JP2004251949A - 光導波路およびそれを用いた光／電気集積回路 - Google Patents

Abstract

【課題】立体的な光配線を備えた光導波路およびそれを用いた光／電気集積回路を提供することを目的とする。
【解決手段】光配線１１とクラッド部１２からなるパターン層１４と、パターン層１４の光配線１１と接するように設けた接続部１５とクラッド部１２からなる接続層１６とを組み合わせて構成した光導波路であり、異なるパターン層１４の光配線１１と接続層の接続部の立体的な接続ができるため、複雑な光配線１１が実現できる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光信号を伝送するために使用され、複雑なインターコネクションに対応する光導波路およびそれを用いた光／電気集積回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光導波路はコンピュータの光インターコネクションや交換機をはじめ、様々な光通信システムにおいて、重要な役割を果たすデバイスであり、今後益々重要性が増大するものと考えられる。
【０００３】
一般に、光導波路は半導体やガラス、樹脂層等をある特定の基板上に形成し、横および縦方向にそれぞれ何らかの光閉じ込め機構を設けて光信号を導波するものである。
【０００４】
従来の光導波路としては、図１８（ａ）に示すものがある。
【０００５】
図１８（ａ）は従来の光導波路の断面図である。図１８（ａ）に示すように表面が平坦な基板１の上に光信号を閉じ込めるためのクラッド層２、このクラッド層２の上に光信号を伝搬させる光配線（コア）３ａ、そしてこの光配線３ａを覆うクラッド層４ａ、さらにこのクラッド層４ａの上に光配線３ｂ、この光配線３ｂを覆うようにクラッド層４ｂを設けて構成されている。
【０００６】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば特許文献１が知られている。
【０００７】
また、従来の光／電気集積回路としては、図１８（ｂ）に示すものがある。
【０００８】
図１８（ｂ）は従来の光／電気集積回路の要部断面の斜視図である。図１８（ｂ）に示すようにＩＣ７やマルチチップモジュール等の電子素子間を光導波路３で結合して光信号の送受信を行うものである。
【０００９】
多層配線６を有する基板５の上に一層の光導波路３が形成され、ＩＣ７からの電気信号を発光デバイス８により光信号に変換し、光導波路３を通して受光デバイス９に送信し、この受光デバイス９により光信号を電気信号に変換して他のＩＣ７に入力される。
【００１０】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば特許文献２が知られている。
【００１１】
【特許文献１】
特開２０００−３２１４５２号公報
【特許文献２】
特表２００２−５０６２２３号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光導波路では、上下の光配線３ａ、３ｂとの間にクラッド層４ａが介在するため、上下の光配線３ａ、３ｂの間において、光信号を伝搬させるためにはその光信号の波長に対応した所定の間隔および距離を精度良く制御する必要があると共に上下の光配線３ａ、３ｂの自由度を抑制するものであった。
【００１３】
また、従来の光／電気集積回路においては、実質的に一平面内で構成しなければならないという制限を受けＩＣ７の数が増加して接続が複雑になると、光導波路３が頻繁に交差する場合が生じ、この交差において光の干渉が発生し、誤動作の原因になる。またこの交差を避けるためにサイズを大きくして対応しなければならず、コスト高を招く要因となる。
【００１４】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、立体的な光配線を備えた光導波路およびそれを用いた光／電気集積回路を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、以下の構成を有するものである。
【００１６】
本発明の請求項１に記載の発明は、光配線とクラッド部からなるパターン層と、上記パターン層の光配線と接するように設けた接続部とクラッド部からなる接続層とを組み合わせて構成した光導波路であり、パターン層の光配線と接続層の接続部の立体的な接続ができるため、複雑な光配線が実現できる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、光配線とクラッド部からなるパターン層と、上記パターン層の光配線と接するように設けた接続部とクラッド部からなる接続層とを有し、上記パターン層上に接続層、この接続層上にパターン層を交互に組み合わせて構成した光導波路であり、異なるパターン層の光配線間の立体的な接続ができるため、複雑な光配線が実現できる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、光配線とクラッド部からなるパターン層と、上記パターン層の光配線と接するように設けた接続部とクラッド部からなる接続層とを有し、上記パターン層上に連続した接続層を構成した光導波路であり、パターン層の光配線と接続層の接続部の立体的な接続ができるため、複雑な光配線が実現できる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、光配線とクラッド部からなるパターン層と、上記パターン層の光配線と接するように設けた接続部とクラッド部からなる接続層とを有し、上記パターン層上に連続した接続層、この連続した接続層上にパターン層を構成した光導波路であり、異なるパターン層の光配線間の立体的な接続ができるため、複雑な光配線が実現できる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、パターン層に接続層の接続部と接するように接続部を設けた請求項１に記載の光導波路であり、パターン層の光配線および接続部と接続層の接続部の立体的な接続ができるため、より複雑な光配線が実現できる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、積層する層の端面を揃えた請求項１に記載の光導波路であり、端面を揃えることにより端面上に光配線または接続部が形成でき、より複雑な光配線が実現できる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、パターン層と接続層との積層端面を揃えた請求項６に記載の光導波路であり、端面を揃えることにより端面上に光配線または接続部が形成でき、より複雑な光配線が実現できる。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、パターン層または接続層の積層端面に光配線または接続部を構成した請求項７に記載の光導波路であり、曲線の接続ができるため、異なるパターン層の光配線間の立体的な接続ができるため、さらに複雑な光配線が実現できる。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、光配線とクラッド部からなるパターン層と、垂直方向にパターン層の光配線と接する接続部とクラッド部からなる接続層とを組み合わせた光導波路であり、パターン層の光配線および接続部と接続層の接続部の立体的な接続ができるため、より複雑な光配線が実現できる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、光配線とクラッド部からなるパターン層と、斜め方向にパターン層の光配線と接する接続部とクラッド部からなる接続層とを組み合わせた光導波路であり、パターン層の光配線および接続部と接続層の接続部の立体的な接続ができるため、より複雑な光配線が実現できる。
【００２６】
請求項１１に記載の発明は、光配線とクラッド部からなるパターン層と、パターン層の光配線と接するテーパ形状の接続部とクラッド部からなる接続層とを組み合わせた光導波路であり、異なる線幅の光配線の接続ができる。
【００２７】
請求項１２に記載の発明は、光配線とクラッド部からなるパターン層と、パターン層の光配線と接する円柱状の接続部とクラッド部からなる接続層とを組み合わせた光導波路であり、パターン層の光配線および接続部と接続層の接続部の立体的な接続ができるため、より複雑な光配線が実現できる。
【００２８】
請求項１３に記載の発明は、パターン層として光配線およびクラッド部の厚みを同じとした請求項１に記載の光導波路であり、パターン層の厚みを薄くできる。
【００２９】
請求項１４に記載の発明は、接続層として接続部およびクラッド部の厚みを同じとした請求項１に記載の光導波路であり、接続層の厚みを薄くできる。
【００３０】
請求項１５に記載の発明は、パターン層の厚みを接続層の厚みより厚くした請求項１に記載の光導波路であり、パターン層の光配線と接続層の接続部との接続が容易になると共に高い結合効率が得られる。
【００３１】
請求項１６に記載の発明は、パターン層の厚みを接続層の厚みより薄くした請求項１に記載の光導波路であり、光導波路の厚みを薄くすることができる。
【００３２】
請求項１７に記載の発明は、パターン層の厚みと接続層の厚みを同じとした請求項１に記載の光導波路であり、光導波路の厚みを薄くすることができる。
【００３３】
請求項１８に記載の発明は、パターン層の光配線が２つ以上の線幅からなる請求項１に記載の光導波路であり、マルチモードとシングルモードの混在した光配線の多様化に対応できると共に複雑な光配線を実現することができる。
【００３４】
請求項１９に記載の発明は、接続層の接続部が２つ以上の線幅からなる請求項１に記載の光導波路であり、マルチモードとシングルモードの混在した光配線の多様化に対応できると共に複雑な光配線を実現することができる。
【００３５】
請求項２０に記載の発明は、パターン層のクラッド部にスリットを形成して高屈折率の材料を充填した請求項１に記載の光導波路であり、迷光が光配線内に入射することが抑制でき、誤認識や誤動作を防止することができる。
【００３６】
請求項２１に記載の発明は、パターン層のクラッド部にスリットを形成して低屈折率の材料を充填した請求項１に記載の光導波路であり、迷光が光配線内に入射することが抑制でき、誤認識や誤動作を防止することができる。
【００３７】
請求項２２に記載の発明は、パターン層のクラッド部の光配線の近傍にスリットを形成して高屈折率の材料を充填した請求項１に記載の光導波路であり、迷光が光配線内に入射することが抑制でき、誤認識や誤動作を防止することができる。
【００３８】
請求項２３に記載の発明は、パターン層のクラッド部の光配線の近傍にスリットを形成して低屈折率の材料を充填した請求項１に記載の光導波路であり、迷光が光配線内に入射することが抑制でき、誤認識や誤動作を防止することができる。
【００３９】
請求項２４に記載の発明は、接続層のクラッド部にスリットを形成して高屈折率の材料を充填した請求項１に記載の光導波路であり、迷光が接続部内に入射することが抑制でき、誤認識や誤動作を防止することができる。
【００４０】
請求項２５に記載の発明は、接続層のクラッド部にスリットを形成して低屈折率の材料を充填した請求項１に記載の光導波路であり、迷光が接続部内に入射することが抑制でき、誤認識や誤動作を防止することができる。
【００４１】
請求項２６に記載の発明は、接続層のクラッド部の接続部の近傍にスリットを形成して高屈折率の材料を充填した請求項１に記載の光導波路であり、迷光が接続部内に入射することが抑制でき、誤認識や誤動作を防止することができる。
【００４２】
請求項２７に記載の発明は、接続層のクラッド部の接続部の近傍にスリットを形成して低屈折率の材料を充填した請求項１に記載の光導波路であり、迷光が接続部内に入射することが抑制でき、誤認識や誤動作を防止することができる。
【００４３】
請求項２８に記載の発明は、複数のパターン層のクラッド部を同じ屈折率とした請求項１に記載の光導波路であり、複数のパターン層の光配線を同じ線幅、厚みにでき、光配線間の結合効率を高めることができる。
【００４４】
請求項２９に記載の発明は、複数の接続層のクラッド部を同じ屈折率とした請求項１に記載の光導波路であり、複数の接続層の接続部を同じ線幅、厚みにでき、接続部間の結合効率を高めることができる。
【００４５】
請求項３０に記載の発明は、複数のパターン層の少なくとも１つのクラッド部を異なる屈折率とした請求項１に記載の光導波路であり、異なる屈折率のクラッド部を有するパターン層の光配線の線幅が変更でき、光配線および接続部の多様化に対応できる。
【００４６】
請求項３１に記載の発明は、複数の接続層の少なくとも１つのクラッド部を異なる屈折率とした請求項１に記載の光導波路であり、異なる屈折率のクラッド部を有する接続層の接続部の線幅が変更でき、光配線および接続部の多様化に対応できる。
【００４７】
請求項３２に記載の発明は、パターン層のクラッド部を接続層のクラッド部より高い屈折率とした請求項１に記載の光導波路であり、光導波路の厚みを薄くすることができる。
【００４８】
請求項３３に記載の発明は、パターン層のクラッド部と接続層のクラッド部を同じ屈折率とした請求項１に記載の光導波路であり、パターン層の光配線および接続層の接続部を同じ線幅、厚みにでき、接続部間の結合効率を高めることができる。
【００４９】
請求項３４に記載の発明は、パターン層のクラッド部を接続層のクラッド部より低い屈折率とした請求項１に記載の光導波路であり、光導波路の厚みを薄くできると共にパターン層の光配線間の結合や干渉を抑制することができる。
【００５０】
請求項３５に記載の発明は、パターン層の光配線の内部において、前記光配線より低屈折率かつクラッド部より高屈折率な材料からなる部分を設けた請求項１に記載の光導波路であり、所定方向に光信号を屈曲させることができる。
【００５１】
請求項３６に記載の発明は、パターン層の光配線の内部において、前記光配線より低屈折率かつクラッド部より高屈折率な材料からなる三角柱状体を垂直方向に設けた請求項１に記載の光導波路であり、所定方向に光信号を屈曲させることができる。
【００５２】
請求項３７に記載の発明は、パターン層の光配線の内部において、前記光配線より低屈折率かつクラッド部より高屈折率な材料からなる三角柱状体または逆三角柱状体を水平方向に設けた請求項１に記載の光導波路であり、所定方向に光信号を屈曲させることができる。
【００５３】
請求項３８に記載の発明は、パターン層の光配線の内部において、前記光配線より高屈折率な材料からなる部分を設けた請求項１に記載の光導波路であり、所定方向に光信号を屈曲させることができる。
【００５４】
請求項３９に記載の発明は、パターン層の光配線の内部において、前記光配線より高屈折率な材料からなる三角柱状体を垂直方向に設けた請求項１に記載の光導波路であり、所定方向に光信号を屈曲させることができる。
【００５５】
請求項４０に記載の発明は、パターン層の光配線の内部において、前記光配線より高屈折率な材料からなる三角柱状体または逆三角柱状体を水平方向に設けた請求項１に記載の光導波路であり、所定方向に光信号を屈曲させることができる。
【００５６】
請求項４１に記載の発明は、パターン層の光配線の内部において、前記光配線の線幅より小さい反射部を設けた請求項１に記載の光導波路であり、部分反射が実現できる。
【００５７】
請求項４２に記載の発明は、パターン層の光配線の内部において、分割した光配線の線幅の反射部を設けた請求項１に記載の光導波路であり、異なる方向に部分反射が実現できる。
【００５８】
請求項４３に記載の発明は、パターン層の光配線または接続部と半分以上の面積が接するように接続層の接続部を設けた請求項１に記載の光導波路であり、斜め方向の接続が可能となり、複雑な光配線が実現できる。
【００５９】
請求項４４に記載の発明は、請求項１に記載の光導波路の表面に半導体、電子部品等を実装してなる光／電気集積回路であり、電気信号を光信号として伝送するため、高速伝送が可能となると共に発熱を抑制できる。
【００６０】
請求項４５に記載の発明は、半導体、電子部品等を実装する最上層を接続層とした請求項４４に記載の光／電気集積回路であり、光導波路の高集積化が図れる。
【００６１】
請求項４６に記載の発明は、半導体、電子部品等を実装する最下層を接続層とした請求項４４に記載の光／電気集積回路であり、光導波路の集積化が図れる。
【００６２】
請求項４７に記載の発明は、半導体、電子部品等を実装する両面を接続層とした請求項４４に記載の光／電気集積回路であり、光導波路の高集積化が図れる。
【００６３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
【００６４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における光導波路の構成図である。パターン層１４ａの上に接続層１６ｂ、この接続層１６ｂの上にパターン層１４ｃ、このパターン層１４ｃの上に接続層１６ｄ、この接続層１６ｄの上にパターン層１４ｅを設けたいわゆるパターン層１４と接続層１６とを交互に設けた光導波路である。
【００６５】
以下、各層の詳細な構成について説明する。パターン層１４ａは光信号を水平方向に伝搬させる光配線１１ａとこの光配線１１ａの光信号を水平方向から垂直方向に屈曲させる反射部１３ａと水平方向に光を閉じ込めるクラッド部１２ａからなる。
【００６６】
次に、パターン層１４ａの上に設けた接続層１６ｂは反射部１３ａと接する接続部１５ｂとクラッド部１２ｂからなり、接続層１６ｂの上に設けたパターン層１４ｃは光配線１１ｃと接続層１６ｂの接続部１５ｂと接し、光配線１１ｃの一端に接続する反射部１３ｃ_１と光配線１１ｃのもう一方端に接続する反射部１３ｃ_２とクラッド部１２ｃからなり、そしてパターン層１４ｃの上に設けた接続層１６ｄはパターン層１４ｃの反射部１３ｃ_２と接する接続部１５ｄとクラッド部１２ｄからなる。さらに接続層１６ｄの上に設けたパターン層１４ｅは光配線１１ｅとこの光配線１１ｅに形成し、接続層１６ｄの接続部１５ｄと接する反射部１３ｅとクラッド部１２ｅからなる。
【００６７】
次に製造方法について図２（ａ）〜（ｏ）を用いて説明する。
【００６８】
図２（ａ）〜（ｏ）は本発明の実施の形態１における光導波路の製造工程図である。
【００６９】
図２（ａ）に示すように表面が平坦な基板１７の表面にクラッド材料を塗布して硬化させクラッド層１８を形成する。さらに図２（ｂ）に示すようにクラッド層１８の表面にコア材料を塗布して硬化させ光配線１１ａの層を形成する。そして図２（ｃ）に示すようにレジストマスク（図示せず）を用いてフォトリソグラフィーによりパターンを形成してエッチングにより所定の光配線１１ａを形成し、図２（ｄ）に示すようにクラッド部材を塗布してパターン層１４ａを形成する。さらに図２（ｅ）に示すようにパターン層１４ａの表面に接続部１５ｂの層を形成し、そして図２（ｆ）に示すようにレジストマスク（図示せず）を用いてフォトリソグラフィーによりパターンを形成してエッチングにより所定の接続部１５ｂを形成し、図２（ｇ）に示すようにクラッド部材を塗布して接続層１６ｂを形成する。
【００７０】
次に、この接続層１６ｂの表面にクラッド部材の層を形成してレジストマスク（図示せず）を用いて図２（ｈ）に示すようにフォトリソグラフィーによりパターンを形成して斜め照射によりエッチングし、図２（ｉ）に示すようにコア材料の充填により所定の光配線１１ｃを形成してパターン層１４ｃを形成する。次に図２（ｊ）に示すようにこのパターン層１４ｃの表面に接続部１５ｄの層を塗布し、レジストマスク（図示せず）を用いてフォトリソグラフィーによりパターンを形成して図２（ｋ）に示すようにエッチングにより所定の接続部１５ｄを形成し、図２（ｌ）に示すようにクラッド部材を塗布して接続層１６ｄを形成する。次に図２（ｍ）に示すようにこの接続層１６ｄの表面に光配線１１ｅの層を塗布し、レジストマスク（図示せず）を用いてフォトリソグラフィーによりパターンを形成して図２（ｎ）に示すようにエッチングにより所定の光配線１１ｅを形成し、図２（ｏ）に示すようにクラッド部材を塗布してパターン層１４ｅを形成する。
【００７１】
以下、動作について図１を用いて説明する。
【００７２】
例えば、パターン層１４ｅの光配線１１ｅの端面に光信号が入射すると、光信号は光配線１１ｅの内部を水平方向に伝搬し、反射部１３ｅにより所定の光出力分だけ下方に光路を変化させ伝搬する。さらに光信号は接続層１６ｄの接続部１５ｄを通してパターン層１４ｃの反射部１３ｃ２により水平方向に伝搬方向を変化させ光配線１１ｃの内部を伝搬する。そして光信号は反射部１３ｃ_１で下方に伝搬方向を変化させ、接続層１６ｂの接続部１５ｂを通してパターン層１４ａの反射部１３ａに伝搬して水平方向の左右に分岐して伝搬する。
【００７３】
以上の構成により、パターン層１４の光配線１１と接続層１６の接続部１５の立体的な接続ができるため、複雑な光配線が実現できる。
【００７４】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における光導波路の構成図である。
【００７５】
以下、実施の形態１と異なる構成および動作について説明する。
【００７６】
パターン層１４ａの上に接続層１６ｂ、この接続層１６ｂの上に接続層１６ｃ、この接続層１６ｃの上に接続層１６ｄ、この接続層１６ｄの上にパターン層１４ｅを設けたいわゆるパターン層１４の間に連続した接続層１６を設けた光導波路である。
【００７７】
以下、各層の詳細な構成について説明する。パターン層１４ａは光信号を水平方向に伝搬させる２本の光配線１１ａ_１、１１ａ_２とこれらの光配線１１ａ_１、１１ａ_２の光信号を水平方向から垂直方向に屈曲させる反射部１３ａ_１、１３ａ_２と水平方向に光を閉じ込めるクラッド部１２ａからなり、パターン層１４ａの上に設けた接続層１６ｂは反射部１３ａ_１と接する接続部１５ｂ_１と反射部１３ａ_２と接する接続部１５ｂ_２とクラッド部１２ｂからなる。次に接続層１６ｂの上に設けた接続層１６ｃは接続層１６ｂの接続部１５ｂ_１と接する接続部１５ｃ_１と接続層１６ｂの接続部１５ｂ_２と接する接続部１５ｃ_２とクラッド部１２ｃからなる。そして接続層１６ｃの上に設けた接続層１６ｄは接続層１６ｃの接続部１５ｃ_１と接する接続部１５ｄ_１と接続層１６ｂの接続部１５ｃ_２と接する接続部１５ｄ_２とクラッド部１２ｄからなり、接続層１６ｄの上に設けたパターン層１４ｅは２本の光配線１１ｅ_１、１１ｅ_２とこれらの光配線１１ｅ_１、１１ｅ_２に形成し、接続層１６ｄの接続部１５ｄ_１と接する反射部１３ｅ_１と接続層１６ｄの接続部１５ｄ_２と接する反射部１３ｅ_２とクラッド部１２ｅからなる。
【００７８】
以下、動作について図３を用いて説明する。
【００７９】
例えば、パターン層１４ｅの２つの光配線１１ｅ_１、１１ｅ_２の端面にそれぞれ光信号が入射すると、一方の光信号は光配線１１ｅ_１、１１ｅ_２の内部を水平方向に伝搬し、反射部１３ｅ_１、１３ｅ_２により所定の光出力分だけ下方向に光路を変化させ、連続する接続層１６ｄ、１６ｃ、１６ｂの接続部１５ｄ_１、１５ｄ_２、１５ｃ_１、１５ｃ_２、１５ｂ_１、１５ｂ_２を通してパターン層１４ａの反射部１３ａ_１、１３ａ_２に伝搬する。そして光信号はこの反射部１３ａ_１、１３ａ_２により垂直方向から水平方向に光路を変化させ、パターン層１４ａの光配線１１ａ_１、１１ａ_２の内部を伝搬する。またもう一方の光信号も同様の動作を行う。
【００８０】
以上の構成により、パターン層１４の光配線１１と接続層１６の接続部１５の立体的な接続ができるため、複雑な光配線が実現できる。
【００８１】
（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３における光導波路の構成図である。
【００８２】
以下、実施の形態１と異なる構成および動作について図４を用いて説明する。
【００８３】
パターン層１４ａの上に接続層１６ｂ、この接続層１６ｂの上にパターン層１４ｃ、このパターン層１４ｃの上に接続層１６ｄ、この接続層１６ｄの上にパターン層１４ｅを設けたいわゆるパターン層１４と接続層１６とを交互に設けた光導波路である。ここでパターン層１４ｃにおいて接続部１５ｃを設けた構成としている。
【００８４】
以下、各層の詳細な構成について図４を用いて説明する。パターン層１４ａは光信号を水平方向に伝搬させる２本の光配線１１ａ_１、１１ａ_２とこれらの光配線１１ａ_１、１１ａ_２の光信号を水平方向から垂直方向に屈曲させる反射部１３ａ_１、１３ａ_２と水平方向に光を閉じ込めるクラッド部１２ａからなる。そして、パターン層１４ａの上に設けた接続層１６ｂは反射部１３ａ_１と接する接続部１５ｂ_１と反射部１３ａ_２と接する接続部１５ｂ_２とクラッド部１２ｂからなる。さらに接続層１６ｂの上に設けたパターン層１４ｃは接続層１６ｂの接続部１５ｂ_１と接する接続部１５ｃと接続層１６ｂの接続部１５ｂ_２と接し、光配線１１ｃの一端に接続する反射部１３ｃ_１と光配線１１ｃのもう一端に接続する反射部１３ｃ_２とクラッド部１２ｃからなる。さらにパターン層１４ｃの上に設けた接続層１６ｄはパターン層１４ｃの接続部１５ｃと接する接続部１５ｄ_１とパターン層１４ｃの反射部１３ｃ_２と接する接続部１５ｄ_２とクラッド部１２ｄからなる。そして接続層１６ｄの上に設けたパターン層１４ｅは２本の光配線１１ｅ_１、１１ｅ_２とこれらの光配線１１ｅ_１、１１ｅ_２に形成し、接続層１６ｄの接続部１５ｄ_１と接する反射部１３ｅ_１と接続層１６ｄの接続部１５ｄ_２と接する反射部１３ｅ_２とクラッド部１２ｅからなる。
【００８５】
以下、動作について図４を用いて説明する。
【００８６】
例えば、パターン層１４ｅの２つの光配線１１ｅ_１、１１ｅ_２の端面にそれぞれ光信号が入射すると、光信号は光配線１１ｅ_１、１１ｅ_２の内部を水平方向に伝搬し、反射部１３ｅ_１、１３ｅ_２により所定の光出力分だけ下方向に光路を変化させ、接続層１６ｄの接続部１５ｄ_１、１５ｄ_２を通してパターン層１４ｃの反射部１３ｃ_２と接続部１５ｃに伝搬する。一方の光信号は反射部１３ｃ_２により垂直方向から水平方向に光路を変化させ、パターン層１４ｃの光配線１１ｃの内部を伝搬し再び反射部１３ｃ_１により下方の接続層１６ｂの接続部１５ｂ_２に伝搬する。もう一方の光信号は下方向の接続層１６ｂの接続部１５ｂ_１に伝搬する。そしてそれぞれ光信号は接続層１６ｂの接続部１５ｂ_１、１５ｂ_２を通してパターン層１４ａの反射部１３ａ_１、１３ａ_２により光配線１１ａ_１、１１ａ_２の内部に伝搬し水平方向に１８０度異なる方向に伝搬することになる。
【００８７】
以上の構成により、パターン層１４の光配線１１と接続層１６の接続部１５の立体的な接続ができるため、複雑な光配線が実現できる。
【００８８】
（実施の形態４）
図５は本発明の実施の形態４における積層端面を揃えた光導波路の構成図である。
【００８９】
以下、実施の形態１と異なる構成および動作について説明する。光信号を水平方向に伝搬させる光配線１１ａと水平方向に伝搬する光信号を屈曲させ下方向に伝搬させる反射部１３ａとこの光配線１１ａを伝搬する光信号を水平方向に閉じ込めるためのクラッド部１２ａとからなるパターン層１４ａと、反射部１３ａと接するように設けて上方向に光信号を伝搬させる接続部１５ｂとこの接続部１５ｂの光信号を水平および垂直方向に閉じ込めるためのクラッド部１２ｂとからなる接続層１６ｂと、この接続層１６ｂの接続部１５ｂと接するように設けて上方向に光信号を伝搬させる接続部１５ｃとこの接続部１５ｃの光信号を水平および垂直方向に閉じ込めるためのクラッド部１２ｃとからなる接続層１６ｃと、この接続層１６ｃの接続部１５ｃと接するように設けて上方向に光信号を伝搬させる接続部１５ｄとこの接続部１５ｄの光信号を水平および垂直方向に閉じ込めるためのクラッド部１２ｄとからなる接続層１６ｄと、この接続層１６ｄの接続部１５ｄと接するように設けて垂直方向から水平方向に屈曲させる反射部１３ｅとこの反射部１３ｅと接する光配線１１ｅと伝搬する光信号を水平および垂直方向に閉じ込めるためのクラッド部１２ｅとからなるパターン層１４ｅにおいて、パターン層１４ａ、１４ｅの間に接続層１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを設け、かつ各層の端面を揃えた光導波路である。ここでパターン層１４ａ、１４ｅおよび接続層１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの積層端面は揃えられた状態となっている。
【００９０】
以下、動作について図５を用いて説明する。
【００９１】
例えば、パターン層１４ｅの光配線１１ｅの内部の光信号は水平方向に伝搬して反射部１３ｅにより下方向に光路を変化させ、端面の連続する接続部１５を通してパターン層１４ａの反射部１３ａに伝搬する。そして光信号は反射部１３ａにより垂直方向から水平方向に光路を変換させ、パターン層１４ａの光配線１１ａの内部を伝搬することになる。
【００９２】
以上の構成により、積層する層の端面を揃えることにより端面上に光配線１１または接続部１５を形成してより複雑な光配線１１が実現できる。
【００９３】
（実施の形態５）
以下、実施の形態５における光導波路について図を用いて説明する。
【００９４】
図６（ａ）は本発明の実施の形態５における光導波路を示す断面図、図６（ｂ）、（ｃ）は接続部の形状を示す斜視図である。
【００９５】
以下、実施の形態１と異なる構成および動作について説明する。
【００９６】
図６（ａ）に示すように光信号を水平方向に伝搬させる光配線１１ａ_１、１１ａ_２と水平方向から垂直方向に屈曲させる反射部１３ａ_１、１３ａ_２と光信号を水平方向に閉じ込めるためのクラッド部１２ａからなるパターン層１４ａと、このパターン層１４ａの反射部１３ａ_１、１３ａ_２と接するように設けた図６（ｂ）に示す角柱型の斜め接続部１５ｂ_１および図６（ｃ）に示す円柱型の斜め接続部１５ｂ_２と光信号を水平方向に閉じ込めるためのクラッド部１２ｂからなる接続層１６ｂと、この接続層１６ｂの角柱型の斜め接続部１５ｂ_１と接するように設け、光配線１１ｃ_１に接続する反射部１３ｃ_１と円柱型の斜め接続部１５ｂ_２と接するように設け、光配線１１ｃ_２に接続する反射部１３ｃ_２と光信号を水平方向に閉じ込めるクラッド部１２ｃからなるパターン層１４ｃとから光導波路が構成される。
【００９７】
以下、動作について図６（ａ）を用いて説明する。
【００９８】
例えば、パターン層１４ｃの光配線１１ｃ_１、１１ｃ_２の端面に光信号が入射すると、光信号は光配線１１ｃ_１、１１ｃ_２の内部を水平方向に伝搬して反射部１３ｃ_１、１３ｃ_２により所定の光出力分だけ斜め下方向に光路を変化させ、接続層１６ｂの斜め角型形状および円柱形状の接続部１５ｂ_１、１５ｂ_２を通してパターン層１４ａの光配線１１ａ_１、１１ａ_２に伝搬する。そして光信号は反射部１３ａ_１、１３ａ_２により垂直方向から水平方向に光路を変換させパターン層１４ａの光配線１１ａ_１、１１ａ_２の内部を伝搬することになる。
【００９９】
以上の構成により、接続層の接続部１５を斜め構造とすることにより複雑な光配線１１が実現できる。
【０１００】
（実施の形態６）
以下、本発明の実施の形態６における光導波路について図を用いて説明する。
【０１０１】
図７（ａ）は本発明の実施の形態６における光導波路の断面図、図７（ｂ）〜（ｄ）は接続部の形状を示す斜視図である。
【０１０２】
以下、実施の形態１と異なる構成および動作について説明する。
【０１０３】
図７（ａ）に示すように光信号を水平方向に伝搬させる光配線１１ａ_１、１１ａ_２とこの光配線１１ａ_１、１１ａ_２と接続し、光信号を水平方向から垂直方向に屈曲させる反射部１３ａ_１、１３ａ_２、１３ａ_３と水平方向に光信号を閉じ込めるためのクラッド部１２ａとからなるパターン層１４ａと、このパターン層１４ａの反射部１３ａ_１と接するように設け、図７（ｂ）に示す円錐台型形状の接続部１５ｂ_１と反射部１３ａ_２と接するように設けた図７（ｄ）に示す円柱型形状の接続部１５ｂ_２と反射部１３ａ_３と接するように設けた図７（ｃ）に示す逆角錐台型形状の接続部１５ｂ_３と水平方向に光信号を閉じ込めるためのクラッド部１２ｂとからなる接続層１６ｂと、この接続層１６ｂの円錐台型形状の接続部１５ｂ_１と接するように設け、垂直方向から水平方向に屈曲させ光配線１１ｃ_１の一端に接続する反射部１３ｃ_１と光配線１１ｃ_１、１１ｃ_２、１１ｃ_３と水平方向に光信号を閉じ込めるためのクラッド部１２ｃとからなるパターン層１４ｃを設けて構成した光導波路である。
【０１０４】
以下、動作について説明する。
【０１０５】
例えば、パターン層１４ａの光配線１１ａ_１の一端に光信号が入射すると、この光配線１１ａ_１を水平方向に伝搬し、反射部１３ａ_１により水平方向から垂直方向に屈曲して円錐台型形状の接続部１５ｂ_１に伝搬する。この円錐台型形状の接続部１５ｂ_１は広くした底面により光配線１１ａ_１からの光信号を効率良くパターン層１４ｃの光配線１１ｃ_１に伝搬させることができ、また細くした先端部により、接続部１５ｂ_１と光配線１１ｃ_１または反射部１３ｃ_１との位置合わせ精度の許容範囲を広くすることができる。
【０１０６】
また、パターン層１４ｃの光配線１１ｃ_３の一端に光信号が入射すると、光信号はこの光配線１１ｃ_３を水平方向に伝搬し、反射部（図示せず）により水平方向から垂直方向に屈曲させ逆角錐台型形状の接続部１５ｂ_３に伝搬する。この逆角錐台型形状の接続部１５ｂ_３は広くした底面により光配線１１ｃ_３からの光信号を効率良くパターン層１４ａの光配線１１ａ_３に接続する反射部１３ａ_３により垂直方向から水平方向に屈曲し光配線１１ａ_３を伝搬することができる。また細くした先端部により、接続部１５ｂ_３と光配線１１ａ_３または反射部１３ａ_３との位置合わせ精度の許容範囲を広げることができる。
【０１０７】
以上のように光信号の伝搬方向を円錐台および逆角錐台型形状の接続部１５ｂ_１、１５ｂ_３の広くした底面から細くした先端部としたことにより、高い結合効率が得られる。
【０１０８】
（実施の形態７）
以下、実施の形態７における光導波路について説明する。
【０１０９】
図８（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態７における光導波路の断面図である。
【０１１０】
図８（ａ）に示すように接続層１６ａの上に接続層１６ｂを設け、この接続層１６ｂの上にパターン層１４ｃを設け、そしてパターン層１４ｃの上に接続層１６ｄを設け、さらにこの接続層１６ｄの上に接続層１６ｅを設けて構成した光導波路である。
【０１１１】
ここで、図８（ｂ）、（ｃ）に示すように光配線１１ｃとクラッド部１２ｃからなるパターン層１４ｃにおいて、パターン層１４ｃの厚み１９を光配線１１ｃの厚み１９、クラッド部１２ｃの厚み１９と同じとしている。また接続部１５ｄとクラッド部１２ｄとからなる接続層１６ｄにおいても同様に接続層の厚み２０を接続部１５ｄおよびクラッド部１２ｄの厚み２０と同じとしている。
【０１１２】
従来の光導波路の場合は光配線全体を覆うようにクラッド部が形成され、水平および垂直方向に光信号を閉じ込めているが、実施の形態７に示すように各層ごとに水平方向に光信号を閉じ込めるためのクラッド部を形成し、上または下層に形成するクラッド部が同時に垂直方向に光信号を閉じ込めることになり、パターン層または接続層の積層構造により光導波路が形成されるため、各層を薄くすることができる。
【０１１３】
（実施の形態８）
実施の形態８における光導波路について説明する。
【０１１４】
図９（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態８における光導波路の断面図である。
【０１１５】
以下、実施の形態１と異なる構成について説明する。
【０１１６】
図９（ａ）〜（ｃ）に示すようにパターン層１４ａの上に接続層１６ｂを設け、この接続層１６ｂの上にパターン層１４ｃを設け、そしてこのパターン層１４ｃの上に接続層１６ｄを設け、さらにこの接続層１６ｄの上にパターン層１４ｅを設けて構成した光導波路である。
【０１１７】
図９（ａ）はパターン層１４ａの厚みを薄くするため、光配線１１ａおよびクラッド部１２ａの厚みを薄くした構成である。一般的に光配線１１ａ、１１ｃ、１１ｅの内部を伝搬する光信号は上または下層のクラッド部の所定の範囲にまで広がるため伝搬損失が大きくなる。しかしながら光配線の屈折率と上または下層のクラッド部との屈折率差を大きくすると、光信号の伝搬における広がりを抑制することができるため伝搬損失の劣化を防止することができる。また光信号の広がりによる光配線間での干渉が問題となる場合があるが、接続層の厚みを所定の厚みとすることにより、干渉を防止することができる。
【０１１８】
図９（ｂ）はパターン層１４ａ、１４ｃ、１４ｅの厚みと接続層１６ｂ、１６ｄの厚みとを等しくした光導波路であり、光配線１１ａ、１１ｃ、１１ｅの厚み、クラッド部１２ａ、１２ｃ、１２ｅの厚み、接続層１６ｂ、１６ｄ、クラッド部１２ｂ、１２ｄの厚みが等しい構造となるため、光配線と接続部との結合効率を高くすることができる。
【０１１９】
図９（ｃ）はパターン層１４ａ、１４ｃ、１４ｅの厚みを接続層１６ｂ、１６ｄの厚みより厚くしたことにより、光配線１１ａ、１１ｃ、１１ｅおよびクラッド部１２ａ、１２ｃ、１２ｅの厚みも厚くなり、外部と容易に接続ができると共に高い結合効率が得られる。
【０１２０】
（実施の形態９）
図１０は本発明の実施の形態９における光導波路の断面図である。
【０１２１】
以下、実施の形態１と異なる構造について説明する。図１０に示すようにパターン層１４ａの上に接続層１６ｂを設け、この接続層１６ｂの上にパターン層１４ｃを設け、そしてこのパターン層１４ｃの上に接続層１６ｄを設け、さらにこの接続層１６ｄの上にパターン層１４ｅを設けて構成した光導波路である。
【０１２２】
パターン層１４ａの光配線１１ａの線幅とパターン層１４ｅの光配線１１ｅの線幅が異なった構成となっている。ここで光配線の間の結合を劣化させないようにパターン層１４ａの光配線１１ａと接続層１６ｂの接続部１５ｂまたはパターン層１４ｅの光配線１１ｅと接続層１６ｄの接続部１５ｄはそれぞれ同じ線幅の構造として、結合効率の劣化を防止することが望ましい。
【０１２３】
以上の２つ以上の光配線または接続部の線幅を有する光導波路により、光配線の設計自由度が高くなると共にさらに複雑な光配線が実現できる。
【０１２４】
（実施の形態１０）
図１１は本発明の実施の形態１０における光導波路の断面図である。
【０１２５】
以下、実施の形態１と異なる構造について説明する。図１１に示すようにパターン層１４ａの上に接続層１６ｂを設け、この接続層１６ｂの上にパターン層１４ｃを設け、そしてこのパターン層１４ｃの上に接続層１６ｄを設け、さらに接続層１６ｄの上にパターン層１４ｅを設けて構成した光導波路である。
【０１２６】
以下、各層について説明する。
【０１２７】
パターン層１４ａは光信号を水平方向に伝搬させる光配線１１ａと効率良く光信号を伝搬させるため、水平方向に光信号を閉じ込めるためのクラッド部１２ａからなる。また光配線１１ａの近傍のクラッド部１２ａにはクラッド部１２ａより屈折率の低い例えばポリイミドまたはエポキシ樹脂等の材料を充填したスリット２１を設けている。
【０１２８】
接続層１６ｂは上または下方向に光信号を伝搬させる接続部１５ｂとこの光信号を効率良く伝搬させるため、水平方向に光信号を閉じ込めるためのクラッド部１２ｂからなる。また接続部１５ｂの近傍のクラッド部１２ｂにはクラッド部１２ｂより屈折率の低い例えばポリイミドまたはエポキシ樹脂等の材料を充填したスリット２１を設けている。
【０１２９】
パターン層１４ｃは光信号を水平方向に伝搬させる光配線１１ｃと効率良く伝搬させるため、水平方向に光信号を閉じ込めるためのクラッド部１２ｃからなる。また光配線１１ｃの近傍のクラッド部１２ｃにはクラッド部１２ｃより屈折率の高い例えばポリイミドまたはエポキシ樹脂等の材料を充填したスリット２２を設けている。
【０１３０】
接続層１６ｄは上または下方向に光信号を伝搬させる接続部１５ｄとこの光信号を効率良く伝搬させるため、水平方向に光信号を閉じ込めるためのクラッド部１２ｄからなる。また接続部１５ｄの近傍のクラッド部１２ｄにはクラッド部１２ｄより屈折率の高い例えばポリイミドまたはエポキシ樹脂等の材料を充填したスリット２２を設けている。
【０１３１】
以上の構成により、光導波路に外部から光信号を入射させる場合、光配線以外にクラッド部に光信号が入射する場合がある。この光信号が迷光となり伝搬する。また光配線とクラッド部の界面の状態が平坦でない場合、その箇所で光信号が散乱して迷光となってクラッド部を伝搬する。そしてこの迷光が他の光配線または接続部に入射して誤動作や誤認識を生じさせる。そのため光配線または接続部の近傍のクラッド部にクラッド部より高い屈折率または低い屈折率の材料を充填したスリットを設けることにより、光配線または接続部に入射する迷光をスリット内に閉じ込め、誤動作や誤認識を防止することができる。
【０１３２】
（実施の形態１１）
図１２（ａ）〜（ｅ）は本発明の実施の形態１１における光導波路の断面図である。
【０１３３】
以下、実施の形態１と異なる構造について説明する。図１２（ａ）〜（ｅ）に示すようにパターン層１４ａの上に接続層１６ｂを設け、この接続層１６ｂの上にパターン層１４ｃを設け、そしてこのパターン層１４ｃの上に接続層１６ｄを設け、さらにこの接続層１６ｄの上にパターン層１４ｅを設けて構成した光導波路である。
【０１３４】
以下、各層について説明する。
【０１３５】
図１２（ａ）に示すように光信号を水平方向に伝搬させる光配線１１ａ、１１ｃ、１１ｅと光信号を水平方向に閉じ込めるためのクラッド部１２ａ、１２ｃ、１２ｅからなるパターン層１４ａ、１４ｃ、１４ｅにおいて、クラッド部１２ａ、１２ｃ、１２ｅが同じ屈折率となるように構成されている。
【０１３６】
光導波路において、光配線とクラッド部との屈折率差に対応して光配線の線幅および厚みが決定される。その結果各層のパターン層のクラッド部を同じ屈折率とすると、各層の光配線を同じ線幅および厚みとすることができる。さらに接続層１６の接続部においても同じ線幅とすることでより高い光配線の間または光配線と接続部の間の結合効率を高めることができる。
【０１３７】
また、光信号を上または下方向に伝搬させる接続部１５ｂ、１５ｄと光信号を水平方向に閉じ込めるためのクラッド部１２ｂ、１２ｄとからなる接続層１６ｂ、１６ｄにおいて、クラッド部１２ｂ、１２ｄが同じ屈折率となるように構成されている。
【０１３８】
光導波路において、接続部とクラッド部との屈折率差に対応して接続部の線幅および厚みが決定される。その結果各層の接続層のクラッド部を同じ屈折率とすると、各層の接続部を同じ線幅および厚みとすることができる。さらにパターン層の接続部においても同じ線幅とすることでより高い接続部の間または光配線と接続部の間の結合効率を高めることができる。
【０１３９】
図１２（ｂ）に示すように光信号を水平方向に伝搬させる光配線１１ａ、１１ｃ、１１ｅとこの光信号を水平方向に閉じ込めるためのクラッド部１２ａ、１２ｃ、１２ｅとからなるパターン層１４ａ、１４ｃ、１４ｅにおいて、パターン層１４ａのクラッド部１２ａの屈折率が他のパターン層１４ｃ、１４ｅのクラッド部１２ｃ、１２ｅと異なる屈折率となっている。
【０１４０】
パターン層１４ａの光配線１１ａだけ他のパターン層１４ｃ、１４ｅの光配線１１ｃ、１１ｅと異なる線幅または厚みとなる。その結果光導波路の内部に異なる線幅または厚みの光配線が形成されるため、光配線の多様化に対応でき、複雑な光配線が実現できる。
【０１４１】
図１２（ｃ）に示すように光信号を上または下方向に伝搬させる接続部１５ｂ、１５ｄとこの光信号を水平方向に閉じ込めるためのクラッド部１２ｂ、１２ｄとからなる接続層１６ｂ、１６ｄにおいて、接続層１６ｄのクラッド部１２ｄの屈折率が他の接続層１６ｂのクラッド部１２ｂと異なる屈折率となっている。
【０１４２】
接続層１６ｄの接続部１５ｄだけ他の接続層１６ｂのクラッド部１２ｂと異なる線幅または厚みとなる。その結果光導波路の内部に異なる線幅または厚みの接続部が形成されるため、接続部の多様化に対応でき複雑な接続部が実現できる。
【０１４３】
図１２（ｄ）に示すように光信号を水平方向に伝搬させる光配線１１ａ、１１ｃ、１１ｅとこの光信号を水平方向に閉じ込めるためのクラッド部１２ａ、１２ｃ、１２ｅとからなるパターン層１４ａ、１４ｃ、１４ｅと、光信号を上または下方向に伝搬させる接続部１５ｂ、１５ｄとこの光信号を水平方向に閉じ込めるためのクラッド部１２ｂ、１２ｄからなる接続層１６ｂ、１６ｄとから構成される光導波路において、パターン層１４ａ、１４ｃ、１４ｅのクラッド部１２ａ、１２ｃ、１２ｅが接続層１６ｂ、１６ｄのクラッド部１２ｂ、１２ｄの屈折率より高くした構成となっている。つまり光配線の屈折率とクラッド部の屈折率との比により光配線の線幅または厚みが決定され、かつ屈折率差が大きくなるにしたがい線幅および厚みを小さくできる。そしてパターン層の光配線は接続層のクラッド部よりさらに高い屈折率となり、パターン層および接続層のクラッド部の厚みを薄くできるため、光導波路全体の厚みを薄くすることができる。
【０１４４】
図１２（ｅ）に示すように光信号を水平方向に伝搬させる光配線１１ａ、１１ｃ、１１ｅとこの光信号を水平方向に閉じ込めるためのクラッド部１２ａ、１２ｃ、１２ｅとからなるパターン層１４ａ、１４ｃ、１４ｅと、光信号を上または下方向に伝搬させる接続部１５ｂ、１５ｄとこの光信号を水平方向に閉じ込めるためのクラッド部１２ｂ、１２ｄとからなる接続層１６ｂ、１６ｄとから構成される光導波路において、接続層１６ｂ、１６ｄのクラッド部１２ｂ、１２ｄがパターン層１４ａ、１４ｃ、１４ｅのクラッド部１２ａ、１２ｃ、１２ｅの屈折率より高くした構成となっている。図１２（ｄ）と同様に接続部とクラッド部の屈折率差により接続部の線幅および厚みが決定されると共に屈折率差が大きくなるにしたがい線幅および厚みを小さくできる。そのためパターン層の光配線は接続層のクラッド部よりさらに屈折率差が大きくなり光配線を伝搬する光信号の広がりを小さくでき、接続層、接続部、クラッド部の厚みを薄くすることができる。
【０１４５】
（実施の形態１２）
図１３（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施の形態１２における光導波路の光配線の構成図である。
【０１４６】
以下、光配線の構成について図１３（ａ）を用いて説明する。
【０１４７】
図１３（ａ）に示すように水平方向の光配線１１ａ_１と、この光配線１１ａ_１の一端と接続する垂直方向に設けた三角柱状体の反射部１３ｂと、この三角柱状体の反射部１３ｂと接続する水平方向の光配線１１ａ_２と、光配線１１ａ_１において水平方向に設けた逆三角柱状体の反射部１３ａと、この逆三角柱状体の反射部１３ａと接するように垂直方向に設けた接続部１５ａと、この接続部１５ａと接するように垂直方向に設けた反射部１３ｃと、この反射部１３ｃと水平方向に接続する光配線１１ａ_３と、この光配線１１ａ_３と水平方向に接続する反射部１３ｄと、この反射部１３ｄと接するように垂直方向に設けた接続部１５ｂと、この接続部１５ｂと接するように垂直方向に設けた光配線１１ａ_４と、この水平方向の光配線１１ａ_４において水平方向に設けた三角柱状体の反射部１３ｅとから構成する光配線である。
【０１４８】
以下、動作について図１３（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。
【０１４９】
例えば、光配線１１ａ_１の一端に光信号が入射すると、光信号がこの光配線１１ａ_１を通して水平方向に伝搬する。そして光配線１１ａ_１において水平方向に逆三角柱状体となるように設けた反射部１３ａにより一部の光信号を所定の角度に屈曲させ、残りの光信号を直進して伝搬させる。ここで反射部１３ａはガラスまたはポリイミド、エポキシ樹脂等の材料から構成される。
【０１５０】
逆三角柱状体の反射部１３ａにより屈曲した光信号を反射部１３ａに少しずらして接する接続部１５ａに伝搬させる。そして接続部１５ａを伝搬する光信号はさらに上方向に伝搬して反射部１３ｃにより、垂直方向から水平方向に光信号を屈曲させ、光配線１１ａ_３を水平方向に伝搬する。そしてこの光配線１１ａ_３の一端に接続する反射部１３ｄにより光信号を水平方向から垂直方向に屈曲させ接続部１５ｂを通して光配線に設けた反射（分岐）部１３ｅに伝搬して光配線１１ａ_４の左右に分岐して伝搬する。
【０１５１】
逆三角柱状体の反射部１３ａについて説明する。
【０１５２】
図１３（ｂ）、（ｃ）は光配線１１ａ_１のＨ−Ｈ断面図である。
【０１５３】
図１３（ｂ）に示すように光配線１１ａ_１の屈折率ｎ２を逆三角柱状体の反射部１３ａの屈折率ｎ１より高くした場合の光信号の伝搬を示すものである。
【０１５４】
例えば、光信号Ｐが光配線１１ａ_１を水平方向に伝搬し、逆三角柱状体の反射部１３ａのＡＢ面の垂線Ｅ−Ｅとなす角度θ５で入射すると、屈折率ｎ１、ｎ２の比に応じた垂線Ｅ−Ｅとなす角度θ６となって逆三角柱状体の反射部１３ａの内部を光信号Ｑが伝搬する。そして逆三角柱状体の反射部１３ａのＡＣ面の垂線Ｆ−Ｆとなす角度θ７で入射すると屈折率ｎ１、ｎ２の比に応じた垂線Ｆ−Ｆとなす角度θ８となって光配線１１ａ_１の内部を光信号Ｒが伝搬する。ここで光信号を閉じ込めるため逆三角柱状体の反射部１３ａの屈折率ｎ１をクラッド部の屈折率より高くする必要がある。
【０１５５】
以上の光配線１１ａ_１の内部に光配線１１ａ_１の屈折率ｎ２より低屈折率でかつクラッド部より高屈折率の材料からなる逆三角柱状体の反射部１３ａにより所定方向に光信号を屈曲させることができる。
【０１５６】
図１３（ｃ）に示すように光配線１１ａ_１の屈折率ｎ２を逆三角柱状体の反射部１３ａの屈折率ｎ１より低くした場合の光信号の伝搬を示すものである。
【０１５７】
例えば、光信号Ｐが光配線１１ａ_１を水平方向に伝搬し、逆三角柱状体の反射部１３ａのＡＢ面の垂線Ｅ−Ｅとなす角度θ１で入射すると、屈折率ｎ１、ｎ２の比に応じた垂線Ｅ−Ｅとなす角度θ２となって逆三角柱状体の反射部１３ａの内部を光信号Ｑが伝搬する。そして逆三角柱状体の反射部１３ａのＡＣ面の垂線Ｆ−Ｆとなす角度θ３で入射すると屈折率ｎ１、ｎ２の比に応じた垂線Ｆ−Ｆとなす角度θ４となって光配線１１ａ_１の内部を光信号Ｒが伝搬する。
【０１５８】
以上の光配線１１ａ_１の内部に光配線１１ａ_１の屈折率ｎ２より高屈折率の材料からなる逆三角柱状体の反射部１３ａにより所定方向に光信号を屈曲させることができる。
【０１５９】
図１３（ｄ）に示すように接続部１３ｄから伝搬する光信号Ｓ１、Ｔ１は、光配線１１ａ_４に水平方向に逆三角柱状体となるように設けた反射部１３ｅにより、光信号Ｓ１、Ｔ１とを左右に分岐してＳ２、Ｔ２となって光配線１１ａ_４の内部を伝搬する。
【０１６０】
以上の光配線１１ａ_１の内部に光配線１１ａ_１の屈折率ｎ２より高屈折率の材料からなる逆三角柱状体の反射部１３ｅにより光信号を左右に分岐させることができる。
【０１６１】
（実施の形態１３）
本発明の一実施の形態における光導波路について図を用いて説明する。
【０１６２】
図１４は本発明の実施の形態１３における光配線の構成図である。図１４に示すように、例えば光配線１１を水平方向に伝搬する光信号は光配線１１より線幅の小さい反射部２３により、光信号の一部を水平方向から垂直方向または垂直方向から水平方向に屈曲させる。そして光配線１１の内部の反射部２３のない部分は光配線と同様に直進して伝搬する。また光配線１１の線幅を２分割して相反する角度に反射するように反射部２３、２４を配し、上方向からの光信号を左右の水平方向に分割して伝搬させる。
【０１６３】
以上の構成により異なる方向に部分反射をすることができる。
【０１６４】
（実施の形態１４）
図１５は本発明の実施の形態１４における光導波路の断面図である。図１５に示すように接続層１６ａの上に接続層１６ｂを設け、この接続層１６ｂの上にパターン層１４ｃを設け、そしてこのパターン層１４ｃの上に接続層１６ｄを設け、さらにこの接続層１６ｄの上にパターン層１４ｅを設けて構成した光導波路である。ここで、接続層１６ａに設けた接続部１５ａと半分以上の面が接するように接続層１６ｂに接続部１５ｂを設けて、この接続部１５ｂと半分以上の面が接するようにパターン層１４ｃに接続部１５ｃを設ける。さらにこの接続部１５ｃと半分以上の面が接するように接続層１６ｄに接続部１５ｄ_１を設けた構成である。
【０１６５】
以上の構成により光配線または接続部位置合わせ精度の許容範囲を広くすることができ、容易に製造できる。
【０１６６】
（実施の形態１５）
図１６は本発明の実施の形態１５における光／電気集積回路の断面図である。
【０１６７】
パターン層１４は層内に形成される光配線１１とこの光配線１１を伝搬する光信号を水平方向に閉じ込めるためのクラッド部１２から構成される。またこの光配線１１は、光信号を屈曲させ、上または下方向へ伝搬させる反射部を有している。
【０１６８】
パターン層１４の上に形成される接続層１６は、上層または下層に形成されるパターン層１４の光配線１１の接続だけを行い光信号を伝搬する接続部１５と水平および垂直方向の光信号を閉じ込めるクラッド部１２から構成される。
【０１６９】
また、集積回路２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、光／電気デバイスの発光素子２６および受光素子２７に供給される電源は電極２９および層間または層内に電気配線２８を形成される。
【０１７０】
以上のように構成される光導波路は、接続層１６に上層と下層のパターン層１４の光配線１１の接続または接続層１６の表面に実装された光／電気デバイスと下層のパターン層１４の光配線１１との接続だけを行い光信号を伝搬するため、異なるパターン層１４の光配線１１の間の結合または干渉を防止することができ、パターン層１４の内部の光配線１１の設計自由度を高めることができる。
【０１７１】
以下、動作について図を用いて説明する。
【０１７２】
図１６に示すように集積回路２５ａからの電気信号が光／電気デバイスの発光素子２６により光信号として出射され、接続層１６ｆの接続部、パターン層１４ｅの接続部、接続層１６ｄの接続部、パターン層１４ｃの接続部、接続層１６ｂの接続部、パターン層１４ａの反射部により光路を変化させ水平方向に光配線１１ａを通じて光信号が伝搬し、反射部により再び接続層１６ｂの接続部、パターン層１４ｃの接続部、接続層１６ｄの接続部、パターン層１４ｅの接続部、接続層１６ｆの接続部から光／電気デバイスの受光素子２７へ光信号が入射して電気信号に変換され集積回路２５ｃに入力される。
【０１７３】
同様に集積回路２５ｃからの電気信号が光／電気デバイスの発光素子２６から光信号として出射され、接続層１６ｆの接続部、パターン層１４ｅの反射部により光路を変化させ水平方向に光配線１１ｅを通して光信号が伝搬し、反射部により再び接続層１６ｆの接続部から光／電気デバイスの受光素子２７へ光信号が入射して電気信号に変換され集積回路２５ｂに入力される。
【０１７４】
以上のように最下層をパターン層とすることにより効率の良い光配線が実現できる。
【０１７５】
また、図１７は接続層を両面に形成して光／電気デバイスを実装した本発明の他の例の光／電気集積回路であり、図１７に示す光／電気集積回路も同様の動作を行う。
【０１７６】
両面に光／電気デバイスを実装する場合、より複雑な光配線が必要となるが、パターン層を両面とすると、それぞれ一層で処理することとなり、複雑な光配線を実現することが困難となる。そのため接続層を両面とすることにより下層において複雑な光配線ができる。
【０１７７】
以上の構成により光導波路の高集積化と複雑な光配線が実現できる。
【０１７８】
【発明の効果】
以上のように本発明は、光配線とクラッド部からなるパターン層と、上記パターン層の光配線と接するように設けた接続部とクラッド部からなる接続層とを組み合わせて構成した光導波路であり、パターン層の光配線と接続層の接続部の立体的な接続ができるため、複雑な光配線が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における光導波路の構成図
【図２】（ａ）〜（ｏ）本発明の実施の形態１における光導波路の製造工程図
【図３】本発明の実施の形態２における光導波路の構成図
【図４】本発明の実施の形態３における光導波路の構成図
【図５】本発明の実施の形態４における積層端面を揃えた光導波路の構成図
【図６】（ａ）〜（ｃ）本発明の実施の形態５における斜め構造の接続部を用いた光導波路の断面図と接続部の斜視図
【図７】（ａ）〜（ｄ）本発明の実施の形態６における光導波路の断面図と接続部の斜視図
【図８】（ａ）（ｂ）は本発明の実施の形態７における光導波路の断面図
【図９】（ａ）〜（ｃ）本発明の実施の形態８における光導波路の断面図
【図１０】本発明の実施の形態９における光導波路の断面図
【図１１】本発明の実施の形態１０における光導波路の断面図
【図１２】（ａ）〜（ｅ）本発明の実施の形態１１における光導波路の断面図
【図１３】（ａ）〜（ｄ）本発明の実施の形態１２における光配線の構成図
【図１４】本発明の実施の形態１３における光配線の構成図
【図１５】本発明の実施の形態１４における光導波路の断面図
【図１６】本発明の実施の形態１５における光／電気集積回路の断面図
【図１７】本発明の実施の形態１５における他の例の光／電気集積回路の断面図
【図１８】（ａ）従来の光導波路の断面図
（ｂ）従来の光／電気集積回路の要部断面の斜視図
【符号の説明】
１１ 光配線
１１ａ 光配線
１１ａ_１ 光配線
１１ａ_２ 光配線
１１ａ_３ 光配線
１１ａ_４ 光配線
１１ｂ 光配線
１１ｃ 光配線
１１ｃ_１ 光配線
１１ｃ_２ 光配線
１１ｃ_３ 光配線
１１ｄ 光配線
１１ｅ 光配線
１１ｅ_１ 光配線
１１ｅ_２ 光配線
１１ｆ 光配線
１２ クラッド部
１２ａ クラッド部
１２ｂ クラッド部
１２ｃ クラッド部
１２ｄ クラッド部
１２ｅ クラッド部
１３ 反射部
１３ａ 反射部
１３ａ_１ 反射部
１３ａ_２ 反射部
１３ａ_３ 反射部
１３ｂ 反射部
１３ｃ 反射部
１３ｃ_１ 反射部
１３ｃ_２ 反射部
１３ｄ 反射部
１３ｅ 反射部
１３ｅ_１ 反射部
１３ｅ_２ 反射部
１４ パターン層
１４ａ パターン層
１４ｂ パターン層
１４ｃ パターン層
１４ｄ パターン層
１４ｅ パターン層
１４ｆ パターン層
１５ 接続部
１５ａ 接続部
１５ｂ 接続部
１５ｂ_１ 接続部
１５ｂ_２ 接続部
１５ｂ_３ 接続部
１５ｃ 接続部
１５ｃ_１ 接続部
１５ｃ_２ 接続部
１５ｄ 接続部
１５ｄ_１ 接続部
１５ｄ_２ 接続部
１５ｅ 接続部
１６ 接続層
１６ａ 接続層
１６ｂ 接続層
１６ｃ 接続層
１６ｄ 接続層
１６ｅ 接続層
１６ｆ 接続層
１６ｇ 接続層
１７ 基板
１８ クラッド層
１９ 厚み
２０ 厚み
２１ スリット
２２ スリット
２３ 反射部
２４ 反射部
２５ａ 集積回路
２５ｂ 集積回路
２５ｃ 集積回路
２６ 発光素子
２７ 受光素子
２８ 電気配線
２９ 電極

Claims (47)

1. 光配線とクラッド部からなるパターン層と、上記パターン層の光配線と接するように設けた接続部とクラッド部からなる接続層とを組み合わせて構成した光導波路。
2. 光配線とクラッド部からなるパターン層と、上記パターン層の光配線と接するように設けた接続部とクラッド部からなる接続層とを有し、上記パターン層上に接続層、この接続層上にパターン層を交互に組み合わせて構成した光導波路。
3. 光配線とクラッド部からなるパターン層と、上記パターン層の光配線と接するように設けた接続部とクラッド部からなる接続層とを有し、上記パターン層上に連続した接続層を設けて構成した光導波路。
4. 光配線とクラッド部からなるパターン層と、上記パターン層の光配線と接するように設けた接続部とクラッド部からなる接続層とを有し、上記パターン層上に連続した接続層、この連続した接続層上にパターン層を設けて構成した光導波路。
5. パターン層に接続層の接続部と接するように接続部を設けた請求項１に記載の光導波路。
6. 積層する層の端面を揃えた請求項１に記載の光導波路。
7. パターン層と接続層との積層端面を揃えた請求項６に記載の光導波路。
8. パターン層または接続層の積層端面に接続部を構成した請求項７に記載の光導波路。
9. 光配線とクラッド部からなるパターン層と、垂直方向にパターン層の光配線と接する接続部とクラッド部からなる接続層とを組み合わせた光導波路。
10. 光配線とクラッド部からなるパターン層と、斜め方向にパターン層の光配線と接する接続部とクラッド部からなる接続層とを組み合わせた光導波路。
11. 光配線とクラッド部からなるパターン層と、パターン層の光配線と接するテーパ形状の接続部とクラッド部からなる接続層とを組み合わせた光導波路。
12. 光配線とクラッド部からなるパターン層と、パターン層の光配線と接する円柱状の接続部とクラッド部からなる接続層とを組み合わせた光導波路。
13. パターン層として光配線およびクラッド部の厚みを同じとした請求項１に記載の光導波路。
14. 接続層として接続部およびクラッド部の厚みを同じとした請求項１に記載の光導波路。
15. パターン層の厚みを接続層の厚みより厚くした請求項１に記載の光導波路。
16. パターン層の厚みを接続層の厚みより薄くした請求項１に記載の光導波路。
17. パターン層の厚みと接続層の厚みを同じとした請求項１に記載の光導波路。
18. パターン層の光配線が２つ以上の線幅からなる請求項１に記載の光導波路。
19. 接続層の接続部が２つ以上の線幅からなる請求項１に記載の光導波路。
20. パターン層のクラッド部にスリットを形成して高屈折率の材料を充填した請求項１に記載の光導波路。
21. パターン層のクラッド部にスリットを形成して低屈折率の材料を充填した請求項１に記載の光導波路。
22. パターン層のクラッド部の光配線の近傍にスリットを形成して高屈折率の材料を充填した請求項１に記載の光導波路。
23. パターン層のクラッド部の光配線の近傍にスリットを形成して低屈折率の材料を充填した請求項１に記載の光導波路。
24. 接続層のクラッド部にスリットを形成して高屈折率の材料を充填した請求項１に記載の光導波路。
25. 接続層のクラッド部にスリットを形成して低屈折率の材料を充填した請求項１に記載の光導波路。
26. 接続層のクラッド部の接続部の近傍にスリットを形成して高屈折率の材料を充填した請求項１に記載の光導波路。
27. 接続層のクラッド部の接続部の近傍にスリットを形成して低屈折率の材料を充填した請求項１に記載の光導波路。
28. 複数のパターン層のクラッド部を同じ屈折率とした請求項１に記載の光導波路。
29. 複数の接続層のクラッド部を同じ屈折率とした請求項１に記載の光導波路。
30. 複数のパターン層の少なくとも１つのクラッド部を異なる屈折率とした請求項１に記載の光導波路。
31. 複数の接続層の少なくとも１つのクラッド部を異なる屈折率とした請求項１に記載の光導波路。
32. パターン層のクラッド部を接続層のクラッド部より高い屈折率とした請求項１に記載の光導波路。
33. パターン層のクラッド部と接続層のクラッド部を同じ屈折率とした請求項１に記載の光導波路。
34. パターン層のクラッド部を接続層のクラッド部より低い屈折率とした請求項１に記載の光導波路。
35. パターン層の光配線の内部において、前記光配線より低屈折率かつクラッド部より高屈折率な材料からなる部分を設けた請求項１に記載の光導波路。
36. パターン層の光配線の内部において、前記光配線より低屈折率かつクラッド部より高屈折率な材料からなる三角柱状体を垂直方向に設けた請求項１に記載の光導波路。
37. パターン層の光配線の内部において、前記光配線より低屈折率かつクラッド部より高屈折率な材料からなる三角柱状体または逆三角柱状体を水平方向に設けた請求項１に記載の光導波路。
38. パターン層の光配線の内部において、前記光配線より高屈折率な材料からなる部分を設けた請求項１に記載の光導波路。
39. パターン層の光配線の内部において、前記光配線より高屈折率な材料からなる三角柱状体を垂直方向に設けた請求項１に記載の光導波路。
40. パターン層の光配線の内部において、前記光配線より高屈折率な材料からなる三角柱状体または逆三角柱状体を水平方向に設けた請求項１に記載の光導波路。
41. パターン層の光配線の内部において、前記光配線の線幅より小さい反射部を設けた請求項１に記載の光導波路。
42. パターン層の光配線の内部において、分割した光配線の線幅の反射部を設けた請求項１に記載の光導波路。
43. パターン層の光配線または接続部と半分以上の面積が部分的に接するように接続層の接続部を設けた請求項１に記載の光導波路。
44. 請求項１に記載の光導波路の表面に半導体、電子部品等を実装してなる光／電気集積回路。
45. 半導体、電子部品等を実装する最上層を接続層とした請求項４４に記載の光／電気集積回路。
46. 半導体、電子部品等を実装する最下層をパターン層とした請求項４４に記載の光／電気集積回路。
47. 半導体、電子部品等を実装する両面を接続層とした請求項４４に記載の光／電気集積回路。

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