JPH0763933A

JPH0763933A - 光集積回路

Info

Publication number: JPH0763933A
Application number: JP5210012A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Kato; 幾雄加藤; Kiyoshi Yokomori; 清横森
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-08-25
Filing date: 1993-08-25
Publication date: 1995-03-10
Also published as: US5719981A; DE4430043C2; DE4430043A1

Abstract

(57)【要約】【目的】外部から導波路内に侵入する不要な光を遮断
すると同時に、その遮断するための材料を安価な製法で
得ることが可能な光集積回路を提供する。【構成】基板１上に形成され導波光１３を伝搬させる
コア層２と、このコア層２の上部に形成されたクラッド
層３，４とよりなる導波路５を有し、この導波路５に結
合した導波光１３を伝搬させる光集積回路において、導
波路５のうちの少なくともクラッド層４の上部を覆う一
部分或いは全部分の領域に、高分子化合物を主成分とす
る吸光度の大きい材料からなる被覆層１９を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光伝送装置や光計測器
内で用いられる光集積回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、導波路にレーザ光を導波させるに
は、プリズム結合や、グレーティング結合や、端面結合
等がある。この場合、プリズム結合やグレーティング結
合は、導波路の上面からレーザ光を入射させて導波路と
結合させる。その結合した導波光は、導波路を伝搬し、
レンズで集光されたり、超音波回折格子で偏向された
り、電気光学素子で変調されたりした後、再び導波路か
ら結合器により回折格子で偏向されたり、電気光学素子
で変調されたりした後、再び導波路から結合器により出
力されるか、導波路受光器により受光される。導波路受
光器は、受光面が基板上面を向いているが、導波路の下
部のクラッド層を薄く形成することにより、容易に導波
光を吸収することができ、これにより導波光を高感度に
検出することができる。

【０００３】そこで、まず、第一の従来例として、光集
積回路の一例を図７に基づいて説明する。基板１は、半
導体のＳｉ基板１ａ上にバッファ層１ｂを積層すること
により形成されている。この基板１上にはコア層２が形
成され、このコア層２上には第一クラッド層３が積層さ
れ、この第一クラッド層３上には第二クラッド層４が積
層されている。この場合、バッファ層１ｂとコア層２と
第一クラッド層３と第二クラッド層４とにより、導波路
５が構成されている。コア層２は、その上部の第一クラ
ッド層３、第二クラッド層４、その下部のバッファ層１
ｂよりもわずかに屈折率が小さくなっている。この導波
路５の一部にはテーパー部Ｔが形成されており、このテ
ーパー部Ｔに近接した位置の基板１上部の導波路５の下
面にはＰＩＮフォトダイオードの受光部６が形成されて
いる。この受光部６の上部に形成されたコンタクトホー
ル７には引出し電極８が接続されており、この引出し電
極８はワイヤ９とボンディングされ出力信号を取り出す
ようになっている。また、第二クラッド層４の一部には
開口部１０が形成され、この開口部１０上に位置してプ
リズム１１が配置されている。

【０００４】このような構成において、図中の左上方か
らプリズム１１内に侵入したレーザ光１２は、開口部１
０を介して第一クラッド層３に入射する。この時、プリ
ズム１１には高屈折材料が用いられ、第一クラッド層３
には低屈折材料が用いられているため、全反射条件で入
射したレーザ光１２はエバネッセント波と導波路５の導
波モードとを位相整合させることにより、入射ビームパ
ワーは導波パワーに移行し、導波光１３が励振され右方
向に進行することになり、これによりレーザ光１２のプ
リズム１１から導波路５へのプリズム結合がなされるこ
とになる。第一クラッド層３は導波路５の結合モードの
電界分布が十分大きい厚さに設定され、第二クラッド層
４はその電界分布が十分小さくなり導波光１３を十分に
閉じ込められる厚さに設定されているため、入力結合し
たレーザ光の一部分が再び出力結合することなく、導波
光１３として結合する。この場合、第二クラッド層４の
厚さを十分厚く形成し、第一クラッド層３と第二クラッ
ド層４の屈折率を等しくしておくことにより、第二クラ
ッド層４の上部に光を吸収しやすい材料が存在しても、
その材料により導波光１３が減衰することはない。ま
た、Ｓｉ基板１ａへの吸収を避けるためコア層２の下部
には十分な厚さのバッファ層１ｂが形成されている。従
って、このように形成された導波路５内を導波光１３が
進行していくことにより、テーパー部Ｔにガイドされて
受光部６に効率よく受光することができる。その後、そ
の受光部６からの電気信号は引出し電極８に伝達され、
ワイヤ９を介して外部の電子回路に出力され、これによ
り出力信号を得ることができる。なお、実際には、基板
１の裏面にも電極（図示せず）を設け、上部の引出し電
極８との間の電位差を出力することにより出力信号を得
ることができる。

【０００５】また、第二の従来例として、特開平１−１
４４００２号公報に「光集積回路」として開示されてい
るものがある。これは、導波路内にＴＭモードの光を伝
搬させることにより、信号の伝達を行う光集積回路にお
いて、導波路のうち光を伝搬させる領域以外の領域上
に、導波路内で散乱した光を吸収する複素誘電材を積層
構造に形成したものである。このような従来の発明（請
求項１として記載されているもの）に対して、以下、そ
の発明に開示されている文章内容を分析してみる。ま
ず、「ＴＭモードの光」とあるが、導波路内を伝搬する
ＴＭモードの導波光には、コア層以外への電界分布の広
がりがあり、この広がった部分に光を吸収する材料を積
層することにより導波光の伝搬速度を大きくすることは
一般的によく知られているものであり、何ら特別なもの
ではない。このＴＭモードの導波光の伝搬損失を大きく
させて、ＴＭ／ＴＥモードスプリッタを構成する方法
は、「光集積回路」、オーム社、ｐ．１９〜２４、ｐ．
２６９〜２７１の中でも詳しく述べられているものであ
る。

【０００６】次に、「伝搬させる領域外の領域上に」と
あるが、散乱光は導波路の伝搬する場合に生じるため、
伝搬させる領域上に導波路から出射する散乱光を吸収す
る構造を設けるのが最も効果的である。このようなこと
から導波光を伝搬させる領域外の領域上に散乱光を吸収
する構造を設けることは、吸収効果が低減することにな
ってしまう。また、本従来例では、図８、図９に示すよ
うに、導波光を伝搬させる領域上に複素誘電材を積層し
た構造をとっている。すなわち、図８は、本従来例を光
集積型光ディスク用光ヘッドに応用した例を示すもので
あり、基板１４（Ｓｉ基板１４ａとバッファ層１４ｂと
からなる）には導波路１５が形成され、この導波路１５
上には複素誘電材１６ａ，１６ｂが積層されている。な
お、その複素誘電材１６ａの下部には、導波光（図示せ
ず）を伝搬させるためのバッファ層（図示せず）が設け
られている。これにより、光源となる半導体レーザ１７
からの出射光のうち副次的に発生する不要な導波光（散
乱光）が複素誘電材１６により除去されることになる。
図９は、本従来例を光集積型流体流速検出器に応用した
例を示すものであり、基板１４上に設けられた導波路１
５の表面上に接して複素誘電材１６が積層されている。
これにより、半導体レーザ１７からの非回折光１８は複
素誘電材１６に効果的に吸収されることになるため、装
置の光学的な性能の劣化がなくなる。しかし、これら図
８、図９からわかるように、共に導波光を伝搬させる領
域上に複素誘電材１６ａ，１６ｂ，１６を積層した構造
であり、このことは前述した導波光を伝搬させる領域外
の領域上に散乱光を吸収させるための構造（複素誘電
材）を設けるという文章表現に反する内容の記載であ
る。また、この場合、不要な導波光を吸収させる部分に
はそのまま複素誘電材１６ｂ，１６を積層し、導波光を
伝搬させる部分にはバッファ層（このバッファ層上に図
８中の複素誘電材１６ａが位置する）を積層し、これに
より複素誘電材１６ａ，１６ｂ，１６の配設位置を導波
光を導波させる領域と領域外とで区別したものとしてい
る。しかし、このことは、導波光自体の吸収が生じなく
なるようなことを考慮して複素誘電材１６ａ，１６ｂ，
１６を設けるようにしたとも解釈することができるもの
であり、このようなことからも領域外の領域上に散乱光
を吸収させるための構造を設けるという文章表現に反す
る。

【０００７】次に、「複素誘電材を積層構造に形成」と
あるが、その複素誘電材を本従来例の記載の中で「複素
誘電率を有する材料」と説明し、その具体例として金属
とセラミックス等からなるといっている。今、複素誘電
率をε_o とし、複素屈折率をｎ_o とした時、複素誘電率
はｎ_o ＝ｎ−ｉｋ（ｎは屈折率、ｋは消衰係数）をもつ
物質に対応してすべて与えられる。すなわち、複素誘電
率ε_o ＝ε₁−ｉε₂（ε₁ は実部、ε₂ は虚部）の時、
ε₁ ＝ｎ²−ｋ²、ε₂ ＝２ｎｋとなる。このような複素
誘電率ε_o は、物質の基本的特性の一つであるため、非
常に多くの物質に与えられるものである。光の吸収があ
る物質には、複素屈折率ｎ_o を想定することができる。
しかし、ここでいう複素誘電率ε_o を有する材料とは、
一般には金属の光吸収等を物理的に論議する時に用いる
ものであり、あまりに広範囲な表現であり、この範囲を
回避することは難しい。

【０００８】また、一般的な金属に限定して考えれば
（本従来例では、複素誘電材は、電極として用いられた
り電磁シールドとして用いられたりしているため、金属
材料と考えられる）、金属を導波路に積層してＴＭモー
ドの導波光の導波損失を大きくして、ＴＭモードの導波
光を吸収することはできるが、導波光が散乱した光は導
波光以外の光もあり、導波光から出射しようとする光
は、吸収するどころか、多くの金属特有の高い反射率に
よって、本来なら導波路外へ出射する光を再び導波路の
方へ反射してしまうことになる（導波光として結合する
とは限らない）ため、散乱光の種類により必ずしも効果
的でない場合もある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】第一の従来例の場合、
導波路５の一部に設けられた受光部６は、基板１面に対
して上方を向いており、その基板外部からの光は導波光
１３を透過して受光しやすいためノイズ光が増加してし
まう。この場合、光集積回路を遮光性の容器中に入れる
ことにより、ある程度ノイズ光を低減させて利用するこ
とはできる。しかし、レーザ光１２を入射させる必要が
あることから、完全な暗箱とすることはできず、高ＳＮ
比が必要な時には、場合によっては不十分となる。この
ようなことから、外部からの光を受光部６に入射させな
いような光集積回路自体の構造が必要であるが、従来の
光集積回路においてはそのような条件を満たしたものは
見当らない。

【００１０】また、導波路５内を伝搬する導波光１３
は、成膜の結晶構造、膜厚、屈折率等の不均一性や、不
純物粒子の存在により散乱し、進行方向の乱れた光（散
乱光）となり、この散乱光の一部は導波路５のコア層２
を伝搬するが波面が乱れているためフレア光となって受
光部６に到達してノイズ光となる。また、その散乱光の
一部は、コア層２に限らず導波路５中を伝搬し、最終的
に受光部６に到達してノイズ光となる。さらに、その散
乱光の一部は、導波路外に出射した後、再び導波路５に
入射して受光部６に到達してノイズ光となる。これらの
ノイズ光を防ぐために、少なくとも導波路外に出射する
散乱光を効果的に吸収する構造が必要であるが、従来の
光集積回路においてはそのような条件を満たしたものは
見当らない。

【００１１】第二の従来例の場合、導波路を伝搬する導
波光の中で、ＴＭモードのみを効果的に吸収している構
造となっている。しかし、ＴＥモードの光に対してはほ
とんど有効ではなく、また、本従来例は、導波路のＴＭ
モードの伝搬損失を大きくするという作用であるため、
導波路中を散乱して導波光から直接出射する散乱光に対
してはあまり効果的なものではない。さらに、本従来例
は、前述した従来技術中に述べたような各種の問題点を
かかえているのも事実である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、基板上に形成され導波光を伝搬させるコア層と、こ
のコア層の上部に形成されたクラッド層とよりなる導波
路を有し、この導波路に結合した導波光を伝搬させる光
集積回路において、前記導波路のうちの少なくとも前記
クラッド層の上部を覆う一部分或いは全部分の領域に、
高分子化合物を主成分とする吸光度の大きい材料からな
る被覆層を設けた。

【００１３】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、被覆層或いはその被覆層の主成分である
高分子化合物として、クラッド層の屈折率とほぼ等しい
屈折率からなる材料を用いた。

【００１４】請求項３記載の発明では、請求項１記載の
発明において、被覆層の主成分である高分子化合物に、
吸光度の大きい微粒子を含有させた。

【００１５】請求項４記載の発明では、請求項１記載の
発明において、被覆層の主成分である高分子化合物に、
散乱作用のある微小構造をもたせた。

【００１６】請求項５記載の発明では、請求項１記載の
発明において、被覆層とクラッド層との間に少なくとも
一層以上の接着剤層を設けた。

【００１７】

【作用】請求項１記載の発明においては、クラッド層上
部の少なくとも一部分に、高分子化合物を主成分とする
吸光度の大きい材料からなる被覆層を設けたことによ
り、外部からの余分な光の導波路や受光部への侵入を防
止することが可能となり、しかも、ＴＭモードとＴＭモ
ードのどちらの導波光に起因する導波路中の散乱光をも
吸収することが可能となる。

【００１８】請求項２記載の発明においては、被覆層又
はその主成分である高分子化合物の屈折率を、クラッド
層とほぼ同じにすることにより、被覆層とクラッド層と
の界面における散乱光の反射を少なくして導波路中の散
乱光を多く吸収することが可能となる。

【００１９】請求項３記載の発明においては、被覆層の
主成分である高分子化合物に吸光度の大きい微粒子を含
有させたことにより、高分子化合物の特性を変化させる
ことなく、被覆層の吸光度を大きくすることが可能とな
る。

【００２０】請求項４記載の発明においては、被覆層の
主成分である高分子化合物に散乱作用のある微小構造を
もたせたことにより、その高分子化合物に添加物を用い
ることなく、高分子化合物を主成分とする被覆層の吸光
度を大きくすることが可能となる。

【００２１】請求項５記載の発明においては、被覆層と
クラッド層との間に少なくとも一層以上の接着剤層を設
けたことにより、高分子化合物として熱硬化性樹脂を用
いた場合でも、その高分子化合物を主成分とする被覆層
を導波路上に容易に形成することが可能となる。

【００２２】

【実施例】請求項１記載の発明の一実施例を図１〜図３
に基づいて説明する。なお、従来例（図７参照）と同一
部分についての説明は省略し、その同一部分については
同一符号を用いる。

【００２３】図１は光集積回路の断面図であり、図２は
その平面図を示すものである。基板１（Ｓｉ基板１ａと
バッファ層１ｂとからなる）上にはコア層２が形成さ
れ、このコア層２上には第一クラッド層３、第二クラッ
ド層４が順次積層されている。コア層２は、その上部の
第一クラッド層３、第二クラッド層４、その下部のバッ
ファ層１ｂよりも屈折率がわずかに小さくなっている。
そして、この場合、第二クラッド層４の上面及びコンタ
クトホール７及び基板１の両側面には、高分子化合物を
主成分とする吸光度の大きい材料からなる被覆層１９が
設けられている。高分子化合物としては、ＰＭＭＡ（ポ
リメチルメタアクリレート）にアゾ染料を含有させた材
料からなっている。この高分子化合物は、それ自体の吸
光度が大きい場合は問題ないが、それ自体の吸光度が小
さくても容易に染料を含有させることにより吸光度を増
加させることができる。また、このような高分子化合物
には、低導電率材料のものがほとんどであり、引出し電
極８と直接接触しても問題はない。このようなことか
ら、引出し電極８の配線される受光部６上部のコンタク
トホール７には、低導電率材料の高分子化合物である被
覆層１９が充填されている。

【００２４】また、導波路端面に設けられる被覆層１９
は、熱可塑性の高分子化合物を主成分とする材料を用
い、この材料に熱処理を施すことによって端面に容易に
被覆することができる。さらに、引出し電極８には、ワ
イヤ９との接続用のボンディング部９ａを設けたりプリ
ズム１１を接着したりするために、導波路５上に被覆層
１９を有しない部分を作製する必要があるが、これは溶
剤に可溶な高分子化合物を選択することによりスクリー
ン印刷等の技術を用いて容易にパターンニングを行うこ
とにより作製することができ、また、プリズム１１を圧
着した後においても印刷して作製することができる。

【００２５】さらに、被覆層１９を構成する高分子化合
物は、膜厚を厚く形成する場合にも比較的容易に形成す
ることができ、これにより保護層としての役割も果たす
ことができる。この場合、被覆層１９上の最上層として
金属膜（図示せず）を積層することにより、低導電率膜
としての中間膜として利用することができる。また、被
覆層１９は、接着剤のように反応して高分子化合物にな
るものの中に予め染料を含有させておいても容易に形成
することができる。

【００２６】このような構成において、被覆層１９を設
けたことによる作用について述べる。図３は、導波路５
内で生じた散乱光を模式的に示したものである。今、コ
ア層２内には散乱要因（導波路なし）となる不純物粒子
２０ａが存在し、第一クラッド層３内には同様に散乱要
因となる不純物粒子２０ｂが存在するものとする。ま
た、導波路端面から導波路５のコア層２内に入射する光
を外乱光２１ａ，２１ｂとし、不純物粒子２０ａからは
散乱光２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅが生
じ、不純物粒子２０ｂからは散乱光２２ｆが生じるもの
とする。さらに、外乱光２３ａ，２３ｂは、被覆層１９
の上部から侵入するものとする。

【００２７】まず、導波路端面から入射した外乱光２１
ａは、コア層２内を伝搬していくが、その一部の光は不
純物粒子２０ａに衝突して各種の散乱光を発生させる。
不純物粒子２０ａで下方に向けて散乱した散乱光２２ａ
は、その多くの光がＳｉ基板１ａに入射して吸収され、
その一部の光は上方に向けて反射される。その上方に散
乱した散乱光２２ｃは、その多くの光が被覆層１９に入
射して吸収され、その一部の光が再び下方に向けて反射
される。このようにしてＳｉ基板１ａと被覆層１９との
間で吸収、反射を多数回繰り返して行うことにより、残
存した散乱光２２ａ，２２ｃは非常に大きく減少する。
また、散乱光２２ｄは、上方へ反射する傾斜角度が散乱
光２２ｃよりも少し小さい場合であり、第一及び第二ク
ラッド層３，４と被覆層１９とでは反射率が大きくな
り、全反射されることにより光の吸収は低下するが、散
乱光２２ｃと同様に、多数回反射と吸収を繰り返すこと
によってその散乱光２２ｄは徐々に減少していくことに
なる。さらに、散乱光２２ｅは、上方へ反射する角度が
わずかしかない場合であり、コア層２がマルチモードで
あれば、そのまま伝搬していく。進行方向が全く変化し
ない散乱光２２ｂの場合には、そのまま伝搬することに
なる。これら吸収されずに伝搬していく散乱光は、受光
部６に受光されそのままノイズ光の原因となるため注意
をする必要があるが、伝搬途中のコンタクトホール７に
も被覆層１９が設けられていることからそのような散乱
光を吸収することができる。

【００２８】一方、導波路端面から角度をもって入射し
た外乱光２１ｂは、受光部６に到達するまでの間にその
ほとんどの光が吸収されるが、その伝搬途中の不純物粒
子２０ｂに衝突することにより散乱光２２ｆが発生す
る。この散乱光２２ｆは反射角度が小さくなることによ
り吸収の効果が減少したり、導波光１３になったりす
る。このようなことから、導波路端面にも被覆層１９を
設けたことは有効である。この他に、被覆層１９の上面
から入射する外乱光２３ａ，２３ｂは、被覆層１９に侵
入することにより容易に吸収することができる。

【００２９】上述したように、被覆層１９を設けたこと
により、導波路５内に外部光を入射させないと同時に、
受光部６へも直接に散乱光が入射することを防ぐことが
できる。また、導波路５の上部から入射した外光は、第
二クラッド層４の上部にＰＭＭＡを主成分としアゾ染料
を含む被覆層１９に入射することによって、導波路５の
伝搬損失がＴＭモード、ＴＥモードともに大きくなるこ
とはなく、また、導波路５内で生じた散乱光は被覆層１
９に効果的に吸収されるため、ＴＭモード、ＴＥモード
のどちらのモードの導波光１３に対しても効果的に散乱
光を吸収することができる。

【００３０】次に、請求項２記載の発明の一実施例につ
いて説明する。なお、請求項１記載の発明の一実施例と
同一部分についての説明は省略し、その同一部分につい
ては同一符号を用いる。

【００３１】本実施例では、請求項１記載の実施例で述
べた光集積回路（図１参照）において、被覆層１９或い
はその被覆層１９の主成分である高分子化合物として、
クラッド層の屈折率とほぼ等しい屈折率からなる材料を
用いたものである。以下、具体例を挙げて説明する。高
分子化合物は、分子内の原子団を変化させることによ
り、屈折率を約１．３４から約１．７０まで容易に変化
させることができ、しかも、高屈折率の材料を合成する
ことも可能であり、光学ガラスに匹敵するくらい屈折率
を調整することができる。このようなことから、被覆層
１９の屈折率を、第一クラッド層３及び第二クラッド層
４の屈折率とほぼ等しくして構成することができる。

【００３２】このように被覆層１９の屈折率が第一及び
第二クラッド層３，４の屈折率と等しい時、導波路５の
散乱光のうち、図３に示したような上方へ散乱した光で
ありかつコア層２と第一クラッド層３の界面で全反射又
は反射せずにクラッド層内に侵入した散乱光２２ｃ，２
２ｄは、さらに第二クラッド層４と被覆層１９との界面
に到達する。この時、被覆層１９の屈折率がクラッド層
の屈折率と等しいことから、被覆層１９と第二クラッド
層４との界面で反射が生じず、すべての散乱光が被覆層
１９内に入射する。被覆層１９は吸光度が大きいため、
これに入射した散乱光をすべて吸収することができる。
このことは、被覆層１９がクラッド層と屈折率が等しい
ため、いわゆる第三のクラッド層として機能しており、
第一及び第二クラッド層３，４の膜厚が導波光を閉じ込
めるために十分なため、コア層２を伝搬する本来の導波
光１３の伝搬損失には影響しないが、この本来の導波光
１３以外の光に対しては伝搬損失が非常に大きくなって
いる状態と考えられるためである。

【００３３】この場合、被覆層１９の屈折率をクラッド
層（第一及び第二クラッド層３，４）の屈折率と完全に
等しくしなくても、屈折率差をほぼ等しくすることによ
り、フレネル係数で与えられるように、そのクラッド層
から被覆層１９への反射率を小さくすることができ、こ
れにより導波路５の散乱光を効果的に吸収することもで
きる。また、被覆層１９の全体の屈折率をクラッド層と
等しくしなくても、被覆層１９と第二クラッド層４との
界面付近の被覆層１９の下部の屈折率とクラッド層の屈
折率とを等しくし、かつ、その屈折率の変化を徐々に行
わせて、最終的に形成しやすい吸光度の大きい材料の屈
折率になるように屈折率分布をもたせることにより、屈
折率を等しくしたのと同様に、被覆層１９とクラッド層
との反射を減少させて散乱光を被覆層１９に多く入射さ
せて吸収させることも効果的である。また、一つの層で
徐々に屈折率をさせることが困難な材料の場合には多層
構造にして屈折率を徐々に変化させるようにしてもよ
い。

【００３４】ここで、具体的な数値例を挙げて説明して
おく。今、導波路５の経路に対して垂直に散乱した散乱
光（図示せず）の反射率を考えると、第一及び第二クラ
ッド層３，４がＳＯＧによるＳｉＯ₂ からなり屈折率が
１．４７の時、被覆層１９の主成分として屈折率が１．
４９のＰＭＭＡと屈折率が１．５８のポリカーボネイト
の２つの代表的な高分子化合物を用いた場合を考える。
この時、クラッド層の屈折率と近いＰＭＭＡでの反射率
は０．６７６％であるのに対して、ポリカーボネイトで
の反射率は３．６１％となり、これによりＰＭＭＡとポ
リカーボネイトとでは約５倍以上もの違いが生じる。従
って、このようなことから、被覆層１９又は被覆層の主
成分となる高分子化合物の屈折率は、クラッド層とほぼ
等しくしておくことが効果的である。なお、これとは逆
に、被覆層１９とクラッド層との屈折率差が大きいと、
被覆層１９とクラッド層との界面での反射率が大きくな
るばかりか、全反射して被覆層１９に入射しない角度の
散乱光が増加し、被覆層１９がクラッド層に散乱光を閉
じ込めることになる。

【００３５】上述したように、被覆層１９又はその主成
分である高分子化合物の屈折率を、クラッド層とほぼ同
じにすることにより、被覆層１９とクラッド層との界面
における散乱光の反射を少なくして導波路５中の散乱光
を一段と多く吸収することができる。

【００３６】次に、請求項３記載の発明の一実施例を図
４について説明する。なお、請求項１，２記載の発明の
一実施例と同一部分についての説明は省略し、その同一
部分については同一符号を用いる。

【００３７】本実施例では、請求項１記載の実施例で述
べた光集積回路（図１参照）において、被覆層１９の主
成分である高分子化合物に、吸光度の大きい微粒子を含
有させたものである。以下、具体例を挙げて説明する。
図４（ａ）は、被覆層１９を構成する厚さ１ｍｍのＰＭ
ＭＡ２４の材料を示すものであり、このＰＭＭＡ２４中
に吸光度の大きい微粒子としてのカーボンブラック微粒
子２５を混合させた。このカーボンブラック微粒子２５
は、平均粒径が２μｍ程度に細かく粉砕したものを用い
ている。このような粒径のカーボンブラック微粒子２５
を透明なＰＭＭＡ２４中に混合させ、粒子として分離さ
せることにより、耐久性のある吸光度の大きい被覆層１
９を得ることができる。この場合、カーボンブラック粒
子２５の表面はＰＭＭＡ２４の分子で被覆されているた
め、第二クラッド層４と直接に接触しにくく、第二クラ
ッド層４との界面での屈折率は主成分であるＰＭＭＡ２
４の屈折率にほぼ等しくなり、これにより、高分子化合
物の特性を変化させることなく、被覆層１９の吸光度を
大きくとることができる。このことはカーボンブラック
粒子２５で直接に被覆する場合と大きく特性が異なる。
なお、カーボンブラックは、光の吸収が強く、電子写真
画像形成装置のトナーの着色剤としても用いられる。

【００３８】図４（ｂ）は、本案以外の被覆層１９を比
較して示したものである。吸光度の大きい高分子化合物
は、一般的には高分子化合物に有機染料を混合して合成
されるため、比較的均一な被覆層１９を得ることができ
る。しかし、このような被覆層１９の膜厚を薄く形成し
た時、有機染料では十分に光を吸収できない場合が生じ
る。しかも、有機染料の含有量を増加させると、耐薬品
特性や耐湿特性等が変化し、寿命が低下する場合があ
る。これに対して、前述した図４（ａ）の構成では、カ
ーボンブラック粒子２５を含有させることにより、有機
染料を含む時のような問題がなく、吸光度を大きくとる
ことができる。

【００３９】なお、高分子化合物の粒子は、カーボンブ
ラック以外にも、無機顔料や不溶性のレーキ顔料の粒
子、さらにはこれらの両方の顔料を含有した高分子化合
物の粒子でも効果的である。また、固体粒子に限らず、
吸光度の大きい液体の微小な液泡が分散していても効果
的である。さらに、接着剤のように反応して高分子化合
物になるものの中に、予めカーボンブラックや無機顔料
の粒子等を含有させておいても、接着剤の化学変化に影
響しにくいため非常に効果的である。

【００４０】次に、請求項４記載の発明の一実施例を図
５について説明する。なお、請求項１〜３記載の発明の
一実施例と同一部分についての説明は省略し、その同一
部分については同一符号を用いる。

【００４１】本実施例では、請求項１記載の実施例で述
べた光集積回路（図１参照）において、被覆層１９の主
成分である高分子化合物に、散乱作用のある微小構造を
もたせたものである。以下、具体例を挙げて説明する。
図５は、ＰＭＭＡ２４中に微小構造として空洞部２６を
多数形成した場合の様子を示すものである。この場合、
空洞部２６の屈折率は１に近いため、低屈折率高分子で
あるＰＭＭＡ２４の屈折率が１．４９の場合でも大きな
屈折率差を得ることになり、被覆層１９に入射した光は
大きく散乱される。

【００４２】このようなことから、ＰＭＭＡ２４は添加
物を含まず透明であり吸光度が非常に小さいが、そのよ
うな空洞部２６による散乱作用によって被覆層１９内で
の吸光度を大きくすることができ、これにより、被覆層
１９の上部からフォトダイオードに入射する外光を低減
させることができる。また、ＰＭＭＡ２４は添加物を含
まず、化学的特性をほとんど変化させることがないた
め、耐薬品性に優れたものとすることができる。なお、
微小構造としては、ＰＭＭＡ２４の表面に凹凸を形成し
ても効果的である。また、空洞部２６を設けたことによ
って入射する外光を完全に遮断できるわけではないた
め、染料や粒子（カーボンブラック等）と混合した高分
子化合物中に設けるか、多層構造にした時の一層中に設
けることによって、さらに効果を高めることができる。

【００４３】次に、請求項５記載の発明の一実施例を図
６について説明する。なお、請求項１〜４記載の発明の
一実施例と同一部分についての説明は省略し、その同一
部分については同一符号を用いる。

【００４４】本実施例では、被覆層１９と第二クラッド
層４との間に接着剤層２７を設けたものである。以下、
接着剤層２７を設けた理由について述べる。一般に、被
覆層１９を構成する高分子化合物の材料として熱可塑性
樹脂を用いた場合には、温度を上昇させることにより、
その樹脂を第二クラッド層４の表面上に容易に融着させ
ることができる。また、溶剤に可溶な樹脂は、溶剤ごと
被覆した後にその溶剤を揮発させることにより、被覆層
１９を容易に形成することができる。さらに、接着剤自
身に染料や無機顔料等を混合して接着によって高分子化
合物とすることもできる。これに対して、高分子化合物
の材料として熱硬化性樹脂を用いた場合には、前記熱可
塑性樹脂を用いた場合のような方法をとることができ
ず、このため被覆層１９に用いることのできる高分子化
合物に制約が生じる。また、第二クラッド層４にはプリ
ズム１１を圧着する領域や引出し電極８にワイヤ９をボ
ンディングする領域があり、このため第二クラッド層４
に非被覆領域を設けなくてはならず製造工程が複雑化す
る。さらに、吸光度の大きい材料を用いているため、光
硬化性樹脂を用いてパターンニングするのも効果的では
ない。

【００４５】そこで、本実施例では、第二クラッド層４
上に接着剤層２７を設けて被覆層１９を接着固定するよ
うにしたことにより、高分子化合物として熱硬化性樹脂
を用いた場合においても、第二クラッド層４の上部に被
覆層１９を容易に形成して導波路５を構成することがで
きる。また、接着剤層２７のない状態で被覆層１９を、
第二クラッド層４上に予めパターンニングしておくこと
により、非被覆領域を容易に形成することができ、これ
により、熱硬化性樹脂を用いたことによる製造工程の複
雑化も生じるようなことはない。なお、接着方法として
は、第二クラッド層４上に接着剤層２７を形成した上部
にその高分子化合物からなる被覆層１９を張付けて形成
する方法や、予め高分子化合物からなる被覆層１９の裏
面側に接着材層２７を設けておき、テープのような要領
で張付けてもよい。また、多層構造にした場合は、接着
剤層２７を中間層の両面に設けるように構成してもよ
い。

【００４６】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、基板上に形成さ
れ導波光を伝搬させるコア層と、このコア層の上部に形
成されたクラッド層とよりなる導波路を有し、この導波
路に結合した導波光を伝搬させる光集積回路において、
前記導波路のうちの少なくとも前記クラッド層の上部を
覆う一部分或いは全部分の領域に、高分子化合物を主成
分とする吸光度の大きい材料からなる被覆層を設けたの
で、外部からの余分な光の導波路や受光部への侵入を防
止することができ、しかも、ＴＭモードとＴＭモードの
どちらの導波光に起因する導波路中の散乱光をも吸収す
ることができ、これにより、導波路内で不要な光（外
光、散乱光等）を遮断して信頼性の高い信号伝搬を行う
ことができるものである。

【００４７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、被覆層或いはその被覆層の主成分である高
分子化合物として、クラッド層の屈折率とほぼ等しい屈
折率からなる材料を用いたので、被覆層とクラッド層と
の界面における散乱光の反射を少なくして導波路中の散
乱光を多く吸収することができるものである。

【００４８】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、被覆層の主成分である高分子化合物に、吸
光度の大きい微粒子を含有させたので、高分子化合物の
特性を変化させることなく、被覆層の吸光度を大きくす
ることができるものである。

【００４９】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、被覆層の主成分である高分子化合物に、散
乱作用のある微小構造をもたせたので、高分子化合物に
添加物を用いることなく、その高分子化合物を主成分と
する被覆層の吸光度を大きくすることができるものであ
る。

【００５０】請求項５記載の発明は、請求項１記載の発
明において、被覆層とクラッド層との間に少なくとも一
層以上の接着剤層を設けたので、高分子化合物として熱
硬化性樹脂を用いた場合でも、その高分子化合物を主成
分とする被覆層を導波路上に容易に形成することができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の一実施例である光集積回
路の断面図である。

【図２】光集積回路の平面図である。

【図３】導波路内での光の移動状態を示す断面図であ
る。

【図４】（ａ）は請求項２記載の発明の一実施例である
高分子化合物の構造を示す模式図、（ｂ）は従来の高分
子化合物の構造を示す模式図である。

【図５】請求項４記載の発明の一実施例である高分子化
合物の構造を示す模式図である。

【図６】請求項５記載の発明の一実施例である光集積回
路の断面図である。

【図７】従来の光集積回路の構成を示す断面図である。

【図８】第一の従来例を示す斜視図である。

【図９】第二の従来例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１基板２コア層３，４クラッド層５導波路１３導波光１９被覆層２４高分子化合物２５微粒子２６微小構造２７接着剤層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成され導波光を伝搬させるコ
ア層と、このコア層の上部に形成されたクラッド層とよ
りなる導波路を有し、この導波路に結合した導波光を伝
搬させる光集積回路において、前記導波路のうちの少な
くとも前記クラッド層の上部を覆う一部分或いは全部分
の領域に、高分子化合物を主成分とする吸光度の大きい
材料からなる被覆層を設けたことを特徴とする光集積回
路。
【請求項２】被覆層或いはその被覆層の主成分である
高分子化合物として、クラッド層の屈折率とほぼ等しい
屈折率からなる材料を用いたことを特徴とする請求項１
記載の光集積回路。
【請求項３】被覆層の主成分である高分子化合物に、
吸光度の大きい微粒子を含有させたことを特徴とする請
求項１記載の光集積回路。
【請求項４】被覆層の主成分である高分子化合物に、
散乱作用のある微小構造をもたせたことを特徴とする請
求項１記載の光集積回路。
【請求項５】被覆層とクラッド層との間に少なくとも
一層以上の接着剤層を設けたことを特徴とする請求項１
記載の光集積回路。