JP2003248128A - Optical coupler and manufacturing method thereof, and mixed optical and electrical wiring board and manufacturing method thereof - Google Patents

Optical coupler and manufacturing method thereof, and mixed optical and electrical wiring board and manufacturing method thereof

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JP2003248128A
JP2003248128A JP2002048776A JP2002048776A JP2003248128A JP 2003248128 A JP2003248128 A JP 2003248128A JP 2002048776 A JP2002048776 A JP 2002048776A JP 2002048776 A JP2002048776 A JP 2002048776A JP 2003248128 A JP2003248128 A JP 2003248128A
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core layer
optical
optical coupler
light
grating
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Japanese (ja)
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Hiroyuki Yagyu
博之 柳生
Chomei Matsushima
朝明 松嶋
Shiyougo Ura
升吾 裏
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical coupler for reducing costs and easily improving coupling efficiency as compared with prior devices and a manufacturing method of the optical coupler, and to provide a mixed optical and electrical wiring board having the optical coupler and a manufacturing method of the wiring board. <P>SOLUTION: In the mixed optical electrical wiring board, a light receiving element 2 is packaged on a circuit board 1, and a flat optical waveguide 3 is formed on one surface side of the circuit board 1. The optical waveguide 3 comprises a core layer 3b, and cladding layers 3a and 3c formed on both sides in the thickness direction of the core layer 3b. A grating 7 is provided in the core layer 3b as an optical coupler for emitting light being propagated through the core layer 3b to a light receiving section 2a in the light receiving element 2. The grating 7 has a number of linear regions 7a that are regularly arranged along the propagation direction of light in the core layer 3b. Each of the linear regions 7a is formed in the core layer 3b by modifying one portion of the core layer 3b, and the line diameter is smaller than the thickness dimension of the core layer 3. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光結合器およびそ
の製造方法、光電気混載配線板およびその製造方法に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical coupler and its manufacturing method, an opto-electric hybrid wiring board and its manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、通信インフラの急速な広帯域化、
コンピュータなどの情報処理能力の飛躍的な向上に伴
い、非常に高速な情報伝送路を有する情報処理回路のニ
ーズが高まっている。このような背景のもと、電気信号
の伝送速度限界を突破する一つの手段として、光信号に
よる伝送が考えており、プリント基板のような回路基板
に光回路なるものを混載させた光電気混載配線板が提案
されている。
2. Description of the Related Art In recent years, the broadband of communication infrastructure has rapidly increased,
Along with the dramatic improvement in information processing capability of computers and the like, there is an increasing need for information processing circuits having extremely high-speed information transmission paths. Against this background, transmission by optical signals is considered as one means to break through the transmission speed limit of electric signals, and optical / electrical hybrid mounting in which optical circuits are mixedly mounted on a circuit board such as a printed circuit board. Wiring boards have been proposed.

【0003】光回路を構成する光信号伝送路としては、
主に光導波路、導光板などが用いられており、この種の
光回路では、レーザダイオードなどの発光素子によって
電気信号から光信号に変換された信号を光信号伝送路へ
導入し、光信号伝送路を伝搬する光信号をフォトダイオ
ードなどの受光素子で受けて光信号を電気信号に変換す
る必要がある。したがって、光回路では、光信号伝送路
の伝送特性が重要なのは勿論、発光素子からの光を光信
号伝送路へ結合効率良く導入すること、光信号伝送路の
導波光を受光素子へ結合効率良く放射させることが重要
である。すなわち、光信号伝送路と光デバイス(発光素
子、受光素子など)との間で光を結合する光結合の結合
効率を高めることが重要である。
As an optical signal transmission line constituting an optical circuit,
Optical waveguides and light guide plates are mainly used.In this type of optical circuit, a signal converted from an electrical signal to an optical signal by a light emitting element such as a laser diode is introduced into the optical signal transmission line to transmit the optical signal. It is necessary to receive an optical signal propagating along the path by a light receiving element such as a photodiode and convert the optical signal into an electric signal. Therefore, in an optical circuit, not only the transmission characteristics of the optical signal transmission line are important, but also the light from the light emitting element can be efficiently introduced into the optical signal transmission line, and the guided light of the optical signal transmission line can be efficiently combined with the light receiving element. It is important to emit it. That is, it is important to improve the coupling efficiency of the optical coupling that couples light between the optical signal transmission line and the optical device (light emitting element, light receiving element, etc.).

【0004】通常、この種の光結合の方法としては、ミ
ラーなどの反射板を光導波路中に挿入する方法、光導波
路の端面を斜めにカットして空気との屈折率差を利用し
て反射させる方法、光導波路内までピンホールを形成し
ておき光デバイスの機能面(発光素子であれば発光面、
受光素子であれば受光面)を光導波路の端面側から埋め
込んで直接突き合わせる方法などが提案されている。こ
れらの光結合の方法はいずれも光導波路と光デバイスと
の結合効率が高いという特徴がある。
Usually, as a method of this kind of optical coupling, a method of inserting a reflection plate such as a mirror into the optical waveguide, or an end face of the optical waveguide is cut obliquely and reflected by utilizing a difference in refractive index from air is used. Method, a pinhole is formed inside the optical waveguide, and the functional surface of the optical device (the light emitting surface for a light emitting element,
In the case of a light receiving element, a method has been proposed in which the light receiving surface) is embedded from the end face side of the optical waveguide and directly abutted. All of these optical coupling methods are characterized by high coupling efficiency between the optical waveguide and the optical device.

【0005】また、光回路に用いられる光結合器として
は、伝搬光の一波長から二分の一波長程度の周期構造の
凹凸からなるグレーティングが知られている。この種の
グレーティングは、周期構造の精度を高めるためにリソ
グラフィ法(電子線描画リソグラフィ法または紫外線露
光リソグラフィ法)を利用して光導波路のコアの表面に
形成され、光導波路とレーザダイオードなどの光デバイ
スとの光結合に利用されている。ここにおいて、上述の
グレーティングは、光結合効率を高めるためのアプロー
チとして、周期構造における屈折率差を大きくしたり、
凹凸を大きくするなどのアプローチがとられている。ま
た、この種のグレーティングでは、同一グレーティング
内で結合効率を変化させるために周期構造の厚さを次第
に変化させるなどの方法も提案されている。
Further, as an optical coupler used in an optical circuit, a grating composed of irregularities having a periodic structure of about one to one half wavelength of propagating light is known. This kind of grating is formed on the surface of the core of the optical waveguide by using the lithography method (electron beam lithography method or ultraviolet exposure lithography method) to improve the accuracy of the periodic structure. It is used for optical coupling with devices. Here, the above-mentioned grating is to increase the refractive index difference in the periodic structure as an approach for increasing the optical coupling efficiency,
Approaches such as increasing the unevenness are taken. Further, in this type of grating, a method has been proposed in which the thickness of the periodic structure is gradually changed in order to change the coupling efficiency within the same grating.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の光電
気混載配線板においては、光導波路と光デバイスとの光
結合にミラーなどの反射板が用いられることが多く、高
い結合効率を得ることが可能であるという特徴を有して
いるが、高い結合効率を実現するためには反射板のよう
な加工体の機械加工精度の高精度化、各部品のアライメ
ント精度の高精度化が必要不可欠なので、量産に不向き
であり、コストが高くなってしまうという不具合があっ
た。また、光電気混載配線板を小型化するには、各部品
を小型化して高精度の位置決めをしなければならないの
で、組立調整に時間を要する上にコストが高くなってし
まう。
In the opto-electric hybrid wiring board described above, a reflection plate such as a mirror is often used for optical coupling between the optical waveguide and the optical device, and high coupling efficiency can be obtained. Although it has the feature that it is possible, in order to achieve high coupling efficiency, it is essential to improve the precision of machining of workpieces such as reflectors and the precision of alignment of each component. However, it is not suitable for mass production, and there is a problem that the cost becomes high. Further, in order to downsize the opto-electric hybrid wiring board, it is necessary to downsize each component and perform highly accurate positioning, which requires time for assembly and adjustment and also increases cost.

【0007】これに対して、上述の従来のグレーティン
グは、リソグラフィ法などを利用して形成することがで
き高精度な組立調整を不要にできるという利点がある
が、コアの表面(コアとクラッドとの界面)に形成され
ているので、結合効率が低くなってしまうという不具合
があった。
On the other hand, the above-mentioned conventional grating has an advantage that it can be formed by utilizing a lithography method or the like and does not require high-precision assembly and adjustment. Since it is formed at the interface), there is a problem that the coupling efficiency becomes low.

【0008】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、低コスト化を図れ従来に比べて結合
効率の向上が容易な光結合器およびその製造方法、並び
に、その光結合器を備えた光電気混載配線板およびその
製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an optical coupler which can be manufactured at a low cost and whose coupling efficiency can be easily improved as compared with the prior art, a method for manufacturing the optical coupler, and an optical coupler. An object is to provide an opto-electric hybrid wiring board having a coupler and a method for manufacturing the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、上記
目的を達成するために、光導波路と他の光導波路若しく
は光デバイスとの間で光を結合する光結合器であって、
光導波路のコア層とは屈折率の異なる多数の微細な線状
領域がコア層を導波する光の波長程度の間隔でコア層内
に規則的に配列された少なくとも1つのグレーティング
を備え、グレーティングは、各線状領域がコア層の厚み
寸法内に設けられてなることを特徴とするものであり、
光結合器がグレーティングにより構成されているので、
高精度に機械加工した反射板を用いる必要がなく光電気
混載配線板に利用する場合に光導波路に対する位置決め
が不要となって低コスト化を図れ、しかも、グレーティ
ングがコア層内に形成されているので、従来のようにコ
アとクラッドとの界面に形成されたグレーティングに比
べて導波光との相互作用を高めることができて結合効率
を高めることができ、また、グレーティングを構成する
各線状領域がコア層の厚み寸法内に設けられているの
で、コア層の厚み方向における位相整合条件を満たすこ
とができ、グレーティングにおける線状領域の周期の調
整のみで任意の方向の光デバイスとの結合が可能にな
る。
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is an optical coupler for coupling light between an optical waveguide and another optical waveguide or an optical device.
The optical waveguide core layer includes at least one grating in which a large number of fine linear regions having different refractive indexes are regularly arranged in the core layer at intervals of about the wavelength of light guided in the core layer. Is characterized in that each linear region is provided within the thickness dimension of the core layer,
Since the optical coupler is composed of a grating,
Since it is not necessary to use a reflector machined with high precision and positioning is not required for the optical waveguide when it is used for an opto-electric hybrid wiring board, cost can be reduced, and the grating is formed in the core layer. Therefore, as compared with the conventional grating formed at the interface between the core and the clad, the interaction with the guided light can be increased and the coupling efficiency can be increased, and each linear region forming the grating can be Since it is provided within the thickness of the core layer, the phase matching condition in the thickness direction of the core layer can be satisfied, and coupling with an optical device in any direction is possible only by adjusting the period of the linear region in the grating. become.

【0010】請求項2の発明は、光導波路と他の光導波
路との間で光を結合する光結合器であって、光導波路の
コア層とは屈折率の異なる多数の微細な線状領域がコア
層を導波する光の波長程度の間隔でコア層内に規則的に
配列された少なくとも1つのグレーティングを備え、グ
レーティングは、各線状領域がコア層の厚み寸法内に設
けられてなることを特徴とするものであり、光結合器が
グレーティングにより構成されているので、高精度に機
械加工した反射板を用いる必要がなく光電気混載配線板
に利用する場合に光導波路に対する位置決めが不要とな
って低コスト化を図れ、しかも、グレーティングがコア
層内に形成されているので、従来のようにコアとクラッ
ドとの界面に形成されたグレーティングに比べて導波光
との相互作用を高めることができて結合効率を高めるこ
とができ、また、グレーティングを構成する各線状領域
がコア層の厚み寸法内に設けられているので、コア層の
厚み方向における位相整合条件を満たすことができ、グ
レーティングにおける線状領域の周期の調整のみで任意
の方向の光デバイスとの結合が可能になる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical coupler for coupling light between an optical waveguide and another optical waveguide, wherein a large number of fine linear regions having a different refractive index from the core layer of the optical waveguide. Has at least one grating regularly arranged in the core layer at intervals of about the wavelength of light guided in the core layer, and the grating has each linear region provided within the thickness dimension of the core layer. Since the optical coupler is composed of a grating, it is not necessary to use a reflector plate machined with high precision and positioning with respect to the optical waveguide is unnecessary when using it for an opto-electric hybrid wiring board. Therefore, the cost can be reduced, and since the grating is formed in the core layer, the interaction with the guided light is higher than in the conventional grating formed at the interface between the core and the clad. It is possible to improve the coupling efficiency, and since each linear region forming the grating is provided within the thickness dimension of the core layer, it is possible to satisfy the phase matching condition in the thickness direction of the core layer. , The coupling with the optical device in any direction is possible only by adjusting the period of the linear region in the grating.

【0011】請求項3の発明は、請求項1または請求項
2の発明において、前記グレーティングは、前記各線状
領域の形成位置を、前記コア層の厚み方向において前記
コア層内を伝搬する導波モードの光の電界の振幅が最大
になる位置に一致させてあるので、前記光結合器での結
合効率を高めることができる。
According to a third aspect of the present invention, in the invention of the first or second aspect, the grating is a waveguide that propagates the formation position of each of the linear regions in the core layer in the thickness direction of the core layer. Since it is matched with the position where the amplitude of the electric field of the mode light is maximized, the coupling efficiency in the optical coupler can be increased.

【0012】請求項4の発明は、請求項3の発明におい
て、前記光導波路が複数の導波モードの存在するマルチ
モード光導波路であり、前記グレーティングを導波モー
ドの数だけ備え、前記各グレーティングは、前記コア層
の厚み方向において各導波モードそれぞれの光の電界の
振幅が最大になる位置に形成されているので、マルチモ
ード光導波路に対して前記光結合器の結合効率を高める
ことができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the optical waveguide is a multimode optical waveguide having a plurality of guided modes, and the grating is provided in the number of guided modes. Are formed at positions where the amplitude of the electric field of light in each of the guided modes is maximized in the thickness direction of the core layer, so that the coupling efficiency of the optical coupler with respect to the multimode optical waveguide can be improved. it can.

【0013】請求項5の発明は、請求項4の発明におい
て、前記各グレーティングが前記コア層の光の伝搬方向
に沿って配列されているので、前記コア層の厚みが薄い
場合でも前記各導波モード毎に対応するグレーティング
が重なったり相互に干渉するのを防止することができ
る。
According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, since each of the gratings is arranged along the light propagation direction of the core layer, even if the core layer has a small thickness, each of the conductors has a small thickness. It is possible to prevent the gratings corresponding to each wave mode from overlapping or interfering with each other.

【0014】請求項6の発明は、請求項1または請求項
2の発明において、前記グレーティングは、前記コア層
の厚み方向における前記各線状領域の形成位置を前記コ
ア層の光の伝搬方向に沿って次第に変化させてあるの
で、光の伝搬方向に沿った位置に応じて光波との相互作
用の強さが変化することになり、例えば、光導波路の導
波光を光導波路外へ放射させる場合には空間放射光(光
デバイスまたは他の光導波路へ入射させる光)の強度分
布の形状を光導波路の導波光の強度分布の形状に近づけ
ることができるという効果があり、空間光(光デバイス
または他の光導波路から出射された光)を光導波路へ入
射させる場合には導波光の強度分布の形状を空間光の強
度分布の形状に近づけることができて結合効率を高める
ことができる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the grating forms the linear regions in the thickness direction of the core layer along the light propagation direction of the core layer. Since the intensity of the interaction with the light wave changes depending on the position along the light propagation direction, for example, when the guided light of the optical waveguide is emitted to the outside of the optical waveguide. Has the effect that the shape of the intensity distribution of spatially radiated light (light incident on an optical device or other optical waveguide) can be approximated to the shape of the intensity distribution of guided light of an optical waveguide. When the light emitted from the optical waveguide is incident on the optical waveguide, the shape of the intensity distribution of the guided light can be approximated to the shape of the intensity distribution of the spatial light, and the coupling efficiency can be improved.

【0015】請求項7の発明は、請求項1ないし請求項
6のいずれかに記載の光結合器の製造方法であって、前
記グレーティングを形成する際には、前記コア層内にレ
ーザ光を集光照射して前記コア層の一部を改質すること
により前記各線状領域を形成することを特徴とし、前記
コア層内にレーザ光を集光照射して前記コア層の一部を
改質することで前記グレーティングの前記各線状領域を
形成できるので、リソグラフィ法のような比較的複雑な
工程によらず簡単なプロセスで前記グレーティングを形
成することができ、また、前記光結合器の形成時にコア
層の表面に損傷が発生するのを防止することができる。
The invention of claim 7 is the method for manufacturing an optical coupler according to any one of claims 1 to 6, wherein a laser beam is applied to the inside of the core layer when the grating is formed. Each of the linear regions is formed by condensing and irradiating to modify a part of the core layer, and concentrating and irradiating a laser beam into the core layer to modify a part of the core layer. Since each linear region of the grating can be formed by improving the quality of the grating, the grating can be formed by a simple process without using a relatively complicated process such as a lithography method, and the optical coupler can be formed. Occasionally, damage to the surface of the core layer can be prevented.

【0016】請求項8の発明は、請求項7の発明におい
て、前記各線状領域を形成するために、前記コア層内に
前記レーザ光を点状に集光照射して走査するので、前記
各線状領域の延長方向に直交する断面を円状に形成する
ことができ、しかも、前記各線状領域の形状が直線状で
あっても曲線状であっても容易に形成することが可能と
なる。
According to the invention of claim 8, in the invention of claim 7, in order to form each of the linear regions, the laser light is focused and irradiated in a spot-like manner in the core layer, so that each line is scanned. The cross section orthogonal to the extension direction of the linear region can be formed in a circular shape, and moreover, the linear regions can be easily formed whether they are linear or curved.

【0017】請求項9の発明は、請求項7の発明におい
て、前記各線状領域を形成するために、前記コア層内に
前記レーザ光を複数の点状に集光照射して走査するの
で、一度の走査で複数の線状領域を形成できるから、製
造時間を短縮することができ、結果的に低コスト化を図
れる。
According to a ninth aspect of the present invention, in order to form each of the linear regions, the laser light is focused and irradiated in a plurality of spots in the core layer to scan, and Since a plurality of linear regions can be formed by one scan, the manufacturing time can be shortened and the cost can be reduced as a result.

【0018】請求項10の発明は、請求項7の発明にお
いて、前記各線状領域を形成するために、前記コア層内
に前記レーザ光を前記各線状領域の形状に対応した線状
に集光照射するので、レーザ光を点状に集光して走査す
る場合に比べて製造時間を大幅に短縮することができ
る。
According to a tenth aspect of the invention, in the invention of the seventh aspect, in order to form each of the linear regions, the laser light is condensed into a linear shape corresponding to the shape of each of the linear regions. Since the irradiation is performed, the manufacturing time can be significantly shortened as compared with the case where the laser light is focused and scanned in a dot shape.

【0019】請求項11の発明は、請求項8または請求
項9の発明において、前記レーザ光の走査方向を前記各
線状領域の延長方向に合わせてあるので、前記各線状領
域の形状として種々の形状に対応可能となる。
According to the invention of claim 11, in the invention of claim 8 or claim 9, the scanning direction of the laser beam is aligned with the extension direction of each of the linear regions, so that each of the linear regions has various shapes. It becomes possible to correspond to the shape.

【0020】請求項12の発明は、請求項4または請求
項5記載の光結合器の製造方法であって、前記複数のグ
レーティングの形成にあたって、前記コア層内にレーザ
光を集光照射して前記コア層の一部を改質することによ
り前記グレーティングを形成する過程を繰り返す際に、
前記コア層の厚み方向において前記レーザ光を集光照射
する位置を調節することを特徴とし、前記マルチモード
光導波路に対応したグレーティングを容易に形成するこ
とができる。
A twelfth aspect of the present invention is the method for manufacturing an optical coupler according to the fourth or fifth aspect, wherein when forming the plurality of gratings, laser light is focused and irradiated into the core layer. When repeating the process of forming the grating by modifying a part of the core layer,
The position for converging and irradiating the laser beam in the thickness direction of the core layer is adjusted, and a grating corresponding to the multimode optical waveguide can be easily formed.

【0021】請求項13の発明は、請求項5記載の光結
合器の製造方法であって、前記複数のグレーティングの
形成にあたって、前記コア層内にレーザ光を集光照射し
て前記コア層の一部を改質することにより前記グレーテ
ィングを形成する過程を繰り返す際に、前記コア層の光
の伝搬方向における位置をずらし且つ前記コア層の厚み
方向において前記レーザ光を集光照射する位置を調節す
ることを特徴とし、前記マルチモード光導波路に対応し
たグレーティングを容易に形成することができる。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing the optical coupler according to the fifth aspect, in forming the plurality of gratings, laser light is condensed and irradiated into the core layer to form the core layer. When repeating the process of forming the grating by modifying a part thereof, the position of the core layer in the light propagation direction is shifted and the position of concentrating and irradiating the laser light in the thickness direction of the core layer is adjusted. The grating corresponding to the multi-mode optical waveguide can be easily formed.

【0022】請求項14の発明は、請求項6記載の光結
合器の製造方法であって、前記グレーティングの形成に
あたって、前記コア層内にレーザ光を集光照射して前記
コア層の一部を改質することにより前記線状領域を形成
する過程を繰り返す際に、前記コア層の厚み方向におい
て前記レーザ光を集光照射する位置を調節することを特
徴とし、前記コア層の厚み方向における前記線状領域の
形成位置が前記光の進行方向に沿って次第に変化したグ
レーティングを容易に形成することができる。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing the optical coupler according to the sixth aspect, in forming the grating, a laser beam is condensed and irradiated into the core layer to partially expose the core layer. When repeating the process of forming the linear region by modifying the, the position to focus and irradiate the laser light in the thickness direction of the core layer is adjusted, in the thickness direction of the core layer. It is possible to easily form a grating in which the formation position of the linear region gradually changes along the light traveling direction.

【0023】請求項15の発明は、請求項6記載の光結
合器の製造方法であって、前記コア層内にレーザ光を集
光照射して前記コア層の一部を改質することで前記線状
領域を形成するようにし、前記コア層の厚み方向を仮想
水平面の法線方向に揃え且つ前記レーザ光の光軸を前記
コア層の厚み方向に対して傾斜させた状態で前記レーザ
光を走査することを特徴とし、前記コア層の厚み方向に
おける前記線状領域の形成位置が前記光の進行方向に沿
って次第に変化したグレーティングを容易に形成するこ
とができる。
A fifteenth aspect of the present invention is the method for manufacturing an optical coupler according to the sixth aspect, wherein the core layer is condensed and irradiated with laser light to modify a part of the core layer. The laser light is formed in a state where the linear region is formed, the thickness direction of the core layer is aligned with the normal direction of the virtual horizontal plane, and the optical axis of the laser light is inclined with respect to the thickness direction of the core layer. It is possible to easily form a grating in which the formation position of the linear region in the thickness direction of the core layer gradually changes along the traveling direction of the light.

【0024】請求項16の発明は、請求項6記載の光結
合器の製造方法であって、前記コア層内にレーザ光を集
光照射して前記コア層の一部を改質することで前記線状
領域を形成するようにし、前記コア層の厚み方向を仮想
水平面の法線方向から傾斜させ且つ前記レーザ光の光軸
方向を前記仮想水平面の法線方向に揃えた状態で前記レ
ーザ光を走査することを特徴とし、前記コア層の厚み方
向における前記線状領域の形成位置が前記光の進行方向
に沿って次第に変化したグレーティングを容易に形成す
ることができる。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing the optical coupler according to the sixth aspect, laser light is focused and irradiated into the core layer to modify a part of the core layer. The laser light in the state where the linear region is formed, the thickness direction of the core layer is inclined from the normal direction of the virtual horizontal plane, and the optical axis direction of the laser light is aligned with the normal direction of the virtual horizontal plane. It is possible to easily form a grating in which the formation position of the linear region in the thickness direction of the core layer gradually changes along the traveling direction of the light.

【0025】請求項17の発明は、回路基板と、回路基
板上に実装された光デバイスと、回路基板の前記光デバ
イスが実装された面側において少なくとも前記光デバイ
スを覆うように配設されコア層の厚み方向が前記回路基
板の厚み方向に一致する光導波路と、光導波路と光デバ
イスとの間で光を結合する請求項1,3〜6のいずれか
1項に記載の光結合器とを備えてなることを特徴とする
ものであり、光結合器がグレーティングにより構成され
ているので、高精度に機械加工した反射板を用いる必要
がなく小型化および低コスト化が容易になり、しかも、
グレーティングがコア層内に形成されているので、従来
のようにコアとクラッドとの界面に形成されたグレーテ
ィングを利用している場合に比べて導波光との相互作用
を高めることができて結合効率を高めることができる。
According to a seventeenth aspect of the present invention, a circuit board, an optical device mounted on the circuit board, and a core disposed so as to cover at least the optical device on a surface side of the circuit board on which the optical device is mounted. The optical waveguide according to any one of claims 1 to 3, wherein an optical waveguide whose layer thickness direction matches the thickness direction of the circuit board, and which couples light between the optical waveguide and the optical device. Since the optical coupler is composed of a grating, it is not necessary to use a reflector plate machined with high precision, which facilitates miniaturization and cost reduction. ,
Since the grating is formed in the core layer, the interaction with the guided light can be enhanced and the coupling efficiency can be improved compared to the case where the grating formed at the interface between the core and the clad as in the past is used. Can be increased.

【0026】請求項18の発明は、請求項17記載の光
電気混載配線板の製造方法であって、前記回路基板上に
前記光デバイスを実装した後で前記光導波路を形成し、
その後、前記コア層内における前記光結合器の形成位置
を決定してから、前記コア層内にレーザ光を集光照射し
て前記コア層の一部を改質することで前記光結合器を構
成するグレーティングの各線状領域を形成するように
し、前記光結合器の形成位置を決定する際に、前記回路
基板において前記光デバイスの近傍に設けたアライメン
ト用マーク、前記光デバイス自身、前記光デバイス上に
設けたアライメント用マークのいずれか1つを認識させ
ることで前記光結合器の形成位置を決定することを特徴
とし、前記回路基板上に前記光デバイスを実装してさら
に前記光導波路を形成した後で前記光結合器を形成する
ことができるので、低コスト化および小型化が可能な光
電気混載配線板を容易に形成することができるととも
に、多品種生産に容易に対応することができる。
The invention of claim 18 is the method of manufacturing an opto-electric hybrid wiring board according to claim 17, wherein the optical waveguide is formed after the optical device is mounted on the circuit board,
After that, after determining the formation position of the optical coupler in the core layer, a laser beam is condensed and irradiated in the core layer to modify a part of the core layer to form the optical coupler. An alignment mark provided near the optical device on the circuit board when forming the linear regions of the constituent gratings and determining the formation position of the optical coupler, the optical device itself, and the optical device. The formation position of the optical coupler is determined by recognizing any one of the alignment marks provided above, and the optical device is mounted on the circuit board to further form the optical waveguide. Since the optical coupler can be formed after that, it is possible to easily form an opto-electric hybrid wiring board that can be reduced in cost and downsized, and is also easy to produce a wide variety of products. It is possible to cope with.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】(実施形態1)本実施形態の光電
気混載配線板は、図1(a)に示すように、絶縁基板1
aの一表面上に導体パターン1bが形成されたプリント
基板よりなる回路基板1上に光信号を電気信号に変換す
る光デバイスである受光素子2が実装され、回路基板1
の一表面側に板状の光導波路3が形成され、光導波路3
上に金属材料からなる反射層4が形成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (Embodiment 1) An opto-electric hybrid wiring board according to this embodiment has an insulating substrate 1 as shown in FIG.
The light receiving element 2 which is an optical device for converting an optical signal into an electric signal is mounted on the circuit board 1 which is a printed board having the conductor pattern 1b formed on one surface of the circuit board 1.
The plate-shaped optical waveguide 3 is formed on one surface side of the optical waveguide 3.
A reflective layer 4 made of a metal material is formed on the top.

【0028】受光素子2は、主表面側に受光部2aが形
成された面受光型のpinフォトダイオードのチップで
あって、主表面および裏面にそれぞれ電極(図示せず)
が形成されており、裏面の電極が回路基板1の導体パタ
ーン1bに対して導電性樹脂を用いて接着されて導体パ
ターン1bに電気的に接続され、主表面の電極が回路基
板1の他の導体パターン1bに金ワイヤWを介して電気
的に接続されている。
The light receiving element 2 is a surface light receiving type pin photodiode chip in which a light receiving portion 2a is formed on the main surface side, and electrodes (not shown) are provided on the main surface and the back surface, respectively.
Is formed, the electrode on the back surface is bonded to the conductor pattern 1b of the circuit board 1 using a conductive resin and electrically connected to the conductor pattern 1b, and the electrode on the main surface is formed on the other side of the circuit board 1. It is electrically connected to the conductor pattern 1b through a gold wire W.

【0029】光導波路3は、光信号が伝送されるコア層
3bと、コア層3bの厚み方向(図1における上下方
向)の両側に形成されたクラッド層3a,3cとで構成
されており、一方のクラッド層(以下、第1クラッド層
と称す)3aが回路基板1の上記一表面側において受光
素子2や金ワイヤ6などを覆うように形成され、第1ク
ラッド層3a上にコア層3bが形成され、コア層3b上
に他方のクラッド層(以下、第2クラッド層)3cが形
成されている。コア層3b内にはコア層3bを伝搬して
きた光を受光素子2の受光部2aへ出射(放射)するた
めの光結合器としてグレーティング7が受光素子2の上
方に形成されている。ここに、グレーティング7は、図
1(b)に示すように、回路基板1の厚み方向において
受光素子2の受光部2aに対応する領域よりも広い領域
に形成されている。
The optical waveguide 3 is composed of a core layer 3b for transmitting an optical signal, and clad layers 3a and 3c formed on both sides of the core layer 3b in the thickness direction (vertical direction in FIG. 1). One clad layer (hereinafter referred to as a first clad layer) 3a is formed so as to cover the light receiving element 2, the gold wire 6 and the like on the one surface side of the circuit board 1, and the core layer 3b is formed on the first clad layer 3a. And the other clad layer (hereinafter referred to as the second clad layer) 3c is formed on the core layer 3b. In the core layer 3b, a grating 7 is formed above the light receiving element 2 as an optical coupler for emitting (radiating) the light propagating through the core layer 3b to the light receiving portion 2a of the light receiving element 2. Here, as shown in FIG. 1B, the grating 7 is formed in an area wider than the area corresponding to the light receiving portion 2a of the light receiving element 2 in the thickness direction of the circuit board 1.

【0030】光導波路3は、コア層3bを伝搬する光と
して波長が850nmの光を設定してあり、コア層3b
の屈折率を1.31、各クラッド層3a,3cの屈折率
を1.29とし、伝搬する光の導波モードが0次モード
(基本モード)のみとなる(つまり、シングルモード光
導波路となる)ようにコア層3bの厚さを1.86μm
に設定してある。
In the optical waveguide 3, the light having a wavelength of 850 nm is set as the light propagating in the core layer 3b.
Has a refractive index of 1.31 and each of the cladding layers 3a and 3c has a refractive index of 1.29, and the guided mode of the propagating light is only the 0th mode (fundamental mode) (that is, a single mode optical waveguide). ), The thickness of the core layer 3b is set to 1.86 μm.
Is set to.

【0031】コア層3bおよび各クラッド層3a,3c
はそれぞれ光学用高分子材料よりなり、第1クラッド層
3aは、後述のようにいわゆるキャスティング法によっ
て形成されている。ここにおいて、本実施形態では、第
1クラッド層3aの厚さが、回路基板1の上記一表面側
の実装部品である受光素子2などに起因した凹凸を緩和
し第1クラッド層3aの表面が平坦になる程度の厚さに
設定されており、第1クラッド層3aとコア層3bとの
界面での凹凸の発生が抑制されるようになっている。す
なわち、第1クラッド層3aは、回路基板1の上記一表
面側の凹凸を平滑化する機能を有している。
Core layer 3b and clad layers 3a and 3c
Are each made of an optical polymer material, and the first cladding layer 3a is formed by a so-called casting method as described later. Here, in the present embodiment, the thickness of the first cladding layer 3a reduces the unevenness caused by the light receiving element 2 or the like, which is a mounting component on the one surface side of the circuit board 1, and the surface of the first cladding layer 3a is The thickness is set so as to be flat, and the generation of irregularities at the interface between the first cladding layer 3a and the core layer 3b is suppressed. That is, the first cladding layer 3a has a function of smoothing the unevenness on the one surface side of the circuit board 1.

【0032】コア層3b内に設けられた上述のグレーテ
ィング7は、回路基板1の厚み方向において受光素子2
の受光部2aに重なる部位に形成されている。したがっ
て、コア層3bを伝搬してきた0次モードの導波光(光
信号)9aはグレーティング7で上方および下方それぞ
れへ向かって反射され、グレーティング7にて下方へ向
かって反射された光(結合空間光)9bはグレーティン
グ7にて上方へ向かって反射され反射層4にて下方へ反
射された光とともに受光素子2へ入射され、受光素子2
にて光信号から電気信号へ変換される。
The above-mentioned grating 7 provided in the core layer 3b is provided in the light receiving element 2 in the thickness direction of the circuit board 1.
Is formed in a portion overlapping the light receiving portion 2a. Therefore, the 0th-order mode guided light (optical signal) 9a propagating through the core layer 3b is reflected upward and downward by the grating 7, and is reflected downward by the grating 7 (combined spatial light). ) 9b is incident on the light receiving element 2 together with the light reflected upward by the grating 7 and reflected downward by the reflective layer 4,
Is converted from an optical signal to an electrical signal.

【0033】ところで、グレーティング7は、コア層3
bの厚み方向における中央に形成されている。ここにお
いて、コア層3bの厚み方向は、光の伝搬方向(コア層
3bの光軸方向)に直交する方向に沿った方向であり、
コア層3bの光軸方向にz軸を、コア層3bの厚み方向
にy軸を、z軸およびy軸に直交する方向にx軸をとる
と、グレーティング7は、x軸方向に沿って形成された
多数本(図1には9本しか示していないが、実際には1
40本)の微細な線状の線状領域7aが伝搬光の波長程
度のピッチ(伝搬光の波長の2分の1ないし1波長前後
の値で、具体的には、〔自由空間における波長〕÷〔コ
ア層の実効屈折率〕で求まる値を目安として、導波モー
ド、入出射角度の設計によって適宜設定する必要があ
り、本実施形態では、0.7μmに設定してある)でz
軸方向に規則的に配列された1次元周期構造を有してお
り、全体としてストライプ状に形成されている。各線状
領域7aはコア層3bの一部を改質させることによって
コア層3b内に選択的に形成されており、周囲の領域と
比べて高分子構造が異なり屈折率が数%(本実施形態で
は、2%)程度高くなっている。すなわち、各線状領域
7aはコア層3bとは屈折率が異なっている。なお、各
線状領域7aは、延長方向(本実施形態では、x軸方
向)に直交する断面形状が円状であって、直径が上記ピ
ッチの半分程度の寸法(本実施形態では、0.35μ
m)に設定されている。
By the way, the grating 7 is composed of the core layer 3
It is formed at the center of b in the thickness direction. Here, the thickness direction of the core layer 3b is a direction along a direction orthogonal to the light propagation direction (the optical axis direction of the core layer 3b),
When the z axis is taken in the optical axis direction of the core layer 3b, the y axis is taken in the thickness direction of the core layer 3b, and the x axis is taken in the direction orthogonal to the z axis and the y axis, the grating 7 is formed along the x axis direction. Many of them (only 9 shown in Fig. 1
40 fine line-shaped linear regions 7a have a pitch of about the wavelength of the propagating light (a value of about ½ to one wavelength of the wavelength of the propagating light, specifically, [wavelength in free space]). ÷ [Effective refractive index of core layer] needs to be appropriately set by designing the waveguide mode and the entrance / exit angle based on the value obtained as a standard. In the present embodiment, it is set to 0.7 μm)
It has a one-dimensional periodic structure regularly arranged in the axial direction, and is formed in a stripe shape as a whole. Each linear region 7a is selectively formed in the core layer 3b by modifying a part of the core layer 3b, has a polymer structure different from that of the surrounding region, and has a refractive index of several% (in the present embodiment. 2%). That is, each linear region 7a has a different refractive index from the core layer 3b. Each linear region 7a has a circular cross-sectional shape orthogonal to the extending direction (in the present embodiment, the x-axis direction), and has a diameter of about half the pitch (0.35μ in the present embodiment).
m) is set.

【0034】また、コア層3bにおける0次モードの導
波光9aの電界分布は図1中の一点鎖線Aで囲んだ挿入
図のようになっている。この挿入図は、コア層3bの厚
さを2aとして、上記y軸方向においてコア層3bの中
心となる位置をy=0としたときの導波光9aの電界の
強度分布を示した図である。つまり、0次モードの導波
光9aの電界の振幅はコア層3bの光軸を中心にして中
央で最大となり光軸から離れるほど低くなるが、本実施
形態ではグレーティング7がコア層3bの厚み方向にお
ける中央に形成されているので、グレーティング7の形
成位置が0次モードの導波光9aの電界の振幅が最大と
なる位置と一致することになり、高い結合効率を得るこ
とができる。なお、図1中の一点鎖線Bで囲んだ挿入図
は、グレーティング7から受光素子2へ向かう空間放射
光9bの強度分布を示した図であり、空間放射光9bの
強度は光信号の伝搬方向(z軸方向)に沿って指数関数
的に減衰するようになっている。
The electric field distribution of the guided light 9a of the 0th mode in the core layer 3b is shown in the inset diagram surrounded by the one-dot chain line A in FIG. This inset shows the intensity distribution of the electric field of the guided light 9a when the thickness of the core layer 3b is 2a and the position at the center of the core layer 3b in the y-axis direction is y = 0. . That is, the amplitude of the electric field of the guided light 9a of the 0th-order mode is maximum at the center with the optical axis of the core layer 3b as the center and becomes lower as the distance from the optical axis increases, but in the present embodiment, the grating 7 is arranged in the thickness direction of the core layer 3b. Since it is formed in the center of, the formation position of the grating 7 coincides with the position where the electric field amplitude of the guided light 9a of the 0th-order mode becomes maximum, and high coupling efficiency can be obtained. The inset surrounded by the one-dot chain line B in FIG. 1 is a diagram showing the intensity distribution of the spatially radiated light 9b traveling from the grating 7 to the light receiving element 2, and the intensity of the spatially radiated light 9b is the propagation direction of the optical signal. It is designed to exponentially decay along the (z-axis direction).

【0035】以下、上述の光電気混載配線板の製造方法
について図2を参照しながら説明する。
A method of manufacturing the above-mentioned opto-electric hybrid wiring board will be described below with reference to FIG.

【0036】まず、回路基板1の上記一表面側に受光素
子2を実装することによって、図2(a)に示す構造が
得られる。
First, by mounting the light receiving element 2 on the one surface side of the circuit board 1, the structure shown in FIG. 2A is obtained.

【0037】その後、回路基板1の上記一表面側に第1
クラッド層3aを例えばキャスティング法により形成す
ることによって、図2(b)に示す構造が得られる。な
お、第1クラッド3aの厚さは、回路基板1の上記一表
面側の実装部品である受光素子2などに起因した凹凸を
緩和し第1クラッド層3aの表面が平坦になる程度の厚
さに設定してある。
Thereafter, the first surface is provided on the one surface side of the circuit board 1.
The structure shown in FIG. 2B is obtained by forming the clad layer 3a by, for example, the casting method. The thickness of the first cladding 3a is such that the unevenness caused by the light receiving element 2 or the like, which is the mounting component on the one surface side of the circuit board 1, is alleviated and the surface of the first cladding layer 3a becomes flat. Is set to.

【0038】続いて、第1クラッド層3a上に、コア層
3bと第2クラッド層3cとが積層されたフィルム(光
配線層フィルム)をラミネートしてから硬化させること
で第1クラッド層3aとコア層3bとを完全に密着させ
ることによって光導波路3が形成され、図2(c)に示
す構造が得られる。
Subsequently, a film (optical wiring layer film) in which the core layer 3b and the second clad layer 3c are laminated is laminated on the first clad layer 3a and then cured to form the first clad layer 3a. The optical waveguide 3 is formed by completely adhering it to the core layer 3b, and the structure shown in FIG. 2C is obtained.

【0039】次に、コア層3bの上方から受光素子2の
受光部2aを認識してから、図2(d)に示すように、
コア層3bの上方からパルスレーザ光16をコア層3b
における各線状領域7aの形成予定領域毎に集光照射す
ることでコア層3bの一部を選択的に改質して多数の線
状領域7aからなるグレーティング7を形成する。ここ
において、パルスレーザ光16はシリンドリカルレンズ
17により1本の直線状に集光されてコア層3bにおけ
る線状領域7aの形成予定領域に照射される。なお、パ
ルスレーザ光16を出力する光源としては、波長が80
0nm、パルス幅が150fs、パルスの繰り返し周波
数が1kHz、平均出力が20μWの光源を用いてい
る。
Next, after recognizing the light receiving portion 2a of the light receiving element 2 from above the core layer 3b, as shown in FIG.
The pulsed laser light 16 is applied from above the core layer 3b to the core layer 3b.
By concentrating and irradiating each of the linear regions 7a in which the linear regions 7a are to be formed, a part of the core layer 3b is selectively modified to form the grating 7 including a large number of linear regions 7a. Here, the pulsed laser light 16 is focused by the cylindrical lens 17 into a single linear shape and is irradiated onto the area where the linear area 7a is to be formed in the core layer 3b. The light source for outputting the pulsed laser light 16 has a wavelength of 80
A light source having a wavelength of 0 nm, a pulse width of 150 fs, a pulse repetition frequency of 1 kHz, and an average output of 20 μW is used.

【0040】グレーティング7を形成した後、第2クラ
ッド層3c上に金属材料からなる反射層4を形成するこ
とによって、図2(e)(つまり、図1(a))に示す
構造が得られる。
After the grating 7 is formed, the reflective layer 4 made of a metallic material is formed on the second cladding layer 3c to obtain the structure shown in FIG. 2E (that is, FIG. 1A). .

【0041】なお、上述の製造方法では、グレーティン
グ7を形成するに際して、パルスレーザ光16をシリン
ドリカルレンズ17により直線状に集光して照射する過
程を上記z軸方向における位置を上記ピッチ分だけずら
しながら繰り返しているが、例えば、パルスレーザ光1
6を集光レンズにより点状に集光して上述のx軸方向に
沿って走査する過程を上記ピッチ分だけずらしながら繰
り返すようにしてもよいし、集光レンズと回折格子若し
くはビームスプリッタとを組み合わせて1列の点群また
は直線群として集光して形成するようにしてもよい。
In the manufacturing method described above, when the grating 7 is formed, the process of linearly converging the pulsed laser light 16 by the cylindrical lens 17 and irradiating it is shifted in the z-axis direction by the pitch. While repeating, for example, pulsed laser light 1
The process of condensing 6 in a point shape by a condensing lens and scanning along the above-mentioned x-axis direction may be repeated while being shifted by the above pitch, or the condensing lens and the diffraction grating or the beam splitter may be replaced. They may be combined and formed as one line of point groups or straight line groups.

【0042】また、上述の製造方法では、第1クラッド
層3aにコア層3bと第2クラッド層3cとからなるフ
ィルムをラミネートしているが、コア層3bからなるフ
ィルムを第1クラッド層3aにラミネートするようにし
てもよいし、コア層3bをキャスティング法によって形
成するようにしてもよい。また、上述の製造方法では、
第1クラッド層3aとコア層3bとの界面に塵などが挟
み込まれてコア層3bの変形が起こることも考えられる
ので、例えば、コア層3bの厚み方向の両側にあらかじ
めクラッド層が設けられたフィルムを第1クラッド層3
aにラミネートするようにしてもよい。
Further, in the above-mentioned manufacturing method, the film composed of the core layer 3b and the second clad layer 3c is laminated on the first clad layer 3a, but the film composed of the core layer 3b is laminated on the first clad layer 3a. It may be laminated or the core layer 3b may be formed by a casting method. Further, in the above manufacturing method,
It may be possible that the core layer 3b is deformed due to the inclusion of dust or the like at the interface between the first clad layer 3a and the core layer 3b. Therefore, for example, clad layers are provided in advance on both sides in the thickness direction of the core layer 3b. Film the first clad layer 3
It may be laminated on a.

【0043】しかして、本実施形態における光電気混載
配線板では、光導波路3のコア層3bを伝搬する光を受
光素子2へ出射するための光結合器としてコア層3b内
に形成されたグレーティング7を備えているので、高精
度に機械加工した反射板を用いる必要がなく光電気混載
配線板に利用する場合に光導波路に対する位置決めが不
要となって低コスト化を図れ、しかも、グレーティング
7がコア層3b内に形成されているので、従来のように
コアとクラッドとの界面に形成されたグレーティングに
比べて導波光との相互作用を高めることができて結合効
率を高めることができる。さらに、グレーティング7を
構成する各線状領域7aがコア層3bの厚み寸法内に設
けられている(つまり、各線状領域7aの線径がコア層
3bの厚み寸法よりも十分に小さい)ので、コア層3b
の厚み方向における位相整合条件を満たすことができ、
グレーティング7における線状領域7aの周期の調整の
みで任意の方向の光デバイスとの結合が可能になる。
In the opto-electric hybrid wiring board according to this embodiment, however, a grating formed in the core layer 3b as an optical coupler for emitting the light propagating through the core layer 3b of the optical waveguide 3 to the light receiving element 2. 7 is provided, it is not necessary to use a highly accurately machined reflection plate, and when it is used as an opto-electric hybrid wiring board, positioning with respect to the optical waveguide is not required and cost can be reduced. Since it is formed in the core layer 3b, the interaction with the guided light can be enhanced and the coupling efficiency can be enhanced as compared with the conventional grating formed at the interface between the core and the clad. Further, since each linear region 7a forming the grating 7 is provided within the thickness dimension of the core layer 3b (that is, the wire diameter of each linear region 7a is sufficiently smaller than the thickness dimension of the core layer 3b). Layer 3b
Can meet the phase matching condition in the thickness direction of
Only by adjusting the period of the linear region 7a in the grating 7, coupling with an optical device in any direction becomes possible.

【0044】なお、本実施形態では、グレーティング7
を構成する多数の線状領域7aを一定間隔で配列してあ
るが、線状領域7aの周期を連続的に変化させる(チャ
ープ化させる)ようにしてもよい。
In this embodiment, the grating 7
Although a large number of linear regions 7a constituting the above are arranged at regular intervals, the period of the linear regions 7a may be continuously changed (chirped).

【0045】(実施形態2)図3に示す本実施形態の光
電気混載配線板の基本構成は実施形態1と略同じであっ
て、光結合器およびコア層3bの導波モード以外は実施
形態1と同様である。なお、実施形態1と同様の構成要
素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2) The basic structure of the opto-electric hybrid wiring board of this embodiment shown in FIG. 3 is substantially the same as that of Embodiment 1, except for the optical coupler and the waveguide mode of the core layer 3b. The same as 1. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0046】本実施形態における光導波路3は、コア層
3bを伝搬する光として波長が850nmの光を設定し
てあり、コア層3bの屈折率を1.31、各クラッド層
3a,3cの屈折率を1.29とし、伝搬する光の導波
モードが0次モードおよび1次モードとなる(つまり、
マルチモード光導波路となる)ようにコア層3bの厚さ
を3.7μmに設定してある。
In the optical waveguide 3 in this embodiment, light having a wavelength of 850 nm is set as the light propagating in the core layer 3b, the core layer 3b has a refractive index of 1.31, and the cladding layers 3a and 3c have a refractive index of 1.31. The ratio is 1.29, and the guided modes of propagating light are the 0th-order mode and the 1st-order mode (that is,
The thickness of the core layer 3b is set to 3.7 μm so as to form a multimode optical waveguide.

【0047】また、本実施形態では、コア層3b内に形
成した2つのグレーティング7,8により、コア層3b
を伝搬する光を受光素子2へ出射(放射)する光結合器
を構成している。ここにおいて、グレーティング7は、
実施形態1と同様に0次モードの導波光9aを光導波路
3外へ放射するため(受光素子2へ入射させるため)に
設けられたものであって、コア層3bの厚み方向におけ
る中央に形成されている。すなわち、グレーティング7
は、実施形態1と同様、x軸方向に沿って形成された多
数本(図3では9本しか示していないが、実際には70
本)の線状領域7aが伝搬光の波長程度のピッチ(伝搬
光の波長の2分の1ないし1波長前後の値で、具体的に
は、〔自由空間における波長〕÷〔コア層の実効屈折
率〕で求まる値を目安として、導波モード、入出射角度
の設計によって適宜設定する必要があり、本実施形態で
は、0.8μmに設定してある)でz軸方向に配列され
た1次元周期構造を有しており、全体としてストライプ
状に形成されている。各線状領域7aは実施形態1と同
様にコア層3bの一部を改質することによってコア層3
b内に選択的に形成されており、周囲の領域と比べて高
分子構造が異なり屈折率が数%(本実施形態では、2
%)程度高くなっている。すなわち、各線状領域7aは
コア層3bとは屈折率が異なっている。なお、各線状領
域7aは、延長方向(本実施形態では、x軸方向)に直
交する断面形状が円状であって、直径(線径)が上記ピ
ッチの半分程度の寸法(本実施形態では、0.45μ
m)に設定されている。
Further, in this embodiment, the core layer 3b is formed by the two gratings 7 and 8 formed in the core layer 3b.
An optical coupler that emits (emits) the light propagating through the light receiving element 2 is configured. Here, the grating 7 is
Like the first embodiment, it is provided to radiate the 0th-order mode guided light 9a to the outside of the optical waveguide 3 (to enter the light receiving element 2), and is formed in the center of the core layer 3b in the thickness direction. Has been done. That is, the grating 7
In the same manner as in the first embodiment, a large number of lines are formed along the x-axis direction (only nine lines are shown in FIG.
The linear region 7a of the present) has a pitch of about the wavelength of the propagating light (a value around ½ to one wavelength of the propagating light, specifically, [wavelength in free space] ÷ [effectiveness of core layer] Refractive index] needs to be set as appropriate by designing the waveguide mode and the entrance / exit angle, and is set to 0.8 μm in the present embodiment). It has a dimensional periodic structure and is formed in a stripe shape as a whole. Each linear region 7a is formed by modifying a part of the core layer 3b as in the first embodiment.
It is selectively formed in b and has a polymer structure different from that of the surrounding region and a refractive index of several% (in the present embodiment, 2
%) Higher. That is, each linear region 7a has a different refractive index from the core layer 3b. Each linear region 7a has a circular cross-sectional shape orthogonal to the extending direction (in the present embodiment, the x-axis direction), and has a diameter (wire diameter) of about half the above-described pitch (in the present embodiment, in the present embodiment). , 0.45μ
m) is set.

【0048】同様に、グレーティング8も、x軸方向に
沿って形成された多数本(図3では9本しか示していな
いが、実際には70本)の線状領域8aが伝搬光の波長
程度のピッチ(伝搬光の波長の2分の1ないし1波長前
後の値で、具体的には、〔自由空間における波長〕÷
〔コア層の実効屈折率〕で求まる値を目安として、導波
モード、入出射角度の設計によって適宜設定する必要が
あり、本実施形態では、0.8μmに設定してある)で
z軸方向に配列された1次元周期構造を有しており、全
体としてストライプ状に形成されている。各線状領域8
aはコア層3bの一部を改質することによってコア層3
b内に選択的に形成されており、周囲の領域と比べて高
分子構造が異なり屈折率が数%(本実施形態では、2
%)程度高くなっている。すなわち、各線状領域8aは
コア層3bとは屈折率が異なっている。なお、各線状領
域8aは、延長方向(x軸方向)に直交する断面形状が
円状であって、直径(線径)が上記ピッチの半分程度の
寸法(本実施形態では、0.45μm)に設定されてい
る。ただし、グレーティング8は、1次モードの導波光
9cを光導波路3外へ放射するため(受光素子2へ入射
させるため)に設けられたものであって、コア層3bの
厚み方向における形成位置がグレーティング7とは異な
っている。グレーティング8は、コア層3bの厚み方向
(上記y軸方向)における形成位置を、1次モードの導
波光9cの電界の振幅が最大となる位置(最大電界振幅
位置)に設定してある。なお、コア層3bにおける導波
光9a,9cの電界の強度分布はそれぞれ図3中の一定
鎖線A1,A2で囲んだ挿入図のようになっている。こ
れら挿入図はコア層3bの厚さを2aとして上記y軸方
向においてコア層3bの中心となる位置をy=0とした
ときの導波光9a,9cの電界分布を示した図である。
Similarly, in the grating 8 as well, a large number of linear regions 8a (although only nine are shown in FIG. 3, although 70 are shown in FIG. 3) formed along the x-axis direction are about the wavelength of the propagating light. Pitch (value around ½ to one wavelength of the propagation light, specifically, [wavelength in free space] ÷
It is necessary to properly set the value obtained by the [effective refractive index of the core layer] as a guide by designing the waveguide mode and the entrance / exit angle. In the present embodiment, it is set to 0.8 μm) in the z-axis direction. It has a one-dimensional periodic structure arranged in, and is formed in a stripe shape as a whole. Each linear area 8
a is the core layer 3 by modifying a part of the core layer 3b.
It is selectively formed in b and has a polymer structure different from that of the surrounding region and a refractive index of several% (in the present embodiment, 2
%) Higher. That is, each linear region 8a has a different refractive index from the core layer 3b. Each linear region 8a has a circular cross-sectional shape orthogonal to the extension direction (x-axis direction), and has a diameter (wire diameter) of about half the pitch (0.45 μm in the present embodiment). Is set to. However, the grating 8 is provided to radiate the guided light 9c of the primary mode to the outside of the optical waveguide 3 (to enter the light receiving element 2), and the formation position in the thickness direction of the core layer 3b is Different from Grating 7. The formation position of the grating 8 in the thickness direction of the core layer 3b (the y-axis direction) is set to a position where the electric field amplitude of the guided light 9c in the primary mode is maximum (maximum electric field amplitude position). The intensity distributions of the electric fields of the guided lights 9a and 9c in the core layer 3b are shown in the insets surrounded by the constant chain lines A1 and A2 in FIG. 3, respectively. These insets show the electric field distribution of the guided light beams 9a and 9c when the thickness of the core layer 3b is 2a and the position at the center of the core layer 3b in the y-axis direction is y = 0.

【0049】したがって、グレーティング8に関して
も、グレーティング7と同様に高い結合効率を実現する
ことができる。つまり、各グレーティング7,8の形成
位置が、それぞれ相互作用する導波光9a,9cの最大
電界振幅位置と一致しているので、それぞれ高い結合効
率が得られるから、本実施形態のように光導波路3がマ
ルチモード光導波路である場合においても結合効率の高
い光結合器が得られる。
Therefore, also for the grating 8, high coupling efficiency can be realized as in the case of the grating 7. That is, since the formation positions of the gratings 7 and 8 coincide with the maximum electric field amplitude positions of the guided light beams 9a and 9c that interact with each other, high coupling efficiencies can be obtained. An optical coupler having high coupling efficiency can be obtained even when 3 is a multimode optical waveguide.

【0050】また、2つのグレーティング7,8は、伝
搬光の進行方向(つまり、コア層3bの光軸方向)にお
いて受光素子2の受光部2aの中央よりも左側にグレー
ティング7が配設され、中央よりも右側にグレーティン
グ8が配設されており、0次モードの導波光9aはグレ
ーティング7によって進行方向に対してやや斜め前方に
放射されて空間放射光9bとして受光部2aへ入射し、
1次モードの導波光9cはグレーティング8によって進
行方向に対してやや斜め後方に放射されて空間放射光9
dとして受光部2aへ入射する。なお、図3中の一点鎖
線B1,B2で囲んだ挿入図は、グレーティング7,8
から受光素子2の受光部2aへ向かう空間放射光9b,
9dの強度分布を示している。
The two gratings 7 and 8 are arranged on the left side of the center of the light receiving portion 2a of the light receiving element 2 in the traveling direction of the propagating light (that is, the optical axis direction of the core layer 3b). A grating 8 is arranged on the right side of the center, and guided light 9a of the 0th mode is radiated slightly obliquely forward with respect to the traveling direction by the grating 7 and enters the light receiving portion 2a as spatial radiated light 9b.
The guided light 9c of the first-order mode is radiated by the grating 8 slightly obliquely backward with respect to the traveling direction, and the spatial radiated light 9c
It is incident on the light receiving portion 2a as d. The insets surrounded by the one-dot chain lines B1 and B2 in FIG.
Radiation 9b from the light receiving section 2a of the light receiving element 2 to
The intensity distribution of 9d is shown.

【0051】本実施形態の製造方法は実施形態1と略同
じであって、光結合器の形成工程が相違する。すなわ
ち、本実施形態では、実施形態1と同様にコア層3bと
第2クラッド層3cとからなるフィルムを第1クラッド
層3aにラミネートした後、図4に示すように第2クラ
ッド層3cの上方からパルスレーザ光16を、コア層3
b内に集光照射してグレーティング7,8を形成する。
ここにおいて、パルスレーザ光16を出力するレーザ装
置は実施形態1で説明したものと同様であり、パルスレ
ーザ光16はビームスプリッタ18で分割されて1列に
等間隔で並ぶ複数本のレーザビーム16aとなった後、
シリンドリカルレンズ17aによって各レーザビーム1
6aをそれぞれ直線状に集光してコア層3b内に照射さ
れる。本実施形態における製造方法では、光結合器を形
成する際に、まず、回路基板1を高さ調整可能なステー
ジ(図示せず)に載置した後、レーザビーム16aが線
状領域7aの形成予定領域に集光されるようにステージ
の高さ調整を行ってから、レーザビーム16aをコア層
3b内に集光照射してグレーティング7を形成し、その
後、レーザビーム16aが線状領域8aの形成予定領域
に集光されるようにステージの高さを変更してから、レ
ーザビーム16aをコア層3b内に集光照射してグレー
ティング8を形成するようにしている。
The manufacturing method of this embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, but the forming process of the optical coupler is different. That is, in this embodiment, after laminating the film including the core layer 3b and the second clad layer 3c on the first clad layer 3a as in the first embodiment, as shown in FIG. Pulsed laser light 16 from the core layer 3
The gratings 7 and 8 are formed by converging and irradiating the light in the area b.
Here, the laser device that outputs the pulsed laser light 16 is the same as that described in the first embodiment, and the pulsed laser light 16 is divided by the beam splitter 18 and a plurality of laser beams 16a arranged in one row at equal intervals. After
Each laser beam 1 by the cylindrical lens 17a
Each of 6a is linearly condensed and irradiated into the core layer 3b. In the manufacturing method of this embodiment, when forming the optical coupler, first, the circuit board 1 is placed on a stage (not shown) whose height is adjustable, and then the laser beam 16a forms the linear region 7a. After adjusting the height of the stage so that the laser beam 16a is focused on a predetermined region, the laser beam 16a is focused and irradiated on the core layer 3b to form the grating 7. Then, the laser beam 16a is focused on the linear region 8a. The height of the stage is changed so that the laser beam 16a is focused on the core layer 3b so that the grating 8 is formed, after the height of the stage is changed so that the grating 8 is focused on the area to be formed.

【0052】なお、パルスレーザ光16によってグレー
ティング7,8を形成する形成方法に関しては、実施形
態1で説明したグレーティングの形成方法と同様の形成
方法を採用してもよいことは勿論である。
As a method of forming the gratings 7 and 8 by the pulsed laser beam 16, it is needless to say that the same method as the method of forming the grating described in the first embodiment may be adopted.

【0053】(実施形態3)本実施形態の光電気混載配
線板の基本構成は実施形態1と略同じであって、図5に
示すようにグレーティング7の構造が相違する。なお、
実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説
明を省略する。
(Embodiment 3) The basic structure of the opto-electric hybrid wiring board of this embodiment is substantially the same as that of Embodiment 1, but the structure of the grating 7 is different as shown in FIG. In addition,
The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0054】本実施形態におけるグレーティング7はコ
ア層3bと第1クラッド3aとの界面に対して傾斜する
形で形成されている。すなわち、グレーティング7はコ
ア層3bの厚み方向における線状領域7aの形成位置が
伝搬光の進行方向(z軸方向)に沿って変化させてあ
る。なお、グレーティング7は実施形態1と同様に14
0本の線状領域7aを有しており、各線状領域7aの延
長方向(x軸方向)に直交する断面の直径(線径)は
0.35μmに設定されている。
The grating 7 in this embodiment is formed so as to be inclined with respect to the interface between the core layer 3b and the first cladding 3a. That is, in the grating 7, the formation position of the linear region 7a in the thickness direction of the core layer 3b is changed along the traveling direction of the propagating light (z-axis direction). The grating 7 has the same structure as that of the first embodiment.
It has 0 linear regions 7a, and the diameter (line diameter) of the cross section orthogonal to the extension direction (x-axis direction) of each linear region 7a is set to 0.35 μm.

【0055】本実施形態の製造方法は実施形態1と略同
じであって、光結合器の形成工程が相違する。すなわ
ち、本実施形態では、実施形態1と同様にコア層3bと
第2クラッド層3cとからなるフィルムを第1クラッド
層3aにラミネートした後、図6に示すようにパルスレ
ーザ光16を、コア層3b内に集光して照射してグレー
ティング7を形成する。ここにおいて、パルスレーザ光
16を出力するレーザ装置は実施形態1で説明したもの
と同様であり、パルスレーザ光16はビームスプリッタ
18で分割されて1列に等間隔で並ぶ複数本のレーザビ
ーム16aとなった後、シリンドリカルレンズ17aに
よって各レーザビーム16aをそれぞれコア層3b内に
点状に集光して走査される。ただし、本実施形態では、
回路基板1を傾斜可能なステージ(図示せず)に載置し
た後、ステージをコア層3bとクラッド層3aとの傾斜
角に応じて仮想水平面(図示せず)から傾けた後、レー
ザビーム16aを集光照射してグレーティング7を形成
するようにしている。したがって、上述のグレーティン
グ7を構成する各線状領域7aを一括して形成すること
ができる。
The manufacturing method of this embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, but the steps of forming the optical coupler are different. That is, in the present embodiment, as in the first embodiment, after laminating the film including the core layer 3b and the second clad layer 3c on the first clad layer 3a, the pulsed laser light 16 is applied to the core as shown in FIG. The grating 7 is formed by converging and irradiating in the layer 3b. Here, the laser device that outputs the pulsed laser light 16 is the same as that described in the first embodiment, and the pulsed laser light 16 is divided by the beam splitter 18 and a plurality of laser beams 16a arranged in one row at equal intervals. After that, each laser beam 16a is focused and scanned in the core layer 3b by the cylindrical lens 17a. However, in this embodiment,
After mounting the circuit board 1 on a tiltable stage (not shown), the stage is tilted from a virtual horizontal plane (not shown) according to the tilt angle between the core layer 3b and the cladding layer 3a, and then the laser beam 16a Is focused and irradiated to form the grating 7. Therefore, it is possible to collectively form each of the linear regions 7a forming the grating 7 described above.

【0056】本実施形態におけるグレーティング7は、
コア層3bの厚み方向における線状領域7aの形成位置
を伝搬光の進行方向に沿って異ならせてある(つまり、
線状領域7aの形成位置が深さ変調されている)ので、
伝搬光の進行方向に沿って導波光9aとの結合効率も変
化し、図5中に一点鎖線Bで囲んだ挿入図のような強度
分布を有する空間放射光9bが受光素子2の受光部2a
へ放射される。ここにおいて、実施形態1では空間放射
光9bの強度分布が図1中の一点鎖線Bで囲んだ挿入図
のように光信号の伝搬方向(z軸方向)に沿って指数関
数的に減衰していく分布を有しているが、本実施形態で
は空間放射光9bの強度分布が導波光9aの強度分布に
より近い形状となっている。
The grating 7 in this embodiment is
The formation positions of the linear regions 7a in the thickness direction of the core layer 3b are made different along the traveling direction of the propagating light (that is,
Since the formation position of the linear region 7a is depth-modulated,
The coupling efficiency with the guided light 9a also changes along the traveling direction of the propagating light, and the spatial emission light 9b having the intensity distribution as shown in the inset diagram surrounded by the alternate long and short dash line B in FIG.
Is emitted to. Here, in the first embodiment, the intensity distribution of the spatially radiated light 9b is attenuated exponentially along the propagation direction (z-axis direction) of the optical signal as shown in the inset surrounded by the alternate long and short dash line B in FIG. However, in this embodiment, the intensity distribution of the spatially radiated light 9b is closer to the intensity distribution of the guided light 9a.

【0057】なお、本実施形態では、グレーティング7
が導波光9aを受光素子2へ出射させる光結合器を構成
しているが、電磁波の相反性(相反定理)より、例えば
活性層の垂直方向に光を取り出す面発光型レーザダイオ
ード(Vertical-Cavity-Surface-Emitting Laser dio
de)のような光デバイスからの入射光を光導波路3の導
波光に効率良く結合できることが分かる。
In this embodiment, the grating 7
Constructs an optical coupler that emits the guided light 9a to the light receiving element 2. However, due to the reciprocity of electromagnetic waves (reciprocity theorem), for example, a surface emitting laser diode (Vertical-Cavity) that extracts light in the vertical direction of the active layer -Surface-Emitting Laser dio
It can be seen that the incident light from the optical device such as de) can be efficiently coupled to the guided light of the optical waveguide 3.

【0058】なお、パルスレーザ光16によってグレー
ティング7を形成する形成方法に関しては、上述のよう
にステージを傾斜させた状態で実施形態1と同様にコア
層3b内に集光照射して形成するようにしてもよいし、
ステージを傾斜させずに実施形態1と同様にコア層3b
内に集光照射して形成するようにしてもよいし、あるい
は、パルスレーザ光16を集光レンズによってコア層3
b内に点状に集光照射して直線状に走査する過程を、コ
ア層3bの厚み方向における形成位置(深さ)を変えな
がら繰り返すようにしてもよい。また、本実施形態で
は、ステージの傾斜によってグレーティング7を一括し
て形成しているが、パルスレーザ光16を照射する光学
系の光軸を上記仮想水平面の法線方向と傾斜させて形成
するようにしてもよい。
As for the method of forming the grating 7 by the pulsed laser beam 16, the core layer 3b is focused and irradiated in the same manner as in the first embodiment with the stage tilted as described above. You can
The core layer 3b is the same as in the first embodiment without tilting the stage.
It may be formed by condensing and irradiating the light inside, or the pulsed laser light 16 may be condensed by a condensing lens.
The process of condensing and irradiating spots in b and scanning in a straight line may be repeated while changing the formation position (depth) in the thickness direction of the core layer 3b. Further, in the present embodiment, the grating 7 is formed collectively by the inclination of the stage, but the optical axis of the optical system for irradiating the pulsed laser light 16 may be formed so as to be inclined with respect to the normal direction of the virtual horizontal plane. You may

【0059】(実施形態4)本実施形態の光電気混載配
線板の基本構成は実施形態1〜3で説明したように光導
波路3の導波光を受光素子2への出射光へ結合するため
の光結合器ではなく、図7(a)に示すように、光デバ
イスとして受光素子2の代わりに面発光型ダイオードよ
りなる発光素子12が回路基板1上に実装されており、
発光素子12の発光部12aからの出射光9eを導波光
9fに結合するための光結合器としてのグレーティング
7を備えている点に特徴がある。なお、実施形態1と同
様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 4) The basic structure of the opto-electric hybrid wiring board of this embodiment is for coupling the guided light of the optical waveguide 3 to the light emitted to the light receiving element 2 as described in the first to third embodiments. Instead of the optical coupler, as shown in FIG. 7A, a light emitting element 12 formed of a surface emitting diode is mounted on the circuit board 1 instead of the light receiving element 2 as an optical device.
The light emitting element 12 is characterized in that it has a grating 7 as an optical coupler for coupling the emitted light 9e from the light emitting portion 12a with the guided light 9f. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0060】本実施形態では、グレーティング7の各線
状領域7aが図7(b)に示すように曲線状に形成され
ており、コア層3bの光の伝搬方向に対して発散しない
ような導波光を励起することができる。また、本実施形
態におけるグレーティング7の線状領域7aは実施形態
3と同様に、コア層3bの厚み方向における線状領域7
aの形成位置を伝搬光の進行方向に沿って異ならせてあ
る(つまり、線状領域7aの形成位置が深さ変調されて
いる)ので、伝搬光の進行方向に沿って導波光9fとの
結合効率も変化し、図7(a)中に一点鎖線Cで囲んだ
挿入図のような強度分布を有する空間放射光9bがコア
層3bへ入射される。ここにおいて、本実施形態では、
図7(a)中に一点鎖線Dで囲んだ挿入図のような導波
光9fの強度分布が空間放射光9eの強度分布により近
い形状となっている。。
In this embodiment, each linear region 7a of the grating 7 is formed in a curved shape as shown in FIG. 7B, and the guided light which does not diverge in the light propagation direction of the core layer 3b. Can be excited. Further, the linear region 7a of the grating 7 in the present embodiment is similar to the third embodiment in the linear region 7 in the thickness direction of the core layer 3b.
Since the formation position of a is made different along the traveling direction of the propagating light (that is, the formation position of the linear region 7a is depth-modulated), it is different from the guided light 9f along the traveling direction of the propagating light. The coupling efficiency also changes, and the spatially radiated light 9b having the intensity distribution as shown in the inset surrounded by the alternate long and short dash line C in FIG. 7A is incident on the core layer 3b. Here, in this embodiment,
The intensity distribution of the guided light 9f as shown in the inset in FIG. 7A surrounded by the alternate long and short dash line D is closer to the intensity distribution of the spatially radiated light 9e. .

【0061】なお、本実施形態の光電気混載配線板の製
造方法は実施形態3と同様であって、回路基板1上に発
光素子12を実装し、第1クラッド層3aを形成してか
ら、コア層3bと第2クラッド層3cとからなるフィル
ムを第1クラッド層3aにラミネートした後、パルスレ
ーザ光をコア層3b内に集光照射してコア層3bの一部
を改質することによってグレーティング7を形成してい
る。ただし、本実施形態の製造方法では、複数本のレー
ザビーム16aをコア層3b内に点状に集光照射し線状
領域7aの形成予定領域に沿って曲線状に走査すること
によってグレーティング7を形成している。
The method of manufacturing the opto-electric hybrid wiring board of this embodiment is the same as that of the third embodiment, and the light emitting element 12 is mounted on the circuit board 1 and the first clad layer 3a is formed. By laminating a film composed of the core layer 3b and the second cladding layer 3c on the first cladding layer 3a, the pulsed laser light is focused and irradiated into the core layer 3b to modify a part of the core layer 3b. The grating 7 is formed. However, in the manufacturing method of the present embodiment, a plurality of laser beams 16a are focused and irradiated in the core layer 3b in a spot shape, and the grating 7 is scanned by curving along the area where the linear area 7a is to be formed. Is forming.

【0062】なお、パルスレーザ光16によってグレー
ティング7を形成する形成方法に関しては、ステージを
傾斜させずに集光レンズによってコア層3b内に点状に
集光照射して曲線状に走査する過程を、コア層3bの厚
み方向における形成位置(深さ)を変えながら繰り返す
ようにしてもよい。また、本実施形態では、ステージの
傾斜によってグレーティング7を一括して形成している
が、パルスレーザ光16を照射する光学系の光軸を上記
仮想水平面の法線方向と傾斜させて形成するようにして
もよい。また、グレーティング7を構成する多数の線状
領域7aを一定間隔で配列してあるが、線状領域7aの
周期を連続的に変化させる(チャープ化させる)ように
してもよい。
Regarding the forming method for forming the grating 7 by the pulsed laser beam 16, a process of converging and irradiating the core layer 3b in a spot-like manner with a condenser lens without inclining the stage and scanning it in a curved manner is described. It may be repeated while changing the formation position (depth) in the thickness direction of the core layer 3b. Further, in the present embodiment, the grating 7 is formed collectively by the inclination of the stage, but the optical axis of the optical system for irradiating the pulsed laser light 16 may be formed so as to be inclined with respect to the normal direction of the virtual horizontal plane. You may Further, although a large number of linear regions 7a forming the grating 7 are arranged at regular intervals, the period of the linear regions 7a may be continuously changed (chirped).

【0063】ところで、上記各実施形態では、光結合器
(実施形態1,3,4ではグレーティング7、実施形態
2ではグレーティング7,8)は、あらかじめ発光素子
2の受光部2aあるいは発光素子12の発光部12aを
認識・把握してから、受光部2a全域あるいは発光部1
2a全域をカバーするように形成しているが、回路基板
1上に実装した光デバイス(受光素子2ないし発光素子
12)近傍に設けられたアライメント用マーク、あるい
は光デバイス自身または光デバイス上に形成されたアラ
イメント用マークを認識して光結合器の形成位置を決定
してもよい。
By the way, in each of the above-described embodiments, the optical coupler (the grating 7 in the first, third, and fourth embodiments, and the grating 7, 8 in the second embodiment) is provided in advance in the light receiving portion 2a of the light emitting element 2 or the light emitting element 12. After recognizing and grasping the light emitting unit 12a, the entire light receiving unit 2a or the light emitting unit 1
Although it is formed so as to cover the entire area of 2a, it is formed on an alignment mark provided in the vicinity of the optical device (light receiving element 2 to light emitting element 12) mounted on the circuit board 1, or on the optical device itself or on the optical device. The formed alignment mark may be recognized to determine the formation position of the optical coupler.

【0064】また、上記各実施形態における光結合器
は、光導波路3と光デバイスとの間で光を結合するため
に用いているが、光導波路3と他の光導波路との間で光
を結合するために用いてもよい。また、上記各実施形態
では、グレーティング7,8の線状領域7a,8aの屈
折率がコア層3bの屈折率よりも高くなっているが、線
状領域7a,8aの屈折率はコア層3bの屈折率と異な
っていればよく、線状領域7a,8aの屈折率をコア層
3bの屈折率よりも小さくするようにしてもよい。
The optical coupler in each of the above embodiments is used to couple light between the optical waveguide 3 and the optical device. However, the optical coupler is used to couple light between the optical waveguide 3 and other optical waveguides. It may be used for binding. Further, in each of the above-described embodiments, the refractive index of the linear regions 7a and 8a of the gratings 7 and 8 is higher than the refractive index of the core layer 3b, but the refractive index of the linear regions 7a and 8a is the core layer 3b. The refractive index of the linear regions 7a and 8a may be smaller than that of the core layer 3b.

【0065】[0065]

【発明の効果】請求項1の発明は、光導波路と他の光導
波路若しくは光デバイスとの間で光を結合する光結合器
であって、光導波路のコア層とは屈折率の異なる多数の
微細な線状領域がコア層を導波する光の波長程度の間隔
でコア層内に規則的に配列された少なくとも1つのグレ
ーティングを備え、グレーティングは、各線状領域がコ
ア層の厚み寸法内に設けられてなるものであり、光結合
器がグレーティングにより構成されているので、高精度
に機械加工した反射板を用いる必要がなく光電気混載配
線板に利用する場合に光導波路に対する位置決めが不要
となって低コスト化を図れ、しかも、グレーティングが
コア層内に形成されているので、従来のようにコアとク
ラッドとの界面に形成されたグレーティングに比べて導
波光との相互作用を高めることができて結合効率を高め
ることができるという効果があり、また、グレーティン
グを構成する各線状領域がコア層の厚み寸法内に設けら
れているので、コア層の厚み方向における位相整合条件
を満たすことができ、グレーティングにおける線状領域
の周期の調整のみで任意の方向の光デバイスとの結合が
可能になるという効果がある。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an optical coupler for coupling light between an optical waveguide and another optical waveguide or an optical device, which has a large number of different refractive indexes from the core layer of the optical waveguide. The fine linear region is provided with at least one grating regularly arranged in the core layer at intervals of about the wavelength of light guided in the core layer, and the linear region is such that each linear region is within the thickness dimension of the core layer. Since it is provided, and since the optical coupler is composed of a grating, it is not necessary to use a reflector plate machined with high precision, and positioning with respect to the optical waveguide is unnecessary when using it for an opto-electric hybrid wiring board. Therefore, the cost can be reduced, and since the grating is formed in the core layer, it interacts with the guided light as compared to the conventional grating formed at the interface between the core and the clad. It has the effect of increasing the coupling efficiency, and since each linear region forming the grating is provided within the thickness dimension of the core layer, the phase matching condition in the thickness direction of the core layer can be set. There is an effect that it can be satisfied, and coupling with an optical device in any direction becomes possible only by adjusting the period of the linear region in the grating.

【0066】請求項2の発明は、光導波路と他の光導波
路との間で光を結合する光結合器であって、光導波路の
コア層とは屈折率の異なる多数の微細な線状領域がコア
層を導波する光の波長程度の間隔でコア層内に規則的に
配列された少なくとも1つのグレーティングを備え、グ
レーティングは、各線状領域がコア層の厚み寸法内に設
けられてなるものであり、光結合器がグレーティングに
より構成されているので、高精度に機械加工した反射板
を用いる必要がなく光電気混載配線板に利用する場合に
光導波路に対する位置決めが不要となって低コスト化を
図れ、しかも、グレーティングがコア層内に形成されて
いるので、従来のようにコアとクラッドとの界面に形成
されたグレーティングに比べて導波光との相互作用を高
めることができて結合効率を高めることができるという
効果があり、また、グレーティングを構成する各線状領
域がコア層の厚み寸法内に設けられているので、コア層
の厚み方向における位相整合条件を満たすことができ、
グレーティングにおける線状領域の周期の調整のみで任
意の方向の光デバイスとの結合が可能になるという効果
がある。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical coupler for coupling light between an optical waveguide and another optical waveguide, wherein a large number of fine linear regions having a different refractive index from the core layer of the optical waveguide. Has at least one grating regularly arranged in the core layer at intervals of about the wavelength of light guided in the core layer, and the grating has each linear region provided within the thickness dimension of the core layer. Since the optical coupler is composed of a grating, it is not necessary to use a highly-precision machined reflector, and when using it for an opto-electric hybrid wiring board, positioning is not required for the optical waveguide and cost reduction is achieved. Moreover, since the grating is formed in the core layer, it is possible to enhance the interaction with the guided light as compared with the conventional grating formed at the interface between the core and the clad. There is an effect that it is possible to increase the coupling efficiency, and since each linear region constituting the grating is provided within the thickness dimension of the core layer, can satisfying the phase matching condition in the thickness direction of the core layer,
There is an effect that coupling with an optical device in an arbitrary direction becomes possible only by adjusting the period of the linear region in the grating.

【0067】請求項3の発明は、請求項1または請求項
2の発明において、前記グレーティングは、前記各線状
領域の形成位置を、前記コア層の厚み方向において前記
コア層内を伝搬する導波モードの光の電界の振幅が最大
になる位置に一致させてあるので、前記光結合器での結
合効率を高めることができるという効果がある。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the grating is a waveguide that propagates the formation position of each of the linear regions in the core layer in the thickness direction of the core layer. Since it is matched with the position where the amplitude of the electric field of the mode light is maximized, there is an effect that the coupling efficiency in the optical coupler can be increased.

【0068】請求項4の発明は、請求項3の発明におい
て、前記光導波路が複数の導波モードの存在するマルチ
モード光導波路であり、前記グレーティングを導波モー
ドの数だけ備え、前記各グレーティングは、前記コア層
の厚み方向において各導波モードそれぞれの光の電界の
振幅が最大になる位置に形成されているので、マルチモ
ード光導波路に対して前記光結合器の結合効率を高める
ことができるという効果がある。
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the optical waveguide is a multimode optical waveguide having a plurality of waveguide modes, and the grating is provided in the number of waveguide modes. Are formed at positions where the amplitude of the electric field of light in each of the guided modes is maximized in the thickness direction of the core layer, so that the coupling efficiency of the optical coupler with respect to the multimode optical waveguide can be improved. The effect is that you can do it.

【0069】請求項5の発明は、請求項4の発明におい
て、前記各グレーティングが前記コア層の光の伝搬方向
に沿って配列されているので、前記コア層の厚みが薄い
場合でも前記各導波モード毎に対応するグレーティング
が重なったり相互に干渉するのを防止することができる
という効果がある。
According to the invention of claim 5, in the invention of claim 4, since the respective gratings are arranged along the light propagation direction of the core layer, even if the thickness of the core layer is thin, There is an effect that it is possible to prevent the gratings corresponding to each wave mode from overlapping or interfering with each other.

【0070】請求項6の発明は、請求項1または請求項
2の発明において、前記グレーティングは、前記コア層
の厚み方向における前記各線状領域の形成位置を前記コ
ア層の光の伝搬方向に沿って次第に変化させてあるの
で、光の伝搬方向に沿った位置に応じて光波との相互作
用の強さが変化することになり、例えば、光導波路の導
波光を光導波路外へ放射させる場合には空間放射光(光
デバイスまたは他の光導波路へ入射させる光)の強度分
布の形状を光導波路の導波光の強度分布の形状に近づけ
ることができるという効果があり、空間光(光デバイス
または他の光導波路から出射された光)を光導波路へ入
射させる場合には導波光の強度分布の形状を空間光の強
度分布の形状に近づけることができて結合効率を高める
ことができるという効果がある。
According to a sixth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the grating defines the position where each of the linear regions is formed in the thickness direction of the core layer along the light propagation direction of the core layer. Since the intensity of the interaction with the light wave changes depending on the position along the light propagation direction, for example, when the guided light of the optical waveguide is emitted to the outside of the optical waveguide. Has the effect that the shape of the intensity distribution of spatially radiated light (light incident on an optical device or other optical waveguide) can be approximated to the shape of the intensity distribution of guided light of an optical waveguide. When the light emitted from the optical waveguide is incident on the optical waveguide, the shape of the intensity distribution of the guided light can be approximated to the shape of the intensity distribution of the spatial light, and the coupling efficiency can be improved. There is a result.

【0071】請求項7の発明は、請求項1ないし請求項
6のいずれかに記載の光結合器の製造方法であって、前
記グレーティングを形成する際には、前記コア層内にレ
ーザ光を集光照射して前記コア層の一部を改質すること
により前記各線状領域を形成するので、前記コア層内に
レーザ光を集光照射して前記コア層の一部を改質するこ
とで前記グレーティングの前記各線状領域を形成できる
から、リソグラフィ法のような比較的複雑な工程によら
ず簡単なプロセスで前記グレーティングを形成すること
ができるという効果があり、また、前記光結合器の形成
時にコア層の表面に損傷が発生するのを防止することが
できるという効果がある。
A seventh aspect of the present invention is the method for manufacturing an optical coupler according to any one of the first to sixth aspects, wherein laser light is introduced into the core layer when the grating is formed. Since each linear region is formed by converging and irradiating to modify a part of the core layer, converging and irradiating laser light into the core layer to modify a part of the core layer. Since each of the linear regions of the grating can be formed by, there is an effect that the grating can be formed by a simple process without using a relatively complicated process such as a lithography method. This has the effect of preventing damage to the surface of the core layer during formation.

【0072】請求項8の発明は、請求項7の発明におい
て、前記各線状領域を形成するために、前記コア層内に
前記レーザ光を点状に集光照射して走査するので、前記
各線状領域の延長方向に直交する断面を円状に形成する
ことができ、しかも、前記各線状領域の形状が直線状で
あっても曲線状であっても容易に形成することが可能と
なるという効果がある。
According to the invention of claim 8, in the invention of claim 7, in order to form each of the linear regions, the laser light is focused and irradiated in spots in the core layer, so that each line is scanned. It is possible to form a circular cross section orthogonal to the extension direction of the linear region, and it is possible to easily form the linear region regardless of whether the linear region is linear or curved. effective.

【0073】請求項9の発明は、請求項7の発明におい
て、前記各線状領域を形成するために、前記コア層内に
前記レーザ光を複数の点状に集光照射して走査するの
で、一度の走査で複数の線状領域を形成できるから、製
造時間を短縮することができ、結果的に低コスト化を図
れるという効果がある。
According to the invention of claim 9, in the invention of claim 7, in order to form each of the linear regions, the laser light is condensed and irradiated in a plurality of spots in the core layer, and scanning is performed. Since a plurality of linear regions can be formed by one scanning, the manufacturing time can be shortened, and as a result, the cost can be reduced.

【0074】請求項10の発明は、請求項7の発明にお
いて、前記各線状領域を形成するために、前記コア層内
に前記レーザ光を前記各線状領域の形状に対応した線状
に集光照射するので、レーザ光を点状に集光して走査す
る場合に比べて製造時間を大幅に短縮することができる
という効果がある。
According to a tenth aspect of the invention, in the invention of the seventh aspect, in order to form the linear regions, the laser light is condensed into a linear shape corresponding to the shape of the linear regions in the core layer. Since the irradiation is performed, there is an effect that the manufacturing time can be significantly shortened as compared with the case where the laser light is condensed in a spot shape and scanned.

【0075】請求項11の発明は、請求項8または請求
項9の発明において、前記レーザ光の走査方向を前記各
線状領域の延長方向に合わせてあるので、前記各線状領
域の形状として種々の形状に対応可能となるという効果
がある。
According to the invention of claim 11, in the invention of claim 8 or claim 9, since the scanning direction of the laser beam is aligned with the extension direction of each of the linear regions, various shapes of the linear regions can be obtained. The effect is that it can be adapted to the shape.

【0076】請求項12の発明は、請求項4または請求
項5記載の光結合器の製造方法であって、前記複数のグ
レーティングの形成にあたって、前記コア層内にレーザ
光を集光照射して前記コア層の一部を改質することによ
り前記グレーティングを形成する過程を繰り返す際に、
前記コア層の厚み方向において前記レーザ光を集光照射
する位置を調節するので、前記マルチモード光導波路に
対応したグレーティングを容易に形成することができる
という効果がある。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an optical coupler according to the fourth or fifth aspect, wherein the core layer is condensed and irradiated with laser light when the plurality of gratings are formed. When repeating the process of forming the grating by modifying a part of the core layer,
Since the position where the laser light is focused and irradiated is adjusted in the thickness direction of the core layer, there is an effect that a grating corresponding to the multimode optical waveguide can be easily formed.

【0077】請求項13の発明は、請求項5記載の光結
合器の製造方法であって、前記複数のグレーティングの
形成にあたって、前記コア層内にレーザ光を集光照射し
て前記コア層の一部を改質することにより前記グレーテ
ィングを形成する過程を繰り返す際に、前記コア層の光
の伝搬方向における位置をずらし且つ前記コア層の厚み
方向において前記レーザ光を集光照射する位置を調節す
るので、前記マルチモード光導波路に対応したグレーテ
ィングを容易に形成することができるという効果があ
る。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing the optical coupler according to the fifth aspect, in forming the plurality of gratings, a laser beam is condensed and irradiated into the core layer to form the core layer. When repeating the process of forming the grating by modifying a part thereof, the position of the core layer in the light propagation direction is shifted and the position of concentrating and irradiating the laser light in the thickness direction of the core layer is adjusted. Therefore, there is an effect that a grating corresponding to the multimode optical waveguide can be easily formed.

【0078】請求項14の発明は、請求項6記載の光結
合器の製造方法であって、前記グレーティングの形成に
あたって、前記コア層内にレーザ光を集光照射して前記
コア層の一部を改質することにより前記線状領域を形成
する過程を繰り返す際に、前記コア層の厚み方向におい
て前記レーザ光を集光照射する位置を調節するので、前
記コア層の厚み方向における前記線状領域の形成位置が
前記光の進行方向に沿って次第に変化したグレーティン
グを容易に形成することができるという効果がある。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing the optical coupler according to the sixth aspect, in forming the grating, a laser beam is focused and irradiated into the core layer to form a part of the core layer. When repeating the process of forming the linear region by modifying, the position for converging and irradiating the laser beam in the thickness direction of the core layer is adjusted, so that the linear shape in the thickness direction of the core layer is adjusted. There is an effect that it is possible to easily form a grating in which the formation position of the region gradually changes along the light traveling direction.

【0079】請求項15の発明は、請求項6記載の光結
合器の製造方法であって、前記コア層内にレーザ光を集
光照射して前記コア層の一部を改質することで前記線状
領域を形成するようにし、前記コア層の厚み方向を仮想
水平面の法線方向に揃え且つ前記レーザ光の光軸を前記
コア層の厚み方向に対して傾斜させた状態で前記レーザ
光を走査するので、前記コア層の厚み方向における前記
線状領域の形成位置が前記光の進行方向に沿って次第に
変化したグレーティングを容易に形成することができる
という効果がある。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing the optical coupler according to the sixth aspect, laser light is focused and irradiated into the core layer to modify a part of the core layer. The laser light is formed in a state where the linear region is formed, the thickness direction of the core layer is aligned with the normal direction of the virtual horizontal plane, and the optical axis of the laser light is inclined with respect to the thickness direction of the core layer. Since the scanning is performed, it is possible to easily form a grating in which the formation position of the linear region in the thickness direction of the core layer is gradually changed along the light traveling direction.

【0080】請求項16の発明は、請求項6記載の光結
合器の製造方法であって、前記コア層内にレーザ光を集
光照射して前記コア層の一部を改質することで前記線状
領域を形成するようにし、前記コア層の厚み方向を仮想
水平面の法線方向から傾斜させ且つ前記レーザ光の光軸
方向を前記仮想水平面の法線方向に揃えた状態で前記レ
ーザ光を走査するので、前記コア層の厚み方向における
前記線状領域の形成位置が前記光の進行方向に沿って次
第に変化したグレーティングを容易に形成することがで
きるという効果がある。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing an optical coupler according to the sixth aspect, laser light is focused and irradiated into the core layer to modify a part of the core layer. The laser light in the state where the linear region is formed, the thickness direction of the core layer is inclined from the normal direction of the virtual horizontal plane, and the optical axis direction of the laser light is aligned with the normal direction of the virtual horizontal plane. Since the scanning is performed, it is possible to easily form a grating in which the formation position of the linear region in the thickness direction of the core layer is gradually changed along the light traveling direction.

【0081】請求項17の発明は、回路基板と、回路基
板上に実装された光デバイスと、回路基板の前記光デバ
イスが実装された面側において少なくとも前記光デバイ
スを覆うように配設されコア層の厚み方向が前記回路基
板の厚み方向に一致する光導波路と、光導波路と光デバ
イスとの間で光を結合する請求項1,3〜6のいずれか
1項に記載の光結合器とを備えてなるものであり、光結
合器がグレーティングにより構成されているので、高精
度に機械加工した反射板を用いる必要がなく小型化およ
び低コスト化が容易になるという効果があり、しかも、
グレーティングがコア層内に形成されているので、従来
のようにコアとクラッドとの界面に形成されたグレーテ
ィングを利用している場合に比べて導波光との相互作用
を高めることができて結合効率を高めることができると
いう効果がある。
According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided a circuit board, an optical device mounted on the circuit board, and a core disposed so as to cover at least the optical device on a surface side of the circuit board on which the optical device is mounted. The optical waveguide according to any one of claims 1 to 3, wherein an optical waveguide whose layer thickness direction matches the thickness direction of the circuit board, and which couples light between the optical waveguide and the optical device. Since the optical coupler is composed of a grating, there is no need to use a reflector plate machined with high precision, and there is an effect that miniaturization and cost reduction can be facilitated.
Since the grating is formed in the core layer, the interaction with the guided light can be enhanced and the coupling efficiency can be improved compared to the case where the grating formed at the interface between the core and the clad as in the past is used. There is an effect that can increase.

【0082】請求項18の発明は、請求項17記載の光
電気混載配線板の製造方法であって、前記回路基板上に
前記光デバイスを実装した後で前記光導波路を形成し、
その後、前記コア層内における前記光結合器の形成位置
を決定してから、前記コア層内にレーザ光を集光照射し
て前記コア層の一部を改質することで前記光結合器を構
成するグレーティングの各線状領域を形成するように
し、前記光結合器の形成位置を決定する際に、前記回路
基板において前記光デバイスの近傍に設けたアライメン
ト用マーク、前記光デバイス自身、前記光デバイス上に
設けたアライメント用マークのいずれか1つを認識させ
ることで前記光結合器の形成位置を決定するので、前記
回路基板上に前記光デバイスを実装してさらに前記光導
波路を形成した後で前記光結合器を形成することができ
るから、低コスト化および小型化が可能な光電気混載配
線板を容易に形成することができるとともに、多品種生
産に容易に対応することができるという効果がある。
The invention of claim 18 is the method of manufacturing an opto-electric hybrid wiring board according to claim 17, wherein the optical waveguide is formed after the optical device is mounted on the circuit board,
After that, after determining the formation position of the optical coupler in the core layer, a laser beam is condensed and irradiated in the core layer to modify a part of the core layer to form the optical coupler. An alignment mark provided near the optical device on the circuit board when forming the linear regions of the constituent gratings and determining the formation position of the optical coupler, the optical device itself, and the optical device. Since the formation position of the optical coupler is determined by recognizing any one of the alignment marks provided above, after the optical device is mounted on the circuit board and the optical waveguide is further formed. Since the optical coupler can be formed, it is possible to easily form an opto-electric hybrid wiring board that can be manufactured at low cost and can be downsized, and easily handle multi-product production. There is an effect that theft can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施形態1を示し、(a)は光電気混載配線板
の概略構成図、(b)は要部の表面レイアウト説明図で
ある。
1A and 1B show a first embodiment, FIG. 1A is a schematic configuration diagram of an opto-electric hybrid wiring board, and FIG. 1B is a surface layout explanatory diagram of essential parts.

【図2】同上の製造方法を説明するための主要工程断面
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of main steps for explaining the above manufacturing method.

【図3】実施形態2を示す光電気混載配線板の概略構成
図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an opto-electric hybrid wiring board showing a second embodiment.

【図4】同上の製造方法の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of the above manufacturing method.

【図5】実施形態3を示す光電気混載配線板の概略構成
図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an opto-electric hybrid wiring board showing a third embodiment.

【図6】同上の製造方法の説明図である。FIG. 6 is an explanatory view of the above manufacturing method.

【図7】実施形態4を示し、(a)は光電気混載配線板
の概略構成図、(b)は要部の表面レイアウトの説明図
である。
7A and 7B show a fourth embodiment, FIG. 7A is a schematic configuration diagram of an opto-electric hybrid wiring board, and FIG. 7B is an explanatory diagram of a surface layout of essential parts.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 回路基板 1a 絶縁基板 1b 導体パターン 2 受光素子 2a 受光部 3 光導波路 3a クラッド層 3b コア層 3c クラッド層 4 反射層 7 グレーティング 7a 線状領域 1 circuit board 1a insulating substrate 1b Conductor pattern 2 Light receiving element 2a Light receiving part 3 Optical waveguide 3a clad layer 3b core layer 3c clad layer 4 Reflective layer 7 grating 7a linear area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05K 1/02 H01L 31/02 D (72)発明者 裏 升吾 大阪市都島区高倉町1丁目14番11号 Fターム(参考) 2H037 AA01 BA02 BA11 CA33 2H047 KA02 LA01 MA01 PA22 QA05 TA11 5E338 AA01 BB80 DD11 EE32 EE42 5F088 BA20 BB01 HA20 JA02 JA10 JA14 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H05K 1/02 H01L 31/02 D (72) Inventor Urasagi 1-14 Takakura-cho, Miyakojima-ku, Osaka No. 11 F term (reference) 2H037 AA01 BA02 BA11 CA33 2H047 KA02 LA01 MA01 PA22 QA05 TA11 5E338 AA01 BB80 DD11 EE32 EE42 5F088 BA20 BB01 HA20 JA02 JA10 JA14

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光導波路と光デバイスとの間で光を結合
する光結合器であって、光導波路のコア層とは屈折率の
異なる多数の微細な線状領域がコア層を導波する光の波
長程度の間隔でコア層内に規則的に配列された少なくと
も1つのグレーティングを備え、グレーティングは、各
線状領域がコア層の厚み寸法内に設けられてなることを
特徴とする光結合器。
1. An optical coupler for coupling light between an optical waveguide and an optical device, wherein a large number of fine linear regions having a different refractive index from the core layer of the optical waveguide guide the core layer. An optical coupler comprising at least one grating regularly arranged in the core layer at intervals of about the wavelength of light, wherein each linear region is provided within the thickness dimension of the core layer. .
【請求項2】 光導波路と他の光導波路との間で光を結
合する光結合器であって、光導波路のコア層とは屈折率
の異なる多数の微細な線状領域がコア層を導波する光の
波長程度の間隔でコア層内に規則的に配列された少なく
とも1つのグレーティングを備え、グレーティングは、
各線状領域がコア層の厚み寸法内に設けられてなること
を特徴とする光結合器。
2. An optical coupler for coupling light between an optical waveguide and another optical waveguide, wherein a large number of fine linear regions having a different refractive index from the core layer of the optical waveguide guide the core layer. At least one grating is regularly arranged in the core layer at intervals of about the wavelength of the oscillating light, and the grating is
An optical coupler, wherein each linear region is provided within the thickness dimension of the core layer.
【請求項3】 前記グレーティングは、前記各線状領域
の形成位置を、前記コア層の厚み方向において前記コア
層内を伝搬する導波モードの光の電界の振幅が最大にな
る位置に一致させてなることを特徴とする請求項1また
は請求項2記載の光結合器。
3. In the grating, the formation position of each of the linear regions is made to coincide with the position where the amplitude of the electric field of the guided mode light propagating in the core layer is maximized in the thickness direction of the core layer. The optical coupler according to claim 1 or 2, wherein
【請求項4】 前記光導波路が複数の導波モードの存在
するマルチモード光導波路であり、前記グレーティング
を導波モードの数だけ備え、前記各グレーティングは、
前記コア層の厚み方向において各導波モードそれぞれの
光の電界の振幅が最大になる位置に形成されてなること
を特徴とする請求項3記載の光結合器。
4. The optical waveguide is a multimode optical waveguide in which a plurality of guided modes exist, and the grating is provided in the number of guided modes, and each of the gratings includes:
The optical coupler according to claim 3, wherein the optical coupler is formed at a position where the amplitude of the electric field of light in each of the guided modes is maximized in the thickness direction of the core layer.
【請求項5】 前記各グレーティングが前記コア層の光
の伝搬方向に沿って配列されてなることを特徴とする請
求項4記載の光結合器。
5. The optical coupler according to claim 4, wherein the gratings are arranged along the light propagation direction of the core layer.
【請求項6】 前記グレーティングは、前記コア層の厚
み方向における前記各線状領域の形成位置を前記コア層
の光の伝搬方向に沿って次第に変化させてなることを特
徴とする請求項1または請求項2記載の光結合器。
6. The grating is formed by gradually changing a formation position of each of the linear regions in a thickness direction of the core layer along a light propagation direction of the core layer. Item 2. The optical coupler according to item 2.
【請求項7】 請求項1ないし請求項6のいずれかに記
載の光結合器の製造方法であって、前記グレーティング
を形成する際には、前記コア層内にレーザ光を集光照射
して前記コア層の一部を改質することにより前記各線状
領域を形成することを特徴とする光結合器の製造方法。
7. The method for manufacturing an optical coupler according to claim 1, wherein when the grating is formed, laser light is focused and irradiated in the core layer. A method for manufacturing an optical coupler, wherein each of the linear regions is formed by modifying a part of the core layer.
【請求項8】 前記各線状領域を形成するために、前記
コア層内に前記レーザ光を点状に集光照射して走査する
ことを特徴とする請求項7記載の光結合器の製造方法。
8. The method of manufacturing an optical coupler according to claim 7, wherein in order to form each of the linear regions, the laser light is condensed and irradiated in a spot shape in the core layer and scanning is performed. .
【請求項9】 前記各線状領域を形成するために、前記
コア層内に前記レーザ光を複数の点状に集光照射して走
査することを特徴とする請求項7記載の光結合器の製造
方法。
9. The optical coupler according to claim 7, wherein in order to form each of the linear regions, the laser light is condensed and irradiated in a plurality of spots in the core layer to perform scanning. Production method.
【請求項10】 前記各線状領域を形成するために、前
記コア層内に前記レーザ光を前記各線状領域の形状に対
応した線状に集光照射することを特徴とする請求項7記
載の光結合器の製造方法。
10. The method according to claim 7, wherein in order to form each of the linear regions, the laser light is condensed and irradiated into the core layer in a linear shape corresponding to the shape of each of the linear regions. Optical coupler manufacturing method.
【請求項11】 前記レーザ光の走査方向を前記各線状
領域の延長方向に合わせてなることを特徴とする請求項
8または請求項9記載の光結合器の製造方法。
11. The method of manufacturing an optical coupler according to claim 8, wherein the scanning direction of the laser light is aligned with the extension direction of each linear region.
【請求項12】 請求項4または請求項5記載の光結合
器の製造方法であって、前記複数のグレーティングの形
成にあたって、前記コア層内にレーザ光を集光照射して
前記コア層の一部を改質することにより前記グレーティ
ングを形成する過程を繰り返す際に、前記コア層の厚み
方向において前記レーザ光を集光照射する位置を調節す
ることを特徴とする光結合器の製造方法。
12. The method for manufacturing an optical coupler according to claim 4, wherein in forming the plurality of gratings, a laser beam is focused and irradiated into the core layer to form one of the core layers. A method of manufacturing an optical coupler, wherein a position for converging and irradiating the laser beam in the thickness direction of the core layer is adjusted when the process of forming the grating by modifying the portion is repeated.
【請求項13】 請求項5記載の光結合器の製造方法で
あって、前記複数のグレーティングの形成にあたって、
前記コア層内にレーザ光を集光照射して前記コア層の一
部を改質することにより前記グレーティングを形成する
過程を繰り返す際に、前記コア層の光の伝搬方向におけ
る位置をずらし且つ前記コア層の厚み方向において前記
レーザ光を集光照射する位置を調節することを特徴とす
る光結合器の製造方法。
13. The method of manufacturing an optical coupler according to claim 5, wherein in forming the plurality of gratings,
When repeating the process of concentrating and irradiating the core layer with laser light to modify the part of the core layer to form the grating, the position of the core layer in the light propagation direction is shifted and A method for manufacturing an optical coupler, comprising adjusting a position at which the laser light is condensed and irradiated in the thickness direction of the core layer.
【請求項14】 請求項6記載の光結合器の製造方法で
あって、前記グレーティングの形成にあたって、前記コ
ア層内にレーザ光を集光照射して前記コア層の一部を改
質することにより前記線状領域を形成する過程を繰り返
す際に、前記コア層の厚み方向において前記レーザ光を
集光照射する位置を調節することを特徴とする光結合器
の製造方法。
14. The method for manufacturing an optical coupler according to claim 6, wherein in forming the grating, a laser beam is focused and irradiated into the core layer to modify a part of the core layer. A method for manufacturing an optical coupler, wherein the position for converging and irradiating the laser beam in the thickness direction of the core layer is adjusted when the process of forming the linear region is repeated.
【請求項15】 請求項6記載の光結合器の製造方法で
あって、前記コア層内にレーザ光を集光照射して前記コ
ア層の一部を改質することで前記線状領域を形成するよ
うにし、前記コア層の厚み方向を仮想水平面の法線方向
に揃え且つ前記レーザ光の光軸を前記コア層の厚み方向
に対して傾斜させた状態で前記レーザ光を走査すること
を特徴とする光結合器の製造方法。
15. The method for manufacturing an optical coupler according to claim 6, wherein the linear region is formed by modifying a part of the core layer by condensing and irradiating the core layer with a laser beam. And scanning the laser light in a state in which the thickness direction of the core layer is aligned with the normal direction of the virtual horizontal plane and the optical axis of the laser light is inclined with respect to the thickness direction of the core layer. A method for manufacturing a featured optical coupler.
【請求項16】 請求項6記載の光結合器の製造方法で
あって、前記コア層内にレーザ光を集光照射して前記コ
ア層の一部を改質することで前記線状領域を形成するよ
うにし、前記コア層の厚み方向を仮想水平面の法線方向
から傾斜させ且つ前記レーザ光の光軸方向を前記仮想水
平面の法線方向に揃えた状態で前記レーザ光を走査する
ことを特徴とする光結合器の製造方法。
16. The method for manufacturing an optical coupler according to claim 6, wherein the linear region is formed by condensing and irradiating a laser beam into the core layer to modify a part of the core layer. Forming the core layer and scanning the laser light in a state where the thickness direction of the core layer is inclined from the normal direction of the virtual horizontal plane and the optical axis direction of the laser light is aligned with the normal direction of the virtual horizontal plane. A method for manufacturing a featured optical coupler.
【請求項17】 回路基板と、回路基板上に実装された
光デバイスと、回路基板の前記光デバイスが実装された
面側において少なくとも前記光デバイスを覆うように配
設されコア層の厚み方向が前記回路基板の厚み方向に一
致する光導波路と、光導波路と光デバイスとの間で光を
結合する請求項1,3〜6のいずれか1項に記載の光結
合器とを備えてなることを特徴とする光電気混載配線
板。
17. A circuit board, an optical device mounted on the circuit board, and a core layer having a thickness direction arranged so as to cover at least the optical device on a surface side of the circuit board on which the optical device is mounted. An optical waveguide provided in the thickness direction of the circuit board, and the optical coupler according to any one of claims 1 to 3 for coupling light between the optical waveguide and an optical device. An opto-electric hybrid wiring board characterized by.
【請求項18】 請求項17記載の光電気混載配線板の
製造方法であって、前記回路基板上に前記光デバイスを
実装した後で前記光導波路を形成し、その後、前記コア
層内における前記光結合器の形成位置を決定してから、
前記コア層内にレーザ光を集光照射して前記コア層の一
部を改質することで前記光結合器を構成するグレーティ
ングの各線状領域を形成するようにし、前記光結合器の
形成位置を決定する際に、前記回路基板において前記光
デバイスの近傍に設けたアライメント用マーク、前記光
デバイス自身、前記光デバイス上に設けたアライメント
用マークのいずれか1つを認識させることで前記光結合
器の形成位置を決定することを特徴とする光電気混載配
線板の製造方法。
18. The method for manufacturing an opto-electric hybrid wiring board according to claim 17, wherein the optical waveguide is formed after the optical device is mounted on the circuit board, and then the optical waveguide is formed in the core layer. After determining the formation position of the optical coupler,
A laser beam is focused and irradiated in the core layer to modify a part of the core layer so as to form each linear region of the grating forming the optical coupler, and the formation position of the optical coupler. The optical coupling by recognizing any one of the alignment mark provided in the vicinity of the optical device on the circuit board, the optical device itself, and the alignment mark provided on the optical device when determining A method for manufacturing an opto-electric hybrid wiring board, characterized in that the formation position of the container is determined.
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