JP5005168B2 - 光導波装置及びその製造方法、並びに光情報処理装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、光源モジュール、光インターコネクション、光通信等に好適な光導波装置及びその製造方法、並びに光情報処置装置及び電子機器に関するものである。

現在、ＬＳＩ（大規模集積回路）等の半導体チップ間の信号伝搬は、全て基板配線を介した電気信号によりなされている。しかし、昨今のＭＰＵ高機能化に伴い、チップ間にて必要とされるデータ授受量は著しく増大し、結果として様々な高周波問題が浮上している。それらの代表的なものとして、ＲＣ信号遅延、インピーダンスミスマッチ、ＥＭＣ／ＥＭＩ、クロストーク等が挙げられる。

上記の問題を解決するため、これまで実装業界などが中心となり、配線配置の最適化や新素材開発などの様々な手法を駆使し、解決に当たってきた。

しかし近年、上記の配線配置の最適化や新素材開発等の効果も物性的限界に阻まれつつあり、今後システムの更なる高機能化を実現するためには、単純な半導体チップの実装を前提としたプリント配線板の構造そのものを見直す必要が生じている。近年、これら諸問題を解決すべく様々な抜本対策が提案されているが、以下にその代表的なものを記す。

・マルチチップモジュール（ＭＣＭ）化による微細配線結合
高機能チップを、セラミック・シリコンなどの精密実装基板上に実装し、マザーボード（多層プリント基板）上では形成不可能である微細配線結合を実現する。これによって配線の狭ピッチ化が可能となり、バス幅を広げることでデータ授受量が飛躍的に増大する。

・各種半導体チップの封止、一体化による電気配線結合
各種半導体チップをポリイミド樹脂などを用いて二次元的に封止、一体化し、その一体化された基板上にて微細配線結合を行う。これによって配線の狭ピッチ化が可能となり、バス幅を広げることでデータ授受量が飛躍的に増大する。

・半導体チップの三次元結合
各種半導体チップに貫通電極を設け、それぞれを貼り合わせることで積層構造とする。これにより、異種半導体チップ間の結線が物理的に短絡化され、結果として信号遅延などの問題が回避される。但しその一方、積層化による発熱量増加、半導体チップ間の熱応力などの問題が生じる。

さらに、上記のように信号授受の高速化及び大容量化を実現するために、光配線による光伝送結合技術が開発されている（例えば、後記の非特許文献１及び非特許文献２参照。）。光配線は、電子機器間、電子機器内のボード間又はボード内のチップ間など、種々の個所に適用可能である。例えば図２０に示すように、チップ間のような短距離間の信号の伝送には、チップが搭載されているプリント配線基板５７上に光導波路５１を形成し、この光導波路５１を信号変調されたレーザー光等の伝送路とした光伝送・通信システムを構築することができる。

また、図２１に示すように、光導波路５１はクラッド５４及び５５と、これらのクラッド５４、５５間に挟持されたコア５６とからなり、コア５６の光入出射部５９ａ、５９ｂの端面は４５°ミラー面に形成されている。さらに、クラッド５４における光入出射部にはレンズ部５２が形成されている。

図２１に示すような光導波路５１の製造方法を図２２を参照して説明する。

まず、図２２（ａ）に示すように、レンズ部５２付きのクラッド５４に対応した形状を有する上型５３ａ及び下型５３ｂを用い、図２２（ｂ）に示すようなクラッド５４を射出成形によって作製する。これにより、レンズ部５２とクラッド５４は一体成形される。

次に、図２２（ｃ）に示すように、型５８にコア材５６ａを充填する。次いで、図２２（ｄ）に示すように、コア材５６ａが充填された型５８上に、上記のようにして作製したレンズ部５２付きのクラッド５４を貼り合わせ、ＵＶ照射することによってコア材５６ａを硬化させる。そして、図２２（ｅ）に示すように、型５８を剥がせば、クラッド５４とコア５６との積層体を得ることができる。

次いで、図２２（ｆ）に示すように、上記のようにして作製した積層体と、射出成形等によって作製したクラッド５５とを接合すれば、光導波路５１を得ることができる。

日経エレクトロニクス、"光配線との遭遇"２００１年１２月３日の１２２頁、１２３頁、１２４頁、１２５頁、図４、図５、図６、図７ NTT R&D, vol.48, no.3, pp.271-280 (1999)

しかしながら、上記した従来例による光導波路及びその製造方法では、図２１及び図２２に示すように、上型５３ａ及び下型５３ｂを用いてレンズ部５２とクラッド５４を一体成形により作製するので、この成形の段階でレンズ部５２の位置が決まってしまい、コア５６の光入出射部５９ａ、５９ｂとレンズ部５２とのアライメントが難しく、アライメント精度及び歩留りの低下が懸念される。

本発明は、上述したような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、歩留りを向上させることができ、効果的な光入出射を行うためのレンズ部を高精度かつ容易にアライメントすることができる光導波装置及びその製造方法、並びにこの光導波装置を有する光情報処理装置及び電子機器を提供することにある。

即ち、本発明は、クラッドとコアの積層体からなり、前記コアを通して光が導かれるように構成され、前記クラッドにおいて前記コアの光入出射部に相当する両端に、レンズ部がそれぞれ接合されており、
前記コアの前記光入出射部の各側端面がそれぞれ、外部に露出した傾斜ミラー面に形 成されていて、これらの傾斜ミラー面によって入射光又は出射光が前記コア内へ又は前 記コア外へ反射され、
前記クラッドの前記両端が、前記コアの前記傾斜ミラー面よりも外側位置まで突設さ れ、
前記レンズ部を支持するレンズ支持部が、前記レンズ部の周囲にまで延設されるよう に前記レンズ部と一体成形されていて、前記クラッドの前記両端の突設部も含む領域に おいて前記クラッドの前記両端に接合されている、
光導波装置（以下、本発明の光導波装置と称する。）に係るものである。

また、本発明の光導波装置と、この光導波装置の前記コアに光を入射させる光入射部と、前記コアからの出射光を受け入れる受光部とを有する、光情報処理装置に係るものである。

また、本発明の光導波装置の製造方法であって、レンズ部を形成する工程と、前記クラッドにおいて前記コアの光入出射部に相当する両端に、前記レンズ部をそれぞれ接合する工程と、前記クラッドと前記コアとを接合する工程とを有する、光導波装置の製造方法に係るものである。

さらに、本発明の光導波装置と、この光導波装置の前記コアに光を入射させる光入射部と、前記コアからの出射光を受け入れる受光部とを有する、光情報処理装置の入力側に入力信号を供給する回路素子が設けられ、また出力側に出力信号を受ける回路素子が設けられている、電子機器に係るものである。

ここで、本発明において前記「コア」とは、単一のコアに限らず、複数個のアレイも含む意味である。

本発明によれば、前記クラッドにおいて前記コアの光入出射部に相当する両端に、前記レンズ部がそれぞれ接合されているので、上記の従来例による光導波路の製造方法のように、レンズ部とクラッドを一体成形により作製するのに比べ、前記レンズ部と前記コアの光入出射部とのアライメントは容易かつ高精度であり、また歩留りを向上させることができる。
しかも、前記レンズ部を支持する前記レンズ支持部が前記クラッドに接合されているので、光導波装置の前記両端において優れた剛性を有し、例えば、光導波装置と実装基板との接合強度を向上させることができる。このため、光軸ずれがなく、安定した光入出射を行うことができる。

本発明において、前記コアは入射した光信号を導波する役割を果たし、前記クラッドは前記コア内に光信号を閉じ込める役割を果たす。前記コアは高い屈折率を持つ材料からなり、前記クラッドは前記コアより低い屈折率の材料で構成されている。

そして、前記クラッドが柔軟シート材からなり、前記レンズ部を支持するレンズ支持部が前記クラッドに接合されているのが好ましい。

上述したような従来例による光導波路は、一般に樹脂からなるため、吸湿性を有し、これにより光導波路は次第に膨張する。このような光導波路を用いた場合、光導波路の膨張などにより、結果として、光軸が次第にずれてしまう。

また、光導波路の厚みが大きすぎると、コアにストレスを与えずに、熱や外部応力などによる光導波路の変形を吸収することができない。従って、光導波路は５０ｍｍ〜３０ｍｍ程度の長さ（光の導波方向）を持ちながら、その中央部分は０．５ｍｍ以下の薄さを維持し、モジュールの柔軟性を保つ必要がある。図２１に示すような従来例による光導波路では、現状の先端射出成形技術を用いれば、このような薄さの実現は可能であるが、コストが高い。

これに対し、本発明に基づく光導波装置によれば、前記クラッドが柔軟シート材からなり、前記レンズ部を支持する前記レンズ支持部が前記クラッドに接合されているので、光導波装置の前記両端において優れた剛性を有し、例えば、光導波装置と実装基板との接合強度を向上させることができる。このため、光軸ずれがなく、安定した光入出射を行うことができる。

また、前記クラッドとして柔軟シート材を用いれば、本発明に基づく光導波装置の中央部分を薄くかつ柔軟にすることができるので、前記コアにストレスを与えずに、熱や外部応力などによる光導波装置の変形を効果的に吸収することができる。

さらに、前記レンズ部を一般的な射出成形技術で作製することができ、また前記柔軟シート材として安価なシート材を用い、高価な光学樹脂の使用量を減らすことができるので、低コスト化が可能である。

また、本発明の光導波装置は、前記レンズ部の接合面とは反対側の前記コアの他方の面上に、前記クラッドとは別のクラッドが設けられていることが好ましく、前記別のクラッドとして柔軟なシート材を用いるのがより好ましい。

本発明の光導波装置の製造方法は、前記クラッドの一方の面に前記レンズ部を接合した後、このレンズ部に対して前記コアの光入出射部を位置合わせした状態で、前記クラッドの他方の面と前記コアとを接合するのが好ましい。従来例による光導波路の製造方法では、上述したようにクラッドとレンズ部とを一体成形するので、レンズ部の配置位置を変更するには上型及び下型の形状を変更しなければならず、容易ではない。これに対し、本発明に基づく製造方法によれば、前記クラッドの一方の面に、別途作製した前記レンズ部を接合するので、前記レンズ部の配置位置の自由度が広がり、また前記レンズ部と前記クラッドとのアライメントが容易である。

また、本発明の光導波装置の製造方法は、前記クラッドと前記コアとを接合した後、この接合面とは反対側の前記クラッドの面に、前記コアの光入出射部にそれぞれ対応させて前記レンズ部を接合するのが好ましい。これによれば、前記レンズ部を接合する前に、前記クラッドと前記コアとを接合するので、前記コアの形成がより容易となる。また、前記クラッドと前記コアとが接合された状態で、前記クラッドに前記レンズ部を接合するので、前記レンズ部と前記コアの光入出射部とのアライメントがより容易かつ高精度である。

そして、本発明に基づく光導波装置は、この光導波装置の前記コアに光を入射させる前記光入射部（例えば、レーザー等の発光素子）と、前記コアからの出射光を受け入れる前記受光部（例えば、光配線やフォトディテクタ等の受光素子）とから構成した光配線等の光情報処理装置として好適に用いることができる。

ここで、前記光入射部に、パラレル入力信号をシリアル入力信号に変換する変換器がドライバアンプを介して接続され、前記受光部に、シリアル出力信号をパラレル出力信号に変換する変換器がトランスインピーダンスアンプ及びＩ／Ｖ変換アンプを介して接続されているのが好ましい。

また、光配線等の本発明に基づく光情報処理装置は、その入力側に入力信号を供給する回路素子を設け、その出力側に出力信号を受ける回路素子を設けることにより構成される電子機器に好適に用いることができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。

第１の実施の形態
図１（ａ）は、本発明に基づく光導波装置の概略断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の分解図である。

図１に示すように、本発明に基づく光導波装置１は、クラッド２と、クラッド２とは別のクラッド５と、これらクラッド２、５間に挟持されたコア４との積層体からなり、コア４を通して光が導かれるように構成されている。コア４は入射した光信号を導波する役割を果たし、クラッド２、５はコア４内に光信号を閉じ込める役割を果たす。コア４は高い屈折率を持つ材料からなり、クラッド２、５はコア４より低い屈折率の材料で構成されている。

そして、クラッド２が柔軟シート材からなり、クラッド２においてコア４の光入出射部７、８に相当する両端に、クラッド２とは別体であり、レンズ部１１とこのレンズ支持部１２との一体化物からなる光のコリメーション又は集束手段３がそれぞれ接合されている。また、レンズ支持部１２がクラッド２に接合されている。

これによれば、光のコリメーション又は集束手段３がレンズ部１１とレンズ支持部１２との一体化物からなり、レンズ支持部１２がクラッド２に接合されているので、光導波装置１の前記両端において優れた剛性を有し、例えば、光導波装置１と実装基板（図示せず）との接合強度を向上させることができる。このため、光軸ずれがなく、安定した光入射及び光出射を行うことができる。

また、クラッド２として柔軟シート材を用いれば、本発明に基づく光導波装置１の中央部分を薄型化できかつ柔軟性を持たせることができるので、コア４にストレスを与えずに、熱や外部応力等による光導波装置１の変形を効果的に吸収することができる。

さらに、レンズ部１１とレンズ支持部１２との一体化物からなる光のコリメーション又は集束手段３を一般的な射出成形技術で作製することができ、また前記柔軟シート材（クラッド２）として安価なシート材を用い、高価な光学樹脂の使用量を減らすことができるので、低コスト化が可能である。

コア４の光入出射部７、８は、傾斜ミラー面、例えば４５°ミラー面に形成されている。前記傾斜ミラー面付きのコア４は射出成形によって形成することができる。前記射出成形により、コア４に直接加工を行うことなしに前記傾斜ミラー面を形成することができるので、作製時のダメージがなく、表面状態を平滑にすることができ、容易かつ精度良く良質な光導波装置１を作製することができる。また、コア４の光入出射部７、８を前記傾斜ミラー面に形成することにより、前記光入射部から放射された光信号を効率良くコア４に入射させることができ、またこの入射した光信号を導波し、効果的に前記受光部に対して出射させることができる。なお、コア４の材質としては従来公知のものが使用可能であり、ＵＶ（紫外線）硬化性樹脂、例えばフッ素系ポリイミド等が挙げられる。

また、レンズ部１１とレンズ支持部１２との一体化物からなる光のコリメーション又は集束手段３の接合面とは反対側のコア４の他方の面上に設けられた別のクラッド５が、柔軟なシート材であることがより好ましい。

本発明に基づく光導波装置１によれば、クラッド２においてコア４の光入出射部７、８に相当する前記両端に、クラッド２とは別体であり、レンズ部１１とレンズ支持部１２との一体化物からなる光のコリメーション又は集束手段３がそれぞれ接合されているので、上記の従来例による光導波路の製造方法のように、レンズ部とクラッドを一体成形により作製するのに比べ、レンズ部１１とコア４の光入出射部７、８とのアライメントは容易かつ高精度であり、また歩留りを向上させることができる。

このような、本発明に基づく光導波装置１は、この光導波装置１のコア４に光を入射させる前記光入射部（例えば、レーザー等の発光素子）と、コア４からの出射光を受け入れる前記受光部（例えば、光配線やフォトディテクタ等の受光素子）とから構成した光配線等の光情報処理装置として好適に用いることができる。

ここで、前記光入射部に、パラレル入力信号をシリアル入力信号に変換する変換器がドライバアンプを介して接続され、前記受光部に、シリアル出力信号をパラレル出力信号に変換する変換器がトランスインピーダンスアンプ及びＩ／Ｖ変換アンプを介して接続されているのが好ましい。

また、光配線等の本発明に基づく光情報処理装置は、その入力側に入力信号を供給する回路素子を設け、その出力側に出力信号を受ける回路素子を設けることにより構成される電子機器に好適に用いることができる。

次に、光導波装置１の製造方法の一例について、図２を参照して説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、光のコリメーション又は集束手段３に対応した形状を有する上型６ａ及び下型６ｂを用い、この上型６ａ及び下型６ｂに光のコリメーション又は集束手段の材料３ａを充填して硬化させることにより、光のコリメーション又は集束手段３を作製する。これにより、光のコリメーション又は集束手段３を、一般的な射出成形によりレンズ部１１と、レンズ支持部１２との一体化物として容易に作製することができる。

次に、図２（ｂ）に示すように、柔軟シート材からなるクラッド２の前記両端に、上記のようにして作製した光のコリメーション又は集束手段３をそれぞれ接合する。このとき、レンズ支持部１２をクラッド２に接合する。

次に、図２（ｃ）に示すように、型１３にコア材４ａを充填する。次いで、図２（ｄ）に示すように、コア材４ａを充填した型１３上に、上記のようにして作製した光のコリメーション又は集束手段３を有するクラッド２を貼り合わせ、ＵＶ照射することによってコア材４ａを硬化させる。そして、図２（ｅ）に示すように、型１３を剥がせば、クラッド２とコア４との積層体を得ることができる。

このように、射出成形によってコア４の光入出射部７、８を傾斜ミラー面、例えば４５°ミラー面に形成すれば、コア４に直接加工を行うことがないので、作製時のダメージがなく、表面状態を平滑にすることができ、容易かつ精度良く良質な光導波装置１を作製することができる。

次いで、図２（ｆ）に示すように、上記のようにして作製したクラッド２とコア４との積層体と、別のクラッド（例えば柔軟なシート材）５とを接合する。

以上のようにして、本発明に基づく光導波装置１を作製することができる。上記のような本発明に基づく光導波装置１の製造方法によれば、クラッド２の一方の面に、別途作製した光のコリメーション又は集束手段３を接合するので、光のコリメーション又は集束手段３の配置位置の自由度が広がり、またレンズ部１１とクラッド２とのアライメントが容易である。これに対し、従来例による光導波路の製造方法では、上述したようにクラッドとレンズ部とを一体成形するので、レンズ部の配置位置を変更するには上型及び下型の形状を変更しなければならず、容易ではない。

第２の実施の形態
図３は、本発明に基づく光導波装置の製造方法の他の例を示す概略断面図である。

まず、図３（ａ）に示すように、型１３にコア材４ａを充填する。次いで、図３（ｂ）に示すように、コア材４ａを充填した型１３上に、柔軟シート材からなるクラッド２を貼り合わせ、ＵＶ照射することによってコア材４ａを硬化させる。そして、図３（ｃ）に示すように、型１３を剥がせば、クラッド２とコア４との積層体を得ることができる。

次に、図３（ｄ）に示すように、コア４の接合面とは反対側のクラッド２の面に、コア４の光入出射部７、８にそれぞれ対応させて、図２（ａ）と同様にして射出成形により作製した光のコリメーション又は集束手段３（レンズ部１１とレンズ支持部１２との一体化物からなる）を接合する。

次いで、図３（ｅ）に示すように、上記のようにして作製したクラッド２とコア４との積層体と、別のクラッド（例えば柔軟なシート材）５とを接合する。

本実施の形態による製造方法によれば、光のコリメーション又は集束手段３とクラッド２とを接合する前に、クラッド２とコア４とを接合するので、コア４の形成がより容易となる。また、クラッド２とコア４とが接合された状態で、クラッド２に光のコリメーション又は集束手段３を接合するので、レンズ部１１とコア４の光入出射部７、８とのアライメントがより容易かつ高精度である。

第３の実施の形態
図４は、本発明に基づく光導波装置１と、この光導波装置１のコア４に光を入射させる光入射部（例えば、レーザー等の発光素子）９と、コア４からの出射光を受け入れる受光部（例えば、受光素子）１０とを有する、本発明に基づく光情報処理装置１４の概略図である。

本実施の形態において、４５°ミラー面である光入射部７及び光出射部８を有するコア４は、図４（ｂ）に示すように、複数個が並列に配置されており、各コア４の光入出射部７、８の位置が長さ方向において揃っている。

また、発光素子９は、各コア４の光入射部７に対応する位置にそれぞれ配置されている。なお、図示省略したが、各発光素子９の間隙には、発光素子９と半導体集積回路チップ（図示省略）との間の電気的な接続を行う貫通電極（図示省略）が配置されている。なお、受光素子１０においても、上記の発光素子９と同様である。

図４に示す光情報処理装置１４では、コア４の並ぶ配列ピッチと同じピッチで、発光素子９や受光素子１０が配列することとなる。

この場合、レンズ部１１とレンズ支持部１２との一体化物からなる光のコリメーション又は集束手段３は、図４（ｃ）に示すように、コア４の光入出射部７、８の位置にそれぞれ対応させて作製し、クラッド２と接合する。

この動作メカニズムは、一方の半導体集積回路チップ（図示省略）から発信される電気信号が光信号に変換されて、各発光素子９から光信号として出射される。出射された光信号は、コリメーション又は集束手段３の対応するレンズ部１１によって集束され、コア４の光入射部７に入射し、４５°ミラー面から構成される光入射部７において反射し、コア４が延伸する導波方向に導波され、他方の４５°ミラー面からなる光出射部８において再び反射してコア４の光出射部８から出射する。光導波装置１から出射された光信号は、コリメーション又は集束手段３を介して対応する受光素子１０に受光されて電気信号に変換され、他方の半導体集積回路チップ（図示省略）に電気信号として伝送される（以下、他の実施の形態も同様。）。

第４の実施の形態
図５（ａ）は、図１に示すような本発明に基づく光導波装置１と、発光素子アレイ９ａと、受光素子アレイ１０ａとからなる光情報処理装置１４の概略平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ方向から見た図であり、図５（ｃ）は光のコリメーション又は集光手段３（レンズ部１１とレンズ支持部１２との一体化物からなる）が接合されたクラッド２の概略平面図である。なお、図５では、図１の光導波装置１におけるクラッド５は図示省略した。

本実施の形態において、コア４は並列に複数配置されている。各コア４の端部は、４５°ミラー面からなる光入射部７及び光出射部８となる。また、各コア４の光入出射部７、８が、隣接する他のコア４の光入出射部７、８に対して長さ方向にずれて形成されている。

発光素子アレイ９ａは、各コア４の光入射部７に対応する位置に配置された複数の発光素子９を備える。各発光素子９の間隙には、発光素子９と半導体集積回路チップ（図示省略）との間の電気的接続を行う貫通電極（図示省略）が配置されている（これは、受光素子アレイ１０ａの受光素子１０についても同様である。）。

この場合、コリメーション又は集束手段３のレンズ部１１は、図５（ｃ）に示すように、コア４の光入出射部７、８の位置にそれぞれ対応するようにレンズ支持部１２と一体成形され、このレンズ支持部１２がクラッド２と接合される。

本実施の形態によれば、各コア４の光入出射部７、８が、隣接する他のコア４の光入出射部７、８に対して長さ方向にずれて形成されているので、コア４の長さ方向において配列する発光素子９同士のピッチは、上記の長さ方向のずれ量だけの大きさとなる。例えば、隣接するコア４の光入出射部７、８を延伸方向において１００μｍだけずらした場合には、コア４の長さ方向において配列する発光素子９同士のピッチは１００μｍとなる。これは、受光素子１０においても同様である。

また、コア４の配列方向に並ぶ発光素子９のピッチは、複数個のコア４の配列ピッチの合計分だけの大きさとなる。例えば、各コア４が２０μｍの配列ピッチで配列している場合には、コア４の配列方向に並ぶ発光素子９のピッチは、１００μｍとなる。

このように、各コア４の光入出射部７、８が、隣接する他のコア４の光入出射部７、８に対して長さ方向にずれて形成されていることにより、コア４に対応して配置される光素子（発光素子、受光素子を併せて称する。以下、同様。）９、１０を二次元的に配置することができ、光素子９、１０を１００μｍピッチ程度で配置しながら、コア４を２０μｍピッチにまで集積することが可能となっている。

即ち、光素子９、１０の距離を光干渉や素子発熱によるクロストークの影響を避けるためのピッチで配列させつつ、コア４の集積度を向上させることが可能となる。

また、コア４を高集積化させつつ、光素子９、１０を二次元的に配列することにより、無駄なスペースがなくなり、一素子当たりの基板占有面積を削減することができる。このため、一層のコストダウンを図ることができる。

第５の実施の形態
図６（ａ）は、図１に示すような本発明に基づく光導波装置１と、発光素子アレイ９ａ−１、９ａ−２と、受光素子アレイ１０ａ−１、１０ａ−２とからなる光情報処理装置１４の概略平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ方向から見た図であり、図６（ｃ）は光のコリメーション又は集光手段３（レンズ部１１とレンズ支持部１２との一体化物からなる）が接合されたクラッド２の概略平面図である。なお、図６では、図１の光導波装置１におけるクラッド５は図示省略した。

本実施の形態において、各コア４−１、４−２の光入出射部７、８は、隣接する他のコア４−２、４−１の光入出射部７、８に対して長さ方向にずれて形成されている。即ち、光入出射部７、８の位置がずれた２つの第１のコア４−１及び第２のコア４−２を一単位として、繰り返し配列されている。

そして、各コア４の長さ方向の一方側において、第１のコア４−１の光入射部７に対応して配置された発光素子９を複数有する発光素子アレイ９ａ−１と、第２のコア４−２の光出射部８に対応して配置された受光素子１０を複数有する受光素子アレイ１０ａ−２が配置されている。

また、各コア４の長さ方向の他方側において、第１のコア４−１の光出射部８に対応して配置された受光素子１０を複数有する受光素子アレイ１０ａ−１と、第２のコア４−２の光入射部７に対応して配置された発光素子９を複数有する発光素子アレイ９ａ−２が配置されている。

即ち、この光情報処理装置１４では、並列に配置された各コア４−１、４−２に対し、発光素子９及び受光素子１０が交互に配置されている。そのため、各コア４−１、４−２は、互いに隣接する他のコア４−２、４−１に対し逆方向に光を導波する。

この場合、コリメーション又は集束手段３のレンズ部１１は、図６（ｃ）に示すように、コア４の光入出射部７、８の位置にそれぞれ対応するようにレンズ支持部１２と一体成形され、このレンズ支持部１２がクラッド２と接合される。これにより、発光素子９からの光信号を効果的に集束してコア４に入射させ、効率良く光結合を行うことができる。また、受光素子１０が光導波装置１からの出射光を効果的に受光することができる。

また、並列に配置された各コア４−１、４−２に対し、発光素子９及び受光素子１０が交互に配置されていることから、例えば、半導体集積回路チップの特定の回路に接続する入出力パッドに対応する発光素子９及び受光素子１０の位置は、図６（ａ）のＣ部に示すように近接配置されていることから、電気配線の長さを短くすることができ、高周波対策が容易になるという効果がある。

第６の実施の形態
図７（ａ）は、図１に示すような本発明に基づく光導波装置１と、発光素子アレイ９ａ−１、９ａ−２と、受光素子アレイ１０ａ−１、１０ａ−２とからなる光情報処理装置１４の概略平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ方向から見た図であり、図７（ｃ）は光のコリメーション又は集光手段３（レンズ部１１とレンズ支持部１２との一体化物からなる）が接合されたクラッド２の概略平面図であり、図７（ｄ）は、受光素子アレイ１０ａ−１における受光素子１０の配置及び発光素子アレイ９ａ−２における発光素子９の配置を示す図である。なお、図７では、図１の光導波装置１におけるクラッド５は図示省略した。

本実施の形態では、第４の実施の形態と第５の実施の形態との構成を複合した構成となっている。即ち、第５の実施の形態と同様にして、並列に配置された各コア４に対し、発光素子９及び受光素子１０が交互に配置されている。そのため、各コア４は、互いに隣接する他のコアに対し逆方向に光を導波する。

また、第４の実施の形態と同様に、各光素子アレイ９ａ−１、９ａ−２、１０ａ−１、１０ａ−２における光素子９、１０は、図７（ｄ）に示すように、隣り合う他の光素子９、１０に対し、コア４の長さ方向にずれて配置されている。

この場合、コリメーション又は集束手段３のレンズ部１１は、図７（ｃ）に示すように、コア４の光入出射部７、８の位置にそれぞれ対応するようにレンズ支持部１２と一体成形され、このレンズ支持部１２がクラッド２と接合される。これにより、発光素子９からの光信号を効果的に集束してコア４に入射させ、効率良く光結合を行うことができる。また、受光素子１０が光導波装置１からの出射光を効果的に受光することができる。

また、各光素子アレイにおいて光素子が直線的に配列している場合に比べて、光素子間のピッチを大きく取ることができることから、上述した第５の実施の形態の効果を維持しつつ、光素子間の距離を光干渉や素子発熱によるクロストークの影響を避けるためのピッチで配列させることができることから、コア４の集積度を向上させることが可能となる。

第７の実施の形態
本発明に基づく光導波装置は、プリント配線板上に直接実装することができるが、この他に、本発明に基づく光導波装置をソケットに設置して光電複合装置とし、この光電複合装置をプリント配線板上に実装してもよい。

図８は、前記ソケットの概略斜視図である。図８（ａ）は、前記ソケットの光導波装置が設置される面側から見た概略斜視図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の反対の面側から見た概略斜視図である。

図８に示すように、ソケット１７には、本発明に基づく光導波装置を位置決めして固定するための、凹凸構造からなる位置決め手段が設けられている。具体的には、前記凹凸構造が、前記光導波装置を嵌め込んでその幅方向を位置決めするための凹部１８と、前記光導波装置の長さ方向を位置決めするための突起部１９とを有している。また、凹部１８の深さは、前記光導波装置の厚さよりも大きい。

また、ソケット１７の前記凹凸構造の凸面２０には、ソケット１７の表及び裏面とを導通するための導通手段、例えばターミナルピン２１が設けられている。そして、この凹凸構造の凸面２０上に、後述するように、前記発光素子及び/又は前記受光素子が実装されたインターポーザーが固定される。

ソケット１７の材質としては絶縁性樹脂であれば、従来公知の材料を用いることができ、例えばガラス入りＰＥＳ（ポリエチレンスルフィド）樹脂、ガラス入りＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂等が挙げられる。このようなソケット１７の材料は、その種類、絶縁性、信頼性等のデータが既に多く存在し、また扱っているメーカーも多岐に渡る。従って、機能、コスト、信頼性等の全てにおいて受け入れ易い構造物であり、既存のプリント配線板実装プロセスとの融合も図り易い。

ソケット１７の製造方法は特に限定されないが、例えば、前記凹凸構造を有する金型を用いて成形により容易に作製することができる。

図９は、本発明に基づく光導波装置１をソケット１７に設置してなる光電複合装置２２の概略図である。図９（ａ）は、光電複合装置２２の概略斜視図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）の分解図である。

図９に示すように、光電複合装置２２は、一対のソケット１７と、このソケット１７に設置された本発明に基づく光導波装置１とを有し、この一対のソケット１７間に光導波装置１が架け渡されている。なお、光導波装置１は、上記した各実施の形態のいずれの構造であっても良い。このとき、光導波装置１は、後述するプリント配線板とは非接触となっているので、半導体集積回路チップの放熱により、光導波装置１が破壊されるのを効果的に防止することができる。

また、ソケット１７の前記凹凸構造の凸面２０上に、半導体集積回路チップ２３ａ、２３ｂと、前記発光素子（図示省略）（例えばレーザー）及び/又は前記受光素子（図示省略）とが実装されたインターポーザー２４が固定されている。

インターポーザー２４は、例えば図１０に示すように、一方の面側には半導体集積回路チップ２３が実装されており（図１０（ａ））、他方の面側には光導波装置１に光入射を行うための発光素子アレイ９ａと、光導波装置１からの出射光を受けるための受光素子アレイ１０ａとが実装され、周辺部にはその他の信号配線用の電極（例えば電源配線、ＤＣ信号等）２５が設けられている（図１０（ｂ））。なお、発光素子アレイ９ａ及び受光素子アレイ１０ａは、光導波装置１の各光入出射部に対応する位置に配置された複数の発光素子及び受光素子を備える（図示省略）。各発光素子及び受光素子の間隙には、発光素子及び受光素子と半導体集積回路チップとの間の電気的接続を行う貫通電極が配置されている（図示省略）。

そして、凹部１８に光導波装置１が設置されてなる一対のソケット１７と、インターポーザー２４とを固定するに際し、インターポーザー２４の発光素子アレイ９ａ及び/又は受光素子アレイ１０ａが実装された面側をソケット１７の凸面２０と接するように構成し、またソケット１７のターミナルピン２１とインターポーザー２４のその他の信号配線用の電極２５とを電気的に接続するように固定する。

また、上述したように、ソケット１７の凹部１８の深さを、光導波装置１の厚さよりも大きく形成することにより、図９（ａ）に示すように、光導波装置１の一方の面２６側と、インターポーザー２４の発光素子アレイ９ａ及び/又は受光素子アレイ１０ａが実装されている面側との間に空間２７を形成することができる。

上記したように、ソケット１７上に、インターポーザー２４を介して半導体集積回路チップ２３を実装し、及び光導波装置１の一方の面２６側と、インターポーザー２４の発光素子アレイ９ａ及び/又は受光素子アレイ１０ａが実装されている面側との間に空間２７を形成することにより、光電複合装置２２の使用時に半導体集積回路チップ２３が発熱しても、この熱によって光導波装置１が破壊されるのを効果的に防ぐことができる。

この動作メカニズムは、一方の半導体チップ２３ａから発信される電気信号が光信号に変換されて、発光素子アレイ９ａの各発光素子（図示省略）からレーザー光による光信号として出射される。出射された光信号は、光導波装置１におけるコリメーション又は集束手段３の対応するレンズ部１１によって集束され、コア４の光入射部に入射し、コア４が延伸する導波方向に導波され、他方のコア４の光出射部から出射する。そして、光導波装置１から出射された光信号は、受光素子アレイ１０ａの対応する受光素子（図示省略）に受光されて電気信号に変換され、他方の半導体チップ２３ｂに電気信号として伝送される。

この光電複合装置２２は、本発明に基づく光導波装置１が光配線として用いられる光配線システムを構成することができる。即ち、この光電複合装置２２を前記プリント配線板に電気的に接続された状態で固定する。

このような光電複合装置２２によれば、本発明に基づく光導波装置１がソケット１７の凹部１８に設置された状態で前記プリント配線板に電気的に接続することができるので、既存の前記プリント配線板の実装構造をそのまま利用できる構造である。従って、前記プリント配線板上にソケット１７が設置できる領域を設ければ、その他の一般の電気配線は従来通りのプロセスで形成することが可能である。

また、光導波装置１が高温プロセスに弱くても、例えば、前記プリント配線板にソケット１７を固定し、更にはんだリフロー、アンダーフィル樹脂封止などの高温プロセスを含む、全ての実装プロセスを完了した後、ソケット１７の凹部１８に本発明に基づく光導波装置１を設置することができるので、光導波装置１が高温によるダメージをこうむることなしにその実装を行うことが可能である。

また、前記プリント配線板と比較して剛性の高い樹脂によってソケット１７を作製でき、このソケット１７上で、前記発光素子及び／又は前記受光素子及び光導波装置１間の光結合を行うことができるため、光結合に必要とされる実装精度を容易に確保できる。例えば、現状のモールド技術により、数μｍオーダーの組立て精度は確保可能である。従って、光バスの高密度化も可能となる。

さらに、半導体集積回路チップ２３と、発光素子アレイ９ａ及び／又は受光素子アレイ１０ａとを、インターポーザー２４を介してその上下面に近接させて設置することができるので、半導体集積回路チップ２３と、前記発光素子及び／又は前記受光素子との間の配線長を短くすることができる。従って、電気信号のノイズ対策、クロストーク対策も容易となり、光変調速度も向上させることが可能となる。

また、本発明に基づく光導波装置１がソケット１７の凹部１８に設置された状態で前記プリント配線板に電気的に接続することができるので、前記プリント配線板の高密度配線とその設計の自由度を確保しながら光配線システムを安価かつ高い自由度で前記プリント配線板上に展開することが可能となり、前記プリント配線板上での高速分散処理、電子機器トータルでの高機能化、及び開発の短ＴＡＴ（turn around time）化等が期待できる。

次に、光電複合装置２２の製造方法の一例について、図１１〜図１３を参照して説明する。なお、図１１及び図１２は、図９（ａ）の光電複合装置２２のＡ−Ａ’線概略断面図である。

まず、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、プリント配線板２８上に、一対のソケット１７を実装する。このとき、プリント配線板２８上の電極（図示省略）と、ソケット１７のターミナルピン２１とを位置合わせして、前記電極とソケット１７が電気的に接続されるように実装する。

なお、図示省略したが、プリント配線板２８上には予めその他の電子部品等の実装及び電気配線を形成しておく。

次に、図１１（ｃ）に示すように、ソケット１７の凹部１８に本発明に基づく光導波装置１を設置し、この一対のソケット１７間に光導波装置１を架け渡しさせる。このとき、ソケット１７に設けられた前記凹凸構造としての突起部１９により、光導波装置１の長さ方向における位置決めは容易に行うことができ、また凹部１８によって光導波装置１の幅方向における位置決めは容易に行うことができる。なお、ソケット１７の凹部１８に光導波装置１を設置するので、光導波装置１とプリント配線板２８とは非接触の状態になっている。

光導波装置１のソケット１７への接着固定手段としては、特に限定されるものではないが、例えば接着性樹脂を用いて行うことができる。具体的には、まず図１３（ａ）に示すように、ソケット１７の凹部１８の底面に溝３０を任意の形状で形成する。このとき、溝３０の端部がソケット１７の突起部１９の周辺部まで位置するように形成する。次に、図１３（ｂ）に示すように、ソケット１７の凹部１８に、本発明に基づく光導波装置１を設置する。上述したように、光導波装置１の長さ方向及び幅方向における位置決めは、ソケット１７に設けられた突起部１９及び凹部１８によって容易に行うことができる。ここで、溝３０は突起部１９の周辺部まで位置するように形成されているので、溝３０の一部は光導波装置１に覆われない状態となる。次に、図１３（ｃ）に示すように、光導波装置１に覆われていない溝３０の一部からディスペンサー３１等を用いて接着性の樹脂を注入し、固めることによって、ソケット１７の凹部１８に光導波装置１を接着固定することができる。

上記のようにしてソケット１７に本発明に基づく光導波装置１を設置した後、図１２（ｄ）に示すように、ソケット１７の凸面２０上に、前記半導体集積回路チップとしての例えばＭＰＵ（micro processor unit）２３ａ又はＤＲＡＭ（dynamic random access memory）２３ｂと、発光素子アレイ９ａ及び／又は受光素子アレイ１０ａとが実装されたインターポーザー２４を固定する。このとき、インターポーザー２４の発光素子アレイ９ａ及び／又は受光素子アレイ１０ａが実装された面側をソケット１７の凸面２０と接するように構成し、またソケット１７の凸面２０に露出したターミナルピン（図示省略）とインターポーザー２４のその他の信号配線用の電極２５とを電気的に接続するように固定する。

次に、図１２（ｅ）に示すように、ＭＰＵ２３ａ、ＤＲＡＭ２３ｂ上にそれぞれ、アルミのフィン２９を設置する。

以上のようにして、光電複合装置２２を用いて、本発明に基づく光導波装置１が光配線として用いられる光配線システムを構成することができる。

ここで、図１４は、光電複合装置２２をプリント配線板２８上に展開した例を示す模式図である。例えば、光導波路モジュールを規格化することで、４方向に自在に展開することが可能となる。また、本発明に基づく光導波装置１は、クラッド２が柔軟シート材からなり、光のコリメーション又は集束手段３がレンズ部１１とレンズ支持部１２との一体化物からなり、レンズ支持部１２がクラッド２に接合されているので、光導波装置１の中間部分を除く光入出射端側において優れた剛性を有し、これにより、プリント配線板２８上への展開のみならず、例えば複数のプリント配線板間への展開も可能となる。これにより、プリント配線板２８上での高速分散処理が可能となり、ＳＥＴの高機能化、開発の短ＴＡＴ化等が期待できる。特に、クラッド２として前記柔軟シート材を用いれば、光導波装置１の中間部分の柔軟性により、実装誤差、熱や外部応力などによる変形等を吸収することができ、上述したような効果をより確実に実現することができる。

本実施の形態によれば、本発明に基づく光導波装置１がソケット１７の凹部１８に設置された状態でプリント配線板２８に電気的に接続することができるので、既存のプリント配線板２８の実装構造をそのまま利用することができる。従って、プリント配線板２８上にソケット１７が設置できる領域を設ければ、その他の一般の電気配線は従来通りのプロセスで形成することが可能である。

また、本発明に基づく光導波装置１が高温プロセスに弱くても、上述したように、プリント配線板２８にソケット１７を固定し、更にはんだリフロー、アンダーフィル樹脂風位などの高温プロセスを含む、全ての実装プロセスを完了した後、ソケット１７の凹部１８に本発明に基づく光導波装置１を設置するので、光導波装置１が高温によるダメージをこうむることなくその実装を行うことが可能である。

また、プリント配線板２８と比較して剛性の高い樹脂によってソケット１７を作製でき、このソケット１７上で、前記発光素子及び／又は前記受光素子及び光導波装置１間の光結合を行うことができるため、光結合に必要とされる実装精度を容易に確保できる。例えば、現状のモールド技術により、数μｍオーダーの組立て精度は確保可能である。従って、光バスの高密度化も可能となる。

また、半導体集積回路チップ２３ａ、２３ｂと、発光素子アレイ９ａ及び／又は受光素子アレイ１０ａとを、インターポーザー２４を介してその上下面に近接させて設置することができるので、半導体集積回路チップ２３ａ、２３ｂと、前記発光素子及び／又は前記受光素子との間の配線長を短くすることができる。従って、電気信号のノイズ対策、クロストーク対策も容易となり、光変調速度も向上させることが可能となる。

また、本発明に基づく光導波装置１がソケット１７の凹部１８に設置された状態でプリント配線板２８に電気的に接続することができるので、プリント配線板２８の高密度配線とその設計の自由度を確保しながら光配線システムを安価かつ高い自由度で前記プリント配線板上に展開することが可能となり、前記プリント配線板上での高速分散処理、電子機器トータルでの高機能化、及び開発の短ＴＡＴ（turn around time）化等が期待できる。

さらに、ソケット１７上に、インターポーザー２４を介して半導体集積回路チップ２３ａ、２３ｂを実装し、及び本発明に基づく光導波装置１の一方の面２６側と、インターポーザー２４の発光素子アレイ９ａ及び／又は受光素子アレイ１０ａが実装されている面側との間に空間２７を形成することにより、光電複合装置２２の使用時に半導体集積回路チップ２３が発熱しても、この熱によって本発明に基づく光導波装置１が破壊されるのを効果的に防ぐことができる。

第８の実施の形態
本発明に基づく電子機器は、本発明に基づく光導波装置と、この光導波装置の前記コアに光を入射させる光入射部と、前記コアからの出射光を受け入れる受光部とを有する、光情報処理装置の入力側に入力信号を供給する回路素子が設けられ、また出力側に出力信号を受ける回路素子が設けられている。

また、前記光入射部に、パラレル入力信号をシリアル入力信号に変換する変換器がドライバアンプを介して接続され、前記受光部に、シリアル出力信号をパラレル出力信号に変換する変換器がトランスインピーダンスアンプ及びＩ／Ｖ変換アンプを介して接続されているのが好ましい。

図１５は、本発明に基づく電子機器としてのコンピュータシステム２００の構成を示している。このコンピュータシステム２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１と、メモリコントローラとしてのノースブリッジ２０２と、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）２０３と、Ｉ／Ｏコントローラとしてのサウスブリッジ２０４と、バス２０５と、ネットワークインタフェース（ネットワークＩ／Ｆ）２０６と、記憶装置２０７と、その他の入出力装置（Ｉ／Ｏ装置）２０８とを備えている。

ノースブリッジ２０２は、光配線として構成された本発明に基づく光情報処理装置２１０ａを介してＣＰＵ２０１に接続されている。また、サウスブリッジ２０４は、光配線として構成された本発明に基づく光情報処理装置２１０ｂを介してノースブリッジ２０２に接続されていると共に、さらに光配線２１０ａを介してＣＰＵ２０１に接続されている。また、ＤＲＡＭ２０３は、光配線として構成された本発明に基づく光情報処理装置２１０ｃを介してノースブリッジ２０２に接続されている。ＣＰＵ２０１は、ＯＳ（Operating System）およびアプリケーションプログラムに基づいて各部を制御する。ノースブリッジ２０２は、メモリ２０３へのアクセスを統括制御する。

バス２０５は電気配線２１４を介してサウスブリッジ２０４に接続されている。また、ネットワークインタフェース２０６、記憶装置２０７及びその他のＩ／Ｏ装置２０８はそれぞれ、バス２０５に接続されている。記憶装置２０７は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ドライブ、ＣＤ（Compact Disk）ドライブなどである。Ｉ／Ｏ装置２０８は、ビデオ入出力装置、シリアルやパラレルのインタフェースなどである。

図１６は、図１５における光配線として構成された本発明に基づく光情報処理装置２１０ａ、ｂ、ｃ（但し、図１６では光配線２１０と記載している。）の構成例を示している。この光配線２１０は、Ｎチャネル分の光伝送系２２０−１〜２２０−Ｎを有している。光伝送系２２０−１〜２２０−Ｎはそれぞれ、第１の回路から第２の回路に光信号を伝送する第１の伝送系２２１と、第２の回路から第１の回路に光信号を伝送する第２の伝送系２２２とからなっている。ここで、図１５における光配線２１０ａを考える場合、前記第１の回路とはＣＰＵ２０１を示し、前記第２の回路とはノースブリッジ２０２を示す。図１５における光配線２１０ｂを考える場合、前記第１の回路とはノースブリッジ２０２を示し、前記第２の回路とはサウスブリッジ２０４を示す。図１５における光配線２１０ｃを考える場合、前記第１の回路とはＤＲＡＭ２０３を示し、前記第２の回路とはノースブリッジ２０２を示す。また、光配線２１０は、図６に示すような光導波方向を有するよう構成された例を挙げる。

第１の伝送系２２１は、パラレル／シリアル変換器（Ｐ／Ｓ変換器）２２１ａ、ドライバアンプ２２１ｂ、前記発光素子としての半導体レーザー２２１ｃ、本発明に基づく光導波装置２２１ｄ、受光素子としてのフォトダイオード２２１ｅ、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）２２１ｆ、Ｉ／Ｖ変換アンプ（ＩＶＡ）２２１ｇ及びシリアル／パラレル変換器（Ｓ／Ｐ変換器）２２１ｈを備えている。この場合、Ｐ／Ｓ変換器２２１ａ、ドライバアンプ２２１ｂ及び半導体レーザー２２１ｃは前記第１の回路側に配置され、フォトダイオード２２１ｅ、ＴＩＡ２２１ｆ、ＩＶＡ２２１ｇ及びＳ／Ｐ変換器２２１ｈは前記第２の回路側に配置される。また、本発明に基づく光導波装置２２１ｄは、第１の実施の形態で説明したような構造を有しており、半導体レーザー２２１ｃから出射された光信号を効果的に入射するよう配置されると共に、本発明に基づく光導波装置２２１ｄを導波して出射された光信号がフォトダイオード２２１ｅに効果的に受光されるよう配置される。

また、第２の伝送系２２２は、第１の伝送系２２１と同様に、Ｐ／Ｓ変換器２２２ａ、ドライバアンプ２２２ｂ、半導体レーザー２２２ｃ、本発明に基づく光導波装置２２２ｄ、フォトダイオード２２２ｅ、ＴＩＡ２２２ｆ、ＩＶＡ２２２ｇ及びＳ／Ｐ変換器２２２ｈを備えている。この場合、Ｐ／Ｓ変換器２２２ａ、ドライバアンプ２２２ｂ及び半導体レーザー２２２ｃは前記第２の回路側に配置され、フォトダイオード２２２ｅ、ＴＩＡ２２２ｆ、ＩＶＡ２２２ｇ及びＳ／Ｐ変換器２２２ｈは前記第１の回路側に配置される。また、本発明に基づく光導波装置２２２ｄは、第１の実施の形態で説明したような構造を有しており、半導体レーザー２２２ｃから出射された光信号を効果的に入射するよう配置されると共に、本発明に基づく光導波装置２２２ｄを導波して出射された光信号がフォトダイオード２２２ｅに効果的に受光されるよう配置される。

ここで、Ｐ／Ｓ変換器２２１ａ、２２２ａはそれぞれ、伝送すべきデータ、例えばｂ₀〜ｂ₇の８ビットパラレルデータをシリアルデータに変換する。ドライバアンプ２２１ｂ、２２２ｂはそれぞれ、Ｐ／Ｓ変換器２２１ａ、２２２ａで得られたシリアルデータに基づいて半導体レーザー２２１ｃ、２２２ｃを駆動し、この半導体レーザー２２１ｃ、２２２ｃからシリアルデータに対応した光信号を発生させる。ＴＩＡ２２１ｆ、２２２ｆはそれぞれ、フォトダイオード２２１ｅ、２２２ｅからの光電変換による電流信号を、後続のＩＶＡ２２１ｇ、２２２ｇに供給する際に、インピーダンスマッチングをとる。ＩＶＡ２２１ｇ、２２２ｇはそれぞれ、ＴＩＡ２２１ｆ、２２２ｆの出力信号である電流信号を電圧信号に変換する。Ｓ／Ｐ変換器２２１ｈ、２２２ｈはそれぞれ、ＩＶＡ２２１ｇ、２２２ｇの出力信号である、伝送されてきたシリアルデータをパラレルデータに変換する。

次に、前記第１の回路から前記第２の回路にデータを伝送する際の動作について説明する。前記第１の回路からの伝送すべき８ビットのパラレルデータがＰ／Ｓ変換器２２１ａでシリアルデータに変換され、このシリアルデータがドライバアンプ２２１ｂに供給される。このドライバアンプ２２１ｂにより半導体レーザー２２１ｃが駆動され、この半導体レーザー２２１ｃからシリアルデータに対応した光信号が発生される。そして、この光信号が本発明に基づく光導波装置２２１ｄを導波し、前記第２の回路側に伝送される。

前記第２の回路側では、本発明に基づく光導波装置２２１ｄを導波し、出射された光信号がフォトダイオード２２１ｅに受光される。このフォトダイオード２２１ｅからの光電変換による電流信号が、インピーダンスマッチング用のＴＩＡ２２１ｆを介してＩＶＡ２２１ｇに供給され、電圧信号に変換される。そして、このＩＶＡ２２１ｇの出力信号である、伝送されてきたシリアルデータがＳ／Ｐ変換器２２１ｈでパラレルデータに変換され、前記第２の回路へと伝送される。

このようにして、前記第１の回路から前記第２の回路にデータの伝送が行われる。なお、詳細説明は省略するが、前記第２の回路から前記第１の回路にデータを伝送する際の動作についても上記と同様に行われる。図１６に示す光配線２１０では、Ｎチャネル分の光伝送系２２０−１〜２２０−Ｎを有しているので、Ｎチャネル分のデータ送受信を並行して行うことができる。

上述したコンピュータシステム２００においては、図示しないプリント配線基板（マザーボード）上に、電子部品としてのＣＰＵ２０１、ノースブリッジ２０２、ＤＲＡＭ２０３、サウスブリッジ２０４及びバス２０５等をそれぞれ構成する半導体チップ、及び光配線として構成された本発明に基づく光情報処理装置２１０が実装される。

本実施の形態によれば、電子機器内のチップ間において光配線として構成された本発明に基づく光情報処理装置を適用しているので、信号授受の高速化及び大容量化を実現することができる。

また、光配線２１０における本発明に基づく光導波装置２２１ｄ、２２２ｄが、図１に示すように、光のコリメーション又は集束手段３がレンズ部１１とレンズ支持部１２との一体化物からなり、レンズ支持部１２がクラッド２に接合されているので、光導波装置２２１ｄ、２２２ｄ（図１では光導波装置１）の前記両端において優れた剛性を有し、例えば、光導波装置２２１ｄ、２２２ｄと前記プリント配線基板との接合強度を向上させることができる。このため、光軸ずれがなく、安定した光入射及び光出射を行うことができる。

また、クラッド２として柔軟シート材を用いれば、本発明に基づく光導波装置２２１ｄ、２２２ｄの中央部分を薄型化することができかつ柔軟性を持たせることができるので、コア４にストレスを与えずに、熱や外部応力などによる光導波装置２２１ｄ、２２２ｄの変形を効果的に吸収することができる。

さらに、レンズ部１１とレンズ支持部１２との一体化物からなる光のコリメーション又は集束手段３を一般的な射出成形技術で作製することができ、また前記柔軟シート材（クラッド２）として安価なシート材を用い、高価な光学樹脂の使用量を減らすことができるので、低コスト化が可能である。

従って、本発明に基づく光導波装置は上述したような優れた効果を有するので、これを用いて構成される本発明に基づく電子機器は、熱や外部応力などに影響を受けず、また設置環境も特に限定することなく、安定した光入射及び光出射を行うことができる。

第９の実施の形態
図１７は、本発明に基づく電子機器としてのゲーム機３００の構成を示している。このゲーム機３００は、ゲームアプリケーションプログラム等の各種アプリケーションプログラムに基づいて信号処理や内部構成要素の制御を行うメインＣＰＵ３０１と、画像処理を行うグラフィックプロセッサ（ＧＰ）３０２と、インターネット等のネットワークとのインタフェースを行うためのネットワークインタフェース（ネットワークＩ／Ｆ）３０３と、インタフェース処理を行うＩＯプロセッサ（ＩＯＰ）３０４と、ＤＶＤやＣＤ等の光ディスク３０５の読み出し制御や読み出されたデータのデコードを行う光ディスク制御部３０６と、メインＣＰＵ３０１に接続されるメインメモリとしてのＤＲＡＭ３０７と、ＩＯプロセッサ３０４が実行する命令やデータを保持するためのＩＯＰメモリ３０８と、主にオペレーティングシステム用のプログラムが格納されたＯＳ−ＲＯＭ３０９と、音声信号処理を行うサウンドプロセッサユニット（ＳＰＵ）３１０と、圧縮波形データを格納するサウンドバッファ３１１とを基本構成として備えている。

メインＣＰＵ３０１とネットワークＩ／Ｆ３０３は、光配線２１０ｄにより接続されている。メインＣＰＵ３０１とグラフィックプロセッサ３０２は、光配線２１０ｅにより接続されている。

なお、光配線２１０ｄ、２１０ｅはそれぞれ、上記した図１６に示すように構成されており、メインＣＰＵ３０１とネットワークＩ／Ｆ３０３の間、及びメインＣＰＵ３０１とグラフィックプロセッサ３０２の間では、光信号によってデータの送受信が行われる。

メインＣＰＵ３０１とＩＯプロセッサ３０４は、ＳＢＵＳ３１４により接続されている。ＩＯプロセッサ３０４と、光ディスク制御部３０６、ＯＳ−ＲＯＭ３０９及びサウンドプロセッサユニット３１０は、ＳＳＢＵＳ３１５により接続されている。

メインＣＰＵ３０１は、ＯＳ−ＲＯＭ３０９に格納されたプログラムや、光ディスク３０５から読み出されてＤＲＡＭ３０７にロードされたり、或いは通信ネットワークを介してダウンロードされた、各種のゲームアプリケーションプログラム等を実行する。グラフィックプロセッサ３０２は、例えばビデオゲームにおけるレンダリング処理等を行い、ビデオ信号をディスプレイに出力する。

ＩＯプロセッサ３０４には、コントローラ（図示せず）が接続されるコントローラポート３２１、メモリカード（図示せず）が装填されるメモリカードスロット３２２、ＵＳＢ接続端子３２３及びＩＥＥＥ１３９４接続端子３２４が接続されている。これにより、ＩＯプロセッサ３０４は、コントローラポート３２１を介して接続されたコントローラ、メモリカードスロット３２２を介して接続されたメモリカード、ＵＳＢ接続端子３２３を介して接続された図示しない携帯電話機やパーソナルコンピュータとの間でデータの送受や、プロトコル変換等を行う。

サウンドプロセッサユニット３１０は、サウンドバッファ３１１に格納されている圧縮波形データを、メインＣＰＵ３０１からの命令に基づいて所定のサンプリング周波数で再生することなどにより、様々なサウンドを合成し、オーディオ信号をスピーカに出力する。

上述したゲーム機３００においては、図示しないプリント配線基板（マザーボード）上に、メインＣＰＵ３０１等の基本構成電子部品としての半導体チップ、及び光配線として構成された本発明に基づく光情報処理装置２１０ｄ、２１０ｅが実装される。

本実施の形態によれば、電子機器内のチップ間において光配線として構成された本発明に基づく光情報処理装置を適用しているので、信号授受の高速化及び大容量化を実現することができる。

また、光配線２１０ｄ、２１０ｅにおける本発明に基づく光導波装置が、第８の実施の形態と同様の優れた効果を有するので、これを用いて構成される本発明に基づく電子機器は、熱や外部応力などに影響を受けず、また設置環境も特に限定することなく、安定した光入射及び光出射を行うことができる。

第１０の実施の形態
図１８は、本発明に基づく電子機器としてのサーバ４００の構成を示している。このサーバ４００は、ＣＰＵ４０１、４０２と、チップセット４０３と、ネットワークインタフェース（ネットワークＩ／Ｆ）４０４と、メモリ４０５と、ＰＣＩブリッジ４０６と、ルータ４０７とを基本構成として備えている。

チップセット４０３には、光配線２１０ｆ、２１０ｇを介してＣＰＵ４０１、４０２が接続されていると共に、光配線２１０ｈを介して、ネットワークＩ／Ｆ４０４が接続されている。ネットワークＩ／Ｆ４０４は、ネットワークとのインタフェースを行う。チップセット４０３は、ＣＰＵ４０１、４０２、ネットワークＩ／Ｆ４０４、メモリ４０５及びＰＣＩブリッジ４０６などを制御する。

なお、光配線２１０ｆ、２１０ｇ、２１０ｈはそれぞれ、上記した図１６に示すように構成されており、ＣＰＵ４０１、４０２とチップセット４０３の間、及びチップセット４０３とネットワークＩ／Ｆ４０４の間では、光信号によってデータの送受信が行われる。

また、チップセット４０３には、電気配線により、メモリ４０５、ＰＣＩブリッジ４０６及びルータ４０７が接続されている。

ＰＣＩブリッジ４０６には、ＰＣＩバス４１４を介して、記憶装置などのＰＣＩデバイス４１５〜４１７が接続されている。ルータ４０７は、例えば、スイッチカード４２１及びラインカード４２２〜４２５から構成されている。ラインカード４２２〜４２５は、パケットの前処理を行うプロセッサであり、スイッチカード４２１はパケットの行き先をアドレスに従い切り替えるスイッチである。

上述したサーバ４００においては、図示しないプリント配線基板（マザーボード）上に、ＣＰＵ４０１、４０２、チップセット４０３等の基本構成電子部品としての半導体チップ、及び光配線として構成された本発明に基づく光情報処理装置２１０ｆ、２１０ｇ、２１０ｈが実装される。

本実施の形態によれば、電子機器内のチップ間において光配線として構成された本発明に基づく光情報処理装置を適用しているので、信号授受の高速化及び大容量化を実現することができる。

また、光配線２１０ｆ、２１０ｇ、２１０ｈにおける本発明に基づく光導波装置が、第８の実施の形態と同様の優れた効果を有するので、これを用いて構成される本発明に基づく電子機器は、熱や外部応力などに影響を受けず、また設置環境も特に限定することなく、安定した光入射及び光出射を行うことができる。

以上、本発明を実施の形態について説明したが、上述の例は、本発明の技術的思想に基づき種々に変形が可能である。

例えば、本発明に基づく光導波装置は、図１に示すように、レンズ部１１の接合面とは反対側のコア４の他方の面上に、クラッド２とは別のクラッド５が設けられていてもよいが、これに限定されるものではなく、クラッド５を設けなくてもよい。

また、前記レンズ部としては、例えば凸レンズなどを適用することができ、その形状は特に限定されず、球面レンズ、シリンドリカルレンズ等が適用可能である。

さらに、ソケット１７は、図１９に示すように、凸面２０上に、前記インターポーザーの位置決め機構３２（例えばはめあいボス等）を有していてもよく、その形状、大きさ等は特に限定されない。さらに、ソケット１７の凹部１８に形成された突起部１９の形状、大きさ等は特に限定されない。

なお、本発明は、レーザー光に信号を乗せた上述した光配線システムに好適であるが、これ以外にも、光源等の選択によりディスプレイ用などにも適用可能である。

本発明は、光導波装置で効率良く所定の光束に集光されて出射し、或いは光導波装置に効率良く入射した後に出射した光信号を次段回路の受光素子（光配線やフォトディテクタ等）に入射させるように構成した光配線等の光情報処理装置として好適に用いることができる。

第１の実施の形態による、本発明に基づく光導波装置の概略図である。 同、本発明に基づく光導波装置の製造方法の一例を工程順に示す概略断面図である。 第２の実施の形態による、本発明に基づく光導波装置の製造方法の他の例を工程順に示す概略断面図である。 第３の実施の形態による、本発明に基づく光情報処理装置の概略図である。 第４の実施の形態による、本発明に基づく光情報処理装置の概略図である。 第５の実施の形態による、本発明に基づく光情報処理装置の概略図である。 第６の実施の形態による、本発明に基づく光情報処理装置の概略図である。 第７の実施の形態による、ソケットの概略斜視図である。 同、本発明に基づく光導波装置を有する光電複合装置の概略斜視図である。 同、インターポーザーの概略斜視図である。 同、光電複合装置の製造方法の一例を工程順に示す概略断面図である。 同、光電複合装置の製造方法の一例を工程順に示す概略断面図である。 同、光電複合装置の製造方法の一部工程の概略平面図である。 同、光電複合装置の実装構造の一例の概略平面図である。 第８の実施の形態による、本発明に基づく電子機器の一例を示す模式図である。 同、本発明に基づく電子機器において、光配線として構成された本発明に基づく光情報処理装置の構成の一例を示す模式図である。 第９の実施の形態による、本発明に基づく電子機器の他の例を示す模式図である。 第１０の実施の形態による、本発明に基づく電子機器の更に他の例を示す模式図である。 前記ソケットの他の例の概略斜視図である。 従来例による、光導波路の実装構造を示す概略図である。 同、光導波路の概略断面図である。 同、光導波路の製造方法を工程順に示す概略断面図である。

符号の説明

１…光導波装置、２…クラッド、３…光のコリメーション又は集束手段、４…コア、
４ａ…コア材、５…別のクラッド、６ａ…上型、６ｂ…下型、７…光入射部、
８…光出射部、９…発光素子、９ａ…発光素子アレイ、１０…受光素子、
１０ａ…受光素子アレイ、１１…レンズ部、１２…レンズ支持部、１３…型、
１４…光情報処理装置、１７…ソケット、１８…凹部、１９…突起部、２０…凸面、
２１…ターミナルピン、２２光電複合装置、
２３、２３ａ、２３ｂ…半導体集積回路チップ、２４…インターポーザー、
２８…プリント配線板

Claims (11)

1. 第１及び第２のクラッド間にコアが挟持された積層体からなり、前記コアを通して光
   が導かれるように構成され、前記第１のクラッドにおいて前記コアの光入出射部に相当
   する両端部に、レンズ部がそれぞれ配置されており、
   前記コアの複数個が並列に配置されていて、これらの複数のコアの配列方向と直交
   する長さ方向におけるそれぞれの前記光入出射部の各側端面が、外部に露出した傾斜
   ミラー面に形成されていて、これらの傾斜ミラー面によって入射光又は出射光が前記
   コア内へ又は前記コア外へ反射され、
   前記第１及び第２のクラッドが互いに同一の平面形状の柔軟シート材からなってい
   て、前記複数のコアを一括して挟持した状態でこれらのコアに接合されていると共に
   、平面状の前記第１のクラッドの両端がその平面内にて前記コアの前記長さ方向に、
   前記コアの前記傾斜ミラー面よりも外側位置まで突設され、これと同様に、平面状の
   前記第２のクラッドの両端もその平面内にて前記コアの前記長さ方向に、前記コアの
   前記傾斜ミラー面よりも外側位置まで突設され、これらの前記第１及び第２のクラッ
   ドの各突設部が前記コアの前記傾斜ミラー面を前記コアの厚み方向において両側から
   覆うようにひさし状に突出しており、
   前記レンズ部を支持する小片状のレンズ支持部が、前記複数のコアの各傾斜ミラー
   面に一対一に対応した複数の前記レンズ部の周囲においてこれらの複数のレンズ部と
   一体に、かつこれらの複数のレンズ部の配列方向に延在した状態で、前記複数のレン
   ズ部と一体成形されていて、前記第１のクラッドの前記両端の突設部も含む前記第１
   のクラッドの両端部に、前記複数のコア及び前記複数のレンズ部の配列方向に沿って 接合されており、
   前記第１のクラッドの厚み方向における両面のうち前記傾斜ミラー面とは反対側の
   面上に、前記レンズ支持部から突出して前記レンズ部が形成されている、
   光導波装置。
2. 前記コアの厚み方向において前記レンズ部とは反対側の前記コアの他方の面上に、前
   記第１のクラッドとは別の前記第２のクラッドが設けられている、請求項１に記載した
   光導波装置。
3. 第１及び第２のクラッド間にコアが挟持された積層体からなり、前記コアを通して光
   が導かれるように構成され、前記第１のクラッドにおいて前記コアの光入出射部に相当
   する両端部に、レンズ部がそれぞれ配置されている光導波装置と、この光導波装置の前
   記コアに光を入射させる光入射部と、前記コアからの出射光を受け入れる受光部とを有
   し、
   前記光導波装置においては、
   前記コアの複数個が並列に配置されていて、これらの複数のコアの配列方向と直交
   する長さ方向におけるそれぞれの前記光入出射部の各側端面が、外部に露出した傾斜
   ミラー面に形成されていて、これらの傾斜ミラー面によって入射光又は出射光が前記
   コア内へ又は前記コア外へ反射され、
   前記第１及び第２のクラッドが互いに同一の平面形状の柔軟シート材からなってい
   て、前記複数のコアを一括して挟持した状態でこれらのコアに接合されていると共に
   、平面状の前記第１のクラッドの両端がその平面内にて前記コアの前記長さ方向に、
   前記コアの前記傾斜ミラー面よりも外側位置まで突設され、これと同様に、平面状の
   前記第２のクラッドの両端もその平面内にて前記コアの前記長さ方向に、前記コアの
   前記傾斜ミラー面よりも外側位置まで突設され、これらの前記第１及び第２のクラッ
   ドの各突設部が前記コアの前記傾斜ミラー面を前記コアの厚み方向において両側から
   覆うようにひさし状に突出しており、
   前記レンズ部を支持する小片状のレンズ支持部が、前記複数のコアの各傾斜ミラー
   面に一対一に対応した複数の前記レンズ部の周囲においてこれらの複数のレンズ部と
   一体に、かつこれらの複数のレンズ部の配列方向に延在した状態で、前記複数のレン
   ズ部と一体成形されていて、前記第１のクラッドの前記両端の突設部も含む前記第１
   のクラッドの両端部に、前記複数のコア及び前記複数のレンズ部の配列方向に沿って
   接合されており、
   前記第１のクラッドの厚み方向における両面のうち前記傾斜ミラー面とは反対側の
   面上に、前記レンズ支持部から突出して前記レンズ部が形成されている、
   光情報処理装置。
4. 前記光入射部に、パラレル入力信号をシリアル入力信号に変換する変換器がドライバ
   アンプを介して接続され、前記受光部に、シリアル出力信号をパラレル出力信号に変換
   する変換器がトランスインピーダンスアンプ及びＩ／Ｖ変換アンプを介して接続されて
   いる、請求項３に記載した光情報処理装置。
5. 前記コアの厚み方向において前記レンズ部とは反対側の前記コアの他方の面上に、前
   記第１のクラッドとは別の前記第２のクラッドが設けられている、請求項３に記載した
   光情報処理装置。
6. 第１及び第２のクラッド間にコアが複数個並列の配置状態で挟持された積層体からな
   り、前記コアを通して光が導かれるように構成されている光導波装置の製造方法におい
   て、レンズ部を形成する工程と、前記第１のクラッドにおいて前記コアの光入出射部に
   相当する両端部に、前記レンズ部をそれぞれ配置する工程と、柔軟シート材からなる互
   いに同一の平面形状の前記第１及び第２のクラッドと前記コアとを接合する工程とを有
   し、
   前記複数のコアの配列方向と直交する長さ方向における前記光入出射部の各側端面
   をそれぞれ、入射光又は出射光を前記コア内又は前記コア外へ反射する、外部に露出
   した傾斜ミラー面に形成し、
   平面状の前記第１のクラッドの両端をその平面内にて前記コアの前記長さ方向に、
   前記コアの前記傾斜ミラー面よりも外側位置まで突設し、
   これと同様に、平面状の前記第２のクラッドの両端もその平面内にて前記コアの前
   記長さ方向に、前記コアの前記傾斜ミラー面よりも外側位置まで突設して、これらの
   前記第１及び第２のクラッドの各突設部が前記コアの前記傾斜ミラー面を前記コアの
   厚み方向において両側から覆うようにひさし状に突出させ、
   前記レンズ部を支持する小片状のレンズ支持部を、前記複数のコアの各傾斜ミラー
   面に一対一に対応した複数の前記レンズ部の周囲においてこれらの複数のレンズ部と
   一体に、かつこれらの複数のレンズ部の配列方向に延在した状態で、前記複数のレン
   ズ部と一体成形し、前記第１のクラッドの前記両端の突設部も含む前記第１のクラッ
   ドの両端部に、前記複数のコア及び前記複数のレンズ部の配列方向に沿って接合し、
   前記第１のクラッドの厚み方向における両面のうち前記傾斜ミラー面とは反対側の
   面上に、前記レンズ支持部から突出して前記レンズ部を形成する、
   光導波装置の製造方法。
7. 前記第１のクラッドと前記コアとを接合した後、この接合面とは、前記第１のクラッ
   ドの厚み方向において反対側の前記第１のクラッドの面に、前記コアの光入出射部にそ
   れぞれ対応させて前記レンズ部を前記レンズ支持部を介して接合する、請求項６に記載
   した光導波装置の製造方法。
8. 前記コアの厚み方向において前記レンズ部とは反対側の前記コアの他方の面上に、前
   記第１のクラッドとは別の前記第２のクラッドを設ける、請求項６に記載した光導波装
   置の製造方法。
9. 第１及び第２のクラッド間にコアが挟持された積層体からなり、前記コアを通して光
   が導かれるように構成され、前記第１のクラッドにおいて前記コアの光入出射部に相当
   する両端部に、レンズ部がそれぞれ配置されている光導波装置と、この光導波装置の前
   記コアに光を入射させる光入射部と、前記コアからの出射光を受け入れる受光部とを有
   する、光情報処理装置の入力側に入力信号を供給する回路素子が設けられ、また出力側
   に出力信号を受ける回路素子が設けられており、
   前記光導波装置においては、
   前記コアの複数個が並列に配置されていて、これらの複数のコアの配列方向と直交
   する長さ方向におけるそれぞれの前記光入出射部の各側端面が、外部に露出した傾斜
   ミラー面に形成されていて、これらの傾斜ミラー面によって入射光又は出射光が前記
   コア内へ又は前記コア外へ反射され、
   前記第１及び第２のクラッドが互いに同一の平面形状の柔軟シート材からなってい
   て、前記複数のコアを一括して挟持した状態でこれらのコアに接合されていると共に
   、平面状の前記第１のクラッドの両端がその平面内にて前記コアの前記長さ方向に、
   前記コアの前記傾斜ミラー面よりも外側位置まで突設され、これと同様に、平面状の
   前記第２のクラッドの両端もその平面内にて前記コアの前記長さ方向に、前記コアの
   前記傾斜ミラー面よりも外側位置まで突設され、これらの前記第１及び第２のクラッ
   ドの各突設部が前記コアの前記傾斜ミラー面を前記コアの厚み方向において両側から
   覆うようにひさし状に突出しており、
   前記レンズ部を支持する小片状のレンズ支持部が、前記複数のコアの各傾斜ミラー
   面に一対一に対応した複数の前記レンズ部の周囲においてこれらの複数のレンズ部と
   一体に、かつこれらの複数のレンズ部の配列方向に延在した状態で、前記複数のレン
   ズ部と一体成形されていて、前記第１のクラッドの前記両端の突設部も含む前記第１
   のクラッドの両端部に、前記複数のコア及び前記複数のレンズ部の配列方向に沿って
   接合されており、
   前記第１のクラッドの厚み方向における両面のうち前記傾斜ミラー面とは反対側の
   面上に、前記レンズ支持部から突出して前記レンズ部が形成されている、
   電子機器。
10. 前記光入射部に、パラレル入力信号をシリアル入力信号に変換する変換器がドライバ
    アンプを介して接続され、前記受光部に、シリアル出力信号をパラレル出力信号に変換
    する変換器がトランスインピーダンスアンプ及びＩ／Ｖ変換アンプを介して接続されて
    いる、請求項９に記載した電子機器。
11. 前記コアの厚み方向において前記レンズ部とは反対側の前記コアの他方の面上に、前
    記第１のクラッドとは別の前記第２のクラッドが設けられている、請求項９に記載した
    電子機器。

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