JP2014109769A - 光導波路の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ミラーの位置精度や面精度が高く、通信品質の高い光導波路を効率よく製造可能な光導波路の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の光導波路の製造方法は、下側クラッド層１１上に成膜されたコア層形成層に露光処理を施し、屈折率差を形成してコア部１３１、１３２と側面クラッド部１５１、１５２、１５３とを含むコア層１３を形成する工程と、コア層１３に、平面視で線状をなす第１の溝２１０および第２の溝２２０を形成する工程と、第１の溝２１０の一部と第２の溝２２０の一部にそれぞれ反射膜を成膜する工程と、コア層１３上に上側クラッド層を設ける工程と、を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光導波路の製造方法に関するものである。

光搬送波を使用してデータを移送する光通信技術が開発され、近年、この光搬送波を、一地点から他地点に導くための手段として、光導波路が普及しつつある。この光導波路は、線状のコア部と、その周囲を覆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。

光導波路では、コア部の一端から導入された光が、クラッド部との境界で反射しながら他端に伝送（搬送）される。光導波路の入射側には半導体レーザー等の発光素子が配置され、出射側にはフォトダイオード等の受光素子が配置される。発光素子から入射された光は光導波路を伝搬し、受光素子により受光され、受光した光の明滅パターンもしくはその強弱パターンに基づいて通信を行う。

このような光導波路と発光素子および受光素子とを光結合させるにあたり、光導波路のコア部の途中に形成したミラーを介してコア部の光路を変換し、光導波路の主面に垂直な方向に光路を導くことによって光結合させる構造が検討されている。例えば特許文献１には、ビルドアップ基板と、ビルドアップ基板上に設けられた光導波路と、光導波路上に配置された発光素子と、を有する光モジュールが開示されており、このうち、発光素子と光導波路内のコアとが、光導波路に形成されたミラーを介して光学的に接続されている。

かかる構造の光モジュールについては小型化の要請が強くあり、そのため、光導波路中に並列配置された複数のコアの間隔を狭める試みがなされている。これにより、光モジュールの単位面積当たりの伝送容量については増大が図られる。しかしながら、コアの間隔を狭めると、コアに合わせて発光素子を配置したとき、発光素子同士が互いに干渉し合う場合があり、光モジュールの小型化を阻む要因の１つになっている。また、ミラー同士の間隔が狭まることによって、発光素子から出射した光がその発光素子に対応して設けられたミラーとは異なるミラーに入射してしまったり、あるいは、ミラーから出射した光信号がそのミラーに対応して設けられた受光素子とは異なる受光素子に入射してしまったりする現象（クロストーク）が発生し、通信品質が低下するおそれがある。

そこで、特許文献２には、並列配置された複数のコア部において、隣り合うコア部間で光入出射部の位置を延伸方向に互いにずらすことにより、光入出射部同士の間隔を確保することが提案されている。

しかしながら、このような構造を備えた光導波路では、各コア部で異なった位置にミラー（光入出射部）を形成する必要があるため、製造工程が非常に複雑にならざるを得ない。このため、加工精度の向上を図り難い。また、製造歩留まりが悪化するとともに、製造コストの上昇が避けられない。

特開２００６−１４５７８９号公報 特開２００４−１９８５７９号公報

本発明の目的は、通信品質の高い光導波路を効率よく製造可能な光導波路の製造方法を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（５）の本発明により達成される。
（１） 並列する線状をなす第１のコア部および第２のコア部とこれらの間に設けられた側面クラッド部とを含むコア層と、前記各コア部にそれぞれ設けられ、その位置が前記第１のコア部と前記第２のコア部とで長手方向に互いにずれているミラーと、を有する光導波路を製造する方法であって、
前記コア層と、前記コア層を斜めに横切るように、かつ、平面視で前記第１のコア部および前記第２のコア部と交差するよう構成された線状をなす第１の傾斜面および前記第２の傾斜面と、を用意する工程と、
前記第１の傾斜面のうち、前記第１のコア部を横断する一部分と、前記第２の傾斜面のうち、前記第２のコア部を横断する一部分とに、それぞれ反射膜を成膜する工程と、
前記第１の傾斜面のうち、前記第２のコア部を横断する部分に充填材を供給する工程と、を有することを特徴とする光導波路の製造方法。

（２） 前記第１の傾斜面は、前記コア層に形成された平面視で線状をなす溝の内面の一部であり、
前記充填材は、前記溝のうち、少なくとも前記第２のコア部を横断する部分を充填するよう供給される上記（１）に記載の光導波路の製造方法。

（３） 前記充填材は、さらに前記コア層形成層を覆うように供給される上記（１）または（２）に記載の光導波路の製造方法。

（４） 前記充填材は、その屈折率が前記第１のコア部の屈折率および前記第２のコア部の屈折率より低いものである上記（１）ないし（３）のいずれか１項に記載の光導波路の製造方法。

（５） 前記第１の傾斜面および前記第２の傾斜面をそれぞれダイシング法またはインプリント法により形成する上記（１）ないし（４）のいずれか１項に記載の光導波路の製造方法。

本発明によれば、通信品質の高い光導波路を効率よく製造することができる。

本発明の光導波路の製造方法により製造される光導波路の一例を示す平面図および平面図のＡ−Ａ線に対応する断面図である。 本発明の光導波路の製造方法の第１実施形態を説明するための平面図および各平面図のＡ−Ａ線に対応する断面図である。 本発明の光導波路の製造方法の第１実施形態を説明するための平面図および各平面図のＡ−Ａ線に対応する断面図である。 本発明の光導波路の製造方法の第１実施形態を説明するための平面図および各平面図のＡ−Ａ線に対応する断面図である。 図４（ｅ）に示す製造途中の光導波路についてそのコア部１３０の数を増やした構成例を示す平面図および平面図のＡ−Ａ線に対応する断面図である。 本発明の光導波路の製造方法の第２実施形態を説明するための平面図および各平面図のＡ−Ａ線に対応する断面図である。 本発明の光導波路の製造方法の第２実施形態を説明するための平面図および各平面図のＡ−Ａ線に対応する断面図である。 本発明の光導波路の製造方法の前記各実施形態およびそれらとは反射膜の位置が異なる例をそれぞれ示す断面図である。

以下、本発明の光導波路の製造方法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。

＜光導波路＞
まず、本発明の光導波路の製造方法により製造される光導波路の一例について説明する。

図１は、本発明の光導波路の製造方法により製造される光導波路の一例を示す平面図および平面図のＡ−Ａ線に対応する断面図である。なお、図１では、図１の左右方向に延伸している光導波路の右端部および左端部のみを図示し、それらの間については図示を省略している（図１の一点鎖線部分）。また、図１の平面図では、上側クラッド層１２を透過した図を図示している。

図１に示す光導波路１は、下側クラッド層１１と、その上に積層されたコア層１３と、その上に積層された上側クラッド層１２と、を備えている。

また、コア層１３中には、２本のコア部１３０が形成されており、このうち、図１の平面図において上側に位置しているものをコア部（第１のコア部）１３１とし、下側に位置しているものをコア部（第２のコア部）１３２とする。これらは、平面視で直線状をなしており、互いに平行である。

また、コア層１３には、コア部１３１、１３２を横断するように、平面視で線状をなす第１の溝２１０および第２の溝２２０が形成されている。これらの第１の溝２１０および第２の溝２２０は、所定の離間距離で並列しており、その延伸方向は互いに非平行であっても構わないが、好ましくは互いに平行とされる。

コア部１３１のうち、第１の溝２１０との交差部には、コア部１３１を斜めに横切る傾斜面２１が形成されている。この傾斜面２１は、第１の溝２１０の内壁の一部であり、この傾斜面２１上には反射膜（ミラー）１４が設けられている。この反射膜１４により、コア部１３１の光路を変換し、他の光学部品とコア部１３１とを光学的に接続することができる。同様に、コア部１３２のうち、第２の溝２２０との交差部には、コア部１３２を斜めに横切る傾斜面２２が形成されている。この傾斜面２２は、第２の溝２２０の内壁の一部であり、この傾斜面２２上にも反射膜（ミラー）１４が設けられている。この反射膜１４により、コア部１３２の光路を変換し、他の光学部品とコア部１３２とを光学的に接続することができる。なお、図１の平面図では、コア部１３１、１３２に粗のドットを付し、反射膜１４にそれより密のドットを付している。

そして、これらの第１の溝２１０および第２の溝２２０には、上側クラッド層１２の一部が入り込んで充填している。すなわち、本実施形態では、上側クラッド部１２の一部が、第１の溝２１０および第２の溝２２０を充填する充填材として機能する。

ここで、第１の溝２１０のうち、少なくともコア部１３２を横断する部分に充填材が充填されていれば、上側クラッド層１２は省略されていてもよい。この部分が充填されることにより、コア部１３２を横断するように第１の溝２１０が形成されていたとしても、光の伝搬が阻害されなくなる。その結果、コア部１３２は、右端から左端まで光を伝搬することができる。なお、光の伝送効率の観点から、コア部と充填材との屈折率差は、後述するコア部とクラッド部の屈折率差と同程度、またはそれより小さくなるよう設定されるのが好ましい。

また、上側クラッド層１２が省略された場合、コア部１３１、１３２は外気に露出することになるが、外気との間に屈折率差があるため、コア部１３１、１３２は光配線として機能することができる。

一方、本実施形態のように、コア層１３を覆うようにして上側クラッド層１２を成膜した場合には、コア層１３が保護され、光導波路１の耐候性をより高めることができる。

図１に示す光導波路１では、コア部１３１が、コア部１３２に対して全体的に左側にずれている。その結果、コア部１３１に設けられた反射膜１４についても、コア部１３２に設けられた反射膜１４に対して左側にずれている。このように反射膜１４が長手方向にずれていることにより、反射膜１４の位置に対応して他の光学部品を載置したとき、ずれていない場合に比べて、隣り合う反射膜１４同士の離間距離、すなわち他の光学部品同士の離間距離を十分に確保することができる。その結果、他の光学部品同士の干渉を避け易くなり、クロストークの発生も抑えることができる。加えて、コア部１３１とコア部１３２との離間距離をより狭めることができるので、光導波路１の高密度化を図ることができ、光通信の大容量化を図ることができる。

また、このような構成の光導波路１は、各反射膜１４を設けるための傾斜面２１、２２を形成し易いという利点がある。すなわち、傾斜面２１、２２を形成する際に、コア部１３１、１３２の位置を狙って精度よく加工しなくても、複数のコア部１３１、１３２に対し、まとめて第１の溝２１０および第２の溝２２０を加工すればよいので、傾斜面２１、２２を容易に形成することができる。また、ある程度大きな範囲をまとめて加工することにより、加工精度が向上し、面精度の高い傾斜面２１、２２が得られるという利点もある。

以上のことから、光導波路１は、他の光学部品の実装が容易であり、かつ、複数のコア部１３１、１３２間で生じるクロストークを抑制し得るものとなる。また、傾斜面２１、２２の位置精度や面精度、すなわち反射膜１４の精度を高めたことにより、反射膜１４における反射角や反射率といった光学特性を高めることができる。また、複数の反射膜１４間における均一化も図られる。よって、通信品質の高い光導波路１を得ることができる。

＜光導波路の製造方法＞
次に、本発明の光導波路の製造方法について説明する。

≪第１実施形態≫
まず、本発明の光導波路の製造方法の第１実施形態について説明する。

図２〜４は、それぞれ、本発明の光導波路の製造方法の第１実施形態を説明するための平面図および各平面図のＡ−Ａ線に対応する断面図である。なお、図２〜４では、図１に示す光導波路１のうち、右端部近傍について図示している。

本実施形態に係る光導波路１の製造方法は、［１］下側クラッド層１１上に成膜されたコア層形成層１００の領域１５１０、１５２０、１５３０に露光処理を施し、屈折率差を形成してコア部１３１、１３２と側面クラッド部１５１、１５２、１５３とを含むコア層１３を形成する工程と、［２］コア層１３に、平面視で線状をなす第１の溝２１０および第２の溝２２０を形成する工程と、［３］第１の溝２１０の一部（傾斜面２１）と第２の溝２２０の一部（傾斜面２２）にそれぞれ反射膜１４を成膜する工程と、［４］コア層１３上に上側クラッド層１２を設ける工程と、を有する。以下、各工程について順次説明する。

［１］
［１−１］ まず、下側クラッド層１１上にコア層形成層１００を用意する（図２（ａ）参照）。

コア層形成層１００の構成材料としては、例えば、露光処理により屈折率を変調させ、露光領域と非露光領域との間で屈折率差を形成し得る材料が挙げられる。このような屈折率変調の原理としては、例えばモノマーディフュージョン、フォトブリーチング、光異性化、光二量化等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせたものが用いられる。このうち、屈折率変調の原理としては、特にモノマーディフュージョンが好ましく用いられる。モノマーディフュージョンでは、ポリマー中にこのポリマーと屈折率の異なる光重合性モノマーが分散してなる材料で構成されたコア層形成層１００に対して、部分的に露光処理を施し、光重合性モノマーの重合を生起させるとともに、それに伴って光重合性モノマーを移動、偏在させることにより、コア層形成層１００内に屈折率の偏りを生じさせることができる。このような原理の屈折率変調においては、露光処理を施す領域を選択するのみで、いかなる形状のコア部１３１、１３２をも簡単に形成することができるので、複雑なパターンのコア部１３１、１３２を含む光導波路１を効率よく製造することができる。また、このような原理で形成される屈折率分布は、光重合性モノマーの濃度分布に対応して形成されるため、形成されたコア部１３１、１３２の横断面における屈折率分布は滑らかな屈折率変化を伴うものとなる。その結果、製造される光導波路１は、ＧＩ型の屈折率分布を有するものとなり、伝送特性が高いものとなる。

なお、以下の説明では、コア層形成層１００がモノマーディフュージョンによる屈折率変調を生じ、露光領域の屈折率が低下し、非露光領域の屈折率が上昇する場合について説明する。

このようなモノマーディフュージョンを生じる材料としては、例えば、特開２０１０−０９０３２８号公報に記載された感光性樹脂組成物等が挙げられる。

また、フォトブリーチングを生じる材料としては、例えば、特開２００９−１４５８６７号公報に記載されたコアフィルム材料等が挙げられる。

また、光異性化を生じる材料としては、例えば、特開２００５−１６４６５０号公報に記載されたノルボルネン系樹脂等が挙げられる。

また、光二量化を生じる材料としては、例えば、特開２０１１−１０５７９１号公報に記載された感光性樹脂組成物等が挙げられる。

なお、コア層形成層１００に露光処理を施して屈折率差を形成する方法に代えて、ポリマー中に拡散させる屈折率調整剤の濃度を変化させることによって屈折率差を形成しコア層１３を形成する方法を用いるようにしてもよい。ポリマー中に屈折率調整剤を供給する方法としては、例えば、塗布、噴霧、付着、浸漬、堆積等の方法が挙げられる。このような供給方法で屈折率調整剤を供給する際、領域ごとの供給量を調整することによって、任意の屈折率分布を形成することができる。なお、屈折率調整剤としては、例えば、特開２００６−２７６７３５号公報に記載されたものが挙げられる。

このようにして形成されるコア層形成層１００の構成材料（主材料）としては、例えば、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、エポキシ系樹脂やオキセタン系樹脂のような環状エーテル系樹脂、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、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリウレタン、ポリオレフィン系樹脂、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ＰＥＴやＰＢＴのようなポリエステル、ポリエチレンサクシネート、ポリサルフォン、ポリエーテル、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等が挙げられる。なお、樹脂材料は、異なる組成のものを組み合わせた複合材料であってもよい。

一方、下側クラッド層１１および上側クラッド層１２の構成材料（主材料）も、上述したコア層形成層１００の構成材料と同様とされる。

なお、コア層形成層１００は、原材料を下側クラッド層１１上に塗布し、乾燥させることにより形成される。

塗布方法は、特に限定されず、例えば、ドクターブレード法、スピンコート法、ディッピング法、テーブルコート法、スプレー法、アプリケーター法、カーテンコート法、ダイコート法、インクジェット法等の方法が挙げられる。

また、このような方法で形成された液状被膜を乾燥させる方法も、特に限定されないが、例えば、液状被膜を加熱したり、減圧下に置いたり、あるいは乾燥ガスを吹き付けたりする方法が用いられる。

なお、コア層形成層１００、あるいは後述するコア層１３が市販されている場合には、それを用いるようにしてもよい。

また、光導波路１の下側クラッド層１１は省略することができる。この場合も、コア部１３１、１３２は外気に露出することになるが、外気との間に屈折率差があるため、光配線として機能する。

下側クラッド層１１が省略された光導波路１を製造する場合、下側クラッド層１１に代えて、剥離性を有する仮基板を用いればよい。この仮基板上にコア層形成層１００を成膜し、後述する工程を経てコア層１３を形成した後、剥離することによって下側クラッド層１１を省略したコア層１３を形成することができる。

［１−２］ 次に、図２（ｂ）に示すコア層形成層１００の領域１５１０、１５２０、１５３０に対し、露光処理を施す。これにより、領域１５１０、１５２０、１５３０の屈折率がそれぞれ低下するとともに、領域１５１０、１５２０、１５３０の反転領域である領域１３１０、１３２０の屈折率がそれぞれ上昇する。その結果、領域１３１０、１３２０に対応してコア部１３１、１３２が形成される。また、領域１５１０、１５２０、１５３０に対応して側面クラッド部１５１、１５２、１５３が形成される。このようにして図３（ａ）に示すコア層１３が得られる。

露光処理における露光条件等は、例えば、上述した屈折率変調能を有する材料が記載された文献中に記載されている。なお、露光処理において照射されるのは光（紫外線、赤外線を含む。）に限られず、電子線、イオン線、粒子線等であってもよい。

特定領域に対して選択的に露光するためには、例えば、フォトマスクを使用したり、指向性の高い光源を使用すればよい。

その後、必要に応じて、コア層１３に加熱処理を施す。これにより、未硬化物を硬化させたり、未反応物を除去したりすることができる。

なお、形成されるコア部１３１、１３２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、１０〜７０μｍ程度であるのがさらに好ましい。

また、コア部１３１とコア部１３２の間隔は、５〜２５０μｍ程度であるのが好ましく、１０〜２００μｍ程度であるのがより好ましく、１０〜１２０μｍ程度であるのがさらに好ましい。

形成されるコア部１３１、１３２の屈折率は、下側クラッド層１１、上側クラッド層１２および側面クラッド部１５１、１５２、１５３（これらをまとめて「クラッド部」ともいう。）の屈折率より大きければよいが、その差は０．３％以上であるのが好ましく、０．５％以上であるのがより好ましい。一方、上限値は特に設定されないが、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の場合、光を伝搬する効果が低下するおそれがあり、一方、屈折率差が前記上限値を上回る場合、光の伝送効率のそれ以上の向上は期待できない。

なお、前記屈折率差とは、コア部１３０の屈折率をＡ、クラッド部の屈折率をＢとしたとき、次式で表される。
屈折率差（％）＝｜Ａ／Ｂ−１｜×１００

また、上述したコア層１３の形成方法（上記工程［１］は一例であり、これ以外の方法でコア層１３を形成するようにしてもよい。例えば、屈折率の高い材料でコア部１３１、１３２を形成した後、屈折率の低い材料で側面クラッド部１５１、１５２、１５３を形成し、コア層１３を得るようにしてもよい。この際、屈折率の高い材料として各種感光性材料を用い、かかる材料を塗布した後、露光処理と現像処理とを行うことにより、所望の領域をパターニングしてなるコア部１３１、１３２が形成される。その後、屈折率の低い材料でコア部１３１、１３２の側面を充填することによって、コア層１３が形成される。

［２］
次いで、コア層１３に対し、図３（ｄ）に示すように、平面視で線状をなす第１の溝２１０および第２の溝２２０を形成する。これらの第１の溝２１０および第２の溝２２０は、図３（ｄ）に示すように、平面視においてコア部１３１、１３２と交差するよう形成される。また、これらの第１の溝２１０および第２の溝２２０は、所定の離間距離で並列するものであり、その延伸方向は互いに非平行であっても構わないが、好ましくは互いに平行とされる。

さらに、これらの第１の溝２１０および第２の溝２２０は、図３（ｄ）に示すように、横断面形状が略Ｖ字状をなしている。その結果、第１の溝２１０および第２の溝２２０には、それぞれコア層１３を斜めに横切る傾斜面が２つずつ形成されることとなる。すなわち、第１の溝２１０には、図３（ｄ）においてその最深部より左側と右側にそれぞれ傾斜面が形成される。本実施形態では、このうち、左側の傾斜面を「第１の傾斜面２１１」とする。同様に、第２の溝２２０には、図３（ｄ）においてその最深部より左側と右側にそれぞれ傾斜面が形成されるが、本実施形態では、このうち、左側の傾斜面を「第２の傾斜面２２１」とする。

第１の溝２１０および第２の溝２２０の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、ダイシング法、インプリント法、レーザー加工法、電子線加工法等が挙げられる。このうち、特にダイシング法またはインプリント法を用いるのが好ましい。これらの方法では、加工範囲が広ければ広いほど、高い加工精度を維持しながら単位面積当たりの加工に要する時間を短縮する、すなわち、加工速度を高めることができる。このため、本発明のように複数のコア部１３０を横断するように第１の溝２１０や第２の溝２２０を形成する際には、各コア部１３０に対して個別に加工を行う場合に比べて、加工方法の特長がいかんなく発揮され、精度の高い加工を高速で行うことができる点で有用である。

また、第１の溝２１０および第２の溝２２０の最深部は、コア層１３の途中で止まっていても、下側クラッド層１１に到達していても、さらには下側クラッド層１１を貫通していてもよい。

また、溝の本数は、コア部１３０の本数や、反射膜１４同士の間において必要とされる離間距離等に応じて適宜設定される。

なお、第１の溝２１０および第２の溝２２０の横断面形状は、図３に示す形状に限定されない。例えば、第１の傾斜面２１１や第２の傾斜面２２１の傾斜角度（下側クラッド層１１の上面との角度）は、１０〜８５°程度の範囲から適宜選択されるが、好ましくは４５°とされる。一方、最深部より右側の傾斜面については、傾斜角度が１〜１７９°の範囲から第１の傾斜面２１１および第２の傾斜面２２１との干渉を避けつつ適宜選択されるが、好ましくは３０〜９０°とされる。

一方、第１の溝２１０および第２の溝２２０は、平面視においてコア部１３１、１３２と交差していればよく、その交差角は特に限定されないが、好ましくは６０〜１２０°程度とされ、より好ましくは略直角とされる。

［３］
ここで、形成した第１の傾斜面２１１のうち、コア部１３１の横断面を「傾斜面２１」とする。この傾斜面２１に対して反射膜１４を成膜する（図４（ｅ）参照）。これにより、反射膜１４は、コア部１３１の光路を変換するミラー（光路変換部）として機能する。同様に、形成した第２の傾斜面２２１のうち、コア部１３２の横断面を「傾斜面２２」とする。この傾斜面２２に対して反射膜１４を成膜する（図４（ｅ）参照）。これにより、反射膜１４は、コア部１３２の光路を変換するミラーとして機能する。このようにして、第１の傾斜面２１１の一部にコア部１３１用の反射膜１４を成膜するとともに、第２の傾斜面２２１の一部にコア部１３２用の反射膜１４を成膜するようにすれば、コア部１３１とコア部１３２とで反射膜１４の位置を互いに長手方向にずらすことができ、反射膜１４同士の離間距離を十分に確保することができる。

反射膜１４としては、例えば、金属膜、炭素膜、樹脂膜、セラミック膜、シリコン膜等が挙げられる。このうち、金属膜が好ましく用いられる。金属膜によれば、金属特有の光沢による反射率の高い反射膜１４となる。金属膜の構成材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、クロム、ニッケル、銅、亜鉛、銀、白金、金、鉛等が挙げられる。

反射膜１４の平均厚さは、特に限定されないが、０．１〜５００μｍ程度であるのが好ましく、０．５〜３００μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、十分な反射率を有するとともに、剥がれ難い反射膜１４が得られる。

反射膜１４の成膜方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法のような物理蒸着法、ＣＶＤ法のような化学蒸着法、めっき法、熱転写法、金属箔転写法、印刷法、塗布法等が挙げられる。このうち、蒸着法では、マスクを介して蒸着することにより、傾斜面２１、２２に対して選択的に効率よく反射膜１４を成膜することができる。また、熱転写法、金属箔転写法、印刷法、塗布法のような方法では、処理装置や部材を傾斜面２１、２２に接触させる必要があるが、本実施形態のように第１の溝２１０や第２の溝２２０があることによって、これらの処理装置や部材を傾斜面２１、２２に接触させ易い。このため、反射膜１４の成膜を効率よく行うことができる。

［４］
次いで、得られたコア層１３を覆うように、上側クラッド層１２を成膜する。これにより、コア部１３１、１３２は、それぞれの下面が下側クラッド層１１で覆われ、側面が側面クラッド部１５１、１５２、１５３で覆われ、上面が上側クラッド層１２で覆われる。その結果、入出射面以外がクラッド部で囲われた状態となる。また、第１の溝２１０および第２の溝２２０にも、上側クラッド層１２が入り込み、充填される。これにより、図４（ｆ）に示す光導波路１が得られる。

上側クラッド層１２は、液状の原材料を塗布し、乾燥、硬化させることにより成膜される。この原材料としては、特に限定されないが、例えば、各種ポリマー、各種モノマー、各種重合開始剤、各種添加剤等を、必要に応じて溶媒で希釈してなるものが挙げられる。

同様に、前述した下側クラッド層１１についても上側クラッド層１２と同様に形成することができる。

以上のような方法によれば、隣り合うコア部１３１、１３２において、傾斜面２１、２２の位置をコア部の長手方向にずらした光導波路１を製造する際、コア部１３１、１３２をそれぞれ横切るように第１の溝２１０および第２の溝２２０を形成しさえすれば、コア部１３１、１３２に対してそれぞれ異なる位置に傾斜面２１、２２を加工する場合に比べて、加工の容易性が飛躍的に高まる。また、隣り合うコア部に加工することを前提にしていることから、広い範囲を加工することになるが、このように広い範囲を加工することは、特定のコア部に対して選択的に加工するような狭い範囲の加工に比べて、位置精度や面精度といった加工精度を高め易いという利点もある。このような理由から、短時間で高精度の傾斜面２１、２２を形成することができる。その結果、他の光学部品に対して高い結合効率で接続し得る光導波路１が得られる。

このような効果は、光導波路１に設けられるコア部１３０の数が多ければ多いほど、顕著になる。

図５は、図４（ｅ）に示す製造途中の光導波路についてそのコア部１３０の数を増やした構成例を示す平面図および平面図のＡ−Ａ線に対応する断面図である。なお、図５では、コア層１３の一部のみを図示しており、その他の部位については図示を省略している。

図５に示すコア層１３は、これに形成されている溝の数およびこれに形成されているコア部１３０の数がそれぞれ異なる以外、図４（ｅ）に示すコア層１３と同様である。

図５に示すコア層１３には、前述したコア部１３１、１３２と同様の構成を有する６本のコア部１３３、１３４、１３５、１３６、１３７、１３８が形成されている。

また、図５に示すコア層１３には、平面視においてこれらのコア部１３３〜１３８と交差するように、平面視で線状をなす３本の溝（第１の溝２３０、第２の溝２４０、第３の溝２５０）が形成されている。これらの溝２３０〜２５０は、所定の離間距離で並列しており、その延伸方向は互いに平行である。

また、これらの溝２３０〜２５０の横断面形状は、上述した第１の溝２１０や第２の溝２２０と同様、図５に示すような略Ｖ字状とされる。そして、溝２３０、２４０、２５０に含まれる傾斜面のうち、図５においてその最深部より左側の傾斜面を、第１の傾斜面２３１、第２の傾斜面２４１、第３の傾斜面２５１とする。

ここで、第１の傾斜面２３１のうち、コア部１３３の横断面を「傾斜面２３」とする。この傾斜面２３に対して反射膜１４を成膜する（図５参照）。これにより、反射膜１４は、コア部１３３の光路を変換するミラー（光路変換部）として機能する。同様に、第１の傾斜面２３１のうち、コア部１３６の横断面を「傾斜面２６」とする。この傾斜面２６に対して反射膜１４を成膜すると、この反射膜１４は、コア部１３６の光路を変換するミラーとなる。

さらには、第２の傾斜面２４１のうち、コア部１３４、１３７の横断面を「傾斜面２４、２７」とすると、この傾斜面２４、２７に成膜された反射膜１４は、コア部１３４、１３７の光路を変換するミラーとなり、第３の傾斜面２５１のうち、コア部１３５、１３８の横断面を「傾斜面２５、２８」とすると、この傾斜面２５、２８に成膜された反射膜１４は、コア部１３５、１３８の光路を変換するミラーとなる。

このようにして、第１の傾斜面２３１、第２の傾斜面２４１および第３の傾斜面２５１に反射膜１４を成膜する際、反射膜１４の位置が隣り合うコア部間で互いに長手方向にずれた位置になるよう成膜することにより、反射膜１４同士の離間距離を十分に確保することができる。なお、図５の平面図では、コア部１３３〜１３８に粗のドットを付し、反射膜１４にそれより密のドットを付している。

このような光導波路１を製造するには、従来、コア部ごとで異なる位置に凹部を加工する必要があり、加工作業に多くの手間を要していた。これに対し、図５に示す方法の場合、６本のコア部１３３〜１３８に反射膜１４を設けるにあたって、３本の溝２３０〜２５０を形成し、そのうちの一部に反射膜１４を選択的に成膜すればよいので、加工作業を大幅に簡略化することができる。また、このような方法では、コア部の本数に限らず、これらを横断する溝を形成しさえすればよいので、凹部を形成しなければならない従来に比べて加工容易性と加工精度を高め易い。

また、図５の場合、溝２３０〜２５０は、それぞれ２本のコア部に対して傾斜面を形成するのに寄与している。これら２つの傾斜面は、共通する１本の溝の壁面の一部からなるので、互いの位置精度が非常に高くなる。したがって、溝加工はそもそも加工精度が高いという利点とも相まって、本発明によれば、互いの位置関係や傾斜角度の均一性が高い傾斜面を形成することができ、そこに設けられる反射膜１４の互いの位置関係や反射角の均一性についても高めることができる。その結果、他の光学部品に対して高い結合効率で接続し得る光導波路１が得られる。

≪第２実施形態≫
次に、本発明の光導波路の製造方法の第２実施形態について説明する。

図６、７は、それぞれ、本発明の光導波路の製造方法の第２実施形態を説明するための平面図および各平面図のＡ−Ａ線に対応する断面図である。

以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では、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。

第２実施形態は、コア層形成層１００に対して露光処理を施す工程と、コア層１３に対して第１の溝２１０および第２の溝２２０を形成する工程と、を入れ替えるようにした以外、第１実施形態と同様である。

すなわち、本実施形態に係る光導波路１の製造方法は、［１］下側クラッド層１１上に成膜されたコア層形成層１００に、平面視で線状をなす第１の溝２１０および第２の溝２２０を形成する工程と、［２］コア層形成層１００の領域１５１０、１５２０、１５３０に露光処理を施し、屈折率差を形成してコア部１３１、１３２と側面クラッド部１５１、１５２、１５３とを含むコア層１３を形成する工程と、［３］第１の溝２１０の一部（傾斜面２１）と第２の溝２２０の一部（傾斜面２２）にそれぞれ反射膜１４を成膜する工程と、［４］コア層１３上に上側クラッド層１２を設ける工程と、を有する。以下、各工程について順次説明する。

［１］
まず、下側クラッド層１１上にコア層形成層１００を用意する。

次いで、コア層形成層１００に対し、図６（ａ）に示すように、第１の溝２１０および第２の溝２２０を形成する。

［２］
次に、図６（ｂ）に示すコア層形成層１００の領域１５１０、１５２０、１５３０に対し、露光処理を施す。これにより、領域１５１０、１５２０、１５３０の屈折率がそれぞれ低下するとともに、領域１５１０、１５２０、１５３０の反転領域である領域１３１０、１３２０の屈折率がそれぞれ上昇する。その結果、領域１３１０、１３２０に対応してコア部１３１、１３２が形成される。また、領域１５１０、１５２０、１５３０に対応して側面クラッド部１５１、１５２、１５３が形成される。このようにして図７（ｃ）に示すコア層１３が得られる。

［３］
次いで、第１実施形態と同様、傾斜面２１と傾斜面２２にそれぞれ反射膜１４を成膜する。

［４］
次いで、コア層１３を覆うように、上側クラッド層１２を成膜する。これにより、光導波路１が得られる。
このような本実施形態においても、第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。

また、本実施形態では、均一な状態にあるコア層形成層１００に対して、第１の溝２１０および第２の溝２２０を形成する。このため、被加工物の状態、例えば硬化した領域と未硬化の領域とが混在している場合の加工レートのずれ等の影響を受けることなく加工することができ、より位置精度、面精度の高い加工が可能になる。その結果、反射膜１４の精度についても高めることができ、他の光学部品に対して高い結合効率で接続し得る光導波路１が得られる。

＜電子機器＞
上述したような本発明により製造された光導波路は、ミラーを介した他の光学部品との結合効率が高いものとなる。このため、このような光導波路を備えることにより、信頼性の高い電子機器が得られる。

本発明により製造された光導波路を備える電子機器としては、例えば、携帯電話、ゲーム機、ルーター装置、ＷＤＭ装置、テレビ、ホーム・サーバー、パーソナルコンピューター、スーパーコンピューター等の電子機器類が挙げられる。これらの電子機器では、いずれも、例えばＬＳＩ等の演算装置とＲＡＭ等の記憶装置との間で、大容量のデータを高速に伝送する必要がある。したがって、このような電子機器が本発明により製造された光導波路を備えることにより、電気配線に特有なノイズ、信号劣化等の不具合が解消され、その性能の飛躍的な向上が期待できる。

さらに、光導波路部分では、電気配線に比べて発熱量が大幅に削減される。このため、冷却に要する電力を削減することができ、電子機器全体の消費電力を削減することができる。

以上、本発明の光導波路の製造方法を、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い。

図８は、本発明の光導波路の製造方法の前記各実施形態およびそれらとは反射膜の位置が異なる例をそれぞれ示す断面図である。

前記各実施形態に係る光導波路１では、左側からコア部１３２内を伝搬してきた光が、図８（ａ）の矢印で示すように、第２の溝２２０の左側の傾斜面に設けられた反射膜１４で下方に向けて反射される。したがって、反射膜１４の下方に他の光学部品を配置することにより、光導波路１と他の光学部品とを光学的に接続することができる。

一方、反射膜１４は、図８（ｂ）に示すように、第２の溝２２０の右側の傾斜面に設けられていてもよい。この場合、左側からコア部１３２内を伝搬してきた光が、図８（ｂ）の矢印で示すように、第２の溝２２０の右側の傾斜面に設けられた反射膜１４で上方に向けて反射される。したがって、反射膜１４の上方に他の光学部品を配置することにより、光導波路１と他の光学部品とを光学的に接続することができる。

１ 光導波路
１００ コア層形成層
１１ 下側クラッド層
１２ 上側クラッド層
１３ コア層
１３０、１３１、１３２、１３３、１３４、１３５、１３６、１３７、１３８ コア部
１３１０、１３２０ 領域
１５１、１５２、１５３ 側面クラッド部
１５１０、１５２０、１５３０ 領域
１４ 反射膜
２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８ 傾斜面
２１０ 第１の溝
２２０ 第２の溝
２３０ 第１の溝
２４０ 第２の溝
２５０ 第３の溝
２１１ 第１の傾斜面
２２１ 第２の傾斜面
２３１ 第１の傾斜面
２４１ 第２の傾斜面
２５１ 第３の傾斜面

Claims (5)

1. 並列する線状をなす第１のコア部および第２のコア部とこれらの間に設けられた側面クラッド部とを含むコア層と、前記各コア部にそれぞれ設けられ、その位置が前記第１のコア部と前記第２のコア部とで長手方向に互いにずれているミラーと、を有する光導波路を製造する方法であって、
   前記コア層と、前記コア層を斜めに横切るように、かつ、平面視で前記第１のコア部および前記第２のコア部と交差するよう構成された線状をなす第１の傾斜面および前記第２の傾斜面と、を用意する工程と、
   前記第１の傾斜面のうち、前記第１のコア部を横断する一部分と、前記第２の傾斜面のうち、前記第２のコア部を横断する一部分とに、それぞれ反射膜を成膜する工程と、
   前記第１の傾斜面のうち、前記第２のコア部を横断する部分に充填材を供給する工程と、を有することを特徴とする光導波路の製造方法。
2. 前記第１の傾斜面は、前記コア層に形成された平面視で線状をなす溝の内面の一部であり、
   前記充填材は、前記溝のうち、少なくとも前記第２のコア部を横断する部分を充填するよう供給される請求項１に記載の光導波路の製造方法。
3. 前記充填材は、さらに前記コア層形成層を覆うように供給される請求項１または２に記載の光導波路の製造方法。
4. 前記充填材は、その屈折率が前記第１のコア部の屈折率および前記第２のコア部の屈折率より低いものである請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光導波路の製造方法。
5. 前記第１の傾斜面および前記第２の傾斜面をそれぞれダイシング法またはインプリント法により形成する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光導波路の製造方法。

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