JP5976769B2 - 光導波路及び光導波路装置 - Google Patents

Description

本発明は、光導波路及びそれを用いた光導波路装置に関する。

近年、光ファイバ通信技術を中心に基幹系の通信回線の整備が着々と進行する中でボトルネックとなりつつあるのが情報端末内の電気的配線である。このような背景から、すべての信号伝達を電気信号によって行う従来の電気回路基板に代わって、電気信号の伝達速度の限界を補うために、高速部分を光信号で伝達するタイプの光電気複合基板が提案されている。

光電気複合基板において、光信号はコア層がクラッド層で囲まれた構造の光導波路によって伝達される。

光導波路の製造方法の一例では、まず、基板上に、下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層を順次形成する。その後に、回転ブレードによって上部クラッド層からコア層を分断するように加工することにより、光伝播方向に対して４５°の角度の傾斜面を備える溝を形成する。さらに、コア層の溝内に光反射性の金属層を部分的に形成し、傾斜面の金属層を光路変換ミラーとして使用する。

そして、溝内の傾斜面の光路変換ミラーによってコア層を伝播する光を垂直方向に反射させて光路を変換させる。

特開２００７−２９３２４４号公報

後述する関連技術の欄で説明するように、光導波路の両端側に、２つの光デバイス（発光素子及び受光素子）が２列になってそれぞれ光結合される場合、あるいは内部に２列の発光部又は受光部を内蔵する光デバイスがそれぞれ光結合される場合がある。そのような光導波路では、光デバイスに合わせて２系統の異なる光路が用意され、各光路ごとに異なる位置に光路変換ミラーが配置される。

異なる光路となる光導波路を積層して形成する場合、下側の光導波路に光結合される光デバイスは、上側の光導波路の厚み分だけ光経路の距離が遠くなるため、光の結合損失の悪化の原因となり、光特性の十分な信頼性が得られなくなる。

本発明は、２系統以上の異なる光路を備える光導波路及び光導波路装置において、高い信頼性が得られる新規な構造を提供することを目的とする。

以下の開示の一観点によれば、第１クラッド層と、前記第１クラッド層の上に形成され、第１の光路長を有する第１光路用コア層と、前記第１光路用コア層の端側の上面に開口され、傾斜面を備えた第１溝部と、前記第１クラッド層上の前記第１光路用コア層の横領域に配置され、前記第１の光路長より長い第２の光路長を有する第２光路用コア層と、前記第２光路用コア層の端側の上面に開口され、前記第１光路用コア層の第１溝部より外側に配置されて傾斜面を備えた第２溝部と、前記第１光路用コア層及び前記第２光路用コア層の各々の前記傾斜面にそれぞれ部分的に形成された光反射性の金属層からなる光路変換ミラーと、前記第１クラッド層上の一端側に形成され、前記第１光路用コア層と平行に配置され、かつ、前記第１光路用コア層と同一層からなる位置合わせ用パターンと、前記第１光路用コア層の第１溝部と直交するライン上の位置の前記位置合わせ用パターンに形成され、前記第１溝部と同一形状のアライメント用溝部と、前記第１光路用コア層、前記第２光路用コア層及び前記位置合わせ用パターンを被覆する第２クラッド層とを有し、前記第１光路用コア層の第１溝部と前記位置合わせ用パターンのアライメント用溝部との間の領域に、前記第２光路用コア層の第２溝部よりも内側の領域が配置され、かつ、前記第２光路用コア層の第２溝部は、前記第１光路用コア層及び位置合わせ用パターンよりも外側に配置されている光導波路が提供される。

以下の開示によれば、第１クラッド層の上に光路長が短い方の第１光路用コア層を形成し、その端側に傾斜面を備えた溝部を形成する。次いで、第１クラッド層の同一面上に光路長が長い方の第２光路用コア層を形成し、その端側に傾斜面を備えた溝部を形成する。

光路長が短い方から順にコア層の形成及び溝部の形成を行い、内側から外側に順に溝部が配列されるようにするので、積層することなく第１クラッド層の同一面上に光路長が異なる複数の系統のコア層を並べて形成することが可能になる。

図１は関連技術の光導波路を示す断面図及び平面図（その１）である。 図２は関連技術の光導波路を示す断面図及び平面図（その２）である。 図３は第１実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図及び平面図（その１）である。 図４は第１実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図及び平面図（その２）である。 図５は第１実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図及び平面図（その３）である。 図６は第１実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図及び平面図（その４）である。 図７は第１実施形態の光導波路の製造方法において第１光路用コア層から第３光路用コア層まで形成した例を示す平面図である。 図８は第１実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図及び平面図（その５）である。 図９は第１実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図及び平面図（その６）である。 図１０は第１実施形態の光導波路を示す断面図及び平面図である。 図１１は第１実施形態の光導波路装置を示す断面図及び平面図（その１）である。 図１２は第１実施形態の光導波路装置を示す断面図及び平面図（その２）である。 図１３は第２実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図及び平面図（その１）である。 図１４は第２実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図及び平面図（その２）である。 図１５は第２実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図及び平面図（その３）である。

以下、実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。

実施形態を説明する前に関連技術（予備的事項）について説明する。図１には、光路の異なる２系統の光導波路の一端側に、２つの発光素子を２列に配置してそれぞれ光結合させた光導波路装置が示されている。実際には光導波路の両端側に発光素子及び受光素子がそれぞれ光結合されるが、図１では、光導波路の光入力側の領域が示されている。

図１に示すように、下側に複数の第１光導波路１００が並んで配置され、第１光導波路１００の上に第２光導波路２００が積層されている。第２光導波路２００は第１光導波路１００の間の領域上に並んで配置されている。

第１光導波路１００は、コア層１４０が第１クラッド層１２０及び第２クラッド層１６０で囲まれた構造を有する。同様に、第２光導波路２００は、コア層２４０が第１クラッド層２２０及び第２クラッド層２６０で囲まれた構造を有する。

下側の第１光導波路１００の一端側には第２クラッド層１６０からコア層１４０を分断するように傾斜面Ｓを備えた溝１００ａが形成されている。溝１００ａの傾斜面Ｓには光反射性の金属層からなる光路変換ミラーＭが設けられている。

上側の第２光導波路２００は下側の第１導波路１００より光路長が短く設定されている。また同様に、第２光導波路２００の一端側には第２クラッド層２６０からコア層２４０を分断するように傾斜面Ｓを備えた溝２００ａが形成されている。溝２００ａの傾斜面Ｓには光反射性の金属層からなる光路変換ミラーＭが設けられている。

このようにして、下側の第１光導波路１００の光路変換ミラーＭの位置は、上側の第２光導波路２００の光路変換ミラーＭの位置より外側に配置されている。

そして、第１光導波路１００の光路変換ミラーＭに発光部４００ａが光結合されるように第１発光素子４００が実装されている。また、第２光導波路２００の光路変換ミラーＭに発光部４２０ａが光結合されるように第２発光素子４２０が実装される。

これにより、第１発光素子４００及び第２発光素子４２０が異なる光路の第１、第２光導波路１００，２００にそれぞれ光結合される。

関連技術では、第１光導波路１００の上に第２光導波路２００を積層しているため、第１光導波路１００に光結合される第１光発光素子４００の光経路の距離ｄ１は、第２発光素子４２０の光経路の距離ｄ２より第２光導波路２００の厚み分だけ遠くなってしまう。このため、第１発光素子４００に係る光の結合損失の悪化の原因となり、光特性の十分な信頼性が得られなくなる。

図示されていないが、光導波路の光出力側に光結合される２つの受光素子においても、下側の第１光導波路１００に光結合される受光素子は光経路が遠くなり、同様な問題が発生する。

図２には、図１と同一の積層構造の光導波路に２列の第１、第２発光部を内蔵する発光素子５００が光結合された例が示されている。図２に示すように、発光素子５００には、第１発光部５００ａ及び第２発光部５００ｂが２列に並んで配置されている。

発光素子５００は、その第１発光部５００ａが第１光導波路１００の光路変換ミラーＭに光結合され、その第２発光部５００ｂが第２光導波路２００の光路変換ミラーＭに光結合されるようにして実装される。

そのような２列の第１、第２発光部５００ａ，５００ｂを内蔵する発光素子５００を実装する場合は、第１発光部５００ａの光経路の距離ｄ１は第２発光部５００ｂの光経路の距離ｄ２より第２光導波路２００の厚み分だけ遠くなる。このため、図１と同様に、発光素子５００の第１発光部５００ａに係る光の結合損失の悪化の原因となり、光特性の十分な信頼性が得られなくなる。

図示されていないが、光導波路の光出力側に光結合される２列の第１、第２受光部を内蔵する受光素子においても、下側の第１光導波路１００に光結合される第１受光部の光経路が遠くなり、同様な問題が発生する。

後述する実施形態では、光路長が異なる複数系統のコア層を同一面上に並べて形成できるようにしたので、前述したような光の結合損失が悪化する問題を解消することができる。

（第１の実施の形態）
図３〜図９は第１実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図及び平面図、図１０は第１実施形態の光導波路を示す断面図及び平面図である。

第１実施形態の光導波路の製造方法では、図３（ａ）に示すように、まず、基板１０を用意する。本実施形態の基板１０は最終的に除去される仮基板として用意され、引き剥がして除去できるポリカーボネート樹脂などからなる。

次いで、基板１０の上に第１クラッド層を得るための感光性樹脂層（不図示）を形成し、フォトリソグラフィに基づいて露光／現像を行った後に、感光性樹脂層を１００〜１４０℃程度の加熱処理によって硬化させる。これより、基板１０上の光導波路形成領域に第１クラッド層２０が形成される。第１クラッド層２０の厚みは、例えば１０〜２０μｍ程度である。

感光性樹脂層としては、ＵＶ硬化型エポキシ樹脂などが好適に使用される。感光性樹脂層の形成方法としては、半硬化状態（Ｂ−ステージ）の感光性樹脂シートを貼付してもよいし、あるいは、液状の感光性樹脂を塗布してもよい。

後述する第１光路用コア層、第２光路用コア層及び第２クラッド層を形成する工程においても同様な樹脂が好適に使用される。

次いで、図３（ｂ）に示すように、第１クラッド層２０の上に第１光路用コア層を得るための感光性樹脂層（不図示）を形成する。さらに、フォトリソグラフィに基づいて露光／現像を行った後に、感光性樹脂層を１００〜１４０℃程度の加熱処理によって硬化させる。これにより、第１クラッド層２０の上に第１の光路長を有する第１光路用コア層２２ａが帯状パターンとして形成される。

図３（ｂ）の平面図に示すように、第１クラッド層２０の上に横方向に延在する帯状の第１光路用コア層２２ａが縦方向に並んで配置される。第１光路用コア層２２ａはその屈折率が第１クラッド層２０及び後述する第２クラッド層の屈折率よりも高くなるように設定される。第１光路用コア層２２ａの厚みは、例えば３０〜８０μｍ程度である。

本実施形態では、第１クラッド層２０の上に光路長の異なる２系統のコア層を形成するので、複数の第１光路用コア層２２ａの間に第２光路用コア層を配置するための領域Ａが確保される。

また同時に、第１クラッド層２０の上に第１光路用コア層２２ａと同一層からなる位置合わせ用パターンＰが形成される。位置合わせ用パターンＰは第１光路用コア層２２ａと平行に配置され、第１光路用コア層２２ａの長手方向の両端部に対応する領域にそれぞれ配置される。

次いで、図４に示すように、第１光路用コア層２２ａの光路変換部になる部分を切削装置の回転ブレードにより厚み方向に分断するように切削して加工する。この加工方法はダイシングカットとも呼ばれる。

これにより、第１光路用コア層２２ａの両端側に傾斜面Ｓを備えた溝部２２ｘがそれぞれ形成される。傾斜面Ｓは第１光路用コア層２２ａの延在方向（光伝播方向）と所定の角度（好ましくは４５°）で交差して傾斜するように形成される。

このとき同時に、第１光路用コア層２２ａの溝部２２ｘに対応する位置合わせ用パターンＰの位置に回転ブレードによってアライメント用溝部ＡＧが形成される。アライメント用溝部ＡＧは第１光路用コア層２２ａの溝部２２ｘと同一形状に加工される。

溝部２２ｘ及びアライメント用溝部ＡＧは、第１光路用コア層２２ａを分断してさらに第１クラッド層２０の厚みの途中まで形成されるようにしてもよい。

次いで、図５に示すように、第１クラッド層２０及び第１光路用コア層２２ａの上に第２光路用コア層を得るための感光性樹脂層（不図示）を形成する。さらに、フォトリソグラフィに基づいてフォトマスクを介して露光し、現像を行った後に、感光性樹脂層を１００〜１４０℃程度の加熱処理によって硬化させる。

これにより、第１クラッド層２０上の第１光路用コア層２２ａの間の領域Ａに、第２光路用コア層２２ｂが第１光路用コア層２２ａと平行に配置されて形成される。第２光路用コア層２２ｂは第１光路用コア層２２ａと同一材料から形成され、第１光路用コア層２２ａ及び第２光路用コア層２２ｂが混在する配置ピッチは例えば１２５μｍ程度に設定される。

図５の例では、第１光路用コア層２２ａ及び第２光路用コア層２２ｂが交互に並んで配置されているが、第１クラッド層２０上の第１光路用コア層２２ａの横領域に第２光路用コア層２２ｂが配置されるようにすればよい。

また、第２光路用コア層２２ｂは、第１の光路長を有する第１光路用コア層２２ａより長い第２の光路長を有して形成され、第２光路用コア層２２ｂの両端部Ｅ２が第１光路用コア層２２ａの両端部Ｅ１から外側にそれぞれ配置される。

第２光路用コア層２２ｂを形成する工程において、フォトリソグラフィで使用されるフォトマスクを位置合わせする際に、前述した位置合わせ用パターンＰに形成されたアライメント用溝部ＡＧを利用して位置合わせが行われる。位置合わせ用パターンＰに形成されたアライメント用溝部ＡＧは、第１光路用コア層２２ａの溝部２２ｘに対応する位置に配置されている。

従って、アライメント用溝部ＡＧによって位置合わせされて形成された第２光路用コア層２２ｂの両端部Ｅ２は、第１光路用コア層２２ａの溝部２２ｘから所定寸法だけ外側の位置に配置される。つまり、第２光路用コア層２２ｂの両端部Ｅ２は第１光路用コア層２２ａの溝部２２ｘに精度よく位置合わせされて配置される。

次いで、図６に示すように、第２光路用コア層２２ｂの両端側を切削装置の回転ブレードにより厚み方向に分断するように切削して加工する。これにより、第１光路用コア層２２ａと同様に、第２光路用コア層２２ｂの両端側に傾斜面Ｓを備えた溝部２２ｙがそれぞれ形成される。傾斜面Ｓは第２光路用コア層２２ｂの延在方向（光伝播方向）と所定の角度（好ましくは４５°）で交差して傾斜するように形成される。

第２光路用コア層２２ｂの光路長は第１光路用コア層２２ａの光路長より長く設定されており、第２光路用コア層２２ｂの溝部２２ｙは第１光路用コア層２２ａの溝部２２ｘの位置より外側に配置される。

前述したように、第２光路用コア層２２ｂは、第１光路用コア層２２ａの溝部２２ｘに位置合わせされて配置される。従って、切削装置の回転ブレードで第２光路用コア層２２ｂの両端側の所定位置を切削することにより、第２光路用コア層２２ｂの溝部２２ｙを第１光路用コア層２２ａの溝部２２ｘから所望寸法だけ外側の位置に精度よく配置することができる。

このように、最初に、光路長が短い方の第１光路用コア層２２ａの両端側に溝部２２ｘを形成し、その後に、光路長が長い方の第２光路用コア層２２ｂの両端側に溝部２２ｙを形成している。このため、第１光路用コア層２２ａに溝部２２ｘを形成するときに、その溝部２２ｘに対応する位置に第２光路用コア層２２ｂが存在しないので、第２光路用コア層２２ｂに不必要な溝部が形成されるおそれがない。

図６では、光路長が異なる２系統の第１光路用コア層２２ａ及び第２光路用コア層２２ｂを順次形成する例を示すが、光路長が異なるｎ系統（ｎは２以上の整数）の第１〜第ｎ光路用コア層を順次形成することができる。

図７には、第１光路用コア層２２ａ、第２光路用コア層２２ｂ及び第３光路用コア層２２ｃを順次形成した例が示されている。第３光路用コア層２２ｃにおいても、第２光路用コア層２２ｂの両端から外側の位置に傾斜面Ｓを備えた溝部２２ｚが形成される。

このように、光路長が短い方から順にコア層の形成と溝の形成の一連の工程を繰り返すことにより、光路長が異なって両端側に溝部（傾斜面）を備えた複数のコア層を第１クラッド層の同一面上に並べて形成することができる。

次の工程では、図６の構造体を使用して光導波路を製造する方法について説明する。図８に示すように、マスクを使用するスパッタ法又は蒸着法により、第１光路用コア層２２ａの溝部２２ｘの傾斜面Ｓ及び第２光路用コア層２２ｂの溝部２２ｙの傾斜面Ｓのみに光反射性の金属層３０を部分的にそれぞれ形成する。

光反射性の金属層３０としては、金（Ａｕ）層、アルミニウム（Ａｌ）層、又は銀（Ａｇ）層などが使用され、その厚みは０．２〜０．５μｍに設定される。

第１光路用コア層２２ａ及び第２光路用コア層２２ｂの各傾斜面Ｓに形成された金属層３０が光路変換ミラーＭとして機能する。

続いて、図９に示すように、第１クラッド層２０、第１光路用コア層２２ａ、第２光路用コア層２２ｂ、及び金属層３０の上に、第２クラッド層を得るための感光性樹脂層（不図示）を形成する。

さらに、フォトリソグラフィに基づいて露光／現像を行った後に、感光性樹脂層を１００〜１４０℃程度の加熱処理によって硬化させる。これにより、第１光路用コア層２２ａ及び第２光路用コア層２２ｂを被覆する第２クラッド層２４が形成される。図９の平面図では、第２クラッド層２４が透視的に描かれている。

以上により、第１光路用コア層２２ａ及び第２光路用コア層２２ｂが第１クラッド層２０及び第２クラッド層２４で囲まれた構造体が得られる。

次いで、図１０に示すように、図９の構造体から基板１０を除去することにより第１クラッド層２０の下面を露出させる。基板１０はポリカーボネート樹脂などからなり、第１クラッド層２０との界面から引き剥がすことにより、容易に除去することができる。

以上により、本実施形態の光導波路１が得られる。なお、基板１０を除去せずに基板１０を含めて光導波路とすることも可能である。

以上説明したように、第１実施形態の光導波路の製造方法では、光路長が短い方の第１光路用コア層２２ａの両端側に溝部２２ｘ（傾斜面Ｓ）を形成した後に、第１クラッド層２０の同一面上に光路長が長い方の第２光路用コア層２２ｂを形成し、その両端側に溝部２２ｙ（傾斜面Ｓ）を形成する手法を採用している。

本実施形態と違って、光路長が異なる２系統のコア層を基板上に同時に形成する場合は、光路長が短い方のコア層に溝部を形成する際に、光路長の長い方のコア層にもそれに対応する位置に溝部が形成されるため、光路長の長い方のコア層が機能しなくなる。

本実施形態では、光路長が短い方から順にコア層の形成及び溝部の形成を行い、内側から外側に順に溝部が配列されるようにするので、積層することなく第１クラッド層２０の同一面上に光路長が異なる複数の系統のコア層を並べて形成することが可能になる。

図１０に示すように、第１実施形態の光導波路１では、第１クラッド層２０の同一面上に第１光路用コア層２２ａ及び第２光路用コア層２２ｂが並んで配置されている。第２光路用コア層２２ｂは第１光路用コア層２２ａの間の領域にそれと平行になって配置されている。第２光路用コア層２２ｂの光路長は第１光路用コア層２２ａの光路長より長く設定されている。

第１光路用コア層２２ａの両端側には傾斜面Ｓを備えた溝部２２ｘがそれぞれ形成されている。また、第２光路用コア層２２ｂの両端側に傾斜面Ｓを備えた溝部２２ｙがそれぞれ形成されている。第２光路用コア層２２ｂの溝部２２ｙは第１光路用コア層２２ａの溝部２２ｘより外側の位置に配置されている。

さらに、第１光路用コア層２２ａ及び第２光路用コア層２２ｂを被覆する第２クラッド層２４が形成されている。

第１実施形態の光導波路１は、前述した製造方法で製造されるため、異なる位置に光路変換ミラーＭを備える２系統の第１光路用コア層２２ａ及び第２光路用コア層２２ｂを積層することなく第１クラッド層２０の同一面上に並べて配置することができる。

このため、後述するように、第１光路用コア層２２ａ及び第２光路用コア層２２ｂに光結合される光デバイス（発光素子及び受光素子）は、共に光路変換ミラーＭまでの光経路を最短に設定できるため、光の結合損失の悪化が回避され、光特性の十分な信頼性が得られる。

次に、第１実施形態の光導波路１を使用する光導波路装置について説明する。

図１１には、第１実施形態の第１の光導波路装置２が示されている。図１１に示すように、第１の光導波路装置２では、前述した図１０の光導波路１の第１クラッド層２０の外面側が配線基板５の上に接着されて配置されている。配線基板５では、ガラスエポキシ樹脂などの絶縁基板４０の両面側に電気配線として機能する配線層４２がそれぞれ形成されている。

絶縁基板４０にはスルーホールＴＨが設けられており、スルーホールＴＨ内には金属が充填された貫通電極４４が形成されている。両面側の配線層４２は貫通電極４４を介して相互接続されている。さらに、絶縁基板４０上面側の周縁部にはソルダレジスト４６が枠状に形成されている。

また、絶縁基板４０の下面側に、配線層４２の接続部上に開口部４７ａが設けられたソルダレジスト４７が形成されている。絶縁基板４０の下面側の配線層４２の接続部を外部接続用ランドとしてもよいし、配線層４２の接続部にはんだボールを搭載するなどして外側に突出する外部接続端子を設けてもよい。

配線基板５としてリジット基板を例示するが、ポリイミドフィルムなどを基板に使用するフレキシブル基板を使用してもよい。

そして、光導波路１の第１光路用コア層２２ａの一端側（左側）の光路変換ミラーＭに光結合するように、第１発光素子５０が配線基板５の接続パッド（不図示）に接続されて実装されている。第１発光素子５０の裏面には複数の発光部５０ａが設けられており、各発光部５０ａが各第１光路用コア層２２ａの光路変換ミラーＭに光結合される。

また、光導波路１の第１光路用コア層２２ａの他端側（右側）の光路変換ミラーＭに光結合するように、第１受光素子６０が配線基板５の接続パッド（不図示）に接続されて実装されている。第１受光素子６０の裏面には複数の受光部６０ａが設けられており、各受光部６０ａが各第１光路用コア層２２ａの光路変換ミラーＭに光結合される。

さらに、光導波路１の第２光路用コア層２２ｂの一端側（左側）の光路変換ミラーＭに光結合するように、第２発光素子５２が配線基板５の接続パッド（不図示）に接続されて実装されている。第２発光素子５２の裏面には複数の発光部５２ａが設けられており、各発光部５２ａが各第２光路用コア層２２ｂの光路変換ミラーＭに光結合される。

また、光導波路１の第２光路用コア層２２ｂの他端側（右側）の光路変換ミラーＭに光結合するように、第２受光素子６２が配線基板５の接続パッド（不図示）に接続されて実装されている。第２受光素子６２の裏面には複数の受光部６２ａが設けられており、各受光部６２ａが各第２光路用コア層２２ｂの光路変換ミラーＭに光結合される。

第１発光素子５０及び第２発光素子５２としては、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）が好適に使用される。また、第１受光素子６０及び第２受光素子６２としては、フォトダイオードが好適に使用される。

第１、第２発光素子５０，５２及び第１、第２受光素子６０，６２の下側の隙間に第２クラッド層２４と同一樹脂又は光の屈折率が同一の樹脂からなるアンダーフィル樹脂（不図示）を充填してもよい。

本実施形態の第１の光導波路装置２では、不図示の第１ＬＳＩチップ（ドライバなど）から出力される電気信号が第１発光素子５０に供給され、第１発光素子５０から下側に光が出射される。

第１発光素子５０から出射された光は、光導波路１の第１光路用コア層２２ａの一端側の光路変換ミラーＭに到達する。さらに、光路変換ミラーＭ（金属層３０）で光が反射され、光路が９０°変換されて第１光路用コア層２２ａに入射する。

次いで、第１光路用コア層２２ａに入射した光は、第１光路用コア層２２ａ内で全反射を繰り返して伝播し、他端側の光路変換ミラーＭに到達する。そして、他端側の光路変換ミラーＭ（金属層３０）で光が反射されて光路が９０°変換され、第１受光素子６０に光が入射される。第１受光素子６０は光信号を電気信号に変換し、不図示の第２ＬＳＩチップ（メモリなど）に電気信号が供給される。

また同様に、電気信号が第２発光素子５２に供給され、第２発光素子５２から下側に光が出射される。第２発光素子５２から出射された光は、光導波路１の第２光路用コア層２２ｂの一端側の光路変換ミラーＭに到達する。さらに、光路変換ミラーＭ（金属層３０）で光が反射され、光路が９０°変換されて第２光路用コア層２２ｂに入射する。

次いで、第２光路用コア層２２ｂに入射した光は、第２光路用コア層２２ｂ内で全反射を繰り返して伝播し、他端側の光路変換ミラーＭに到達する。そして、他端側の光路変換ミラーＭ（金属層３０）で光が反射されて光路が９０°変換され、第２受光素子６２に光が入射される。

本実施形態の第１の光導波路装置２では、所望の特性を有する２系統の光路をもつ光導波路１と位置精度よく配置された光路変換ミラーＭとを備えているので、第１、第２発光素子５０，５２及び第１，第２受光素子６０，６２と光導波路１とを信頼性よく光結合させることができる。

また、第１実施形態の第１の光導波路装置２では、第１光路用コア層２２ａ及び第２光路用コア層２２ｂが第１クラッド層２０の同一面上に形成されている。このため、第１、第２発光素子５０，５２の各発光部５０ａ，５２ａ及び第１、第２受光素子６０，６２の各受光部６０ａ，６２ａを共に光路変換ミラーＭに接近させて光結合させることができる。

従って、第１、第２発光素子５０，５２及び第１、第２受光素子６０，６２に係る光の結合損失が悪化することが回避され、光特性の十分な信頼性が得られる。

図１２には第１実施形態の第２の光導波路装置２ａが示されている。第２の光導波路装置２ａでは、複数列の発光部（第１発光部７０ａ及び第２発光部７０ｂ）を内蔵した発光素子７０が光導波路１に光結合されるように配線基板５に実装される。

発光素子７０の第１発光部７０ａは光導波路１の第１光路用コア層２２ａの一端側（左側）の光路変換ミラーＭに対応するように一列に並んで配置されている。また、発光素子７０の第２発光部７０ｂは光導波路１の第２光路用コア層２２ｂの一端側（左側）の光路変換ミラーＭに対応するように一列に並んで配置されている。

また、複数列の受光部（第１受光部７２ａ及び第２受光部７２ｂ）を内蔵した受光素子７２が光導波路１に光結合されるように配線基板５に実装される。受光素子７２の第１受光部７２ａは光導波路１の第１光路用コア層２２ａの他端側（右側）光路変換ミラーＭに対応するように一列に並んで配置されている。

また、受光素子７２の第２受光部７２ｂは光導波路１の第２光路用コア層２２ｂの他端側（右側）の光路変換ミラーＭに対応するように一列に並んで配置されている。

発光素子７０及び受光素子７２の下側の隙間に第２クラッド層２４と同一樹脂又は光の屈折率が同一の樹脂からなるアンダーフィル樹脂（不図示）を充填してもよい。

そして、発光素子７０の第１発光部７０ａから出射させる光は、前述した第１の光導波路装置２の第１発光素子５０の光経路と同様な経路で受光素子７２の第１受光部７２ａに光が入射される。

また、発光素子７０の第２発光部７０ｂから出射させる光は、前述した第１の光導波路装置２の第２発光素子５２の光経路と同様な経路で受光素子７２の第２受光部７２ｂに光が入射される。

第２の光導波路装置２ａにおいても、発光素子７０の第１、第２発光部７０ａ，７０ｂ及び受光素子７２の第１、第２受光部７２ａ，７２ｂを共に光路変換ミラーＭに接近させて光結合させることができるので、光の結合損失が悪化することが回避され、光特性の十分な信頼性が得られる。

（第２の実施の形態）
図１３〜図１５は第２実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図及び平面図である。前述した第１実施形態では、第１光路用コア層２２ａ及び第２光路用コア層２２ｂの各溝部２２ｘ，２２ｙの各傾斜面Ｓに金属層３０を一括して形成して光路変換ミラーＭを得ている。第２実施形態では、各コア層を形成した後に、各コア層の溝部の傾斜面に金属層を個別に形成する。

第２実施形態では、第１実施形態と同一工程及び同一要素には同一符号を付してその詳しい説明を省略する。

第２実施形態の光導波路の製造方法では、図１３に示すように、前述した図４の工程で得られる構造体を作成し、第２光路用コア層を形成する前に、第１光路用コア層２２ａの溝部２２ｘの傾斜面Ｓにマスク蒸着などにより光反射性の金属層３０を部分的に形成して光路変換ミラーＭを得る。

次いで、図１４に示すように、第１実施形態と同様な方法により、第１光路用コア層２２ａの間の領域に第２光路用コア層２２ｂを形成する。さらに、第２光路用コア層２２ｂの両端部に、傾斜面Ｓを備える溝部２２ｙをそれぞれ形成する。

その後に、図１５に示すように、第２光路用コア層２２ｂの溝部２２ｙの傾斜面Ｓにマスク蒸着などにより光反射性の金属層３０を部分的に形成して光路変換ミラーＭを得る。

これにより、第１実施形態の図８と同一の構造体が得られる。その後に、第１実施形態の図９及び図１０の工程を遂行することにより、第１実施形態の光導波路１と同一の光導波路が得られる。

第２実施形態の光導波路の製造方法においても、第１実施形態と同一の効果を奏する。これに加えて、第２実施形態では、第１光路用コア層２２ａ及び第２光路用コア層２２ｂの各傾斜面Ｓに個別に金属層３０を形成するので、各系統のコア層ごとに金属層の金属材料や積層構造を変更することができ、各コア層に最適な光路変換ミラーを形成することができる。

１…光導波路、２，２ａ…光導波路装置、５…配線基板、１０…基板、２０…第１クラッド層、２２ａ…第１光路用コア層、２２ｂ…第２光路用コア層、２２ｃ…第３光路用コア層、２２ｘ，２２ｙ，２２ｚ…溝部、２４…第２クラッド層、３０…金属層、４０…絶縁基板、４２…配線層、４４…貫通電極、４６，４７…ソルダレジスト、４７ａ…開口部、５０…第１発光素子、５０ａ，５２ａ…発光部、５２…第２発光素子、６０…第１受光素子、６０ａ，６２ｂ…受光部、６２…第２受光素子、７０…発光素子、７０ａ…第１発光部、７０ｂ…第２発光部、７２…受光素子、７２ａ…第１受光部、７２ｂ…第２受光部、ＡＧ…アライメント用溝部、Ｍ…光路変換ミラー、Ｐ…位置合わせ用パターン、Ｓ…傾斜面、ＴＨ…スルーホール。

Claims (5)

1. 第１クラッド層と、
   前記第１クラッド層の上に形成され、第１の光路長を有する第１光路用コア層と、
   前記第１光路用コア層の端側の上面に開口され、傾斜面を備えた第１溝部と、
   前記第１クラッド層上の前記第１光路用コア層の横領域に配置され、前記第１の光路長より長い第２の光路長を有する第２光路用コア層と、
   前記第２光路用コア層の端側の上面に開口され、前記第１光路用コア層の第１溝部より外側に配置されて傾斜面を備えた第２溝部と、
   前記第１光路用コア層及び前記第２光路用コア層の各々の前記傾斜面にそれぞれ部分的に形成された光反射性の金属層からなる光路変換ミラーと、
   前記第１クラッド層上の一端側に形成され、前記第１光路用コア層と平行に配置され、かつ、前記第１光路用コア層と同一層からなる位置合わせ用パターンと、
   前記第１光路用コア層の第１溝部と直交するライン上の位置の前記位置合わせ用パターンに形成され、前記第１溝部と同一形状のアライメント用溝部と、
   前記第１光路用コア層、前記第２光路用コア層及び前記位置合わせ用パターンを被覆する第２クラッド層とを有し、
   前記第１光路用コア層の第１溝部と前記位置合わせ用パターンのアライメント用溝部との間の領域に、前記第２光路用コア層の第２溝部よりも内側の領域が配置され、かつ、
   前記第２光路用コア層の第２溝部は、前記第１光路用コア層及び位置合わせ用パターンよりも外側に配置されていることを特徴とする光導波路。
2. 前記第１光路用コア層と前記第２光路用コア層とは、交互に並んで配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光導波路。
3. 前記光路変換ミラーは、前記第１光路用コア層及び前記第２光路用コア層の各両端に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光導波路。
4. 請求項１乃至３のいずれかの光導波路と、
   前記光導波路の前記第１クラッド層の外面側に配置された配線基板と、
   前記配線基板に実装され、前記第１光路用コア層の一端側の前記光路変換ミラーに光結合される第１発光素子と、
   前記配線基板に実装され、前記第１光路用コア層の他端側の前記光路変換ミラーに光結合される第１受光素子と、
   前記配線基板に実装され、前記第２光路用コア層の一端側の前記光路変換ミラーに光結合される第２発光素子と、
   前記配線基板に実装され、前記第２光路用コア層の他端側の前記光路変換ミラーに光結合される第２受光素子とを有することを特徴とする光導波路装置。
5. 請求項１乃至３のいずれかの光導波路と、
   前記光導波路の前記第１クラッド層の外面側に配置された配線基板と、
   前記配線基板に実装され、前記第１光路用コア層の一端側の前記光路変換ミラー及び前記第２光路用コア層の一端側の前記光路変換ミラーにそれぞれ光結合され、複数列の発光部を内蔵する発光素子と、
   前記配線基板に実装され、前記第１光路用コア層の他端側の前記光路変換ミラー及び前記第２光路用コア層の他端側の前記光路変換ミラーにそれぞれ光結合され、複数列の受光部を内蔵する受光素子とを有することを特徴とする光導波路装置。

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