JP2015087712A - Optical waveguide, opto-electric hybrid substrate, and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光導波路、光電気混載基板および電子機器に関するものである。 The present invention relates to an optical waveguide, an opto-electric hybrid board, and an electronic device.
近年、光信号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。 In recent years, optical waveguides are becoming popular as a means for guiding an optical signal from one point to another point. This optical waveguide has a linear core part and a clad part provided so as to cover the periphery thereof. The core part is made of a material that is substantially transparent to light, and the cladding part is made of a material having a refractive index lower than that of the core part.
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。 In the optical waveguide, light introduced from one end of the core portion is conveyed to the other end while being reflected at the boundary with the cladding portion. A light emitting element such as a semiconductor laser is disposed on the incident side of the optical waveguide, and a light receiving element such as a photodiode is disposed on the emission side. Light incident from the light emitting element propagates through the optical waveguide, is received by the light receiving element, and performs communication based on the flickering pattern of the received light or its intensity pattern.
このような光導波路によって例えば信号処理基板内の電気配線が置き換えられると、高周波ノイズの発生、電気信号の劣化といった電気信号に特有の課題が解消され、信号処理基板のさらなる高スループット化が可能になると期待されている。 When such an optical waveguide replaces, for example, the electrical wiring in the signal processing board, problems specific to electrical signals such as generation of high-frequency noise and deterioration of the electrical signal are eliminated, and the signal processing board can be further increased in throughput. It is expected to be.
電気配線を光導波路に置き換える際には、電気信号と光信号との相互変換を行う必要があることから、発光素子および受光素子とこれらの間を光学的に接続する光導波路とを備えた光導波路モジュールが開発されている。 When replacing electrical wiring with an optical waveguide, it is necessary to perform mutual conversion between an electrical signal and an optical signal. Therefore, an optical device including a light emitting element, a light receiving element, and an optical waveguide that optically connects between them. Waveguide modules have been developed.
このような光導波路モジュールに用いられる光導波路は、例えば、特許文献1に開示されているように、光路を変換して発光素子または受光素子と光学的に接続するため、コア部およびクラッド部をコア部の軸線に対して傾斜した方向に切断した切断面で構成されたミラー面が設けられている。
For example, as disclosed in
特許文献1に係る光導波路では、コア部を横断するV字溝を形成し、そのV字溝の内壁面が有する2つの側面のうちの一方の側面をミラー面として用いる。
In the optical waveguide according to
しかし、特許文献1に係る光導波路では、前述した2つの側面のうちの他方の側面にて不要な光反射が生じ、その反射光が正規の光(コア部を伝搬する光)と干渉し、クロストークが生じるという問題があった。
However, in the optical waveguide according to
本発明の目的は、伝送特性の低下が抑制され、高品質な光通信を行い得る光導波路、かかる光導波路を備えた光電気混載基板および電子機器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an optical waveguide that can suppress the deterioration of transmission characteristics and perform high-quality optical communication, and an opto-electric hybrid board and an electronic apparatus including the optical waveguide.
このような目的は、下記(1)〜(8)の本発明により達成される。
(1) コア部と、
前記コア部に隣接するクラッド部と、
前記コア部の途中または延長線上に前記コア部の軸線方向に沿って並ぶ第1面および第2面と、を有し、
前記第1面および前記第2面は、互いに表面粗さが異なることを特徴とする光導波路。
Such an object is achieved by the present inventions (1) to (8) below.
(1) the core part;
A cladding portion adjacent to the core portion;
A first surface and a second surface arranged in the middle of the core portion or on an extension line along the axial direction of the core portion;
The optical waveguide, wherein the first surface and the second surface have different surface roughness.
(2) 前記第1面は、前記軸線に対して傾斜したミラー面であり、
前記第2面は、前記第1面よりも表面粗さが大きい上記(1)に記載の光導波路。
(2) The first surface is a mirror surface inclined with respect to the axis,
The optical waveguide according to (1), wherein the second surface has a surface roughness larger than that of the first surface.
(3)前記第1面および前記第2面は、前記軸線に対して互いに反対方向に傾斜している上記(2)に記載の光導波路。 (3) The optical waveguide according to (2), wherein the first surface and the second surface are inclined in directions opposite to each other with respect to the axis.
(4) 前記第2面の前記軸線に対する傾斜角度は、30°以上である上記(3)に記載の光導波路。 (4) The optical waveguide according to (3), wherein an inclination angle of the second surface with respect to the axis is 30 ° or more.
(5) 前記コア部の途中または延長線上に位置する空洞部を有しており、
前記空洞部の内周面は、前記第1面および前記第2面を含んでいる上記(1)ないし(4)のいずれか1項に記載の光導波路。
(5) having a hollow portion located in the middle of the core portion or on an extension line;
The optical waveguide according to any one of (1) to (4), wherein an inner peripheral surface of the hollow portion includes the first surface and the second surface.
(6) 前記コア部と前記コア部に隣接する側面クラッド部とが形成されたコア層と、
前記コア層を挟んで積層された2層のクラッド層と、を有し、
前記クラッド部は、前記側面クラッド部および前記2層のクラッド層で構成されている上記(1)ないし(5)のいずれか1項に記載の光導波路。
(6) a core layer in which the core part and a side cladding part adjacent to the core part are formed;
Two clad layers laminated with the core layer in between,
The optical waveguide according to any one of (1) to (5), wherein the clad portion includes the side clad portion and the two clad layers.
(7) 上記(1)ないし(6)のいずれか1項に記載の光導波路を備えることを特徴とする光電気混載基板。 (7) An opto-electric hybrid board comprising the optical waveguide according to any one of (1) to (6) above.
(8) 上記(1)ないし(6)のいずれか1項に記載の光導波路を備えることを特徴とする電子機器。 (8) An electronic apparatus comprising the optical waveguide according to any one of (1) to (6) above.
本発明によれば、第1面および第2面のうちの一方の面をミラー面として用いるとともに他方の面での不要な光反射や光透過を防止または抑制することができる。そのため、伝送特性を優れたものとし、高品質な光通信を行うことができる。 According to the present invention, one of the first surface and the second surface can be used as a mirror surface, and unnecessary light reflection and light transmission on the other surface can be prevented or suppressed. Therefore, the transmission characteristics are excellent, and high-quality optical communication can be performed.
以下、本発明の光導波路、光電気混載基板および電子機器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。 Hereinafter, the optical waveguide, the opto-electric hybrid board and the electronic apparatus of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
<光導波路>
≪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。
<Optical waveguide>
<< First Embodiment >>
First, a first embodiment of the optical waveguide of the present invention will be described.
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に示す光導波路の縦断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図1および図2中の下側を「下」、上側を「上」という。 FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the optical waveguide of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the optical waveguide shown in FIG. In the following, for convenience of explanation, the lower side in FIGS. 1 and 2 is referred to as “lower” and the upper side is referred to as “upper”.
図1に示す光導波路1は、帯状または板状をなしており、光入射部と光出射部との間で光信号を伝送し、光通信を行う。
The
図1に示す光導波路1は、下側からクラッド層11、コア層13およびクラッド層12をこの順で積層してなる積層体10を備えている。コア層13中には、長尺状のコア部14とその側面に隣接して設けられた側面クラッド部15とが形成されている。このように2層のクラッド層11、12に挟まれたコア層13がコア部14および側面クラッド部15を有することにより、コア部14の外周が側面クラッド部15およびクラッド層11、12で構成されるクラッド部で囲まれることとなり、コア部14に効率的に光を閉じ込めて伝搬させることができる。
また、光導波路1には、積層体10の一部を貫通する空洞部170が設けられている。
An
The
コア部14の屈折率は、クラッド部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。
Although the refractive index of the
なお、前記屈折率差とは、コア部14の最大屈折率をn4、側面クラッド部15、クラッド層11およびクラッド層12の各最小屈折率をn5、n1、n2としたとき、次式で表される。
The refractive index difference is expressed by the following equation when the maximum refractive index of the
屈折率差(%)=|n4/n5−1|×100
屈折率差(%)=|n4/n1−1|×100
屈折率差(%)=|n4/n2−1|×100
Refractive index difference (%) = | n4 / n5-1 | × 100
Refractive index difference (%) = | n4 / n1-1 | × 100
Refractive index difference (%) = | n4 / n2-1 | × 100
また、コア層13の幅方向、すなわち図2の紙面奥行方向(紙面に対して垂直な方向)における屈折率分布は、いかなる形状の分布であってもよい。すなわち、この屈折率分布は、屈折率が不連続的に変化したいわゆるステップインデックス(SI)型の分布であってもよく、屈折率が連続的に変化したいわゆるグレーデッドインデックス(GI)型の分布であってもよい。SI型の分布であれば屈折率分布の形成が容易であり、GI型の分布であれば屈折率の高い領域に信号光が集まる確率が高くなるため伝送効率が向上する。
Further, the refractive index distribution in the width direction of the
すなわち、コア部14および側面クラッド部15との境界部付近の屈折率がコア部14側から側面クラッド部15側に向けて連続的に小さくなっている場合、コア部14を伝搬する光をより効果的に閉じ込めることができる。
That is, when the refractive index in the vicinity of the boundary between the
同様に、光導波路1の厚さ方向、すなわち図2の上下方向における屈折率分布も、上述したステップインデックス型の分布であってもよく、上述したグレーデッドインデックス型の分布であってもよい。
Similarly, the refractive index distribution in the thickness direction of the
また、コア部14は、図1では積層体10の層厚方向から見た平面視(以下、単に「平面視」という)で直線状であるが、これに限定されず、平面視で曲線状であってもよく、また、途中で分岐または交差していてもよい。
Further, in FIG. 1, the
また、コア部14の横断面形状は、図1では四角形(矩形状)であるが、これに限定されず、例えば、真円、楕円形、長円形等の円形、三角形、五角形、六角形等の他の多角形であってもよい。ただし、コア部14の横断面形状が四角形(矩形状)であることにより、コア部14を形成し易い利点がある。
Further, the cross-sectional shape of the
コア部14の幅および高さ(コア層13の厚さ)は、特に限定されないが、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い。これにより、コア部14の伝送効率を高めつつコア部14の高密度化を図ることができる。すなわち、単位面積当たりに敷設可能なコア部14の数を多くすることができるので、小面積であっても大容量の光通信を行うことができる。
The width and height (the thickness of the core layer 13) of the
なお、コア層13に形成されるコア部14の数は、図1では説明の便宜上1本であるが、これに限定されず、例えば、1〜100本とされる。
The number of
上述したようなコア層13およびクラッド層11、12の構成材料(主材料)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を用いることができる。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。これらは、比較的加工が容易であるため、空洞部170が形成されるコア層13やクラッド層11、12の構成材料として好適である。
The constituent materials (main materials) of the
なお、光導波路1において、クラッド層11は必要に応じて設けられればよく、省略することもできる。その場合、空気層がクラッド層11の役目を果たすこととなる。
In the
前述したように、光導波路1には、積層体10の一部が貫通するように除去されてなる空洞部170が設けられている。すなわち、光導波路1は、積層体10とそれに形成された空洞部170とを備えたものである。図1に示す空洞部170は、コア部14の長手方向の途中に位置している。空洞部170の内壁面の一部は、コア部14の軸線Aに対して傾斜した方向に横断する傾斜面171(第1面)および傾斜面172(第2面)になっている。なお、ここで、「軸線A」は、コア部14の中心を通り、かつ、コア部14の光軸に沿った線(中心線)である。
As described above, the
また、空洞部170は、クラッド層12の上面に直交しかつコア部14の軸線Aを含む仮想の平面で切断されたときの断面形状が、略台形をなしている。この台形は、図2の下方の辺が短く、上方の辺が長い。また、この台形の斜辺に相当するのが、前述した傾斜面171、および、この傾斜面171に対向する位置にある傾斜面172である。すなわち、傾斜面171、172は、コア部14の途中にコア部14の軸線A方向に沿って並んでいる。
Further, the
また、空洞部170の内壁面(内側面)のうち、コア部14の軸線Aとほぼ平行な2つの面は、それぞれクラッド層11の下面に対して垂直な直立面173、174になっている(図1参照)。これらの2つの傾斜面171、172と2つの直立面173、174とにより、空洞部170の内側面が構成されている。
Of the inner wall surface (inner side surface) of the
以下、ミラー面を構成する傾斜面171、172について詳述する。
図3は、図1に示す光導波路の平面図、図4は、図3に示す第1面および第2面を説明するための模式的縦断面図である。なお、図3では、説明の便宜上、互いに直交する2つの軸としてX軸およびY軸が図示されており、以下の説明では、X軸に平行な方向を「X軸方向」、Y軸に平行な方向を「Y軸方向」、矢印で示されたX軸およびY軸の先端側を「+(プラス)」、基端側を「−(マイナス)」という。
Hereinafter, the
FIG. 3 is a plan view of the optical waveguide shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view for explaining the first surface and the second surface shown in FIG. In FIG. 3, for convenience of explanation, the X axis and the Y axis are shown as two axes orthogonal to each other. In the following explanation, the direction parallel to the X axis is “X axis direction” and parallel to the Y axis. The direction is called “Y-axis direction”, the X-axis and Y-axis tip sides indicated by arrows are called “+ (plus)”, and the base end side is called “− (minus)”.
傾斜面171は、光反射性を有し、コア部14の光路を変換するミラー面(光路変換部)として機能する。例えば、図4に示すように、傾斜面171からなるミラー面は、コア部14内において図4の右側から左側に向かって伝搬する光L1を、下方に向けて反射することにより、伝搬方向を変換する。
The
一方、傾斜面172は、粗面化され、光反射防止性を有する。この傾斜面172は、前述した傾斜面171のような光路を変換するミラー面として使用しない。
On the other hand, the
ここで、コア部14の空洞部170に対して傾斜面171側(+Y軸方向側)の部分(以下、「コア部14の傾斜面171側の部分」という)は、図示しない発光素子から出射された正規の光L1を伝送する(すなわち光通信に用いる)が、コア部14の空洞部170に対して傾斜面172側(−Y軸方向側)の部分(以下、「コア部14の傾斜面172側の部分」という)は、光通信には用いない。
Here, the portion on the
しかし、このような光通信に用いない部分であっても、外光等の不要な光がコア層13やクラッド層11、12に入射し伝搬する場合がある。かかる不要な光が傾斜面172で反射すると、その反射光は、正規の光とともに受光素子で受光されてしまい、クロストークを生じることとなる。また、不要な光が傾斜面172を透過すると、その透過光が傾斜面171で反射したり傾斜面171を透過してコア部14の傾斜面171側の部分に入射したりしてクロストークの原因となる可能性がある。
However, unnecessary light such as external light may enter the
そこで、傾斜面171、172は、互いに表面粗さが異なる。具体的には、傾斜面172の表面粗さが傾斜面172の表面粗さよりも大きい。これにより、傾斜面171を利用して光路の変換を行うとともに、傾斜面172での不要な光の反射および透過を防止または抑制することができる。
Therefore, the
例えば、コア部14の傾斜面171側の部分を伝搬する光を傾斜面171で反射させて受光素子で受光する場合、図4に示すように、コア部14の傾斜面172側の部分を伝搬する不要な光L2(例えば外光)が傾斜面172で反射するのを防止または抑制し、傾斜面172で反射しても、その反射光を拡散させることができる。そのため、不要な光が受光素子で受光されてしまうのを防止または抑制することができる。また、コア部14の傾斜面172側の部分を伝搬する不要な光L2が傾斜面172を透過するのを防止または抑制し、傾斜面172を透過しても、その透過光を拡散させることができる。そのため、不要な光がクロストークの原因となるのを防止または抑制することができる。
For example, when light propagating through the
ここで、傾斜面171は、軸線Aに対して傾斜角度θ1をもって傾斜し、傾斜面172は、軸線Aに対して傾斜角度θ2をもって傾斜している。また、傾斜面171および傾斜面172が軸線Aに対して互いに反対方向に傾斜している。このように傾斜面171、172が傾斜していると、コア部14の傾斜面171側の部分を伝搬する光を傾斜面171で反射させて受光素子で受光する場合、コア部14の傾斜面172側の部分を伝搬する不要な光が傾斜面172で反射して受光素子に入射しやすい。そのため、本発明を適用することによる効果が顕著となる。なお、ここで、θ1およびθ2は、それぞれ、図2に示す断面で見たときの軸線Aに対する傾斜角度をいう。また、傾斜角度θ1、θ2の測定は、社団法人日本電子回路工業会が発行するJPCA規格「光導波路を用いた光配線板の寸法測定方法(JPCA−PE02−05−02S)」を用いることができる。
Here, the
また、傾斜面171の軸線Aに対する傾斜角度θ1は、傾斜面171が変換する光路の結合先の位置に応じて適宜設定されるが、好ましくは30〜60°程度に設定され、より好ましくは35〜50°程度に設定される。傾斜角度θ1を前記範囲内に設定することにより、傾斜面171においてコア部14の光路を効率よく変換し、光路変換に伴う損失を抑制することができる。
In addition, the inclination angle θ1 with respect to the axis A of the
また、傾斜面172の軸線Aに対する傾斜角度θ2は、同じであっても異なっていてもよいが、40°以上であることが好ましく、40〜60°程度であることがより好ましく、40〜50°程度であることがさらに好ましい。これにより、空洞部170の形成が容易となる。また、このような傾斜角度θ2の範囲である場合、特に、コア部14の傾斜面172側の部分を伝搬する不要な光が傾斜面172で反射して受光素子に入射しやすい。したがって、かかる場合に本発明の効果が顕著となる。
Moreover, the inclination angle θ2 with respect to the axis A of the
また、傾斜面171の表面粗さSRaは、傾斜面171が光反射性を発揮できればよいが、0.15μmより小さいことが好ましく、0.01μm以上0.1μm以下であることがより好ましく、0.02μm以上0.08μm以下であることがさらに好ましい。これにより、傾斜面171を光反射性の優れたミラー面として使用することができる。
Further, the surface roughness SRa of the
また、傾斜面172の表面粗さSRaは、傾斜面172が光反射防止性を発揮できればよいが、0.15μm以上であることが好ましく、0.2μm以上5μm以下であることがより好ましく、0.4μm以上1μm以下であることがさらに好ましい。これにより、傾斜面172の形成を容易なものとしつつ、傾斜面172の光反射防止性を優れたものとすることができる。
Further, the surface roughness SRa of the
なお、表面粗さSRaとは、表面粗さデータにより表される曲面から基準面積だけ抜き取った部分の中心面上に直交座標軸(X軸、Y軸)を置き、中心面に直交する軸をZ軸で表し、所定の式で与えられた値をμm単位で表示するようにした中心面平均粗さである。 The surface roughness SRa is defined by placing an orthogonal coordinate axis (X axis, Y axis) on the center plane of a portion extracted from the curved surface represented by the surface roughness data by a reference area, and setting the axis orthogonal to the center plane to Z It is a center plane average roughness expressed by an axis and displayed in units of μm in a value given by a predetermined formula.
ここで、本実施形態では、傾斜面171は、図1および図3に示すように、クラッド層11、12を横断する領域であるクラッド層領域111、121と、コア層13を横断する領域であるコア層領域141とで構成され、これと同様の領域を傾斜面172も有する。本実施形態では、この傾斜面172のすべての領域が前述したように粗面化されている。これにより、クラッド層11、12および側面クラッド部15を伝搬する不要な光(例えば外光やクラッドモードの光)が傾斜面172で反射することも防止することができる。なお、傾斜面172は、少なくともコア部14を横断する領域が前述したように粗面化されていれば、前述したようなコア部14の傾斜面172側の部分を伝搬する不要な光(例えば外光)が傾斜面172で反射するのを防止または抑制することができる。
Here, in the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 3, the
また、本実施形態では、傾斜面171、172は、それぞれ、平坦面で構成されているが、凹状または凸状に湾曲している部分を有していてもよい。
In the present embodiment, each of the
このような傾斜面171、172の形成方法としては、特に限定されず、例えば、レーザー加工、エッチング、インプリント等の公知の加工技術を用いることができる。傾斜面171、172は、前述したようにコア部14の途中に位置する空洞部170の内壁面(内周面)の一部で構成されているため、レーザー加工、エッチング、インプリント等の公知の加工技術を用いて空洞部170を形成することにより、比較的簡単かつ高精度に形成することができる。
A method for forming such
また、傾斜面171をインプリント法により形成する場合、前述したような表面粗さの異なるコア部領域141aおよび側面クラッド部領域141bを有する傾斜面171を簡単かつ高精度に形成することができる。
Further, when the
傾斜面171、172をインプリント法により形成する場合、後に詳述するが、傾斜面171を成形する第1成形面と、傾斜面172を成形する第2成形面とを有するインプリント用型を用いればよい(図10参照)。この場合、前記第2成形面の表面粗さを前記第1成形面の表面粗さよりも大きくすればよい。
In the case where the
また、傾斜面171をレーザー加工により形成する場合であっても、レーザー加工の条件を適宜調整することにより前述したような表面粗さの異なる傾斜面171、172を形成することができる。
Even when the
なお、傾斜面172は、空洞部170を形成するレーザー加工またはインプリント加工の後に別の処理により粗面化してもよい。
The
(変形例)
以下、図1に示す空洞部170またはその周辺部分の変形例について説明する。なお、以下の変形例について、前述した構成と同様の事項に関しては、その説明を省略する。
(Modification)
Hereinafter, a modification of the
図5は、図1に示す空洞部の開口部の変形例を示す平面図である。
空洞部170の開口部の形状は、図1および図3に示すような矩形状であってもよいが、図5に示す開口部175のような長円形であってもよい。なお、図5に示す光導波路1は、以下の点が異なる以外、図1に示す光導波路1と同様である。
FIG. 5 is a plan view showing a modification of the opening of the cavity shown in FIG.
The shape of the opening of the
開口部175は、前述した2つの傾斜面171、172に対応する直線線分からなる傾斜面上端171a、172aと、2つの直立面173、174に対応する弧からなる直立面上端173a、174aとで構成された、長円形をなしている。これにより、空洞部170近傍において、構造の変化や熱変化等に伴う応力が発生したとき、その応力が空洞部170近傍に集中し難くなる。その結果、光導波路1の伝送効率の低下や傾斜面171における反射効率の低下をより抑制し、高品質な光通信を行い得る光導波路1が得られる。
The
一方、コア層13の下面を基準面とするとき、その基準面と直立面173、174とがなす角度(鋭角側)は、それぞれ好ましくは60〜90°程度とされる。各図では、ほぼ90°として図示している。このような空洞部170は、その占める幅が最小限に抑えられるので、複数の空洞部170を隣り合わせて形成したとき、その間隔を最小化することができる。したがって、基準面と直立面173、174とがなす角度を前記範囲内に収めることは、狭いピッチで併設されたコア部14に対しても空洞部170を高密度に配置し得るという点で有用である。また、基準面と直立面173、174とがなす角度を前記範囲内に収めることにより、直立面173、174近傍において各層を構成する材料の物性差による応力集中が特に抑えられる。その結果、層間剥離が特に生じ難くなるため、光導波路1の信頼性を特に高めることができる。
On the other hand, when the lower surface of the
なお、空洞部170の最大深さは、積層体10の厚さから適宜設定されるものであり、特に限定されないが、光導波路1の機械的強度や可撓性といった観点から、好ましくは1〜500μm程度とされ、より好ましくは5〜400μm程度とされる。
The maximum depth of the
また、空洞部170の最大長さ、すなわち図5における空洞部170のY方向の最大長さは、特に限定されないが、クラッド層11、12やコア層13の厚さや傾斜面171の傾斜角度との関係から、好ましくは2〜1200μm程度とされ、より好ましくは10〜1000μm程度とされる。
The maximum length of the
さらに、空洞部170の最大幅、すなわち図5における空洞部170のX方向の最大長さは、特に限定されず、コア部14の幅等に応じて適宜設定されるが、好ましくは20〜3000μm程度とされ、より好ましくは40〜2000μm程度とされる。
Further, the maximum width of the
なお、空洞部170は、1本のコア部14に対して1つ設けられていてもよいが、複数本のコア部14に対してこれらに跨るように1つの空洞部170が設けられていてもよい。
One
また、複数個の空洞部170を形成する場合、それらの形成位置は、Y方向において互いに同じ位置であっても、互いにずれていてもよい。
Moreover, when forming the some
図6は、図1に示す空洞部の内壁面上に反射膜を設けた変形例を示す縦断面図である。
図6に示す光導波路1は、空洞部170の内壁面上に反射膜176が設けられている以外は、図1に示す光導波路1と同様である。
6 is a longitudinal sectional view showing a modification in which a reflective film is provided on the inner wall surface of the cavity shown in FIG.
The
このような反射膜176を設けることにより、傾斜面171における反射特性を特に高めることができる。反射膜176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176が得られる。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。
By providing such a
反射膜176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、剥がれ難い反射膜が得られる。なお、反射膜176は、少なくともコア部14上に設けられていればよく、クラッド層領域111、121や側面クラッド部15上には設けられていなくてもよい。
The average thickness of the
反射膜176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。なお、反射膜176は、前述した傾斜面172の粗面化の後に形成することが好ましい。
Examples of the method for forming the
≪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7は、本発明の光導波路の第2実施形態を示す平面図である。
<< Second Embodiment >>
Next, a second embodiment of the optical waveguide of the present invention will be described.
FIG. 7 is a plan view showing a second embodiment of the optical waveguide of the present invention.
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について説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。 Hereinafter, although 2nd Embodiment is described, in the following description, difference with 1st Embodiment is demonstrated and the description is abbreviate | omitted about the same matter.
図7に示す第2実施形態に係る光導波路1は、空洞部170の形成位置が異なる以外、第1実施形態に係る光導波路1と同様である。
The
すなわち、図7に示す空洞部170は、コア部14の延長線上の側面クラッド部15に形成されている。このような空洞部170は、その形成にあたって、クラッド層12、コア層13およびクラッド層11を加工することになるが、このうち、コア層13の加工位置は側面クラッド部15の構成材料のみで構成された部位であるので、その加工の際、加工レート等の加工条件がほぼ等しくなる。その結果、コア層13において高い加工精度で加工を施すことができ、形成される空洞部170の寸法精度を特に高めることができる。したがって、本実施形態によれば、寸法精度の高い空洞部170を備え、傾斜面171における反射効率が高く、高品質な光通信を行い得る光導波路1が得られる。
このような第2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。
That is, the
In such a second embodiment, the same operations and effects as in the first embodiment can be obtained.
≪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8は、本発明の光導波路の第3実施形態を示す断面図である。
«Third embodiment»
Next, a third embodiment of the optical waveguide of the present invention will be described.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the optical waveguide of the present invention.
以下、第3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について説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。 Hereinafter, the third embodiment will be described. In the following description, differences from the first embodiment will be described, and description of similar matters will be omitted.
図8に示す光導波路1では、図2に示す光導波路1において、傾斜面172に代えて、軸線Aに対してほぼ直交している平坦な直立面172’を備えている。本実施形態に係る光導波路1は、この点で相違している以外、第1実施形態に係る光導波路1と同様である。
このような第3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。
The
In such a third embodiment, the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained.
≪第4実施形態≫
次に、本発明の光導波路の第4実施形態について説明する。
図9は、本発明の光導波路の第4実施形態を示す断面図である。
<< Fourth Embodiment >>
Next, a fourth embodiment of the optical waveguide of the present invention will be described.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of the optical waveguide of the present invention.
以下、第4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について説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。 Hereinafter, although 4th Embodiment is described, in the following description, a difference with 1st Embodiment is demonstrated and the description is abbreviate | omitted about the same matter.
図9に示す光導波路1は、さらに、クラッド層11の下面に積層された支持フィルム2と、クラッド層12の上面に積層されたカバーフィルム3と、を備えている以外、第1実施形態に係る光導波路1と同様である。
The
また、空洞部170は、カバーフィルム3を貫通するよう構成されている。したがって、傾斜面171は、カバーフィルム3からクラッド層12およびコア層13をそれぞれ経てクラッド層11の途中に至るまでの間に連続して形成された面となる。
このような第4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。
The
In such a fourth embodiment, the same operations and effects as in the first embodiment can be obtained.
また、支持フィルム2およびカバーフィルム3を用いることで、積層体10を外力や異物付着、汚染等から保護することができる。
Moreover, by using the support film 2 and the
≪第5実施形態≫
次に、本発明の光導波路の第5実施形態について説明する。
図10は、本発明の光導波路の第5実施形態を示す断面図である。
«Fifth embodiment»
Next, a fifth embodiment of the optical waveguide of the present invention will be described.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a fifth embodiment of the optical waveguide of the present invention.
以下、第5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について説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。 Hereinafter, the fifth embodiment will be described. In the following description, differences from the first embodiment will be described, and description of similar matters will be omitted.
図10に示す光導波路1の傾斜面172は、傾斜面171と同じ方向側に傾斜している。本実施形態に係る光導波路1は、この点で相違している以外、第1実施形態に係る光導波路1と同様である。
The
このような傾斜面171と同じ方向側に傾斜した傾斜面172は、不要な光L2を反射しても、その反射方向を、傾斜面171が正規の光L1を反射する方向とは反対側の方向とすることができる。
Even if such an
したがって、本実施形態では、仮に傾斜面172が粗面化されていなくても、通常、光L2が傾斜面172で反射することによるクロストークの問題は生じない。しかし、仮に傾斜面172が粗面化されていないと、例えば、光L2の一部が傾斜面172を透過した際に、その透過光のほとんどが傾斜面171に到達し傾斜面171で反射したり傾斜面171を透過してコア部14の傾斜面171側の部分に入射したりして特性を低下させるおそれがある。
Therefore, in this embodiment, even if the
そこで、本実施形態では、傾斜面171と同じ方向側に傾斜した傾斜面172を粗面化している。これにより、光L2が傾斜面172を透過するのを防止または抑制し、あるいは、光L2が傾斜面172を透過しても、その透過光を拡散させることができる。その結果、前述したような特性の低下を防止することができる。
Therefore, in the present embodiment, the
なお、図10では、傾斜面171、172が互いに平行となるように形成されているが、傾斜面171、172が平行でなくてもよい。
In FIG. 10, the
<光導波路の製造方法>
次に、本発明の光導波路を製造する方法の一例について説明する。以下では、図2に示す光導波路1を製造する場合を例に説明する。
<Optical waveguide manufacturing method>
Next, an example of a method for producing the optical waveguide of the present invention will be described. Hereinafter, a case where the
図2に示す光導波路1は、クラッド層11、コア層13およびクラッド層12を順次積層して積層体10を得る工程と、空洞部170を形成する工程と、を有する方法により製造することができる。
The
以下、各工程について順次説明する。
[1]まず、(a)クラッド層11を形成するための組成物、コア層13を形成するための組成物、およびクラッド層12を形成するための組成物を、順次成膜して製造する方法、(b)各組成物を用いてクラッド層11、コア層13およびクラッド層12をそれぞれ形成した後、積層する方法、(c)3種の組成物を同時に押出成形して積層体を製造する方法等により、コア層形成層またはコア層形成層を含む多層構造を得る。
Hereinafter, each process will be described sequentially.
[1] First, (a) a composition for forming the
この際、コア層13を形成するための組成物として、露光により屈折率が変化する屈折率変調能を有するものを用いれば、このコア層形成層に露光処理を施すことのみで、所望のパターンで敷設されたコア部14を含むコア層13を得ることができる。
At this time, if the composition for forming the
なお、コア層13の製造方法は、このような方法に限定されない。例えば成膜工程と、フォトリソグラフィー技術とエッチング技術とを組み合わせたパターニング工程と、を繰り返し行うことにより、所望のパターンで敷設されたコア部14を含むコア層13を得ることができる。
In addition, the manufacturing method of the
[2]次に、空洞部170を形成する。これにより、光導波路1が得られる。空洞部170の形成方法には様々な方法が挙げられる。例えば、切削加工や研削加工といった機械加工法の他、レーザー加工法、電子線加工法、インプリント法等が挙げられる。このうち、レーザー加工法またはインプリント法によれば、寸法精度の高い空洞部170を比較的容易に形成することができる。以下、代表的にインプリント法によって空洞部170を形成する方法について説明する。
[2] Next, the
図11は、本発明の光導波路をインプリント法により製造する方法を説明するための図である。 FIG. 11 is a diagram for explaining a method of manufacturing the optical waveguide of the present invention by the imprint method.
まず、図11(a)に示すように、前述したようにして得られた積層体10を用意する。 First, as shown in FIG. 11 (a), the laminate 10 obtained as described above is prepared.
次いで、図11(b)に示すように、インプリント用型900の成形面901、902を有する部分が積層体10に埋まるように、インプリント用型900を積層体10に押圧する。この際、必要に応じて、加熱処理を行ってもよい。
Next, as shown in FIG. 11B, the
ここで、インプリント用型900は、空洞部170の内壁面に合致した外形を有する。すなわち、インプリント用型900は、傾斜面171、172を成形する成形面901、902を有する。
Here, the
成形面901は、傾斜面171を成形する第1成形面であり、成形面902は、傾斜面172を成形する第2成形面である。そして、成形面902は、粗面化されており、成形面901よりも表面粗さが大きい。
このような成形面901、902には、必要に応じて離型処理が施される。
The
Such molding surfaces 901 and 902 are subjected to mold release treatment as necessary.
その後、インプリント用型900を積層体10から離型し、図11(c)に示すように、光導波路1を得る。
Thereafter, the
このようなインプリント用型900を用いた光導波路1の製造方法によれば、前述したような傾斜面171を簡単かつ高精度に形成することができる。
According to the manufacturing method of the
<光電気混載基板>
次に、本発明の光電気混載基板の実施形態について説明する。
図12は、本発明の光電気混載基板の実施形態を示す縦断面図である。
<Opto-electric hybrid board>
Next, an embodiment of the opto-electric hybrid board according to the present invention will be described.
FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the opto-electric hybrid board of the present invention.
図12に示す光電気混載基板100は、光導波路(本発明の光導波路)1と、その上面に積層された電気配線基板5と、これらの間に介挿され両者を接着する接着シート9と、を有している。
An opto-electric hybrid board 100 shown in FIG. 12 includes an optical waveguide 1 (optical waveguide of the present invention), an electric wiring board 5 laminated on the upper surface thereof, and an
図12に示す電気配線基板5は、コア基板51とその両面に積層されたビルドアップ層52とを備えた多層基板50と、この多層基板50の下面に設けられた貫通孔53と、を有している。
The electrical wiring board 5 shown in FIG. 12 has a
コア基板51は、電気配線基板5を支持する基板であり、その構成材料としては、例えば、各種樹脂材料が挙げられる。この他、紙、ガラス布、樹脂フィルム等を基材とし、この基材に樹脂材料を含浸させたもの、具体的には、ガラス布・エポキシ銅張積層板、ガラス不織布・エポキシ銅張積層板等のコンポジット銅張積層板に使用される絶縁性基板の他、ポリエーテルイミド樹脂基板、ポリエーテルケトン樹脂基板、ポリサルフォン系樹脂基板等の耐熱・熱可塑性の有機系リジッド基板や、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板、炭化ケイ素基板等のセラミックス系リジッド基板等であってもよい。
The
これらの導体層522および貫通配線は、それぞれ、銅、アルミニウム、ニッケル、クロム、亜鉛、錫、金、銀のような金属単体、またはこれらの金属元素を含む合金等の導電性材料で構成される。
Each of the
また、絶縁層521は、酸化ケイ素、窒化ケイ素のようなケイ素化合物、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂のような樹脂材料等により構成される。
The insulating
このようにして、ビルドアップ層52内には、面方向のみでなく厚さ方向にも広がる電気回路を構築することができ、電気回路の高密度化を図ることができる。
In this way, an electrical circuit that extends not only in the plane direction but also in the thickness direction can be constructed in the
なお、このような多層基板50は、いかなる工法で形成されたものであってもよいが、一例としてアディティブ法、セミアディティブ法、サブトラクティブ法等の各種ビルドアップ工法により形成される。
In addition, although such a
また、本発明の光電気混載基板が備える電気配線基板は、上述した電気配線基板5のような多層基板を含むものに限定されず、例えば多層基板を単層の電気配線基板(リジッド基板)で代替したものであってもよく、ポリイミド基板、ポリエステル基板、アラミドフィルム基板のような各種フレキシブル基板で代替したものであってもよい。また、多層基板50は、コア基板51を含まないコアレスの多層基板で代替することもできる。
The electrical wiring board provided in the opto-electric hybrid board of the present invention is not limited to the one including the multilayer board such as the electrical wiring board 5 described above. For example, the multilayer board is a single-layer electrical wiring board (rigid board). It may be replaced, or may be replaced with various flexible substrates such as a polyimide substrate, a polyester substrate, and an aramid film substrate. The
また、図12に示す電気配線基板5は、多層基板50の上面に設けられたソルダーレジスト層54を有している。ソルダーレジスト層54を設けることにより、電気配線基板5の導体層522を酸化や腐食等から保護する。
12 has a solder resist
なお、この電気配線基板5には、図示しない電気素子が搭載されていてもよい。電気素子としては、例えば、IC、LSI、RAM、ROM、コンデンサー、コイル、抵抗、ダイオード等が挙げられる。 Note that an electrical element (not shown) may be mounted on the electrical wiring board 5. Examples of the electric element include IC, LSI, RAM, ROM, capacitor, coil, resistor, and diode.
また、図12に示す光電気混載基板100は、電気配線基板5上に搭載された光素子6を有している。 Also, the opto-electric hybrid board 100 shown in FIG.
図12に示す光素子6は、素子本体60と、素子本体60の下面に設けられた受発光部61および端子62と、端子62から下方に突出するよう設けられたバンプ63と、を有している。なお、受発光部とは、受光部または発光部、あるいはその双方の機能を有するものを指す。
The optical element 6 shown in FIG. 12 has an
光素子6は、受発光部61の光軸が光導波路1の空洞部170の傾斜面171(ミラー)を介してコア部14の光軸と一致するよう配置されている。これにより、光導波路1と光素子6とが光学的に接続され、光導波路1を伝搬する光信号を光素子6に受光させたり、光素子6から出射された光信号を光導波路1に入射したりすることができる。
The optical element 6 is arranged such that the optical axis of the light emitting / receiving
光素子6としては、例えば、面発光レーザー(VCSEL)、発光ダイオード(LED)、有機EL素子等の発光素子、フォトダイオード(PD、APD)等の受光素子が挙げられる。 Examples of the optical element 6 include a light emitting element such as a surface emitting laser (VCSEL), a light emitting diode (LED), and an organic EL element, and a light receiving element such as a photodiode (PD, APD).
<電子機器>
上述したような本発明に係る光導波路は、伝送効率が高く、かつ他の光学部品との光結合効率に優れたものである。このため、本発明の光導波路を備えることにより、高品質の光通信を行い得る信頼性の高い電子機器(本発明の電子機器)が得られる。
<Electronic equipment>
The optical waveguide according to the present invention as described above has high transmission efficiency and excellent optical coupling efficiency with other optical components. For this reason, by providing the optical waveguide of the present invention, a highly reliable electronic device (electronic device of the present invention) capable of performing high-quality optical communication can be obtained.
本発明の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、パソコン、テレビ、ホーム・サーバ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の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ことから、電子機器の低コスト化に貢献することができる。 Examples of the electronic device including the optical waveguide of the present invention include electronic devices such as a mobile phone, a game machine, a router device, a WDM device, a personal computer, a television, and a home server. In any of these electronic devices, it is necessary to transmit a large amount of data at high speed between an arithmetic device such as an LSI and a storage device such as a RAM. Therefore, since such an electronic device includes the optical waveguide of the present invention, problems such as noise and signal degradation peculiar to electric wiring are eliminated, and a dramatic improvement in performance can be expected. This can contribute to cost reduction.
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。 In addition, the amount of heat generated in the optical waveguide portion is greatly reduced compared to electrical wiring. For this reason, the electric power required for cooling can be reduced and the power consumption of the whole electronic device can be reduced.
以上、本発明の光導波路、光電気混載基板および電子機器について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば光導波路には、任意の構成物が付加されていてもよい。 The optical waveguide, the opto-electric hybrid board, and the electronic device of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to this, and for example, an arbitrary component may be added to the optical waveguide.
また、傾斜面171を光入射側ミラーとして用いた場合、光出射側はコア部14の端面からコア部14の光軸に沿って光を出射させるようにしてもよく、その際、出射端にはコネクターが装着されていてもよい。一方、傾斜面171を光出射側ミラーとして用いた場合、光入射側はコア部14の端面からコア部14の光軸に沿って光を入射するようにしてもよく。その際、入射端にはコネクターが装着されていてもよい。
In addition, when the
1 光導波路
2 支持フィルム
3 カバーフィルム
5 電気配線基板
50 多層基板
51 コア基板
52 ビルドアップ層
521 絶縁層
522 導体層
53 貫通孔
54 ソルダーレジスト層
6 光素子
60 素子本体
61 受発光部
62 端子
63 バンプ
10 積層体
11 クラッド層
12 クラッド層
13 コア層
14 コア部
15 側面クラッド部
9 接着シート
100 光電気混載基板
111、121 クラッド層領域
141 コア層領域
170 空洞部
171 傾斜面(ミラー面)
171a、172a 傾斜面上端
172 傾斜面
172’ 直立面
173、174 直立面
173a、174a 直立面上端
175 開口部
176 反射膜
900 インプリント用型
901 成形面
902 成形面
A 軸線
θ1 傾斜角度
θ2 傾斜角度
L1、L2 光
DESCRIPTION OF
171a, 172a Inclined surface
Claims (8)
前記コア部に隣接するクラッド部と、
前記コア部の途中または延長線上に前記コア部の軸線方向に沿って並ぶ第1面および第2面と、を有し、
前記第1面および前記第2面は、互いに表面粗さが異なることを特徴とする光導波路。 The core,
A cladding portion adjacent to the core portion;
A first surface and a second surface arranged in the middle of the core portion or on an extension line along the axial direction of the core portion;
The optical waveguide, wherein the first surface and the second surface have different surface roughness.
前記第2面は、前記第1面よりも表面粗さが大きい請求項1に記載の光導波路。 The first surface is a mirror surface inclined with respect to the axis;
The optical waveguide according to claim 1, wherein the second surface has a surface roughness larger than that of the first surface.
前記空洞部の内周面は、前記第1面および前記第2面を含んでいる請求項1ないし4のいずれか1項に記載の光導波路。 It has a hollow portion located in the middle of the core portion or on an extension line,
The optical waveguide according to any one of claims 1 to 4, wherein an inner peripheral surface of the hollow portion includes the first surface and the second surface.
前記コア層を挟んで積層された2層のクラッド層と、を有し、
前記クラッド部は、前記側面クラッド部および前記2層のクラッド層で構成されている請求項1ないし5のいずれか1項に記載の光導波路。 A core layer in which the core part and a side cladding part adjacent to the core part are formed;
Two clad layers laminated with the core layer in between,
6. The optical waveguide according to claim 1, wherein the clad part includes the side clad part and the two clad layers. 7.
An electronic apparatus comprising the optical waveguide according to claim 1.
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