JPWO2008035466A1 - 光導波路基板およびそれを用いた光電気混載回路実装基板 - Google Patents
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Abstract
Description
図2Aは基板10上にクラッド層11を形成し、その上にクラッド層25よりも高屈折率のコア層20を塗布または貼付けによって形成した状態を示す図である。ここでは、クラッド層11及びコア層20の材料として、紫外線で硬化しフォトリソグラフィにてパタニング可能なポリマなどの樹脂を用いているが、エッチングなどの別のプロセス方法を行う場合は誘電膜や石英といった材料を用いても良い。
なお、上述のサイズに対応して、クラッド層11は30μm、コア層20は50μmとする。
(本発明の効果の定量的評価例)
図3Aはクラッド11上に配置されたコア13内に端面から入射光30を伝播させテーパ面付コア15を介してもう一方の端面から出射させた場合の模式図を示す。また、図3Bに図3Aに示すモデルを用いて、コア伝播光の過剰損失(入射光30強度−出射光31強度)と、テーパ面付コア15とクラッド11との比屈折率差ΔAとの関係について光線追跡法によって計算した結果を示す図である。ここでは、コア13は前述したように、50μm×50μmの断面を持ち、コアを包むクラッドの厚さが25μmとし、コア13内を伝播する際の材料損失は考慮していない。また、コア13とクラッド11の比屈折率差ΔBを1.0〜2.5に可変した時の依存性についても計算した。図3Bの結果からΔAが0%、すなわちテーパ面付コア15とクラッド11の屈折率が等しい場合は、コア13の伝播光がテーパ面付コア15を通過する際に光が放射し、漏れ光による過剰損失が大きくなる。これに対し、テーパ面付コア15の屈折率をクラッド11よりも大きくする、すなわちΔAを大きくすることによって、上記コア13の伝播光がテーパ面付コア15を通過する際に、テーパ面付コア15とクラッド11との屈折率差によって光が閉じ込められ、漏れ光による過剰損失を抑制する事が可能である。特に図3Bの結果ではテーパ面付コア15の屈折率がコア13と等しい又はそれ以上の場合において、過剰損失抑制効果として充分である。以上より本発明構造を形成する場合においてはクラッド11の屈折率をn1、配線コア13の屈折率をn2、テーパ面付コア15の屈折率をn3とした時、それぞれがn1<n2≦n3の関係で構成する事が過剰損失抑制の観点から有効である。
10…基板、
11…クラッド、
12,40…光導波路層、
13,14,20,41,42…コア、
15,16,43,44,70,71,76,77,78,79…テーパ面付コア、
15a,16a…テーパ面、
17…光素子アレイ、
21…半田バンプ、
22,23…光反射膜、
30,50,51…入射光、
31…出射光、
60…ファイバ、
61,84,700…光コネクタ、
72…電気配線、
73…受光素子アレイ、
74…集積回路、
75…発光素子アレイ、
80,81,82…電子回路、
83…ドータボード、
85…バックプレーン、
86…スイッチカード、
100…アレイ型光電変換素子ユニット、
101A,101B…アレイ型光導波路ユニット、
104A,104B…アレイ型光結合用光導波路ユニット、
105…コア(光結合用光導波路)、
107…光導波路端面、
111…クラッド、
112…光電変換素子アレイ。
Claims (22)
- 基板と、
前記基板上に積層されたクラッド層と、
前記クラッド層上に形成され、長手方向の少なくとも一面にテーパ面を有する第1のテーパ面付コアが少なくとも一対と、
前記クラッド層上に形成された配線コアとを有し、
前記テーパ面上の所定の領域に、入射光を所望の方向に光路変換する反射面を有する反射部と、前記配線コア中を伝搬して前記テーパ面に達した入射光が、さらに前記入射光の進行方向に伝搬し前記第1のテーパ面付コアを透過する光透過部とを有し、
前記配線コアは、前記反射部および前記光透過部において交叉するように配設されていることを特徴とする光導波路基板。 - 前記第1のテーパ面付コアの各々と並行して前記クラッド層上に形成された第2のテーパ面付コアを少なくとも一対有し、
前記第2のテーパ面付コアの各々は、対を成す前記第1のテーパ面付コアを挟むように配置され、
前記光透過部から前記第2のテーパ面付コアへ向けて延設された前記配線コアが、前記第2のテーパ面付コアと交叉する領域のテーパ面上に、前記入射光を所望の方向に光路変換する第2の反射部を有することを特徴とする請求項1に記載の光導波路基板。 - 前記クラッド層の屈折率をn1、前記配線コアの屈折率をn2、前記第1および第2のテーパ面付コアの屈折率をn3とした時、それぞれがn1<n2≦n3の関係を有することを特徴とする請求項2に記載の光導波路基板。
- 前記第1および第2のテーパ面付コアは、それぞれ一体成形された連続体からなることを特徴とする請求項2に記載の光導波路基板。
- 前記第1および第2の反射部は、それぞれ金属材料からなることを特徴とする請求項2に記載の光導波路基板。
- 前記配線コア、前記クラッド層、および前記第1および第2のテーパ面付コアが、それぞれ感光性ポリマ材料で形成されていることを特徴とする請求項2に記載の光導波路基板。
- 前記テーパ面が、前記前記第1および第2のテーパ面付コアの両側面に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の光導波路基板。
- 前記第1および前記第2のテーパ面付コアの上方に設けられた光素子アレイを有し、
前記配線コアを伝播する光が、前記第1の反射部もしくは前記第2の反射部を介して前記光素子との間で光の授受がなされることを特徴とする請求項2に記載の光導波路基板。 - 前記光素子アレイが、面発光ダイオードあるいは面受光ダイオードで構成されている請求項8に記載の光導波路基板。
- 前記光素子アレイが、コネクタを有する光ファイバで構成されている請求項8に記載の光導波路基板。
- 基板上に形成された第1のクラッド層と、前記第1のクラッド層上に形成され入射光を伝搬する第1の配線コアとを具備してなる第1の光導波路層と、
前記第1の光導波路層上に形成された第2のクラッド層と、前記第2のクラッド層上に形成され入射光を伝搬する第2の配線コアとを具備してなる第2の光導波路層と、
前記第1および第2の配線コアにそれぞれ交叉するように設けられた長手方向の少なくとも一面にテーパ面を有する第1および第2のテーパ面付コアをそれぞれ少なくとも一対有し、
前記第1および第2のテーパ面付コアの各々のテーパ面上に、入射光を所望の方向に光路変換する反射面を有する第1および第2の反射部と、前記第1および第2の配線コア中を伝搬して前記各々のテーパ面に達した入射光が、さらに前記入射光の進行方向に伝搬し前記第1および第2のテーパ面付コアを透過する第1および第2の光透過部が設けられ、
前記第1および第2の配線コアは、前記第1および第2の反射部並びに前記第1および第2の光透過部のそれぞれにおいて交叉するように配設され、
前記第1のテーパ面付コアと並行して前記第1のクラッド層上に形成された第3のテーパ面付コアと、前記第2のテーパ面付コアと並行して前記第2のクラッド層上に形成された第4のテーパ面付コアとをそれぞれ少なくとも一対有し、
前記第3のテーパ面付コアは、対を成す前記第1のテーパ面付コアを挟むように配置され、
前記第4のテーパ面付コアは、対を成す前記第2のテーパ面付コアを挟むように配置され、
前記第1の光透過部から前記第3のテーパ面付コアへ向けて延設された第3の配線コアが、前記第3のテーパ面付コアと交叉する領域のテーパ面上に、前記入射光を所望の方向に光路変換する第3の反射部を有し、
前記第2の光透過部から前記第4のテーパ面付コアへ向けて延設された第4の配線コアが、前記第4のテーパ面付コアと交叉する領域のテーパ面上に、前記入射光を所望の方向に光路変換する第4の反射部を有することを特徴とする光導波路基板。 - 前記第1および第2のクラッド層の屈折率をn1、前記第1および第2の配線コアの屈折率をn2、前記第1乃至第4のテーパ面付コアの屈折率をn3とした時、それぞれがn1<n2≦n3の関係を有することを特徴とする請求項11記載の光導波路基板。
- 前記第1乃至第4のテーパ面付コアは、それぞれ一体成形された連続体からなることを特徴とする請求項11記載の光導波路基板。
- 前記第1乃至第4の反射部は、それぞれ金属材料からなることを特徴とする請求項11記載の光導波路基板。
- 前記第1および第2の配線コア、第1および第2のクラッド層、および第1乃至第4のテーパ面付コアが、それぞれ感光性ポリマ材料で形成されることを特徴とする請求項11記載の光導波路基板。
- 前記テーパ面が、前記前記第1乃至第4のテーパ面付コアのぞれぞれの両側面に形成されていることを特徴とする請求項11記載の光導波路基板。
- 前記第1乃至第4の反射部の上方にあって前記第2の光導波路層上に形成された第3のクラッド層上に設けられた光素子アレイを有し、
前記第1のテーパ面付コアを伝搬する光が、前記第1の反射部もしくは前記第1の光透過部を通過して前記第3の反射部を介して光路変換されて前記光素子アレイとの間で光の授受がなされ、または、前記第1の反射部および前記第2の反射部を介して前記第2のテーパ面付コアを伝搬する光が、前記光素子アレイとの間で光の授受がなされることを特徴とする請求項11記載の光導波路基板。 - 前記光素子アレイが、面発光ダイオードあるいは面受光ダイオードで構成されている請求項17記載の光導波路基板。
- 前記光素子アレイが、コネクタを有する光ファイバで構成されている請求項17記載の光導波路基板。
- 前記第2の光導波路層上にさらに光導波路層が、クラッド層を介して基板の厚さ方向に複数層積層され、
前記複数層積層された光導波路層の最上層の上面に、前記光導波路層の各々に設けられたテーパ面付コアのテーパ面に対応する位置に光素子アレイがそれぞれ載置され、
前記配線コアと前記光素子アレイとの光の授受が、前記テーパ面付コアを介して行われることを特徴とする請求項11記載の光導波路基板。 - 基板上に形成されたクラッド層と、前記クラッド層上に形成され長手方向の少なくとも一面にテーパ面を有するテーパ面付コアとを具備してなる光導波路層が複数と、
前記テーパ面上の所定の領域に、入射光を所望の方向に光路変換する反射面を有する反射部と、前記配線コア中を伝搬して前記テーパ面に達した入射光が、さらに前記入射光の進行方向に伝搬し前記テーパ面付コアを透過する光透過部とを備え、前記反射部および前記光透過部において交叉するように前記クラッド層上に配設された入射光を伝搬する配線コアとを有し、
前記光導波路層上に設けられた受光素子、発光素子、および集積回路素子と、
前記集積回路素子に電力を供給すべく前記基板に設けられた電気配線と、
前記複数の光導波路層の一つに入射光を導入する光ファイバを有する入力側光コネクタと、
前記光導波路層上にさらに形成され前記複数の光導波路層の他の一つから光を出力する前記テーパ面付コアを含む出力側光コネクタとを有し、
前記受光素子は、前記複数の光導波路層の一つから前記入射光を受光し、前記入射光に応じた電気信号を前記集積回路素子へ送信し、
前記発光素子は、前記集積回路素子から送信される電気信号に応じて前記複数の光導波路層の他の一つに対して光信号を供給し、前記出力側光コネクタを介して、前記光信号を外部へ送信することを特徴とする光電気混載回路実装基板。 - 前記基板上に前記光導波路層と前記クラッド層とを交互に積層して形成された少なくとも2層の光導波路層を有し、
前記積層された光導波路層の最上層上面に受光素子、発光素子および集積回路素子を設けたことを特徴とする請求項21に記載の光電気混載回路実装基板。
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