JP5760628B2 - Optical waveguide, opto-electric hybrid board, and electronic equipment - Google Patents

Optical waveguide, opto-electric hybrid board, and electronic equipment Download PDF

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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、情報化の波とともに、大容量の情報を高速で通信可能な広帯域回線(ブロードバンド)の普及が進んでいる。また、これらの広帯域回線に情報を伝送する装置として、ルーター装置、WDM(Wavelength Division Multiplexing)装置等の伝送装置が用いられている。これらの伝送装置内には、LSIのような演算素子、メモリーのような記憶素子等が組み合わされた信号処理基板が多数設置されており、各回線の相互接続を担っている。   In recent years, with the wave of computerization, wideband lines (broadband) capable of communicating a large amount of information at high speed have been spreading. Also, as devices for transmitting information to these broadband lines, transmission devices such as router devices and WDM (Wavelength Division Multiplexing) devices are used. In these transmission apparatuses, a large number of signal processing boards in which arithmetic elements such as LSIs and storage elements such as memories are combined are installed, and each line is interconnected.

各信号処理基板には、演算素子や記憶素子等が電気配線で接続された回路が構築されているが、近年、処理する情報量の増大に伴って、各基板では、極めて高いスループットで情報を伝送することが要求されている。しかしながら、情報伝送の高速化に伴い、クロストークや高周波ノイズの発生、電気信号の劣化等の問題が顕在化しつつある。このため、電気配線がボトルネックとなって、信号処理基板のスループットの向上が困難になっている。また、同様の課題は、スーパーコンピューターや大規模サーバー等でも顕在化しつつある。   Each signal processing board has a circuit in which arithmetic elements, storage elements, etc. are connected by electrical wiring. However, with the increase in the amount of information to be processed in recent years, each board has a very high throughput. It is required to transmit. However, with the speeding up of information transmission, problems such as generation of crosstalk and high frequency noise and deterioration of electric signals are becoming apparent. For this reason, electrical wiring becomes a bottleneck, making it difficult to improve the throughput of the signal processing board. Similar problems are also becoming apparent in supercomputers and large-scale servers.

一方、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。   On the other hand, an optical communication technique for transferring data using an optical carrier wave has been developed, and in recent years, an optical waveguide is becoming popular as a means for guiding the optical carrier wave 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 the light of the optical carrier wave, 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り信号処理基板内の電気配線を置き換えられると、前述したような電気配線の問題が解消され、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。   If the electrical wiring in the signal processing board is replaced by such an optical waveguide, it is expected that the problem of the electrical wiring as described above will be solved and the signal processing board can be further increased in throughput.

ところで、電気配線を光導波路に置き換える際には、発光素子と受光素子とを備え、これらの間を光導波路で光学的に接続してなる光導波路モジュールが用いられる。   By the way, when the electric wiring is replaced with an optical waveguide, an optical waveguide module that includes a light emitting element and a light receiving element and optically connects the light emitting element and the light receiving element is used.

例えば、特許文献1には、プリント基板と、プリント基板上に搭載された発光素子と、プリント基板の下面側に設けられた光導波路と、を有する光インターフェースが開示されている。そして、光導波路と発光素子との間は、プリント基板に形成された、光信号を伝送するための貫通孔であるスルーホールを介して光学的に接続されている。また、光導波路の両端には、光導波路の光路を変換するミラーが形成されている。   For example, Patent Document 1 discloses an optical interface having a printed circuit board, a light emitting element mounted on the printed circuit board, and an optical waveguide provided on the lower surface side of the printed circuit board. The optical waveguide and the light emitting element are optically connected through a through hole, which is a through hole for transmitting an optical signal, formed on the printed board. Further, mirrors for converting the optical path of the optical waveguide are formed at both ends of the optical waveguide.

しかしながら、上述したような光インターフェースでは、発光素子と光導波路との光結合において、あるいは、受光素子と光導波路との光結合において、光結合損失が大きいことが課題となっている。具体的には、発光素子の発光部から出射した信号光がスルーホールを通過して光導波路に入射する際、信号光が放射状に発散してしまうため、全ての信号光をミラーに入射させることができない。同様に、光導波路を伝搬し、ミラーで反射された信号光がスルーホールを通過して受光素子に入射する際にも、全ての信号光を受光素子に入射させることができない。このため、信号光の一部は光通信に寄与せず、光結合損失の増加を招いている。   However, the optical interface as described above has a problem that the optical coupling loss is large in the optical coupling between the light emitting element and the optical waveguide or in the optical coupling between the light receiving element and the optical waveguide. Specifically, when the signal light emitted from the light emitting portion of the light emitting element passes through the through hole and enters the optical waveguide, the signal light radiates radially, so that all the signal light is incident on the mirror. I can't. Similarly, when the signal light propagating through the optical waveguide and reflected by the mirror passes through the through hole and enters the light receiving element, it is not possible to make all the signal light enter the light receiving element. For this reason, a part of the signal light does not contribute to the optical communication, resulting in an increase in optical coupling loss.

また、近年では、厚さ方向に複数のコア部を積層した光導波路が開発されている。このような光導波路では、コア部を高密度に集積することができるが、受発光素子との光結合において光結合損失がより増大する。これは、複数のコア部を積層したような形態の光導波路では、光導波路上に載置した受発光素子とミラーとの距離が必然的に長くなり、その間における損失が増大するからである。   In recent years, optical waveguides in which a plurality of core portions are laminated in the thickness direction have been developed. In such an optical waveguide, the core portion can be integrated at a high density, but the optical coupling loss is further increased in the optical coupling with the light emitting / receiving element. This is because, in an optical waveguide in which a plurality of core portions are stacked, the distance between the light emitting / receiving element placed on the optical waveguide and the mirror is inevitably increased, and the loss therebetween increases.

特開2005−294407号公報JP 2005-294407 A

本発明の目的は、受発光素子との光結合効率が高く、高密度化しても高品質の光通信が可能な光導波路、および、前記光導波路を備えた信頼性の高い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 having high optical coupling efficiency with a light emitting / receiving element and capable of high-quality optical communication even when the density is increased, and a highly reliable opto-electric hybrid board including the optical waveguide, and To provide electronic equipment.

このような目的は、下記(1)〜(10)の本発明により達成される。
(1) 第1コア部と前記第1コア部に隣接する第1側面クラッド部とを備える第1のコア層と、クラッド層と、第2コア部と前記第2コア部に隣接する第2側面クラッド部とを備える第2のコア層とが、この順で積層されてなる部分を含む積層体と、
前記第1コア部内および前記第2コア部内にそれぞれ設けられた第1の光路と、
前記第1コア部内に設けられた光反射面と、
前記積層体の表面上に設けられた接続点と、
前記光反射面と前記接続点とを光学的に接続し、前記第1の光路と交差する第2の光路と、
前記第1コア部を横切るように、前記第1コア部内の前記第1の光路の前記光反射面とは反対側に設けられ、前記第1コア部より屈折率の低い第1低屈折率層と、
前記第2のコア層における前記第2の光路を挟むように、かつ、前記第2コア部を横切るように、前記第2コア部内の前記第1の光路の一端側と他端側とにそれぞれ設けられ、前記第2コア部より屈折率の低い第2低屈折率層と、
を有し、
前記積層体の表面を平面視したとき、前記第1低屈折率層、および、2つの前記第2低屈折率層のうちの1つは、互いに同じ位置に設けられていることを特徴とする光導波路。
Such an object is achieved by the present inventions (1) to (10) below.
(1) a first core layer comprising a first side cladding portion adjacent to the first core portion and the first core portion, a cladding layer, a second adjacent to the second core portion and second core portion A laminated body including a portion in which a second core layer including a side clad portion is laminated in this order ;
A first optical path provided in each of the first core part and the second core part;
A light reflecting surface provided in the first core portion;
Connection points provided on the surface of the laminate;
A second optical path that optically connects the light reflecting surface and the connection point and intersects the first optical path;
A first low refractive index layer that is provided on the opposite side of the first optical path in the first core portion from the light reflecting surface so as to cross the first core portion and has a lower refractive index than the first core portion. When,
The one end side and the other end side of the first optical path in the second core part so as to sandwich the second optical path in the second core layer and across the second core part, respectively. A second low refractive index layer provided and having a refractive index lower than that of the second core portion;
I have a,
When the surface of the laminate is viewed in plan, the first low refractive index layer and one of the two second low refractive index layers are provided at the same position. Optical waveguide.

(2) 前記光反射面は、前記第1コア部を斜めに横切る面で構成されており、
2つの前記第2低屈折率層のうちの他の1つは、前記光反射面と前記クラッド層とが交わる位置に設けられている上記(1)に記載の光導波路。
(2) The light reflecting surface is configured by a surface that obliquely crosses the first core portion,
Two said second other one of the low refractive index layer is an optical waveguide according to the above (1) that is disposed at a position where said light reflecting surface and the cladding layer meet.

(3) さらに、前記第2コア部内に設けられた光反射面と、
前記積層体の表面上に設けられ、前記第2コア部内に設けられた前記光反射面と光学的に接続された接続点と、
を有し、
前記積層体の表面を平面視したとき、前記第1コア部内に設けられた前記光反射面の位置と前記第2コア部内に設けられた前記光反射面の位置とが、互いに異なっている上記(1)または(2)に記載の光導波路。
(3) Furthermore, a light reflecting surface provided in the second core part;
A connection point provided on the surface of the laminate and optically connected to the light reflecting surface provided in the second core part;
Have
When the surface of the laminate is viewed in plan, the position of the light reflecting surface provided in the first core portion and the position of the light reflecting surface provided in the second core portion are different from each other. The optical waveguide according to (1) or (2) .

(4) 前記第1低屈折率層の厚さおよび前記第2低屈折率層の厚さは、それぞれ0.5〜50μmである上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の光導波路。 (4) The optical waveguide according to any one of (1) to (3) , wherein a thickness of the first low refractive index layer and a thickness of the second low refractive index layer are each 0.5 to 50 μm. .

(5) 前記第1のコア層および前記第2のコア層は、それぞれ、活性放射線の照射領域と非照射領域との間で屈折率差を形成することにより製造されている上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の光導波路。(5) Each of the first core layer and the second core layer is manufactured by forming a refractive index difference between an active radiation irradiation region and a non-irradiation region. The optical waveguide according to any one of (4).
(6) 前記第1低屈折率層および前記第2低屈折率層は、互いに同一の露光プロセスにより形成されている上記(5)に記載の光導波路。(6) The optical waveguide according to (5), wherein the first low refractive index layer and the second low refractive index layer are formed by the same exposure process.

(7) 第1コア部のうち、前記低屈折率層より光入射側に位置する部分の幅は、前記低屈折率層より光出射側に位置する部分の幅よりも小さくなっている上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の光導波路。
(8) 前記第2コア部内の前記第1の光路の一端側に設けられた前記第2低屈折率層を一端側第2低屈折率層とし、前記第1の光路の他端側に設けられた前記第2低屈折率層を他端側第2低屈折率層としたとき、
前記第2コア部内の前記一端側第2低屈折率層と前記他端側第2低屈折率層との間に設けられた、前記第2コア部より屈折率の低い中間第2低屈折率層をさらに有する上記(1)ないし(7)のいずれかに記載の光導波路。
(7) before SL of the first core portion, the width of the portion located above the light incident side of the low refractive index layer is smaller than the width of the portion located on the light emission side than the low-refractive index layer The optical waveguide according to any one of (1) to (6) above.
(8) The second low refractive index layer provided on one end side of the first optical path in the second core portion is used as one end side second low refractive index layer, and provided on the other end side of the first optical path. When the second low refractive index layer is a second low refractive index layer on the other end side,
An intermediate second low refractive index that is provided between the one end side second low refractive index layer and the other end side second low refractive index layer in the second core portion and has a refractive index lower than that of the second core portion. The optical waveguide according to any one of (1) to (7), further including a layer.

(9) 上記(1)ないし(8)のいずれか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。 (9) An opto-electric hybrid board comprising the optical waveguide according to any one of (1) to (8) .

(10) 上記(9)に記載の光電気混載基板を備えることを特徴とする電子機器。 (10) An electronic apparatus comprising the opto-electric hybrid board according to (9) .

本発明によれば、受発光素子と光反射面との間の光路に沿って、コア部より低屈折率の低屈折率層を設けたことにより、受発光素子との光結合効率を高めることができ、高密度化しても高品質の光通信が可能な光導波路が得られる。   According to the present invention, by providing a low refractive index layer having a lower refractive index than the core along the optical path between the light emitting / receiving element and the light reflecting surface, the optical coupling efficiency with the light receiving / emitting element is increased. An optical waveguide capable of high-quality optical communication even when the density is increased can be obtained.

また、本発明によれば、このような光導波路を備えることにより、光通信のS/N比を高めることができるので、信頼性の高い光電気混載基板および電子機器が得られる。   Further, according to the present invention, by providing such an optical waveguide, the S / N ratio of optical communication can be increased, and thus a highly reliable opto-electric hybrid board and electronic device can be obtained.

本発明の光導波路の第1実施形態およびこれを含む光導波路モジュールを示す(一部透過して示す)分解斜視図である。1 is an exploded perspective view showing a first embodiment of an optical waveguide of the present invention and an optical waveguide module including the optical waveguide module (partially shown). FIG. 図1のY−Y線断面図である。It is the YY sectional view taken on the line of FIG. 図2の部分拡大図である。FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. 2. 図2の部分拡大図である。FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. 2. 図1に示す光導波路を一部が透過するようにして示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a part of the optical waveguide shown in FIG. 本発明の光導波路の第2実施形態およびこれを含む光導波路モジュールを示す(一部透過して示す)分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows 2nd Embodiment of the optical waveguide of this invention, and an optical waveguide module containing the same (it shows partially transmitting). 図6に示す光導波路を一部が透過するようにして示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing a part of the optical waveguide shown in FIG. 図2に示す光導波路を製造する方法を説明するための図(断面図)である。It is a figure (sectional drawing) for demonstrating the method of manufacturing the optical waveguide shown in FIG. 図2に示す光導波路を製造する方法を説明するための図(断面図)である。It is a figure (sectional drawing) for demonstrating the method of manufacturing the optical waveguide shown in FIG. 図2に示す光導波路を製造する方法を説明するための図(断面図)である。It is a figure (sectional drawing) for demonstrating the method of manufacturing the optical waveguide shown in FIG. 図2に示す光導波路を製造する方法を説明するための図(断面図)である。It is a figure (sectional drawing) for demonstrating the method of manufacturing the optical waveguide shown in FIG. 照射領域と非照射領域との間で屈折率差が生じる様子を説明するための図であり、層の横断面の位置を横軸にとり、横断面の屈折率を縦軸にとったときの屈折率分布を示す図である。It is a figure for demonstrating a mode that a refractive index difference arises between an irradiation area | region and a non-irradiation area | region, taking the position of the cross section of a layer on a horizontal axis, and refraction when taking the refractive index of a cross section on a vertical axis | shaft. It is a figure which shows rate distribution. 比較例で得られた光導波路を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the optical waveguide obtained by the comparative example.

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.

<光導波路および光導波路モジュール>
≪第1実施形態≫
まず、本発明の光導波路の第1実施形態およびこれを含む光導波路モジュール(本発明の光電気混載基板)について説明する。
<Optical waveguide and optical waveguide module>
<< First Embodiment >>
First, the first embodiment of the optical waveguide of the present invention and the optical waveguide module (the opto-electric hybrid board of the present invention) including the same will be described.

図1は、本発明の光導波路の第1実施形態およびこれを含む光導波路モジュールを示す(一部透過して示す)分解斜視図、図2は、図1のY−Y線断面図、図3、4は、それぞれ図2の部分拡大図である。なお、以下の説明では、図1〜4の上側を「上」、下側を「下」という。また、図2〜4では、図が煩雑になるのを避けるため、支持フィルムおよびカバーフィルムの図示を省略している。また、各図では、光導波路の上下方向を強調して描いている。   FIG. 1 is an exploded perspective view showing a first embodiment of an optical waveguide of the present invention and an optical waveguide module including the optical waveguide, and FIG. 2 is a sectional view taken along line YY of FIG. 3 and 4 are partially enlarged views of FIG. In the following description, the upper side of FIGS. 1 to 4 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”. Moreover, in FIGS. 2-4, in order to avoid that a figure becomes complicated, illustration of a support film and a cover film is abbreviate | omitted. In each figure, the vertical direction of the optical waveguide is emphasized.

図1に示す光導波路1は、一方の端部から他方の端部に信号光を伝送する光配線として機能するものであり、ここでは、一例として図1に示す光入射端部1Aから信号光を入射し、光出射端部1Bから信号光を出射する場合について説明する。   An optical waveguide 1 shown in FIG. 1 functions as an optical wiring that transmits signal light from one end to the other end. Here, as an example, signal light from the light incident end 1A shown in FIG. Will be described, and signal light is emitted from the light emitting end 1B.

図1に示す光導波路1は、下側からクラッド層111、コア層131、クラッド層112、コア層132、およびクラッド層113をこの順で積層してなる積層体12を有しており、細長い帯状をなしている。   The optical waveguide 1 shown in FIG. 1 has a laminated body 12 in which a clad layer 111, a core layer 131, a clad layer 112, a core layer 132, and a clad layer 113 are laminated in this order from the lower side. It has a belt shape.

コア層131、132中には、図1、2に示すように、それぞれ、光入射端部1Aから光出射端部1Bにかけて並列して延在する2つのコア部14が形成されており、光導波路1全体には4つのコア部14が形成されている。コア層131、132のうち、コア部14以外の部分は側面クラッド部15である。なお、一部の図に示す各コア部14にはドットを付している。   As shown in FIGS. 1 and 2, two core portions 14 extending in parallel from the light incident end portion 1 </ b> A to the light emitting end portion 1 </ b> B are formed in the core layers 131 and 132, respectively. Four core portions 14 are formed in the entire waveguide 1. Of the core layers 131 and 132, the portion other than the core portion 14 is the side cladding portion 15. Note that dots are given to each core portion 14 shown in some drawings.

このような光導波路1のうち、コア層131の光入射端部1Aにはミラー(光反射面)1612が、光出射端部1Bにはミラー1614が、それぞれコア部14ごとに設けられている。また、コア層132の光入射端部1Aにはミラー1611が、光出射端部1Bにはミラー1613が、それぞれコア部14ごとに設けられている。これらのミラー1611、1612、1613、1614は、図2の左右方向に延在する光導波路1の光路を、光導波路1の外部へと変換するものである。具体的には、図2に示すミラー1611、1612は、それぞれ光入射端部1Aにおいて光導波路1の光路が発光素子71、72の発光部711、721と光学的に接続されるよう、光路を上方に90°変換する。同様に、ミラー1613、1614は、光出射端部1Bにおいて光導波路1の光路が受光素子73、74の受光部731、741と光学的に接続されるよう、光路を上方に90°変換する。このようなミラー1611、1612、1613、1614を介することにより、発光素子71、72から出射した信号光を光導波路1のコア部14に入射させ、また、コア部14を伝搬してきた信号光を受光素子73、74に入射させることができる。その結果、発光素子71、72と受光素子73、74との間で光通信が可能になる。   In such an optical waveguide 1, a mirror (light reflecting surface) 1612 is provided at the light incident end 1 </ b> A of the core layer 131, and a mirror 1614 is provided at the light emitting end 1 </ b> B for each core part 14. . Further, a mirror 1611 is provided at the light incident end 1A of the core layer 132, and a mirror 1613 is provided at the light emitting end 1B for each core part 14, respectively. These mirrors 1611, 1612, 1613, 1614 convert the optical path of the optical waveguide 1 extending in the left-right direction in FIG. 2 to the outside of the optical waveguide 1. Specifically, the mirrors 1611 and 1612 shown in FIG. 2 change the optical path so that the optical path of the optical waveguide 1 is optically connected to the light emitting parts 711 and 721 of the light emitting elements 71 and 72 at the light incident end 1A, respectively. Convert 90 ° upward. Similarly, the mirrors 1613 and 1614 convert the optical path upward by 90 ° so that the optical path of the optical waveguide 1 is optically connected to the light receiving portions 731 and 741 of the light receiving elements 73 and 74 at the light emitting end 1B. Through such mirrors 1611, 1612, 1613, 1614, the signal light emitted from the light emitting elements 71, 72 is incident on the core portion 14 of the optical waveguide 1, and the signal light propagated through the core portion 14 is The light can be incident on the light receiving elements 73 and 74. As a result, optical communication is possible between the light emitting elements 71 and 72 and the light receiving elements 73 and 74.

ここで、各コア部14は、図2に示すように、ミラー1612の近傍において途中で途切れている。この途切れた部分は、コア部14よりも屈折率の低い材料で構成され、光路を横切るように設けられた薄い層状をなしている。この部分を低屈折率層145という。また、コア部14は、ミラー1614の近傍においても途中で途切れており、途切れた部分が低屈折率層145になっている。   Here, as shown in FIG. 2, each core portion 14 is interrupted in the vicinity of the mirror 1612. The interrupted portion is made of a material having a refractive index lower than that of the core portion 14, and has a thin layer shape provided so as to cross the optical path. This portion is referred to as a low refractive index layer 145. The core portion 14 is also interrupted in the vicinity of the mirror 1614, and the interrupted portion is a low refractive index layer 145.

このような低屈折率層145は、コア部14との間で信号光を反射することにより、本来であれば損失になっていたはずの信号光を光路に戻すよう作用する。このため、低屈折率層145を設けることにより、例えば発光素子72から出射してミラー1612へ入射する信号光の入射効率を高めるとともに、ミラー1614から出射して受光素子74へ入射する信号光の入射効率を高めることができる。すなわち、光導波路1と受発光素子との光結合効率を高めることができる。また、光結合効率が向上を多少犠牲にする場合、その分、相互のアライメント精度やミラー1612、1614の面精度の許容幅を緩和することができる。このため、ミラー1612、1614の形成が容易になり、光導波路1は低コストで製造可能なものとなる。   Such a low refractive index layer 145 acts to return the signal light that would otherwise have been lost to the optical path by reflecting the signal light with the core portion 14. Therefore, by providing the low refractive index layer 145, for example, the incident efficiency of the signal light that is emitted from the light emitting element 72 and incident on the mirror 1612 is increased, and the signal light that is emitted from the mirror 1614 and incident on the light receiving element 74 is increased. Incident efficiency can be increased. That is, the optical coupling efficiency between the optical waveguide 1 and the light emitting / receiving element can be increased. Further, when the improvement in optical coupling efficiency is sacrificed to some extent, the allowable range of mutual alignment accuracy and surface accuracy of the mirrors 1612 and 1614 can be relaxed accordingly. For this reason, the mirrors 1612 and 1614 can be easily formed, and the optical waveguide 1 can be manufactured at low cost.

以下、光導波路1および光導波路モジュール10の各部について詳述する。
(コア層)
コア層131、132には、前述したように、それぞれ2つのコア部14と側面クラッド部15とが形成されている。
Hereinafter, each part of the optical waveguide 1 and the optical waveguide module 10 will be described in detail.
(Core layer)
As described above, the core layers 131 and 132 are each formed with the two core portions 14 and the side cladding portions 15.

図2に示す光導波路1では、例えばミラー1611を介して入射された信号光を、コア部14とクラッド部(各クラッド層112、113および各側面クラッド部15)との界面で全反射させ、他方の端部に伝搬させることができる。   In the optical waveguide 1 shown in FIG. 2, for example, the signal light incident through the mirror 1611 is totally reflected at the interface between the core part 14 and the clad parts (the clad layers 112 and 113 and the side clad parts 15). It can be propagated to the other end.

コア部14とクラッド部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14の屈折率は、クラッド部の屈折率より大きければよく、その差は特に限定されないものの、クラッド部の屈折率の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。一方、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。屈折率の差が前記下限値未満であると光を伝達する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えても、光の伝送効率のそれ以上の増大は期待できない。   In order to cause total reflection at the interface between the core part 14 and the clad part, a difference in refractive index needs to exist at the interface. Although the refractive index of the core part 14 should just be larger than the refractive index of a clad part, and the difference is not specifically limited, It is preferable that it is 0.5% or more of the refractive index of a clad part, and it is 0.8% or more. Is more preferable. On the other hand, the upper limit value may not be set, but is preferably about 5.5%. If the difference in refractive index is less than the lower limit, the effect of transmitting light may be reduced, and even if the upper limit is exceeded, no further increase in light transmission efficiency can be expected.

なお、前記屈折率差とは、コア部14の屈折率をA、クラッド部の屈折率をBとしたとき、次式で表わされる。
屈折率差(%)=|A/B−1|×100
The difference in refractive index is expressed by the following equation, where A is the refractive index of the core portion 14 and B is the refractive index of the cladding portion.
Refractive index difference (%) = | A / B-1 | × 100

また、図1に示す構成では、コア部14は平面視で直線状に形成されているが、途中で湾曲、分岐等していてもよく、その形状は任意である。   Moreover, in the structure shown in FIG. 1, although the core part 14 is formed in linear form by planar view, you may be curving, branching, etc. in the middle, The shape is arbitrary.

また、コア部14の横断面形状は、正方形または矩形(長方形)のような四角形であるのが一般的であるが、特に限定されず、真円、楕円のような円形、菱形、三角形、五角形のような多角形であってもよい。   The cross-sectional shape of the core portion 14 is generally a square such as a square or a rectangle (rectangle), but is not particularly limited, and is not limited to a circle, such as a perfect circle or an ellipse, a rhombus, a triangle, or a pentagon. A polygon such as

コア部14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、20〜70μm程度であるのがさらに好ましい。   The width and height of the core portion 14 are not particularly limited, but are preferably about 1 to 200 μm, more preferably about 5 to 100 μm, and still more preferably about 20 to 70 μm.

コア層131、132の構成材料(主材料)としては、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、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリウレタン、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く、未重合のモノマーを含んでいてもよい。コア層131、132では、主材料は同一であるものの、材料の分子構造、添加物の濃度等が相違することにより、コア部14と側面クラッド部15との間の屈折率差が発現していてもよい。   The constituent materials (main materials) of the core layers 131 and 132 include acrylic resin, methacrylic resin, polycarbonate, polystyrene, epoxy resin, polyamide, polyimide, polybenzoxazole, polysilane, polysilazane, silicone resin, fluorine resin, In addition to various resin materials such as cyclic olefin resins such as polyurethane, benzocyclobutene resin and norbornene resin, glass materials such as quartz glass and borosilicate glass can be used. The resin material may be a composite material obtained by combining materials having different compositions, and may contain an unpolymerized monomer. In the core layers 131 and 132, although the main material is the same, a difference in refractive index between the core portion 14 and the side cladding portion 15 is developed due to the difference in the molecular structure of the material, the concentration of the additive, and the like. May be.

また、これらの中でも特にノルボルネン系樹脂が好ましい。ノルボルネン系樹脂は、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。   Of these, norbornene resins are particularly preferable. Norbornene-based resins include, for example, ring-opening metathesis polymerization (ROMP), combination of ROMP and hydrogenation reaction, polymerization by radical or cation, polymerization using a cationic palladium polymerization initiator, and other polymerization initiators (for example, It can be obtained by all known polymerization methods such as polymerization using nickel or other transition metal polymerization initiators).

(クラッド層)
クラッド層111、112、113は、コア層131、132の上部および下部に位置している。
(Clad layer)
The clad layers 111, 112, 113 are located above and below the core layers 131, 132.

クラッド層111、112、113の平均厚さは、コア層131、132の平均厚さ(各コア部14の平均高さ)の0.1〜1.5倍程度であるのが好ましく、0.2〜1.25倍程度であるのがより好ましく、具体的には、クラッド層111、112、113の平均厚さは、特に限定されないが、それぞれ、通常、1〜200μm程度であるのが好ましく、3〜100μm程度であるのがより好ましく、5〜60μm程度であるのがさらに好ましい。これにより、光導波路1が必要以上に大型化(厚膜化)するのを防止しつつ、クラッド層としての機能が好適に発揮される。   The average thickness of the clad layers 111, 112, 113 is preferably about 0.1 to 1.5 times the average thickness of the core layers 131, 132 (average height of each core portion 14). More preferably, the average thickness of the clad layers 111, 112, and 113 is not particularly limited, but is usually preferably about 1 to 200 μm. More preferably, it is about 3-100 micrometers, and it is further more preferable that it is about 5-60 micrometers. Thereby, the function as a clad layer is suitably exhibited while preventing the optical waveguide 1 from becoming unnecessarily large (thickened).

また、各クラッド層111、112、113の構成材料としては、例えば、前述したコア層131、132の構成材料と同様の材料を用いることができるが、特にノルボルネン系樹脂が好ましい。   Moreover, as a constituent material of each cladding layer 111,112,113, the material similar to the constituent material of the core layers 131 and 132 mentioned above can be used, for example, but norbornene-type resin is especially preferable.

また、コア層131、132の構成材料およびクラッド層111、112、113の構成材料を選択する場合、両者の間の屈折率差を考慮して材料を選択すればよい。具体的には、コア層131とクラッド層111、112との境界において光を確実に全反射させるため、コア層131の構成材料の屈折率がクラッド層111、112の屈折率に比べ十分に大きくなるように材料を選択すればよい。これにより、光導波路1の厚さ方向において十分な屈折率差が得られ、コア部14からクラッド層111、112に光が漏れ出るのを抑制することができる。   Moreover, when selecting the constituent material of the core layers 131 and 132 and the constituent material of the clad layers 111, 112, and 113, the material may be selected in consideration of the difference in refractive index between them. Specifically, the refractive index of the constituent material of the core layer 131 is sufficiently larger than the refractive index of the cladding layers 111 and 112 in order to ensure total reflection of light at the boundary between the core layer 131 and the cladding layers 111 and 112. What is necessary is just to select a material so that it may become. Thereby, a sufficient refractive index difference is obtained in the thickness direction of the optical waveguide 1, and light can be prevented from leaking from the core portion 14 to the cladding layers 111 and 112.

なお、光の減衰を抑制する観点からは、コア層131の構成材料とクラッド層111、112の構成材料との密着性(親和性)が高いことも重要である。   From the viewpoint of suppressing light attenuation, it is also important that the adhesiveness (affinity) between the constituent material of the core layer 131 and the constituent materials of the cladding layers 111 and 112 is high.

(支持フィルム)
光導波路1の下面には、必要に応じて、図1に示すような支持フィルム2を積層するようにしてもよい。
(Support film)
A support film 2 as shown in FIG. 1 may be laminated on the lower surface of the optical waveguide 1 as necessary.

支持フィルム2は、光導波路1の下面を支持して、保護・補強する。これにより、光導波路1の信頼性および機械的特性を高めることができる。   The support film 2 supports the lower surface of the optical waveguide 1 to protect and reinforce it. Thereby, the reliability and mechanical characteristics of the optical waveguide 1 can be improved.

このような支持フィルム2の構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド等の各種樹脂材料の他、銅、アルミニウム、銀等の金属材料が挙げられる。なお、金属材料の場合は、支持フィルム2として金属箔が用いられる。   Examples of the constituent material of the support film 2 include various resin materials such as polyethylene terephthalate (PET), polyolefin such as polyethylene and polypropylene, polyimide and polyamide, and metal materials such as copper, aluminum and silver. It is done. In the case of a metal material, a metal foil is used as the support film 2.

また、支持フィルム2の平均厚さは、特に限定されないが、5〜200μm程度であるのが好ましく、10〜100μm程度であるのがより好ましい。これにより、支持フィルム2は、適度な剛性を有するものとなるため、光導波路1を確実に支持するとともに、光導波路1の柔軟性を阻害し難くなる。   Moreover, although the average thickness of the support film 2 is not specifically limited, It is preferable that it is about 5-200 micrometers, and it is more preferable that it is about 10-100 micrometers. Thereby, since the support film 2 has moderate rigidity, while supporting the optical waveguide 1 reliably, it becomes difficult to inhibit the softness | flexibility of the optical waveguide 1. FIG.

なお、支持フィルム2と光導波路1との間は接着または接合されているが、その方法としては、熱圧着、接着剤または粘着剤による接着等が挙げられる。   The support film 2 and the optical waveguide 1 are bonded or bonded, and examples of the method include thermocompression bonding, bonding with an adhesive or a pressure sensitive adhesive, and the like.

このうち、接着層としては、例えば、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤の他、各種ホットメルト接着剤(ポリエステル系、変性オレフィン系)等が挙げられる。また、特に耐熱性の高いものとして、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリイミドアミドエーテル、ポリエステルイミド、ポリイミドエーテル等の熱可塑性ポリイミド接着剤が好ましく用いられる。このような材料で構成された接着層は、比較的柔軟性に富んでいるため、光導波路1の形状が変化したとしても、その変化に自在に追従することができる。その結果、形状変化に伴う剥離を確実に防止し得るものとなる。   Among these, as an adhesive layer, various hot-melt-adhesives (polyester type | system | group, modified olefin type | system | group) etc. are mentioned other than an acrylic adhesive, a urethane type adhesive agent, a silicone type adhesive agent, for example. Moreover, as a thing with especially high heat resistance, thermoplastic polyimide adhesive agents, such as a polyimide, a polyimide amide, a polyimide amide ether, a polyester imide, a polyimide ether, are used preferably. Since the adhesive layer made of such a material is relatively flexible, even if the shape of the optical waveguide 1 changes, the change can be freely followed. As a result, it is possible to reliably prevent peeling due to the shape change.

このような接着層の平均厚さは、特に限定されないが、1〜100μm程度であるのが好ましく、5〜60μm程度であるのがより好ましい。   The average thickness of such an adhesive layer is not particularly limited, but is preferably about 1 to 100 μm, and more preferably about 5 to 60 μm.

(カバーフィルム)
一方、光導波路1の上面には、必要に応じて、図1に示すようなカバーフィルム3を積層するようにしてもよい。
(Cover film)
On the other hand, you may make it laminate | stack the cover film 3 as shown in FIG. 1 on the upper surface of the optical waveguide 1 as needed.

カバーフィルム3は、光導波路1を保護するとともに、光導波路1を上方から支持するものである。これにより、汚れや傷などから光導波路1が保護され、光導波路1の信頼性および機械的特性を高めることができる。   The cover film 3 protects the optical waveguide 1 and supports the optical waveguide 1 from above. Thereby, the optical waveguide 1 is protected from dirt and scratches, and the reliability and mechanical characteristics of the optical waveguide 1 can be improved.

このようなカバーフィルム3の構成材料としては、支持フィルム2の構成材料と同様であり、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド等の各種樹脂材料の他、銅、アルミニウム、銀等の金属材料が挙げられる。なお、金属材料の場合は、カバーフィルム3として金属箔が用いられる。また、カバーフィルム3を貫通するように光路が設定された場合、カバーフィルム3の構成材料は実質的に透明であるのが好ましい。   As a constituent material of such a cover film 3, it is the same as the constituent material of the support film 2. For example, in addition to various resin materials such as polyethylene terephthalate (PET), polyolefin such as polyethylene and polypropylene, polyimide and polyamide, Metal materials, such as copper, aluminum, silver, are mentioned. In the case of a metal material, a metal foil is used as the cover film 3. Further, when the optical path is set so as to penetrate the cover film 3, the constituent material of the cover film 3 is preferably substantially transparent.

また、カバーフィルム3の平均厚さは、特に限定されないが、3〜50μm程度であるのが好ましく、5〜30μm程度であるのがより好ましい。カバーフィルム3の厚さを前記範囲内とすることにより、カバーフィルム3は光通信において十分な光透過率を有するとともに、光導波路1を確実に保護するために十分な剛性を有するものとなる。   Moreover, although the average thickness of the cover film 3 is not specifically limited, It is preferable that it is about 3-50 micrometers, and it is more preferable that it is about 5-30 micrometers. By setting the thickness of the cover film 3 within the above range, the cover film 3 has sufficient light transmittance in optical communication, and has sufficient rigidity to reliably protect the optical waveguide 1.

なお、カバーフィルム3と光導波路1との間は接着または接合されているが、その方法としては、熱圧着、接着剤または粘着剤による接着等が挙げられる。このうち、接着剤としては前述したようなものを用いることができる。   Note that the cover film 3 and the optical waveguide 1 are bonded or bonded, and examples of the method include thermocompression bonding, bonding with an adhesive or a pressure sensitive adhesive, and the like. Of these, the adhesive described above can be used.

(ミラー)
図2に示すミラー(光反射面)1611、1612、1613、1614は、それぞれ光導波路1に掘り込み加工を施し、これにより得られた凹部(空間)1601、1602、1603、1604の内壁面の一部で構成される。この内壁面の一部には、コア部14を光路に対して斜め45°に横切るよう形成された平面が含まれており、この平面がミラー1611、1612、1613、1614となる。図2に示す凹部1601、1603は、クラッド層111、コア層131、クラッド層112およびコア層132にわたって形成されている。また、凹部1602、1604は、クラッド層111およびコア層131にわたって形成されている。また、図2では省略されているが、支持フィルム2やカバーフィルム3にも施されていてもよい。なお、ミラー1611、1612、1613、1614には、必要に応じて反射膜を成膜するようにしてもよい。この反射膜としては、Au、Ag、Al等の金属膜が好ましく用いられる。
(mirror)
Mirrors (light reflecting surfaces) 1611, 1612, 1613, and 1614 shown in FIG. 2 are formed by digging into the optical waveguide 1, and the inner wall surfaces of the recesses (spaces) 1601, 1602, 1603, and 1604 obtained thereby. Consists of part. A part of the inner wall surface includes a plane formed so as to cross the core portion 14 at an angle of 45 ° with respect to the optical path, and these planes become mirrors 1611, 1612, 1613, and 1614. The recesses 1601 and 1603 shown in FIG. 2 are formed over the cladding layer 111, the core layer 131, the cladding layer 112, and the core layer 132. The recesses 1602 and 1604 are formed over the cladding layer 111 and the core layer 131. Although omitted in FIG. 2, the support film 2 and the cover film 3 may also be applied. In addition, you may make it form a reflecting film in the mirrors 1611, 1612, 1613, and 1614 as needed. As the reflective film, a metal film such as Au, Ag, or Al is preferably used.

また、凹部の形状は、ミラーを含む形状であれば、特に限定されない。また、図2では、光導波路1の途中に凹部を設けているが、光導波路1の端部に設けるようにしてもよい。具体的には、光導波路1の端部を斜めに切り落として得られる切断面にミラー1611、1612、1613、1614が形成されていてもよい。なお、光導波路1の途中に凹部を設けることにより、ミラーは凹部の内側に露出することとなり、外光の侵入を防止し易いため、安定性に優れる。   The shape of the recess is not particularly limited as long as it includes a mirror. In FIG. 2, the recess is provided in the middle of the optical waveguide 1, but it may be provided at the end of the optical waveguide 1. Specifically, mirrors 1611, 1612, 1613, and 1614 may be formed on a cut surface obtained by obliquely cutting off the end of the optical waveguide 1. By providing a recess in the middle of the optical waveguide 1, the mirror is exposed to the inside of the recess and it is easy to prevent the intrusion of external light, so that the stability is excellent.

なお、図2に示す凹部1601は、クラッド層113より下方に位置する各層に掘り込み加工を施してなるものである。この凹部1601の内壁面のうち、コア層132の露出面がミラー1611になっている。また、凹部1602は、クラッド層112より下方に位置する各層に掘り込み加工を施してなるものである。この凹部1602の内壁面のうち、コア層131の露出面がミラー1612になっている。   Note that the recess 1601 shown in FIG. 2 is formed by digging each layer located below the cladding layer 113. Of the inner wall surface of the recess 1601, the exposed surface of the core layer 132 is a mirror 1611. The recess 1602 is formed by digging each layer located below the cladding layer 112. Of the inner wall surface of the recess 1602, the exposed surface of the core layer 131 is a mirror 1612.

また、図2に示す凹部1603は、クラッド層113より下方に位置する各層に掘り込み加工を施してなるものである。この凹部1603の内壁面のうち、コア層132の露出面がミラー1613になっている。また、凹部1604は、クラッド層112より下方に位置する各層に掘り込み加工を施してなるものである。この凹部1604の内壁面のうち、コア層131の露出面がミラー1614になっている。   Further, the recess 1603 shown in FIG. 2 is formed by digging each layer positioned below the cladding layer 113. Of the inner wall surface of the recess 1603, the exposed surface of the core layer 132 is a mirror 1613. The recess 1604 is formed by digging each layer positioned below the cladding layer 112. Of the inner wall surface of the recess 1604, the exposed surface of the core layer 131 is a mirror 1614.

このように図2に示す光導波路1では、ミラーを形成すべき層とそれより下側の層とを含めて形成された凹部を有しているので、各層を積層した後、まとめて掘り込み加工を施すことで全てのミラーを形成することが可能な構造になっている。すなわち、図2に示す光導波路1の構造は、掘り込み加工の際に、コア部14に対する加工の基準位置を一度決めれば、その後、全てのミラーを形成し終わるまでその基準位置を利用することができるので、ミラー間の位置ズレを最小限に抑えることが可能な構造であるといえる。一方、各コア層のそれぞれに、そのコア層のみを掘り込む加工を施す場合には、各コア層に掘り込み加工を施した後、ミラー間の位置合わせをしつつ各層を積層しなければならず、ミラー間の位置ズレが生じ易いという点で不利である。   As described above, the optical waveguide 1 shown in FIG. 2 has a recess formed including a layer on which a mirror is to be formed and a layer below the mirror. Therefore, after laminating each layer, it is dug together. All mirrors can be formed by processing. That is, in the structure of the optical waveguide 1 shown in FIG. 2, once the processing reference position for the core portion 14 is determined at the time of digging, the reference position is used until all the mirrors are formed thereafter. Therefore, it can be said that the structure can minimize the positional deviation between the mirrors. On the other hand, when each core layer is subjected to a process of digging only the core layer, each layer must be laminated while the mirrors are aligned after the core layer is digged. However, it is disadvantageous in that the positional deviation between the mirrors is likely to occur.

したがって、図2に示す光導波路1は、ミラー間の位置精度が高いものとなり、1つの素子中に複数の発光部や受光部を備える受発光素子に対して、高い精度で位置合わせをし、高い効率で結合させ得るものとなる。   Therefore, the optical waveguide 1 shown in FIG. 2 has high positional accuracy between mirrors, and is aligned with high accuracy with respect to a light receiving / emitting device including a plurality of light emitting units and light receiving units in one element, It can be combined with high efficiency.

なお、ミラーは、例えば屈曲導波路等のその他の光路変換手段で代替することもできる。   The mirror can be replaced with other optical path conversion means such as a bent waveguide.

(発光素子および受光素子)
図2に示す発光素子71、72は、素子本体710、720と、その下面に設けられた発光部711、721と電極712、722とを有している。このような発光素子71、72の具体例としては、面発光レーザー(VCSEL)のような半導体レーザーや、発光ダイオード(LED)等が挙げられる。
(Light emitting element and light receiving element)
The light emitting elements 71 and 72 shown in FIG. 2 have element main bodies 710 and 720, light emitting portions 711 and 721 and electrodes 712 and 722 provided on the lower surface thereof. Specific examples of such light emitting elements 71 and 72 include a semiconductor laser such as a surface emitting laser (VCSEL), a light emitting diode (LED), and the like.

一方、図2に示す受光素子73、74は、素子本体730、740と、その下面に設けられた受光部731、741と電極732、742とを有している。このような受光素子73、74の具体例としては、フォトダイオード等が挙げられる。   On the other hand, the light receiving elements 73 and 74 shown in FIG. 2 have element main bodies 730 and 740, light receiving portions 731 and 741 and electrodes 732 and 742 provided on the lower surface thereof. Specific examples of such light receiving elements 73 and 74 include photodiodes.

なお、発光素子71、72や受光素子73、74としては、例えば、BGA(Ball Grid Array)タイプやLGA(Land Grid Array)タイプ等のパッケージ仕様の素子が用いられる。図2には、一例として表面実装型の素子を示している。   In addition, as the light emitting elements 71 and 72 and the light receiving elements 73 and 74, for example, BGA (Ball Grid Array) type or LGA (Land Grid Array) type elements having package specifications are used. FIG. 2 shows a surface-mount type element as an example.

また、光導波路1の上面には、電気配線77が設けられている。そして、発光素子71、72および受光素子73、74は、各種ハンダ、各種ろう材等からなるバンプ78により電気配線77に対して電気的かつ機械的に接続されている。   An electrical wiring 77 is provided on the upper surface of the optical waveguide 1. The light emitting elements 71 and 72 and the light receiving elements 73 and 74 are electrically and mechanically connected to the electric wiring 77 by bumps 78 made of various solders, various brazing materials and the like.

なお、光導波路1と発光素子71、72との隙間、および、光導波路1と受光素子73、74との隙間には、それぞれアンダーフィル(封止材)79が充填されている。これにより、発光素子71、72から出射した信号光が光導波路1に入射する際の入射効率や、光導波路1から出射した信号光が受光素子73、74に入射する際の入射効率を、それぞれ高めることができる。それとともに、振動、外力、異物付着等から発光素子71、72や受光素子73、74を保護することができる。   An underfill (sealing material) 79 is filled in the gap between the optical waveguide 1 and the light emitting elements 71 and 72 and the gap between the optical waveguide 1 and the light receiving elements 73 and 74, respectively. Thereby, the incident efficiency when the signal light emitted from the light emitting elements 71 and 72 enters the optical waveguide 1, and the incident efficiency when the signal light emitted from the optical waveguide 1 enters the light receiving elements 73 and 74, respectively. Can be increased. At the same time, the light emitting elements 71 and 72 and the light receiving elements 73 and 74 can be protected from vibration, external force, foreign matter adhesion, and the like.

アンダーフィル79の構成材料は、透明な材料であれば特に限定されないが、例えば、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂等が挙げられる。   The constituent material of the underfill 79 is not particularly limited as long as it is a transparent material, and examples thereof include an epoxy resin, a polyester resin, a polyurethane resin, and a silicone resin.

また、図2では、光導波路1の上に発光素子71、72や受光素子73、74を載置するよう図示しているが、前述したように、光導波路1と各素子との間には、カバーフィルム3が介挿されていてもよい。   Further, in FIG. 2, the light emitting elements 71 and 72 and the light receiving elements 73 and 74 are illustrated as being placed on the optical waveguide 1, but as described above, between the optical waveguide 1 and each element. The cover film 3 may be inserted.

(低屈折率層)
光導波路1は、前述したように、コア層131、132とクラッド層111、112、113とが交互に積層されてなる積層体12を有している。
(Low refractive index layer)
As described above, the optical waveguide 1 includes the laminated body 12 in which the core layers 131 and 132 and the clad layers 111, 112, and 113 are alternately laminated.

この各コア層131、132には、それぞれ2つのコア部14が形成されており、各コア部14の光路上には、ミラー1611、1612、1613、1614が形成されている。各コア部14内の光路の中心軸を第1の光路とすると、この第1の光路は、各ミラーにより、積層体12の表面上の接続点121を経て、各受発光素子と接続されるよう変換されている。なお、各ミラーと各受発光素子とをつなぐ光路の中心軸を第2の光路とする。すなわち、本明細書では、図2において各コア部14内を左右方向に延びる光路の中心軸を第1の光路とし、第1の光路に対して直交する光路の中心軸を第2の光路とする。   In each of the core layers 131 and 132, two core portions 14 are formed. On the optical path of each core portion 14, mirrors 1611, 1612, 1613, and 1614 are formed. Assuming that the central axis of the optical path in each core portion 14 is the first optical path, this first optical path is connected to each light emitting / receiving element via each connection point 121 on the surface of the laminate 12 by each mirror. Has been converted. The central axis of the optical path connecting each mirror and each light emitting / receiving element is the second optical path. In other words, in this specification, the central axis of the optical path extending in the left-right direction in each core portion 14 in FIG. 2 is defined as the first optical path, and the central axis of the optical path orthogonal to the first optical path is defined as the second optical path. To do.

ここで、ミラー1612と接続点121とを通過する第2の光路は、コア層132に形成されたコア部14中で第1の光路と交差することとなる。同様に、ミラー1614と接続点121と通過する第2の光路は、コア層132に形成されたコア部14中で第1の光路と交差する。   Here, the second optical path that passes through the mirror 1612 and the connection point 121 intersects the first optical path in the core portion 14 formed in the core layer 132. Similarly, the second optical path passing through the mirror 1614 and the connection point 121 intersects the first optical path in the core portion 14 formed in the core layer 132.

コア部内で2つの光路が交差する場合、従来では、交差点において信号光の交錯や損失が生じ、光通信の混信やS/N比の低下といった不具合を招いていた。このため、できるだけ交差しないように光路を配置する必要があり、光導波路の配設パターンに制約があった。しかしながら、複数のコア層が積層された光導波路では、光路を交差させることが避けられないこともあり、高密度化の妨げとなっていた。   Conventionally, when two optical paths intersect in the core portion, signal light is mixed or lost at the intersection, leading to problems such as optical communication interference and a decrease in S / N ratio. For this reason, it is necessary to arrange the optical paths so as not to intersect as much as possible, and there is a restriction on the arrangement pattern of the optical waveguides. However, in an optical waveguide in which a plurality of core layers are laminated, it is inevitable that the optical paths are crossed, which hinders higher density.

そこで、本発明では、コア部14内において2つの光路が交差する場合、例えば第1の光路に対して第2の光路が交差する場合、第1の光路を横切るように、かつ、第2の光路に沿って延在するように低屈折率層145を配置することとした。低屈折率層145を配置したことにより、コア部14は途中で途切れることとなる。図2では、例えば発光素子72の発光部721とミラー1612とをつなぐ第2の光路に沿って、コア層132のコア部14を横切るように2つの低屈折率層145が配置されている。また、例えばミラー1614と受光素子74の受光部741とをつなぐ第2の光路に沿って、コア層132のコア部14を横切るように3つの低屈折率層145が配置されている。   Therefore, in the present invention, when two optical paths intersect in the core portion 14, for example, when the second optical path intersects the first optical path, the second optical path crosses the first optical path and the second optical path The low refractive index layer 145 is arranged so as to extend along the optical path. By disposing the low refractive index layer 145, the core part 14 is interrupted in the middle. In FIG. 2, for example, two low refractive index layers 145 are disposed so as to cross the core portion 14 of the core layer 132 along the second optical path connecting the light emitting portion 721 of the light emitting element 72 and the mirror 1612. Further, for example, three low refractive index layers 145 are arranged so as to cross the core portion 14 of the core layer 132 along the second optical path connecting the mirror 1614 and the light receiving portion 741 of the light receiving element 74.

これらの低屈折率層145は、前述したように、第1の光路と第2の光路との交差における信号光の交錯や損失を抑制する作用をもたらす。以下、この作用を図3、4に基づいて説明する。   As described above, these low refractive index layers 145 have an effect of suppressing the crossing and loss of signal light at the intersection of the first optical path and the second optical path. Hereinafter, this operation will be described with reference to FIGS.

図3は、図2のうち、ミラー1612周辺の部分拡大図である。図3に示す矢印L1、L2、L3は、発光素子72の発光部721から出射した信号光の光跡の一例である。   FIG. 3 is a partially enlarged view of the vicinity of the mirror 1612 in FIG. Arrows L 1, L 2, and L 3 shown in FIG. 3 are examples of light traces of signal light emitted from the light emitting unit 721 of the light emitting element 72.

光跡L1のようにミラー1612の端部より外側に向かって発光部721から出射された信号光は、従来であればミラー1612に入射することなく損失となっていたが、低屈折率層1451(145)を設けたことにより、この信号光は図3に示すコア層132のコア部14と低屈折率層1451との界面で反射され、ミラー1612に入射し得るよう、その進路が変更される。同様に、光跡L2のように出射された信号光は、コア層132のコア部14と低屈折率層1452(145)との界面で反射され、ミラー1612に入射し得るよう、その進路が変更される。その結果、この信号光は、図3に光跡L1、L2で示すように、ミラー1612で反射され、コア部14の延在方向(図3の右側)に向かって伝搬することとなり、損失光を信号光とすることができる。   The signal light emitted from the light emitting portion 721 toward the outside from the end portion of the mirror 1612 like the light trace L1 has been lost without being incident on the mirror 1612 in the prior art, but the low refractive index layer 1451. By providing (145), the signal light is reflected at the interface between the core portion 14 and the low refractive index layer 1451 of the core layer 132 shown in FIG. The Similarly, the signal light emitted like the light trace L2 is reflected at the interface between the core portion 14 of the core layer 132 and the low refractive index layer 1452 (145), and its path is set so that it can enter the mirror 1612. Be changed. As a result, as indicated by light traces L1 and L2 in FIG. 3, this signal light is reflected by the mirror 1612 and propagates in the extending direction of the core portion 14 (the right side in FIG. 3). Can be used as signal light.

また、図3に示す低屈折率層145のうちの一部(低屈折率層1451)は、コア層132中のみでなく、コア層131中にも延在している。光跡L3は、この延在部分によって反射されることにより、ミラー1612に入射している。そして、コア部14の右側に向かって伝搬する。   Further, a part (the low refractive index layer 1451) of the low refractive index layer 145 shown in FIG. 3 extends not only in the core layer 132 but also in the core layer 131. The light trace L3 is incident on the mirror 1612 by being reflected by the extending portion. And it propagates toward the right side of the core part 14.

なお、ミラー1612における反射の後、これらの信号光は低屈折率層1451を透過する必要があるが、ミラー1612で反射された信号光は、低屈折率層1451に対して大きな入射角で入射することになるため、ほとんど反射されることなく透過する。   Note that these signal lights need to pass through the low refractive index layer 1451 after being reflected by the mirror 1612, but the signal light reflected by the mirror 1612 is incident on the low refractive index layer 1451 at a large incident angle. Therefore, it is transmitted with almost no reflection.

同様に、コア層132のコア部14の第1の光路を伝搬する信号光は、低屈折率層1451、1452を透過する必要があるが、コア部14を伝搬する信号光は、その伝搬角が第1の光路とほぼ平行かそれに近い角度になっているので、低屈折率層1451、1452に対して大きな入射角で入射することとなり、ほとんど反射されることなく透過する。   Similarly, the signal light propagating through the first optical path of the core portion 14 of the core layer 132 needs to pass through the low refractive index layers 1451 and 1452, but the signal light propagating through the core portion 14 has its propagation angle. Is substantially parallel to the first optical path or at an angle close thereto, so that it is incident on the low refractive index layers 1451 and 1452 at a large incident angle, and is transmitted with almost no reflection.

以上のことから、第2の光路に沿って低屈折率層145を設けたことにより、第2の光路と交差する第1の光路における伝送効率を損なうことなく、第2の光路の伝送効率を高めることができる。すなわち、光導波路1と発光素子72との間の光結合効率を高めることができる。その結果、光導波路モジュール10全体のS/N比が向上し、光通信の品質を高めることができる。   From the above, by providing the low refractive index layer 145 along the second optical path, the transmission efficiency of the second optical path can be improved without impairing the transmission efficiency in the first optical path intersecting the second optical path. Can be increased. That is, the optical coupling efficiency between the optical waveguide 1 and the light emitting element 72 can be increased. As a result, the S / N ratio of the entire optical waveguide module 10 is improved, and the quality of optical communication can be improved.

また、発光素子72の発光部721とミラー1612とをつなぐ第2の光路に沿って設けられる低屈折率層1451は、ミラー1612に干渉するように設けられていてもよく、やや離れた位置に設けられていてもよいが、好ましくは、図3に示すように、ミラー1612と、コア層131のコア部14とクラッド層111との境界面と、が交わる位置(図3に示す交点M1)に設けられる。この位置は、ミラー1612の縁部にあたる位置であり、この位置に低屈折率層1451を設けることで、ミラー1612に入射できないで損失となる光量を最小限に抑え、光結合効率を最大化することができる。   Further, the low refractive index layer 1451 provided along the second optical path that connects the light emitting portion 721 of the light emitting element 72 and the mirror 1612 may be provided so as to interfere with the mirror 1612, or at a slightly separated position. Preferably, as shown in FIG. 3, the position where the mirror 1612 intersects the boundary surface between the core portion 14 of the core layer 131 and the clad layer 111 (intersection point M1 shown in FIG. 3) may be provided. Is provided. This position corresponds to the edge of the mirror 1612. By providing the low refractive index layer 1451 at this position, the amount of light that cannot be incident on the mirror 1612 and is lost is minimized, and the optical coupling efficiency is maximized. be able to.

なお、前記交点M1以外の位置に配置する場合であっても、低屈折率層1451を設ける位置はミラー1612の近傍であるのが好ましい。ミラー1612近傍とは、ミラー1612が設けられている範囲、および、前記交点M1から前記コア部14の厚さの50%以下の距離に相当する範囲である。低屈折率層1451がこの範囲内に位置していれば、上述したような効果が確実に得られる。また、後に説明するが、低屈折率層1451はミラー1612近傍に複数個設けられていてもよく、その場合も、各低屈折率層1451はそれぞれ前記範囲内に設けられるのが好ましい。   Even when the low refractive index layer 1451 is provided at a position other than the intersection M1, it is preferable that the position where the low refractive index layer 1451 is provided is in the vicinity of the mirror 1612. The vicinity of the mirror 1612 is a range where the mirror 1612 is provided and a range corresponding to a distance of 50% or less of the thickness of the core portion 14 from the intersection M1. If the low refractive index layer 1451 is located within this range, the above-described effects can be reliably obtained. Further, as will be described later, a plurality of low refractive index layers 1451 may be provided in the vicinity of the mirror 1612. In this case also, each low refractive index layer 1451 is preferably provided within the above range.

また、図3では、交点M1のみでなく、ミラー1612と、コア層131のコア部14とクラッド層112との境界面と、が交わる位置(図3に示す交点M2)にも低屈折率層145(1452)が設けられている。この位置も、ミラー1612の縁部にあたる位置である。すなわち、低屈折率層145は、前記交差点近傍において、第2の光路を挟むように、コア層132中の第1の光路の一端側(右側)と他端側(左側)の双方に設けられている。これにより、第2の光路は、2つの低屈折率層145で挟まれることとなり、前記交差点における信号光の交錯や損失が特に抑制される。その結果、第2の光路における伝送効率、すなわち発光素子72の発光部721とミラー1612との光結合効率を特に高めることができる。なお、2つの低屈折率層145で挟まれたコア部14の断片Fは、第1の光路に沿って信号光を伝搬するとともに、第2の光路に沿って信号光を伝搬する。すなわち、断片Fは、第2の光路に沿って伝搬する信号光をその内部に閉じ込めることで、図3の上下方向における導波路としての機能を有する。   In FIG. 3, the low refractive index layer is not only at the intersection M1 but also at a position where the mirror 1612 intersects the boundary surface between the core portion 14 of the core layer 131 and the cladding layer 112 (intersection M2 shown in FIG. 3). 145 (1452) is provided. This position is also a position corresponding to the edge of the mirror 1612. That is, the low refractive index layer 145 is provided on both one end side (right side) and the other end side (left side) of the first optical path in the core layer 132 so as to sandwich the second optical path in the vicinity of the intersection. ing. As a result, the second optical path is sandwiched between the two low refractive index layers 145, and signal light crossing and loss at the intersection are particularly suppressed. As a result, the transmission efficiency in the second optical path, that is, the optical coupling efficiency between the light emitting portion 721 of the light emitting element 72 and the mirror 1612 can be particularly increased. The fragment F of the core portion 14 sandwiched between the two low refractive index layers 145 propagates the signal light along the first optical path and propagates the signal light along the second optical path. That is, the fragment F functions as a waveguide in the vertical direction of FIG. 3 by confining the signal light propagating along the second optical path inside.

また、低屈折率層145の延在方向は、発光素子72とミラー1612とを繋ぐ第2の光路に応じて適宜設定される。具体的には、光導波路1のコア部14の延在方向(光路)に対して80〜100°の角度をなす方向に設定されるのが好ましく、85〜95°の角度をなす方向に設定されるのがより好ましい。図3の場合、第1の光路に対するミラー1612の角度は45°であり、第2の光路は第1の光路に対して直交しているため、それに応じて、低屈折率層145の延在方向も第1の光路に対して直交する方向(第2の光路に対して平行な方向)に設定される。なお、第1の光路に対する第2の光路の角度は、上記低屈折率層145の延在方向と同様、80〜100°程度であるのが好ましいが、光結合効率の観点から90°であるのがより好ましい。第2の光路の光路長を最短にすることができるからである。また、この場合、発光素子72の載置が容易であるという利点もある。   The extending direction of the low refractive index layer 145 is appropriately set according to the second optical path connecting the light emitting element 72 and the mirror 1612. Specifically, it is preferably set in a direction that forms an angle of 80 to 100 ° with respect to the extending direction (optical path) of the core portion 14 of the optical waveguide 1, and is set in a direction that forms an angle of 85 to 95 °. More preferably. In the case of FIG. 3, since the angle of the mirror 1612 with respect to the first optical path is 45 ° and the second optical path is orthogonal to the first optical path, the extension of the low refractive index layer 145 accordingly. The direction is also set to a direction orthogonal to the first optical path (a direction parallel to the second optical path). The angle of the second optical path with respect to the first optical path is preferably about 80 to 100 ° as in the extending direction of the low refractive index layer 145, but is 90 ° from the viewpoint of optical coupling efficiency. Is more preferable. This is because the optical path length of the second optical path can be minimized. In this case, there is also an advantage that the light emitting element 72 can be easily placed.

さらには、低屈折率層145の延在方向が第1の光路に対して直交していると、光導波路1の製造時に露光プロセスを伴う場合、露光プロセスが容易になるという利点もある。これは、複数のコア層131、132に対して、それぞれ低屈折率層145を形成する際、一回の露光で形成することができるからである。   Furthermore, when the extending direction of the low refractive index layer 145 is orthogonal to the first optical path, there is an advantage that the exposure process is facilitated when an exposure process is involved in manufacturing the optical waveguide 1. This is because when the low refractive index layer 145 is formed for each of the plurality of core layers 131 and 132, it can be formed by one exposure.

一方、図4は、図2のうち、ミラー1614周辺の部分拡大図である。図4に示す矢印L4、L5、L6は、それぞれコア層131のコア部14を伝搬し、ミラー1614で反射された後、受光素子74に入射する信号光の光跡の一例である。   On the other hand, FIG. 4 is a partially enlarged view around the mirror 1614 in FIG. Arrows L4, L5, and L6 shown in FIG. 4 are examples of light traces of the signal light that propagates through the core portion 14 of the core layer 131, is reflected by the mirror 1614, and then enters the light receiving element 74.

コア部14を伝搬してきた信号光は、ミラー1614に入射し、反射された後、受光素子74の受光部741に向かうが、光跡L4のような角度で反射した場合、その信号光は、従来であれば受光部741に入射することなく損失となっていたが、低屈折率層1453(145)を設けたことにより、この信号光は図4に示すコア層132のコア部14と低屈折率層1453との界面で反射され、受光部741に入射し得るよう、その進路が変更される。同様に、光跡L5のような角度で反射した信号光は、コア層132のコア部14と低屈折率層1455(145)との界面で反射され、受光部741に入射するよう、その進路が変更される。その結果、損失光を信号光とすることができるようになる。   The signal light that has propagated through the core portion 14 enters the mirror 1614, is reflected, and then travels toward the light receiving portion 741 of the light receiving element 74. When reflected at an angle such as the light trace L4, the signal light is Conventionally, the light is not incident on the light receiving portion 741, but is lost. However, by providing the low refractive index layer 1453 (145), the signal light is low in the core portion 14 of the core layer 132 shown in FIG. The path is changed so that the light is reflected at the interface with the refractive index layer 1453 and can enter the light receiving portion 741. Similarly, the signal light reflected at an angle such as the light trace L5 is reflected at the interface between the core portion 14 of the core layer 132 and the low refractive index layer 1455 (145), and the path thereof is made incident on the light receiving portion 741. Is changed. As a result, loss light can be used as signal light.

また、図4に示す低屈折率層145のうちの一部(低屈折率層1453、1454)は、コア層132中のみでなく、コア層131中にも延在している。光跡L6は、この延在部分によって反射されることにより、受光部741に入射しており、これにより受光部741に入射する光量を多くすることができる。   Further, a part of the low refractive index layer 145 shown in FIG. 4 (low refractive index layers 1453 and 1454) extends not only in the core layer 132 but also in the core layer 131. The light trace L6 is incident on the light receiving portion 741 by being reflected by the extending portion, and thereby the amount of light incident on the light receiving portion 741 can be increased.

なお、コア部14を伝搬してきた信号光がミラー1614に入射するためには、低屈折率層1453、1454を透過する必要があるが、コア部14を伝搬してきた信号光は、その伝搬角がコア部14の光路とほぼ平行かそれに近い角度になっているので、低屈折率層1453、1454に対して大きな入射角で入射することとなり、ほとんど反射されることなく透過する。   In addition, in order for the signal light that has propagated through the core portion 14 to enter the mirror 1614, it is necessary to pass through the low refractive index layers 1453 and 1454, but the signal light that has propagated through the core portion 14 has its propagation angle. Is substantially parallel to or close to the optical path of the core 14, the light is incident on the low refractive index layers 1453 and 1454 at a large incident angle and is transmitted without being substantially reflected.

同様に、コア層132のコア部14の第1の光路を伝搬する信号光は、低屈折率層1453、1454、1455を透過する必要があるが、ほとんど反射されることなく透過する。   Similarly, the signal light propagating through the first optical path of the core portion 14 of the core layer 132 needs to pass through the low refractive index layers 1453, 1454, and 1455, but passes through almost without being reflected.

以上のことから、第2の光路に沿って低屈折率層145を設けたことにより、第2の光路と交差する第1の光路における伝送効率を損なうことなく、第2の光路の伝送効率を高めることができる。すなわち、光導波路1と受光素子74との間の光結合効率を高めることができる。その結果、光導波路モジュール10全体のS/N比が向上し、光通信の品質を高めることができる。   From the above, by providing the low refractive index layer 145 along the second optical path, the transmission efficiency of the second optical path can be improved without impairing the transmission efficiency in the first optical path intersecting the second optical path. Can be increased. That is, the optical coupling efficiency between the optical waveguide 1 and the light receiving element 74 can be increased. As a result, the S / N ratio of the entire optical waveguide module 10 is improved, and the quality of optical communication can be improved.

また、ミラー1614と受光素子74の受光部741とをつなぐ第2の光路に沿って設けられる低屈折率層1453は、ミラー1614に干渉するように設けられていてもよく、やや離れた位置に設けられていてもよいが、好ましくは、図4に示すように、ミラー1614と、コア層131のコア部14とクラッド層111との境界面と、が交わる位置(図4に示す交点M3)に設けられる。この位置に設けることで、受光部741に入射できないで損失となる光量を最小限に抑えることができ、光結合効率を最大化することができる。   In addition, the low refractive index layer 1453 provided along the second optical path that connects the mirror 1614 and the light receiving portion 741 of the light receiving element 74 may be provided so as to interfere with the mirror 1614 or at a slightly separated position. Preferably, as shown in FIG. 4, the position where the mirror 1614 and the boundary surface between the core portion 14 of the core layer 131 and the cladding layer 111 intersect (intersection M3 shown in FIG. 4) may be provided. Is provided. By providing at this position, it is possible to minimize the amount of light that cannot be incident on the light receiving portion 741, and to maximize optical coupling efficiency.

なお、前記交点M3以外の位置に配置する場合であっても、低屈折率層1453を設ける位置はミラー1614の近傍であるのが好ましい。ミラー1614近傍とは、ミラー1614が設けられている範囲、および、前記交点M3から前記コア部14の厚さの50%以下の距離に相当する範囲である。低屈折率層1453がこの範囲内に位置していれば、上述したような効果が確実に得られる。   Even when the low-refractive-index layer 1453 is provided at a position other than the intersection M3, the position where the low refractive index layer 1453 is provided is preferably in the vicinity of the mirror 1614. The vicinity of the mirror 1614 is a range in which the mirror 1614 is provided and a range corresponding to a distance of 50% or less of the thickness of the core portion 14 from the intersection M3. If the low refractive index layer 1453 is positioned within this range, the above-described effects can be reliably obtained.

また、図4では、交点M3のみでなく、ミラー1614と、コア層131のコア部14とクラッド層112との境界面と、が交わる位置(図4に示す交点M4)にも低屈折率層145(1455)が設けられている。すなわち、低屈折率層145は、第2の光路を挟んで、コア層132中の第1の光路の一端側(右側)と他端側(左側)の双方に設けられている。これにより、第2の光路は、2つの低屈折率層145で挟まれることとなり、前記交差点における信号光の交錯や損失が特に抑制される。その結果、第2の光路における伝送効率、すなわちミラー1614と受光素子74の受光部741との光結合効率を特に高めることができる。   In FIG. 4, the low refractive index layer is not only at the intersection M3 but also at a position where the mirror 1614 and the boundary surface between the core portion 14 of the core layer 131 and the cladding layer 112 intersect (intersection M4 shown in FIG. 4). 145 (1455) is provided. That is, the low refractive index layer 145 is provided on both one end side (right side) and the other end side (left side) of the first optical path in the core layer 132 with the second optical path interposed therebetween. As a result, the second optical path is sandwiched between the two low refractive index layers 145, and signal light crossing and loss at the intersection are particularly suppressed. As a result, the transmission efficiency in the second optical path, that is, the optical coupling efficiency between the mirror 1614 and the light receiving portion 741 of the light receiving element 74 can be particularly increased.

さらに、図4では、ミラー1614と干渉する位置にも低屈折率層145(1454)が設けられている。これにより、ミラー1614と受光素子74の受光部741とをつなぐ第2の光路近傍には、3つの低屈折率層145が設けられている。このように低屈折率層145の数を増やすことで、損失光を信号光に変換する確率が高くなるため、その分、光結合効率を高めることができる。   Further, in FIG. 4, a low refractive index layer 145 (1454) is also provided at a position where it interferes with the mirror 1614. Thus, three low refractive index layers 145 are provided in the vicinity of the second optical path that connects the mirror 1614 and the light receiving portion 741 of the light receiving element 74. By increasing the number of low refractive index layers 145 in this way, the probability of converting lost light into signal light increases, so that the optical coupling efficiency can be increased accordingly.

低屈折率層145の数は、特に限定されず、4つ以上であってもよい。これは、光出射側のみならず、光入射側でも同様である。   The number of the low refractive index layers 145 is not particularly limited, and may be four or more. This is the same not only on the light emitting side but also on the light incident side.

以上の説明では、ミラー1612、1614近傍について特に説明したが、低屈折率層145は、ミラー1612、1614近傍のみでなく、ミラー1611、1613近傍にも設けられている。これにより、発光素子71とミラー1611とをつなぐ第2の光路や、ミラー1613と受光素子73とをつなぐ第2の光路においても、光結合効率を高めることができる。なお、第2の光路は、ミラーと受発光素子とをつなぐ光路に限られるものではない。例えば、コア部を挟んで両側に設けられた発光素子と受光素子とをつなぐ光路も、上記第2の光路になり得る。このような場合であっても、コア部を避けることなく第2の光路を自由に設定することができるので、光導波路モジュールの設計自由度を高めることができる。   In the above description, the vicinity of the mirrors 1612 and 1614 has been particularly described. However, the low refractive index layer 145 is provided not only in the vicinity of the mirrors 1612 and 1614 but also in the vicinity of the mirrors 1611 and 1613. Thereby, also in the 2nd optical path which connects the light emitting element 71 and the mirror 1611, and the 2nd optical path which connects the mirror 1613 and the light receiving element 73, optical coupling efficiency can be improved. The second optical path is not limited to the optical path connecting the mirror and the light emitting / receiving element. For example, an optical path connecting a light emitting element and a light receiving element provided on both sides of the core portion may be the second optical path. Even in such a case, since the second optical path can be set freely without avoiding the core portion, the degree of freedom in designing the optical waveguide module can be increased.

上述したような低屈折率層145の厚さは、コア部14と低屈折率層145との界面で光反射を生じ得る厚さであれば特に限定されないが、好ましくは0.5〜50μm程度、より好ましくは1〜20μm程度とされる。低屈折率層145の厚さを前記範囲内とすることにより、前記界面で確実に光反射させるとともに、低屈折率層145を信号光が透過する際の損失を抑えることができる。   The thickness of the low refractive index layer 145 as described above is not particularly limited as long as it can cause light reflection at the interface between the core portion 14 and the low refractive index layer 145, but is preferably about 0.5 to 50 μm. More preferably, it is about 1 to 20 μm. By setting the thickness of the low refractive index layer 145 within the above range, light can be reliably reflected at the interface, and loss when signal light passes through the low refractive index layer 145 can be suppressed.

なお、低屈折率層145の屈折率は、コア部14の屈折率より低ければ特に限定されないが、側面クラッド部15の屈折率と同等であるのが好ましい。これにより、コア層131、132中にコア部14や側面クラッド部15を形成する際、余分な工程を増やすことなく低屈折率層145を形成することができる。   The refractive index of the low refractive index layer 145 is not particularly limited as long as it is lower than the refractive index of the core portion 14, but is preferably equal to the refractive index of the side cladding portion 15. Thereby, when forming the core part 14 and the side surface clad part 15 in the core layers 131 and 132, the low refractive index layer 145 can be formed, without adding an extra process.

また、図2に示すコア層131およびコア層132には、同様のパターンが形成されている。このため、各コア層を形成する際の露光プロセスは一回で済み、製造工程の簡略化が可能である。   Moreover, the same pattern is formed in the core layer 131 and the core layer 132 shown in FIG. For this reason, the exposure process at the time of forming each core layer is sufficient, and the manufacturing process can be simplified.

また、コア部14の屈折率と低屈折率層145の屈折率との大小関係は、前述したコア部の屈折率とクラッド部の屈折率との大小関係と同様に設定される。   The magnitude relationship between the refractive index of the core portion 14 and the refractive index of the low refractive index layer 145 is set in the same manner as the above-described magnitude relationship between the refractive index of the core portion and the refractive index of the cladding portion.

(漸増部)
図5は、図1に示す光導波路1を一部(カバーフィルム3およびクラッド層113)が透過するようにして示す平面図である。
(Gradual increase)
FIG. 5 is a plan view showing a part of the optical waveguide 1 shown in FIG. 1 (the cover film 3 and the clad layer 113).

コア層131、132に形成されたコア部14の平面視における幅は、全長にわたって均一であってもよいが、図5に示すように光入射端部1Aから光出射端部1Bに向かって幅(外径)が徐々に広くなっているのが好ましい。特に、ミラー1612近傍で3つに分断されているコア部14では、低屈折率層1451より左側における幅よりも、右側(光出射端部1B側)における幅の方が広くなっているのが好ましい。さらに、図5には図示しないものの、低屈折率層1452より左側における幅よりも、右側における幅の方が広くなっているのが好ましい。これにより、発光素子72で出射され、ミラー1612で反射された信号光がコア部14に入射する確率を高めることができ、伝送効率の向上が図られる。同様に、ミラー1614近傍で4つに分断されているコア部14では、低屈折率層1453より左側(光入射端部1A側)における幅よりも、右側における幅の方が広くなっているのが好ましい。さらに、図5には図示しないものの、低屈折率層1454より左側における幅よりも、右側における幅の方が広くなっているのが好ましく、低屈折率層1455より左側における幅よりも、右側における幅の方が広くなっているのが好ましい。これにより、コア部14を伝搬してきた信号光がミラー1614に入射する確率を高めることができ、伝送効率の向上が図られる。   The width in plan view of the core portion 14 formed in the core layers 131 and 132 may be uniform over the entire length, but as shown in FIG. 5, the width from the light incident end portion 1A toward the light emitting end portion 1B. It is preferable that the (outer diameter) gradually increases. In particular, in the core part 14 divided into three near the mirror 1612, the width on the right side (light emission end part 1B side) is wider than the width on the left side of the low refractive index layer 1451. preferable. Further, although not shown in FIG. 5, it is preferable that the width on the right side is wider than the width on the left side of the low refractive index layer 1452. Thereby, the probability that the signal light emitted from the light emitting element 72 and reflected by the mirror 1612 is incident on the core part 14 can be increased, and the transmission efficiency is improved. Similarly, in the core part 14 divided into four near the mirror 1614, the width on the right side is wider than the width on the left side (light incident end 1A side) from the low refractive index layer 1453. Is preferred. Further, although not shown in FIG. 5, it is preferable that the width on the right side is wider than the width on the left side of the low refractive index layer 1454, and the width on the right side is larger than the width on the left side of the low refractive index layer 1455. The width is preferably wider. Thereby, the probability that the signal light propagating through the core portion 14 enters the mirror 1614 can be increased, and the transmission efficiency can be improved.

幅の増加率の一例としては、増加前の幅を1としたとき、増加後の幅は1.02〜1.50程度であるのが好ましく、1.05〜1.40程度であるのがより好ましい。   As an example of the rate of increase in the width, when the width before the increase is 1, the width after the increase is preferably about 1.02 to 1.50, and is about 1.05 to 1.40. More preferred.

なお、図5では図示していないが、ミラー1611近傍やミラー1613近傍においても、上記のような構成になっているのが好ましい。   Although not shown in FIG. 5, it is preferable that the above configuration is also provided in the vicinity of the mirror 1611 and the vicinity of the mirror 1613.

このように光導波路1では、光入射端部1Aから光出射端部1Bに向かって幅が漸増していることにより、伝送効率の向上が図られる。なお、図5では、段階的に幅が漸増している例を示しているが、連続的に漸増していてもよい。   Thus, in the optical waveguide 1, the transmission efficiency is improved by gradually increasing the width from the light incident end 1 </ b> A toward the light exit end 1 </ b> B. Although FIG. 5 shows an example in which the width gradually increases in steps, the width may increase continuously.

また、図5に示す光導波路1は、コア部14の横断面形状が矩形(四角形)をなしているが、円形の場合等はコア部14の外径が漸増しているのが好ましい。   In the optical waveguide 1 shown in FIG. 5, the cross-sectional shape of the core portion 14 is rectangular (quadrangle). However, in the case of a circular shape or the like, it is preferable that the outer diameter of the core portion 14 is gradually increased.

以上、説明したように、光導波路1は、コア部14中の第1の光路と交差する第2の光路に沿って延在するように設けられた低屈折率層145を有することにより、交差点における信号光の交錯や損失を抑制し、受発光素子との光結合効率を高め得るものとなる。また、光結合効率の向上を多少犠牲にする場合、アライメント精度やミラー1612、1614の面精度(加工精度)の許容幅が緩和される。   As described above, the optical waveguide 1 has the low refractive index layer 145 provided so as to extend along the second optical path that intersects the first optical path in the core portion 14. Thus, the crossing and loss of signal light can be suppressed, and the optical coupling efficiency with the light emitting / receiving element can be increased. Further, when the improvement in optical coupling efficiency is sacrificed to some extent, the tolerance of alignment accuracy and surface accuracy (processing accuracy) of the mirrors 1612 and 1614 is relaxed.

また、光導波路1では、各ミラー1611、1612、1613、1614によって、各第2の光路が、光導波路1の上面の各接続点121に接続されているため、全てのコア部14に対して第1の光路に対して光導波路1の上面側からアクセスすることが可能になる。このため、光導波路1の上面に受発光素子を搭載するのみで、容易に光結合が実現される。しかも、光導波路1では、前述したように、第1の光路と第2の光路とが交差したとしても伝送効率や光結合効率が低下し難いため、光路設計の自由度が高い。例えば、光導波路1を上面から見たとき、図5に示すように、コア層131に形成されたコア部14は、コア層132に形成されたコア部14の陰に隠れて、直接見ることはできない。従来の光導波路では、陰に隠れたコア部に対して上面側から直接アクセスすることはできなかったが、光導波路1では、第1の光路と第2の光路の交差を可能にしているので、第1の光路に沿って接続点121の位置をずらすのみで、陰に隠れたコア部に対しても上面側からアクセスすることが可能になる。そして、これらの効果はコア層の積層数を増やしても変わらない。このようなことから、光導波路1は、極めて容易に高密度化を可能にし、かつ容易に実装し得るものである。   In the optical waveguide 1, each second optical path is connected to each connection point 121 on the upper surface of the optical waveguide 1 by each mirror 1611, 1612, 1613, 1614. The first optical path can be accessed from the upper surface side of the optical waveguide 1. For this reason, the optical coupling is easily realized only by mounting the light emitting / receiving element on the upper surface of the optical waveguide 1. Moreover, in the optical waveguide 1, as described above, even if the first optical path and the second optical path cross each other, the transmission efficiency and the optical coupling efficiency are not easily lowered, so that the degree of freedom in designing the optical path is high. For example, when the optical waveguide 1 is viewed from the top, as shown in FIG. 5, the core portion 14 formed in the core layer 131 is hidden behind the core portion 14 formed in the core layer 132 and directly viewed. I can't. In the conventional optical waveguide, it was not possible to directly access the core part hidden behind from the upper surface side, but in the optical waveguide 1, since the first optical path and the second optical path can be crossed, By simply shifting the position of the connection point 121 along the first optical path, it is possible to access the hidden core part from the upper surface side. These effects do not change even when the number of core layers is increased. For this reason, the optical waveguide 1 can be highly easily densified and can be easily mounted.

≪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。
<< Second Embodiment >>
Next, a second embodiment of the optical waveguide of the present invention will be described.

図6は、本発明の光導波路の第2実施形態およびこれを含む光導波路モジュールを示す(一部透過して示す)分解斜視図である。   FIG. 6 is an exploded perspective view showing a second embodiment of the optical waveguide of the present invention and an optical waveguide module including the optical waveguide module (partially shown).

以下、第2実施形態等について説明するが、以下の説明では、第1実施形態等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。   Hereinafter, although 2nd Embodiment etc. are described, in the following description, it demonstrates centering around difference with 1st Embodiment etc., The description is abbreviate | omitted about the same matter.

本実施形態は、上面に開口する光ファイバーコネクター用のかん合穴18を有している以外、第1実施形態と同様である。また、図6に示す光導波路モジュール10は、表面実装型の受発光素子に代えて、発光用光ファイバーコネクター75および受光用光ファイバーコネクター76のような光ファイバーコネクターと、これらに接続された光ファイバー70と、を有している以外、図1に示す光導波路モジュール10と同様である。   This embodiment is the same as the first embodiment except that it has a mating hole 18 for an optical fiber connector that opens on the upper surface. Further, the optical waveguide module 10 shown in FIG. 6 is replaced with a surface-mounted light emitting / receiving element, an optical fiber connector such as a light emitting optical fiber connector 75 and a light receiving optical fiber connector 76, an optical fiber 70 connected thereto, 1 is the same as the optical waveguide module 10 shown in FIG.

図6に示す発光用光ファイバーコネクター75は、コネクター本体751と、コネクター本体751を貫通する4つの貫通孔752と、コネクター本体751の下面から突出する2つのかん合ピン753と、を有している。また、各貫通孔752にはそれぞれ光ファイバー70が挿入されており、各光ファイバー70の端面がコネクター本体751の下面に露出するよう構成されている。   The light-emitting optical fiber connector 75 shown in FIG. 6 has a connector main body 751, four through holes 752 that penetrate the connector main body 751, and two engagement pins 753 that protrude from the lower surface of the connector main body 751. . Further, an optical fiber 70 is inserted into each through-hole 752, and the end face of each optical fiber 70 is configured to be exposed on the lower surface of the connector main body 751.

同様に、図6に示す受光用光ファイバーコネクター76は、コネクター本体761と、コネクター本体761を貫通する4つの貫通孔762と、コネクター本体761の下面から突出する2つのかん合ピン763と、を有している。また、各貫通孔762にはそれぞれ光ファイバー70が挿入されており、各光ファイバー70の端面がコネクター本体761の下面に露出するよう構成されている。   Similarly, the optical fiber connector for receiving light 76 shown in FIG. 6 has a connector main body 761, four through holes 762 that penetrate the connector main body 761, and two mating pins 763 that protrude from the lower surface of the connector main body 761. doing. Further, the optical fibers 70 are inserted into the respective through holes 762, and the end surfaces of the optical fibers 70 are configured to be exposed on the lower surface of the connector main body 761.

一方、図6に示す光導波路1には、その上面に4つのかん合穴18が開口している。これらのかん合穴18は、上述した各かん合ピン753、763とかん合するよう構成されており、このかん合により、発光用光ファイバーコネクター75と受光用光ファイバーコネクター76の光導波路1に対する固定および位置合わせを行うことができる。   On the other hand, the optical waveguide 1 shown in FIG. 6 has four mating holes 18 on its upper surface. These mating holes 18 are configured to be mated with the mating pins 753 and 763 described above. By this mating, the optical fiber connector for light emission 75 and the optical fiber connector for light reception 76 are fixed to the optical waveguide 1 and Alignment can be performed.

なお、発光用光ファイバーコネクター75に設けられた各貫通孔752は、それぞれに挿入された各光ファイバー70の端面が、光導波路1のミラー1611、1612と接続される接続点121と重なるよう形成されている。同様に、受光用光ファイバーコネクター76に設けられた各貫通孔762は、それぞれに挿入された各光ファイバー70の端面が、光導波路1のミラー1613、1614と接続される接続点121と重なるよう形成されている。   In addition, each through-hole 752 provided in the optical fiber connector 75 for light emission is formed so that the end surface of each optical fiber 70 inserted in each overlaps with the connection point 121 connected to the mirrors 1611 and 1612 of the optical waveguide 1. Yes. Similarly, each through-hole 762 provided in the optical fiber connector for light reception 76 is formed so that the end face of each optical fiber 70 inserted into each of the through holes 762 overlaps with the connection point 121 connected to the mirrors 1613 and 1614 of the optical waveguide 1. ing.

このような構成の光導波路1によれば、第1実施形態と同様の作用、効果が得られるとともに、かん合穴18に各コネクターのかん合ピン753、763をかん合させるのみで、光ファイバー(受発光素子)との光結合を行うことができるので、光結合およびその解除を容易に行い得るという利点を有するものとなる。   According to the optical waveguide 1 having such a configuration, the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained, and the optical fiber (only by engaging the engagement pins 753 and 763 of each connector with the engagement hole 18. Since the optical coupling with the light emitting / receiving element) can be performed, the optical coupling and the release thereof can be easily performed.

図7は、図6に示す光導波路1を一部(カバーフィルム3およびクラッド層113)が透過するようにして示す平面図である。   FIG. 7 is a plan view showing a part of the optical waveguide 1 shown in FIG. 6 (the cover film 3 and the clad layer 113).

また、発光用光ファイバーコネクター75や受光用光ファイバーコネクター76は、それぞれ光ファイバーの端面がかん合ピンに対して線対称の位置関係になるよう配置されている場合が多い。このため、光導波路1についてもそれに合わせて、前記接続点121がかん合穴18に対して線対称の位置関係になるよう配置されていることが好ましい。すなわち、この位置関係を満足するように、ミラーや低屈折率層が配置されているのが好ましい。これにより、光導波路1は、汎用的な光ファイバーコネクターを接続可能なものとなる。   In many cases, the light-emitting optical fiber connector 75 and the light-receiving optical fiber connector 76 are arranged so that the end faces of the optical fibers are line-symmetric with respect to the mating pins. For this reason, it is preferable that the optical waveguide 1 is also arranged so that the connection point 121 has a line-symmetrical positional relationship with respect to the mating hole 18 in accordance therewith. That is, it is preferable that a mirror and a low refractive index layer are disposed so as to satisfy this positional relationship. Thereby, the optical waveguide 1 can be connected to a general-purpose optical fiber connector.

なお、発光用光ファイバーコネクター75や受光用光ファイバーコネクター76における光ファイバーの配置は、図6に示すような格子状の配置に限られず、例えば隣り合う光ファイバーの位置が光導波路1の長手方向に沿って互いにずれているような配置でもよい。この場合、光導波路1に形成されるミラーや低屈折率層の配置も、それに合わせたものにされる。   The arrangement of the optical fibers in the light-emitting optical fiber connector 75 and the light-receiving optical fiber connector 76 is not limited to the lattice-like arrangement as shown in FIG. 6. For example, the positions of adjacent optical fibers are mutually along the longitudinal direction of the optical waveguide 1. The arrangement may be shifted. In this case, the arrangement of the mirror and the low refractive index layer formed in the optical waveguide 1 is also adjusted accordingly.

<光導波路の製造方法>
次に、光導波路1の製造方法の一例について説明する。ここでは、図2に示す光導波路1を製造する方法を例にする。
<Optical waveguide manufacturing method>
Next, an example of a method for manufacturing the optical waveguide 1 will be described. Here, a method for manufacturing the optical waveguide 1 shown in FIG. 2 is taken as an example.

図8〜11は、それぞれ図2に示す光導波路を製造する方法を説明するための図(断面図)である。   FIGS. 8-11 is a figure (sectional drawing) for demonstrating the method to manufacture the optical waveguide shown in FIG. 2, respectively.

光導波路1は、下方からクラッド層111、コア層131、クラッド層112、コア層132、およびクラッド層113をこの順で積層してなる積層体12と、この積層体12の一部を除去することで形成された凹部1601、1602、1603、1604と、を有している。   The optical waveguide 1 removes a laminated body 12 in which a clad layer 111, a core layer 131, a clad layer 112, a core layer 132, and a clad layer 113 are laminated in this order, and a part of the laminated body 12 from below. And have recesses 1601, 1602, 1603, and 1604 formed.

このような光導波路1は、各層を個別に製造し、各層に凹部を形成した後、層同士を積層する方法や、各層を個別に製造し、層同士を積層して積層体を得た後、この積層体に凹部を形成する方法等により製造されるが、ここでは、後者の方法について説明する。   In such an optical waveguide 1, after each layer is manufactured individually and a recess is formed in each layer, a method of stacking the layers or after manufacturing each layer individually and stacking the layers to obtain a laminate Although manufactured by a method of forming a recess in the laminate, the latter method will be described here.

以下、光導波路の製造方法を、[1]積層体を形成するための母材を製造する工程、[2]母材の一部に活性放射線を照射することで屈折率差を形成する工程、[3]凹部を形成する工程、に分けて説明する。   Hereinafter, the manufacturing method of the optical waveguide, [1] a step of manufacturing a base material for forming a laminate, [2] a step of forming a refractive index difference by irradiating a part of the base material with active radiation, [3] The process for forming the recess will be described separately.

[1]積層体を形成するための母材960は、例えば、層911、912を個別に支持基板上に成膜した後、それぞれを支持基板から剥離して互いに貼り合わせる方法等により製造される。   [1] The base material 960 for forming the laminate is manufactured by, for example, a method in which the layers 911 and 912 are individually formed on the support substrate, and then separated from the support substrate and bonded to each other. .

具体的には、各層形成用の組成物901、902を支持基板951上に塗布して液状被膜を形成した後、液状被膜を均一化するとともに揮発成分を除去する(図8参照)。   Specifically, each layer-forming composition 901, 902 is applied onto a support substrate 951 to form a liquid film, and then the liquid film is homogenized and volatile components are removed (see FIG. 8).

塗布方法としては、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、ダイコート法等の方法が挙げられる。   Examples of the coating method include a doctor blade method, a spin coating method, a dipping method, a table coating method, a spray method, an applicator method, a curtain coating method, and a die coating method.

また、液状被膜中の揮発成分を除去するには、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。これにより、層911、912が得られる。   In order to remove volatile components in the liquid film, a method of heating the liquid film, placing the liquid film under reduced pressure, or spraying a dry gas is used. Thereby, the layers 911 and 912 are obtained.

次いで、この層911、912を支持基板951から剥離し、積層する。これにより、図9に示す母材960が得られる。なお、この母材960は、支持基板951上に各組成物901、902を順次塗り重ねた後、揮発成分を除去することによっても形成可能である。   Next, the layers 911 and 912 are peeled from the support substrate 951 and stacked. Thereby, the base material 960 shown in FIG. 9 is obtained. Note that the base material 960 can also be formed by removing the volatile components after sequentially coating the compositions 901 and 902 on the support substrate 951.

また、層911、912の形成用組成物としては、例えば、前述した各層の構成材料を各種溶媒に溶解または分散してなる溶液(分散液)が挙げられる。   Examples of the composition for forming the layers 911 and 912 include solutions (dispersions) obtained by dissolving or dispersing the constituent materials of the respective layers in various solvents.

このうち、コア層を形成するための組成物901としては、ポリマー915と、モノマー、重合開始剤等の添加剤920と、を含有している。このような組成物から形成された層911、912では、活性放射線の照射によりモノマーが反応し、それに伴ってポリマー915とモノマーの存在比率に偏りが生じることにより、活性放射線の照射領域と非照射領域との間で屈折率差を形成することができる。したがってこのような組成物901を用いることで、コア層131、132中にコア部14や側面クラッド部15を形成することができる。   Among these, the composition 901 for forming the core layer includes a polymer 915 and an additive 920 such as a monomer and a polymerization initiator. In the layers 911 and 912 formed from such a composition, the monomer reacts by irradiation with actinic radiation, and accordingly, the abundance ratio of the polymer 915 and the monomer is biased, so that the active radiation irradiation region and the non-irradiation are not irradiated. A refractive index difference can be formed between the regions. Therefore, by using such a composition 901, the core part 14 and the side cladding part 15 can be formed in the core layers 131 and 132.

一方、クラッド層を形成するための組成物902としては、前述したクラッド層の構成材料を主成分とし、コア層中に屈折率差が生じたとき、含まれる最も高い屈折率よりも低屈折率の組成物が用いられる。なお、クラッド層を形成するための組成物902には、上述したようなモノマーが含まれていないので、活性放射線を照射したとしても屈折率差が形成されることはない。   On the other hand, the composition 902 for forming the cladding layer is mainly composed of the constituent material of the cladding layer described above, and has a lower refractive index than the highest refractive index included when a refractive index difference occurs in the core layer. The composition is used. Note that the composition 902 for forming the clad layer does not contain the monomer as described above, and therefore, no refractive index difference is formed even when irradiated with actinic radiation.

よって、組成物901から形成される層911と組成物902から形成される層912とを交互に積層することで、光導波路1を製造するための母材960が得られることになる。
ここで、コア層を形成するための組成物901の構成成分について説明する。
Therefore, the base material 960 for manufacturing the optical waveguide 1 is obtained by alternately laminating the layers 911 formed from the composition 901 and the layers 912 formed from the composition 902.
Here, the components of the composition 901 for forming the core layer will be described.

(ポリマー)
ポリマー915は、コア層のベースポリマーとなるものである。
(polymer)
The polymer 915 serves as a base polymer for the core layer.

ポリマー915には、透明性が十分に高く(無色透明であり)、かつ、後述するモノマーと相溶性を有するもの、さらに、その中でも後述するようにモノマーが反応(重合反応や架橋反応)可能であり、モノマーが重合した後においても十分な透明性を有するものが好適に用いられる。   The polymer 915 has sufficiently high transparency (colorless and transparent) and is compatible with the monomer described later, and among them, the monomer can react (polymerization reaction or crosslinking reaction) as described later. There are preferably used those having sufficient transparency even after the monomer is polymerized.

ここで、「相溶性を有する」とは、モノマーが少なくとも混和して、組成物901中や層911中においてポリマー915と相分離を起こさないことをいう。   Here, “having compatibility” means that the monomer is at least mixed and does not cause phase separation with the polymer 915 in the composition 901 or the layer 911.

このようなポリマー915としては、例えば、ノルボルネン系樹脂やベンゾシクロブテン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂、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、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、シリコーン系樹脂、ポリウレタン、フッ素系樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて(ポリマーアロイ、ポリマーブレンド(混合物)、共重合体など)用いることができる。   Examples of such a polymer 915 include cyclic olefin resins such as norbornene resins and benzocyclobutene resins, acrylic resins, methacrylic resins, polycarbonates, polystyrenes, epoxy resins, polyamides, polyimides, polybenzoxazoles, Examples thereof include silicone resins, polyurethanes, fluorine resins, and the like, and one or two or more of these can be used (polymer alloy, polymer blend (mixture), copolymer, etc.).

これらの中でも、特に、環状オレフィン系樹脂を主とするものが好ましい。ポリマー915として環状オレフィン系樹脂を用いることにより、優れた光伝送性能や耐熱性を有するコア層を得ることができる。   Among these, those mainly composed of cyclic olefin resins are preferable. By using a cyclic olefin resin as the polymer 915, a core layer having excellent optical transmission performance and heat resistance can be obtained.

環状オレフィン系樹脂としては、例えば、特開2010−090328号公報に記載されたものが用いられる。   As cyclic olefin resin, what was described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2010-090328 is used, for example.

なお、コア層の各部の屈折率は、各部におけるポリマー915の屈折率とモノマーの屈折率の相対的な大小関係とその存在比率に応じて決定されるため、用いるモノマーの種類に応じてポリマー915の屈折率を適宜調整するようにしてもよい。   Note that the refractive index of each part of the core layer is determined according to the relative magnitude relationship between the refractive index of the polymer 915 and the refractive index of the monomer in each part and the abundance ratio thereof, so that the polymer 915 depends on the type of monomer used. You may make it adjust the refractive index of this suitably.

例えば、比較的高い屈折率を有するポリマー915を得るためには、分子構造中に、芳香族環(芳香族基)、窒素原子、臭素原子や塩素原子を有するモノマーを一般的に選択して、ポリマー915が合成(重合)される。一方、比較的低い屈折率を有するポリマー915を得るためには、分子構造中に、アルキル基、フッ素原子やエーテル構造(エーテル基)を有するモノマーを一般的に選択して、ポリマー915が合成(重合)される。   For example, in order to obtain a polymer 915 having a relatively high refractive index, a monomer having an aromatic ring (aromatic group), a nitrogen atom, a bromine atom or a chlorine atom in the molecular structure is generally selected, A polymer 915 is synthesized (polymerized). On the other hand, in order to obtain a polymer 915 having a relatively low refractive index, a monomer having an alkyl group, a fluorine atom or an ether structure (ether group) is generally selected in the molecular structure, and the polymer 915 is synthesized ( Polymerization).

また、以上のようなポリマー915は、主鎖から分岐し、活性放射線の照射により、その分子構造の少なくとも一部が主鎖から離脱し得る離脱性基(離脱性ペンダントグループ)を有していてもよい。離脱性基の離脱によりポリマー915の屈折率が低下するため、ポリマー915は、活性放射線の照射の有無によって屈折率差を形成することができる。   Further, the polymer 915 as described above has a leaving group (leaving pendant group) that is branched from the main chain and at least a part of the molecular structure of which can be detached from the main chain upon irradiation with actinic radiation. Also good. Since the refractive index of the polymer 915 decreases due to the removal of the leaving group, the polymer 915 can form a refractive index difference depending on the presence or absence of irradiation with actinic radiation.

このような離脱性基を有するポリマー915としては、例えば、分子構造中に、−O−構造、−Si−アリール構造および−O−Si−構造のうちの少なくとも1つを有するものが挙げられる。かかる離脱性基は、カチオンの作用により比較的容易に離脱する。   Examples of the polymer 915 having such a leaving group include a polymer having at least one of an —O— structure, an —Si—aryl structure, and an —O—Si— structure in a molecular structure. Such a leaving group is released relatively easily by the action of a cation.

このうち、離脱により樹脂の屈折率に低下を生じさせる離脱性基としては、−Si−ジフェニル構造および−O−Si−ジフェニル構造の少なくとも一方が好ましい。   Among these, as the leaving group that causes a decrease in the refractive index of the resin by leaving, at least one of the -Si-diphenyl structure and the -O-Si-diphenyl structure is preferable.

側鎖に離脱性基を有するポリマー915の具体例としては、特開2010−090328号公報に記載されたものが挙げられる。   Specific examples of the polymer 915 having a leaving group in the side chain include those described in JP 2010-090328 A.

一方、別の離脱性基としては、例えば、末端にアセトフェノン構造を有する置換基が挙げられる。この離脱性基は、フリーラジカルの作用により比較的容易に離脱する。   On the other hand, examples of another leaving group include a substituent having an acetophenone structure at the terminal. This leaving group is released relatively easily by the action of free radicals.

前記離脱性基の含有量は、特に限定されないが、前記側鎖に離脱性基を有するポリマー915中の10〜80重量%であるのが好ましく、特に20〜60重量%であるのがより好ましい。含有量が前記範囲内であると、特に可撓性と屈折率変調機能(屈折率差を変化させる効果)との両立に優れる。   The content of the leaving group is not particularly limited, but is preferably 10 to 80% by weight, more preferably 20 to 60% by weight in the polymer 915 having a leaving group in the side chain. . When the content is within the above range, both flexibility and refractive index modulation function (effect of changing the refractive index difference) are particularly excellent.

例えば、離脱性基の含有量を多くすることにより、屈折率を変化させる幅を拡張することができる。   For example, the width for changing the refractive index can be expanded by increasing the content of the leaving group.

(添加剤)
添加剤920は、モノマーおよび重合開始剤を含んでいる。
(Additive)
Additive 920 contains a monomer and a polymerization initiator.

((モノマー))
モノマーは、後述する活性放射線の照射により、活性放射線の照射領域において反応して反応物を形成し、それとともにモノマーが拡散移動することで、層911において照射領域と非照射領域との間に屈折率差を生じさせ得るような化合物である。
((monomer))
The monomer reacts in the irradiation region of the actinic radiation to form a reactant by irradiation with actinic radiation, which will be described later, and the monomer diffuses and moves with it, so that the layer 911 is refracted between the irradiation region and the non-irradiation region. It is a compound that can cause a rate difference.

モノマーの反応物としては、モノマーがポリマー915中で重合して形成されたポリマー(重合体)、モノマーがポリマー915同士を架橋してなる架橋構造、および、モノマーがポリマー915に重合してポリマー915から分岐した分岐構造のうちの少なくとも1つが挙げられる。   As a reaction product of the monomer, a polymer (polymer) formed by polymerizing the monomer in the polymer 915, a cross-linked structure in which the monomer cross-links the polymers 915, and a polymer 915 obtained by polymerizing the monomer to the polymer 915. At least one of the branched structures branched from.

ところで、照射領域と非照射領域との間に生じる屈折率差は、ポリマー915の屈折率とモノマーの屈折率との差に基づいて生じることから、添加剤920中に含まれるモノマーは、ポリマー915の屈折率との大小関係を考慮して選択される。   By the way, since the refractive index difference generated between the irradiated region and the non-irradiated region is generated based on the difference between the refractive index of the polymer 915 and the refractive index of the monomer, the monomer contained in the additive 920 is the polymer 915. Is selected in consideration of the magnitude relationship with the refractive index.

具体的には、層911において、照射領域の屈折率が高くなることが望まれる場合には、比較的低い屈折率を有するポリマー915と、このポリマー915に対して高い屈折率を有するモノマーとを組み合わせて使用される。一方、照射領域の屈折率が低くなることが望まれる場合には、比較的高い屈折率を有するポリマー915と、このポリマー915に対して低い屈折率を有するモノマーとを組み合わせて使用される。   Specifically, in the layer 911, when it is desired that the refractive index of the irradiated region be high, a polymer 915 having a relatively low refractive index and a monomer having a high refractive index with respect to the polymer 915 are added. Used in combination. On the other hand, when it is desired that the refractive index of the irradiated region be low, a polymer 915 having a relatively high refractive index and a monomer having a low refractive index with respect to the polymer 915 are used in combination.

なお、屈折率が「高い」または「低い」とは、屈折率の絶対値を意味するものではなく、ある材料同士の相対的な関係を意味するものである。   Note that “high” or “low” in the refractive index does not mean an absolute value of the refractive index but means a relative relationship between certain materials.

そして、モノマーの反応(反応物の生成)により、層911において照射領域の屈折率が低下する場合、当該部分がコア層の側面クラッド部および低屈折率層となり、照射領域の屈折率が上昇する場合、当該部分がコア層のコア部となる。   When the refractive index of the irradiated region in the layer 911 decreases due to the monomer reaction (reactant generation), the portion becomes the side cladding portion and the low refractive index layer of the core layer, and the refractive index of the irradiated region increases. In this case, the portion becomes the core portion of the core layer.

なお、モノマーとしては、ポリマー915との相溶性を有し、ポリマー915との屈折率差が0.01以上であるものが好ましく用いられる。   As the monomer, a monomer having compatibility with the polymer 915 and having a refractive index difference with the polymer 915 of 0.01 or more is preferably used.

このようなモノマーとしては、重合可能な部位を有する化合物であればよく、特に限定されないが、例えば、ノルボルネン系モノマー、アクリル酸(メタクリル酸)系モノマー、エポキシ系モノマー、オキセタン系モノマー、ビニルエーテル系モノマー、スチレン系モノマー等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。   Such a monomer is not particularly limited as long as it is a compound having a polymerizable site, and examples thereof include norbornene monomers, acrylic acid (methacrylic acid) monomers, epoxy monomers, oxetane monomers, and vinyl ether monomers. , A styrene monomer, etc., and one or more of these can be used in combination.

これらの中でも、モノマーとしては、オキセタニル基またはエポキシ基等の環状エーテル基を有するモノマーまたはオリゴマー、あるいはノルボルネン系モノマーを用いるのが好ましい。環状エーテル基を有するモノマーまたはオリゴマーを用いることにより、環状エーテル基の開環が起こり易いため、速やかに反応し得るモノマーが得られる。また、ノルボルネン系モノマーを用いることにより、光伝送性能に優れ、かつ、耐熱性および柔軟性に優れるコア層(光導波路1)が得られる。   Among these, it is preferable to use a monomer or oligomer having a cyclic ether group such as an oxetanyl group or an epoxy group, or a norbornene monomer as the monomer. By using a monomer or oligomer having a cyclic ether group, the cyclic ether group is likely to be opened, so that a monomer capable of reacting quickly can be obtained. Moreover, by using a norbornene-based monomer, a core layer (optical waveguide 1) having excellent optical transmission performance and excellent heat resistance and flexibility can be obtained.

このうち、環状エーテル基を有するモノマーの分子量(重量平均分子量)またはオリゴマーの分子量(重量平均分子量)は、それぞれ100以上400以下であるのが好ましい。   Among these, the molecular weight (weight average molecular weight) of the monomer having a cyclic ether group or the molecular weight (weight average molecular weight) of the oligomer is preferably 100 or more and 400 or less, respectively.

オキセタニル基を有するモノマー、オキセタニル基を有するオリゴマーとしては、例えば、特開2010−090328号公報に記載されたものが挙げられる。これらの中でも特に下記式(20)で表わされるものが好ましい。   Examples of the monomer having an oxetanyl group and the oligomer having an oxetanyl group include those described in JP 2010-090328 A. Among these, those represented by the following formula (20) are particularly preferable.

Figure 0005760628
Figure 0005760628

また、エポキシ基を有するモノマー、エポキシ基を有するオリゴマーとしては、例えば、特開2010−090328号公報に記載されたものが挙げられる。   Examples of the monomer having an epoxy group and the oligomer having an epoxy group include those described in JP 2010-090328 A.

これらのモノマーの添加量は、ポリマー100重量部に対し、1重量部以上50重量部以下であることが好ましく、2重量部以上20重量部以下であることがより好ましい。これにより、屈折率変調を可能にし、可撓性と耐熱性との両立が図れるという効果がある。   The addition amount of these monomers is preferably 1 part by weight or more and 50 parts by weight or less, and more preferably 2 parts by weight or more and 20 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the polymer. Thereby, refractive index modulation can be performed, and there is an effect that both flexibility and heat resistance can be achieved.

((重合開始剤))
重合開始剤は、活性放射線の照射に伴ってモノマーに作用し、モノマーの反応を促すものであり、モノマーの反応性を考慮し、必要に応じて添加される。
((Polymerization initiator))
The polymerization initiator acts on the monomer with irradiation of actinic radiation to promote the reaction of the monomer, and is added as necessary in consideration of the reactivity of the monomer.

用いる重合開始剤としては、モノマーの重合反応または架橋反応の種類に応じて適宜選択される。例えば、アクリル酸(メタクリル酸)系モノマー、スチレン系モノマーには専らラジカル重合開始剤が、エポキシ系モノマー、オキセタン系モノマー、ビニルエーテル系モノマーには専らカチオン重合開始剤が好ましく用いられる。   The polymerization initiator to be used is appropriately selected according to the type of monomer polymerization reaction or crosslinking reaction. For example, radical polymerization initiators are preferably used exclusively for acrylic acid (methacrylic acid) monomers and styrene monomers, and cationic polymerization initiators are preferably used exclusively for epoxy monomers, oxetane monomers, and vinyl ether monomers.

ラジカル重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類等が挙げられる。   Examples of the radical polymerization initiator include benzophenones and acetophenones.

一方、カチオン重合開始剤としては、例えば、ジアゾニウム塩のようなルイス酸発生型のもの、ヨードニウム塩、スルホニウム塩のようなブレンステッド酸発生型のもの等が挙げられる。   On the other hand, examples of the cationic polymerization initiator include a Lewis acid generating type such as a diazonium salt, and a Bronsted acid generating type such as an iodonium salt and a sulfonium salt.

特に、モノマーとして環状エーテル基を有するモノマーを用いる場合には、以下のようなカチオン重合開始剤(光酸発生剤)が好ましく用いられる。具体的には、特開2010−090328号公報に記載されたものが挙げられる。   In particular, when a monomer having a cyclic ether group is used as the monomer, the following cationic polymerization initiator (photoacid generator) is preferably used. Specifically, what was described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2010-090328 is mentioned.

重合開始剤の含有量は、ポリマー100重量部に対し0.01重量部以上0.3重量部以下であることが好ましく、0.02重量部以上0.2重量部以下であることがより好ましい。これにより、反応性の向上という効果がある。   The content of the polymerization initiator is preferably 0.01 parts by weight or more and 0.3 parts by weight or less, more preferably 0.02 parts by weight or more and 0.2 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the polymer. . Thereby, there exists an effect of a reactive improvement.

なお、モノマーの反応性が著しく高い場合には、重合開始剤の添加を省略してもよい。
また、添加剤920は、モノマーや重合開始剤に加え、増感剤等を含んでいてもよい。
In addition, when the reactivity of a monomer is remarkably high, you may abbreviate | omit addition of a polymerization initiator.
Further, the additive 920 may contain a sensitizer and the like in addition to the monomer and the polymerization initiator.

このうち、増感剤は、光に対する重合開始剤の感度を増大して、重合開始剤の活性化(反応または分解)に要する時間やエネルギーを減少させる機能や、重合開始剤の活性化に適する波長に光の波長を変化させる機能を有するものである。具体的には、特開2010−090328号公報に記載されたものが挙げられる。   Among these, the sensitizer increases the sensitivity of the polymerization initiator to light and is suitable for the function of reducing the time and energy required for the activation (reaction or decomposition) of the polymerization initiator and for the activation of the polymerization initiator. It has a function of changing the wavelength of light to a wavelength. Specifically, what was described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2010-090328 is mentioned.

増感剤の含有量は、組成物901中で、0.01重量%以上であるのが好ましく、0.5重量%以上であるのがより好ましく、1重量%以上であるのがさらに好ましい。なお、上限値は、5重量%以下であるのが好ましい。   The content of the sensitizer in the composition 901 is preferably 0.01% by weight or more, more preferably 0.5% by weight or more, and further preferably 1% by weight or more. In addition, it is preferable that an upper limit is 5 weight% or less.

なお、組成物901には、添加剤920として上記の他に、触媒前駆体、助触媒、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、シランカップリング剤、塗面改良剤、熱重合禁止剤、レベリング剤、界面活性剤、着色剤、保存安定剤、可塑剤、滑剤、フィラー、無機粒子、劣化防止剤、濡れ性改良剤、帯電防止剤等を含んでいてもよい。   In addition to the above as additive 920, composition 901 includes a catalyst precursor, a cocatalyst, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a silane coupling agent, a coating surface improver, and a thermal polymerization inhibitor. , Leveling agents, surfactants, colorants, storage stabilizers, plasticizers, lubricants, fillers, inorganic particles, deterioration inhibitors, wettability improvers, antistatic agents, and the like.

以上のような組成物901から得られる層911は、ポリマー915中に一様に分散する添加剤920の作用により、所定の屈折率を有している。そして、後述する活性放射線の照射により、この屈折率が部分的に変調し、屈折率の偏りを生じるのである。   The layer 911 obtained from the composition 901 as described above has a predetermined refractive index due to the action of the additive 920 that is uniformly dispersed in the polymer 915. Then, the refractive index is partially modulated by irradiation with actinic radiation, which will be described later, and the refractive index is biased.

[2]次に、開口(窓)9351が形成されたマスク(マスキング)935を用意し、このマスク935を介して、母材960に活性放射線930を照射する(図10参照)。   [2] Next, a mask (masking) 935 in which an opening (window) 9351 is formed is prepared, and the base material 960 is irradiated with active radiation 930 through the mask 935 (see FIG. 10).

以下では、組成物901中に含まれるモノマーとして、ポリマー915より低い屈折率を有するものを用いる場合を一例に説明する。   Hereinafter, the case where a monomer having a refractive index lower than that of the polymer 915 is used as the monomer contained in the composition 901 will be described as an example.

すなわち、ここで示す例では、活性放射線930の照射領域925が主に側面クラッド部および低屈折率層となる。   That is, in the example shown here, the irradiation region 925 of the active radiation 930 is mainly the side clad portion and the low refractive index layer.

したがって、ここで示す例では、マスク935には、主に、形成すべき側面クラッド部および低屈折率層の各パターンと等価な開口(窓)9351が形成される。この開口9351は、照射する活性放射線930が透過する透過部を形成するものである。   Therefore, in the example shown here, the mask 935 is mainly formed with openings (windows) 9351 equivalent to the patterns of the side cladding portion and the low refractive index layer to be formed. This opening 9351 forms a transmission part through which the active radiation 930 to be irradiated passes.

マスク935は、予め形成(別途形成)されたもの(例えばプレート状のもの)でも、母材960上に例えば気相成膜法や塗布法により形成されたものでもよい。   The mask 935 may be formed in advance (separately formed) (for example, plate-shaped) or formed on the base material 960 by, for example, a vapor deposition method or a coating method.

マスク935として好ましいものの例としては、石英ガラスやPET基材等で作製されたフォトマスク、ステンシルマスク、気相成膜法(蒸着、スパッタリング等)により形成された金属薄膜等が挙げられるが、これらの中でもフォトマスクやステンシルマスクを用いるのが特に好ましい。微細なパターンを精度良く形成することができるとともに、ハンドリングがし易く、生産性の向上に有利であるからである。   Preferred examples of the mask 935 include a photomask made of quartz glass or a PET base material, a stencil mask, a metal thin film formed by a vapor deposition method (evaporation, sputtering, etc.), etc. Among these, it is particularly preferable to use a photomask or a stencil mask. This is because a fine pattern can be formed with high accuracy, and handling is easy, which is advantageous in improving productivity.

また、図10においては、マスク935の開口(窓)9351は、活性放射線930の照射領域925のパターンに沿ってマスクを部分的に除去したものを示したが、前記石英ガラスやPET基材等で作製されたフォトマスクを用いる場合、該フォトマスク上に例えばクロム等の金属による遮蔽材で構成された活性放射線930の遮蔽部を設けたものを用いることもできる。このマスクでは、遮蔽部以外の部分が前記窓(透過部)となる。   Further, in FIG. 10, the opening (window) 9351 of the mask 935 is shown by partially removing the mask along the pattern of the irradiation region 925 of the active radiation 930. However, the quartz glass, the PET base material, etc. In the case of using the photomask manufactured in (1), it is also possible to use a photomask provided with a shielding portion of active radiation 930 made of a shielding material made of metal such as chromium. In this mask, the part other than the shielding part is the window (transmission part).

用いる活性放射線930は、重合開始剤に対して光化学的な反応(変化)を生じさせ得るもの、および、ポリマー915に含まれる離脱性基を離脱させ得るものであればよく、例えば、可視光、紫外光、赤外光、レーザー光の他、電子線やX線等を用いることもできる。   The actinic radiation 930 to be used is not particularly limited as long as it can cause a photochemical reaction (change) with respect to the polymerization initiator and can release the leaving group contained in the polymer 915. For example, visible light, In addition to ultraviolet light, infrared light, and laser light, electron beams, X-rays, and the like can also be used.

これらの中でも、活性放射線930は、重合開始剤や離脱性基の種類、増感剤を含有する場合には、増感剤の種類等によって適宜選択され、特に限定されないが、波長200〜450nmの範囲にピーク波長を有するものであるのが好ましい。これにより、重合開始剤を比較的容易に活性化させるとともに、離脱性基を比較的容易に離脱させることができる。   Among these, the actinic radiation 930 is appropriately selected depending on the type of the sensitizer when it contains a polymerization initiator, a leaving group type, and a sensitizer, and is not particularly limited, but has a wavelength of 200 to 450 nm. It is preferable to have a peak wavelength in the range. As a result, the polymerization initiator can be activated relatively easily and the leaving group can be removed relatively easily.

また、活性放射線930の照射量は、0.05〜9J/cm程度であるのが好ましく、0.1〜6J/cm程度であるのがより好ましく、0.1〜3J/cm程度であるのがさらに好ましい。 The irradiation dose of the actinic radiation 930 is preferably in the range of about 0.05~9J / cm 2, more preferably about 0.1~6J / cm 2, 0.1~3J / cm 2 of about More preferably.

マスク935を介して母材960に活性放射線930を照射すると、母材960のうち、組成物901から形成された層911において、以下の現象が起こる。まず、層911の照射領域925において重合開始剤が活性化される。これにより、照射領域925においてモノマーが重合する。モノマーが重合すると、照射領域925におけるモノマーの量が減少するため、それに応じて非照射領域940中のモノマーが照射領域925に拡散移動する。前述したように、ポリマー915とモノマーは、互いに屈折率差が生じるように適宜選択されるため、モノマーの拡散移動に伴って照射領域925と非照射領域940との間に屈折率差が生じる。   When the base material 960 is irradiated with the active radiation 930 through the mask 935, the following phenomenon occurs in the layer 911 formed of the composition 901 in the base material 960. First, the polymerization initiator is activated in the irradiated region 925 of the layer 911. Thereby, the monomer is polymerized in the irradiation region 925. When the monomer is polymerized, the amount of the monomer in the irradiated region 925 decreases, and accordingly, the monomer in the non-irradiated region 940 diffuses and moves to the irradiated region 925. As described above, since the polymer 915 and the monomer are appropriately selected so that a difference in refractive index occurs between them, a difference in refractive index occurs between the irradiated region 925 and the non-irradiated region 940 as the monomer diffuses and moves.

図12は、母材960において、照射領域925と非照射領域940との間で屈折率差が生じる様子を説明するための図であり、層911の横断面の位置を横軸にとり、横断面の屈折率を縦軸にとったときの屈折率分布を示す図である。   FIG. 12 is a diagram for explaining a state in which a refractive index difference is generated between the irradiated region 925 and the non-irradiated region 940 in the base material 960. The horizontal cross-sectional position of the layer 911 is taken along the horizontal axis. It is a figure which shows refractive index distribution when taking the refractive index of this on the vertical axis | shaft.

本実施形態では、モノマーとしてポリマー915より屈折率が小さいものを用いているため、モノマーの拡散移動に伴い、非照射領域940の屈折率が高くなるとともに、照射領域925の屈折率は低くなる(図12(a)参照)。   In this embodiment, since a monomer having a refractive index smaller than that of the polymer 915 is used as the monomer, the refractive index of the non-irradiated region 940 increases and the refractive index of the irradiated region 925 decreases as the monomer diffuses and moves ( FIG. 12 (a)).

モノマーの拡散移動は、照射領域925においてモノマーが消費され、それに応じて形成されたモノマーの濃度勾配がきっかけとなって起こると考えられる。このため、非照射領域940全体のモノマーが一斉に照射領域925に向かうのではなく、照射領域925に近い部分から徐々に移動が始まり、これを補うように非照射領域940の中央部から外側へのモノマーの移動も生起される。その結果、図12(a)に示すように、照射領域925と非照射領域940との境界を挟んで、非照射領域940側に高屈折率領域H、照射領域925側に低屈折率領域Lが形成される。これら高屈折率領域Hおよび低屈折率領域Lは、それぞれ上述したようなモノマーの拡散移動に伴って形成されるため、必然的に滑らかな曲線で構成されることとなる。具体的には、高屈折率領域Hは、例えば上に凸の略U字状となり、低屈折率領域Lは、例えば下に凸の略U字状となる。   It is considered that the monomer diffusion movement is caused by the consumption of the monomer in the irradiation region 925 and the concentration gradient of the monomer formed accordingly. For this reason, the monomers in the entire non-irradiated region 940 do not move toward the irradiated region 925 all at once, but gradually move from a portion close to the irradiated region 925 and outward from the center of the non-irradiated region 940 to compensate for this. Monomer migration also occurs. As a result, as shown in FIG. 12A, the high refractive index region H on the non-irradiation region 940 side and the low refractive index region L on the irradiation region 925 side across the boundary between the irradiation region 925 and the non-irradiation region 940. Is formed. Since the high refractive index region H and the low refractive index region L are formed in accordance with the diffusion movement of the monomer as described above, they are necessarily constituted by smooth curves. Specifically, the high refractive index region H has, for example, a substantially U shape that protrudes upward, and the low refractive index region L has, for example, a substantially U shape that protrudes downward.

なお、上述したようなモノマーが重合してなるポリマーの屈折率は、重合前のモノマーの屈折率とほぼ同じ(屈折率差が0〜0.001程度)であるため、照射領域925では、モノマーの重合が進むにつれ、モノマーの量およびモノマー由来の物質の量に応じて屈折率の低下が進むこととなる。   The refractive index of the polymer obtained by polymerizing the monomers as described above is almost the same as the refractive index of the monomer before polymerization (the difference in refractive index is about 0 to 0.001). As the polymerization proceeds, the refractive index decreases according to the amount of the monomer and the amount of the substance derived from the monomer.

一方、非照射領域940では、重合開始剤やモノマーが活性化されないため、モノマーは重合しない。   On the other hand, in the non-irradiated region 940, the monomer is not polymerized because the polymerization initiator and the monomer are not activated.

また、照射領域925ではモノマーの重合が進むにつれてモノマーの拡散移動の容易性が徐々に低下する。これにより、照射領域925では、非照射領域940に近いほど自ずとモノマーの濃度が高くなり、屈折率の低下量が大きくなる。その結果、照射領域925に形成される低屈折率領域Lの分布形状は、左右非対称になり易く、非照射領域940側の勾配はより急峻なものとなる。   In addition, in the irradiation region 925, the ease of monomer diffusion transfer gradually decreases as the polymerization of the monomer proceeds. As a result, in the irradiated region 925, the closer to the non-irradiated region 940, the higher the monomer concentration, and the greater the amount of decrease in the refractive index. As a result, the distribution shape of the low refractive index region L formed in the irradiation region 925 is likely to be asymmetrical left and right, and the gradient on the non-irradiation region 940 side becomes steeper.

また、ポリマー915は前述したように離脱性基を有していてもよい。この離脱性基は活性放射線930の照射に伴って離脱し、ポリマー915の屈折率を低下させる。したがって、照射領域925に活性放射線930が照射されると、層911では、前述したモノマーの拡散移動が開始されるとともに、ポリマー915から離脱性基が離脱し、照射領域925の屈折率は照射前から低下することとなる(図12(b)参照)。   Further, the polymer 915 may have a leaving group as described above. This leaving group is released upon irradiation with actinic radiation 930 and decreases the refractive index of the polymer 915. Therefore, when the irradiation region 925 is irradiated with the actinic radiation 930, in the layer 911, the diffusion movement of the monomer described above is started, the leaving group is released from the polymer 915, and the refractive index of the irradiation region 925 is equal to that before irradiation. (See FIG. 12B).

この屈折率の低下は、照射領域925全体で一律に生じるため、前述した高屈折率領域Hと低屈折率領域Lの屈折率差は、より拡大される。その結果、図12(b)に示すグレーデッドインデックス型の屈折率分布Wが得られる。グレーデッドインデックス型の屈折率分布とは、屈折率の極大値を有し、その極大値の両側では屈折率が裾を引くように連続的に低下するような分布のことをいう。   Since this decrease in refractive index occurs uniformly in the entire irradiation region 925, the above-described difference in refractive index between the high refractive index region H and the low refractive index region L is further expanded. As a result, a graded index type refractive index distribution W shown in FIG. 12B is obtained. The graded index type refractive index distribution refers to a distribution having a maximum value of the refractive index and continuously decreasing so that the refractive index is tailed on both sides of the maximum value.

なお、組成物901を用いて製造されたコア層では、コア部の屈折率分布がグレーデッドインデックス型になっている。このような分布は、屈折率が階段状に変化するステップインデックス型の分布に比べて、コア部を伝搬する信号光の閉じ込め作用が強い。このため、伝送効率の高いコア部が得られる。   Note that, in the core layer manufactured using the composition 901, the refractive index distribution of the core portion is a graded index type. Such a distribution has a stronger confinement effect of signal light propagating through the core portion than a step index type distribution in which the refractive index changes stepwise. For this reason, a core part with high transmission efficiency is obtained.

なお、活性放射線930の照射量を調整することにより、形成される屈折率差を制御することができ、例えば、照射量を多くすることで、屈折率差を拡大することができる。   In addition, the refractive index difference to be formed can be controlled by adjusting the irradiation amount of the active radiation 930. For example, the refractive index difference can be increased by increasing the irradiation amount.

また、上記のような屈折率差の形成は、母材960に含まれる複数の層911において、活性放射線930の一回の照射で同時に生じる。このため、複数の層911に対して個別に照射する必要がなく、製造工程の大幅な簡略化が図られる。特に、前記各実施形態では、各コア層に形成されるパターンは、ミラーの有無を除いて互いに同じになっている。このため、各実施形態は、一回の照射で同時に形成するのに適した構造であるといえる。さらに、各層911間に形成されるパターンの層間の位置関係はほぼ完全に一致するため、個別に照射する場合に比べて、位置ズレが極めて少なくなり、層間の光結合効率の向上が図られる。   In addition, the formation of the refractive index difference as described above occurs simultaneously with one irradiation of the active radiation 930 in the plurality of layers 911 included in the base material 960. For this reason, it is not necessary to individually irradiate the plurality of layers 911, and the manufacturing process can be greatly simplified. In particular, in each of the above embodiments, the patterns formed on each core layer are the same except for the presence or absence of a mirror. For this reason, it can be said that each embodiment is a structure suitable for forming simultaneously by one irradiation. Furthermore, since the positional relationship between the layers of the patterns formed between the layers 911 is almost completely the same, the positional deviation is extremely small compared with the case of individually irradiating, and the optical coupling efficiency between the layers can be improved.

一方、上記のような屈折率差の形成は、組成物902から形成された層912では生じない。   On the other hand, the formation of the refractive index difference as described above does not occur in the layer 912 formed from the composition 902.

次に、母材960に加熱処理を施す。この加熱処理において、光を照射した照射領域925中のモノマーがさらに重合する。一方で、この加熱工程において、非照射領域940のモノマーは揮発することとなる。これにより、非照射領域940ではモノマーがさらに少なくなり、屈折率が高くなってポリマー915に近い屈折率となる。   Next, the base material 960 is subjected to heat treatment. In this heat treatment, the monomer in the irradiation region 925 irradiated with light is further polymerized. On the other hand, in this heating step, the monomer in the non-irradiated region 940 is volatilized. Thereby, in the non-irradiated region 940, the monomer is further reduced, the refractive index is increased, and the refractive index is close to that of the polymer 915.

この加熱処理における加熱温度は、特に限定されないが、30〜180℃程度であるのが好ましく、40〜160℃程度であるのがより好ましい。   The heating temperature in this heat treatment is not particularly limited, but is preferably about 30 to 180 ° C, and more preferably about 40 to 160 ° C.

また、加熱時間は、照射領域925のモノマーの重合反応がほぼ完了するように設定するのが好ましく、具体的には、0.1〜2時間程度であるのが好ましく、0.1〜1時間程度であるのがより好ましい。
なお、この加熱処理は必要に応じて行えばよく、省略してもよい。
Further, the heating time is preferably set so that the polymerization reaction of the monomer in the irradiation region 925 is almost completed. Specifically, the heating time is preferably about 0.1 to 2 hours, preferably 0.1 to 1 hour. More preferred is the degree.
Note that this heat treatment may be performed as necessary and may be omitted.

以上のような原理で、母材960のうち、層911において相対的に屈折率の高い部分と低い部分とが形成される。その結果、層911は、コア層131およびコア層132となり、また、層912は、各クラッド層111、112、113となり、これらが積層されてなる積層体12が得られる(図11参照)。   Based on the principle as described above, in the base material 960, a portion having a relatively high refractive index and a portion having a low refractive index are formed in the layer 911. As a result, the layer 911 becomes the core layer 131 and the core layer 132, and the layer 912 becomes the respective clad layers 111, 112, and 113, and the laminated body 12 in which these are laminated is obtained (see FIG. 11).

なお、モノマーとしてポリマー915より高い屈折率を有するものを用いる場合には、上記と反対に、モノマーの拡散移動に伴って移動先の屈折率が高くなるため、それに応じて、照射領域925および非照射領域940を設定するようにすればよい。   In the case where a monomer having a higher refractive index than that of the polymer 915 is used, the refractive index of the movement destination becomes higher with the diffusion movement of the monomer, contrary to the above. The irradiation area 940 may be set.

また、活性放射線930として、レーザー光のように指向性の高い光を用いる場合には、マスク935の使用を省略してもよい。   In addition, when light having high directivity such as laser light is used as the active radiation 930, the use of the mask 935 may be omitted.

[3]次に、積層体12に凹部1601、1602、1603、1604を形成する。
これらの凹部1601、1602、1603、1604は、積層体12の下面側から一部を除去する掘り込み加工により形成される。この掘り込み加工は、例えば、レーザー加工法、ダイシングソーによるダイシング加工法等により行うことができる。なお、前記各実施形態は、凹部の形成にあたって、積層体12の形成後、全ての凹部をまとめて形成し得る構造になっているので、掘り込み加工を行う際には、一度基準位置を決めれば、その後、全ての凹部を形成し終わるまでその基準位置を利用し続けることが可能な形態である。したがって、凹部間の間隔等を高い精度で再現することができ、位置ズレによる光結合損失の発生を抑制することができる。
以上のようにして、光導波路1が得られる。
[3] Next, recesses 1601, 1602, 1603, and 1604 are formed in the laminate 12.
These recesses 1601, 1602, 1603, and 1604 are formed by digging that removes a part from the lower surface side of the laminate 12. This digging process can be performed by, for example, a laser processing method, a dicing method using a dicing saw, or the like. In each of the above-described embodiments, since the concave portion is formed so that all the concave portions can be formed together after the stacked body 12 is formed, the reference position can be determined once when performing the digging process. For example, the reference position can be continuously used until all the recesses are formed. Therefore, the interval between the recesses can be reproduced with high accuracy, and the occurrence of optical coupling loss due to positional deviation can be suppressed.
The optical waveguide 1 is obtained as described above.

<電子機器>
上述したような本発明の光導波路は、他の光学素子(受発光素子等)との光結合効率が高いものである。このため、本発明の光導波路を備えることにより、2点間で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 of the present invention as described above has high optical coupling efficiency with other optical elements (light emitting / receiving elements and the like). 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 between two points 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。   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, by providing such an electronic device with the optical waveguide of the present invention, problems such as noise and signal degradation peculiar to electrical wiring are eliminated, and a dramatic improvement in performance can be expected.

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 according to 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、光導波路の製造方法は上記のものに限定されず、例えば、活性放射線の照射により分子結合を切断し、屈折率を変化させる方法(フォトブリーチ法)、組成物に光異性化または光二量化可能な不飽和結合を有する光架橋性ポリマーを含有させ、これに活性放射線を照射して分子構造を変化させるとともに屈折率を変化させる方法(光異性化法・光二量化法)等の方法を用いることもできる。   In addition, the method for producing an optical waveguide is not limited to the above-described ones. For example, a method in which molecular bonds are cut by irradiation with actinic radiation to change the refractive index (photo bleaching method), a composition is photoisomerized or photodimerized. Use a method such as a method (photoisomerization method or photodimerization method) that contains a photocrosslinkable polymer having an unsaturated bond and irradiates it with actinic radiation to change the molecular structure and change the refractive index. You can also.

また、光導波路の屈折率分布は、ステップインデックス型の分布等であってもよい。
また、光導波路の形態は、前記各実施形態で説明したような積層構造でなくてもよく、例えばコア部を覆うように管状のクラッド部が設けられた構造であってもよい。
Further, the refractive index distribution of the optical waveguide may be a step index type distribution or the like.
Further, the form of the optical waveguide does not have to be a laminated structure as described in each of the above embodiments, and may be a structure in which a tubular clad portion is provided so as to cover the core portion, for example.

次に、本発明の実施例について説明する。
1.光導波路の製造
Next, examples of the present invention will be described.
1. Optical waveguide manufacturing

(実施例1)
(1)脱離性基を有するノルボルネン系樹脂の合成
水分および酸素濃度がいずれも1ppm以下に制御され、乾燥窒素で充満されたグローブボックス中において、ヘキシルノルボルネン(HxNB)7.2g(40.1mmol)、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン12.9g(40.1mmol)を500mLバイアル瓶に計量し、脱水トルエン60gと酢酸エチル11gを加え、シリコン製のシーラーを被せて上部を密栓した。
Example 1
(1) Synthesis of norbornene-based resin having a leaving group In a glove box where both moisture and oxygen concentrations are controlled to 1 ppm or less and filled with dry nitrogen, 7.2 g (40.1 mmol) of hexylnorbornene (HxNB) ), 12.9 g (40.1 mmol) of diphenylmethylnorbornenemethoxysilane was weighed into a 500 mL vial, 60 g of dehydrated toluene and 11 g of ethyl acetate were added, and the top was sealed with a silicon sealer.

次に、100mLバイアルビン中に下記化学式(A)で表わされるNi触媒1.56g(3.2mmol)と脱水トルエン10mLを計量し、スターラーチップを入れて密栓し、触媒を十分に撹拌して完全に溶解させた。   Next, 1.56 g (3.2 mmol) of Ni catalyst represented by the following chemical formula (A) and 10 mL of dehydrated toluene are weighed in a 100 mL vial, put a stirrer chip, tightly plugged, and thoroughly agitate the catalyst. Dissolved in.

この下記化学式(A)で表わされるNi触媒溶液1mLをシリンジで正確に計量し、上記2種のノルボルネンを溶解させたバイアル瓶中に定量的に注入し室温で1時間撹拌したところ、著しい粘度上昇が確認された。この時点で栓を抜き、テトラヒドロフラン(THF)60gを加えて撹拌を行い、反応溶液を得た。   When 1 mL of the Ni catalyst solution represented by the following chemical formula (A) is accurately weighed with a syringe and quantitatively injected into the vial bottle in which the above two types of norbornene are dissolved and stirred at room temperature for 1 hour, a marked increase in viscosity occurs. Was confirmed. At this point, the stopper was removed, 60 g of tetrahydrofuran (THF) was added, and the mixture was stirred to obtain a reaction solution.

100mLビーカーに無水酢酸9.5g、過酸化水素水18g(濃度30%)、イオン交換水30gを加えて撹拌し、その場で過酢酸水溶液を調製した。次にこの水溶液全量を上記反応溶液に加えて12時間撹拌してNiの還元処理を行った。   In a 100 mL beaker, 9.5 g of acetic anhydride, 18 g of hydrogen peroxide (concentration 30%) and 30 g of ion-exchanged water were added and stirred to prepare an aqueous solution of peracetic acid on the spot. Next, the total amount of this aqueous solution was added to the above reaction solution and stirred for 12 hours to reduce Ni.

次に、処理の完了した反応溶液を分液ロートに移し替え、下部の水層を除去した後、イソプロピルアルコールの30%水溶液を100mL加えて激しく撹拌を行った。静置して完全に二層分離が行われた後で水層を除去した。この水洗プロセスを合計で3回繰り返した後、油層を大過剰のアセトン中に滴下して生成したポリマーを再沈殿させ、ろ過によりろ液と分別した後、60℃に設定した真空乾燥機中で12時間加熱乾燥を行うことにより、ポリマー#1を得た。ポリマー#1の分子量分布は、GPC測定により、Mw=10万、Mn=4万であった。また、ポリマー#1中の各構造単位のモル比は、NMRによる同定により、ヘキシルノルボルネン構造単位が50mol%、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位が50mol%であった。   Next, the treated reaction solution was transferred to a separatory funnel, the lower aqueous layer was removed, and then 100 mL of a 30% aqueous solution of isopropyl alcohol was added and vigorously stirred. The aqueous layer was removed after standing and completely separating the two layers. After repeating this water washing process three times in total, the oil layer was dropped into a large excess of acetone to reprecipitate the polymer produced, separated from the filtrate by filtration, and then in a vacuum dryer set at 60 ° C. Polymer # 1 was obtained by heating and drying for 12 hours. The molecular weight distribution of the polymer # 1 was Mw = 100,000 and Mn = 40,000 by GPC measurement. The molar ratio of each structural unit in polymer # 1 was 50 mol% for the hexylnorbornene structural unit and 50 mol% for the diphenylmethylnorbornenemethoxysilane structural unit, as determined by NMR.

Figure 0005760628
Figure 0005760628

Figure 0005760628
Figure 0005760628

(2)組成物の製造
(2−1)コア層形成用の組成物の製造
精製した上記ポリマー#1 10gを100mLのガラス容器に秤量し、これにメシチレン40g、酸化防止剤Irganox1076(チバガイギー社製)0.01g、シクロヘキシルオキセタンモノマー(式(20)で示したモノマー、東亜合成製 CHOX、CAS#483303−25−9、分子量186、沸点125℃/1.33kPa)2g、重合開始剤(光酸発生剤) RhodorsilPhotoinitiator 2074(Rhodia社製、CAS# 178233−72−2)(1.36E-2g、酢酸エチル0.1mL中)を加え均一に溶解させた後、0.2μmのPTFEフィルターによりろ過を行い、清浄な感光性樹脂組成物を得た。
(2) Manufacture of composition (2-1) Manufacture of composition for core layer formation 10 g of the above-mentioned polymer # 1 was weighed into a 100 mL glass container, and 40 g of mesitylene and an antioxidant Irganox 1076 (manufactured by Ciba Geigy) ) 0.01 g, cyclohexyl oxetane monomer (monomer represented by the formula (20), manufactured by Toa Gosei CHOX, CAS # 483303-25-9, molecular weight 186, boiling point 125 ° C./1.33 kPa) 2 g, polymerization initiator (photoacid) Generating Agent) Rhodorsil Photoinitiator 2074 (manufactured by Rhodia, CAS # 178233-72-2) (1.36E-2 g in 0.1 mL of ethyl acetate) was added and dissolved uniformly, and then filtered through a 0.2 μm PTFE filter. A clean photosensitive resin composition was obtained.

(2−2)クラッド層形成用の組成物の製造
クラッド層形成用の組成物として、感光性ノルボルネン樹脂組成物(プロメラス社製 Avatrel2000Pワニス)を用意した。
(2-2) Manufacture of the composition for clad layer formation As the composition for clad layer formation, the photosensitive norbornene resin composition (Avatrel 2000P varnish by Promeras) was prepared.

(3)光導波路の製造
(母材の製造)
ポリエーテルスルホン(PES)フィルム上にクラッド層形成用の組成物をドクターブレードにより均一に塗布した後、45℃の乾燥機に15分間投入し、クラッド層形成層を形成した。形成されたクラッド層形成層は、厚さが5μmであり、無色透明であった。
(3) Manufacture of optical waveguide (manufacture of base material)
A composition for forming a clad layer was uniformly applied on a polyethersulfone (PES) film by a doctor blade, and then placed in a dryer at 45 ° C. for 15 minutes to form a clad layer forming layer. The formed cladding layer forming layer had a thickness of 5 μm and was colorless and transparent.

次いで、形成したクラッド層形成層上にコア層形成用の組成物をドクターブレードにより均一に塗布した後、45℃の乾燥機に15分間投入し、溶剤を完全に除去した。   Next, the core layer forming composition was uniformly applied on the formed clad layer forming layer with a doctor blade, and then placed in a dryer at 45 ° C. for 15 minutes to completely remove the solvent.

以上のような、クラッド層形成層とコア層形成層とを交互に塗り重ねて、光導波路を製造するための母材を得た。なお、コア層形成層の厚さは50μmであった。   The base material for manufacturing the optical waveguide was obtained by alternately coating the clad layer forming layer and the core layer forming layer as described above. The core layer forming layer had a thickness of 50 μm.

また、コア部の屈折率は1.55、クラッド部の屈折率(側面クラッド部の屈折率とクラッド層の屈折率との平均)は1.53、低屈折率層の屈折率は1.54であった。   The refractive index of the core part is 1.55, the refractive index of the cladding part (average of the refractive index of the side cladding part and the refractive index of the cladding layer) is 1.53, and the refractive index of the low refractive index layer is 1.54. Met.

(露光)
次いで、母材の上面にフォトマスクを圧着して紫外線を500mJ/cmで選択的に照射した。マスクを取り去り、乾燥機中150℃で1.5時間の加熱を行った。なお、フォトマスクには、図5に示す低屈折率層や側面クラッド部等の低屈折率領域に対応した開口が形成されたものを用いた。これにより、光導波路を製造するための積層体を得た。得られた積層体中のコア層では、側面クラッド部の幅が80μm、低屈折率層の厚さが5μmであった。また、コア部の幅については、光の進行方向に沿って徐々に拡大するよう、光入射端部近傍では45μm、中間部では50μm、光出射端部近傍では55μmとした。
(exposure)
Next, a photomask was pressed on the upper surface of the base material, and ultraviolet rays were selectively irradiated at 500 mJ / cm 2 . The mask was removed, and heating was performed at 150 ° C. in a dryer for 1.5 hours. Note that a photomask having an opening corresponding to a low refractive index region such as a low refractive index layer or a side cladding portion shown in FIG. 5 was used. Thereby, the laminated body for manufacturing an optical waveguide was obtained. In the core layer in the obtained laminate, the width of the side cladding portion was 80 μm, and the thickness of the low refractive index layer was 5 μm. The width of the core portion was 45 μm in the vicinity of the light incident end, 50 μm in the intermediate portion, and 55 μm in the vicinity of the light emitting end so as to gradually expand along the light traveling direction.

(凹部加工)
次いで、積層体に対してレーザー加工により、図2に示す凹部を形成した。これにより図2に示すミラー付き光導波路を得た。なお、得られた光導波路の長さは10cmであり、後述するいずれの光導波路についてもミラー間の長さが同じになるようにした。
(Concave processing)
Subsequently, the recessed part shown in FIG. 2 was formed with respect to the laminated body by laser processing. Thereby, the optical waveguide with a mirror shown in FIG. 2 was obtained. In addition, the length of the obtained optical waveguide was 10 cm, and the length between mirrors was made the same about any optical waveguide mentioned later.

(実施例2)
光入射端部のミラー1611、1612近傍に位置する低屈折率層を省略した以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。
(Example 2)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that the low refractive index layer located near the mirrors 1611 and 1612 at the light incident end was omitted.

(実施例3)
光出射端部のミラー1613、1614近傍に位置する低屈折率層を省略した以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。
(Example 3)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that the low refractive index layer located in the vicinity of the mirrors 1613 and 1614 at the light exit end was omitted.

(実施例4)
図2のミラー1614近傍に設けられた低屈折率層のうち、低屈折率層145の数を1つ減らすようにした以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。なお、減らしたのは、ミラー1614に干渉している低屈折率層1454である。
Example 4
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that the number of the low refractive index layers 145 in the low refractive index layers provided in the vicinity of the mirror 1614 in FIG. Note that the low refractive index layer 1454 that interferes with the mirror 1614 is reduced.

(実施例5)
低屈折率層の厚さを1μmに変更した以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。
(Example 5)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the low refractive index layer was changed to 1 μm.

(実施例6)
低屈折率層の厚さを10μmに変更した以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。
(Example 6)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the low refractive index layer was changed to 10 μm.

(実施例7)
低屈折率層の厚さを20μmに変更した以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。
(Example 7)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the low refractive index layer was changed to 20 μm.

(実施例8)
低屈折率層の厚さを25μmに変更した以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。
(Example 8)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the low refractive index layer was changed to 25 μm.

(実施例9)
低屈折率層の厚さを0.5μmに変更した以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。
Example 9
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the low refractive index layer was changed to 0.5 μm.

(実施例10)
コア部の幅が50μmで一定になっている以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。
(Example 10)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that the width of the core portion was constant at 50 μm.

(比較例)
低屈折率層の形成を省略した以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。なお、得られた光導波路の断面図を図13に示す。図13に示す光導波路8では、下側からクラッド層811、コア層831、クラッド層812、コア層832、クラッド層813がこの順で積層されており、コア層831、832中には実施例1で得られた光導波路と同条件のコア部および側面クラッド部が形成されている。また、実施例1で得られた光導波路と同様、各コア部に対応して凹部841、842、843、844が形成されている。これらの凹部841、842、843、844の内壁面の一部がミラーを構成している。
(Comparative example)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that the formation of the low refractive index layer was omitted. A cross-sectional view of the obtained optical waveguide is shown in FIG. In the optical waveguide 8 shown in FIG. 13, the clad layer 811, the core layer 831, the clad layer 812, the core layer 832, and the clad layer 813 are laminated in this order from the lower side. The core part and side clad part of the same conditions as the optical waveguide obtained in 1 are formed. Further, similarly to the optical waveguide obtained in the first embodiment, recesses 841, 842, 843, and 844 are formed corresponding to the respective core portions. A part of the inner wall surface of these recesses 841, 842, 843, and 844 constitutes a mirror.

2.光導波路の評価
2.1.光導波路の挿入損失の評価
850nmVCSEL(面発光レーザー)より発せられた光を50μmφの光ファイバーを経由して、実施例および比較例で得られた光導波路に導入し、200μmφの光ファイバーで受光を行って光の強度を測定した。なお、測定には挿入損失法を用いた。そして、比較例で得られた光導波路の挿入損失を1としたときの相対値を求め、これを以下の評価基準にしたがって評価した。また、評価には、図2に示すミラー1612とミラー1614とを経由する光路を用いた。
2. Evaluation of optical waveguide 2.1. Evaluation of insertion loss of optical waveguide Light emitted from an 850 nm VCSEL (surface emitting laser) is introduced into the optical waveguide obtained in the example and the comparative example via an optical fiber of 50 μmφ, and received by an optical fiber of 200 μmφ. The light intensity was measured. The insertion loss method was used for the measurement. And the relative value when the insertion loss of the optical waveguide obtained by the comparative example was set to 1 was calculated | required, and this was evaluated according to the following evaluation criteria. For the evaluation, an optical path passing through the mirror 1612 and the mirror 1614 shown in FIG. 2 was used.

<挿入損失の評価基準>
AA:挿入損失の相対値が0.3未満である
A:挿入損失の相対値が0.3以上0.5未満である
B:挿入損失の相対値が0.5以上0.7未満である
C:挿入損失の相対値が0.7以上0.9未満である
D:挿入損失の相対値が0.9以上1未満である
E:挿入損失の相対値が1以上である
<Evaluation criteria for insertion loss>
AA: The relative value of insertion loss is less than 0.3 A: The relative value of insertion loss is 0.3 or more and less than 0.5 B: The relative value of insertion loss is 0.5 or more and less than 0.7 C: Relative value of insertion loss is 0.7 or more and less than 0.9 D: Relative value of insertion loss is 0.9 or more and less than 1 E: Relative value of insertion loss is 1 or more

2.2.光導波路の伝送損失の評価
挿入損失の評価後、光導波路のミラー近傍を切り落とし、全て同じ長さに揃えて、カットバック法により光導波路の伝送損失(単位dB/cm)を測定した。
結果を表1に示す。
2.2. Evaluation of Transmission Loss of Optical Waveguide After evaluating the insertion loss, the optical waveguide transmission loss (unit: dB / cm) was measured by the cut-back method by cutting off the vicinity of the mirror of the optical waveguide and making them all the same length.
The results are shown in Table 1.

Figure 0005760628
Figure 0005760628

表1から明らかなように、各実施例で得られた光導波路は、いずれも比較例で得られた光導波路に比べて挿入損失が抑えられていることが認められた。   As is clear from Table 1, it was confirmed that the optical waveguides obtained in each example had a lower insertion loss than the optical waveguides obtained in the comparative examples.

また、伝送損失については、実施例1、7、8、10および比較例で得られた光導波路を除いて、いずれもほぼ同等であった。なお、実施例7、8、10および比較例で得られた光導波路の伝送損失は、その他のものに比べて約20%大きかった。また、実施例1で得られた光導波路の伝送損失は、その他のものに比べて約20%小さかった。   The transmission loss was almost the same except for the optical waveguides obtained in Examples 1, 7, 8, 10 and the comparative example. The transmission loss of the optical waveguides obtained in Examples 7, 8, 10 and the comparative example was about 20% larger than those of the other optical waveguides. In addition, the transmission loss of the optical waveguide obtained in Example 1 was about 20% smaller than the other ones.

以上の結果から、伝送損失の差を差し引いたとしても、各実施例で得られた光導波路は、比較例で得られた光導波路に比べて、光ファイバーとの結合部における損失が低くなっていると推察される。したがって、各実施例で得られた光導波路は、受発光素子等に対する光結合効率が高いことが明らかとなった。   From the above results, even when the difference in transmission loss is subtracted, the optical waveguide obtained in each example has a lower loss at the coupling portion with the optical fiber than the optical waveguide obtained in the comparative example. It is guessed. Therefore, it has been clarified that the optical waveguide obtained in each example has high optical coupling efficiency with respect to the light receiving and emitting elements.

1 光導波路
10 光導波路モジュール
111、112、113 クラッド層
12 積層体
121 接続点
131、132 コア層
14 コア部
145、1451、1452、1453、1454、1455 低屈折率層
15 側面クラッド部
1601、1602、1603、1604 凹部
1611、1612、1613、1614 ミラー
18 かん合穴
70 光ファイバー
71、72 発光素子
710、720 素子本体
711、721 発光部
712、722 電極
73、74 受光素子
730、740 素子本体
731、741 受光部
732、742 電極
75 発光用光ファイバーコネクター
751 コネクター本体
752 貫通孔
753 かん合ピン
76 受光用光ファイバーコネクター
761 コネクター本体
762 貫通孔
763 かん合ピン
77 電気配線
78 バンプ
79 アンダーフィル
8 光導波路
811、812、813 クラッド層
831、832 コア層
841、842、843、844 凹部
901、902 組成物
911、912 層
915 ポリマー
920 添加剤
925 照射領域
930 活性放射線
935 マスク
9351 開口
940 非照射領域
951 支持基板
960 母材
2 支持フィルム
3 カバーフィルム
1A 光入射端部
1B 光出射端部
M1、M2、M3、M4 交点
L1、L2、L3、L4、L5、L6 光跡
F 断片
H 高屈折率領域
L 低屈折率領域
W 屈折率分布
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical waveguide 10 Optical waveguide module 111,112,113 Clad layer 12 Laminated body 121 Connection point 131,132 Core layer 14 Core part 145,1451,1452,1453,1454,1455 Low refractive index layer 15 Side surface clad part 1601,1602 , 1603, 1604 Recess 1611, 1612, 1613, 1614 Mirror 18 Interlocking hole 70 Optical fiber 71, 72 Light emitting element 710, 720 Element main body 711, 721 Light emitting part 712, 722 Electrode 73, 74 Light receiving element 730, 740 Element main body 731, 741 Light-receiving portion 732, 742 Electrode 75 Light-emitting optical fiber connector 751 Connector main body 752 Through hole 753 Mating pin 76 Light-receiving optical fiber connector 761 Connector main body 762 Through hole 763 Mating pin 77 Electrical wiring 78 Bump 79 Underfill 8 Optical waveguide 811, 812, 813 Clad layer 831, 832 Core layer 841, 842, 843, 844 Recess 901, 902 Composition 911, 912 Layer 915 Polymer 920 Additive 925 Irradiation region 930 Active Radiation 935 Mask 9351 Opening 940 Non-irradiation area 951 Support substrate 960 Base material 2 Support film 3 Cover film 1A Light incident end 1B Light exit end M1, M2, M3, M4 Intersection L1, L2, L3, L4, L5, L6 Light trace F Fragment H High refractive index region L Low refractive index region W Refractive index distribution

Claims (10)

第1コア部と前記第1コア部に隣接する第1側面クラッド部とを備える第1のコア層と、クラッド層と、第2コア部と前記第2コア部に隣接する第2側面クラッド部とを備える第2のコア層とが、この順で積層されてなる部分を含む積層体と、
前記第1コア部内および前記第2コア部内にそれぞれ設けられた第1の光路と、
前記第1コア部内に設けられた光反射面と、
前記積層体の表面上に設けられた接続点と、
前記光反射面と前記接続点とを光学的に接続し、前記第1の光路と交差する第2の光路と、
前記第1コア部を横切るように、前記第1コア部内の前記第1の光路の前記光反射面とは反対側に設けられ、前記第1コア部より屈折率の低い第1低屈折率層と、
前記第2のコア層における前記第2の光路を挟むように、かつ、前記第2コア部を横切るように、前記第2コア部内の前記第1の光路の一端側と他端側とにそれぞれ設けられ、前記第2コア部より屈折率の低い第2低屈折率層と、
を有し、
前記積層体の表面を平面視したとき、前記第1低屈折率層、および、2つの前記第2低屈折率層のうちの1つは、互いに同じ位置に設けられていることを特徴とする光導波路。
A first core layer comprising a first core part and a first side cladding part adjacent to the first core part, a cladding layer, a second core part and a second side cladding part adjacent to the second core part And a second core layer including a laminate including a portion laminated in this order;
A first optical path provided in each of the first core part and the second core part;
A light reflecting surface provided in the first core portion;
Connection points provided on the surface of the laminate;
A second optical path that optically connects the light reflecting surface and the connection point and intersects the first optical path;
A first low refractive index layer that is provided on the opposite side of the first optical path in the first core portion from the light reflecting surface so as to cross the first core portion and has a lower refractive index than the first core portion. When,
The one end side and the other end side of the first optical path in the second core part so as to sandwich the second optical path in the second core layer and across the second core part, respectively. A second low refractive index layer provided and having a refractive index lower than that of the second core portion;
Have
When the surface of the laminate is viewed in plan, the first low refractive index layer and one of the two second low refractive index layers are provided at the same position. Optical waveguide.
前記光反射面は、前記第1コア部を斜めに横切る面で構成されており、
2つの前記第2低屈折率層のうちの他の1つは、前記光反射面と前記クラッド層とが交わる位置に設けられている請求項1に記載の光導波路。
The light reflecting surface is configured by a surface that obliquely crosses the first core portion,
2. The optical waveguide according to claim 1, wherein the other one of the two second low-refractive index layers is provided at a position where the light reflecting surface and the cladding layer intersect.
さらに、前記第2コア部内に設けられた光反射面と、
前記積層体の表面上に設けられ、前記第2コア部内に設けられた前記光反射面と光学的に接続された接続点と、
を有し、
前記積層体の表面を平面視したとき、前記第1コア部内に設けられた前記光反射面の位置と前記第2コア部内に設けられた前記光反射面の位置とが、互いに異なっている請求項1または2に記載の光導波路。
Furthermore, a light reflecting surface provided in the second core part;
A connection point provided on the surface of the laminate and optically connected to the light reflecting surface provided in the second core part;
Have
When the surface of the laminate is viewed in plan, the position of the light reflecting surface provided in the first core portion and the position of the light reflecting surface provided in the second core portion are different from each other. Item 3. The optical waveguide according to Item 1 or 2.
前記第1低屈折率層の厚さおよび前記第2低屈折率層の厚さは、それぞれ0.5〜50μm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。   4. The optical waveguide according to claim 1, wherein a thickness of the first low refractive index layer and a thickness of the second low refractive index layer are 0.5 to 50 μm, respectively. 前記第1のコア層および前記第2のコア層は、それぞれ、活性放射線の照射領域と非照射領域との間で屈折率差を形成することにより製造されている請求項1ないし4のいずれか1項に記載の光導波路。   The first core layer and the second core layer are each manufactured by forming a refractive index difference between an active radiation irradiation region and a non-irradiation region. The optical waveguide according to item 1. 前記第1低屈折率層および前記第2低屈折率層は、互いに同一の露光プロセスにより形成されている請求項5に記載の光導波路。   The optical waveguide according to claim 5, wherein the first low refractive index layer and the second low refractive index layer are formed by the same exposure process. 前記第1コア部のうち、前記低屈折率層より光入射側に位置する部分の幅は、前記低屈折率層より光出射側に位置する部分の幅よりも小さくなっている請求項1ないし6のいずれか1項に記載の光導波路。   2. The width of a portion of the first core portion located on the light incident side from the low refractive index layer is smaller than a width of a portion located on the light emission side of the low refractive index layer. 7. The optical waveguide according to any one of 6 above. 前記第2コア部内の前記第1の光路の一端側に設けられた前記第2低屈折率層を一端側第2低屈折率層とし、前記第1の光路の他端側に設けられた前記第2低屈折率層を他端側第2低屈折率層としたとき、
前記第2コア部内の前記一端側第2低屈折率層と前記他端側第2低屈折率層との間に設けられた、前記第2コア部より屈折率の低い中間第2低屈折率層をさらに有する請求項1ないし7のいずれか1項に記載の光導波路。
The second low refractive index layer provided on one end side of the first optical path in the second core portion is used as one end side second low refractive index layer, and the second low refractive index layer is provided on the other end side of the first optical path. When the second low refractive index layer is the other end side second low refractive index layer,
An intermediate second low refractive index that is provided between the one end side second low refractive index layer and the other end side second low refractive index layer in the second core portion and has a refractive index lower than that of the second core portion. The optical waveguide according to claim 1, further comprising a layer.
請求項1ないし8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。   An opto-electric hybrid board comprising the optical waveguide according to claim 1. 請求項9に記載の光電気混載基板を備えることを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the opto-electric hybrid board according to claim 9.
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