JP2001296440A

JP2001296440A - 積層型結合導波路及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001296440A
Application number: JP2000115868A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Imoto; 克之井本
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2001-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】製造が容易で高寸法精度が得られ、しかも高
性能特性が得られる積層型結合導波路及びその製造方法
を提供する。【解決手段】下部クラッド層２の上に、フォトブリー
チング用ポリマ層からなり下部クラッド層２より屈折率
の高い略矩形断面形状のコア層３及びコア層３の両側面
に形成されコア層３より屈折率の低い側面クラッド層４
からなる導波路層２０と、紫外線光遮蔽層５とを少なく
とも２層積層するので、光結合部のコア層３同士の結合
間隔を狭くすることができる。このため製造が容易で高
寸法精度が得られ、しかも高性能特性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光信号の分岐、合
流、あるいは波長の異なる光信号の分波、合波を行う積
層型結合導波路及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光信号を分岐したり、合流させたり、あ
るいは波長の異なる光信号を分波したり、合波したりす
るのに導波路型結合回路が用いられている。

【０００３】図７（ａ）は導波路型結合回路の断面図で
あり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＥ−Ｅ線断面図であ
る。

【０００４】同図に示す導波路型結合回路は、基板１
と、基板１上に形成されたクラッド層２と、クラッド層
２内の同一平面上に形成され所望長さ（結合長）がＬで
間隔をＳだけ保って光結合するようにした二つのコア層
３−１、３−２とで構成されたものである。

【０００５】図８（ａ）は他の導波路型結合回路の断面
図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＦ−Ｆ線断面図で
ある。

【０００６】同図に示す導波路型結合回路は、基板１
と、基板１上に形成されたクラッド層２と、クラッド層
２内の平行な異なる平面上に形成され結合長Ｌだけ間隔
Ｓを保って光結合するようにした二つのコア層３−１、
３−２とで構成されたものである。

【０００７】すなわち、いずれの導波路型結合回路も埋
め込み型導波路構造を有し、二つのコア層３−１、３−
２と所望長Ｌだけ間隔Ｓを保って光結合するようになっ
ており、結合特性を決めるのは、コア層３−１、３−２
の屈折率、クラッド層２の屈折率、コア層３−１の幅Ｗ
₁と厚さＴ₁、コア層３−２の幅Ｗ₂と厚さＴ₂、間隔
Ｓ、結合長Ｌである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７、
８に示した導波路型結合回路には以下のような問題点が
ある。

【０００９】(1) いずれの構造も間隔Ｓを２μｍ以下に
定めて製造することがプロセス上困難である。そのた
め、結合長Ｌが長くなってしまい、結合回路の小型化が
困難である。

【００１０】(2) いずれの構造もコア層３−１、３−２
となる膜を形成した後で、フォトリソグラフィ工程やド
ライエッチング工程を経て略矩形断面形状のコア層３−
１、３−２を形成しなければならない。ところが、この
ようなフォトリソグラフィ工程やドライエッチング工程
ではコア層３−１、３−２の幅減りが生じ、所望の間隔
Ｓを実現することが困難である。

【００１１】(3) 特に、図８の場合には、コア層３−
１、３−２用の膜を形成した後、フォトリソグラフィ工
程とドライエッチング工程とを経て略矩形断面形状のコ
ア層３−１、３−２を加工し、コア層３−１、３−２の
側面及び上面を覆うようにクラッド層２を形成する。ク
ラッド層２の表面のコア層３−１、３−２の上方側の領
域はクラッド層２が盛り上がるため表面研削による平坦
化を施さなければならない。その後でコア層３−１、３
−２用の膜を形成し、再びフォトリソグラフィ工程とド
ライエッチング工程とを経て略矩形断面形状のコア層を
加工し、最後にクラッド層２を再び形成する。このよう
に非常に複雑なプロセスが必要であり、高寸法精度の導
波路を再現性良く製造することは極めて困難であり、か
つ非常に高価なものとなる。

【００１２】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、製造が容易で高寸法精度が得られ、しかも高性能特
性が得られる積層型結合導波路及びその製造方法を提供
することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の積層型結合導波路は、下部クラッド層と、下
部クラッド層の上に形成されフォトブリーチング用ポリ
マ層からなりクラッド層より屈折率の高い略矩形断面形
状のコア層及びコア層の両側面に形成されコア層より屈
折率の低い側面クラッド層からなる導波路層と、導波路
層の上に形成され所望の厚さ及び屈折率を有し紫外線光
を遮蔽する紫外線光遮蔽層と、導波路層及び紫外線光遮
蔽層が少なくとも２層積層されたもののうち最も上側の
紫外線光遮蔽層の上に形成されコア層より屈折率の低い
上部クラッド層とを備えたものである。

【００１４】上記構成に加え本発明の積層型結合導波路
は、紫外線光遮蔽層を介して配置されたフォトブリーチ
ング用ポリマ層のコア層同士が少なくとも所望長さだけ
対向するように光結合しているのが好ましい。

【００１５】上記構成に加え本発明の積層型結合導波路
は、下部クラッド層が基板上に形成されているのが好ま
しい。

【００１６】上記構成に加え本発明の積層型結合導波路
の導波路層の両端面に露出するコア層の間隔は少なくと
も１２５μｍであるのが好ましい。

【００１７】上記構成に加え本発明の積層型結合導波路
の紫外線光遮蔽層の屈折率は各導波路層のコア層の屈折
率よりも低いのが好ましい。

【００１８】上記構成に加え本発明の積層型結合導波路
は、コア層同士を光結合する光結合手段として、方向性
光結合回路か、あるいはリング型光共振回路を用いるの
が好ましい。

【００１９】上記構成に加え本発明の積層型結合導波路
の紫外線光遮蔽層の厚さはコア層の厚さより薄く、かつ
紫外線光遮蔽層の屈折率はコア層の屈折率よりも小さい
のが好ましい。

【００２０】本発明の積層型結合導波路の製造方法は、
基板上に下部クラッド層を形成し、下部クラッド層の上
に第１のフォトブリーチング用ポリマ層を形成するポリ
マ層形成工程と、フォトブリーチング用ポリマ層の上に
所望パターン形状が描かれたフォトマスクを配置し、そ
のフォトマスクの上から紫外線光を照射して、下部クラ
ッドより屈折率の高いコア層及びコア層の両側面にコア
層より屈折率の低い側面クラッド層を形成する導波路層
形成工程と、フォトブリーチング用ポリマ層の上に紫外
線光遮蔽層を所望の厚さに形成する紫外線光遮蔽層形成
工程と、導波路層形成工程及び紫外線光遮蔽層形成工程
を少なくとも２回繰り返す繰り返し工程と、導波路層及
び紫外線光遮蔽層を少なくとも２層積層したもののうち
最も上側の紫外線光遮蔽層の上にコア層より屈折率の低
い上部クラッド層を形成する上部クラッド層形成工程と
を備えたものである。

【００２１】本発明によれば、下部クラッド層の上に、
フォトブリーチング用ポリマ層からなり下部クラッド層
より屈折率の高い略矩形断面形状のコア層及びコア層の
両側面に形成されコア層より屈折率の低い側面クラッド
層からなる導波路層と、紫外線光遮蔽層とを少なくとも
２層積層するので、光結合部のコア層同士の結合間隔を
狭くすることができる。このため製造が容易で高寸法精
度が得られ、しかも高性能特性が得られる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。

【００２３】図１は本発明の積層型結合導波路の製造法
を適用した積層型結合導波路の一実施の形態を示す断面
図である。

【００２４】本積層型結合導波路は、基板（ガラス、ポ
リマ、半導体、磁性体等）１と、基板１上に形成された
下部クラッド層（屈折率がｎ_b1からなるガラス、ポリマ
等の材料層）２と、下部クラッド層２の上に形成され、
厚さがＤ₁で高屈折率（屈折率ｎ_c1、ｎ_c1＞ｎ_b1）のフ
ォトブリーチング用ポリマからなるコア層３ａ及びコア
層３ａの両側面に形成され、屈折率がｎ_s1（ｎ_s1＜
ｎ_c1）の側面クラッド層４ａ−１、４ａ−２からなる導
波路層２０ａと、導波路層２０ａの上に形成され、厚さ
がｔ₁（ｔ₁＜＜Ｄ₁）で屈折率がｎ_u（ｎ _u＜ｎ_s1＜
ｎ_c1）で紫外線光を吸収（あるいは反射）する紫外線光
遮蔽層５ａと、紫外線光遮蔽層５ａの上に形成され、厚
さがＤ₂で高屈折率（屈折率ｎ_c2、ｎ_c2＞ｎ_b1）のフォ
トブリーチング用ポリマからなるコア層３ｂ及び屈折率
がｎ_s2（ｎ_s2＜ｎ_c2）の両側面クラッド層４ｂ−１、４
ｂ−２からなる導波路層２０ｂと、導波路層２０ｂの上
に形成され、厚さがｔ₂（ｔ₂＜＜Ｄ₂）で屈折率がｎ
_uの紫外線光遮蔽層５ｂと、紫外線光遮蔽層５ｂの上に
形成され、屈折率がｎ_b2（ｎ_b2＜ｎ_c2）で上部クラッド
層（ガラス、ポリマあるいは混合材料層からなる）６と
で構成されたものである。

【００２５】ここで具体的な数値等を挙げて説明する
が、限定されるものではない。

【００２６】基板１には、石英ガラス基板、パイレック
ス（登録商標）ガラス基板等のガラス基板や、Ｓｉ、Ｇ
ａＡｓ等の半導体基板、ポリイミドやポリエステル等の
プラスチック基板またはプラスチックシート、アルミナ
やムライトなどのセラミックス基板、エポキシ樹脂やガ
ラスエポキシ樹脂からなるプリント基板等を用いること
ができる。

【００２７】下部クラッド層２には、ＳｉＯ₂、ＳｉＯ
₂にＴｉ、Ｇｅ、Ｆ、Ｂ、Ｐ等の屈折率制御用添加物を
少なくとも一種類添加したもの、ポリメタクリル酸メチ
ル、ポリフッ化ビニリデン、シリコーン、フッ素化ポリ
イミド等のポリマ、上記無機材料と有機材料との混合材
料等を用いることができる。下部クラッド層２の膜厚は
マルチモード伝送用の場合には１０μｍから１００μｍ
の範囲が好ましく、シングルモード伝送用の場合には数
μｍから３０μｍの範囲が好ましい。下部クラッド層２
の成膜方法は、ＣＶＤ法、電子ビーム蒸着法、スパッタ
リング法、スピンコーティング法、吹き付け法等を用い
ることができる。

【００２８】フォトブリーチング用ポリマからなるコア
層３ａ、３ｂ及び側面クラッド層４ａ−１、４ａ−２、
４ｂ−１、４ｂ−２には、ニトロン化合物を含有したシ
リコーンやエポキシやポリイミドやポリシラン、ＤＭＡ
ＰＮ｛（４−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノフェニル）−Ｎ−
フェリルニトロン｝を含有するポリメタクリル酸メチ
ル、ｄｙｅｐｏｌｙｍｅｒ等を用いることができる。
フォトブリーチング用ポリマの膜厚は、マルチモード伝
送用の場合には１０μｍから１００μｍの範囲が好まし
く、シングルモード伝送用の場合には２μｍから十数μ
ｍの範囲が好ましい。

【００２９】コア層３ａ、３ｂの屈折率ｎ_c1、ｎ_c2は側
面クラッド層４ａ−１、４ａ−２の屈折率ｎ_s1、側面ク
ラッド層４ｂ−１、４ｂ−２の屈折率ｎ_s2よりも大き
く、下部クラッド層２の屈折率ｎ_b1よりも大きく設定さ
れる。コア層３ａ、３ｂ及び側面クラッド層４ａ−１、
４ａ−２、４ｂ−１、４ｂ−２の比屈折率差Δ（（ｎ_c1
−ｎ_s1）／ｎ_c1×１００％、（ｎ_c2−ｎ_s2）／ｎ_c2×１
００％、（ｎ_c1−ｎ_b1）／ｎ_c1×１００％あるいは（ｎ
_c2−ｎ_b2）／ｎ_c2×１００％）は、０．２％から数％の
範囲から選択される。

【００３０】紫外線光遮蔽層５ａ、５ｂの屈折率ｎ
_uは、コア層３ａ、３ｂの屈折率ｎ_c1、ｎ_c2よりも低
く、側面クラッド層４ａ−１、４ａ−２、４ｂ−１、４
ｂ−２の屈折率ｎ_b1、ｎ_b2に等しいか小さい値に選択さ
れる。紫外線光遮蔽層５ａ、５ｂの膜厚ｔ₁、ｔ₂はコ
ア層３ａとコア層３ｂとの光結合を行わせるためのパラ
メータとして重要であり、膜厚ｔ₁、ｔ₂が薄いほど方
向性光結合回路の結合長を短くすることができる。紫外
線光遮蔽層５ａ、５ｂとしては、例えば信越化学工業
（株）製のＵＶ吸収性ハードコート（商品名ＫＰ−８５
１）が用いられる。このＵＶ吸収性ハードコートをスピ
ンコーティングでフォトブリーチング用ポリマ層の上に
塗布し、１２０℃で１時間ベーキングした後のスピンコ
ーティングの回転数に対する膜厚と屈折率との関係を図
２に示す。

【００３１】図２はＵＶ吸収性ハードコートのスピンコ
ーティングの回転数に対する膜厚と屈折率との関係を示
す図であり、横軸はスピンコーテングの回転数軸であ
り、左側縦軸は膜厚軸であり、右側縦軸は屈折率軸であ
る。実線が膜厚を示し、破線は屈折率を示す。

【００３２】同図に示すように、膜厚はスピンコーティ
ングの回転数により、０．６μｍから２μｍ程度の薄膜
を成膜できることが分る。

【００３３】ここで、従来の方向性光結合回路（図７及
び図８）では間隔Ｓを３μｍ以下にすることはプロセス
上困難であり、結果的に光結合長Ｌを長くしなければな
らなかった。これに対して図１に示した構成は、厚さｔ
₁、ｔ₂をスピンコーティングで成膜することができる
構成であるので、膜厚を０．数μｍ近くにまで薄くする
ことができ、結果的に光結合長Ｌを半分近くまで短くす
ることができ、超小形光回路を実現することが容易とな
る。また、ＵＶ吸収性ハードコートの屈折率ｎ_uも１．
３８〜１．５０程度、種々の屈折率のものがあるので、
この屈折率ｎ_ｕの値を１．３８〜１．５０の中から選択
することによって方向性光結合回路の設計自由度が増
し、より高性能（波長間の高アイソレーション特性）で
小形化を図ることができる。

【００３４】図３はＵＶ吸収性ハードコートの波長に対
する透過率特性図であり、横軸が波長軸を示し、縦軸が
透過率軸を示している。

【００３５】同図よりフォトブリーチング用ポリマ層に
照射される紫外線光（３００〜３７０ｎｍ）に対して十
分な吸収特性を有している。紫外線光遮蔽層５ａは、紫
外線光遮蔽層５ａの上にフォトブリーチング用ポリマ層
を形成した後でフォトマスク（図示せず。）を介して紫
外線光を照射して低屈折率（屈折率ｎ_ｂ２）の側面クラ
ッド層４ｂ−１、４ｂ−２を形成する際に、紫外線光遮
蔽層５ａの下のフォトブリーチング用ポリマ層３ａ、４
ａ−１、４ａ−２の屈折率が紫外線光の照射によって変
化するのを阻止する機能を有する。また、紫外線光遮蔽
層５ｂも上部クラッド層６の上から紫外線光（例えば太
陽光）が照射されてもその紫外線光を遮蔽し、フォトブ
リーチング用ポリマ層３ｂ、４ｂ−１、４ｂ−２の屈折
率の変化を阻止する機能を有する。

【００３６】上部クラッド層６は下部クラッド層２と同
一の材料を用いて構成される。尚、図１に示した積層型
結合導波路において、フォトブリーチング用ポリマ材料
は紫外線光（波長３２０〜３７０ｎｍ）の照射によって
屈折率が変化（通常は屈折率が低下）する材料であるた
め、コア層３ａ、３ｂにはフォトマスクを介して紫外線
光が照射されるのが阻止された領域か、あるいは紫外線
光が照射されたエネルギーが小さい領域であり、屈折率
が低下しないか、あるいはわずかに低下した領域であ
り、側面クラッド層４ａ−１、４ａ−２、４ｂ−１、４
ｂ−２はフォトマスクを介して紫外線光の照射された領
域か、あるいは紫外線光の照射されたエネルギーが大き
い領域であり、屈折率が大きく低下した領域である。

【００３７】図４（ａ）〜（ｄ）は図１に示した積層型
結合導波路の各コア層のパターンを示した図であり、
（ａ）は積層型結合導波路の光入力（あるいは光出力）
側断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図であ
り、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、（ｄ）は
（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。

【００３８】図４（ｂ）は第１番目の導波路層２０ａの
コア層３ａのパターンを示したものであり、領域７ａは
光結合部である。図４（ｃ）は第２番目の導波路層２０
ｂのパターンを示したものであり、領域（光結合部）７
ｂは領域（光結合部）７ａの真上の紫外線光遮蔽層５ａ
上に形成された光結合部である。すなわち、光結合部７
ａ、７ｂは、紫外線光遮蔽層５ａを介して密結合され、
紫外線光遮蔽層５ａの膜厚を極薄膜にするほどに光結合
部７ａ、７ｂの長さを短くすることができる。図４
（ｄ）はコア層３ａの光結合部７ａとコア層３ｂの光結
合部７ｂとが紫外線光遮蔽層５ａを介して密結合されて
いることを示したものである。

【００３９】このように、フォトブリーチング用ポリマ
層を用い、スピンコーティング法により、下部クラッド
層２上に平坦に形成し、ベーキング後にフォトマスクを
介して紫外線光の照射部及び未照射部のパターンを設け
ることにより、ポリマ層表面を平坦に保ったまま高屈折
率のコア層パターン部３ａとその側面の低屈折率の側面
クラッド層４ａ−１、４ａ−２を設けることができ、そ
の平坦な表面のポリマ層上に紫外線光遮蔽層５ａを膜厚
の制御性よく極薄状に形成することができ、さらにその
紫外線光遮蔽層５ａの上に第２のフォトブリーチング用
ポリマ層をスピンコーティング法により平坦に形成し、
ベーキング後にこのポリマ層の表面に第２のフォトマス
クを介して紫外線光の照射部及び未照射部のパターンを
設けることにより、ポリマ層表面を平坦に保ったまま、
高屈折率のコア層パターン部３ｂとその側面の低屈折率
の側面クラッド層４ｂ−１、４ｂ−２を設けることがで
き、平坦な表面のポリマ層上に第２の紫外線光遮蔽層５
ｂを膜厚の制御性よく極薄状に形成することができる。

【００４０】ここで、図４に示した積層型結合導波路は
導波路層２０（２０ａ、２０ｂ）が２層の積層構造であ
るが、導波路層２０の段数を３層、４層、…のように積
層する場合には上記工程を繰り返すことによって、多段
の積層型結合導波路を実現することができる。

【００４１】最後に最上層の導波路層２０ｂの上に上部
クラッド層６をスピンコーティング法、あるいはＣＶＤ
法、スパッタリング法等で形成することにより積層型結
合導波路が得られる。

【００４２】図５（ａ）は本発明の積層型結合導波路の
他の実施の形態を示す断面図であり、図５（ｂ）は図５
（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。

【００４３】この積層型結合導波路は、基板１と、基板
１上に形成された下部クラッド２と、下部クラッド２の
上に形成されフォトブリーチング用ポリマからなるコア
層３ａ及びコア層３ａの両側面側の側面クラッド層４ａ
−１、４ａ−２からなる第１の導波路層２０ａと、第１
の導波路層２０ａの上に形成された紫外線光遮蔽層５ａ
と、紫外線光遮蔽層５ａの上に形成されフォトブリーチ
ング用ポリマからなるコア層３ｂ及びコア層３ｂの両側
面側の側面クラッド層４ｂ−１、４ｂ−２からなる第２
の導波路層２０ｂと、第２の導波路層２０ｂの上に形成
された紫外線光遮蔽層５ｂと、紫外線光遮蔽層５ｂの上
に形成されフォトブリーチング用ポリマからなるコア層
３ｃ及びコア層３ｃの両側面側の側面クラッド層４ｃ−
１、４ｃ−２からなる第３の導波路層２０ｃと、第３の
導波路層２０ｃの上に形成された紫外線光遮蔽層５ｃ
と、紫外線光遮蔽層５ｃの上に形成された上部クラッド
層６とで構成されたものである。

【００４４】この積層型結合導波路は、領域７ｃ及び領
域７ｂ−１からなる第１の光結合部２１ａと、領域７ａ
及び領域７ｂ−２からなる第２の光結合部２１ｂとを有
しており、一方（図では下端）の端面８−１側のコア層
３ｂに波長λ１、λ２、λ３の多重光信号を入力する
と、第１の光結合部２１ａで波長λ１の光信号が選択的
に結合して分離され、コア層３ｃ内を伝搬し、他方（図
では上端）の端面８−２側から矢印λ１方向に波長λ１
の光信号が出力される。

【００４５】次に光結合部２１ａで分離されなかった波
長λ２の光信号及び波長λ３の光信号はコア層３ｂ内を
伝搬し、第２の光結合部２１ｂに到達し、この第２の光
結合部２１ｂで波長λ３の光信号が選択的に分離されて
コア層３ａ内に移り、端面８−２から矢印λ３方向に波
長λ３の光信号が出力される。

【００４６】光結合部２１ｂで分離されなかった波長λ
２の光信号はコア層３ｂ内を伝搬し、端面８−２から矢
印λ２方向に波長λ２の光信号が出力される。

【００４７】本発明の構成を用いればさらに導波路層が
多段（４段以上）の積層型結合導波路を実現することが
できる。図５（ａ）に示した積層型結合導波路の光結合
部の紫外線光遮蔽層の膜厚を薄くすればするほど光結合
部の結合長を短くすることができる。

【００４８】図６は本発明の積層型結合導波路の他の実
施の形態を示す平面図である。

【００４９】この積層型結合導波路は、コア層３ｂとコ
ア層３ｃとを第１のリング型光共振回路１０−１で光結
合させ、コア層３ｂとコア層３ａとを第２のリング型光
共振回路１０−２で光結合させた構造を有している。

【００５０】一方の端面（図では下端面）８−１のコア
層３ｂに入射した波長λ１、λ２、λ３の多重光信号
は、第１のリング型光共振回路１０−１で光結合されて
波長λ１の光信号が選択的に結合、分離されて端面８−
１から矢印λ１方向に出力される。リング型光共振回路
１０−１で光結合しなかった波長λ２の光信号及び波長
λ３の光信号は、コア層３ｂ内を伝搬し、第２のリング
型光共振回路１０−２で波長λ３の光信号が光結合、分
離され、端面８−１から矢印λ３方向に出力される。リ
ング型光共振回路１０−２で結合しなかった波長λ２の
光信号は端面８−２から矢印λ２方向に出力される。
尚、図６において、９ａ〜９ｄは光結合部を示す。

【００５１】本発明は上記実施の形態に限定されない。
まず、基板としては電子回路、電子部品、電気配線の形
成されたＳｉ基板、ＧａＡｓ基板、プリント基板、セラ
ミックス基板等を用いてもよい。また、光部品が実装さ
れていてもよい。基板の厚さは０．１ｍｍ程度の薄いも
のから数ｍｍ程度の厚いものでもよい。特に、基板のみ
を薄くすることによってフィルム状の光導波路、光導波
路型積層回路等を実現することができ、プリント板間、
ボード間、さらには架間の光接続用、光信号処理回路用
として用いることができる。また、プリント基板上に実
装されたＬＳＩ、電子回路からの電気信号で発光素子を
駆動して光信号に変えて送出したり、外部から送られて
きた光信号を受光素子で電気信号に変換してＬＳＩや電
子回路等に供給する、いわゆる光・電気複合デバイスに
適用してもよい。

【００５２】図１、図５、図６の各々のコア層で光信号
処理用回路（例えば、光分岐回路、光合流回路、光分岐
回路、光合波回路、光スイッチ回路、光減衰回路等）が
形成されていてもよい。また、発光素子や受光素子、光
変調回路、光グレーティング回路等が設けられていても
よい。各導波路層には一つのコア層以外に複数のコア層
がパターン化されていてもよい。図４の光結合部のそれ
ぞれのコア層にグレーティングを形成し、それぞれのグ
レーティング同士で光結合させるようにすれば、特定の
波長の光信号を狭いスペクトル分布で光結合させること
ができ、より高密度な光結合を実現させることができ
る。また、各導波路層のコア層の屈折率は異なっていて
もよく、各導波路層の側面クラッド層の屈折率も異なっ
ていてもよい。各層の屈折率は紫外線光の照射エネルギ
ー（照射パワー、照射時間）を調節するか、あるいは紫
外線光の透過率を異ならせたフォトマスクパターンを通
して紫外線光を照射することによって実現することがで
きる。

【００５３】尚、紫外線光遮蔽層にはポリマ材料にベン
ゾフェノン系、サリチレート系、ベンゾトリアゾール系
の添加剤を添加したもの等を用いることができる。紫外
線光遮蔽層の屈折率はベースとなるポリマ材料によって
調節し、紫外線光遮蔽層の波長帯及び透過率は主に上記
添加剤で調節する。また紫外線光遮蔽層の他の材料とし
て、ポリマ材料に二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄等の
金属酸化物顔料を添加したものを用いることができる。
この場合の屈折率はポリマ材料以外に、金属酸化物材料
及び金属酸化物材料の添加量で調節することができ、紫
外線光遮蔽の波長帯及び透過率は上記金属酸化物材料の
添加量で調節することができる。

【００５４】以上において本発明によれば、 (1) 方向性光結合回路、リング型光共振回路、グレーテ
ィング型光結合回路等の光結合部のコア層同士の結合間
隔を０．１μｍから２μｍの範囲で非常に高い寸法精度
で制御して製造することができるので、光結合部を高密
度光結合させることができ、光結合部の結合長を大幅に
短くすることができる。この結果、超小形の光回路を実
現することができる。

【００５５】(2) フォトブリーチング用ポリマ材料から
なるコア層及びその両側面のクラッド層表面が平坦であ
るので、超薄型の紫外線光遮蔽層を介して多段に積層導
波路を形成することができ、かつ極めて高寸法精度で形
成することができるので、超小形、高性能光回路を得る
ことができる。

【００５６】(3) 膜厚及び屈折率を精密に制御すること
ができる紫外線光遮蔽層を用いて複数の導波路層を段階
的に光結合することができると共に、紫外線光遮蔽層は
その下のフォトブリーチング用ポリマ層の屈折率の長期
的安定化を図るための保護層としての機能を有する。

【００５７】(4) 各導波路層のコア層や側面クラッド層
の屈折率を容易に調節することができるので、例えば波
長選択特性の優れた光分波回路、光合波回路、あるいは
光パワーを広い波長域にわたって均等に分配する光分岐
回路、光合流回路、さらには波長分離度の高いグレーテ
ィング型光フィルタ等を実現することができる。

【００５８】(5) 多層状に積層することが容易であり、
かつ、上下間の光導波路層同士の光結合を行うことがで
きるので、高集積化された高性能デバイスを実現するこ
とができる。

【００５９】(6) 下部クラッド層、コア層、側面クラッ
ド層、紫外線光遮蔽層、上部クラッド層を全てポリマ材
料で構成することができるので、スピンコーティング
法、塗布法等の簡易な方法で製造することができる。ま
た、種々の基板（ガラス、プラスチック、半導体、磁性
体、あるいはこれらの混合体）の上に形成することがで
きる。また、大面積基板上へも容易に形成することがで
き、多機能な光回路、光・電気複合デバイス等を実現す
ることができる。

【００６０】(7) 大気中で簡易な方法で製造することが
できるので、非常に低コストな光回路、光・電気複合デ
バイスを実現することができる。

【００６１】(8) 平坦な基板上への平坦な膜を形成し、
紫外線光照射、平坦な膜形成の工程を繰り返すだけでよ
いので、非常に高い寸法精度の積層型結合導波路を実現
することができる。この結果、高性能、多機能な光回路
を再現性よく製造することができる。

【００６２】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。

【００６３】製造が容易で高寸法精度が得られ、しかも
高性能特性が得られる積層型結合導波路及びその製造方
法の提供を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の積層型結合導波路の製造法を適用した
積層型結合導波路の一実施の形態を示す断面図である。

【図２】ＵＶ吸収性ハードコートのスピンコーティング
の回転数に対する膜厚と屈折率との関係を示す図であ
る。

【図３】ＵＶ吸収性ハードコートの波長に対する透過率
特性図である。

【図４】（ａ）〜（ｄ）は図１に示した積層型結合導波
路の各コア層のパターンを示した図であり、（ａ）は積
層型結合導波路の光入力（あるいは光出力）側断面図で
あり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図であり、（ｃ）
は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、（ｄ）は（ｂ）のＣ
−Ｃ線断面図である。

【図５】（ａ）は本発明の積層型結合導波路の他の実施
の形態を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線
断面図である。

【図６】本発明の積層型結合導波路の他の実施の形態を
示す平面図である。

【図７】（ａ）は導波路型結合回路の断面図であり、
（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。

【図８】（ａ）は他の導波路型結合回路の断面図であ
り、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線断面図である。

【符号の説明】

１基板２下部クラッド層３、３ａ、３ｂコア層（フォトブリーチング用ポリマ
層）４ａ−１、４ａ−２、４ｂ−１、４ｂ−２側面クラッ
ド層（フォトブリーチング用ポリマ層）５、５ａ、５ｂ紫外線光遮蔽層６上部クラッド層２０、２０ａ、２０ｂ導波路層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下部クラッド層と、該下部クラッド層の
上に形成されフォトブリーチング用ポリマ層からなり上
記クラッド層より屈折率の高い略矩形断面形状のコア層
及び該コア層の両側面に形成され該コア層より屈折率の
低い側面クラッド層からなる導波路層と、該導波路層の
上に形成され所望の厚さ及び屈折率を有し紫外線光を遮
蔽する紫外線光遮蔽層と、上記導波路層及び上記紫外線
光遮蔽層が少なくとも２層積層されたもののうち最も上
側の紫外線光遮蔽層の上に形成され上記コア層より屈折
率の低い上部クラッド層とを備えたことを特徴とする積
層型結合導波路。
【請求項２】上記紫外線光遮蔽層を介して配置された
フォトブリーチング用ポリマ層のコア層同士が少なくと
も所望長さだけ対向するように光結合している請求項１
に記載の積層型結合導波路。
【請求項３】上記下部クラッド層が基板上に形成され
ている請求項１または２に記載の積層型結合導波路。
【請求項４】導波路層の両端面に露出するコア層の間
隔は少なくとも１２５μｍである請求項１から３のいず
れかに記載の積層型結合導波路。
【請求項５】上記紫外線光遮蔽層の屈折率は各導波路
層のコア層の屈折率よりも低い請求項１から４のいずれ
かに記載の積層型結合導波路。
【請求項６】上記コア層同士を光結合する光結合手段
として、方向性光結合回路か、あるいはリング型光共振
回路を用いた請求項１から５のいずれかに記載の積層型
結合導波路。
【請求項７】上記紫外線光遮蔽層の厚さは上記コア層
の厚さより薄く、かつ上記紫外線光遮蔽層の屈折率は上
記コア層の屈折率よりも小さい請求項１から６のいずれ
かに記載の積層型結合導波路。
【請求項８】基板上に下部クラッド層を形成し、該下
部クラッド層の上に第１のフォトブリーチング用ポリマ
層を形成するポリマ層形成工程と、該フォトブリーチン
グ用ポリマ層の上に所望パターン形状が描かれたフォト
マスクを配置し、そのフォトマスクの上から紫外線光を
照射して、上記下部クラッド層より屈折率の高いコア層
及び該コア層の両側面に該コア層より屈折率の低い側面
クラッド層を形成する導波路層形成工程と、上記フォト
ブリーチング用ポリマ層の上に紫外線光遮蔽層を所望の
厚さに形成する紫外線光遮蔽層形成工程と、上記導波路
層形成工程及び該紫外線光遮蔽層形成工程を少なくとも
２回繰り返す繰り返し工程と、上記導波路層及び上記紫
外線光遮蔽層を少なくとも２層積層したもののうち最も
上側の紫外線光遮蔽層の上に上記コア層より屈折率の低
い上部クラッド層を形成する上部クラッド層形成工程と
を備えたことを特徴とする積層型結合導波路の製造方
法。