JP2010134202A - 光導波路 - Google Patents

Abstract

【課題】ミラーのクラッド部領域にはみ出した光をコア部に向かうよう反射することにより、光搬送波の強度低下を防止し、高品質の光通信が可能な光導波路を提供すること。
【解決手段】光導波路１０は、長尺状のコア部１１と、コア部１１の側面を囲うように設けられたクラッド部１２と、コア部１１およびクラッド部１２の端部を、コア部１１の軸線に対して斜め４５°に横断するように形成されたミラー１３とを有している。ミラー１３は、コア部領域１３１とクラッド部領域１３２とで構成されており、クラッド部領域１３２の一部は、それぞれコア部領域１３１に対して右側（コア部領域１３１による反射光の進行方向側）に傾倒している。光導波路１０の下方から照射された光は、クラッド部領域１３２の傾倒した部分により反射され、コア部１１の側方から入射する。これにより、コア部１１を伝搬する光の光量が増大する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光導波路に関するものである。

近年、光搬送波を使用してデータを移送する光通信がますます重要になっている。このような光通信において、光搬送波を一地点から他地点に導くための手段として、光導波路が使用されている。

この光導波路は、例えば、長尺状のコア部と、このコア部の側面を囲うように設けられたクラッド部とを有している。コア部は、光搬送波の光に対して実質的に透明な材料によって構成され、クラッド部は、コア部より屈折率が低い材料によって構成されている。

このような光導波路は、一般に配線基板の表面上に配設されている。また、この配線基板上には、発光素子や受光素子が搭載されており、発光素子から出射した光信号は、光導波路を伝搬して受光素子により受信される。

ところで、近年、配線基板の薄型化や低コスト化等の観点から、発光素子や受光素子は表面実装型の素子が増加している。表面実装型の発光素子には、配線基板に対して垂直方向に伝搬する光を発光するタイプの素子が多い。このため、配線基板に沿って配設された光導波路に光を入射させるためには、発光素子から出射した光の光路を９０°変換する必要がある。一方、表面実装型の受光素子にも、配線基板に対して垂直方向に伝搬する光を受光するタイプの素子が多いため、光導波路から出射した光を受光素子に導くためには、光導波路から出射した光の光路を再び９０°変換する必要がある。

このような要請から、従来、光導波路の途中に、４５°の角度で斜めに横断する光学反射鏡が設けられた光導波路が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の反射鏡付き光導波路は、回転駆動される薄い円板状のブレードを光導波路に対して斜めに押し当てることにより、反射鏡を研削加工して作製される。このため、光導波路に形成された反射鏡は平板状のものとなる。

図７は、従来の反射鏡（ミラー）付き光導波路の斜視図、図８は、図７に示す光導波路の下方から入射した光の光路を、図７の一点鎖線Ｘ−Ｘに沿って切断した縦断面において示した図である。

図７に示す光導波路９は、長尺状のコア部９１と、このコア部９１の側面を囲うように設けられたクラッド部９２とを有している。また、この光導波路９は、その端部を斜め４５°に横断するように形成されたミラー９３を有しており、このミラー９３は、光導波路９を伝搬する光の光路を９０°変換して、光導波路９の下方からミラー９３に向かって入射した光の光路を、光導波路９を伝搬するように９０°変換する機能を有する。

ここで、発光素子Ｓから出射した光を光導波路９のミラー９３に向けて照射する場合、本来は発光素子Ｓから出射した光の全光量を、ミラー９３のうち、コア部９１の位置に対応する領域（コア部領域９３１）に到達させることが望ましい。ところが、発光素子Ｓからの光は、一般に放射状に出射されるため、ミラー９３に到達した光は一定の面積に広がる。このため、一部の光は、ミラー９３のうちのクラッド部９２の位置に対応する領域（クラッド部領域９３２）にもはみ出すことになる。

コア部領域９３１に到達した光は、光導波路９のコア部９１に入射するように反射される一方、クラッド部領域９３２に到達した光は、図８に矢印で示すように、光導波路９のコア部９１から遠ざかるように反射されることとなる。これにより、ミラー９３に到達した光量の一部のみしか光導波路９に入射させることができず、光量の一部は失われることとなる。その結果、光路変換に伴って光量が低下し、通信品質の低下を招くことが問題となっている。

特開平７−１２０６３０号公報

本発明の目的は、ミラーのクラッド部領域にはみ出した光をコア部に向かうよう反射することにより、光搬送波の強度低下を防止し、高品質の光通信が可能な光導波路を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（９）の本発明により達成される。
（１） コア部および該コア部より屈折率の小さいクラッド部と、該コア部およびクラッド部の途中または端部に設けられ、前記コア部およびクラッド部を斜めに横断するミラー面とを有する光導波路であって、
前記ミラー面は、前記光導波路の側方から照射された光を、前記コア部およびクラッド部が延在している方向に反射するものであり、
前記ミラー面のうち、前記コア部の位置に対応するコア部領域に対して、前記クラッド部の位置に対応するクラッド部領域の少なくとも一部が、前記コア部領域により反射された光の進行方向に傾倒しており、これにより前記傾倒しているクラッド部領域による反射光が、前記コア部に向かうよう構成されていることを特徴とする光導波路。

（２） 前記コア部領域に対する前記クラッド部領域の傾倒角度は、前記クラッド部領域による反射光が前記クラッド部を通過して前記コア部に入射する際、前記コア部を伝搬可能な入射角度となるように、スネルの法則に基づいて導出されたものである上記（１）に記載の光導波路。

（３） 前記コア部領域に対する前記クラッド部領域の傾倒角度は、前記光導波路の側方から照射される光の光軸と前記ミラー面との交点より前記光の光源側に位置し、かつ前記光軸を法線とし、前記コア部の軸線に平行である縦断面を想定し、この縦断面内において導出されたものである上記（２）に記載の光導波路。

（４） 前記コア部領域および前記クラッド部領域の少なくとも一方は、湾曲面で構成された部分を有している上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の光導波路。

（５） 前記コア部領域および前記クラッド部領域の少なくとも一方は、平面で構成された部分を有している上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の光導波路。

（６） 前記コア部領域および前記クラッド部領域は、それぞれの隣接する外縁を共有するように連結されている上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の光導波路。

（７） 前記ミラー面には、反射膜が成膜されている上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の光導波路。

（８） 前記光導波路の側方から照射される光の光軸を法線とする前記光導波路の縦断面における前記ミラー面の形状は、前記光導波路のいずれの前記縦断面においても同じ形状になっている上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の光導波路。

（９） 前記ミラー面は、レーザ加工により形成されたものである上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の光導波路。

本発明によれば、ミラーがコア部領域とクラッド部領域とに分かれており、コア部領域に対して、クラッド部領域が光の反射する方向に傾倒していることにより、光導波路に入射した光を、ミラーのクラッド部領域で反射し、コア部に向かわせることができる。これにより、光路変換に伴う光量低下を防止し、高品質の光通信が可能な光導波路を提供することができる。

また、クラッド部領域で反射された光がコア部を通過し、再びクラッド部に出射する際、コア部とクラッド部との界面への入射角が、前記界面において光が全反射し、コア部を伝搬可能な角度になるように、スネルの法則に基づいて導出された角度になっていることにより、信号光の光量低下をより確実に防止することができる。

以下、本発明の光導波路について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
まず、本発明の光導波路の第１実施形態について説明する。

図１は、本発明の光導波路の第１実施形態を示す斜視図、図２は、図１に示す光導波路の下方から入射した光の光路を、図１の一点鎖線Ａ−Ａに沿って切断した縦断面において示した図、図３は、図２の部分拡大図である。なお、以下の説明では、図１〜３中の上側を「上」、下側を「下」という。

図１に示す光導波路１０は、長尺状のコア部１１と、コア部１１の側面を囲うように設けられたクラッド部１２とを有している。また、光導波路１０は、コア部１１およびクラッド部１２の端部を、コア部１１の軸線に対して斜め４５°に横断するように形成されたミラー１３を有している。

このような光導波路１０では、図１に矢印で示すように、光導波路１０の下方（側方）から照射された光をミラー１３で反射して、コア部１１中に入射するものである。すなわち、ミラー１３により、照射された光の光路は、９０°変換されることとなる。

コア部１１中に入射された光は、コア部１１とクラッド部１２との界面で全反射を繰り返し、出射側に伝搬される。そして、出射端側で受光した光の明滅パターンに基づいて光通信を行うことができる。

コア部１１とクラッド部１２との界面で全反射を生じさせるためには、界面に屈折率差が存在する必要がある。コア部１１の屈折率は、クラッド部１２の屈折率より高く、その差は、特に限定されないものの、０．５％以上であるのが好ましく、０．８％以上であるのがより好ましい。なお、屈折率差の上限値は、特に設定されなくてもよいが、好ましくは５．５％程度とされる。屈折率差が前記下限値未満であると光を伝搬する効果が低下する場合があり、また、前記上限値を超えても、光の伝搬効果のそれ以上の増大は期待できない。

なお、前記屈折率差とは、コア部１１の屈折率をＡ、クラッド部１２の屈折率をＢとしたとき、次式で表わされる。
屈折率差（％）＝｜Ａ／Ｂ−１｜×１００

また、図１に示す構成では、コア部１１は、平面視で直線状に形成されているが、途中で湾曲、分岐等してもよく、その形状は任意である。

また、コア部１１は、その横断面形状が正方形または矩形（長方形）のような四角形をなしている。

コア部１１の幅および高さは、特に限定されないが、それぞれ、１〜２００μｍ程度であるのが好ましく、５〜１００μｍ程度であるのがより好ましく、１０〜６０μｍ程度であるのがさらに好ましい。

このようなコア部１１およびクラッド部１２の各構成材料は、それぞれ上記の屈折率差が生じる材料であれば特に限定されないが、具体的には、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、また、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料の他、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料等を用いることができる。

また、コア部１１およびクラッド部１２が同一の材料で構成されており、コア部１１とクラッド部１２との屈折率差を、それぞれの構成材料の化学構造の差異により発現させるようにしてもよい。

化学構造の差異により屈折率差を発現させるためには、コア部１１およびクラッド部１２の各構成材料として、紫外線、電子線のような活性エネルギー線の照射により（あるいはさらに加熱することにより）屈折率が変化する材料を用いるのが好ましい。

このように屈折率が変化する材料としては、例えば、活性エネルギー線の照射や加熱により、少なくとも一部の結合が切断したり、少なくとも一部の官能基が脱離する等して、化学構造が変化し得る材料が挙げられる。

具体的には、ポリシラン（例：ポリメチルフェニルシラン）、ポリシラザン（例：ペルヒドロポリシラザン）等のシラン系樹脂や、前述したような構造変化を伴う材料のベースとなる樹脂としては、分子の側鎖または末端に官能基を有する以下の（１）〜（６）のような樹脂が挙げられる。（１）ノルボルネン型モノマーを付加（共）重合して得られるノルボルネン型モノマーの付加（共）重合体、（２）ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との付加共重合体、（３）ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、および必要に応じて他のモノマーとの付加共重合体、（４）ノルボルネン型モノマーの開環（共）重合体、および必要に応じて該（共）重合体を水素添加した樹脂、（５）ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との開環共重合体、および必要に応じて該（共）重合体を水素添加した樹脂、（６）ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、または他のモノマーとの開環共重合体、および必要に応じて該（共）重合体を水素添加した樹脂等のノルボルネン系樹脂、その他、光硬化反応性モノマーを重合することにより得られるアクリル系樹脂、エポキシ樹脂。

なお、これらの中でも特にノルボルネン系樹脂が好ましい。これらのノルボルネン系ポリマーは、例えば、開環メタセシス重合（ＲＯＭＰ）、ＲＯＭＰと水素化反応との組み合わせ、ラジカルまたはカチオンによる重合、カチオン性パラジウム重合開始剤を用いた重合、これ以外の重合開始剤（例えば、ニッケルや他の遷移金属の重合開始剤）を用いた重合等、公知のすべての重合方法で得ることができる。

例えば、比較的低い屈折率を有するノルボルネン系ポリマーとしては、末端にエポキシ構造を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。かかるノルボルネン系ポリマーは、特に低い屈折率を有するとともに、密着性が良好である。

また、ノルボルネン系ポリマーは、アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むノルボルネン系ポリマーは、柔軟性が高いため、かかるノルボルネン系ポリマーを用いることにより、光導波路１０に高いフレキシビリティ（可撓性）を付与することができる。

アルキルノルボルネンの繰り返し単位が有するアルキル基としては、例えば、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられるが、ヘキシル基が特に好ましい。なお、これらのアルキル基は、直鎖状または分岐状のいずれであってもよい。

ヘキシルノルボルネンの繰り返し単位を含むことにより、ノルボルネン系ポリマー全体の屈折率が上昇するのを防止することができる。また、ヘキシルノルボルネンの繰り返し単位を有するノルボルネン系ポリマーは、特に、８５０ｎｍ付近を中心とする波長領域の光に対する透過率が優れることから、例えば６００〜１５５０ｎｍ程度の波長領域の光を使用したデータ通信において好適に用いられる。

上述したようなコア部１１およびクラッド部１２の端部を斜めに横切るようにして、ミラー１３が設けられている。ミラー１３には、コア部１１およびクラッド部１２の断面が露出している。すなわち、ミラー１３を介してコア部１１およびクラッド部１２と空気とが隣接している。

光導波路１０の下方から、図１に示すようにコア部１１の軸線に対してほぼ垂直方向に光（照射光）を照射すると、光導波路１０のクラッド部１２やコア部１１を透過してミラー１３に到達する。ミラー１３では、コア部１１およびクラッド部１２が空気と隣接していることから、この界面には屈折率差が形成されている。このため、ミラー１３に到達した照射光は、この屈折率差に基づいて直角に反射され、ミラー１３の右側に延在するコア部１１およびクラッド部１２を伝搬する。

光導波路１０の下方から照射される光（照射光）の光源としては、半導体レーザ（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子Ｓが用いられる。発光素子Ｓから出射した照射光は、一般に発光点を頂点とする円錐状に広がりながら伝搬するため、ミラー１３のうち、照射光の光軸を中心とした、ある程度の面積を有する円形（または楕円形）の範囲に到達する。

ここで、ミラー１３においては、照射光の全光量がコア部１１に入射するように反射することが理想的である。しかしながら、照射光が上述したような広がりをもって照射されると、ミラー１３のうち、コア部１１の位置に対応する領域（以下、省略して「コア部領域１３１」という。）に到達した光は、反射されてコア部１１に入射する一方、クラッド部１２の位置に対応する領域（以下、省略して「クラッド部領域１３２」という。）に照射された光は、従来、コア部１１から離れていく方向に反射されることとなり、光損失を招いていた（図８参照）。

そこで、本発明では、コア部領域１３１に対して、クラッド部領域１３２の少なくとも一部が、コア部領域１３１により反射された照射光の進行方向（図２の右方向）に傾倒するようにミラー１３を構成した。

具体的には、図３に示すミラー１３は、平面状のコア部領域１３１と、それを挟むように設けられた平面状の２つのクラッド部領域１３２、１３２とで構成されており、各クラッド部領域１３２、１３２は、それぞれコア部領域１３１に対して右側に傾倒している。

図１に示す光導波路１０を一点鎖線Ａ−Ａで切断した縦断面を示す図２および図３においては、紙面奥側にある発光素子Ｓは点状に見え、そこから照射光が円錐状に広がるように見える。そして、ミラー１３のうち、各クラッド部領域１３２、１３２に到達した照射光は、図２および図３に矢印で示すように、コア部１１に向かうように反射される。これにより、従来は損失となっていた光がコア部１１に入射することによって、コア部１１を伝搬する光の光量が増大する。その結果、ミラー１３による光路変換に伴う光量低下を防止して、光通信品質の低下を抑制することができる。

かかる観点から、各クラッド部領域１３２、１３２のコア部領域１３１に対する傾倒角度は、各クラッド部領域１３２、１３２による反射光が、クラッド部１２を通過してコア部１１の側面に入射し、コア部１１から再びクラッド部１２に出射する際に、その界面への入射角度がコア部１１を伝搬可能な角度となるように、すなわち界面で全反射が生じるように設定されている。

図３に示す矢印は、発光素子Ｓから出射した後、クラッド部領域１３２で反射された光の光路の一例を示すものである。

ここで、コア部領域１３１を含む面に対するクラッド部領域１３２を含む面のなす角度（クラッド部領域１３２の傾倒角度）をθとすると、この傾倒角度θは、クラッド部領域１３２で反射された光がクラッド部１２からコア部１１に入射する際の入射角をα_１とし、発光素子Ｓから出射して広がる照射光がコア部１１の軸線Ｍとなす角度をγとしたとき、これらの角度α_１、γで表わすことができる。

ところで、クラッド部領域１３２で反射された光は、クラッド部１２を通過して、クラッド部１２からコア部１１に入射する際に、スネルの法則に基づいて所定の屈折角で屈折する。その後、この屈折光は、コア部１１を通過して、コア部１１から再びクラッド部１２に出射しようとする。しかしながら、コア部１１の屈折率はクラッド部１２の屈折率より大きいため、コア部１１からクラッド部１２への入射角α_２が所定の角度以上であれば、界面で全反射が生じ、光はコア部１１中に閉じ込められることとなる。その結果、この光は、コア部１１を伝搬可能なものとなる。すなわち、光導波路１０によれば、ミラー１３のコア部領域１３１で反射された光はもちろん、従来は利用できなかったクラッド部領域１３２で反射された光も、搬送波として光通信に利用することができるようになる。これにより、搬送波の強度低下が防止され、Ｓ／Ｎ比の高い高品質な光通信が可能になる。

この全反射が生じるような入射角α_２の最小角度は、臨界角と呼ばれ、スネルの法則に基づき、コア部１１の屈折率とクラッド部１２の屈折率とから導出できる。このようにして入射角α_２が導出できることから、入射角α_１も、コア部１１の屈折率およびクラッド部１２の屈折率から導出できることになり、最終的には、前述した傾倒角度θが、コア部１１の屈折率およびクラッド部１２の屈折率と、前述した角度γとから一義的に決定できることとなる。

以上のようにして傾倒角度θはいくつかの因子に基づいて導出されるが、具体的角度の例としては、２〜２５°程度であるのが好ましく、５〜２０°程度であるのがより好ましい。

また、図３において、発光素子Ｓから出射して広がる照射光がコア部１１の軸線Ｍとなす角度γ、すなわち照射光の光軸を中心とする広がりの角度は、光源の種類に応じて若干異なるが、一般には、５〜３０°程度とされる。

ここで、照射光が前述したような放射状の広がりをもって照射されるため、照射光とコア部１１の軸線とがなす角度γは、光導波路１０の厚さ方向（照射光の軸線の方向）の各部で異なる。このため、上述した傾倒角度θも、傾倒角度θを導出する基準となる縦断面が光導波路１０の厚さ方向のどこに位置するかによって異なり、一律ではない。

そこで、傾倒角度θを導出する際には、その基準面として、図１の一点鎖線Ａ−Ａのように、照射光の光軸とミラー１３との交点Ｃより発光素子Ｓ側（下方）に位置し、かつ照射光の光軸を法線とし、コア部１１の軸線Ｍに平行である縦断面を想定し、この縦断面を利用すればよい。このような縦断面を用いることにより、図３に示すように、傾倒角度θを幾何的に容易に導出することができる。

なお、図１に示す光導波路１０のミラー１３の形状は、照射光の光軸を法線とするいずれの縦断面においても同じ形状になっている。換言すれば、図１の一点鎖線Ａ−Ａで示される縦断面を、照射光の光軸に沿って移動させたとしても、その縦断面で切り取られるミラー１３の形状は常に同じになっている。このような形状のミラー１３は、設計および製造が容易であるため、傾倒角度θが高い精度で再現される。

また、ミラー１３は、図２および図３に示すように、コア部領域１３１と２つのクラッド部領域１３２、１３２とが、それぞれの間に段差を有することなく連結している。換言すれば、コア部領域１３１の両端（外縁）と各クラッド部１３２、１３２のコア部領域１３１側の端部（外縁）とは、それぞれ共有されている。このような形状のミラー１３は、比較的滑らかな形状となり、照射光をムラなく反射することができる。このため、ミラー１３での反射による光損失を最小限に抑えることができる。

なお、ミラー１３の形状は必ずしも上記のような形状でなくてもよく、図３において、段差や凹凸等を含む形状であっても構わない。

また、ミラー１３は、上述したようにコア部１１およびクラッド部１２の断面が露出した形態であってもよいが、この露出面に反射膜が成膜された形態であってもよい。かかる反射膜としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ等の金属膜や、コア部１１の屈折率およびクラッド部１２の屈折率より低屈折率の材料の膜が挙げられる。

金属膜の製造方法としては、例えば、真空蒸着のような物理蒸着法、ＣＶＤのような化学蒸着法、めっき法等が挙げられる。

以上説明したような光導波路１０は、まず、公知の方法でコア部１１およびクラッド部１２を製造した後、各種加工法によりミラー１３を形成することにより製造される。

ミラー１３の加工方法としては、例えば、レーザ加工法、切削法、研削法、成形法等の方法が挙げられる。このうち、レーザ加工法が好ましく用いられる。レーザ加工法でミラー１３を形成する場合、例えば光導波路１０に対して、形成すべきミラー１３の面に沿ってレーザを照射する。レーザ照射により、光導波路１０の照射部が斜めに溶断され、その切断面がミラー１３となる。

また、レーザ加工では、レーザ光を用いて加工するため、高い寸法精度で正確な加工が可能である。また、他の加工法では切断面にバリ等が生じるおそれがあるが、レーザ加工では、レーザの種類や波長によっては、被加工物を溶融しつつ加工することが可能になる。これにより、バリの発生を防止するとともに、切断面が溶融物で覆われることによりミラー１３の面を平滑化することが可能である。その結果、反射角が一定で乱反射が抑制された高品質のミラー１３を形成することが可能である。

レーザ加工に用いるレーザ光としては、例えば、ＣＯ_２ガスをレーザ媒質として用いるＣＯ_２レーザ、ＹＡＧ結晶(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)をレーザ媒質として用いるＹＡＧレーザ、フッ素レーザ（Ｆ_２レーザ）、ＡｒＦエキシマレーザ等が挙げられる。

なお、成形法等で形成されたミラー１３を有する光導波路の切片をあらかじめ用意しておき、各々の光導波路の端部にこの光導波路の切片を接続して光導波路１０とするようにしてもよい。

また、図１に示すような各領域が平面で構成されたミラー１３は、いずれの加工法によっても容易に製造し得ることから、より高精度のミラーとなる。

また、ミラー１３は、クラッド部領域１３２にはみ出た照射光のうち、特に図３に示す縦断面に沿う方向の成分について効率的にコア部１１に向かわせることができる。このため、仮に発光素子Ｓからの照射光の広がりが均一ではなく、楕円形またはそれに準じた細長い形状に広がっている場合には、その広がりの長軸とコア部１１の軸線Ｍとが直交するような向きに発光素子Ｓが設置されていることが好ましい。このようにすれば、発光素子Ｓからの照射光は、図３に示す縦断面に沿う方向の成分を多く含むものとなり、より多くの光量の光をコア部１１に向かわせることができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の光導波路の第２実施形態について説明する。
図４は、本発明の光導波路の第２実施形態を示す斜視図である。

以下、第２実施形態にかかる光導波路について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

本実施形態にかかる光導波路は、ミラー１３のコア部領域１３１およびクラッド部領域１３２がそれぞれ湾曲面で構成されている以外は、前記第１実施形態と同様である。

すなわち、コア部領域１３１およびクラッド部領域１３２は、それぞれミラー１３による反射光の進行方向とは反対の方向に突出するような湾曲面で構成されている。このような湾曲面の形状は、それぞれ前記第１実施形態の条件を満足する形状になっている。

具体的には、コア部領域１３１は、この面で反射された光がコア部１１に向かうような曲率の湾曲面になっている。

一方、クラッド部領域１３２も湾曲面であるものの、その各点に接する面（当接面）を想定した場合、その当接面とコア部領域１３１とがなす角度（傾倒角度θ）については、前記第１実施形態の場合と同様に扱うことができる。なお、この際、傾倒角度θの基準となるコア部領域１３１が湾曲しているため、コア部１１の軸線と直交する面を基準とすればよい。

また、コア部領域１３１とクラッド部領域１３２との連結点は、前記第１実施形態と同様、図４に示すように段差なく滑らかにつながっているのが好ましい。

以上のような本実施形態にかかる光導波路は、前記第１実施形態と同様の作用・効果を奏する。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の光導波路の第３実施形態について説明する。

図５は、本発明の光導波路の第３実施形態を示す斜視図、図６は、図５に示す光導波路の下方から入射した光の光路を、図５の一点鎖線Ｂ−Ｂに沿って切断した縦断面において示した図である。なお、以下の説明では、図５〜６中の上側を「上」、下側を「下」という。

以下、第３実施形態にかかる光導波路について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

本実施形態にかかる光導波路は、ミラー１３が、クラッド部領域１３２の一部の形状が異なっている以外は、前記第１実施形態と同様である。

すなわち、図５に示す光導波路１０と、前記第１実施形態における光導波路１０との相違点は、図５に示す光導波路１０が、前記第１実施形態における光導波路１０のクラッド部領域１３２のうちの上部を、コア部領域１３１の上端面を含む面で切り落とすようにして形成されたクラッド部領域１３２’と、クラッド部領域１３２のうちの下部を、コア部領域１３１の下端面を含む面で切り落とすようにして形成されたクラッド部領域１３２”とを、それぞれミラー１３の一部に有していることである。換言すれば、前記第１実施形態では、図１に示すクラッド部領域１３２のうち、コア部領域１３１の上方および下方に位置する部分は、コア部領域１３１を含む面と同一面内にあるが、本実施形態では、コア部領域１３１の上方に位置するクラッド部領域１３２が、コア部領域１３１を含む面よりも、コア部領域１３１により反射された照射光の進行方向（図６の右方向）に傾倒しており、この傾倒した部分がクラッド部領域１３２’を構成している。また、コア部領域１３１の下方に位置するクラッド部領域１３２も、クラッド部領域１３２’と同様に、コア部領域１３１を含む面よりもコア部領域１３１により反射された照射光の進行方向（図６の右方向）に傾倒しており、この傾倒した部分がクラッド部領域１３２”を構成している。

このクラッド部領域１３２’およびクラッド部領域１３２”は、それぞれ台形状をなし、前記第１実施形態におけるクラッド部領域１３２と同様、ミラー１３のコア部領域１３１からはみ出した照射光を図６に矢印で示すように最適な角度に反射して、コア部１１に向かわせる機能を有するものである。

以上説明したように、前記第１実施形態および前記第２実施形態における光導波路１０では、いずれもミラー１３が、発光素子Ｓから照射された光のうち、図２に示すＡ−Ａ線断面図における広がり（光導波路１０の幅方向の広がり）に伴う光損失を抑制するように光路を「補正」する機能を有しているが、本実施形態における光導波路１０は、この幅方向についての補正機能に加え、図６に示すＢ−Ｂ線断面図における広がり、すなわち光導波路１０の高さ方向（厚さ方向）の広がりに伴う光損失を抑制するように光路を補正する機能をも有している。

さらに、クラッド部領域１３２’のコア部領域１３１を含む面に対する傾倒角度θ’、および、クラッド部領域１３２”のコア部領域１３１を含む面に対する傾倒角度θ”は、それぞれ、図６に示すように、クラッド部領域１３２’による反射光が、クラッド部１２を通過してコア部１１の側面に入射し、コア部１１から再びクラッド部１２に出射する際に、その界面への入射角度がコア部１１を伝搬可能な角度となるように、すなわち界面で全反射が生じるように設定されている。

したがって、本実施形態によれば、前記第１実施形態および前記第２実施形態では補正し切れなかった、光導波路１０の高さ方向に広がった光をも、信号光として利用することができるため、ミラー１３による光路変換に伴う光量低下のさらなる抑制を図ることができる。その結果、さらに高品質の光通信が可能な光導波路を提供することができる。

なお、図６に示す傾倒角度θ’および傾倒角度θ”の導出は、それぞれ、コア部１１の屈折率およびクラッド部１２の屈折率と、発光素子Ｓから出射して広がる照射光の広がりとに基づいて、前記第１実施形態と同様にして行うことができるが、具体的角度の例としては、５〜３０°程度であるのが好ましく、１０〜２５°程度であるのがより好ましい。

また、各クラッド部領域１３２’、１３２”は、それぞれ平面でなくてもよく、第２実施形態におけるミラー１３のような湾曲面であってもよい。

以上、本発明の光導波路を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を発揮し得る任意の構成と置換することができ、また、任意の構成が付加されていてもよい。

例えば、ミラー１３のミラー角度（コア部１１の軸線Ｍとコア部領域１３１の面とがなす角度）は、前記各実施形態ではいずれも４５°としたが、特に限定されるものではなく、その他の角度（例えば３０〜６０°程度）でもよい。

また、ミラー１３のうち、コア部領域１３１のミラー角度とクラッド部領域のミラー角度とは、一致していることが好ましいが、本発明が前述した効果を奏するにあたって例えば製造条件のバラツキ等に起因する数度程度の誤差は許容される。

また、前記各実施形態では、照射光が、いずれもコア部１１の軸線Ｍに対して直交するように発光素子Ｓが設置されているが、この設置方向は特に限定されず、例えば照射光の進行方向はミラー１３を向いているものの、その光軸がコア部１１の軸線Ｍに沿って傾くように設置されていてもよい。

また、本発明の光導波路は、前記各実施形態の構成を適宜組み合わせたものであってもよい。

例えば、ミラー１３の形状は、コア部領域１３１が平面状であって、クラッド部領域１３２が湾曲状である形状でもよく、反対に、コア部領域１３１が湾曲状であって、クラッド部領域１３２が平面状である形状でもよい。

また、コア部領域１３１およびクラッド部領域１３２のうち、一部が平面状であって、一部が湾曲状である形状でもよい。

さらに、ミラー１３は、光導波路１０の端部にあってもよいが、光導波路１０の途中にあってもよい。

ところで、このような本発明の光導波路は、例えば光通信用の光配線に用いることができる。

また、この光配線は、既存の電気配線とともに基板上に混載されることにより、いわゆる「光電気混載基板」を構成することができる。かかる光電気混載基板では、例えば、光配線（光導波路のコア部）で伝送された光信号を、光デバイスにおいて電気信号に変換し、電気配線に伝達する。これにより、光配線の部分で、従来の電気配線よりも高速かつ大容量の情報伝送が可能になる。したがって、例えばＣＰＵやＬＳＩ等の演算装置とＲＡＭ等の記憶装置との間をつなぐバス等に、この光電気混載基板を適用することにより、システム全体の性能を高めるとともに、電磁ノイズの発生を抑制することができる。

なお、かかる光電気混載基板は、例えば、携帯電話、ゲーム機、パソコン、テレビ、ホーム・サーバー等、大容量のデータを高速に伝送する電子機器類に搭載することが考えられる。

本発明の光導波路の第１実施形態を示す斜視図である。 図１に示す光導波路の下方から入射した光の光路を、図１の一点鎖線Ａ−Ａに沿って切断した縦断面において示した図である。 図２の部分拡大図である。 本発明の光導波路の第２実施形態を示す斜視図である。 本発明の光導波路の第３実施形態を示す斜視図である。 図５に示す光導波路の下方から入射した光の光路を、図５の一点鎖線Ｂ−Ｂに沿って切断した縦断面において示した図である。 従来の反射鏡（ミラー）付き光導波路の斜視図である。 図７に示す光導波路の下方から入射した光の光路を、図７の一点鎖線Ｘ−Ｘに沿って切断した縦断面において示した図である。

符号の説明

１０ 光導波路
１１ コア部
１２ クラッド部
１３ ミラー
１３１ コア部領域
１３２ クラッド部領域
１３２’ クラッド部領域
１３２” クラッド部領域
９ 光導波路
９１ コア部
９２ クラッド部
９３ ミラー
９３１ コア部領域
９３２ クラッド部領域
Ｓ 発光素子
Ｍ 軸線
Ｃ 交点

Claims (9)

1. コア部および該コア部より屈折率の小さいクラッド部と、該コア部およびクラッド部の途中または端部に設けられ、前記コア部およびクラッド部を斜めに横断するミラー面とを有する光導波路であって、
   前記ミラー面は、前記光導波路の側方から照射された光を、前記コア部およびクラッド部が延在している方向に反射するものであり、
   前記ミラー面のうち、前記コア部の位置に対応するコア部領域に対して、前記クラッド部の位置に対応するクラッド部領域の少なくとも一部が、前記コア部領域により反射された光の進行方向に傾倒しており、これにより前記傾倒しているクラッド部領域による反射光が、前記コア部に向かうよう構成されていることを特徴とする光導波路。
2. 前記コア部領域に対する前記クラッド部領域の傾倒角度は、前記クラッド部領域による反射光が前記クラッド部を通過して前記コア部に入射する際、前記コア部を伝搬可能な入射角度となるように、スネルの法則に基づいて導出されたものである請求項１に記載の光導波路。
3. 前記コア部領域に対する前記クラッド部領域の傾倒角度は、前記光導波路の側方から照射される光の光軸と前記ミラー面との交点より前記光の光源側に位置し、かつ前記光軸を法線とし、前記コア部の軸線に平行である縦断面を想定し、この縦断面内において導出されたものである請求項２に記載の光導波路。
4. 前記コア部領域および前記クラッド部領域の少なくとも一方は、湾曲面で構成された部分を有している請求項１ないし３のいずれかに記載の光導波路。
5. 前記コア部領域および前記クラッド部領域の少なくとも一方は、平面で構成された部分を有している請求項１ないし３のいずれかに記載の光導波路。
6. 前記コア部領域および前記クラッド部領域は、それぞれの隣接する外縁を共有するように連結されている請求項１ないし５のいずれかに記載の光導波路。
7. 前記ミラー面には、反射膜が成膜されている請求項１ないし６のいずれかに記載の光導波路。
8. 前記光導波路の側方から照射される光の光軸を法線とする前記光導波路の縦断面における前記ミラー面の形状は、前記光導波路のいずれの前記縦断面においても同じ形状になっている請求項１ないし７のいずれかに記載の光導波路。
9. 前記ミラー面は、レーザ加工により形成されたものである請求項１ないし８のいずれかに記載の光導波路。

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