -0.03 -0.02 -0.01 0 0.01 0.02 0.03
损耗(dB) 0.84 0.39 0.10 0.00 0.10 0.42 0.96
[表6]
B-15 B-16 B-17 B-18 B-19 B-20 B-21
芯宽度(μm) 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0
异物尺寸(μm) 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0
折射率差Dn -0.03 -0.02 -0.01 0 0.01 0.02 0.03
损耗(dB) 0.11 0.05 0.01 0.00 0.01 0.06 0.13
[表7]
B-22 B-23 B-24 B-25 B-26 B-27 B-28
芯宽度(μm) 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0
异物尺寸(μm) 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0
折射率差Dn -0.03 -0.02 -0.01 0 0.01 0.02 0.03
损耗(dB) 0.53 0.25 0.07 0.00 0.07 0.28 0.65
[表8]
B-29 B-30 B-31 B-32 B-33 B-34 B-35
芯宽度(μm) 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0
异物尺寸(μm) 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0
折射率差Dn -0.03 -0.02 -0.01 0 0.01 0.02 0.03
损耗(dB) 0.08 0.03 0.01 0.00 0.01 0.04 0.08
[表9]
B-36 B-37 B-38 B-39 B-40 B-41 B-42
芯宽度(μm) 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0
异物尺寸(μm) 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0
折射率差Dn -0.03 -0.02 -0.01 0 0.01 0.02 0.03
损耗(dB) 0.33 0.16 0.04 0.00 0.05 0.18 0.42
[表10]
B-43 B-44 B-45 B-46 B-47 B-48 B-49
芯宽度(μm) 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
异物尺寸(μm) 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0
折射率差Dn -0.03 -0.02 -0.01 0 0.01 0.02 0.03
损耗(dB) 0.04 0.02 0.00 0.00 0.00 0.02 0.04
[表11]
B-50 B-51 B-52 B-53 B-54 B-55 B-56
芯宽度(μm) 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
异物尺寸(μm) 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0
折射率差Dn -0.03 -0.02 -0.01 0 0.01 0.02 0.03
损耗(dB) 0.15 0.07 0.02 0.00 0.02 0.09 0.19
由表可知，在芯宽度为1μm以上且小于4μm的部位存在最大直径在8μm以上、与包层材料的折射率差的绝对值在0.03以上的来自树脂的异物的B-8、B-14、B-22，B-28中，传输损耗大，在0.45dB以上。与此相对，在芯宽度为1μm以上且小于4μm的部位存在的来自树脂的异物的最大直径小于8μm或者与包层材料的折射率差的绝对值小于0.03的B-1～B-7、B-9～B-13、B-15～B-21、B-23～B-27中，传输损耗小，小于0.45dB。另外，存在来自树脂的异物的部位的芯宽度在4μm以上的B-29～B-56中，来自树脂的异物的最大直径小于8μm的情况、8μm以上的情况、与包层材料的折射率差的绝对值在0.03以下的情况、0.03以上的情况下，传输损耗都小，都小于0.45dB。
(由泡缺陷所致的传输损耗的仿真解析2)
定义芯高度为2.0μm且在一端侧与另一端侧芯宽度不同的构造(一端侧的芯宽度在1μm以上且小于4μm，另一端侧的芯宽度在4μm以上且10μm以下)的树脂光波导路，假定在该树脂光波导路的芯/包层界面存在最大直径(侧视)为1.0～2.5μm的球状的泡缺陷的情况，对波长1310nm的光的传输损耗的关系进行仿真解析。除上述以外，仿真解析中使用的条件如下所示。
(树脂光波导路)
传播模式：单模
芯高度：2.0μm
芯宽度(一端侧)：2.0μm，3.0μm
芯截面形状：矩形(芯宽度2.0μm时为正方形)
芯宽度(另一端侧)：6.0μm，8.0μm
芯截面形状：矩形
部位S的长度LS：50μm、200μm、300μm、600μm
部位L的长度LL：400μm、600μm、1000μm、1200μm
芯折射率：1.526
包层厚度：80μm
包层折射率：1.513
泡缺陷折射率：1.00
泡缺陷形状：球
泡尺寸(最大直径)：1.0μm、1.5μm、2.5μm
将结果示于下述表。此外，下述表中，C－1、C－3、C－5、C－6为实施例、C－2、C－4、C－7为比较例。
[表12]
Figure BDA0001886960510000171
由表可知，在芯宽度为1μm以上且小于4μm的部位S存在最大直径为2μm以上的泡缺陷的C－2、C－4、C－7中，传输损耗大，为0.45dB以上，与此相对，在芯宽度为1μm以上且小于4μm的部位S不存在泡缺陷或者泡缺陷的最大直径小于2μm的C－1、C－3、C－5、C－6中，在芯宽度为4μm以上且10μm以下的部位L不存在泡缺陷的情况、存在最大直径小于2μm的泡缺陷的情况、存在最大直径为2μm以上的泡缺陷的情况下，传输损耗都小，都小于0.45dB。
(由来自树脂的异物所致的传输损耗的仿真解析2)
定义芯高度为2.0μm且在一端侧与另一端侧芯宽度不同的构造(一端侧的芯宽度为1μm以上且小于4μm，另一端侧的芯宽度为4μm以上且10μm以下)的树脂光波导路，假定在该树脂光波导路的芯/包层界面存在最大直径(侧视)为4.0μm、8.0μm这2种且与包层材料的折射率差(来自树脂的异物的折射率－包层材料的折射率)Dn为－0.03、－0.02、0.01、0.02、0.03的立方体状的来自树脂的异物的情况，对波长1310nm的光的传输损耗的关系进行仿真解析。除上述以外，仿真解析中使用的条件如下所示。
(树脂光波导路)
传播模式：单模
芯高度：2.0μm
芯宽度(一端侧)：2.0μm、3.0μm
芯截面形状：矩形(芯宽度2.0μm时为正方形)
芯宽度(另一端侧)：6.0μm
芯截面形状：矩形
部位S的长度LS：50μm、200μm、300μm、600μm
部位L的长度LL：400μm、600μm、1000μm、1200μm
芯折射率：1.526
包层厚度：80μm
包层折射率：1.513
折射率差(来自树脂的异物的折射率－包层材料的折射率)Dn：－0.03、－0.02、0.01、0.02、0.03
来自树脂的异物形状：立方体
异物尺寸(侧视时的最大直径)：4.0μm，8.0μm
将结果示于下述表。此外，下述表中，D－1、D－3、D－5、D－6为实施例，D－2、D－4、D－7为比较例。
[表13]
Figure BDA0001886960510000181
由表可知，在芯宽度为1μm以上且小于4μm的部位S存在最大直径为8μm以上且与包层材料的折射率差的绝对值为0.03以上的来自树脂的异物的D－2、D－4、D－7中，传输损耗大，在0.45dB以上，相对于此，在芯宽度为1μm以上且小于4μm的部位S不存在来自树脂的异物、或者来自树脂的异物的最大直径小于8μm、或者与包层材料的折射率差的绝对值小于0.03的D－1、D－3、D－5、D－6中，芯宽度为4μm以上且10μm以下的部位L不存在来自树脂的异物的情况、存在最大直径为8μm以上的来自树脂的异物的情况下，传输损耗都小，都小于0.45dB。
参照特定的实施方式对本发明进行了详细说明，但对本领域技术人员而言，显然能够在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以施加各种变更、修正。本申请基于2016年6月2日申请的日本专利申请(日本特愿2016－110903)完成，其内容通过参照引用于此。
附图标记说明
10：树脂光波导路
11：芯
12：下包层
13：上包层
14：芯露出部
100：复合光波导路
200：树脂光波导路
210：包层
220：芯
300：硅光波导路
310：包层
320：芯
400：连接器
500：粘接层
700：绝热耦合部位

Claims (5)

1.一种树脂光波导路，具备芯、以及折射率低于该芯的下包层和上包层，其特征在于，
沿着该树脂光波导路中的光的传播方向具有芯宽度不同的部位，该树脂光波导路中的最大芯宽度为4μm以上且10μm以下，最小芯宽度为1μm以上且小于4μm，
在所述树脂光波导路中将芯宽度为1μm以上且小于4μm的部位的长度设为LS、将芯宽度为4μm以上且10μm以下的部位的长度设为LL时，
所述LS在所述树脂光波导路的总长即LS+LL中所占的比例为0.1～40％，
在所述芯宽度为1μm以上且小于4μm的部位，在芯内部和距芯中心的距离为15μm以内的芯包层界面附近，不存在最大直径为2μm以上的泡缺陷，
在所述树脂光波导路的一端侧设置有芯露出部，该芯露出部不存在上包层而露出了芯和该芯周边的下包层，在树脂光波导路的光传播方向上的该芯露出部的长度为100μm以上，
其中，所述LS、LL的单位为μm。
2.一种树脂光波导路，具备芯、以及折射率低于该芯的下包层和上包层，其特征在于，
沿着所述树脂光波导路中的光的传播方向具有芯宽度不同的部位，该树脂光波导路中的最大芯宽度为4μm以上且10μm以下，最小芯宽度为1μm以上且小于4μm，
在所述树脂光波导路中将芯宽度为1μm以上且小于4μm的部位的长度设为LS、将芯宽度为4μm以上且10μm以下的部位的长度设为LL时，
所述LS在所述树脂光波导路的总长即LS+LL中所占的比例为0.1～40％，
在所述芯宽度为1μm以上且小于4μm的部位，在芯内部和距芯中心的距离为15μm以内的芯包层界面附近，不存在与包层材料的折射率差的绝对值为0.03以上且最大直径为8μm以上的缺陷，
在所述树脂光波导路的一端侧设置有芯露出部，该芯露出部不存在上包层而露出了芯和该芯周边的下包层，在树脂光波导路的光传播方向上的该芯露出部的长度为100μm以上，
其中，所述LS、LL的单位为μm。
3.根据权利要求1或2所述的树脂光波导路，其中，
芯宽度在树脂光波导路中的光的传播方向的一端侧与另一端侧不同。
4.根据权利要求1或2所述的树脂光波导路，其中，
在波长1310nm和波长1550nm中的至少一方，所述树脂光波导路为单模光波导路。
5.根据权利要求1或2所述的树脂光波导路，其中，所述树脂光波导路的芯由含有氟的树脂构成。
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