JP2003279770A - 光伝送シート、これを用いた光電融合基板及び光伝送方法 - Google Patents
光伝送シート、これを用いた光電融合基板及び光伝送方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電磁波干渉ノイズの心配がなく、さらに、設計
の自由度が高い光電融合配線基板、光電融合配線基板に
使用される光伝送シート、及び光伝播角分布を異ならせ
て光信号を多重化、ルーティングして伝送する光伝送方
法である。 【解決手段】光線が２次元光導波路を伝播する際の光線
と２次元面との成す角度を厚さ方向伝播角とするとき、
光伝送シート101は、異なる厚さ方向伝播角分布を有し
た複数の光線束を２次元光導波路に伝播させる。そのた
めに伝播角設定手段107を備える。
の自由度が高い光電融合配線基板、光電融合配線基板に
使用される光伝送シート、及び光伝播角分布を異ならせ
て光信号を多重化、ルーティングして伝送する光伝送方
法である。 【解決手段】光線が２次元光導波路を伝播する際の光線
と２次元面との成す角度を厚さ方向伝播角とするとき、
光伝送シート101は、異なる厚さ方向伝播角分布を有し
た複数の光線束を２次元光導波路に伝播させる。そのた
めに伝播角設定手段107を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２次元光導波路に
厚さ方向伝播角の設定手段を有した光伝送シート、これ
を用いた光回路および電子回路が混在して配置された光
電融合基板、異なる光伝播角分布で光信号を多重化、ル
ーティングして伝送する光伝送方法に関する。
厚さ方向伝播角の設定手段を有した光伝送シート、これ
を用いた光回路および電子回路が混在して配置された光
電融合基板、異なる光伝播角分布で光信号を多重化、ル
ーティングして伝送する光伝送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、パーソナルコンピューター、さら
には携帯電話や個人情報端末（ＰＤＡ: Personal Dig
ital Assistant）などの情報処理機器は、処理速度の
速いことと小型・軽量であることが同時に求められる。
しかしながら、処理速度が上がるにつれ、電子回路基板
内における配線遅延の影響が大きくなることが指摘され
ている。これを防ぐには、チップ内およびチップ間の配
線を極力短くすることが最も単純な方法である。このこ
とは、基板の小型化にも繋がるため、これまで多くの提
案がなされてきた。
には携帯電話や個人情報端末（ＰＤＡ: Personal Dig
ital Assistant）などの情報処理機器は、処理速度の
速いことと小型・軽量であることが同時に求められる。
しかしながら、処理速度が上がるにつれ、電子回路基板
内における配線遅延の影響が大きくなることが指摘され
ている。これを防ぐには、チップ内およびチップ間の配
線を極力短くすることが最も単純な方法である。このこ
とは、基板の小型化にも繋がるため、これまで多くの提
案がなされてきた。
【０００３】しかしながら、処理速度が上がるにつれ、
別の問題点が顕在化してきた。それは電磁放射干渉ノイ
ズ（ＥＭＩ: Electromagnetic Interference）であ
る。
別の問題点が顕在化してきた。それは電磁放射干渉ノイ
ズ（ＥＭＩ: Electromagnetic Interference）であ
る。
【０００４】ＥＭＩについて説明する。電子部品同士が
近接して配置されることから、配線は短くなるが、配線
密度は高くなる。この結果、近接した信号線に高速の信
号が流れた場合、相互の電磁誘導により電磁波が干渉し
合ってノイズを発生し、信号が正しく伝送できないこと
がある。特にモバイル端末では、低電圧化が進む影響
で、従来より大電流で駆動されるケースが増えており、
ＥＭＩの影響が大きくなってきている。
近接して配置されることから、配線は短くなるが、配線
密度は高くなる。この結果、近接した信号線に高速の信
号が流れた場合、相互の電磁誘導により電磁波が干渉し
合ってノイズを発生し、信号が正しく伝送できないこと
がある。特にモバイル端末では、低電圧化が進む影響
で、従来より大電流で駆動されるケースが増えており、
ＥＭＩの影響が大きくなってきている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これを防ぐ方法とし
て、たとえば、電子回路基板を多層にすることで、層ご
との電磁放射ノイズ耐性（ＥＭＣ）を高める方策が通常
とられているが、コストや歩留まりの点で問題がある。
て、たとえば、電子回路基板を多層にすることで、層ご
との電磁放射ノイズ耐性（ＥＭＣ）を高める方策が通常
とられているが、コストや歩留まりの点で問題がある。
【０００６】別の手法としては、たとえば特開平5-6777
0号公報や特開平6-308519号公報に、ライン導波路すな
わちライン状光配線を用いる方法が提案されている。ラ
イン状光配線は、本質的に電磁無誘導の利点を有する
が、これらの方法では、ライン状光配線として、厚さ数
ミクロンから数十ミクロンの線状光導波路を用いてい
る。この様な手法は、光軸合わせが困難、光導波路に微
細加工が必要、部品点数が多い、作製が難しいなどの課
題がある。
0号公報や特開平6-308519号公報に、ライン導波路すな
わちライン状光配線を用いる方法が提案されている。ラ
イン状光配線は、本質的に電磁無誘導の利点を有する
が、これらの方法では、ライン状光配線として、厚さ数
ミクロンから数十ミクロンの線状光導波路を用いてい
る。この様な手法は、光軸合わせが困難、光導波路に微
細加工が必要、部品点数が多い、作製が難しいなどの課
題がある。
【０００７】また、光配線において、より多量のデータ
を高速で扱うために、多重化通信方式として、波長多
重、空間多重などが言われているが、部品点数の増加や
コストの増大が課題となり、実現されるには至っていな
いのが現状である。
を高速で扱うために、多重化通信方式として、波長多
重、空間多重などが言われているが、部品点数の増加や
コストの増大が課題となり、実現されるには至っていな
いのが現状である。
【０００８】一方で、２次元状の光導波路を光バスとし
て適用した例が、特開平11-196069号公報や特開平11-35
5249号公報に開示されている。それぞれ、特開平11-196
069号公報は光強度レベルの異なるパルス列光信号を重
畳して扱う構成を示し、特開平11-355249号公報は波長
の異なるパルス列光信号を重畳して扱う構成を示す。し
かし、これらの例は、導波路の端面からの光信号の入
射、出射に限られており、光電融合基板として適用する
には、設計の自由度や拡張性が低いという課題があっ
た。
て適用した例が、特開平11-196069号公報や特開平11-35
5249号公報に開示されている。それぞれ、特開平11-196
069号公報は光強度レベルの異なるパルス列光信号を重
畳して扱う構成を示し、特開平11-355249号公報は波長
の異なるパルス列光信号を重畳して扱う構成を示す。し
かし、これらの例は、導波路の端面からの光信号の入
射、出射に限られており、光電融合基板として適用する
には、設計の自由度や拡張性が低いという課題があっ
た。
【０００９】上記の課題に鑑み、本発明の目的は、電磁
波干渉ノイズの心配がなく、さらに、設計の自由度が高
い光電融合配線基板、該光電融合配線基板に使用され
る、２次元光導波路に厚さ方向伝播角の設定手段を有し
た光伝送シート、及び光伝播角分布を異ならせて光信号
を多重化やルーティングして伝送する光伝送方法を提供
することにある。特に、単純な構成で簡易に光回路を形
成することを可能とする２次元状の光導波路（光伝送シ
ート）、及び該２次元状光導波路の特徴を生かして新た
な多重化通信を実現可能にした光電融合配線基板を提供
することにある。
波干渉ノイズの心配がなく、さらに、設計の自由度が高
い光電融合配線基板、該光電融合配線基板に使用され
る、２次元光導波路に厚さ方向伝播角の設定手段を有し
た光伝送シート、及び光伝播角分布を異ならせて光信号
を多重化やルーティングして伝送する光伝送方法を提供
することにある。特に、単純な構成で簡易に光回路を形
成することを可能とする２次元状の光導波路（光伝送シ
ート）、及び該２次元状光導波路の特徴を生かして新た
な多重化通信を実現可能にした光電融合配線基板を提供
することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
する本発明の光伝送シートは、２次元光導波路を用い
て、光により情報伝達を行う光伝送シートであって、光
線が２次元光導波路を伝播する際の該光線と該２次元面
との成す角度を厚さ方向伝播角とするとき、異なる厚さ
方向伝播角分布を有した複数の光線束を２次元光導波路
に伝播させることを特徴とする。尚、本明細書において
は、単に「伝播角θｚ」、「伝播角設定器」、「伝播角
分別器」等と言う場合の伝播角も、厚さ方向の伝播角θ
ｚ（図３のｚ方向伝播角θｚ）を意味するものとする。
また、正確には或る程度の幅のある伝播角分布ないし伝
播角範囲である場合でも、単に伝播角と言う場合があ
る。また、本明細書においては、「光線束」とは、光線
の集合体であり、たとえば、或る程度の幅のある伝播角
分布を有した光線の束（集合体）である。
する本発明の光伝送シートは、２次元光導波路を用い
て、光により情報伝達を行う光伝送シートであって、光
線が２次元光導波路を伝播する際の該光線と該２次元面
との成す角度を厚さ方向伝播角とするとき、異なる厚さ
方向伝播角分布を有した複数の光線束を２次元光導波路
に伝播させることを特徴とする。尚、本明細書において
は、単に「伝播角θｚ」、「伝播角設定器」、「伝播角
分別器」等と言う場合の伝播角も、厚さ方向の伝播角θ
ｚ（図３のｚ方向伝播角θｚ）を意味するものとする。
また、正確には或る程度の幅のある伝播角分布ないし伝
播角範囲である場合でも、単に伝播角と言う場合があ
る。また、本明細書においては、「光線束」とは、光線
の集合体であり、たとえば、或る程度の幅のある伝播角
分布を有した光線の束（集合体）である。
【００１１】この簡易な構成の光伝送シートにおいて
は、厚さ方向伝播角θｚの異なる光線を用いて信号を重
畳することで、大量の情報を高速に伝送することや、柔
軟な多重化、ルーティングが可能となる。この多重化、
ルーティングには、例えば、発光デバイスからの光を光
伝送シートに所望の伝播角θｚで結合する伝播角設定器
や、所望の伝播角θｚを有する光線を受光デバイスに入
力させる伝播角分別器を備えればよく、比較的簡単な構
成で済むという特徴がある。また、特に、光伝送シート
の任意の位置に発光デバイスや受光デバイスを配置する
際に、光伝送シートの特徴（２次元的に光伝播が可能で
あること）を損なうことなく実現できるという作用があ
る。
は、厚さ方向伝播角θｚの異なる光線を用いて信号を重
畳することで、大量の情報を高速に伝送することや、柔
軟な多重化、ルーティングが可能となる。この多重化、
ルーティングには、例えば、発光デバイスからの光を光
伝送シートに所望の伝播角θｚで結合する伝播角設定器
や、所望の伝播角θｚを有する光線を受光デバイスに入
力させる伝播角分別器を備えればよく、比較的簡単な構
成で済むという特徴がある。また、特に、光伝送シート
の任意の位置に発光デバイスや受光デバイスを配置する
際に、光伝送シートの特徴（２次元的に光伝播が可能で
あること）を損なうことなく実現できるという作用があ
る。
【００１２】上記基本構成に基づいて、異なる厚さ方向
伝播角分布を有した複数の光線束を伝播させるために、
以下の如き態様の光伝送シートが可能である。まず、複
数の入射光に対して夫々異なる構成からなる伝播角設定
手段を配することで、異なる厚さ方向伝播角分布を有し
た複数の光線束を２次元光導波路に伝播させることが挙
げられる。他にも、複数の入射光に対して同一の構成か
らなる伝播角設定手段を配し、該複数の入射光を異なる
入射態様で該伝播角設定手段に入射させることで、異な
る厚さ方向伝播角分布を有した複数の光線束を２次元光
導波路に伝播させることが挙げられる。
伝播角分布を有した複数の光線束を伝播させるために、
以下の如き態様の光伝送シートが可能である。まず、複
数の入射光に対して夫々異なる構成からなる伝播角設定
手段を配することで、異なる厚さ方向伝播角分布を有し
た複数の光線束を２次元光導波路に伝播させることが挙
げられる。他にも、複数の入射光に対して同一の構成か
らなる伝播角設定手段を配し、該複数の入射光を異なる
入射態様で該伝播角設定手段に入射させることで、異な
る厚さ方向伝播角分布を有した複数の光線束を２次元光
導波路に伝播させることが挙げられる。
【００１３】前者は、後記の実施例で示す典型的な場合
であり、各伝播角設定手段の構造や材質などを変えるこ
とで、厚さ方向伝播角を設定する手法である。たとえば
伝播角設定手段として円錐ミラーを用い、その頂角を変
えることで、上方入射平行光からそれぞれ所定の厚さ方
向伝播角の光線束を得ることができる。後者は、伝播角
設定手段としては同一のものを用い、伝播角設定手段と
発光デバイスの空間的配置や、入射光の伝播角設定手段
への入射角度などを変えることで、それぞれの厚さ方向
伝播角を設定する構成である。たとえば、伝播角設定手
段としてミラーやプリズムなどを用い、発光素子の向き
を調整して異なる方向から入射光を照射することで所定
の伝播角を有した光線束を得ることが挙げられる。他に
も、球ミラーなどの伝播角設定手段を用い、球面の異な
る位置に入射光を入射することで、所定の伝播角を有し
た光線束を得ることが挙げられる（球面ミラーに平行光
を照射すると位置によって反射する方向が変わることを
利用する）。
であり、各伝播角設定手段の構造や材質などを変えるこ
とで、厚さ方向伝播角を設定する手法である。たとえば
伝播角設定手段として円錐ミラーを用い、その頂角を変
えることで、上方入射平行光からそれぞれ所定の厚さ方
向伝播角の光線束を得ることができる。後者は、伝播角
設定手段としては同一のものを用い、伝播角設定手段と
発光デバイスの空間的配置や、入射光の伝播角設定手段
への入射角度などを変えることで、それぞれの厚さ方向
伝播角を設定する構成である。たとえば、伝播角設定手
段としてミラーやプリズムなどを用い、発光素子の向き
を調整して異なる方向から入射光を照射することで所定
の伝播角を有した光線束を得ることが挙げられる。他に
も、球ミラーなどの伝播角設定手段を用い、球面の異な
る位置に入射光を入射することで、所定の伝播角を有し
た光線束を得ることが挙げられる（球面ミラーに平行光
を照射すると位置によって反射する方向が変わることを
利用する）。
【００１４】前記伝播角設定手段としては、たとえば、
円錐形状のミラーが挙げられる。また、伝播光の伝送シ
ート面内方向の伝播角範囲は伝播角設定手段の構成等で
自由に設定できるが、２次元光導波路の面内３６０度方
向にわたって光を伝播させる伝播角設定手段を含むこと
で２次元光導波路の特徴をより有効に利用できる。勿
論、９０°や１８０°など、或る限られた角度範囲にわ
たって伝播しても良く、柔軟に設計可能である。
円錐形状のミラーが挙げられる。また、伝播光の伝送シ
ート面内方向の伝播角範囲は伝播角設定手段の構成等で
自由に設定できるが、２次元光導波路の面内３６０度方
向にわたって光を伝播させる伝播角設定手段を含むこと
で２次元光導波路の特徴をより有効に利用できる。勿
論、９０°や１８０°など、或る限られた角度範囲にわ
たって伝播しても良く、柔軟に設計可能である。
【００１５】更に、前記２次元光導波路を伝播する光線
のうち所定の厚さ方向伝播角を有した光線を受光デバイ
スに入力させる伝播角分別手段を備えることで、所望の
伝播光を受光デバイスに効率良く導ける。この伝播角分
別手段も、たとえば、円錐形状のミラーが挙げられる。
のうち所定の厚さ方向伝播角を有した光線を受光デバイ
スに入力させる伝播角分別手段を備えることで、所望の
伝播光を受光デバイスに効率良く導ける。この伝播角分
別手段も、たとえば、円錐形状のミラーが挙げられる。
【００１６】発光デバイスは、所定の態様で光線を前記
２次元光導波路に入射させる様に伝播角設定手段に対し
て所定の位置関係で該２次元光導波路に配置され得る。
２次元光導波路に入射させる様に伝播角設定手段に対し
て所定の位置関係で該２次元光導波路に配置され得る。
【００１７】前記発光デバイスが複数の発光部を有し、
それぞれの発光部に対して異なる厚さ方向伝播角分布を
設定する伝播角設定手段を配して、発光部を選択するこ
とで厚さ方向伝播角分布を選択する構成も採り得る。
それぞれの発光部に対して異なる厚さ方向伝播角分布を
設定する伝播角設定手段を配して、発光部を選択するこ
とで厚さ方向伝播角分布を選択する構成も採り得る。
【００１８】前記発光デバイスないし発光部は、たとえ
ば、面発光型レーザーである。
ば、面発光型レーザーである。
【００１９】前記受光デバイスも、伝播角分別手段から
の光線を受けられる様に該伝播角設定手段に対して所定
の位置関係で前記２次元光導波路に配置され得る。
の光線を受けられる様に該伝播角設定手段に対して所定
の位置関係で前記２次元光導波路に配置され得る。
【００２０】前記受光デバイスが差分回路と複数の受光
部を有し、それぞれの受光部に対して異なる厚さ方向伝
播角分布の光線を分別する伝播角分別手段を配して、該
差分回路において、該複数の受光部で得られた信号間の
差分をとる構成も採り得る。
部を有し、それぞれの受光部に対して異なる厚さ方向伝
播角分布の光線を分別する伝播角分別手段を配して、該
差分回路において、該複数の受光部で得られた信号間の
差分をとる構成も採り得る。
【００２１】本発明では、伝播光を伝播角で多重化する
為に伝播光を幾何光学的に扱えることが好ましく、この
ような観点から、前記２次元光導波路の厚さは、用いる
光の波長に対して充分大きい必要があり、好適には５０
倍以上であるのがよい。
為に伝播光を幾何光学的に扱えることが好ましく、この
ような観点から、前記２次元光導波路の厚さは、用いる
光の波長に対して充分大きい必要があり、好適には５０
倍以上であるのがよい。
【００２２】前記２次元光導波路はクラッド層で挟まれ
たコア層から成ったり、エアクラッドのコア層から成っ
たりする。
たコア層から成ったり、エアクラッドのコア層から成っ
たりする。
【００２３】更に、上記目的を達成する本発明の光電融
合基板は、複数の電子デバイスとそれらを接続する電気
配線を有した電子回路と、該電子デバイスの電気信号を
光信号に変換する発光デバイスと該発光デバイスからの
光信号を伝搬する上記の光伝送シートと該光信号を電気
信号に変換する受光デバイスを有した光回路を有するこ
とを特徴とする。
合基板は、複数の電子デバイスとそれらを接続する電気
配線を有した電子回路と、該電子デバイスの電気信号を
光信号に変換する発光デバイスと該発光デバイスからの
光信号を伝搬する上記の光伝送シートと該光信号を電気
信号に変換する受光デバイスを有した光回路を有するこ
とを特徴とする。
【００２４】本発明の光電融合配線基板の第１の特徴
は、光情報伝達に２次元導波路すなわち光伝送シートを
適用することである。これにより従来の線状導波路とは
異なり、所望の任意位置への光デバイス（発光デバイス
や受光デバイス）の実装が可能となり、任意の位置の間
での情報伝達が可能となる。さらには、光学的な位置合
わせが比較的容易に光デバイスと導波路層の光結合を行
えるなどの作用がある。また、光回路の適用により電磁
放射ノイズに強い光電融合配線基板を実現できる。
は、光情報伝達に２次元導波路すなわち光伝送シートを
適用することである。これにより従来の線状導波路とは
異なり、所望の任意位置への光デバイス（発光デバイス
や受光デバイス）の実装が可能となり、任意の位置の間
での情報伝達が可能となる。さらには、光学的な位置合
わせが比較的容易に光デバイスと導波路層の光結合を行
えるなどの作用がある。また、光回路の適用により電磁
放射ノイズに強い光電融合配線基板を実現できる。
【００２５】前記電子回路と光回路は図６に示すように
複数層にわたり積層されてもよい。この場合、光デバイ
スは同じ面上の電子回路に繋がっていてもよいし、ビア
などを介して異なる面上の電子回路に繋がっていてもよ
い。目的に応じて柔軟に設計すればよい。
複数層にわたり積層されてもよい。この場合、光デバイ
スは同じ面上の電子回路に繋がっていてもよいし、ビア
などを介して異なる面上の電子回路に繋がっていてもよ
い。目的に応じて柔軟に設計すればよい。
【００２６】更に、上記目的を達成する本発明の光伝送
方法は、２次元光導波路を用いて光により情報を伝送す
る光伝送方法であって、光線が２次元光導波路を伝播す
る際の該光線と該２次元面との成す角度を厚さ方向伝播
角とするとき、異なる厚さ方向伝播角分布を有した複数
の光線束を用いて、複数の光信号を多重化やルーティン
グして伝送することを特徴とする。
方法は、２次元光導波路を用いて光により情報を伝送す
る光伝送方法であって、光線が２次元光導波路を伝播す
る際の該光線と該２次元面との成す角度を厚さ方向伝播
角とするとき、異なる厚さ方向伝播角分布を有した複数
の光線束を用いて、複数の光信号を多重化やルーティン
グして伝送することを特徴とする。
【００２７】本発明の光伝送方法は、上記基本構成に基
づいて、以下の如く柔軟に設計できる。前記異なる伝播
角分布は、図５（ａ）に示すように互いに実質的に非連
続であったり、図５（ｂ）に示すように一部が重なって
連続していたりする。
づいて、以下の如く柔軟に設計できる。前記異なる伝播
角分布は、図５（ａ）に示すように互いに実質的に非連
続であったり、図５（ｂ）に示すように一部が重なって
連続していたりする。
【００２８】２次元光導波路の光伝送シートを用いる場
合、その特徴を生かす為に２次元光導波路の面内３６０
度方向にわたって伝播される光信号があるのがよい。勿
論、９０°や１８０°など、或る限られた角度範囲にわ
たって伝播しても良く、柔軟に設計可能である。
合、その特徴を生かす為に２次元光導波路の面内３６０
度方向にわたって伝播される光信号があるのがよい。勿
論、９０°や１８０°など、或る限られた角度範囲にわ
たって伝播しても良く、柔軟に設計可能である。
【００２９】前記伝播角分布の設定は、発光デバイスに
対して所定の位置関係で前記２次元光導波路に設けられ
た伝播角設定手段により行われたり、前記光導波路に対
する発光デバイスの姿勢設定、或いは発光デバイスの光
放射角の制御により行われたりする。
対して所定の位置関係で前記２次元光導波路に設けられ
た伝播角設定手段により行われたり、前記光導波路に対
する発光デバイスの姿勢設定、或いは発光デバイスの光
放射角の制御により行われたりする。
【００３０】受光デバイスで受光される光信号は、所望
の伝播角分布の光線を分別して該受光デバイスに導く様
に該発光デバイスに対して所定の位置関係で前記光導波
路内に設けられた伝播角分別手段より分別されたり、前
記光導波路に対する受光デバイスの姿勢設定、或いは受
光デバイスの受光態様により行われたりする。
の伝播角分布の光線を分別して該受光デバイスに導く様
に該発光デバイスに対して所定の位置関係で前記光導波
路内に設けられた伝播角分別手段より分別されたり、前
記光導波路に対する受光デバイスの姿勢設定、或いは受
光デバイスの受光態様により行われたりする。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の光伝
送シート、光電融合配線基板、光伝送方法の実施の形態
について説明する。
送シート、光電融合配線基板、光伝送方法の実施の形態
について説明する。
【００３２】図１、図２は本発明の光電融合配線基板の
実施形態を説明する模式的な平面図と断面図、及び斜視
図である。これらの図において、101は光伝送シート、1
02は発光デバイス、103は受光デバイス、104は電気配
線、105は電子デバイス、106は光線、107は伝播角設定
器、108は伝播角分別器である。
実施形態を説明する模式的な平面図と断面図、及び斜視
図である。これらの図において、101は光伝送シート、1
02は発光デバイス、103は受光デバイス、104は電気配
線、105は電子デバイス、106は光線、107は伝播角設定
器、108は伝播角分別器である。
【００３３】図１、図２に記すように、本実施形態の光
電融合基板（図１と図２の光電融合基板は下で述べるよ
うに発光デバイス102の数の点で若干異なる）は、電子
デバイス105とそれらを接続する電気配線104を含む電子
回路と共に、さらに電子デバイス105の電気信号を光信
号に変換する発光デバイス102、光信号を伝搬する光伝
送シート101、光信号を電気信号に変換する受光デバイ
ス103を含む光回路を有する。
電融合基板（図１と図２の光電融合基板は下で述べるよ
うに発光デバイス102の数の点で若干異なる）は、電子
デバイス105とそれらを接続する電気配線104を含む電子
回路と共に、さらに電子デバイス105の電気信号を光信
号に変換する発光デバイス102、光信号を伝搬する光伝
送シート101、光信号を電気信号に変換する受光デバイ
ス103を含む光回路を有する。
【００３４】図２は、簡単な構成として、発光デバイス
102を１つと受光デバイス103を４個配した例の斜視図で
あるが、それぞれ任意の個数の光デバイス（発光デバイ
スや光デバイス）を配置可能である。図１は、発光デバ
イス102を２つと受光デバイス103を４個配した例であ
り、（ａ）はｘ−ｙ平面図、（ｂ）はｘ，ｙ−ｚ断面図
である。ｘ，ｙ−ｚ断面図は透視的にｘ，ｙ位置を重ね
合わせて示したものである。
102を１つと受光デバイス103を４個配した例の斜視図で
あるが、それぞれ任意の個数の光デバイス（発光デバイ
スや光デバイス）を配置可能である。図１は、発光デバ
イス102を２つと受光デバイス103を４個配した例であ
り、（ａ）はｘ−ｙ平面図、（ｂ）はｘ，ｙ−ｚ断面図
である。ｘ，ｙ−ｚ断面図は透視的にｘ，ｙ位置を重ね
合わせて示したものである。
【００３５】図1、図２において、発光デバイス102及び
受光デバイス103は光伝送シート101の上に配置している
が、これに限られない。光伝送シート101の中に埋め込
むように配置し、直接、導波路101と光学的に結合して
もよいし、光伝送シート101の端面に配置してもよい。
また、光伝送シート101の表裏両面に配してもよい。更
には、光伝送シート101の上下に電子回路を配すること
や、さらには図６のように基板の上下面に電子回路と光
回路を積層した構成とすることもできる。図６では、光
デバイス102、103を光伝送シート101の中に埋め込んで
配置している。
受光デバイス103は光伝送シート101の上に配置している
が、これに限られない。光伝送シート101の中に埋め込
むように配置し、直接、導波路101と光学的に結合して
もよいし、光伝送シート101の端面に配置してもよい。
また、光伝送シート101の表裏両面に配してもよい。更
には、光伝送シート101の上下に電子回路を配すること
や、さらには図６のように基板の上下面に電子回路と光
回路を積層した構成とすることもできる。図６では、光
デバイス102、103を光伝送シート101の中に埋め込んで
配置している。
【００３６】図１、図２に示すように、発光デバイス10
2から出射された光線106は、伝播角設定器107を介し、
光伝送シート101を伝播し、伝播角分別器108を経て受光
デバイス103に入力される。こうして、受光デバイス103
で光信号は電気信号に変換されて、光回路が構成され
る。伝播角設定器107と伝播角分別器108は必ずしも１対
１で対応するものではない。複数の伝播角設定器107か
らの光が１つの伝播角分別器108で光路変換されて１つ
の受光デバイス103で受けられる場合もあるし、１つの
伝播角設定器107からの光が複数の伝播角分別器108でそ
れぞれ光路変換されて複数の受光デバイス103で受けら
れる場合もある。この対応関係は、伝播角設定器107に
より伝播角設定されて光伝送シート101内に導かれる光
の厚さ方向伝播角分布の態様とシート面内方向伝播角範
囲、及び伝播角分別器108が受けて受光デバイス103に導
かれる光の厚さ方向伝播角範囲とシート面内方向角度範
囲等により決定される。
2から出射された光線106は、伝播角設定器107を介し、
光伝送シート101を伝播し、伝播角分別器108を経て受光
デバイス103に入力される。こうして、受光デバイス103
で光信号は電気信号に変換されて、光回路が構成され
る。伝播角設定器107と伝播角分別器108は必ずしも１対
１で対応するものではない。複数の伝播角設定器107か
らの光が１つの伝播角分別器108で光路変換されて１つ
の受光デバイス103で受けられる場合もあるし、１つの
伝播角設定器107からの光が複数の伝播角分別器108でそ
れぞれ光路変換されて複数の受光デバイス103で受けら
れる場合もある。この対応関係は、伝播角設定器107に
より伝播角設定されて光伝送シート101内に導かれる光
の厚さ方向伝播角分布の態様とシート面内方向伝播角範
囲、及び伝播角分別器108が受けて受光デバイス103に導
かれる光の厚さ方向伝播角範囲とシート面内方向角度範
囲等により決定される。
【００３７】ここで、光伝送シート101は２次元導波路
（シート状光導波路）を適用した光伝送媒体であり、任
意の位置に光デバイスを配置することができ、任意の点
に配した光デバイスから全ての光デバイスに２次元的に
光データを送信することもできる（勿論、特定の光デバ
イスにのみ送信することもできる）。特に、図１、図２
では、光伝送シート101の面内３６０°方向にわたり、
光を伝播させられる（図では、見易さのために、実際に
は小さい光デバイス102、103、伝播角設定器107、伝播
角分別器108を光伝送シート101のサイズに比して大きく
描いている。そのために、伝播角設定器107や伝播角分
別器108により光線の伝播路が相当阻害される様に見え
るが、実際にはこれらのデバイスは小さいので光線の伝
播路の阻害は、発光デバイスと受光デバイスを結ぶ線上
に丁度別の伝播角設定器や伝播角分別器があるという特
殊な場合を除いて、極めて軽微なものである）。この様
な光伝送シートは、以下の理由で従来のライン導波路す
なわち光配線より好ましい。
（シート状光導波路）を適用した光伝送媒体であり、任
意の位置に光デバイスを配置することができ、任意の点
に配した光デバイスから全ての光デバイスに２次元的に
光データを送信することもできる（勿論、特定の光デバ
イスにのみ送信することもできる）。特に、図１、図２
では、光伝送シート101の面内３６０°方向にわたり、
光を伝播させられる（図では、見易さのために、実際に
は小さい光デバイス102、103、伝播角設定器107、伝播
角分別器108を光伝送シート101のサイズに比して大きく
描いている。そのために、伝播角設定器107や伝播角分
別器108により光線の伝播路が相当阻害される様に見え
るが、実際にはこれらのデバイスは小さいので光線の伝
播路の阻害は、発光デバイスと受光デバイスを結ぶ線上
に丁度別の伝播角設定器や伝播角分別器があるという特
殊な場合を除いて、極めて軽微なものである）。この様
な光伝送シートは、以下の理由で従来のライン導波路す
なわち光配線より好ましい。
【００３８】光配線は、電磁放射ノイズの抑制の観点か
ら大きな利点を有するが、１本当たりの配線の物理的大
きさは、光導波路を用いる限り電気配線に比べ一桁以上
大きい。そのため、全ての電気配線を光配線に変更する
と、サイズが大きくなったり、曲げによる損失が大きく
なるなどのデメリットの方が大きくなる。さらに、光配
線を導入することで、従来の電気配線パターンの変更を
余儀なくされるデメリットもある。これに対して、光伝
送シートは、電気配線と光配線を分離して配置し、かつ
２次元光導波路とすることで、電気配線の設計に影響を
与えることなく、光デバイス間の情報伝達が可能であ
る。
ら大きな利点を有するが、１本当たりの配線の物理的大
きさは、光導波路を用いる限り電気配線に比べ一桁以上
大きい。そのため、全ての電気配線を光配線に変更する
と、サイズが大きくなったり、曲げによる損失が大きく
なるなどのデメリットの方が大きくなる。さらに、光配
線を導入することで、従来の電気配線パターンの変更を
余儀なくされるデメリットもある。これに対して、光伝
送シートは、電気配線と光配線を分離して配置し、かつ
２次元光導波路とすることで、電気配線の設計に影響を
与えることなく、光デバイス間の情報伝達が可能であ
る。
【００３９】しかし、この様なメリットがある一方、光
を２次元方向にシート全面にわたり伝播させる場合に
は、光配線に比べて受光できる光強度が弱くなる。その
ため、通信距離に関しては制約が生じ、光伝送シートの
サイズはたとえば１０ｃｍ以下とすることが好ましい。
すなわち、光伝送シートは、比較的短距離の通信におい
て、その効果を発揮するという特徴がある。
を２次元方向にシート全面にわたり伝播させる場合に
は、光配線に比べて受光できる光強度が弱くなる。その
ため、通信距離に関しては制約が生じ、光伝送シートの
サイズはたとえば１０ｃｍ以下とすることが好ましい。
すなわち、光伝送シートは、比較的短距離の通信におい
て、その効果を発揮するという特徴がある。
【００４０】上記した様に、発光デバイス102から出射
された光線106は、伝播角設定器107によって、所定の厚
さ方向の伝播角θｚの光線として光伝送シート101に結
合される。伝播角θｚを維持して伝播した光は、所望の
伝播角θｚの光線を分別する伝播角分別器108により、
受光デバイス103に入力されて電気信号に変換される。
された光線106は、伝播角設定器107によって、所定の厚
さ方向の伝播角θｚの光線として光伝送シート101に結
合される。伝播角θｚを維持して伝播した光は、所望の
伝播角θｚの光線を分別する伝播角分別器108により、
受光デバイス103に入力されて電気信号に変換される。
【００４１】厚さ方向伝播角θｚについては図３に記し
た。すなわち、伝播光の光伝送シートｘ−ｙ平面におけ
る面内方向伝播角は任意とし、ｚ方向（光伝送シート厚
さ方向）の伝播角θｚを制御する。たとえば、図１や図
３に示すように、ｘ−ｙ面内においては３６０°方向の
全方位にわたり光を伝播させ、ｚ方向においては伝播角
設定器107において設定された伝播角分布で伝播を行な
う。
た。すなわち、伝播光の光伝送シートｘ−ｙ平面におけ
る面内方向伝播角は任意とし、ｚ方向（光伝送シート厚
さ方向）の伝播角θｚを制御する。たとえば、図１や図
３に示すように、ｘ−ｙ面内においては３６０°方向の
全方位にわたり光を伝播させ、ｚ方向においては伝播角
設定器107において設定された伝播角分布で伝播を行な
う。
【００４２】この様に、本発明では伝播角θｚを制御す
ることで、多重化通信、情報の多重化、ルーティングが
可能になる。
ることで、多重化通信、情報の多重化、ルーティングが
可能になる。
【００４３】図１の伝播角θｚによるルーティングを行
なう例で説明する。発光デバイスA102aからの光線束106
aは、伝播角設定器A107aによって伝播角θｚを制御され
た光線束A106aとして伝播し、伝播角分別器A108aによっ
て分別され、受光デバイスA103aに入力される。一方
で、発光デバイスB102bからの光線束106bは、伝播角設
定器B107bによって伝播角θｚを制御され、伝播角分別
器B108bによって分別される。すなわち、伝播角分別器1
08と伝播角設定器107を配することで、伝播角θｚによ
り情報の伝達相手を任意に設定できる。尚、図１におい
て、点線の光線は、導波はするが情報伝達に寄与しない
光線を示している。図１においては、２対２の情報伝達
であるが、任意のＭ対Ｎのルーティングも可能である。
なう例で説明する。発光デバイスA102aからの光線束106
aは、伝播角設定器A107aによって伝播角θｚを制御され
た光線束A106aとして伝播し、伝播角分別器A108aによっ
て分別され、受光デバイスA103aに入力される。一方
で、発光デバイスB102bからの光線束106bは、伝播角設
定器B107bによって伝播角θｚを制御され、伝播角分別
器B108bによって分別される。すなわち、伝播角分別器1
08と伝播角設定器107を配することで、伝播角θｚによ
り情報の伝達相手を任意に設定できる。尚、図１におい
て、点線の光線は、導波はするが情報伝達に寄与しない
光線を示している。図１においては、２対２の情報伝達
であるが、任意のＭ対Ｎのルーティングも可能である。
【００４４】図４は伝播角θｚによる多重通信を行う他
の例である。図４においては電子回路は省略してある。
複数の発光部301を有した発光デバイス102と複数の受光
部302を有した受光デバイス103の間での情報伝達におい
て、それぞれの発光部A301a、発光部B301bからの光は、
異なる伝播角設定器A107a、B107bによって異なる伝播角
θｚの光線A,Bとして伝播する。それぞれの光線A,Bは、
伝播角分別器A108a、B108bによって、異なる受光部A302
a、B302bに到達して、光信号が電気信号に変換されるこ
とで、光回路を成す。こうして、異なる伝播角θｚを用
いたパラレル伝送が可能となる。図４においては、２チ
ャンネルであるが、この原理を用いることで任意のチャ
ンネル数の伝送が可能である。
の例である。図４においては電子回路は省略してある。
複数の発光部301を有した発光デバイス102と複数の受光
部302を有した受光デバイス103の間での情報伝達におい
て、それぞれの発光部A301a、発光部B301bからの光は、
異なる伝播角設定器A107a、B107bによって異なる伝播角
θｚの光線A,Bとして伝播する。それぞれの光線A,Bは、
伝播角分別器A108a、B108bによって、異なる受光部A302
a、B302bに到達して、光信号が電気信号に変換されるこ
とで、光回路を成す。こうして、異なる伝播角θｚを用
いたパラレル伝送が可能となる。図４においては、２チ
ャンネルであるが、この原理を用いることで任意のチャ
ンネル数の伝送が可能である。
【００４５】以上のように、各発光デバイス102から出
射された光線は、光伝送シート101を用いた光回路にお
いて、各伝播角設定器107により所望の厚さ方向伝播角
θｚを有した光線として伝搬される。そして、光伝送シ
ート101を伝播する光線の中から所望の厚さ方向伝播角
θｚを有する光線を受光デバイス103に入力させる伝播
角分別器108が存在することによって、一枚の光伝送シ
ート101において、異なる伝播角の光線を用いて、同時
に複数の情報を重ねて通信を行うことが可能になる。す
なわち、異なる厚さ方向の伝播角θｚを用いた多重通信
やルーティングが可能になる。
射された光線は、光伝送シート101を用いた光回路にお
いて、各伝播角設定器107により所望の厚さ方向伝播角
θｚを有した光線として伝搬される。そして、光伝送シ
ート101を伝播する光線の中から所望の厚さ方向伝播角
θｚを有する光線を受光デバイス103に入力させる伝播
角分別器108が存在することによって、一枚の光伝送シ
ート101において、異なる伝播角の光線を用いて、同時
に複数の情報を重ねて通信を行うことが可能になる。す
なわち、異なる厚さ方向の伝播角θｚを用いた多重通信
やルーティングが可能になる。
【００４６】異なる伝播角θｚの設定範囲は、光伝送シ
ート101の構成（コアの屈折率やクラッドの屈折率な
ど）に依るが、十分大きな角度範囲を得ることができ
る。たとえば、エアクラッドの屈折率１．５の光伝送シ
ート101を用いれば、０°から４８°にわたり設定でき
る（エアクラッドと光伝送シートの界面での全反射の臨
界角が４８°程度）。また、光線の伝播角θｚを精度良
く制御できる方が、多くの伝播角θｚを用いて多重化で
きるため好ましい。実際には、発光デバイス102からの
光放射角の分布や光学系の不完全性（伝播角設定器のミ
ラー面精度、発光デバイスの実装精度等）などにより、
伝播角θｚが分布を持つようになるので、伝播角θｚの
制御マージンによって、用いる伝播角θｚを設定するこ
とで、伝播角θｚの多重度を設計できる。また、光伝送
シート101全体にわたり伝播角θｚで多重伝送を設計で
きるために、光伝送シート101の厚さを、用いる光の波
長より十分大きくすることが好ましい。
ート101の構成（コアの屈折率やクラッドの屈折率な
ど）に依るが、十分大きな角度範囲を得ることができ
る。たとえば、エアクラッドの屈折率１．５の光伝送シ
ート101を用いれば、０°から４８°にわたり設定でき
る（エアクラッドと光伝送シートの界面での全反射の臨
界角が４８°程度）。また、光線の伝播角θｚを精度良
く制御できる方が、多くの伝播角θｚを用いて多重化で
きるため好ましい。実際には、発光デバイス102からの
光放射角の分布や光学系の不完全性（伝播角設定器のミ
ラー面精度、発光デバイスの実装精度等）などにより、
伝播角θｚが分布を持つようになるので、伝播角θｚの
制御マージンによって、用いる伝播角θｚを設定するこ
とで、伝播角θｚの多重度を設計できる。また、光伝送
シート101全体にわたり伝播角θｚで多重伝送を設計で
きるために、光伝送シート101の厚さを、用いる光の波
長より十分大きくすることが好ましい。
【００４７】伝播角θｚの多重化制御方法としては、図
５（ａ）のように不連続に伝播角分布を充分シャープに
設定することや、図５（ｂ）のように一部重なりつつ連
続的に伝播角分布を設定することができる。前者は、放
射角の小さいＶＣＳＥＬやコリメータ付き半導体レーザ
を用いたり、伝播角設定器のミラー面や頂角を精度良く
形成するなどして実現できる。後者は、放射角の比較的
大きいＬＥＤを用いたり、伝播角設定器のミラー面や頂
角を緩い許容精度で形成する際などに用いられる。前者
の方がＳ／Ｎの観点から有利である一方、後者の方では
伝播角制御の精度が低くて済み、伝播角設定器107、伝
播角分別器108の設計自由度ないし許容度が高いという
利点がある。但し、この場合は、受信側で所望の信号を
分離処理して復号する必要があることもある。
５（ａ）のように不連続に伝播角分布を充分シャープに
設定することや、図５（ｂ）のように一部重なりつつ連
続的に伝播角分布を設定することができる。前者は、放
射角の小さいＶＣＳＥＬやコリメータ付き半導体レーザ
を用いたり、伝播角設定器のミラー面や頂角を精度良く
形成するなどして実現できる。後者は、放射角の比較的
大きいＬＥＤを用いたり、伝播角設定器のミラー面や頂
角を緩い許容精度で形成する際などに用いられる。前者
の方がＳ／Ｎの観点から有利である一方、後者の方では
伝播角制御の精度が低くて済み、伝播角設定器107、伝
播角分別器108の設計自由度ないし許容度が高いという
利点がある。但し、この場合は、受信側で所望の信号を
分離処理して復号する必要があることもある。
【００４８】厚さ方向の伝播角θｚによる多重通信の特
徴としては、伝播角設定器107によって比較的容易に伝
播角θｚの設定が可能であり、光伝送シート101の特徴
を生かしたまま大量の情報を扱えることがある。また、
伝播角θｚを維持しながら伝播をする距離には制限があ
ることにより、伝播角度による多重化は、長距離通信に
は用いられてこなかったが、光伝送シートが適用される
ような短距離の通信においては、伝播に伴う伝播角θｚ
の広がりは十分に小さいため、有効な多重化を実現でき
る。すなわち、光伝送シートを用いることと伝播角θｚ
による多重化は、技術的適合性に優れるということがで
きる。
徴としては、伝播角設定器107によって比較的容易に伝
播角θｚの設定が可能であり、光伝送シート101の特徴
を生かしたまま大量の情報を扱えることがある。また、
伝播角θｚを維持しながら伝播をする距離には制限があ
ることにより、伝播角度による多重化は、長距離通信に
は用いられてこなかったが、光伝送シートが適用される
ような短距離の通信においては、伝播に伴う伝播角θｚ
の広がりは十分に小さいため、有効な多重化を実現でき
る。すなわち、光伝送シートを用いることと伝播角θｚ
による多重化は、技術的適合性に優れるということがで
きる。
【００４９】特開平11-355249号公報の波長の異なるパ
ルス列光信号を重畳して扱う例においては、発光波長の
異なる光源を必要として、構成が複雑になるのに比べ
て、本発明による光信号多重伝送は比較的単純な構成で
実現できるという利点がある。また、特開平11-196069
号公報の光強度レベルの異なるパルス列光信号を重畳し
て扱う例においては、光伝送シートの任意の位置に光デ
バイスを配置しようとすると、伝播距離に応じて受光強
度が異なってしまうことにより、信号伝達の信頼性を落
としてしまうが、本発明においては、光伝送シートの任
意の位置に光デバイスを配置した場合にも有効に作用す
る。
ルス列光信号を重畳して扱う例においては、発光波長の
異なる光源を必要として、構成が複雑になるのに比べ
て、本発明による光信号多重伝送は比較的単純な構成で
実現できるという利点がある。また、特開平11-196069
号公報の光強度レベルの異なるパルス列光信号を重畳し
て扱う例においては、光伝送シートの任意の位置に光デ
バイスを配置しようとすると、伝播距離に応じて受光強
度が異なってしまうことにより、信号伝達の信頼性を落
としてしまうが、本発明においては、光伝送シートの任
意の位置に光デバイスを配置した場合にも有効に作用す
る。
【００５０】このように、本発明の光回路と電子回路が
共存する光電融合基板においては、本発明の光伝送シー
トを適用することで、より柔軟な回路構成を可能とする
ものであり、さらには、厚さ方向の伝播角θｚの制御に
より信号の多重化や、ルーティングが可能となり、大量
の情報を高速に扱うことができる。
共存する光電融合基板においては、本発明の光伝送シー
トを適用することで、より柔軟な回路構成を可能とする
ものであり、さらには、厚さ方向の伝播角θｚの制御に
より信号の多重化や、ルーティングが可能となり、大量
の情報を高速に扱うことができる。
【００５１】次に、各部品について説明する光伝送シー
ト101は、伝播光に対して十分な透過率を有するもので
あれば、ガラス、半導体、有機材料など任意の材料を使
用できる。たとえば、市販のガラス基板、ニオブ酸リチ
ウムなどの単結晶基板、Ｓｉ、ＧａＡｓなどの半導体基
板、ポリカーボネート、アクリル、ポリイミド、ポリエ
チレンテレフタラートなどから成る有機シートなどを、
そのまま用いられる。他にも、真空蒸着、ディッピン
グ、塗布などの任意の手法で製膜することや、射出成
型、押し出し成型などで成型して作製する方法などを用
いてもよい。
ト101は、伝播光に対して十分な透過率を有するもので
あれば、ガラス、半導体、有機材料など任意の材料を使
用できる。たとえば、市販のガラス基板、ニオブ酸リチ
ウムなどの単結晶基板、Ｓｉ、ＧａＡｓなどの半導体基
板、ポリカーボネート、アクリル、ポリイミド、ポリエ
チレンテレフタラートなどから成る有機シートなどを、
そのまま用いられる。他にも、真空蒸着、ディッピン
グ、塗布などの任意の手法で製膜することや、射出成
型、押し出し成型などで成型して作製する方法などを用
いてもよい。
【００５２】また、屈折率の異なる層でコアの表面をコ
ートしてクラッド層を形成してもよい。光伝送シート10
1のサイズは、２次元の任意位置間での情報伝達を行う
ことから、情報伝達速度にも依るが、たとえば1００ミ
クロン程度から数１０ｃｍのサイズが可能である。ま
た、伝播角θｚによる多重化を行うに当たり、伝播に伴
う伝播角θｚの広がりの観点からも、１０ｃｍ以下が好
ましい。
ートしてクラッド層を形成してもよい。光伝送シート10
1のサイズは、２次元の任意位置間での情報伝達を行う
ことから、情報伝達速度にも依るが、たとえば1００ミ
クロン程度から数１０ｃｍのサイズが可能である。ま
た、伝播角θｚによる多重化を行うに当たり、伝播に伴
う伝播角θｚの広がりの観点からも、１０ｃｍ以下が好
ましい。
【００５３】光伝送シート101の厚さは、1ミクロン程度
から数ｃｍの範囲で可能であるが、デバイス間の光軸合
わせの容易性の観点から、５０ミクロンから数ミリ程度
の厚さが好ましい。また、光伝送シートの厚さを用いる
光の波長よりも十分に厚くすることで、幾何光学による
設計が可能となり、伝播角による光学設計の確度が高く
なる。このような観点からも、たとえば６５０ｎｍ程度
の波長の光を用いる場合には５０μｍ程度以上が好まし
い。
から数ｃｍの範囲で可能であるが、デバイス間の光軸合
わせの容易性の観点から、５０ミクロンから数ミリ程度
の厚さが好ましい。また、光伝送シートの厚さを用いる
光の波長よりも十分に厚くすることで、幾何光学による
設計が可能となり、伝播角による光学設計の確度が高く
なる。このような観点からも、たとえば６５０ｎｍ程度
の波長の光を用いる場合には５０μｍ程度以上が好まし
い。
【００５４】また、光伝送シート101は任意の基板上に
配してもよい。基板としては、プリント基板や、アル
ミ、ＳＵＳなどの金属基板や、Ｓｉ、ＧａＡｓなどの半
導体基板や、ガラスなどの絶縁基板や、ＰＭＭＡやポリ
イミドやポリカーボネートなどの樹脂性の基板やシート
を使用できる。
配してもよい。基板としては、プリント基板や、アル
ミ、ＳＵＳなどの金属基板や、Ｓｉ、ＧａＡｓなどの半
導体基板や、ガラスなどの絶縁基板や、ＰＭＭＡやポリ
イミドやポリカーボネートなどの樹脂性の基板やシート
を使用できる。
【００５５】伝播角設定器107は、発光デバイス102から
の光を２次元光伝送シート面内の多方位に放射できるこ
とが好ましい。このような観点から、レンズやプリズ
ム、グレーティングなどのホログラム、誘電球、金属球
などを用いられるが、２次元の多方位、特に３６０度に
わたるシート面内全方位にわたり光を放射できる円錐状
や角錐状、球状のミラーなどを適用することが好まし
い。特に、図３（ｃ）のような円錐形状ミラーを用いる
と、その頂角α202を制御することで伝播角θｚを精度
良く設定できて、好ましい。さらには、円錐形状表面を
金属でコートしてもよい。これらの場合、レンズやプリ
ズム、グレーティングなどのホログラム、誘電球、金属
球、円錐状や球状のミラーに対する発光デバイス102か
らの放射光の位置関係により、伝播光のシート面内方位
の伝播角範囲を規定できる。図示例の様に伝播角設定器
107の頂点を通る中心線上に発光デバイス102の発光点が
ある様に設定すれば、３６０度にわたるシート面内全方
位にわたり光を放射できるが、この発光点を該中心線か
ら変位させれば、シート面内の或る限られた方位範囲の
みに光を放射することもできる。
の光を２次元光伝送シート面内の多方位に放射できるこ
とが好ましい。このような観点から、レンズやプリズ
ム、グレーティングなどのホログラム、誘電球、金属球
などを用いられるが、２次元の多方位、特に３６０度に
わたるシート面内全方位にわたり光を放射できる円錐状
や角錐状、球状のミラーなどを適用することが好まし
い。特に、図３（ｃ）のような円錐形状ミラーを用いる
と、その頂角α202を制御することで伝播角θｚを精度
良く設定できて、好ましい。さらには、円錐形状表面を
金属でコートしてもよい。これらの場合、レンズやプリ
ズム、グレーティングなどのホログラム、誘電球、金属
球、円錐状や球状のミラーに対する発光デバイス102か
らの放射光の位置関係により、伝播光のシート面内方位
の伝播角範囲を規定できる。図示例の様に伝播角設定器
107の頂点を通る中心線上に発光デバイス102の発光点が
ある様に設定すれば、３６０度にわたるシート面内全方
位にわたり光を放射できるが、この発光点を該中心線か
ら変位させれば、シート面内の或る限られた方位範囲の
みに光を放射することもできる。
【００５６】伝播角分別器108としても、同様に、ミラ
ーやプリズム、グレーティングなどを用いることができ
る。特に、任意の方向、すなわち面内３６０度方向から
の光を受光することが求められる場合は、特に、円錐形
状のミラーを用いて、その頂点を通る中心線上に受光デ
バイス103の受光面を持って来ることが好ましい。たと
えば、図３（ｃ）のように、光伝送シート101をコーン
状に除去することで全反射ミラーを構成できる。この場
合も、コーン表面に金属をコートしてもよい。
ーやプリズム、グレーティングなどを用いることができ
る。特に、任意の方向、すなわち面内３６０度方向から
の光を受光することが求められる場合は、特に、円錐形
状のミラーを用いて、その頂点を通る中心線上に受光デ
バイス103の受光面を持って来ることが好ましい。たと
えば、図３（ｃ）のように、光伝送シート101をコーン
状に除去することで全反射ミラーを構成できる。この場
合も、コーン表面に金属をコートしてもよい。
【００５７】電子デバイス105としては、抵抗、コンデ
ンサなどの電気部品をはじめ、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＦ発
振器等などのＩＣ、ＬＳＩチップなどがある。
ンサなどの電気部品をはじめ、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＦ発
振器等などのＩＣ、ＬＳＩチップなどがある。
【００５８】発光デバイス102としては、ＶＣＳＥＬな
どのレーザーダイオード、ＬＥＤなどが挙げられるが、
特に、放射広がり角の小さいレーザーが好ましい。その
中でも、放射角の小さい面発光レーザーやコリメートさ
れた光を放射する光源が、伝播角θｚを精度良く設定で
きる観点から好ましい。
どのレーザーダイオード、ＬＥＤなどが挙げられるが、
特に、放射広がり角の小さいレーザーが好ましい。その
中でも、放射角の小さい面発光レーザーやコリメートさ
れた光を放射する光源が、伝播角θｚを精度良く設定で
きる観点から好ましい。
【００５９】受光デバイス103としては、ＰＩＮフォト
ダイオード、ＭＳＭフォトダイオードなどが挙げられ
る。
ダイオード、ＭＳＭフォトダイオードなどが挙げられ
る。
【００６０】また、発光デバイスや受光デバイスとし
て、図４に示すように複数の発光部301や複数の受光部3
02をアレイ状に配列したものを用いることもできる。こ
の場合、特に、アレイのそれぞれの機能部に対して、異
なる伝播角θｚが設定、分別されるような伝播角設定
器、伝播角分別器を配することができる。アレイの中で
用いる発光部、受光部を選択することで、伝播角θｚの
設定、分別が可能となる。
て、図４に示すように複数の発光部301や複数の受光部3
02をアレイ状に配列したものを用いることもできる。こ
の場合、特に、アレイのそれぞれの機能部に対して、異
なる伝播角θｚが設定、分別されるような伝播角設定
器、伝播角分別器を配することができる。アレイの中で
用いる発光部、受光部を選択することで、伝播角θｚの
設定、分別が可能となる。
【００６１】また、複数の受光部の出力に対して演算を
施すこと、たとえば、異なる伝播角θｚの光線からの受
光出力に対して演算を行うこと（たとえば、互いの差分
をとること）で、所望の伝播角θｚの光線を有する光信
号を分離することができる。勿論、１つの受光部で１つ
の伝播角θｚの光線を受光できる場合は、受光出力をそ
のまま光信号として処理できる。
施すこと、たとえば、異なる伝播角θｚの光線からの受
光出力に対して演算を行うこと（たとえば、互いの差分
をとること）で、所望の伝播角θｚの光線を有する光信
号を分離することができる。勿論、１つの受光部で１つ
の伝播角θｚの光線を受光できる場合は、受光出力をそ
のまま光信号として処理できる。
【００６２】図示例では、電子デバイス、発光デバイ
ス、受光デバイスは別のものとして記してあるが、光デ
バイスと電子デバイスが集積された一体型光デバイスや
光電融合チップ等を用いてもよい。
ス、受光デバイスは別のものとして記してあるが、光デ
バイスと電子デバイスが集積された一体型光デバイスや
光電融合チップ等を用いてもよい。
【００６３】電気配線104は、アルミ、銅などの金属配
線である。その作製には、真空蒸着とリソグラフィー技
術により、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の配線パターンを
形成する手法が挙げられる。他にも、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ
等の導電性ペーストをスクリーン印刷法でアルミナ基材
上に印刷して回路導体パターンを形成した後、導電性ペ
ーストを焼成したり硬化させて回路導体を形成すること
が挙げられる。また、電解銅箔等の金属箔を積層し、所
望のパターンに形成されたエッチングレジストを用いて
該金属箔を化学エッチングすることにより、回路導体パ
ターンを形成する手法などもある。
線である。その作製には、真空蒸着とリソグラフィー技
術により、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の配線パターンを
形成する手法が挙げられる。他にも、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ
等の導電性ペーストをスクリーン印刷法でアルミナ基材
上に印刷して回路導体パターンを形成した後、導電性ペ
ーストを焼成したり硬化させて回路導体を形成すること
が挙げられる。また、電解銅箔等の金属箔を積層し、所
望のパターンに形成されたエッチングレジストを用いて
該金属箔を化学エッチングすることにより、回路導体パ
ターンを形成する手法などもある。
【００６４】この様にして構成された光伝送シート101
を有した光電融合基板は、設計自由度が高く、電磁放射
ノイズに強い光電融合配線基板とできる。また、基板内
に適宜光伝送シート101を配置することで、電磁放射ノ
イズによる電磁干渉を低減でき、信頼性の高い光電融合
配線基板を実現できる。
を有した光電融合基板は、設計自由度が高く、電磁放射
ノイズに強い光電融合配線基板とできる。また、基板内
に適宜光伝送シート101を配置することで、電磁放射ノ
イズによる電磁干渉を低減でき、信頼性の高い光電融合
配線基板を実現できる。
【００６５】
【実施例】以下に、より具体的な実施例をあげて、本発
明を説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に
限られるものではなく、上述の課題を解決する手段の所
で述べた概念に含まれるものであれば、その構成、製法
等は制限されない。
明を説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に
限られるものではなく、上述の課題を解決する手段の所
で述べた概念に含まれるものであれば、その構成、製法
等は制限されない。
【００６６】（実施例１）図１は本実施例の光電融合配
線基板を説明する模式図である。図１の各符号が示す要
素は既に述べた通りである。
線基板を説明する模式図である。図１の各符号が示す要
素は既に述べた通りである。
【００６７】本実施例では、光伝送シート101として
は、樹脂成型により所望の形状に加工したアクリル（屈
折率１．４９）の板を用いた。光伝送シート101のサイ
ズは５ｃｍ□、板の厚さは１ｍｍとした。
は、樹脂成型により所望の形状に加工したアクリル（屈
折率１．４９）の板を用いた。光伝送シート101のサイ
ズは５ｃｍ□、板の厚さは１ｍｍとした。
【００６８】光伝送シート101に、真空蒸着によりアル
ミからなる電気配線パターン104を形成し、次いで、各
種電子デバイス105、光デバイス102、103を実装し、光
電融合配線基板とした。
ミからなる電気配線パターン104を形成し、次いで、各
種電子デバイス105、光デバイス102、103を実装し、光
電融合配線基板とした。
【００６９】本実施例では、発光デバイス102として、
０．６μｍ帯面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が用いられ
る。個々のＶＣＳＥL102の構造は、例えば、ＧａＩｎＰ
／ＡｌＧａＩｎＰ ＭＱＷ活性層、１波長共振器を形成
するクラッド層、及びＡｌＡｓ／ＡｌＧａＩｎＰ ＤＢ
Ｒミラー（活性層の両側にある）がＧａＡｓ基板上にＭ
ＯＣＶＤ等の結晶成長方法を用いて形成されているもの
である（こうした構造は周知であるので図示せず）。個
々のＶＣＳＥＬ102の特性は、開口径２０μｍφで、駆
動電流１．０ｍＡ、光出力１ｍＷとなっている。ＶＣＳ
ＥＬ102は、それぞれ独立に、Ｓｉデバイス（ＣＭＯ
Ｓ、ＦＥＴ、バイポーラトランジスタなど）で構成され
た電子回路105により駆動される。
０．６μｍ帯面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が用いられ
る。個々のＶＣＳＥL102の構造は、例えば、ＧａＩｎＰ
／ＡｌＧａＩｎＰ ＭＱＷ活性層、１波長共振器を形成
するクラッド層、及びＡｌＡｓ／ＡｌＧａＩｎＰ ＤＢ
Ｒミラー（活性層の両側にある）がＧａＡｓ基板上にＭ
ＯＣＶＤ等の結晶成長方法を用いて形成されているもの
である（こうした構造は周知であるので図示せず）。個
々のＶＣＳＥＬ102の特性は、開口径２０μｍφで、駆
動電流１．０ｍＡ、光出力１ｍＷとなっている。ＶＣＳ
ＥＬ102は、それぞれ独立に、Ｓｉデバイス（ＣＭＯ
Ｓ、ＦＥＴ、バイポーラトランジスタなど）で構成され
た電子回路105により駆動される。
【００７０】受光デバイス103としては、Ｓｉ ＰＩＮ
フォトダイオード（ＰＤ）を用い、ＰＤ103は電子回
路105に接続される。
フォトダイオード（ＰＤ）を用い、ＰＤ103は電子回
路105に接続される。
【００７１】発光デバイス102に対向した位置に設けら
れた伝播角設定器107としては、円錐状の全反射ミラー
を用いた。全反射ミラー107は、予め光伝送シート101の
樹脂成型時に作製しておいた円錐形状部分を用い、これ
のエア界面をミラーとして用いた。本実施例において、
伝播角θｚとしては３５°（光線A）と０°（光線B）の
２つの伝播角を用いることとして、各素子を光学設計
し、ルーティングを行った。円錐形状部分の頂角と高
さ、及びその中心線と発光デバイス102の発光点との位
置関係は、発光デバイス102からの光の放射角、光伝送
シート101の厚さと屈折率、達成する厚さ方向伝播角θ
ｚとシート面内方向伝播角度範囲などにより決定され
る。この際、発光デバイス102からの光が伝播角設定器1
07で充分受けられる様に設計する。
れた伝播角設定器107としては、円錐状の全反射ミラー
を用いた。全反射ミラー107は、予め光伝送シート101の
樹脂成型時に作製しておいた円錐形状部分を用い、これ
のエア界面をミラーとして用いた。本実施例において、
伝播角θｚとしては３５°（光線A）と０°（光線B）の
２つの伝播角を用いることとして、各素子を光学設計
し、ルーティングを行った。円錐形状部分の頂角と高
さ、及びその中心線と発光デバイス102の発光点との位
置関係は、発光デバイス102からの光の放射角、光伝送
シート101の厚さと屈折率、達成する厚さ方向伝播角θ
ｚとシート面内方向伝播角度範囲などにより決定され
る。この際、発光デバイス102からの光が伝播角設定器1
07で充分受けられる様に設計する。
【００７２】以上の観点から、伝播角設定器A107a,B107
bは、夫々、その頂角が９０°及び１２５°の円錐コー
ンミラーとした。すなわち、この円錐コーンミラーの頂
点の回りに上方向から平行光が入射するとして、それぞ
れ伝播角θｚが０°と３５°の伝播角となるように設計
された伝播角設定器A107a,B107bを用いた。ＶＣＳＥＬ1
02のビームの指向性は良い（放射角が小さい）ので、各
ＶＣＳＥＬ102からの光線は、光伝送シート101内をほぼ
上記異なった伝播角θｚで伝搬する。実際には、それぞ
れの伝播角θｚの広がりは７度程度と見積られた。従っ
て、本実施例では、異なった伝播角θｚの分布は図５
（ａ）に示す様な非連続的なものとなっている。
bは、夫々、その頂角が９０°及び１２５°の円錐コー
ンミラーとした。すなわち、この円錐コーンミラーの頂
点の回りに上方向から平行光が入射するとして、それぞ
れ伝播角θｚが０°と３５°の伝播角となるように設計
された伝播角設定器A107a,B107bを用いた。ＶＣＳＥＬ1
02のビームの指向性は良い（放射角が小さい）ので、各
ＶＣＳＥＬ102からの光線は、光伝送シート101内をほぼ
上記異なった伝播角θｚで伝搬する。実際には、それぞ
れの伝播角θｚの広がりは７度程度と見積られた。従っ
て、本実施例では、異なった伝播角θｚの分布は図５
（ａ）に示す様な非連続的なものとなっている。
【００７３】伝播角分別器A108a,B108bとしては、夫
々、頂角５０°、１２６°の円錐コーンミラーを用い
た。これらの伝播角分別器A108a,B108bは、それぞれ伝
播角が１６°以下、１７°以上の光を受光デバイスA103
a,B103bに結合できるように設計したものである。従っ
て、伝播角分別器A108aでは伝播角設定器A107aからの伝
播光が受光され、伝播角分別器B108bでは伝播角設定器B
107bからの伝播光が受光されることになる。
々、頂角５０°、１２６°の円錐コーンミラーを用い
た。これらの伝播角分別器A108a,B108bは、それぞれ伝
播角が１６°以下、１７°以上の光を受光デバイスA103
a,B103bに結合できるように設計したものである。従っ
て、伝播角分別器A108aでは伝播角設定器A107aからの伝
播光が受光され、伝播角分別器B108bでは伝播角設定器B
107bからの伝播光が受光されることになる。
【００７４】本実施例の電子デバイス105及び光デバイ
ス102、103を動作させたところ、光デバイス102、103間
で光回路が形成され、所望の動作を行うことを確認し
た。すなわち、伝播角θｚを用いた上記の如きルーティ
ングが有効に働くことを確認できた。
ス102、103を動作させたところ、光デバイス102、103間
で光回路が形成され、所望の動作を行うことを確認し
た。すなわち、伝播角θｚを用いた上記の如きルーティ
ングが有効に働くことを確認できた。
【００７５】本実施例は、複数の独立した情報が伝播角
θｚの異なる複数の光線に載せられ、あたかも２本の伝
送路で伝送しているかの様に１枚の光伝送シート101で
多重光通信できる点が大きな特徴となっている。つま
り、ルーティングが極めて単純な構成で実現できた。ま
た、本実施例の光電融合配線基板は、容易かつ低コスト
で実現できた。本実施例の光電融合配線基板は、外部か
らの電波障害に対する耐性にも優れ、発生する電磁波の
強度も弱かった。
θｚの異なる複数の光線に載せられ、あたかも２本の伝
送路で伝送しているかの様に１枚の光伝送シート101で
多重光通信できる点が大きな特徴となっている。つま
り、ルーティングが極めて単純な構成で実現できた。ま
た、本実施例の光電融合配線基板は、容易かつ低コスト
で実現できた。本実施例の光電融合配線基板は、外部か
らの電波障害に対する耐性にも優れ、発生する電磁波の
強度も弱かった。
【００７６】（実施例２）本実施例は、光伝送シート10
1において、図４に示すようなパラレル伝送を行う光電
融合基板の例である。発光デバイス102として０．６μ
ｍ帯面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の発光部301がアレイ
化されたものを用い、４個を１００μｍピッチで並べて
配置している（図４では２個のみ描いてある）。受光デ
バイス302としては、Ｓｉ ＰＩＮ フォトダイオード
の受光部302がアレイ化されたものを用いた。４個を１
００μｍピッチで並べて配置している（図４では２個の
み描いてある）。他の構成は、実施例１に準じている。
光伝送シート101のサイズは２ｃｍ□、板の厚さは１ｍ
ｍとした。
1において、図４に示すようなパラレル伝送を行う光電
融合基板の例である。発光デバイス102として０．６μ
ｍ帯面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の発光部301がアレイ
化されたものを用い、４個を１００μｍピッチで並べて
配置している（図４では２個のみ描いてある）。受光デ
バイス302としては、Ｓｉ ＰＩＮ フォトダイオード
の受光部302がアレイ化されたものを用いた。４個を１
００μｍピッチで並べて配置している（図４では２個の
み描いてある）。他の構成は、実施例１に準じている。
光伝送シート101のサイズは２ｃｍ□、板の厚さは１ｍ
ｍとした。
【００７７】それぞれの発光部301に対して、頂角が９
０°、１０５°、１２０°、１３５°の金属コートされ
た円錐コーンミラーである伝播角設定器107を配した。
これらは、予め樹脂成型時に形成された樹脂のコーン部
をアルミにより金属コートすることで作製した。これに
より、上方向から平行光が入射した場合には（ＶＣＳＥ
Ｌの発光部301はほぼこれを実現する）、それぞれ伝播
角θｚとして、０°、１０°、２０°、３５°の伝播角
θｚとなって各発光部301からの光が伝播する。実際に
は、それぞれの伝播角θｚの広がりが７度程度と見積ら
れた。従って、本実施例では、異なった伝播角θｚの分
布は図５（ｂ）に示す様な部分的に連続的なものとなっ
ている。
０°、１０５°、１２０°、１３５°の金属コートされ
た円錐コーンミラーである伝播角設定器107を配した。
これらは、予め樹脂成型時に形成された樹脂のコーン部
をアルミにより金属コートすることで作製した。これに
より、上方向から平行光が入射した場合には（ＶＣＳＥ
Ｌの発光部301はほぼこれを実現する）、それぞれ伝播
角θｚとして、０°、１０°、２０°、３５°の伝播角
θｚとなって各発光部301からの光が伝播する。実際に
は、それぞれの伝播角θｚの広がりが７度程度と見積ら
れた。従って、本実施例では、異なった伝播角θｚの分
布は図５（ｂ）に示す様な部分的に連続的なものとなっ
ている。
【００７８】伝播角分別器108としては、同様に金属コ
ートされた円錐コーンミラーを用いた。4つの伝播角分
別器108の頂角は、それぞれ、９０°、１３８°、１４
８°、１５８°とした。これらは、それぞれ、導波する
全ての伝播角の光、６°以上の伝播角の光、１６°以上
の伝播角の光、２６°以上の伝播角の光を受光部302に
結合するように設計したものである。従って、受光デバ
イス103には差分回路を内蔵し、それぞれの受光部302の
出力の差分をとることによって、０°、１０°、２０
°、３５°の伝播角θｚの信号の分離を行った。例え
ば、導波する全ての伝播角の光を受光する受光部302の
出力から、６°以上の伝播角の光を受光する受光部302
の出力を差し引けば、０°の伝播角θｚの信号が得られ
る。
ートされた円錐コーンミラーを用いた。4つの伝播角分
別器108の頂角は、それぞれ、９０°、１３８°、１４
８°、１５８°とした。これらは、それぞれ、導波する
全ての伝播角の光、６°以上の伝播角の光、１６°以上
の伝播角の光、２６°以上の伝播角の光を受光部302に
結合するように設計したものである。従って、受光デバ
イス103には差分回路を内蔵し、それぞれの受光部302の
出力の差分をとることによって、０°、１０°、２０
°、３５°の伝播角θｚの信号の分離を行った。例え
ば、導波する全ての伝播角の光を受光する受光部302の
出力から、６°以上の伝播角の光を受光する受光部302
の出力を差し引けば、０°の伝播角θｚの信号が得られ
る。
【００７９】本実施例２の電子デバイス及び光デバイス
を動作させたところ、光デバイス間で光回路が形成され
ており、所望の動作を行うことを確認した。すなわち、
異なる厚さ方向伝播角を用いた多重通信（パラレル伝
送）が有効に働くことを確認できた。
を動作させたところ、光デバイス間で光回路が形成され
ており、所望の動作を行うことを確認した。すなわち、
異なる厚さ方向伝播角を用いた多重通信（パラレル伝
送）が有効に働くことを確認できた。
【００８０】本実施例は、複数の独立した情報が複数の
光線に載せられ、あたかも４本の伝送路で伝送している
かのように１本の光伝送シート101で多重光通信できる
点が大きな特徴となっている。こうして、実施例１と同
様、多重伝送が極めて単純な構成で実現でき、容易かつ
低コストで光電融合配線基板を実現できた。
光線に載せられ、あたかも４本の伝送路で伝送している
かのように１本の光伝送シート101で多重光通信できる
点が大きな特徴となっている。こうして、実施例１と同
様、多重伝送が極めて単純な構成で実現でき、容易かつ
低コストで光電融合配線基板を実現できた。
【００８１】（実施例３）本実施例においては、光伝送
シート101として、厚さ１００μｍのポリカーボネート
（屈折率１．５９）にクラッドとしてフッ素化ポリイミ
ド（屈折率１．５２程度）をコートしたものを用いた。
実施例1、２に準じて、光伝送シート101の構成の違いを
考慮して、本実施例の伝播角設定器107と伝播角分別器1
08には、目的に応じて光学的な最適設計を施してある。
シート101として、厚さ１００μｍのポリカーボネート
（屈折率１．５９）にクラッドとしてフッ素化ポリイミ
ド（屈折率１．５２程度）をコートしたものを用いた。
実施例1、２に準じて、光伝送シート101の構成の違いを
考慮して、本実施例の伝播角設定器107と伝播角分別器1
08には、目的に応じて光学的な最適設計を施してある。
【００８２】本実施例では、光伝送シート101の裏表両
面に光デバイス102、103を実装した。光デバイスとして
は、発光デバイス102と受光デバイス103がスタックされ
た一体型光デバイスを用いてもよい。これにより、高密
度の実装が可能となり、さらに実装における生産性が向
上する。
面に光デバイス102、103を実装した。光デバイスとして
は、発光デバイス102と受光デバイス103がスタックされ
た一体型光デバイスを用いてもよい。これにより、高密
度の実装が可能となり、さらに実装における生産性が向
上する。
【００８３】さらに、光回路（光伝送シート101）と、
電子デバイス105が実装されたプリント基板とを積層、
接着することで、図６に示す様な積層された高密度実装
形態の光電融合基板とした。図６では、全ての光デバイ
スが光伝送シート101内に埋め込まれた形態で描いてあ
るが、勿論、上記実施例で説明したように表面上に実装
してもよい。
電子デバイス105が実装されたプリント基板とを積層、
接着することで、図６に示す様な積層された高密度実装
形態の光電融合基板とした。図６では、全ての光デバイ
スが光伝送シート101内に埋め込まれた形態で描いてあ
るが、勿論、上記実施例で説明したように表面上に実装
してもよい。
【００８４】光デバイスを光伝送シート101内に埋め込
んだ場合、光デバイスは光伝送シート101と直接的に光
学的に結合できるので、上記実施例の如き伝播角設定器
や伝播角分別器は必要としない。発光デバイスとしてリ
ングレーザーなどを用いて、シート面内方向３６０度に
わたって光を伝播することができる。この場合、厚さ方
向伝播角を設定するための伝播角設定器として、発光部
に取り付けられたレンズやプリズムなどを用い得てもよ
い。また、発光デバイスの埋め込み姿勢を適当に制御し
て厚さ方向伝播角を設定したり、受光デバイスの埋め込
み姿勢を適当に制御して受光できる伝播光の厚さ方向伝
播角範囲を設定することができる。これらの場合、球状
デバイスなども用いられる。球状デバイスは、球面上に
形成される電極の形状で光放射態様や受光態様を設定で
き、球状Ｓｉ基板上にクラッド層で挟まれた活性層を形
成して構成される。
んだ場合、光デバイスは光伝送シート101と直接的に光
学的に結合できるので、上記実施例の如き伝播角設定器
や伝播角分別器は必要としない。発光デバイスとしてリ
ングレーザーなどを用いて、シート面内方向３６０度に
わたって光を伝播することができる。この場合、厚さ方
向伝播角を設定するための伝播角設定器として、発光部
に取り付けられたレンズやプリズムなどを用い得てもよ
い。また、発光デバイスの埋め込み姿勢を適当に制御し
て厚さ方向伝播角を設定したり、受光デバイスの埋め込
み姿勢を適当に制御して受光できる伝播光の厚さ方向伝
播角範囲を設定することができる。これらの場合、球状
デバイスなども用いられる。球状デバイスは、球面上に
形成される電極の形状で光放射態様や受光態様を設定で
き、球状Ｓｉ基板上にクラッド層で挟まれた活性層を形
成して構成される。
【００８５】本実施例は実施例１と同様な効果を有す
る。さらに加えて、光回路と電気回路が積層した構造の
光電融合基板であるので、高密度の実装がなされ得る。
また、上記厚さと材料の光伝送シート101であるので、
光伝送シート101が薄く、耐熱性、耐薬品に優れた光電
融合基板を実現できる。
る。さらに加えて、光回路と電気回路が積層した構造の
光電融合基板であるので、高密度の実装がなされ得る。
また、上記厚さと材料の光伝送シート101であるので、
光伝送シート101が薄く、耐熱性、耐薬品に優れた光電
融合基板を実現できる。
【００８６】（実施例４）本実施例においては、光伝送
シート101としてシリコン基板（厚さ５００ミクロン程
度）を用いた。次いで、光デバイス形状に合わせてフォ
トリソとウエットエッチでＳｉに光デバイス用嵌め込み
孔を形成し、それに合わせて伝播角設定器、伝播角分別
器を形成した。本実施例でも、実施例1、２に準じて、
光伝送シート101の構成の違いを考慮して、本実施例の
伝播角設定器107と伝播角分別器108の構造には、目的に
応じて光学的な最適設計を施してある。
シート101としてシリコン基板（厚さ５００ミクロン程
度）を用いた。次いで、光デバイス形状に合わせてフォ
トリソとウエットエッチでＳｉに光デバイス用嵌め込み
孔を形成し、それに合わせて伝播角設定器、伝播角分別
器を形成した。本実施例でも、実施例1、２に準じて、
光伝送シート101の構成の違いを考慮して、本実施例の
伝播角設定器107と伝播角分別器108の構造には、目的に
応じて光学的な最適設計を施してある。
【００８７】更に、シリコン基板の表裏に、真空蒸着に
よりアルミからなる電気配線パターンを形成し、各種電
子デバイス105を基板上に配し、更に光デバイスを上記
嵌め込み孔に嵌め込むことで実装して光電融合配線基板
とした。光デバイスは、１．３μｍ帯のＩｎＧａＡｓＰ
系ＶＣＳＥＬからなる発光デバイス、及びＩｎＧａＡｓ
の受光デバイスを用いた。
よりアルミからなる電気配線パターンを形成し、各種電
子デバイス105を基板上に配し、更に光デバイスを上記
嵌め込み孔に嵌め込むことで実装して光電融合配線基板
とした。光デバイスは、１．３μｍ帯のＩｎＧａＡｓＰ
系ＶＣＳＥＬからなる発光デバイス、及びＩｎＧａＡｓ
の受光デバイスを用いた。
【００８８】本実施例の電子デバイス及び光デバイスを
動作させたところ、電子回路及び光回路が形成されてお
り、所望の動作を行うことを確認できた。
動作させたところ、電子回路及び光回路が形成されてお
り、所望の動作を行うことを確認できた。
【００８９】本実施例は実施例２と同様な効果を１．３
μｍ帯で実現した。また、シリコン基板自身を導波路層
として用いることで、高密度な実装を可能とした。さら
に、シリコン基板に電子回路を作り込むことで、更なる
高密度化が実現できる。
μｍ帯で実現した。また、シリコン基板自身を導波路層
として用いることで、高密度な実装を可能とした。さら
に、シリコン基板に電子回路を作り込むことで、更なる
高密度化が実現できる。
【００９０】（実施例５）本実施例は、上述の光電融合
基板の応用例であり、図２を用いて説明する。図２にお
いて、101は光伝送シート、104は表面に形成された電気
配線、105は電子デバイスであり、光Ｉ／Ｏ機能付Ｉ
Ｃ、たとえばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＦ発振器等に発光デバ
イス、受光デバイスを付与したものである。光電融合基
板の各構成部分としては、上記実施例で説明した構成を
適用することができる。
基板の応用例であり、図２を用いて説明する。図２にお
いて、101は光伝送シート、104は表面に形成された電気
配線、105は電子デバイスであり、光Ｉ／Ｏ機能付Ｉ
Ｃ、たとえばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＦ発振器等に発光デバ
イス、受光デバイスを付与したものである。光電融合基
板の各構成部分としては、上記実施例で説明した構成を
適用することができる。
【００９１】以下、動作原理について説明する。送信機
能は次の様になる。図２において、光Ｉ／Ｏ機能付ＬＳ
Ｉ105の出力電気信号（ＣＭＯＳロジック）は、電気配
線104を介して近傍の電子デバイス105に信号を伝送する
ことができる。また、光Ｉ／Ｏデバイスを駆動して出力
光信号を発生し、光伝送シート101を介して、信号を伝
達することも可能ある。場合に応じて、いずれかの方法
を選択する。
能は次の様になる。図２において、光Ｉ／Ｏ機能付ＬＳ
Ｉ105の出力電気信号（ＣＭＯＳロジック）は、電気配
線104を介して近傍の電子デバイス105に信号を伝送する
ことができる。また、光Ｉ／Ｏデバイスを駆動して出力
光信号を発生し、光伝送シート101を介して、信号を伝
達することも可能ある。場合に応じて、いずれかの方法
を選択する。
【００９２】ＬＳＩのロジック信号（たとえばＣＭＯＳ
なら３．３Ｖ）は、発光デバイス102を駆動するのに十
分な電圧である。光デバイスに順バイアスとなるようロ
ジック信号を印加することで、電気信号は光信号に変換
される。発光デバイス102は複数の発光部を有し、伝播
角θｚを用いた多重通信がなされる。このとき、光は多
方向に放射されるため、特別な光学系なしで光伝送シー
ト101全面に拡散伝播していく。
なら３．３Ｖ）は、発光デバイス102を駆動するのに十
分な電圧である。光デバイスに順バイアスとなるようロ
ジック信号を印加することで、電気信号は光信号に変換
される。発光デバイス102は複数の発光部を有し、伝播
角θｚを用いた多重通信がなされる。このとき、光は多
方向に放射されるため、特別な光学系なしで光伝送シー
ト101全面に拡散伝播していく。
【００９３】受信機能は次の様になる。光伝送シート10
1の任意の方向から伝播してくる入力光信号は、受光素
子103に取り込まれて電子信号に変換される。変換され
た電気信号は入力電気信号として近接するＬＳＩ105内
部に取り込まれて処理される。この際、受光素子103に
とともに電気信号を増幅するプリアンプを集積していれ
ば、ＣＭＯＳコンパチブルの電圧に復元することができ
る。
1の任意の方向から伝播してくる入力光信号は、受光素
子103に取り込まれて電子信号に変換される。変換され
た電気信号は入力電気信号として近接するＬＳＩ105内
部に取り込まれて処理される。この際、受光素子103に
とともに電気信号を増幅するプリアンプを集積していれ
ば、ＣＭＯＳコンパチブルの電圧に復元することができ
る。
【００９４】以上の様に本実施例を用いれば、電気配線
だけでは困難だった配線遅延問題とＥＭＩ問題の同時解
決が可能である。
だけでは困難だった配線遅延問題とＥＭＩ問題の同時解
決が可能である。
【００９５】従来、自由に配線パターンを選べないこと
或いは配線距離が等長にできないことによる配線遅延
や、高速大電流動作によるＥＭＩの影響が無視できなか
ったが、本発明によれば、最短距離でかつ電磁無誘導で
配線できるため、これらの問題点を一挙に解決できた。
或いは配線距離が等長にできないことによる配線遅延
や、高速大電流動作によるＥＭＩの影響が無視できなか
ったが、本発明によれば、最短距離でかつ電磁無誘導で
配線できるため、これらの問題点を一挙に解決できた。
【００９６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の光伝送シー
トでは、２次元導波路を適用することで柔軟な光回路構
成を簡易に実現でき、さらには、厚さ方向の伝播角θｚ
の制御により光信号の多重化やルーティングが可能とな
り、大量な情報を高速に扱うことができる。
トでは、２次元導波路を適用することで柔軟な光回路構
成を簡易に実現でき、さらには、厚さ方向の伝播角θｚ
の制御により光信号の多重化やルーティングが可能とな
り、大量な情報を高速に扱うことができる。
【００９７】また、本発明の光回路と電子回路が共存す
る光電融合基板において、光電融合基板に上記光伝送シ
ートを用いることで、電磁放射ノイズの少ない光電融合
配線基板を比較的簡単な構成で容易かつ低コストに実現
できる。そして、基板の任意位置にＥＭＩフリーでデバ
イスを配置でき、さらに光配線が電気配線設計を制限す
ることなく電気配線でも光配線でも自由に選択できて、
新たな信号多重化やルーティングの下に大量な情報を高
速に扱うことができる。
る光電融合基板において、光電融合基板に上記光伝送シ
ートを用いることで、電磁放射ノイズの少ない光電融合
配線基板を比較的簡単な構成で容易かつ低コストに実現
できる。そして、基板の任意位置にＥＭＩフリーでデバ
イスを配置でき、さらに光配線が電気配線設計を制限す
ることなく電気配線でも光配線でも自由に選択できて、
新たな信号多重化やルーティングの下に大量な情報を高
速に扱うことができる。
【００９８】さらに、上記光回路（光伝送路シート）を
用いて、柔軟な多重化通信を簡易に可能とする、大量な
情報を高速に取り扱える光伝送方法を実現できる。
用いて、柔軟な多重化通信を簡易に可能とする、大量な
情報を高速に取り扱える光伝送方法を実現できる。
【図１】本発明の光電融合配線基板の一例を示す平面と
断面の模式図である。
断面の模式図である。
【図２】本発明の光電融合配線の一例を示す模式的斜視
図である。
図である。
【図３】所望の厚さ方向伝播角とシート面内方向伝播角
範囲（ここでは３６０°にわたる）の光伝播を行なう伝
播角設定器の一例を示す平面と断面と斜視の図である。
範囲（ここでは３６０°にわたる）の光伝播を行なう伝
播角設定器の一例を示す平面と断面と斜視の図である。
【図４】複数の発光部を有した発光デバイスを適用した
伝播角θｚを用いた多重通信を行なう光電融合配線基板
の一例を示す平面と断面の模式図である。
伝播角θｚを用いた多重通信を行なう光電融合配線基板
の一例を示す平面と断面の模式図である。
【図５】伝播角θｚの分布の制御例を示した図である。
【図６】電子回路と光回路を積層した光電融合基板の一
例を示す断面図である。
例を示す断面図である。
101 光伝送シート
102 発光デバイス
103 受光デバイス
104 電気配線
105 電子デバイス
106 光線
107 伝播角設定器
108 伝播角分別器
201 伝播角θｚ
202 頂角α
301 発光部
302 受光部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１５年３月１７日（２００３．３．１
７）
７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
Claims (26)
- 【請求項１】２次元光導波路を用いて、光により情報伝
達を行う光伝送シートであって、光線が２次元光導波路
を伝播する際の該光線と該２次元面との成す角度を厚さ
方向伝播角とするとき、異なる厚さ方向伝播角分布を有
した複数の光線束を２次元光導波路に伝播させることを
特徴とする光伝送シート。 - 【請求項２】複数の入射光に対して夫々異なる構成から
なる伝播角設定手段を配することで、異なる厚さ方向伝
播角分布を有した複数の光線束を２次元光導波路に伝播
させることを特徴とする請求項１記載の光伝送シート。 - 【請求項３】複数の入射光に対して同一の構成からなる
伝播角設定手段を配し、該複数の入射光を異なる入射態
様で該伝播角設定手段に入射させることで、異なる厚さ
方向伝播角分布を有した複数の光線束を２次元光導波路
に伝播させることを特徴とする請求項１記載の光伝送シ
ート。 - 【請求項４】前記２次元光導波路の面内３６０度方向に
わたって光線束を伝播させる伝播角設定手段を含むこと
を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光伝送シ
ート。 - 【請求項５】円錐形状のミラーから成る伝播角設定手段
を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載
の光伝送シート。 - 【請求項６】更に、前記２次元光導波路を伝播する光線
のうち所定の厚さ方向伝播角を有した光線を受光デバイ
スに入力させる伝播角分別手段を備えることを特徴とす
る請求項１乃至５の何れかに記載の光伝送シート。 - 【請求項７】円錐形状のミラーから成る伝播角分別手段
を含むことを特徴とする請求項６記載の光伝送シート。 - 【請求項８】所定の態様で光線を前記２次元光導波路に
入射させる様に前記伝播角設定手段に対して所定の位置
関係で発光デバイスが該２次元光導波路に配置されてい
ることを特徴とする請求項２乃至７の何れかに記載の光
伝送シート。 - 【請求項９】前記発光デバイスは複数の発光部を有し、
それぞれの発光部に対して異なる厚さ方向伝播角分布を
設定する伝播角設定手段が配されており、発光部を選択
することで厚さ方向伝播角分布を選択することを特徴と
する請求項８記載の光伝送シート。 - 【請求項１０】前記発光デバイスないし発光部は面発光
型レーザーであることを特徴とする請求項８または９記
載の光伝送シート。 - 【請求項１１】前記伝播角分別手段からの光線を受けら
れる様に該伝播角設定手段に対して所定の位置関係で受
光デバイスが前記２次元光導波路に配置されていること
を特徴とする請求項６乃至１０の何れかに記載の光伝送
シート。 - 【請求項１２】前記受光デバイスは差分回路と複数の受
光部を有し、それぞれの受光部に対して異なる厚さ方向
伝播角分布の光線を分別する伝播角分別手段が配されて
おり、該差分回路において、該複数の受光部で得られた
信号間の差分をとることを特徴とする請求項１１記載の
光伝送シート。 - 【請求項１３】前記２次元光導波路の厚さが、用いる光
の波長の５０倍以上であることを特徴とする請求項１乃
至１２の何れかに記載の光伝送シート。 - 【請求項１４】前記２次元光導波路はクラッド層で挟ま
れたコア層から成ることを特徴とする請求項１乃至１３
の何れかに記載の光伝送シート。 - 【請求項１５】前記２次元光導波路はエアクラッドのコ
ア層から成ることを特徴とする請求項１乃至１３の何れ
かに記載の光伝送シート。 - 【請求項１６】複数の電子デバイスとそれらを接続する
電気配線を有した電子回路と、該電子デバイスの電気信
号を光信号に変換する発光デバイスと該発光デバイスか
らの光信号を伝搬する請求項１乃至１５の何れかに記載
の光伝送シートと該光信号を電気信号に変換する受光デ
バイスを有した光回路を有することを特徴とする光電融
合基板。 - 【請求項１７】前記電子回路と光回路が複数層にわたり
積層されて成ることを特徴とする請求項１６記載の光電
融合基板。 - 【請求項１８】２次元光導波路を用いて光により情報を
伝送する光伝送方法であって、光線が２次元光導波路を
伝播する際の該光線と該２次元面との成す角度を厚さ方
向伝播角とするとき、異なる厚さ方向伝播角分布を有し
た複数の光線束を用いて、複数の光信号を多重化して伝
送することを特徴とする光伝送方法。 - 【請求項１９】２次元光導波路を用いて光により情報を
伝送する光伝送方法であって、光線が２次元光導波路を
伝播する際の該光線と該２次元面との成す角度を厚さ方
向伝播角とするとき、異なる厚さ方向伝播角分布を有し
た複数の光線束を用いて、複数の光信号をルーティング
することを特徴とする光伝送方法。 - 【請求項２０】前記異なる伝播角分布は互いに実質的に
非連続であることを特徴とする請求項１８または１９記
載の光伝送方法。 - 【請求項２１】前記異なる伝播角分布は一部が重なって
連続していることを特徴とする請求項１８または１９記
載の光伝送方法。 - 【請求項２２】前記２次元光導波路の面内３６０度方向
にわたって伝播される光信号があることを特徴とする請
求項１８乃至２１記載の光伝送方法。 - 【請求項２３】前記伝播角分布の設定は、発光デバイス
に対して所定の位置関係で前記２次元光導波路に設けら
れた伝播角設定手段により行われることを特徴とする請
求項１８乃至２２の何れかに記載の光伝送方法。 - 【請求項２４】前記伝播角分布の設定は、前記光導波路
に対する発光デバイスの姿勢設定、或いは発光デバイス
の光放射角の制御により行われることを特徴とする請求
項１８乃至２３の何れかに記載の光伝送方法。 - 【請求項２５】受光デバイスで受光される光信号は、所
望の伝播角分布の光線を分別して該受光デバイスに導く
様に該発光デバイスに対して所定の位置関係で前記光導
波路内に設けられた伝播角分別手段より分別されること
を特徴とする請求項１８乃至２４の何れかに記載の光伝
送方法。 - 【請求項２６】受光デバイスで受光される所望の伝播角
分布の光信号の分別は、前記光導波路に対する受光デバ
イスの姿勢設定、或いは受光デバイスの受光態様により
行われることを特徴とする請求項１８乃至２５の何れか
に記載の光伝送方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002082287A JP3833131B2 (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | 光伝送装置 |
| US10/388,430 US6970610B2 (en) | 2002-03-25 | 2003-03-17 | Optical transmission sheet, optoelectric apparatus, and optical transmission method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002082287A JP3833131B2 (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | 光伝送装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003279770A true JP2003279770A (ja) | 2003-10-02 |
| JP2003279770A5 JP2003279770A5 (ja) | 2004-12-24 |
| JP3833131B2 JP3833131B2 (ja) | 2006-10-11 |
Family
ID=28035756
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002082287A Expired - Fee Related JP3833131B2 (ja) | 2002-03-25 | 2002-03-25 | 光伝送装置 |
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|---|---|
| US (1) | US6970610B2 (ja) |
| JP (1) | JP3833131B2 (ja) |
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