TW201335647A - 光導波路,光佈線零件,光導波路模組及電子機器 - Google Patents

光導波路,光佈線零件,光導波路模組及電子機器 Download PDF

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Abstract

光導波路(1)的核心層(13)係具備有:至少其中一部分呈並排屬於複數核心部(14)聚集體的核心組(140),在同一平面上依相互交叉的方式配置之複數核心組(140);以及設置成與各核心部(14)的側面鄰接的側面覆蓋部(15)。光導波路(1)的橫截面係包括有:在各核心部(14)的對應位置處且折射率相對性高的高折射率區域(WH)、以及在各側面覆蓋部(15)的對應位置處且折射率較低於高折射率區域(WH)的低折射率區域(WL);形成整體呈折射率連續性變化的折射率分佈(W)。

Description

光導波路,光佈線零件,光導波路模組及電子機器
本發明係關於光導波路、光佈線零件、光導波路模組及電子機器。
本案係以2012年2月27日在日本所提出申請的特願2012-040798號為基礎主張優先權,並爰用其內容於本案中。
使用光載波進行數據移送的光通信技術已開發,近年為將該光載波從一地點導引於另一地點的手段,普遍使用光導波路。該光導波路係具備有:線狀核心部、與依覆蓋其周圍方式設計的覆蓋部。核心部係利用對光載波的光呈實質透明的材料構成;覆蓋部係利用折射率較低於核心部的材料構成。
光導波路中,從核心部的一端導入之光係在與覆蓋部的邊界處,一邊反射一邊被傳播於另一端。在光導波路的入射側配置有半導體雷射等發光元件,在射出側配置有光二極體等受光元件。從發光元件入射的光會在光導波路中傳播,並由受光元件進行受光,再根據所受光的光閃爍圖案或其強弱圖案進行通信。
針對將此種光導波路使用於諸如超級電腦、大型伺服器等的情況進行檢討。習知超級電腦將諸如半導體元件、電子零件等所安裝處的電路基板,多數收納於線架(rack)內,再藉由將該等相互電氣耦接而構建。該構成中,就例如電路基板 內的電氣耦接、電路基板間的電氣耦接、以及線架間的電氣耦接,改為替代由利用光纖進行光耦接之事進行檢討。藉由此種替代,可達資訊傳輸的大容量化、高速化、省能源化等,俾可期待超級電腦性能提升。
就負責此種光耦接者,有針對將複數光纖彼此間依交叉狀態集束、在端部設計連接器的光纖片進行檢討(例如參照專利文獻1)。
為利用該光纖片替代電氣佈線,便在電路基板上搭載著受/發光元件及連接器。然後,藉由電路基板側的連接器與光纖帶側的連接器之相結合,而進行光耦接。又,亦有就在光纖片側搭載受/發光元件進行檢討。
但是,該光纖片係利用薄膜基材包夾著光纖彼此間的交叉部而形成。因而,在光纖的交叉部呈現光纖彼此間相重疊,無法避免該部分處的片厚度變厚。所以,在光耦接作業時較難彎折,當強力彎折時會有光纖折斷的可能性。就從此情況,佈線空間與佈線作業尚有受各種限制。
再者,若觸及諸如耐抗折性等問題,頗難將光纖更進一步變細。所以,相鄰光纖的核心部彼此間間隔無法較現況更狹窄,導致佈線密度的提升有極限限制。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2004-126310號公報
本發明目的在於提供:在不會衍生厚度增加情況下使核心部彼此間交叉,且能高密度形成核心部的光導波路、具備上述光導波路能達光佈線簡單化與省空間化的光佈線零件、與光導波路模組、以及輕易小型化的電子機器。
此種目的係利用下述(1)~(16)本發明達成。
(1)一種光導波路,係其特徵在於具有:至少其中一部分呈並排屬於複數核心部聚集體的核心組,在同一平面上依相互交叉的方式配置之複數上述核心組;以及在上述各核心部的兩側面與核心部鄰接的方式設置的側面覆蓋部;之光導波路;其中,上述光導波路的橫截面包括有:在上述各核心部的對應位置處且折射率相對性高的高折射率區域、以及在上述側面覆蓋部的對應位置處且折射率較低於上述高折射率區域的低折射率區域;至少其中一部分或整體之折射率呈連續性變化的折射率分佈,係由上述區域形成。
(2)如上述(1)所記載的光導波路,其中,上述折射率分佈係形成對應於經分散於聚合物層中,且折射率不同於上述聚 合物的折射率調整成分之濃度。
(3)如上述(2)所記載的光導波路,其中,上述折射率分佈係對由在聚合物中分散有折射率不同於上述聚合物的光聚合性單體之材料,所構成上述聚合物層,部分性照射光,藉由使上述光聚合性單體移動、偏存,使上述層內產生折射率偏頗而形成。
(4)如上述(1)至(3)項中任一項所記載的光導波路,其中,當2個上述核心部呈相互交叉,且上述核心部的光軸交叉角為90°時,上述2個核心部彼此間的交叉部處之傳輸損失係0.02dB以下。
(5)如上述(1)至(4)項中任一項所記載的光導波路,其中,上述核心部的寬度係10~200μm。
(6)一種光佈線零件,其特徵在於具備有:上述(1)至(5)項中任一項所記載的光導波路、以及在上述光導波路的上述核心組端部所設置之連接器。
(7)如上述(6)所記載的光佈線零件,其中,上述光導波路係具備有形成於上述核心部途中或延長線上,且用以轉換上述核心部光程的光程轉換部。
(8)一種光導波路模組,其特徵在於具備有:上述(1)至(5)項中任一項所記載的光導波路;以及設置於上述光導波路其中一面側,且光學性連接於上述核心部的受/發光元件。
(9)一種電子機器,其特徵在於具備有:上述(1)至(5)項中 任一項所記載的光導波路。
(10)如上述(1)所記載的光導波路,其中,上述光導波路的橫截面寬度方向之折射率分佈W具有:至少2個極小值、至少1個第1極大值、以及較小於上述第1極大值的至少2個第2極大值;且該等值係具有依照第2極大值、極小值、第1極大值、極小值、及第2極大值的順序排列之區域;該區域中,依涵蓋上述第1極大值的方式由上述2個極小值包夾的區域,係上述核心部;且上述各極小值起至上述第2極大值側的區域係上述覆蓋部;上述各極小值係具有未滿上述覆蓋部之平均折射率的值,且上述折射率分佈W整體的折射率呈連續性變化。
(11)如上述(1)所記載的光導波路,其中,上述核心部、與上述側面覆蓋部係形成核心層;更在上述核心層的雙面上積層有覆蓋層;上述核心層的橫截面寬度方向之折射率分佈W具有:至少2個極小值、至少1個第1極大值、以及較小於上述第1極大值的至少2個第2極大值;且該等值係具有依照第2極大值、極小值、第1極大值、極小值、及第2極大值的順序排列之區域;該區域中,依涵蓋上述第1極大值的方式由上述2個極小 值包夾的區域,係上述核心部;且上述各極小值起至上述第2極大值側的區域係上述側面覆蓋部;上述各極小值係具有未滿上述覆蓋部之平均折射率的值,且上述折射率分佈整體的折射率呈連續性變化;上述光導波路的橫截面厚度方向之折射率分佈T,係在對應於上述核心部的區域、及對應於上述覆蓋層的各個區域中,折射率大致呈一定,且在上述核心部與上述覆蓋層之界面處的折射率呈非連續性變化。
(12)如(1)或(10)所記載的光導波路,其中,上述核心部與上述側面覆蓋部係形成核心層;更在上述核心層的雙面上分別積層有覆蓋層;光導波路的橫截面寬度方向之折射率分佈W中,上述低折射率區域的折射率係呈大致一定;上述光導波路的橫截面厚度方向之折射率分佈T,係在對應於上述核心部的區域、及對應於上述覆蓋層的各個區域中,折射率大致呈一定,且在上述核心部與上述覆蓋層之界面處的折射率呈非連續性變化。
(13)如(1)或(10)所記載的光導波路,其中,上述核心部與上述側面覆蓋部係形成核心層;更在上述核心層的雙面上分別積層覆蓋層;光導波路的橫截面寬度方向之折射率分佈W中,上述低 折射率區域的折射率係呈大致一定;上述光導波路的橫截面厚度方向之折射率分佈T,係涵蓋對應於上述核心層之核心部的區域、及對應於上述覆蓋層的區域,且在對應於核心層之核心部的區域中,折射率呈連續性變化,在對應於覆蓋層的區域則折射率大致呈一定;且,在上述核心部與上述覆蓋層的界面處,折射率呈非連續性變化。
(14)如上述(1)或(10)所記載的光導波路,其中,上述核心部與上述側面覆蓋部係形成核心層;更在上述核心層的雙面上分別積層覆蓋層;上述光導波路的橫截面厚度方向之折射率分佈T,係包括有:極大值、從上述極大值位置朝上述覆蓋層呈折射率連續性降低的第1部分、以及位於較上述第1部分更靠光導波路上下的雙面側且折射率呈大致一定的第2部分;上述極大值及上述第1部分所對應的區域係上述核心部,上述第2部分所對應的區域係上述覆蓋層。
(15)如上述(1)所記載的光導波路,其中,上述核心部與上述側面覆蓋部係形成核心層;更在上述核心層的雙面上分別積層覆蓋層;上述光導波路的橫截面縱方向折射率分佈T,係具有:至 少2個極小值、至少1個第1極大值、以及較小於上述第1極大值的至少2個第2極大值;該等係具有依照第2極大值、極小值、第1極大值、極小值、及第2極大值的順序排列之區域;該區域中,依涵蓋上述第1極大值的方式由上述2個極小值包夾的區域,係上述核心層;從上述極小值起至上述第2極大值側的區域係上述覆蓋層;上述各極小值係具有未滿上述覆蓋層之平均折射率的值,且上述折射率分佈T整體的折射率呈連續性變化。
(16)如(1)至(15)項中任一項所記載的光導波路,係包括有以下(i)至(v)特徵中之至少一者:(i)核心層的厚度係1~200μm左右、較佳係5~100μm、更佳係10~50μm;(ii)側面覆蓋部的平均寬度係5~250μm範圍內;(iii)核心部的平均寬度與側面覆蓋部的平均寬度之比係0.1~10範圍;(iv)覆蓋層的平均厚度係核心層的平均厚度之0.01~7倍;(v)核心層的橫截面中,折射率呈連續且具有側面覆蓋部之平均折射率以上,並將核心層部分的寬度設為a;折射率呈連續,且未滿側面覆蓋部的平均折射率,將核心 層部分的寬度設為b時,b係0.01a~1.2a。
(17)如上述(10)~(15)項中任一項所記載的光導波路,係包括有以下(i)至(vi)特徵中之至少一者:(i)橫截面的橫方向折射率分佈中,極小值的平均折射率、與側面覆蓋部的平均折射率間之差,係極小值的平均折射率值、與第1極大值的平均折射率值間之差的3~80%;(ii)橫截面的橫方向折射率分佈中,極小值的平均折射率、與第2極大值的平均折射率之差,係極小值的平均折射率、與第1極大值的平均折射率之差的6~90%;(iii)橫截面的橫方向折射率分佈中,極小值的平均折射率、與第1極大值的平均折射率之折射率差係0.005~0.07;(iv)橫截面的縱方向折射率分佈中,將覆蓋層平均折射率以上之部分的寬度設為a,將覆蓋層未滿平均折射率之部分的寬度設為b時,b係0.01a~1.2a;(v)橫截面的縱方向折射率分佈中,極小值的平均折射率、與覆蓋層的平均折射率之差,係 極小值平均折射率、與核心部中的第1極大值之差的3~80%;(vi)橫截面的縱方向折射率分佈中,極小值平均折射率、與核心部中的第1極大值平均折射率之差係0.005~0.07。上述高折射率區域係由表示極大值的頂部、與從上述極大值朝向兩側折射率呈連續性降低的2個漸減部構成;上述極大值、與上述低折射率區域的平均折射率之差,較佳係0.005~0.07。
上述折射率分佈較佳亦包括有係位於上述低折射率區域與上述高折射率區域的界面部處,折射率較低於上述低折射率區域的平均折射率,且含有極小值。
上述低折射率區域的折射率,視需要亦可大致保持呈一定。
根據本發明,可獲得不會衍生厚度增加的情況下使核心部彼此間交叉,且能高密度形成核心部的光導波路。
再者,根據本發明,可獲得具備有上述光導波路,能達光佈線簡單化與省空間化的光佈線零件、及光導波路模組。
再者,根據本發明,可獲得具備有上述光導波路、可輕易小型化的電子機器。
以下,針對本發明的光導波路、光佈線零件、光導波路模組及電子機器,根據所附圖式的較佳實施形態進行詳細說明。
另外,本發明並不僅侷限於該等例。在本發明範圍內,視需要亦可進行較佳變更、省略及/或追加。相關裝置的數量、位置及尺寸等視需要亦均可變更。
<光佈線零件>
首先,針對本發明的光佈線零件、及其所含的本發明光導波路進行說明。
圖1所示係本發明的光佈線零件實施形態之(透視覆蓋層圖示)俯視圖。
圖1所示光佈線零件10係具備有:光導波路1、以及在其端部設置的連接器101。
其中,光導波路1係俯視呈長方形,在其內部屬於複數核心部14之聚集體的複數核心組140(圖1中為在一個核心組中含有並排的4條核心部14),依所需圖案鋪設(圖1中含有4組核心組140)。該複數核心組140係在同一平面上依相互交叉的方式配置,在其兩端部係在光導波路1的4邊中呈對向的2邊處露出。根據此種光導波路1,可在不會衍生厚度增加的情況下,構建相互交叉的複雜且高密度信號經路。結果,可獲得容易彎折,且即便在較小的佈線空間中,仍可輕易進行佈線作業的光佈線零件10。另外,圖1所示核心部 14均構成俯視呈平滑曲線狀態。若形成此種形狀,便可抑制傳輸光的衰減,俾可抑制傳輸效率降低。
再者,光佈線零件10係具有在核心部14的端部所設置連接器101。光導波路10構成經由該連接器101,能將光導波路1的核心部與其他光學零件間予以光學性連接。另外,圖1中,在與光導波路1呈對向2邊設有連接器101,惟連接器101的配置並不僅侷限於此。
以下,針對光佈線零件10的各要件進行詳述。
(光導波路) 《第1實施形態》
首先,針對本發明光導波路的第1實施形態進行說明。
本發明的光導波路1係具有核心部14與覆蓋部15的片狀構件,發揮將光信號從其中一端部朝另一端部傳輸的光佈線機能。另外,光導波路1的俯視形狀並無特別的限定,可為諸如三角形、四角形、五角形以上的多角形、圓形等。
圖2所示係本發明光導波路的第1實施形態(其中一部分係切剖及穿透圖示)立體圖。
圖2所示光導波路1係在支撐薄膜2上,從下側起設有:覆蓋層11、核心層13及覆蓋層12等3層。又,圖2所示光導波路1係從下方利用支撐薄膜2且從上方利用覆蓋膜3夾置。
再者,核心層13係形成有:並排的2個核心部14(第1 核心部141與第3核心部142)、分別與該等核心部14呈直角交叉的1個核心部14(第2核心部145)、以及鄰接且連結於該等核心部14的側面覆蓋部15(第1側面覆蓋部151、第2側面覆蓋部152、第3側面覆蓋部153)。
圖2所示光導波路1的核心層13係具有在寬度方向上出現折射率呈偏頗的折射率分佈W。折射率分佈W係包括有:含有極大值的高折射率區域、及折射率較低於高折射率區域的低折射率區域,至少其中一部分或整體的折射率呈連續性變化的分佈。藉由此種折射率分佈W,在核心層13中,對應高折射率區域位於核心部14,而對應低折射率區域位於側面覆蓋部15。另外,上述所謂「至少其中一部分」係指低折射率區域中,存在有折射率呈一定區域的分佈(GI型)。上述所謂「整體的」係指就連低折射率區域亦是折射率呈連續性變化的分佈(W型)。
該折射率分佈W係包括有:聚合物、以及折射率不同於該聚合物的光聚合性單體,且藉由對由聚合物中分散著上述光聚合性單體的材料所構成層,施行部分性光照射,而使光聚合性單體進行移動與偏存,俾使層內產生折射率的偏頗而形成的分佈。因為依此種原理形成,因而上述折射率分佈W的折射率呈連續性變化。
具有此種特徵的光導波路1係可將所入射的光封鎖於折射率較高的區域中進行傳播。特別係根據具有折射率分佈W 的光導波路1,因為折射率的變化呈連續性,因而所入射的光會集中於折射率分佈W的折射率極大值附近進行傳播。結果,可抑制傳輸損失與脈衝信號平鈍,即便射入大容量的光信號,能可進行高可靠度的光通信。所以,即便複數核心部14在同一平面上呈相互交叉的情況,仍可抑制光信號的混波。又,光導波路1係僅利用選擇光的照射區域並照射之步驟便可形成。就從此現象,即便形成複數核心部14而呈多通道化、或核心部14的間隔變狹窄而呈高密度化、或者在單處呈多數核心部14交叉的情況,仍可重現如設計的形狀,俾可獲得能執行高品質的光通信者。
再者,折射率分佈W係如上述藉由光聚合性單體的移動、與偏存,使折射率呈連續性變化而形成的分佈。所以,核心層13係其內部所形成的核心部14與側面覆蓋部15之間並沒有明確構造的界面。因而,在核心部14與側面覆蓋部15之間不易發生諸如剝離、龜裂之類的問題,俾使光導波路1形成高可靠度的製品。
以下,針對光導波路1的各要件較佳例進行詳述。
(核心層)
核心層13中,各核心部14係當在其長邊方向的正交面切剖時,在其剖視面(第1橫截面)中,如前述可形成在寬度方向上會有出現折射率變化的折射率分佈W。
另外,本發明中,稱「光導波路的橫截面時」,亦可認為 係核心部長邊方向的正交截面。
圖3(a)所示係圖2所示光導波路的X-X線切剖圖。圖3(b)所示係橫軸為橫方向上的距離、縱軸為折射率時,上述剖視圖中通過核心層13厚度中心的中心線C1上之折射率分佈W一例(GI型)示意圖。
折射率分佈W係如圖3(b)所示,對應於各核心部14的位置與各側面覆蓋部15的位置,設計分佈(寬度方向分佈,以下稱「折射率分佈W」)。折射率分佈W係包括有:對應於各核心部14位置設計的極大值Wm、與從該極大值Wm朝兩側呈折射率連續性降低的2個漸減部,具有折射率相對性高的高折射率區域WH。又,具有對應於各側面覆蓋部15位置設計,且折射率相對性低的低折射率區域WL。高折射率區域WH中,構成在極大值Wm的兩側朝向相鄰低折射率區域WL呈折射率連續性曲線降低狀態。即,高折射率區域WH中,折射率呈現依以極大值Wm為頂點,且朝其兩側呈平滑拖曳降低的分佈。另一方面,低折射率區域WL中,呈現折射率較低於高折射率區域WH,且大致一定值的折射率分佈。
再者,折射率分佈W中所存在的複數極大值Wm,較佳係互為同值,但亦可多少有些偏移。此情況,偏移量較佳係在複數極大值Wm的平均值之10%以內。
另外,並排的2個核心部14(第1核心部141、與第3核 心部142),分別形成細長線狀的形狀。如上述的折射率分佈W係在該等核心部14的長邊方向整體中維持著大致相同分佈。
另一方面,與該等核心部14(第1核心部141與第3核心部142)相交叉的核心部14(第2核心部145),亦是形成如上述的折射率分佈W。即,此核心部14(第2核心部145)的長邊方向整體維持著大致相同的分佈。
因如上述的折射率分佈W,在圖2所示核心層13中形成有:長條狀的2個核心部14、與該等核心部14交叉的核心部14、以及與該等核心部14的側面相鄰之側面覆蓋部15。
更詳言之,在圖2所示核心層13中,設有:並排的2個核心部141、142(第1核心部與第3核心部)、與該等交叉的核心部145(第2核心部)、以及在該等核心部以外的區域中所設置第1側面覆蓋部151、第2側面覆蓋部152、第3側面覆蓋部153。各核心部141、142及145分別形成由各側面覆蓋部151、152、153、及上下的各覆蓋層11、12所包圍狀態。此處,該等核心部141、142及145的折射率,係較高於側面覆蓋部151、152及153的折射率。所以,在各核心部141、142、145的寬度方向上可將光予以封鎖。另外,圖1所示的各核心部14係依密點陣表示,而各側面覆蓋部15則依疏點陣表示。
再者,光導波路1中,使入射於核心部14其中一端部的 光,在各核心部14的厚度方向亦被封鎖並朝另一端部傳播,便可從上述核心部14的另一端部取出。
另外,圖1所示核心部14中,其橫截面形狀具有如正方形或長方形般的四角形(矩形)。但是,橫截面的形狀並無特別的限定,亦可為例如正圓、橢圓形、長圓形等圓形、或三角形、五角形、六角形等多角形。另外,若核心部14的橫截面形狀呈矩形狀,則可效率佳地製造安定品質的核心部14。另一方面,若核心部14的橫截面形狀呈圓形狀,便可提升核心部14的傳輸效率,且提升傳輸光的聚焦性,俾可提高與其他光學零件間的光耦合效率。
核心部14的寬度與高度(核心層13的厚度)並無特別的限定,分別較佳係1~200μm左右、更佳係5~100μm左右、特佳係10~70μm左右。藉此,可更加抑制光導波路1中的串音情形。核心層的厚度亦無特別的限定,較佳係1~200μm左右、更佳係5~100μm左右、特佳係10~70μm左右。
上述折射率分佈W係至少其中一部分或整體的折射率呈連續性曲線變化。藉由此種特徵,相較於具有折射率呈階梯狀變化之所謂「階變折射率型」(SI型)折射率分佈的光導波路之下,核心部14藉由封鎖光的作用而被增強,便可更加減輕傳輸損失。
再者,上述折射率分佈W係在上述區域中具有極大值且折射率呈連續性變化。因而,利用光速度與折射率成反比的 性質,光的速度會隨遠離中心而加快,每個光程的傳播時間不易發生有差異。所以,傳輸波形不易崩潰。例如即便傳輸光中含有脈衝信號的情況,仍可抑制脈衝信號的平鈍(脈衝信號擴展)。除此之外,尚可抑制交叉部的傳輸光混波。結果,可獲得能經更加提高光通信品質的光導波路1。
另外,本發明中,就折射率分佈W所謂「折射率呈連續性變化」係指折射率分佈W的曲線在各處均帶圓角,該曲線能進行微分的狀態。
再者,上述折射率分佈W中,極大值Wm係如圖3所示,位於核心部141、142之中。極大值Wm係在核心部141、142之中,較佳係位於核心部的寬度中心部。藉由此項特徵,各核心部141、142中,傳輸光集中於核心部141、142的寬度中心部之機率會提高,相對性降低朝側面覆蓋部151、152、153洩漏的機率。結果,可更加減輕核心部141、142的傳輸損失。
另外,所謂「核心部141的寬度中心部」係指從高折射率區域WH的中心起橫跨兩側,分別為高折射率區域WH寬度的30%距離內之區域、較佳係15%的區域。
再者,極大值Wm與低折射率區域WL的平均折射率差係越大越佳。可視需要進行選擇,例如較佳為0.005~0.07左右、更佳為0.007~0.05左右、特佳為0.01~0.03左右。藉由此項特徵,可將光確實地封鎖於核心部141、142中。即, 當折射率差低於上述下限值時,會有光從核心部141、142洩漏出的可能性。另一方面,當折射率差高於上述上限值時,不僅封鎖光的效果並無期待獲提升超越此以上,且會有光導波路1的製造趨於困難之情況。
再者,核心部141、142的折射率分佈W係如圖3(b)所示,當將橫軸設為核心層13的橫截面位置(距離),並將縱軸設為折射率時,極大值Wm附近的形狀較佳係朝上凸出的略倒U狀。藉由此形狀,核心部141、142的光封鎖作用便更加明顯。
另一方面,低折射率區域WL距離平均折射率的折射率偏移量,較佳係平均折射率的5%以內。藉此,低折射率區域WL便可確實發揮作為側面覆蓋部15的機能。
此處,根據如上述的折射率分佈W,可獲得減輕傳輸損失、降低脈衝信號的平鈍情形、抑制串音、及抑制交叉部的混波等效果。又,本發明者發現該等效果會受到側面覆蓋部的平均寬度WCL、及/或核心部平均寬度WCO與側面覆蓋部平均寬度WCL的比之頗大影響。當該等因子在既定範圍內時,發現前述效果可更明顯且確實。
本發明中,核心部14的平均寬度WCO與側面覆蓋部15的平均寬度WCL之比(WCO/WCL),較佳係設為0.1~10範圍內。藉由在核心部14與側面覆蓋部15之間將寬度比最佳化,便可分別將前述各項效果高度化。所以,例如WCO/WCL 未滿上述下限值時,因為核心部14的平均寬度會變為過度狹窄,雖可達串音降低,但容易導致傳輸損失變大,且會有妨礙光導波路1之小型化的可能性。又,若WCO/WCL超過上述上限值時,因為側面覆蓋部15的平均寬度會變為過度狹窄,因而串音會增加,且核心部14的平均寬度會變為過度寬廣,因而有脈衝信號平鈍程度增加的可能性。
另外,WCO/WCL更佳係0.1~5左右、特佳係0.2~4左右。
核心部14的平均寬度WCO與側面覆蓋部15的平均寬度WCL分別可任意選擇。除上述以外,該等寬度的較佳範圍,例如若就下限而言,可為0.1μm以上、亦可為1μm以上、亦可為5μm以上、亦可為10μm以上。或者,亦可為30μm以上、亦可為50μm以上。若就上限而言,例如可為5mm以下、亦可為1mm以下、亦可為0.5mm以下、亦可為0.2μm以下。
再者,極大值Wm間的距離可視需要選擇。上述距離的較佳範圍例如下限值的話,較佳係10μm以上、更佳係20μm以上、特佳30μm以上。亦可50μm以上。又,若舉上限的話,較佳係800μm以下、更佳係500μm以下、特佳係400μm以下、最佳係300μm。視需要亦可為200μm以下、或100μm以下。
核心部的長度係可視需要選擇。例如可為1~500cm、亦可為2~200cm、10~100cm等。
再者,本發明中,獨立於WCO/WCL、或者此外另加設定側面覆蓋部15的平均寬度WCL較佳在5~250μm範圍內。藉由此項特徵,便可將前述各項效果分別高度化。所以,例如若WCL未滿上述下限值時,因為側面覆蓋部15的平均寬度會變為過於狹窄,因而會有脈衝信號的平鈍變大、或串音增加的可能性。又,若WCL超過上述上限值時,便無法將折射率分佈W的形狀予以最佳化,會有傳輸損失變大的可能性。又,會有光導波路1較難小型化的可能性。
另外,上述WCL更佳係10~200μm範圍內、特佳係10~120μm範圍內、最佳係10~60μm範圍內。
核心部14的平均寬度WCO亦是更佳為10~200μm範圍內、較佳為10~120μm範圍內、特佳為10~60μm範圍內。
再者,本發明中,折射率分佈W亦可在各極大值Wm附近含有折射率實質無變化的平坦部。此情況,本發明的光導波路亦可達成如前述的作用、效果。此處,所謂「折射率實質無變化的平坦部」係指折射率變動未滿0.001的區域,其兩側呈折射率連續性降低的區域。
平坦部的長度並無特別的限定,較佳係100μm以下、更佳係20μm以下、特佳係10μm以下。
再者,前述漸減部中,折射率變化率較佳係0.001~0.035[/10μm]左右、更佳係0.002~0.030[/10μm]左右。若折射率變化率在上述範圍內,便可更加強化各核心部14 的減輕傳輸損失、降低脈衝信號的平鈍、抑制串音、以及抑制交叉部的混波等效果。
再者,本實施形態中,針對核心層13具有3個核心部14的情況進行說明。但是,核心部14的數量並無特別的限定,可任意選擇,例如可為2個、或亦可為4個以上。此情況,折射率分佈W亦是呈對應各核心部14具有高折射率區域WH,並在高折射率區域WH彼此間存在有低折射率區域WL的分佈。
如上述的核心層13之構成材料(主材料),係在產生上述折射率差的材料之前提下,其餘並無特別的限定。可使用例如:丙烯酸系樹脂、甲基丙烯酸系樹脂、環氧系樹脂、氧雜環丁烷系樹脂等環狀醚系樹脂;聚醯亞胺、聚苯并唑、聚矽烷、聚矽氮烷、聚矽氧系樹脂、氟系樹脂、降烯系樹脂等聚烯烴系樹脂等等各種樹脂材料;以及玻璃材料等。另外,樹脂材料亦可為由不同組成物相組合的複合材料。
再者,該等之中,特別較佳係使用從(甲基)丙烯酸系樹脂、環氧系樹脂、及聚烯烴系樹脂所構成群組中選擇至少1種。因為該等樹脂材料的光穿透性較高,因而特別可獲得傳輸損失較小的光導波路1。
另外,折射率分佈W亦可更進一步在高折射率區域WH與低折射率區域WL之間(界面部)具有極小值。藉由此種構成,便可增強將光封鎖於高折射率區域並進行傳播的機能, 可將傳輸損失與脈衝信號平鈍壓抑於特別小。
再者,在低折射率區域WL內較佳係含有較在高折射率區域WH中所含極大值(此處稱「第1極大值」)更小的極大值(將其稱「第2極大值」)。藉由在低折射率區域WL中含有此種第2極大值,便可抑制在寬度方向上相鄰接核心部間的串音。結果,即便在核心層13中形成複數核心部而呈多通道化、或核心部間隔狹窄而呈高密度化,根據本發明的光導波路1仍可維持高品質光通信。然後,即便複數核心部14在同一平面上呈相互交叉的情況,仍可抑制光信號混波。
圖4(a)所示係圖2的X-X線剖視圖。圖4(b)所示係通過核心層13厚度方向中心的中心線C1上之折射率分佈W另一例的示意圖。另外,在無特別記載的前提下,此處亦可具有與上述例為相同的條件。
圖4(b)所示折射率分佈W係具有:4個極小值Ws1、Ws2、Ws3、及Ws4、以及5個極大值Wm1、Wm2、Wm3、Wm4、及Wm5。又,在5個極大值中存在有:折射率相對性較大的極大值(第1極大值)Wm2與Wm4、以及折射率相對性較小的極大值(第2極大值)Wm1、Wm3、與Wm5。
其中,在極小值Ws1與極小值Ws2之間、及極小值Ws3與極小值Ws4之間,存在有極大值Wm2與極大值Wm4。
圖4所示光導波路1,在極小值Ws1與極小值Ws2之間,存在有折射率相對性較大的極大值Wm2,該折射率相對性 較大的區域便成為核心部14。同樣的,在極小值Ws3與極小值Ws4之間存在有極大值Wm4,該折射率相對性較大的區域係成為核心部14。另外,此處將極小值Ws1與極小值Ws2之間設為核心部141,將極小值Ws3與極小值Ws4之間設為核心部142。
再者,圖4中,極小值Ws1的左側區域、極小值Ws2與極小值Ws3之間、以及極小值Ws4的右側區域,分別屬於鄰接核心部14兩側面的區域。該等區域成為側面覆蓋部15。另外,此處將極小值Ws1的左側區域設為側面覆蓋部151(第1側面覆蓋部),將極小值Ws2與極小值Ws3之間設為側面覆蓋部152(第2側面覆蓋部),將極小值Ws4的右側區域設為側面覆蓋部153(第3側面覆蓋部)。
即,本例中,折射率分佈W係只要具有至少由低折射率區域中所含的第2極大值、極小值、高折射率區域中所含的第1極大值、極小值、及不同於上述第2極大值的第2極大值,呈依序排列的區域便可。另外,該區域係配合核心部的數量而重複設計。如本實施形態,當核心部14係2個的情況,折射率分佈W係只要具有依照第2極大值、極小值、第1極大值、極小值、第2極大值、極小值、第1極大值、極小值、及第2極大值的順序,極大值與極小值交錯排列,且相關極大值係由第1極大值與第2極大值呈交錯排列的區域便可。
再者,該等複數極小值、複數第1極大值、及複數第2極大值,分別較佳係互為大致相同值。但是,在保持極小值較小於第1極大值或第2極大值、第2極大值較小於第1極大值之關係的前提下,儘管相互的值稍有偏差仍無妨。此情況,偏移量較佳係抑制至複數極小值的平均值10%以內。
此處,圖4所示4個極小值Ws1、Ws2、Ws3、及Ws4,分別具有未滿鄰接側面覆蓋部15之平均折射率WA的值。藉由此項特徵,在各核心部14與各側面覆蓋部15的邊界,便存在有折射率較側面覆蓋部15的平均折射率更小的區域。結果,在各極小值Ws1、Ws2、Ws3、Ws4的附近會形成更急遽的折射率斜率。藉此,因為從各核心部14的光洩漏受抑制,因而可獲得傳輸損失較小的光導波路1。
再者,圖4(b)所示折射率分佈W中,極大值Wm1、Wm3、及Wm5(第2極大值),係位於側面覆蓋部151、152、及153中。該等極大值特別較佳係位於側面覆蓋部151、152、及153的緣部附近(核心部141、142、與側面覆蓋部的界面附近)以外處。藉由此項特徵,核心部141、142中的極大值Wm2與Wm4(第1極大值)、以及側面覆蓋部151、152、及153中的極大值Wm1、Wm3與Wm5(第2極大值),便可成為相互充分遠離狀態。所以,可將核心部141、142中的傳輸光,洩漏出於側面覆蓋部151、152及153中的機率降為充分低。結果,可減輕核心部141、142的傳輸損失。
另外,所謂「側面覆蓋部151、152及153的緣部附近」,係指從前述緣部起朝向側面覆蓋部內側,距側面覆蓋部151、152及153之寬度5%距離的區域。
再者,極大值Wm1、Wm3及Wm5(第2極大值)較佳係位於側面覆蓋部151、152及153的寬度中央部,且從極大值Wm1、Wm3及Wm5(第2極大值)朝向鄰接極小值Ws1、Ws2、Ws3及Ws4,呈折射率連續性降低。藉由此項特徵,核心部141、142中的極大值Wm2、Wm4(第1極大值)、以及側面覆蓋部151、152與153中的極大值Wm1、Wm3與Wm5(第2極大值)間之遠離距離,便可確保最大極限,且可將光確實封鎖於極大值Wm1、Wm3及Wm5(第2極大值)附近。所以,可更確實抑制從前述核心部141、142的傳輸光漏出情形。
再者,極大值Wm1、Wm3及Wm5(第2極大值)的折射率係較小於位於前述核心部141、142的極大值Wm2、Wm4(第1極大值)。所以,雖未具有如核心部141、142的高光傳輸性,但因為折射率較高於周圍,因而具有些微的光傳輸性。結果,側面覆蓋部151、152及153藉由將從核心部141、142漏出的傳輸光予以封鎖,便具有防止波及於其他核心部的作用。即,藉由極大值Wm1、Wm3及Wm5(第2極大值)的存在,便可抑制串音。
另外,極小值Ws1、Ws2、Ws3及Ws4分別如前述,未 滿鄰接側面覆蓋部15的平均折射率WA。此差值最好在既定範圍內。具體而言,極小值Ws1、Ws2、Ws3及Ws4、與側面覆蓋部15的平均折射率WA間之差值,較佳係極小值Ws1、Ws2、Ws3及Ws4中任一者或平均值、與核心部141、142中的極大值Wm2、Wm4中任一者或平均值間之差值得3~80%左右、更佳係5~50%左右、特佳係7~20%左右。藉由此項特徵,側面覆蓋部15便具有為抑制串音而必要的充分光傳輸性。另外,當極小值Ws1、Ws2、Ws3及Ws4、與側面覆蓋部15的平均折射率WA間之差值,係低於上述範圍的下限值時,側面覆蓋部15的光傳輸性過小,導致會有無法充分抑制串音的可能性。當超過上述上限值時,側面覆蓋部15的光傳輸性過大,會有對核心部141、142的光傳輸性造成不良影響之可能性。
再者,極小值Ws1、Ws2、Ws3及Ws4、與極大值Wm1、Wm3及Wm5(第2極大值)間之差值,較佳係極小值Ws1、Ws2、Ws3及Ws4、與極大值Wm2、Wm4(第1極大值)間之差值的6~90%左右、更佳係10~70%左右、特佳係14~40%左右。藉此,側面覆蓋部15的折射率程度、與核心部14的折射率程度間之均衡便可最佳化,光導波路1可具有特別優異的光傳輸性,且能更確實抑制串音。
另外,極小值Ws1、Ws2、Ws3及Ws4、與核心部141、142中的極大值Wm2、Wm4(第1極大值)間之折射率差,係 越大越佳,較佳係0.005~0.07左右、更佳係0.007~0.05左右、特佳係0.01~0.03左右。藉此,上述折射率差便成為能將光封鎖於核心部141、142中的必要且充分者。
極大值Wm2與Wm4(第1極大值)間之距離係可視需要選擇。例如較佳範圍的下限值,較佳係10μm以上、更佳係20μm以上、特佳係30μm以上。又,就上限而言,較佳係800μm以下、更佳係500μm以下、特佳係400μm以下、最佳係300μm。視需要亦可為200μm以下、或100μm以下。
此處,圖5所示係就具有圖4所示折射率分佈的光導波路1,僅對核心部141射入光時的射出光強度分佈圖。該強度分佈係在光導波路1中所形成並排的2個核心部141、142中,當光入射於核心部141的端部(入射端部)時,光導波路另一端部處的射出光強度分佈。
若光射入於核心部141,射出光的強度係在核心部141的射出端中心部變成最大。然後,隨遠離核心部141的中心部,射出光強度會變小。光導波路1可獲得在相鄰核心部141的核心部142處,射出光強度成為極小值的強度分佈。依此藉由核心部142的位置一致於射出光強度分佈的極小值,核心部142的串音便可抑制於極小。結果,即便多通道化與高密度化,仍可獲得能確實防止串音發生的光導波路1。
另外,習知光導波路,在與光所入射核心部相鄰的核心部 中,射出光的強度分佈並非取極小值,而是取極大值。結果,會有串音的問題發生。相對於此,如上述的本發明光導波路之射出光強度分佈,在抑制串音上具極有效用。
本發明的光導波路中,能獲得此種強度分佈的詳細理由雖尚未明確,但就理由之一可認為以下的理由。具有極小值Ws1、Ws2、Ws3及Ws4、且折射率分佈W整體呈折射率連續性變化之特徵的折射率分佈W,若屬於習知的話,可例如相關核心部142具有極大值的射出光強度分佈,使極大值偏移於核心部142所鄰接側面覆蓋部153等。即,藉由此種強度分佈的偏移,便可確實抑制串音。
另外,即便射出光的強度分佈偏移於側面覆蓋部15,受光元件等仍配合核心部14的位置配置。所以,幾乎不會有導致串音的可能性,不會使光通信的品質劣化。
再者,如上述的射出光強度分佈,就本發明的光導波路中至少2個核心部14並排形成時,觀測到的機率較高,但未必一定能觀測到。依照入射光的NA(numerical aperture,數值孔徑)、核心部141的橫截面積、核心部141、142的間距等,亦會有未觀測到明確極小值、或極小值位置偏離核心部142的情況。然而,即便此種情況,串音亦受充分抑制。
再者,圖4(b)所示折射率分佈W中,當將側面覆蓋部15的平均折射率設為WA時,將極大值Wm2、Wm4(第1極大值)附近的折射率呈連續且達平均折射率WA以上的部分之 寬度設為a[μm],並將極小值Ws1、Ws2、Ws3及Ws4附近的折射率呈連續且未滿平均折射率WA的部分之寬度設為b[μm]。此時,b較佳係0.01a~1.2a左右、更佳係0.03a~1a左右、特佳係0.1a~0.8a左右。藉此,極小值Ws1、Ws2、Ws3及Ws4的實質寬度,便成為達成上述作用.效果的必要且充分者。即,當b低於上述下限值時,因為極小值Ws1、Ws2、Ws3及Ws4的實質寬度過窄,因而將光封鎖於核心部141、142中的作用會有降低的可能性。反之,若b超過上述上限值時,極小值Ws1、Ws2、Ws3及Ws4的實質寬度過於寬,此部分會導致核心部141、142的寬度與間距受限制,會有導致傳輸效率降低、或妨礙多通道化與高密度化的可能性。
另外,側面覆蓋部15的平均折射率WA係可近似於極大值Wm1與極小值Ws1的中點。
(覆蓋層)
覆蓋層11與12分別構成位於核心層13之下部與上部的覆蓋部。
覆蓋層11、12的平均厚度較佳係核心層13的平均厚度(各核心部14的平均高度)之0.05~1.5倍左右、更佳係0.1~1.25倍左右。具體而言,覆蓋層11、12的平均厚度並無特別的限定,分別通常較佳係1~200μm左右、更佳係3~100μm左右、特佳係5~60μm左右。藉此,能在防止光導波路1成為 必要以上之大型化(厚膜化)的情況下,適當發揮當作覆蓋部的機能。
再者,覆蓋層11與12的構成材料係可任意選擇,例如可使用與前述核心層13的構成材料為同樣材料。特別較佳係(甲基)丙烯酸系樹脂、環氧系樹脂、或聚烯烴系樹脂。
當選擇核心層13的構成材料、及覆蓋層11、12的構成材料之情況時,只要經考慮二者間的折射率差再選擇材料便可。具體而言,為能在核心部14中確實封鎖光,只要依能使核心部14之構成材料的折射率充分變大的方式選擇材料便可。藉此,在光導波路1的厚度方向上可獲得充分的折射率差,俾可抑制光從各核心部14朝覆蓋層11、12的洩漏情形。
另外,就從抑制光衰減的觀點,核心層13的構成材料、與覆蓋層11、12的構成材料間之密接性(親和性)較高之事亦屬重要。
另一方面,光導波路1的厚度方向折射率分佈T,係在核心部14的折射率較高、覆蓋層11、12的折射率較低之前提下,就其形狀並無特別的限定,(例如可為階變折射率型(SI型)、亦可為折射率呈連續性變化之所謂梯度折射係數型(GI型)或W型)。然而,較佳係核心部14具有極大值,且在核心部14與覆蓋層11、12之邊界附近具有極小值。另外,所謂「折射率呈連續性變化」,係指與前述折射率分佈W同 樣,折射率分佈T的曲線在各部位帶有圓角,該曲線呈可微分的狀態。
圖6A的(a)、圖6B的(c)係圖2所示X-X線剖視圖其中一部分,以上下被覆蓋層夾置的核心部為中心進行切剖的圖。圖6A的(b)、圖6B的(d)係垂直通過上述核心部寬度中心的中心線C2上之折射率分佈T一例示意圖。另外,圖6A的(b)、及圖6B的(d)係橫軸為折射率、縱軸為中心線C2上的位置(距離:將核心部厚度方向的中心設為零)時,折射率分佈T之一例圖。
如前述,光導波路1係區分為覆蓋層11、核心層13及覆蓋層12。其橫截面中,圖6A的(b)所示核心部14之厚度方向折射率分佈T,係具有位於其中心部的極大值Tm、與分別位於極大值Tm兩側的極小值Ts1、Ts2。另外,將位於極大值Tm下側的極小值設為Ts1、將位於上側的極大值設為Ts2。
光導波路1係如圖6A的(b)所示,因為在極小值Ts1與極小值Ts2之間含有極大值Tm,因而該區域便成為核心部14。
另一方面,極小值Ts1的下側區域成為覆蓋層11,而極小值Ts2的上側區域成為覆蓋層12。
即,折射率分佈T係只要具有至少依極小值、極大值、極小值的順序排列之區域便可。
另外,此區域係配合核心層13的積層數量重複設置。例 如當隔著覆蓋層設計雙層核心層13時,折射率分佈T便成為極小值與極大值交錯排列狀態。此情況,相關極大值較佳係相對性較大的第1極大值與相對性較小的第2極大值呈交錯排列。即,最好依照如第2極大值、極小值、第1極大值、極小值、第2極大值、極小值、第1極大值……的狀態排列極大值。
再者,該等複數極小值、複數第1極大值、及複數第2極大值,分別最好係相互大致相同值。若保持極小值較小於第1極大值或第2極大值,而第2極大值較小於第1極大值的關係,則複數個數值中不管相互間的數值有多少差異均無妨。此情況,偏移量最好抑制於複數極小值的平均值10%以內。
另外,如上述的折射率分佈T係在光導波路1的長邊方向整體維持大致相同的分佈。
此處,極小值Ts1係未滿覆蓋層11的平均折射率TA。極小值Ts2係未滿覆蓋層12的平均折射率TA。藉此,核心部14與各覆蓋層11、12之間,便存在有折射率較各覆蓋層11、12的平均折射率更小之區域。結果,在各極小值Ts1、Ts2的附近便形成更急遽的折射率斜率。藉此,抑制光從各核心部14洩漏於各覆蓋層11、12,因而可獲得傳輸損失較小的光導波路1。
再者,該等折射率分佈T係整體的折射率呈連續性變化。 藉此,相較於具有階變折射率型折射率分佈的光導波路之下,更加強將光封鎖於核心部14中的作用。因而,可達更加減輕傳輸損失。
再者,折射率分佈T係具有如上述的各極小值Ts1、Ts2,且折射率呈連續性變化。所以,利用光速度與折射率成反比的性質,光的速度會隨遠離中心而加速,便使不易依每個光程出現傳播時間差異情形。因而,傳輸波形不易崩潰,例如即便傳輸光中含有脈衝信號時,仍可抑制脈衝信號的平鈍(脈衝信號擴展)。結果,可獲得更高光通信品質的光導波路1。
另外,就折射率分佈T所謂「折射率呈連續性變化」係指折射率分佈T的曲線在各處均帶圓角,該曲線能進行微分的狀態。
再者,折射率分佈T中,極大值Tm係如圖6A的(b)所示,位於核心部14,且在核心部14之中亦是位於其厚度的中心部。藉此,在核心部14中提高傳輸光集中於核心部14的厚度中心部之機率,相對的便降低洩漏於各覆蓋層11、12的機率。結果,可更加降低核心部141、142的傳輸損失。
另外,所謂「核心部14的厚度中心部」係指距極小值Ts1與極小值Ts2間之中點,朝兩側為核心部14的厚度30%距離區域。
再者,極大值Tm的位置未必一定要在中心部,只要位於核心部14的緣部附近(與各覆蓋層11、12的界面附近)以外 地方便可。藉此,可某程度抑制核心部14的傳輸損失。
另外,所謂「核心部14的緣部附近」係指距前述緣部朝內側為核心部14的厚度5%距離區域。
另一方面,折射率分佈T係就各覆蓋層11、12,折射率變化呈在與核心部14的界面附近以外處為最高、而在與核心部14的界面附近為最低的狀態。藉此,核心部14中的極大值Tm、與各覆蓋層11、12中的折射率較高區域,便成為相互充分遠離。所以,可充分降低核心部14中的傳輸光洩漏出於各覆蓋層11、12的機率。結果,可減輕核心部14的傳輸損失。
另外,所謂「各覆蓋層11、12中在與核心部14的界面附近」,係指從該界面朝向內側為各覆蓋層11、12的厚度5%距離區域。
再者,各覆蓋層11、12的平均折射率TA係可近似於極小值Ts1、Ts2、與各覆蓋層11、12的最大值之中點。
再者,極小值Ts1、Ts2係如前述,未滿各覆蓋層11、12的平均折射率TA。二者的值差最好在既定範圍內。具體而言,極小值Ts1、Ts2、與覆蓋層11、12的平均折射率TA之差,較佳係極小值Ts1、Ts2、與核心部14中的極大值Tm間之差的3~80%左右、更佳係5~50%左右、特佳係7~30%左右。藉此,各覆蓋層11、12便成為具有為抑制串音所必要且充分光傳輸性的層。另外,當極小值Ts1、Ts2、與各 覆蓋層11、12的平均折射率TA間之差,小於上述下限值時,各覆蓋層11、12的光傳輸性過小,會有無法充分抑制串音的可能性。另一方面,若大於上述上限值時,各覆蓋層11、12的光傳輸性過大,會有對核心部14的光傳輸性造成不良影響之可能性。
再者,極小值Ts1、Ts2、與核心部14中的極大值Tm之折射率差,越大越佳。上述差係可視需要選擇,較佳係0.005~0.07左右、更佳係0.007~0.05左右、特佳係0.01~0.05左右。藉此,上述折射率差便成為將光封鎖於核心部14中的必要且充分之差。
另外,如前述,折射率分佈T亦可為如圖6B的(d)所示,所謂的梯度折射係數型分佈。圖6B的(d)所示折射率分佈T係核心部14具有極大值Tm,而覆蓋層11、12具有較小於極大值Tm的一定折射率。
(交叉部)
圖7A所示係圖2所示光導波路1的俯視圖(省略上部的層3與層12)。圖7B所示係交叉部附近的折射率分佈圖。
核心部141(第1核心部)及142(第3核心部)、與核心部145(第2核心部)的交叉部147,係可如圖7B所示,折射率呈現在中心部具有極大值,並從此處朝向周邊呈拖曳狀態漸減的折射率分佈,或者亦可交叉部147的折射率分佈呈同樣。前者的情況,因為信號光容易集中於交叉部147的中心 部,因而更不易發生混波。後者的情況,在交叉部147內可使信號光直進,俾可抑制朝不經意方向傳播。
再者,交叉部147的折射率較佳係較高於周圍。根據此折射率差,經進入交叉部147的信號光便不易進入與該信號光傳播至核心部相交叉的核心部中。結果,光導波路1在交叉部147便不會使信號光出現混波,能使核心部彼此間在同一平面上交叉。
再者,藉由在同一平面上使複數核心部彼此間相交叉,便可在不致立體交叉化的情況下,進行信號交叉。所以,藉由使用此種光導波路1,可輕易達成光導波路1所安裝處的裝置之小型化、薄型化及高密度化。
交叉部147的最大折射率較佳係較折射率分佈W的極大值Wm高出0.001~0.05左右、更佳係高出0.002~0.03左右。
另外,交叉部147的構成材料亦可不同於構成核心層13的其他部位。此情況,在核心層13形成後,藉由去除其中一部分,並於其中填充其他材料,便可形成具有同樣折射率分佈的交叉部147。其他材料係可例如後述聚合物等,可配合與核心部14的折射率間之大小關係再適當選擇。
再者,所謂「折射率分佈呈同樣」係指交叉部147的折射率變動為交叉部147的平均折射率之5%以下。
此處,將核心部141(第1核心部)的光軸設為A1、將核心部142(第3核心部)的光軸設為A2、將核心部145(第2核心 部)的光軸設為A5時,光軸A1與光軸A5的交叉角、及光軸A2與光軸A5的交叉角,分別較佳係10~90°、更佳係20~90°。若交叉角在此範圍內,便可充分抑制混波發生。
再者,具有前述折射率分佈W的核心部141、142及145,因為信號光集中於極大值附近進行傳播,因而如前述,在交叉部147處不易發生混波。然而,藉由任意選擇上述條件等,亦可抑制交叉部147的衰減。具體而言,當光軸A1與光軸A5的交叉角為90°時,本發明的光導波路1便成為交叉部147的傳輸損失在0.02dB以下者。此種光導波路1係即便形成多數交叉部147,仍可將傳輸損失抑制於較小,因而可成為能構建複雜光佈線者。
圖8A與圖8B所示係交叉部附近的其他構成例之部分放大圖。
圖8A與圖8B所示光導波路,分別構成在交叉部147的附近,核心部141與核心部145的寬度係隨朝向交叉部147而漸增狀態。其中,圖8A所示光導波路,核心部141與核心部145的寬度係呈直線性漸增。另一方面,圖8B所示光導波路,核心部141與核心部145的寬度係呈曲線性漸增。若成為此種構造,交叉部147的混波將特別受抑制,且可達交叉部147的傳輸效率改善。
再者,圖7A所示係核心部141與核心部145、及核心部142與核心部145分別依不同交叉部147相交叉的例,但亦 可核心部141、核心部142及核心部145等3者係依同一交叉部相交叉。或者,亦可由此以上的更多核心部相交叉。圖8C及圖8D所示係核心部達3個以上相交叉的後者例之圖。
圖8C所示交叉部148,核心部141的光軸A1、核心部142的光軸A2、及核心部145的光軸A5係依所形成內角均為60°的方式呈單點交叉。
再者,圖8D所示交叉部148,核心部141、核心部142、核心部145及核心部146等4者係依同一交叉部相交叉。圖8D所示交叉部148,核心部141的光軸A1、核心部142的光軸A2、核心部145的光軸A5、及核心部146的光軸A6係依所形成內角均為45°的方式呈單點交叉。
藉由具有如該等的交叉部148,光導波路1便成為可構件更高密度且複雜光佈線的光導波路。另外,交叉部148的相交叉核心部數量係可視需要選擇,亦可為5個以上。又,交叉部148中,依所形成內角成為較佳10~80°、更佳20~70°、特佳30~60°的方式,適當調整交叉數。又,所形成的複數內角係可互為相同、亦可互異。
(反射鏡)
在光導波路1中,視需要亦可設置反射鏡。
亦可在光導波路1的核心部14途中形成反射鏡。
(支撐薄膜)
在光導波路1的下面,視需要亦可積層著如圖2所示支撐 薄膜2。
支撐薄膜2可任意選擇,支撐著光導波路1的下面並保護、補強。藉此,可提高光導波路1的可靠度及機械特性。
《第2實施形態》
其次,針對本發明光導波路的第2實施形態進行說明。
圖9所示係本發明光導波路的第2實施形態(其中一部分係切剖及穿透圖示)立體示意圖。另外,以下的說明中,將圖9中的上側稱為「上」、將下側稱為「下」。
以下,針對光導波路的第2實施形態進行說明,就與第1實施形態間的差異處為中心進行說明,針對同樣事項便不再贅述。另外,圖9中,針對與第1實施形態相同的構成部分,便賦予與先前所說明者為相同的元件符號,並省略詳細說明。
第2實施形態係除設有隔著覆蓋層進行積層的雙層核心層13之外,其餘均與第1實施形態同樣。即,圖9所示光導波路1,從下側起依序積層著:覆蓋層11、核心層13、覆蓋層121、核心層13、覆蓋層122等5層而構成。
其中,在2個核心層13中係與第1實施形態同樣的,分別形成:寬度方向上並排的2個核心部14(第1核心部與第3核心部)、分別與該等核心部14交叉的1個核心部14(第2核心部)、以及鄰接該等核心部14的側面覆蓋部15。
更詳言之,圖9所示2個核心層13中,在下方的核心層 131中形成有:並排的2個核心部141(第1核心部)、142(第3核心部)、分別與該等核心部141、142交叉的1個核心部145(第2核心部)、以及鄰接該等核心部141、142及145的側面覆蓋部151、152及153。
另一方面,上方的核心層132亦是形成有:並排的2個核心部143(第1核心部)、144(第3核心部)、分別與該等核心部143、144交叉的1個核心部145(第2核心部)、以及鄰接該等核心部143、144及145的側面覆蓋部154、155、156。
再者,如圖9所示,各核心層131、132中,各核心部14(141、142、145、143、144及145)係藉由既定位置與組合,俯視呈重疊狀態設置。
此處,圖9所示光導波路1形成有在厚度方向上出現折射率偏頗的折射率分佈T。該折射率分佈T係具有折射率相對性高的區域與低的區域,藉此便可將所入射的光封鎖於高折射率區域中並傳播。
以下,針對該折射率分佈T之一例進行說明。
圖10(a)係圖9所示Y-Y線切剖圖的其中一部分,切剖由覆蓋層所夾置的2個核心部之圖示。圖10(b)所示係通過該Y-Y線橫截面的核心部寬度中心之中心線C2'上,折射率分佈T之一例的示意圖。另外,圖10(b)所示係橫軸為折射率、縱軸為橫截面的核心部厚度方向位置(距離)時,厚度方向的折射率分佈一例示意圖。橫軸係表示越往右邊,折射率越大。
光導波路1係如圖10(b)所示,具有含:4個極小值Ts1、Ts2、Ts3及Ts4、以及5個極大值Tm1、Tm2、Tm3、Tm4及Tm5的折射率分佈T。又,5個極大值係存在有折射率相對性較大的極大值(第1極大值)Tm2、Tm4、以及折射率相對性較小的極大值(第2極大值)Tm1、Tm3及Tm5。
其中,在極小值Ts1與極小值Ts2之間、及極小值Ts3與極小值Ts4之間,分別存在有折射率相對性較大的極大值Tm2與Tm4。其餘的極大值Tm1、Tm3及Tm5分別係折射率相對性較小的極大值。
然後,極小值Ts1係位於覆蓋層11與核心部141的邊界線上,極小值Ts2係位於核心部141與覆蓋層121的邊界線上,極小值Ts3係位於覆蓋層121與核心部143的邊界線上,極小值Ts4係位於核心部143與覆蓋層122的邊界線上。
再者,極大值Tm2、Tm4(第1極大值)較佳係位於核心部141、143的中心部。另一方面,極大值Tm1、Tm3及Tm5(第2極大值)較佳係位於覆蓋層11、121及122的中心部。
即,折射率分佈T係只要至少具有依照第2極大值、極小值、第1極大值、極小值、第2極大值的順序排列之區域便可。另外,該區域係配合核心層的積層數而重複設置。如本實施形態,當核心層13的積層數係雙層的情況,折射率分佈T便依如第2極大值、極小值、第1極大值、極小值、第2極大值、極小值、第1極大值、極小值、第2極大值的 方式,由極大值與極小值交錯排列,且針對極大值係只要由第1極大值與第2極大值呈交錯排列的形狀便可。
此處,4個極小值Ts1、Ts2、Ts3及Ts4分別係未滿鄰接覆蓋層11、121及122的平均折射率TA值。藉此,在各核心部14與各覆蓋層11、121及122之間,便存在有折射率較各覆蓋層11、121、122的平均折射率TA更小之區域。結果,各極小值Ts1、Ts2、Ts3及Ts4附近便形成更急遽的折射率斜率。藉此,抑制從各核心部14的光洩漏,因而可獲得傳輸損失較小、且經抑制厚度方向串音發生的光導波路1。
再者,折射率分佈T係整體呈折射率連續性變化。藉此,相較於階變折射率型折射率分佈的光導波路之下,更加增強將光封鎖於核心部14中的作用。所以,可達更加減輕傳輸損失及更加抑制串音發生的效果。
另一方面,折射率分佈T中,極大值Tm1、Tm3及Tm5(第2極大值)係如圖10(b)所示,位於各覆蓋層11、121及122中。該等極大值特別較佳係位於各覆蓋層11、121及122的緣部附近(在與核心部141、143的界面附近)以外之地方。藉此,核心部141、143中的極大值Tm2、Tm4(第1極大值)、與各覆蓋層11、121及122中的極大值Tm1、Tm3、及Tm5(第2極大值),便成為相互充分遠離。所以,可充分降低核心部141、143中的傳輸光,洩漏於各覆蓋層11、121及122 中的機率。結果,可減輕核心部141、143的傳輸損失,且更加抑制串音發生。
另外,所謂「各覆蓋層11、121及122的緣部附近」,係從前述緣部朝內側為各覆蓋層11、121及122的厚度5%距離區域。
再者,極大值Tm1、Tm3及Tm5(第2極大值)較佳係位於各覆蓋層11、121及122的厚度中央部,且從極大值Tm1、Tm3、及Tm5朝向鄰接極小值Ts1、Ts2、Ts3及Ts4,呈折射率連續性降低。藉此,核心部141、143中的極大值Tm2、Tm4(第1極大值)、與各覆蓋層11、121及122中的極大值Tm1、Tm3及Tm5(第2極大值)間之遠離距離,便可確保最大極限,且光可確實地被封鎖於極大值Tm1、Tm3及Tm5附近。故,可更確實抑制從前述核心部141、143的傳輸光洩漏。
另外,所謂「覆蓋層121的厚度中心部」係指從極小值Ts2與極小值Ts3間之中點,朝向兩側距覆蓋層121的厚度30%距離區域。
再者,極大值Tm1、Tm3及Tm5係折射率較位於前述核心部141、143的極大值Tm2、Tm4(第1極大值)為更低的極大值。所以,雖未具有如核心部141、143般的高光傳輸性,但因為折射率較高於周圍,因而便具有些微的光傳輸性。結果,各覆蓋層11、121及122便藉由封鎖從核心部 141、143洩漏出的傳輸光,而具有防止波及其他核心部的作用。即,藉由極大值Tm1、Tm3及Tm5的存在,便可更確實地抑制串音。
另外,極小值Ts1、Ts2、Ts3及Ts4係如前述,具有未滿各覆蓋層11、121及122之平均折射率TA的折射率,且其差值最好在既定範圍內。具體而言,極小值Ts1、Ts2、Ts3及Ts4、與各覆蓋層11、121及122的平均折射率TA間之差值,較佳係極小值Ts1、Ts2、Ts3及Ts4、與核心部141、143中的極大值Tm2、Tm4(第1極大值)間之差值的3~80%左右、更佳係5~50%左右、特佳係7~30%左右。藉此,各覆蓋層11、121及122便成為具有為抑制串音所必要且充分光傳輸性的層。另外,當極小值Ts1、Ts2、Ts3及Ts4、與各覆蓋層11、121及122的平均折射率TA間之差值,小於上述下限值時,各覆蓋層11、121及122的光傳輸性過小,會有無法充分抑制串音的可能性。另一方面,當大於上述上限值時,各覆蓋層11、121及122的光傳輸性過大,會有對核心部141、143的光傳輸性構成不良影響之可能性。
再者,極小值Ts1、Ts2、Ts3及Ts4、與極大值Tm1、Tm3及Tm5(第2極大值)間之差值,較佳係極小值Ts1、Ts2、Ts3及Ts4、與極大值Tm2、Tm4(第1極大值)間之差值的6~90%左右、更佳係10~70%左右、特佳係14~40%左右。藉此,覆蓋層的折射率程度、與核心部的折射率程度間之均衡便可 最佳化。所以,光導波路1便具有特別優異的光傳輸性,且能更確實地抑制串音。
再者,圖10(b)所示折射率分佈T,將各覆蓋層11、121及122的平均折射率設為TA時,極大值Tm2、Tm4(第1極大值)附近的折射率呈連續且達平均折射率TA以上的部分之寬度設為a[μm],將極小值Ts1、Ts2、Ts3及Ts4附近的折射率呈連續且未滿平均折射率TA的部分之寬度設為b[μm](與圖4的情況相同設定a與b)。此時,b較佳係0.01a~1.2a左右、更佳係0.03a~1a左右、特佳係0.1a~0.8a左右。藉此,極小值Ts1、Ts2、Ts3及Ts4的實質寬度便成為達成上述作用、效果的必要且充分者。即,當b小於上述下限值時,因為極小值Ts1、Ts2、Ts3及Ts4的實質寬度過於狹窄,因而將光封鎖於核心部141、143中的作用會有降低的可能性。另一方面,當b大於上述上限值時,極小值Ts1、Ts2、Ts3及Ts4的實質寬度過寬,此部分會導致核心部141、143的厚度與間距受限制,而有導致傳輸效率降低、或妨礙多通道化及高密度化的可能性。
另外,覆蓋層11的平均折射率TA便可近似於極大值Tm1與極小值Ts1的中點。
再者,本實施形態在光導波路1厚度方向排列的核心部141、143間可抑制串音。
具體而言,圖9所示光導波路1的複數核心部141、142、 143及144中,光入射於所需的1個核心部端部,並取得該等核心部另一端部的射出光強度分佈P2時,其強度分佈適於串音抑制的特徵性分佈。
圖11所示係光僅入射於圖9所示光導波路1的核心部141時,射出側端面其中一部分的射出光強度分佈P2圖。具體而言,橫軸為射出光強度、縱軸為射出側端面的位置(厚度方向的距離)時,強度分佈的一例圖。
若光入射於核心部141(CH1),射出光的強度在核心部141的射出端中心部會成為最大。然後,隨遠離核心部141的中心部,射出光強度會變小,在核心部141厚度方向上相鄰的核心部143(CH2)成為局部性較小值。即,此情況的射出光強度分佈P2係在核心部141(CH1)的射出端中心部成為極大值Pm1,而在核心部143(CH2)則成為極小值Ps1。若射出光利用具有此種強度分佈的光導波路1,雖無法完成防止在核心部141中傳播的光發生洩漏,但該漏出光集中於核心部143的情況會受抑制。所以,可確實抑制漏出光混雜於核心部143的「串音」。結果,光導波路1係不僅寬度方向,就連厚度方向上形成多通道化與高密度化,仍可確實防止串音發生。
另外,本實施形態中,如前述,折射率分佈T係可為所謂的階變折射率型、亦可為梯度折射係數型。
(連接器)
連接器101係設置於光導波路1的端部,能將核心組140與其他光學零件進行光學性連接者。該連接器101係可為依照各種連接器規格者。依照連接器規格者係可例如:小型(Mini)MT連接器、JIS C 5981所規定的MT連接器、16MT連接器、二維排列型MT連接器、MPO連接器、及MPX連接器等。
若在光導波路1中裝接連接器101,核心組140的端部便形成從連接器101的端面露出狀態。藉由對該連接器101連接著其他連接器,例如可將核心組140、與諸如其他光導波路或光纖之類的光學零件予以光學性連接。被連接的光學零件係除光導波路、光纖之外,尚可例如:波長轉換元件、濾波器、繞射光柵、偏光元件、稜鏡、透鏡等。
再者,連接器101的構成材料係可例如:樹脂材料、金屬材料、陶瓷材料等。
再者,連接器101的裝接構造並無特別的限定。例如可為從光導波路1的端面突出連接器101的構造,此情況,在光導波路1中無需要設置缺口等。
另外,光導波路1的核心組140之圖案,並不侷限於圖1所示,亦可為任何圖案。
圖12所示係本發明光佈線零件第1實施形態的其他構成例(透視覆蓋層)俯視圖。
圖12所示光導波路1係除4條核心部14並排屬於聚集體 的核心組140中,各核心部14依在途中被分開於相互不同方向的狀態鋪設,並連接於互異的連接器101之外,其餘均與圖1所示光導波路1同樣。含有此種圖案的光導波路1之光佈線零件10,可獲得與前述同樣的效果。即,能在不會衍生厚度增加的情況下,於同一平面上構件相互呈交叉的複雜且高密度信號經路,因而可獲得能輕易彎折、即便較小的佈線空間仍可輕易施行佈線作業的光佈線零件10。
<光導波路之製造方法>
其次,針對製造本發明光導波路的方法一例進行說明。
光導波路1係將供形成覆蓋層11用的組成物、供形成核心層13用的組成物、及供形成覆蓋層12用的組成物,依序施行成膜便可製造,但亦可將複數組成物同時擠出成形為複數層(例如將3種組成物同時擠出成形為3層)進行製造。以下針對後者的方法進行說明。
圖13~15所示分別係圖2所示光導波路1的製造方法說明圖。另外,以下的說明中,將圖13~15中的上側稱為「上」、將下側成為「下」。
光導波路1之製造方法,例如可包括有以下步驟:
[1]首先,在支撐基板951上,將2種光導波路形成用組成物901、902(第1組成物與第2組成物)交錯層狀形成(較佳係擠出成形)剛好任意層數,便獲得層910。
[2]其次,藉由對層910其中一部分照射活性放射線,而 生成折射率差,便獲得光導波路1。
以下,針對各步驟依序進行說明。
[1]之步驟
首先,準備光導波路形成用組成物901、902。
光導波路形成用組成物901、902分別含有聚合物915、與添加劑920(本實施形態中,至少含有單體)。但,組成係互異。
2種組成物中,光導波路形成用組成物901主要係供形成核心層13用的材料。具體而言,光導波路形成用組成物901係屬利用活性放射線照射,在聚合物915中至少會產生單體的活潑反應,隨此現象便使折射率分佈產生變化的材料。即,光導波路形成用組成物901係利用聚合物915與單體的存在比率偏頗便使折射率分佈產生變化,結果,便屬於在核心層13中可形成核心部14與側面覆蓋部15的材料。
另一方面,光導波路形成用組成物902係屬於主要供形成覆蓋層11、12用的材料,由較光導波路形成用組成物901的材料屬於更低折射率之材料構成。
光導波路形成用組成物901與光導波路形成用組成物902的折射率差,係藉由各自所含聚合物915的組成、單體組成聚合物915與單體的存在比率等之設定,便可適當調整。
例如單體的折射率較低於聚合物915時,組成物中的單體含有率較佳係光導波路形成用組成物902較多於光導波路 形成用組成物901。另一方面,當單體的折射率較高於聚合物915時,組成物中的單體含有率較佳係光導波路形成用組成物901較高於光導波路形成用組成物902。換言之,配合聚合物915、單體的各折射率,適當選擇各光導波路形成用組成物901、902中的聚合物915及添加劑920(包括單體)組成。
再者,光導波路形成用組成物901及光導波路形成用組成物902,較佳係依單體含有率相互大致相等的方式設定組成。依此設定的話,在光導波路形成用組成物901與光導波路形成用組成物902之間,單體含有率的差會縮小。所以,可抑制因其所肇端的單體擴散移動。單體的擴散移動係如前述,亦會有對折射率差的形成係屬有用之情況,當含有率差較大的情況,亦會有無法避免朝不希望方向移動的情況。後述多色擠出成形法中,層910的厚度方向折射率分佈係可自由形成。所以,與其說即便至少厚度方向的單體擴散移動受抑制亦無妨,毋寧說較佳係在厚度方向的不經意單體擴散移動受抑制。藉由抑制不經意單體的擴散移動,便可確實製造具有最終目的形狀之折射率分佈T的光導波路1。
另外,當單體含有率大致相等的情況,只要光導波路形成用組成物901與光導波路形成用組成物902之間,使聚合物915或單體的條件不同便可。具體而言,除藉由光導波路形成用組成物901與光導波路形成用組成物902,使所使用聚 合物915的組成不同之外,即便相同組成,但只要使聚合物的分子量或聚合度互異便可。又,亦可使所使用單體的組成(即折射率)不同。依此的話,藉由光導波路形成用組成物901與光導波路形成用組成物902,使單體含有率大致相等,便可一邊抑制單體擴散移動,一邊在二者間形成折射率差。
其次,針對在支撐基板951上,將光導波路形成用組成物901、902,利用多色擠出成形法成形為層狀的方法進行說明。
多色擠出成形法中,例如將光導波路形成用組成物901依3層施行擠出,且在該等層間分別將光導波路形成用組成物902施行擠出,便統括地由5層構成的多色成形體914。
具體而言,多色成形體914係從下方起依照光導波路形成用組成物901、光導波路形成用組成物902、光導波路形成用組成物901、光導波路形成用組成物902、及光導波路形成用組成物901的順序同時施行擠出。因而,在組成物彼此間的邊界,會有光導波路形成用組成物901與光導波路形成用組成物902出現些微混濁情形。所以,在組成物彼此間的邊界附近,光導波路形成用組成物901其中一部分、與光導波路形成用組成物902其中一部分會相混合,形成沿厚度方向呈混合比率連續性變化的區域。
結果,多色成形體914係從圖13(a)的層下方起,依序積層著:主要由光導波路形成用組成物901構成的第1成形層914a、由光導波路形成用組成物901與光導波路形成用組成 物902的混合物構成之第2成形層914b、主要由光導波路形成用組成物902構成的第3成形層914c、由光導波路形成用組成物901與光導波路形成用組成物902的混合物構成之第4成形層914d、主要由光導波路形成用組成物901構成的第5成形層914e、由光導波路形成用組成物901與光導波路形成用組成物902的混合物構成之第6成形層914f、主要由光導波路形成用組成物902構成的第7成形層914g、由光導波路形成用組成物901與光導波路形成用組成物902的混合物構成之第8成形層914h、以及主要由光導波路形成用組成物901構成的第9成形層914i。
然後,使所獲得多色成形體914中的溶劑蒸發(脫溶劑),便獲得層910(參照圖13(b))。
所獲得層910係成為從圖13(b)的積層下方起,由較第3成形層914c中心部更靠下層形成的覆蓋層11、由較第3成形層914c中心部更靠上方且較第7成形層914g中心部更靠下層形成的核心層13、以及由較第7成形層914g中心部更靠上層形成的覆蓋層12之積層體。核心層13係具有較覆蓋層11或12更高的折射率。
所獲得層910中,在橫方向上存在有實質同樣且無規的聚合物(基質)915。又,添加劑920係實質同樣且無規地分散於聚合物915中。藉此,層910中便可實質同樣且無規地分散著添加劑920。
層910的平均厚度係可配合所欲形成光導波路1的厚度而適當設定,並無特別的限定。然而,較佳係10~500μm左右、更佳係20~300μm左右。
另外,支撐基板951係可任意選擇,可使用例如:矽基板、二氧化矽基板、玻璃基板、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜等。
但是,供獲得此種層910的多色成形體914,例如可用能任意選擇的模具塗佈機(多色擠出成形裝置)等進行製造。
另外,調整厚度方向的分佈時,例如第1成形層914a與第9成形層914i係藉由相較於其他成形層(例如第5成形層914e)之下呈充分薄,便可防止最下層部與最下層部的折射率因中層部的折射率而變高。
另外,多色成形體914亦可形成於搬送薄膜上,可將該搬送薄膜直接使用為前述支撐基板951,更亦可利用為支撐薄膜2。
另外,上述多色擠出成形法及模具塗佈機係製造多色成形體914的方法及裝置一例。在屬於能使層間的組成物發生混濁之方法及裝置的前提下,亦可使用其他方法與裝置,可使用例如射出成形法(裝置)、塗佈法(裝置)、印刷法(裝置)等各種方法(裝置)。
其次,針對聚合物915與添加劑920進行說明。
(聚合物)
聚合物915係成為光導波路1之基質聚合物的材料。
聚合物915較佳係使用透明性充分高(無色透明)、且在與後述單體間具有相溶性者。又,更進一步就該聚合物中,如後述,較佳係使用單體能產生反應(聚合反應或交聯反應),且單體經聚合後能具有充分透明性者。
此處,所謂「具有相溶性」係指單體至少進行混合,在光導波路形成用組成物901、902中、或在層910中不會與聚合物915發生相分離情形。
此種聚合物915係可視需要選擇,例如:丙烯酸系樹脂(聚合物)、甲基丙烯酸系樹脂;或諸如環氧系樹脂、氧雜環丁烷系樹脂之類的環狀醚系樹脂;降烯系樹脂等聚烯烴系樹脂等等,可使用該等中之1種或2種以上的組合(聚合物混合體、聚合物摻合體(混合物)、共聚合體等)。
藉由聚合物915係使用該等樹脂,便可獲得具有優異光傳輸性能的光導波路1。以下,針對該等樹脂進行詳述。
(丙烯酸系聚合物)
丙烯酸系聚合物係可視需要選擇。較佳係使用例如:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸苄酯、及/或(甲基)丙烯酸環己酯。
再者,丙烯酸系聚合物的原料單體較佳係使用例如:MMA單體(KURARAY製或三菱嫘縈製)等。
核心層13的各要件之折射率係配合各要件的(甲基)丙烯 酸系聚合物折射率與單體折射率之相對性大小關係、及其存在比率而決定。所以,藉由適當選擇所使用單體的種類與(甲基)丙烯酸系聚合物的種類,便可調整核心層13的各要件折射率。
(環氧系聚合物)
環氧系聚合物係可視需要選擇。因為環氧系聚合物特別係透明性高、具有優異的光傳輸性、並具有優異的耐熱性與密接性,因而較佳使用為本發明的聚合物。又,該環氧系聚合物中,較佳係使用與後述單體間具有相溶性者,更進一步其中更佳係如後述,使用單體能產生反應(聚合反應、交聯反應),且即便單體經反應後仍具有充分透明性者。
此處所謂「具有相溶性」係指單體至少相混合,在光導波路形成用組成物901、902中、或在層910中不會與環氧系聚合物發生相分離情形。
再者,脂環式環氧單體係可例如下式(4)所示者:
另外,式(4)所示化合物係3,4-環氧環己烯基甲基-3',4'-環氧環己烯羧酸酯,該化合物係可使用例如Daicel化學公司製Celloxide 2021P。
再者,環氧系聚合物或原料單體係除上述之外,尚可使用 例如:YP-50S等苯氧基樹脂YP系列、OGSOL® EG(Osaka Gas Chemicals製)等。
此處,核心層13的各要件折射率係配合各要件的環氧系聚合物折射率與單體折射率之相對性大小關係、以及其存在比率而決定。所以,藉由適當選擇所使用單體的種類及環氧系聚合物的種類,便可調整核心層13的各要件折射率。
(聚矽氧系聚合物)
因為聚矽氧系聚合物特別係透明性高、具有優異的光傳輸性、且具有優異的耐熱性、光安定性及電絕緣性,因而可使用為本發明的聚合物。又,就該聚矽氧系聚合物中,較佳係使用與後述單體間具有相溶性者,又其中更佳係如後述,使用單體能產生反應(聚合反應、交聯反應),且即便單體進行反應後仍具有充分透明性者。
此處,所謂「具有相溶性」係指單體至少相混合,在光導波路形成用組成物901、902中、或在層910中不會與聚矽氧系聚合物發生相分離情形。
再者,所謂「聚矽氧系聚合物」係指以有機烷氧基矽烷或其衍生物為原料單體,由該原料單體進行聚合(水解.縮合或縮合)而生成的聚合物(包括樹脂與橡膠)。
有機烷氧基矽烷具體係可例如:異丙基三甲氧基矽烷、新戊基三甲氧基矽烷、烯丙基三甲氧基矽烷等。
(聚醯亞胺系聚合物)
因為聚醯亞胺系聚合物特別係透明性高、具有優異的光傳輸性、且具有優異的耐熱性、光安定性、機械的特性、密接性及電絕緣性。就從此現象便頗適用為本發明的聚合物。又,就上述聚醯亞胺系聚合物中,較佳係使用與後述單體間具有相溶性者,又其中更佳係如後述,使用單體能產生反應(聚合反應、交聯反應),且即便單體進行反應後仍具有充分透明性者。
此處所謂「具有相溶性」係指單體至少相混合,在光導波路形成用組成物901、902中、或在層910中不會與聚醯亞胺系聚合物發生相分離情形。
再者,所謂「聚醯亞胺系聚合物」係指藉由使四羧酸酐與二胺進行反應而獲得的聚醯胺酸,經加熱.硬化(醯亞胺化)而形成之含有聚醯亞胺(寡聚物)的聚合物。
(氟系聚合物)
氟系聚合物特別係透明性高、具有優異的光傳輸性,更具有優異的機械特性及耐吸濕性。由此現象觀之,頗適用為本發明的聚合物。又,上述氟系聚合物中,較佳係使用與後述單體間具相溶性者,又在其中更佳係如後述使用單體能進行反應(聚合反應、交聯反應),即便單體經反應後仍具有充分透明性者。
再者,所謂「氟系聚合物」係指分子構造中含有氟原子的聚合體。本發明中,氟系聚合物係指具有諸如脂肪族環構 造、醯亞胺環構造、三環構造、苯并唑構造及芳香族環構造中之至少1種環構造者,該構造中較佳係含有氟原子者。該等之中,特佳係具有以脂肪族環構造為主鏈的聚合體。藉此,由光導波路形成用組成物901、902所獲得層910,便可具有更均勻的膜厚。
本發明較佳使用的含氟脂肪族環構造聚合體,具體係可例如主鏈具有如下式(12)~(16)所舉的構成單元(重複單元)者: (上述各式中,l係0~5、m係0~4、n係0~1、l+m+n係1~6;o、p、q係分別獨立的0~5,o+p+q係1~6;R1、R2及R3係分別獨立的F、Cl、CF3、C2F5、C3F7或OCF3;X1與X2係分別獨立的F或Cl)。
(聚烯烴系聚合物)
聚烯烴系聚合物係可視需要選擇。
聚烯烴系聚合物係可為諸如降烯系聚合物、苯環丁烯系聚合物之類的環狀烯烴系聚合物。環狀烯烴系聚合物係可使用例如日本專利特開2010-090328號公報所記載物。
(添加劑)
本實施形態中,光導波路形成用組成物901及光導波路形成用組成物902雙方中,添加劑920均含有單體。又,本實施形態中,光導波路形成用組成物901中的添加劑920亦可更進一步含有聚合起始劑,另一方面,光導波路形成用組成物902中的添加劑920亦可未含有聚合起始劑。
(單體)
單體(光聚合性單體)係利用後述活性放射線的照射,而在照射區域中產生反應並形成反應物,藉由單體隨此現象進行擴散移動,便成為能在層910中使照射區域與未照射區域間產生折射率差的化合物。
單體的反應物係可例如單體在聚合物915中進行聚合而形成的聚合物(聚合體)、單體將聚合物915彼此間進行交聯的交聯構造、以及單體經聚合於聚合物915上而從聚合物915形成分支部分的分支構造等中之至少1者。
但是,在照射區域與未照射區域間所產生的折射率差,係根據聚合物915的折射率與單體的折射率間之差而生成。由此現象觀之,添加劑920中所含有的單體,係經考慮與聚合物915的折射率間之大小關係而選擇。
具體而言,在層910中,當期待提高照射區域的折射率時,便使用具有較低折射率的聚合物915、與相對於該聚合物915具有較高折射率的單體之組合。另一方面,當期待降低照射區域的折射率時,便使用具有較高折射率的聚合物915、與相對於該聚合物915具有較低折射率的單體之組合。
另外,所謂折射率「較高」或「較低」,並非指折射率的絕對值,而是指某材料彼此間的相對性關係。
所以,藉由單體的反應(反應物生成),在層910中,照射區域的折射率降低之區域便對應於折射率分佈W的低折射率區域WL。照射區域的折射率上升之區域則對應於折射率分佈W的高折射率區域WH。
另外,單體較佳係使用與聚合物915間具相溶性,且與聚合物915間之折射率差達0.01以上者。
此種單體係只要屬於分子構造中具有能聚合部位的化合物便可。可使用就聚合物915的原料所舉例之單體等,其餘並無特別的限定。例如:丙烯酸(甲基丙烯酸)系單體、環氧系單體、氧雜環丁烷系單體、降烯系單體、乙烯醚系單體、苯乙烯系單體、光二聚化單體等。可使用該等中之1種、或組合使用2種以上。
該等單體之中,藉由使用與聚合物915同種的單體,便可使單體更均勻地分散於聚合物915中。藉此,可達光導波路形成用組成物901、902的特性均質化。
單體的分子量係可視需要選擇。具例而言,分別較佳係50~500、更佳係80~400、特佳係100以上且400以下、最佳係100~350。
再者,單體的可聚合部位特佳係使用不飽和烴。含不飽和烴的化合物較容易生成諸如自由基聚合、陽離子聚合之類的聚合反應,頗適用為本發明所使用的單體。
此處,能使用為單體的丙烯酸(甲基丙烯酸)系單體、及環氧系單體,係可使用與就聚合物915的原料所舉例單體為同樣物。
再者,具有諸如氧雜環丁烷基、環氧基之類環狀醚基的單體或寡聚物,因為容易引起環狀醚基的開環,因而可迅速進行反應。所以,藉由使用上述單體,便可達核心層13的形成時間縮短、以及光導波路1的製造時間縮短。
具有環狀醚基的單體之分子量或寡聚物之分子量(重量平均分子量),係可視需要選擇。若舉例的話,分別較佳係50~500、更佳係80~400、特佳係100~400、最佳係100~350。
另外,該等單體與前述聚合物915的組合並無特別的限定,可為任何組合。
具有氧雜環丁烷基的單體係可使用例如Allonoxetane(東亞合成製)。
再者,單體係至少其中一部分可如上述進行寡聚物化。
另外,具有氧雜環丁烷基的單體、及具有諸如寡聚物、環 氧基的單體及寡聚物,係可例如日本專利特開2010-090328號公報所記載物。
該等單體的添加量係可視需要選擇。相對於聚合物915的100質量份,較佳係1質量份以上且50質量份以下、更佳係2質量份以上且40質量份以下、特佳係15質量份以上且40質量份以下。藉此,可更確實引起核心部14與側面覆蓋部15間之折射率調變。又,在光導波路形成時,亦可依視需要所選擇的方法,調整單體的移動程度。亦可控制移動的程度,便可製作出橫寬度方向的較佳W型或GI型分佈。
另外,在光導波路形成用組成物901與光導波路形成用組成物902之間,所含的單體係可為相同組成、亦可為不同組成。
再者,亦可構成光導波路形成用組成物901含有單體,但光導波路形成用組成物902則未含有單體。此情況,因為各覆蓋層11、12不會有發生層內的單體擴散移動,因而可使各覆蓋層11、12的層內折射率呈均勻。
另外,上述光聚合性單體係所謂的折射率調整成分之一種。被當作添加劑920添加的折射率調整成分,係在與聚合物915的折射率不同之前提下,可為聚合物、亦可為光聚合性以外的單體。例如:2-溴四氟三氟甲苯、氯化五氟苯、十氟二苯基酮、全氟苯乙酮、全氟聯苯、溴化七氟化萘等。可使用該等中之至少1種、或其與其他成分的混合物。
另外,使用折射率調整成分的情況,藉由使濃度具有斜率,便可形成如前述的折射率分佈。在形成濃度斜率之際,例如在對由聚合物915構成的層進行折射率調整成分添加時,只要配合欲形成的折射率分佈就添加量設計呈偏頗狀態便可。
(聚合起始劑)
聚合起始劑係可任意含於上述組成物中。聚合起始劑係隨活性放射線的照射而作用於單體,俾促進單體的反應。
所使用的聚合起始劑係配合單體的聚合反應或交聯反應的種類而適當選擇。例如針對丙烯酸(甲基丙烯酸)系單體、苯乙烯系單體,最好使用自由基聚合起始劑。針對環氧系單體、氧雜環丁烷系單體、乙烯醚系單體,最好使用陽離子聚合起始劑。
自由基聚合起始劑係可例如二苯基酮類、苯乙酮類等。具體而言,可例如IRGACURE 651、IRGACURE 184(以上均為BASF Japan製)等。
另一方面,陽離子聚合起始劑係可諸如重氮鎓鹽之類的路易斯酸產生型物、或諸如碘鎓鹽、鋶鹽之類的布忍斯特酸產生型物等。具體而言,可例如:ADEKA OPTOMER SP-170(ADEKA製)、SAN-AID® SI-100L(三新化學工業製)、Rhodorsil 2074(Rhodia Japan製)等。
含有如上述的聚合物915與添加劑920之層910,係藉由 在聚合物915中均勻分散的添加劑920之作用,而具有既定的折射率。
[2]之步驟
在[1]之步驟後,接著對依如圖13(b)所形成的層910,準備已形成開口(窗)9351的光罩(遮罩)935,隔著該光罩935,對上述層910照射活性放射線930(參照圖14)。
以下,就單體係使用較聚合物915具有更低折射率物的情況為一例進行說明。又,對應於此,聚合物915的組成係依為形成層910而使用的光導波路形成用組成物901、902,能滿足(光導波路形成用組成物901的折射率)>(光導波路形成用組成物902的折射率)關係的方式進行設定。藉由此項條件,層910便形成厚度方向中央部的折射率最高,且從此處開始在與層910的表面與背面之間分別存在有極小值,且折射率呈連續性變化的折射率分佈。
再者,此處所示例子,活性放射線930的照射區域925主要係成為側面覆蓋部15。
所以,此處所示例子,在光罩935中主要形成與欲形成的側面覆蓋部15之圖案為等效(即相同或大致相同形狀)的開口(窗)9351。該開口9351係具有所照射活性放射線930能穿透過的穿透部。另外,核心部14與側面覆蓋部15的圖案,係根據配合活性放射線930的照射所形成折射率分佈W而決定。所以,亦有開口9351的圖案與側面覆蓋部15的圖案 分為完全一致,而是上述二圖案有發生若干偏移。
光罩935係可為預先形成(另外形成)者(例如板狀物),亦可為利用例如氣相沉積法或塗佈法形成於層910上者。
光罩935的較佳例係可舉例如:由諸如石英玻璃、PET基材等所製作的光罩、板光罩、及利用氣相沉積法(蒸鍍、濺鍍等)所形成的金屬薄膜等。該等之中較佳係使用光罩、板光罩。理由係可精度佳地形成微細圖案、且操作簡單、有利於生產性提升的緣故。
再者,圖14中,光罩935的開口(窗)9351係沿活性放射線930的照射區域925圖案,將光罩予以部分性去除者。當使用依上述石英玻璃、PET基材等所製作的光罩時,亦可使用在該光罩上,於必要地方設計由例如鉻等金屬所形成遮蔽材構成的活性放射線930之遮蔽部。該光罩中除遮蔽部以外的部分將成為上述窗(穿透部)。
所使用的活性放射線930係只要能使聚合起始劑產生光化學性反應(變化)者便可。使用例如:可見光、紫外光、紅外光、雷射光,此外尚可使用電子束、X射線等。
活性放射線930係可依照聚合起始劑等再行適當選擇,其餘並無特別的限定。較佳係在波長200~450nm範圍內具有尖峰波長。藉此,可使聚合起始劑比較容易活化。
若隔著光罩935對層910照射活性放射線930,在照射區域925中,於核心層13的照射區域9253處會發生單體進行 聚合。藉此,若單體進行聚合,便會減少照射區域9253的單體量。所以,因應此現象,未照射區域940中,核心層13的未照射區域9403中之單體會擴散移動於照射區域9253。如前述,聚合物915與單體係依相互產生折射率差的方式適當選擇。所以,隨單體的擴散移動,在核心層13的照射區域9253與未照射區域9403之間會產生折射率差。另一方面,覆蓋層11、12的照射區域9251、9252,藉由採用光導波路形成用組成物902中未含有單體等條件,便可抑制單體的聚合反應。
另外,覆蓋層11、12中,抑制照射區域9251、9252中發生單體聚合反應的方法係可任意選擇。例如可採用改變單體種類,或者使光導波路形成用組成物901中的添加劑920含有聚合起始劑,但光導波路形成用組成物902中的添加劑920則未含有聚合起始劑、或少量含有的方法。此情況,藉由光照射,在核心層13中單體將有助於聚合起始劑,俾使單體能充分進行聚合與移動。另一方面,因為在覆蓋層中並沒有或少量含有聚合劑,因而單體不會進行聚合或聚合不足,且亦沒有或較少單體移動。
圖16所示係在圖14的核心層13之照射區域9253、與未照射區域9403之間,產生折射率差的樣子說明示意圖。將層910的橫截面寬度方向位置設為橫軸,並將橫截面的折射率設為縱軸時,折射率分佈因照射所造成的變化圖。
本實施形態中,單體係使用折射率較聚合物915為小者。所以,隨單體的擴散移動,未照射區域9403的折射率會提高,且照射區域9253的折射率會降低(參照圖16)。因為照射部分的寬度與未照射部分的寬度較狹窄,因而假設單體係可充分移動。
單體的擴散移動係在照射區域9253中單體會被消耗,配合此現象判斷成為所形成單體引發濃度斜率的起端。因而,未照射區域9403整體的單體並非整齊朝向照射區域9253,而是從接近照射區域9253的部分起開始逐漸移動,為彌補此現象,亦引發單體從未照射區域9403的中央部朝外側的移動。結果,如圖16所示,夾置著照射區域9253與未照射區域9403的邊界,在未照射區域9403側形成高折射率部H,並在照射區域9253側形成低折射率部L。該等高折射率部H與低折射率部L分別因如上述的單體擴散移動而形成。因而,必然成為依平滑曲線構成。具體而言,高折射率部H係成為例如朝上凸的略U狀,低折射率部L係成為例如朝下凸的略U狀。
另外,如上述的單體進行聚合而形成的聚合物折射率,係與聚合前的單體折射率大致相同(折射率差為0~0.001左右)。因而,在照射區域9253中隨單體的聚合進行,配合進行移動的單體量及源自單體的物質量,而進行折射率降低。所以,藉由相對於聚合物,適當調整單體量或聚合起始劑量 等,便可控制折射率分佈W的形狀。例如可自如地選擇圖3所示分佈或圖4所示分佈。
另一方面,因為未照射區域9403中的聚合起始劑並未被活化,因而不會促進單體的聚合。
然後,藉由調整活性放射線930的照射量,便可控制所形成折射率差與折射率分佈的形狀。例如藉由增加照射量,便可擴大折射率差。又,在活性放射線930照射前亦可使層910乾燥。藉由調整此時的乾燥程度,亦可控制折射率分佈的形狀。例如藉由增加乾燥的程度,亦可抑制單體的擴散移動量。例如可自如地選擇圖3所示分佈或圖4所示分佈。
再者,在照射區域9253中,不僅有來自核心層13中之未照射區域9403的單體擴散移動,就連在照射區域9253中,亦會發生來自覆蓋層11的照射區域9251與覆蓋層12的照射區域9252之單體擴散移動。若覆蓋層中所含單體的折射率亦偏低,藉此在照射區域9253中會發生折射率更加降低。另一方面,在照射區域9251與照射區域9252中,隨單體的擴散移動會發生折射率上升,但在此區域中,畢竟還是設定為會使折射率降低的聚合物915組成等。所以,即便發生折射率上升,仍不會損及光導波路1的機能。
依照如上述原理便可獲得光導波路1(參照圖15)。此種光導波路1係對由在聚合物915中分散著單體的光導波路形成用組成物所構成之層910,施行部分性照射活性放射線 930,藉由使單體進行擴散移動、偏存,便具有在層910內發生折射率偏頗的折射率分佈W。又,此種光導波路1係僅單純部分性對活性放射線930施行照射便可形成,且亦成為傳輸效率較高者。所以,即便核心部14、側面覆蓋部15的寬度、間距較狹窄,仍可成為高品質的光通信。又,即便核心部14彼此間在同一平面上呈多數交叉,仍不易發生混波、傳輸效率降低。所以,光導波路1較容易多通道化與高密度化。
另外,折射率分佈W中,低折射率部L存在有經轉化的極小值Ws1、Ws2、Ws3及Ws4(參照圖3(b)),該等極小值的位置相當於核心部14與側面覆蓋部15的界面。
再者,當單體係使用折射率較高於聚合物915者的情況,便與上述相反,隨單體的擴散移動,會導致移動處的折射率提高。所以,只要配合此項行為再設定照射區域925與未照射區域940便可。
折射率分佈W係如上述藉由光聚合性單體的移動、偏存,而形成折射率呈連續性變化。因而,核心層13在核心部14與側面覆蓋部15之間不會具有明確地構造性界面。故,不易發生諸如剝離、龜裂之類的問題,光導波路1會成為高可靠度。
聚合物915的蕭氏D硬度較佳係35~95左右、更佳係40~90左右、特佳係45~85左右。此種硬度的聚合物915係 對光導波路1賦予必要且充分的可撓性與抗折性,並使單體確實地擴散移動,對充分折射率差的形成具有貢獻。所以,所獲得光導波路1係具備有適於彎折使用的充分柔軟性與機械強度,且即便彎折狀態仍具有優異的光學特性。
同樣的,聚合物915的洛氏硬度較係依M刻度表示為40~125左右、更佳係50~115左右、特佳係60~110左右。
再者,聚合物915的軟化點較佳係90℃以上且300℃以下、更佳係95~280℃、特佳係100~260℃。藉此,所獲得光導波路1便可確實形成折射率分佈W,且經長期間仍可確實地維持所形成折射率分佈W,具備有即便依彎折狀態使用仍可防止斷線之充分機械強度的光導波路。所以,光導波路1成為光學特性優異的高可靠度物。另外,聚合物915的軟化點係指聚合物915的玻璃轉移溫度或熔點,當雙方均有的情況便指較低者。
另外,在交叉部147中因為單體會朝四方擴散移動,因而折射率的變化幅度會變大。依此可使交叉部147的折射率極大值較大於核心部14的極大值。
另一方面,在照射活性放射線930前的層910,因為存在有914a層~914i層,因而如圖17A所示,在厚度方向上會形成折射率分佈T'。即,將折射率設為橫軸,並將橫截面的厚度方向位置(距離)設為縱軸時,便呈現折射率分佈(W型)。
該折射率分佈T'係如前述,使用折射率互異的光導波路形成用組成物901與光導波路形成用組成物902,利用多色成形法獲得層910而形成。另外,若將此種構造重疊雙層,亦可獲得例如圖10(b)所示折射率分佈。
此處,若隔著光罩935對層910照射活性放射線930,藉由光導波路形成用組成物901與光導波路形成用組成物902而使單體含有率出現差異時,因為未照射區域9403中的單體會擴散移動於照射區域9253,因而核心部14的厚度方向之折射率分佈T',便呈現對應於核心部14之區域的折射率提高。另一方面,位於核心部14上下的覆蓋層11、12,因為折射率並無變化或變化較小,因而結果導致在核心部14與其上下覆蓋層11、12之間的折射率差擴大。
依如上述原理,可獲得在極大值與極小值之間具有折射率差較大之折射率分佈T的光導波路1(參照圖17(B))。另外,折射率分佈T'中,當已實現能呈現充分效果的折射率分佈形狀時,亦可省略從上述折射率分佈T'轉變為折射率分佈T。
另外,圖13(a)中,當由光導波路形成用組成物901構成的層並非設計為最上層與最下層的構造時,便可獲得如圖17C所示厚度方向折射率分佈的光導波路。
另外,折射率分佈W係在與核心層13中源自單體的結構物濃度間,具有一定的相關關係。所以,藉由測定該源自單 體的結構物濃度、及其材料濃度,便可間接地將光導波路1所具有的折射率分佈W予以特定。
同樣的,折射率分佈T係在與光導波路1中源自單體的結構物濃度、及其材料濃度之間,具有一定的相關關係。所以,藉由測定該源自單體的結構物濃度,便可間接地將光導波路1所具有的折射率分佈T予以特定。
另外,所謂「源自單體的結構物」係指單體、由單體進行反應而生成的寡聚物、及由單體進行反應而生成的聚合物等,單體未反應物、或隨反應而形成的結構物。
結構物的濃度測定係可使用例如FT-IR、TOF-SIMS線分析、或面分析等實施。
再者,光導波路1的射出光強度分佈係即便利用與折射率分佈W或折射率分佈T間所具有的一定相關關係,亦可間接性將折射率分佈W與折射率分佈T予以特定。即,射出光的強度分佈亦可使用於濃度測定。
再者,可採用例如:(1)使用干涉顯微鏡(dual-beam interference microscope),觀測折射率依存的干涉紋,並從該干涉紋計算出折射率分佈的方法;以及(2)利用折射近場法(Refracted Near Field method:RNF)直接測定的方法。其中,折射近場法係可採用例如日本專利特開平5-332880號公報所記載的測定條件。另一方面,就從折射率分佈的測定能簡便實施之觀點,最好使用干涉顯微鏡(interference microscope)。
以下,針對使用干涉顯微鏡的折射率分佈之測定順序一例進行說明。首先,朝截面方向(寬度方向)切取光導波路而獲得光導波路片段。例如依光導波路長度成為200~300μm的方式進行切片。接著,在由2個載玻片所包圍的空間中填充入折射率1.536的油而製作腔。然後,製作在腔內的空間中夾入光導波路片段的測定樣品部、與未放入光導波路片段的空白樣品部。接著,使用干涉顯微鏡,將分開為2個的光分別照射於測定樣品部與空白樣品部之後,藉由統合穿透光便獲得干涉紋照片(參照圖23。具有橫W型及縱GI型分佈的本發明光導波路之干涉紋照片)。干涉紋係隨光導波路片段的折射率分佈(相位分佈)而產生的。所以,藉由對所獲得干涉紋照片施行影像解析,便可獲得光導波路寬度方向的折射率分佈W(參照圖21。具有橫W型及縱SI型分佈的本發明光導波路之橫方向W型折射率分佈)。另外,在取得折射率分佈W時,藉由對複數干涉紋照片施行影像解析,便可提高折射率分佈W的精度。在獲得複數干涉紋照片時,只要藉由使干涉顯微鏡內的稜鏡移動,使光程長度產生變化,俾獲得干涉紋間隔與出現干涉紋處互異的照片便可。又,在對干涉紋照片施行影像解析時,例如只要依2.5μm間隔設定解析點便可。另外,利用影像解析,繪製光導波路的寬度方向折射率分佈W與縱方向折射率分佈T,亦可獲得如圖22所 示的本發明光導波路之三維折射率分佈。藉由上述便可獲得光導波路1。
然後,視需要從支撐基板951上剝離光導波路1,並在光導波路1的下面積層著支撐薄膜2,且在上面積層著覆蓋膜3。
本發明的光導波路較佳係在截面(橫截面)上具有W型或GI型的分佈形狀。又,本發明的光導波路較佳係在截面(縱截面)上能具有W型或GI型或SI型的分佈形狀。
其中,較佳係在橫截面上具有W型分佈形狀,並在縱截面上具有GI型或SI型分佈形狀的光導波路。更佳係在橫截面上具有W型分佈形狀,並在縱截面上具有GI型分佈形狀的光導波路。
圖18~20的圖表係表示2個核心部彼此間的交叉部之傳輸損失,具體上,橫軸係表示交叉數,縱軸係表示與沒有交叉數情況相比較的相對損失。核心部的交叉部係藉由使用已將交叉部形成圖案之光罩的方法而形成。核心層的交叉角係90°、60°及30°。
該等圖表中,具有依大致相同條件形成的2個橫跨路,具體而言,(1)橫截面具有W型分佈形狀、而縱截面具有SI型分佈形狀的光導波路(■:黑方塊),以及(2)橫截面具有W型分佈形狀、而縱截面具有GI型分佈形狀的光導波路(□:空白方塊)。圖18所示直線係假設每1交叉的損失為0.02dB 時所計算的直線。
又,依叉符號(×)表示的數據係依照習知技術所形成光導波路的數據,供參考用而描點者。因為製造條件不同,因而僅供參考用的圖表。另外,直接使用記載習知技術文獻的「Optical interconnection using VCSELs and polymeric waveguide circuits" T.Sakamoto,H.Tsuda,M.Hikita,T.Kagawa,K.Tateno,and C.Amano,J.Lightwave Technol.11,1487-1492(2000)」之數據。
如圖18~20所示,本發明具有W型分佈+SI型分佈之組合的光導波路、及具有W型分佈+GI型分佈之組合的光導波路,均呈現優異的低傳輸損失。特別係具有W型分佈+GI型分佈之組合的光導波路,在評價的所有交叉角中均達成非常低的傳輸損失。
再者,當依複數含有核心層13的方式形成層910的情況,若對其照射活性放射線930,便可利用1次的照射便對複數核心層13統括地形成核心部14及側面覆蓋部15。所以,可依較少的步驟製造具有複數核心層13的光導波路1。又,此情況,在複數核心層13之間,幾乎不會引發核心部14的位置偏移。所以,可獲得尺寸精度極高的光導波路1。此種光導波路1在當與受/發光元件等進行光耦合時,光耦合效率特別高。
再者,本發明的光導波路係傳輸損失及脈衝信號平鈍較 小,即便多通道化及高密度化,仍不易發生串音、及交叉部處的混波情形。所以,即便高密度且小面積,仍可獲得高可靠度的光導波路,藉由搭載該光導波路,便可達電子機器的可靠度提升及小型化。
以上,針對本發明的光導波路、光佈線零件、光導波路模組及電子機器進行說明,惟本發明並不僅侷限於此,例如光導波路亦可附加任意構成物。
再者,製造本發明光導波路的方法並不僅侷限於上述方法。亦可採用例如:藉由活性放射線的照射而切斷分子鍵結,而使折射率產生變化的方法(光漂白法);使形成核心層的組成物中,含有具光異構化或能光二聚化之不飽和鍵的光交聯性聚合物,再對其照射活性放射線而使分子構造產生變化,並使折射率產生變化的方法(光異構化法.光二聚化法)等方法。
該等方法均可配合活性放射線的照射量而調整折射率的變化量。所以,藉由配合目標之折射率分佈W的形狀,使照射於層各要件的活性放射線照射量不同,便可形成具有折射率分佈W的核心層。
[實施例]
其次,針對本發明的實施例進行說明。然而,本發明並不僅侷限於該等例。在無特別問題之前提下,亦可針對位置、數、量、及種類等進行變更、追加及省略等。
1.具有圖3所示折射率分佈的光導波路之製造
首先,分別改變條件,製造具有圖3所示折射率分佈之直線狀核心部的光導波路(實施例1~18),又為求比較,亦製造比較例1、參考例1至4的光導波路。又,在下述所示3中施行該等光導波路的評價。
(實施例1) (1)覆蓋層形成用樹脂組成物之製造
將Daicel化學工業(股)製脂環式環氧樹脂:Celloxide 2081(20g)、ADEKA(股)製陽離子聚合起始劑:ADEKA OPTOMER SP-170(0.6g)、及甲基異丁酮80g進行攪拌混合,調製成溶液。
其次,所獲得溶液利用0.2μm孔徑的PTFE過濾器施行過濾,獲得潔淨且無色透明的覆蓋層形成用樹脂組成物E1。
(2)感光性樹脂組成物之製造
將環氧系聚合物的新日鐵化學(股)製苯氧基樹脂:YP-50S(20g)、單體的Daicel化學工業(股)製Celloxide 2021P(5g)、及聚合起始劑的ADEKA(股)製ADEKA OPTOMER SP-170(0.2g),投入甲基異丁酮80g中,經攪拌溶解而調製成溶液。
接著,所獲得溶液利用0.2μm孔徑的PTFE過濾器施行過濾,獲得潔淨且無色透明的感光性樹脂組成物F1。
(3)下側覆蓋層之製作
將覆蓋層形成用樹脂組成物E1利用刮漿刀,在厚度25μm聚醯亞胺薄膜上均勻塗佈。然後,投入50℃乾燥機中10分鐘。待溶劑完全除去後,利用UV曝光機對全面照射紫外線,俾使所塗佈的樹脂組成物E1硬化。藉此,獲得厚度10μm無色透明的下側覆蓋層。另外,紫外線的積分光通量係500mJ/cm2
(4)核心層之製作
在所製作的下側覆蓋層上,利用刮漿刀均勻塗佈著感光性樹脂組成物F1。然後,投入40℃乾燥機中5分鐘。待溶劑完全除去而形成被膜之後,於所獲得被膜上,壓接著已全面描繪有線、間隔之直線圖案的光罩。然後,從光罩上利用平行曝光機照射紫外線。另外,紫外線的積分光通量係1000mJ/cm2
其次,移除光罩,投入150℃烤箱中30分鐘。若從烤箱中取出,確認在被膜上有出現清晰的導波路圖案。核心部的平均寬度WCO、與側面覆蓋部的平均寬度WCL分別如表1所示。又,所獲得核心層的厚度係50μm、核心部的條數係8條。
(5)上側覆蓋層之製作
在所製作的核心層上,與(3)同樣的塗佈覆蓋層形成用樹脂組成物E1,獲得厚度10μm無色透明的上側覆蓋層。依此便獲得光導波路。
(6)折射率分佈之評價
然後,針對所獲得光導波路的核心層橫截面,利用干涉顯微鏡取得寬度方向的折射率分佈W。結果,折射率分佈W係具有複數低折射率區域與高折射率區域,且折射率呈連續性變化。
(實施例2~8)
除聚合物的組成、單體的組成與含有率、及紫外線的積分光通量,係依表1所示設定,且依核心部的平均寬度WCO及側面覆蓋部的平均寬度WCL分別成為表1所示值的方式,設定光罩圖案之外,其餘分別均與實施例1同樣,獲得實施例2~8的光導波路。
(實施例9) (1)(甲基)丙烯酸系聚合物之合成
將甲基丙烯酸甲酯(MMA)20.0g、甲基丙烯酸苄酯(BzMA)30.0g、及甲基異丁酮450g,投入可分離式燒瓶中。該等經攪拌混合後,經氮氣取代,便調製得單體溶液。
另一方面,將聚合起始劑的偶氮雙異丁腈0.25g溶解於甲基異丁酮10g之後,經氮氣取代,便調製得起始劑溶液。
然後,在上述單體溶液被加熱至80℃之狀態下施行攪拌,並使用注射器將上述起始劑溶液添加於上述單體溶液中。在此狀態下經依80℃攪拌1小時後,經冷卻,便調製得聚合物溶液。然後,將5L異丙醇投入燒杯中,一邊利用 攪拌機於常溫下進行攪拌,一邊將上述聚合物溶液滴下於燒杯內。待滴下完成後,接著攪拌30分鐘,然後取出沉澱的聚合物,利用真空乾燥機於減壓下,依60℃進行8小時乾燥。藉此便獲得丙烯酸系聚合物A1。
(2)覆蓋層形成用樹脂組成物之製造
將互應化學工業(股)製水性丙烯酸酯樹脂溶液:RD-180(20g)、異丙醇20g、及聚合起始劑的日清紡化學(股)製Carbodilite V-02-L2(0.4g),進行攪拌溶解而調製成溶液。
其次,所獲得溶液利用0.2μm孔徑的PTFE過濾器施行過濾,獲得潔淨且無色透明的覆蓋層形成用樹脂組成物B1。
(3)感光性樹脂組成物之製造
將經合成的丙烯酸系聚合物A1(20g)、單體的甲基丙烯酸環己酯5g、及聚合起始劑的BASF Japan(股)製IRGACURE 651(0.2g),投入甲基異丁酮80g中,經攪拌溶解而調製成溶液。
其次,所獲得溶液利用0.2μm孔徑的PTFE過濾器施行過濾,獲得潔淨且無色透明的感光性樹脂組成物C1。
(4)下側覆蓋層之製作
將覆蓋層形成用樹脂組成物B1利用刮漿刀,均勻塗佈於厚度25μm聚醯亞胺薄膜上之後,投入80℃乾燥機中10分鐘。待溶劑完全除去後,更投入150℃烤箱中10分鐘俾使硬化,獲得厚度10μm無色透明的下側覆蓋層。
(5)核心層之製作
在所製得的下側覆蓋層上,利用刮漿刀均勻塗佈感光性樹脂組成物C1。然後,投入40℃乾燥機中5分鐘。待溶劑完全除去而形成被膜之後,於所獲得被膜上壓接著已全面描繪有線、間隔之直線圖案的光罩。然後,從光罩上利用平行曝光機照射紫外線。另外,紫外線的積分光通量係800mJ/cm2
其次,移除光罩,投入150℃烤箱中30分鐘。若從烤箱中取出,在被膜上確認到有出現截面呈矩形狀的清晰導波路圖案。核心部的平均寬度WCO、與側面覆蓋部的平均寬度WCL分別係如表2所示。又,所獲得核心層的厚度係50μm、核心部的條數係8條。
(6)上側覆蓋層之製作
在所製作的核心層上,與(4)同樣的塗佈覆蓋層形成用樹脂組成物B1,獲得厚度10μm無色透明的上側覆蓋層。再與上述同樣的獲得光導波路。
(7)折射率分佈之評價
然後,針對所獲得光導波路的核心層橫截面,利用干涉顯微鏡取得寬度方向的折射率分佈W。結果,折射率分佈W係具有複數低折射率區域與高折射率區域,且折射率呈連續性變化。
(實施例10~12)
除單體的組成與含有率、及紫外線的積分光通量係依如表 2所示進行設定,且依核心部的平均寬度WCO及側面覆蓋部的平均寬度WCL,分別依成為表2所示值的方式設定光罩的圖案之外,其餘均分別與實施例9同樣,獲得實施例10~12的光導波路。
(實施例13) (1)聚烯烴系樹脂之合成
水分與氧濃度均控制於1ppm以下,在充滿乾燥氮的套手工作箱中,將己基降烯(HxNB)7.2g(40.1mmol)、及二苯基甲基降烯甲氧基矽烷12.9g(40.1mmol),計量於500mL微量瓶中,添加脫水甲苯60g與醋酸乙酯11g。在該套手工作箱上覆蓋矽製塗封物而將上部予以封栓。
其次,在100mL微量瓶中計量Ni觸媒1.56g(3.2mmol)與脫水甲苯10mL。放入攪拌碎片並將瓶予以封栓,充分攪拌觸媒而使完全溶解。
利用注射器正確計量該Ni觸媒溶液1mL,定量注入已溶解上述2種降烯的微量瓶中,於室溫下攪拌1小時。結果,確認到明顯的黏度上升。在此時候拔除瓶栓,添加四氫呋喃(THF)60g並攪拌,獲得反應溶液。
在100mL燒杯中,添加醋酸酐9.5g、過氧化氫水18g(濃度30%)、及離子交換水30g並攪拌,在此處調製得過醋酸水溶液。接著,將該水溶液全量添加於上述反應溶液中並攪拌12小時,而進行Ni的還原處理。
其次,將經處理畢的反應溶液移入替換於分液漏斗中,去除下部的水層。然後,添加異丙醇的30%水溶液100mL並進行激烈攪拌。經靜置而完全呈雙層分離後,去除水層。重複施行此種水洗製程合計3次。然後,將油層滴下於大過剩的丙酮中,並使所生成的聚合物再沉澱,經過濾而與濾液分開。然後,在設定為60℃的真空乾燥機中施行12小時加熱乾燥,便獲得聚合物#1。聚合物#1的分子量分佈經利用GPC測定係Mw=10萬、Mn=4萬。又,聚合物#1中的各構造單位莫耳比,經利用NMR進行鑑定,己基降烯構造單位係50mol%、二苯基甲基降烯甲氧基矽烷構造單位係50mol%。
(2)核心層形成用組成物之製造
秤量所精製的10g上述聚合物#1裝入於100mL玻璃容器中,在其中添加:均三甲苯40g、抗氧化劑Irganox 1076(汽巴嘉基公司製)0.01g、環己基氧雜環丁烷單體(東亞合成製CHOX、CAS#483303-25-9、分子量186、沸點125℃/1.33kPa)2g、及聚合起始劑(光酸產生劑)Rhodorsil Photoinitiator 2074(Rhodia公司製、CAS#178233-72-2)(0.0125g、醋酸乙酯0.1mL中),並使之均勻溶解。然後,利用0.2μm的PTFE過濾器施行過濾,獲得潔淨的核心層形成用組成物。又,上述聚合起始劑在表1中標記為PI 2074。
(3)覆蓋層形成用組成物之製造
除取代上述聚合物#1,改為使用將所精製的上述聚合物#1之各構造單位莫耳比,分別變更為己基降烯構造單位80mol%、及二苯基甲基降烯甲氧基矽烷構造單位20mol%之外,其餘均與核心層形成用組成物同樣,獲得覆蓋層形成用組成物。
(4)下側覆蓋層之製作
利用刮漿刀將覆蓋層形成用組成物均勻塗佈於厚度25μm聚醯亞胺薄膜上。然後,投入50℃乾燥機中10分鐘。待溶劑完全除去後,利用UV曝光機全面照射紫外線,俾使所塗佈的組成物硬化。藉此,獲得厚度10μm無色透明的下側覆蓋層。另外,紫外線的積分光通量係500mJ/cm2
(5)核心層之製作
在所製作的下側覆蓋層上,利用刮漿刀均勻塗佈著核心層樹脂組成物。然後,投入40℃乾燥機中5分鐘。待溶劑完全除去而形成被膜之後,再於所獲得被膜上,壓接著已全面描繪有線、間隔之直線圖案的光罩。然後,從光罩上利用平行曝光機照射紫外線。另外,紫外線的積分光通量係1300mJ/cm2
其次,移除光罩,投入150℃烤箱中30分鐘。若從烤箱中取出,確認到被膜上有出現截面呈矩形狀的清晰導波路圖案。所獲得核心層的厚度係50μm。又,核心部的條數係設 為8條。
(6)上側覆蓋層之製作
在所製作的核心層上,與(3)同樣的塗佈著覆蓋層形成用樹脂組成物E1,獲得厚度10μm無色透明的上側覆蓋層。依如上述獲得光導波路。
(7)折射率分佈之評價
然後,針對所獲得光導波路的核心層橫截面,利用干涉顯微鏡取得寬度方向的折射率分佈W。結果,折射率分佈W係具有複數低折射率區域與高折射率區域,且折射率呈連續性變化。
(實施例14、15)
除單體的組成與含有率、及紫外線的積分光通量設定為如表3所示,且依核心部的平均寬度WCO與側面覆蓋部的平均寬度WCL,分別成為表3所示值的方式設定光罩的圖案之外,其餘均分別與實施例13同樣的獲得光導波路。
(實施例16) (1)光導波路之製造
使用實施例13所用的光導波路形成用組成物,利用模具塗佈機在聚醚碸(PES)薄膜上施行多色擠出成形。藉此,獲得以核心層形成用組成物為中間層、覆蓋層形成用組成物為下層與上層而擠出為3層的多色成形體。將其投入55℃乾燥器中10分鐘,而完全除去溶劑。然後,壓接著光罩並選 擇性照射紫外線1300mJ/cm2。移除光罩,在乾燥機中依150℃施行1.5小時加熱。經加熱後,呈現清晰的導波路圖案,確認到核心部及側面覆蓋部的形成。然後,從所獲得得光導波路中切取長度10cm份。另外,所形成的光導波路係形成核心部呈8條並排狀態。又,光導波路的整體厚度設為100μm。
(2)折射率分佈之評價
然後,針對所獲得光導波路的核心層橫截面,利用干涉顯微鏡取得寬度方向的折射率分佈W。結果,折射率分佈W係具有複數低折射率區域與高折射率區域,且折射率呈連續性變化。
另一方面,針對光導波路的橫截面,沿朝上下方向通過該核心部寬度中心的中心線,利用干涉顯微鏡取得厚度方向的折射率分佈T。結果,折射率分佈T係在中央部具有折射率呈連續性變化的區域,並在其兩側具有折射率較低於上述區域且大致呈一定值的區域。即,所獲得光導波路的厚度方向折射率分佈T係成為所謂的梯度折射係數型。
(實施例17、18)
除單體的組成與含有率、及紫外線的積分光通量設定為如表3所示,且依核心部的平均寬度WCO與側面覆蓋部的平均寬度WCL,分別成為表3所示值的方式設定光罩的圖案之外,其餘均分別與實施例16同樣,獲得實施例17、18 的光導波路。
(比較例1)
除針對核心形成用組成物及覆蓋形成用組成物,未添加CHOX,且PI2074的添加量設為0.01g之外,其餘均分別與實施例13同樣,獲得比較例1的光導波路。
另外,所獲得光導波路,核心部的折射率呈一定,側面覆蓋部的折射率亦呈一定,核心部與覆蓋部的折射率係呈非連續。即,所獲得光導波路的核心層折射率分佈係成為所謂的階變折射率(SI)型分佈。
(參考例1、2)
除將光罩的圖案變更為核心部的平均寬度WCO與側面覆蓋部的平均寬度WCL,分別如表1所示值之外,其餘均分別與實施例1、2同樣,獲得參考例1、2的光導波路。
(參考例3、4)
除將光罩的圖案變更為核心部的平均寬度WCO與側面覆蓋部的平均寬度WCL,分別如表2所示值之外,其餘均分別與實施例9、10同樣,獲得參考例3、4的光導波路。
相關以上各實施例、各比較例及參考例所獲得的光導波路,該等的製造條件係如表1、2、3所示。
2.具有圖4所示折射率分佈的光導波路之製造
首先,製造具有圖4所示折射率分佈、且具直線狀核心部的光導波路,並在下述3.中施行評價。
(實施例19~37、比較例2及參考例5~10)
除製造條件係變更為如表4、5、6所示,且將實施例19~31與參考例5~8的核心層形成時之乾燥條件變更為50℃×10分鐘,且將實施例32~37、比較例2及參考例9、19的核心層形成時之乾燥條件變更為60℃×15分鐘之外,其餘分別均與實施例1同樣,獲得光導波路。另外,實施例35~37係使用與實施例16同樣的方法製造光導波路。
3.光導波路之評價 3.1光導波路之折射率分佈
針對所獲得光導波路的核心層橫截面,沿其厚度方向的中心線利用干涉顯微鏡測定折射率分佈,獲得核心層的橫截面寬度方向折射率分佈。另外,所獲得折射率分佈係每個核心部均重複獲得同樣的折射率分佈圖案,因而從所獲得折射率分佈擷取其中一部分,並將其設為折射率分佈W。又,同樣的獲得折射率分佈T。
折射率分佈W中,表1、2及3中的「GI型」分佈形狀,係如圖3所示由含極大值Wm的高折射率區域WH、與低折射率區域WL呈交錯排列的形狀。
再者,折射率分佈W中,表4、5及6中的「W型」分佈形狀,係如圖4所示由4個極小值與5個極大值呈交錯排列的形狀。從該W型折射率分佈W求取各極小值Ws1、Ws2、Ws3及Ws4、及各極大值Wm1、Wm2、Wm3、Wm4及Wm5,且求取覆蓋部的平均折射率WA。另外,各實施例及各參考例所獲得光導波路的寬度方向折射率分佈W,分別係整體的折射率變化呈連續性。
再者,分別測定該W型折射率分佈W中,在核心部所形成極大值Wm2、Wm4附近的折射率,具有平均折射率WA以上值的部分之寬度a[μm]、及在各極小值Ws1、Ws2、Ws3及Ws4附近的折射率,具有未滿平均折射率WA值的部分之寬度b[μm]。
再者,各光導波路中,漸減部的折射率最大變化率係在0.008~0.025範圍內。又,交叉部的折射率極大值均較大於極大值Wm,其差值在0.003~0.015範圍內。以上的測定結果如表7~13所示。
另外,比較例1、2所獲得光導波路的寬度方向折射率分佈W係呈階變折射率型。
3.2光導波路之傳輸損失
將利用850nmVCSEL(面發光雷射)所發出的光,經由50μm 光纖,導入於各實施例與各比較例所獲得的光導波路,利用200μm 光纖接收射出光,並測定光的強度。另外,傳輸損失的測定係採用回切法。然後,將光導波路的長邊方向設為橫軸,將插入損失設為縱軸,經就測定值進行描點,結果測定值排列於直線上。所以,從該直線的斜率計算出傳輸損失。結果如下述表14~19所示。
3.3脈衝信號的波形保持性
針對所獲得光導波路,從雷射脈衝光源射入脈衝寬1ns的脈衝信號,並測定射出光的脈衝寬。
然後,針對所測定的射出光脈衝寬,分別計算出當在表14~16中將比較例1所獲得光導波路的測定值設為1、在表17~19中將比較例2所獲得光導波路的測定值設為1時的相對值,並依照以下的評價基準進行評價。結果如下表14~19所示。
<脈衝寬之評價基準>
◎:脈衝寬相對值未滿0.5
○:脈衝寬相對值達0.5以上且未滿0.8
△:脈衝寬相對值達0.8以上且未滿1
×:脈衝寬相對值達1以上
以上,3.2及3.3的評價結果如表14~19所示。
由表14~19中得知,各實施例所獲得光導波路,相較於各比較例所獲得光導波路之下,發現傳輸損失及脈衝信號平鈍均分別受抑制。
另外,相關比較例1所使用會產生光漂白現象的核心層形成用組成物,因為配合照射光量可調整折射率的調變量,因而利用其,使用設定成積分光通量呈逐漸變化的光罩,嘗試形成折射率分佈W。針對所獲得光導波路,依如上述施行折射率分佈的評價,結果雖有確認到高折射率區域與低折射率區域,但折射率的變化並沒有如各實施例程度的連續性。又,相關所獲得光導波路,相較於各實施例之下,傳輸損失較大,且脈衝信號的波形保持性亦偏低。
4.具有交叉部的光導波路之製造
其次,依照與上述各實施例、各比較例及各參考例為相同的條件,依如下述製造具有交叉部的光導波路。
(實施例A)
除製作核心層時所使用的光罩,係使用對應於具有交叉部之光導波路圖案者之外,其餘均與實施例1同樣的藉由製造光導波路,便可製得具交叉部的光導波路。另外,光導波路之製造時,製造各交叉部的交叉角為30°、60°、90°等3種光導波路。
(實施例B~Z、a~k、比較例A、B及參考例A~J)
除製作核心層時所使用的光罩,係使用對應於具有交叉部 之核心部圖案者之外,其餘均與實施例2~37、比較例1、2及參考例1~10同樣的藉由製造光導波路,便可分別製得具交叉部的光導波路。另外,光導波路之製造時,製造各交叉部的交叉角為30°、60°、90°等3種光導波路。
5.具有交叉部的光導波路之評價
其次,針對所獲得具有交叉部的光導波路,測定二端部間的插入損失。結果,插入損失值係呈現與前述傳輸損失同樣的傾向。即,各實施例所獲得具有交叉部的光導波路,插入損失充分地小,另一方面,各比較例所獲得具有交叉部的光導波路係插入損失比較大。然後,發現依2.所測到的傳輸損失越小,則混波的信號光光量亦越少。
再者,經計算交叉部的傳輸損失,結果得知各實施例所獲得具有交叉部的光導波路,相較於各比較例所獲得具有交叉部的光導波路之下,交叉部的傳輸損失較小。所計算得交叉部的傳輸損失係如表14~19所示。另外,當交叉角度為90°時,傳輸損失均在0.02dB以下。再者,交叉部的傳輸損失之計算方法,係採用複數準備具有不同交叉數的試料,從該等插入損失的比較,計算出每一個交叉部的傳輸損失之方法。
再者,測定在與測定對象的核心部相交叉之核心部中,所混波的信號光光量(以下稱「混波光量」)。然後,針對所測得的混波光量,分別計算出當在表14~16中將比較例1所獲 得光導波路的測定值設定為1、在表17~19中將比較例2所獲得光導波路的測定值設為1時的相對值,整理於表14~19中。
結果,發現藉由將折射率分佈W予以最佳化,便可降低混波的信號光光量。由以上得知,具有折射率分佈滿足特定條件呈連續性分佈之核心部的光導波路,能抑制損失與混波。
(產業上之可利用性)
可提供在不會衍生厚度增加情況下使核心部彼此間相交叉,且能高密度形成核心部的光導波路,以及可達具備有該光導波路之光佈線的簡單化與省空間化之光佈線零件及光導波路模組,暨能輕易小型化的電子機器。
1‧‧‧光導波路
2‧‧‧支撐薄膜
3‧‧‧覆蓋膜
10‧‧‧光佈線零件
11、12、121、122‧‧‧覆蓋層
13、131、132‧‧‧核心層
14‧‧‧核心部
15‧‧‧側面覆蓋部
101‧‧‧連接器
140‧‧‧核心組
141、142、143、144、145、146‧‧‧核心部
141‧‧‧第1核心部
142‧‧‧第3核心部
145‧‧‧第2核心部
147、148‧‧‧交叉部
151、152、153、154、155、156‧‧‧側面覆蓋部
151‧‧‧第1側面覆蓋部
152‧‧‧第2側面覆蓋部
153‧‧‧第3側面覆蓋部
901‧‧‧光導波路形成用組成物(第1組成物)
902‧‧‧光導波路形成用組成物(第2組成物)
910‧‧‧層
914‧‧‧多色成形體
914a‧‧‧第1成形層
914b‧‧‧第2成形層
914c‧‧‧第3成形層
914d‧‧‧第4成形層
914e‧‧‧第5成形層
914f‧‧‧第6成形層
914g‧‧‧第7成形層
914h‧‧‧第8成形層
914i‧‧‧第9成形層
915‧‧‧聚合物
920‧‧‧添加劑
925‧‧‧照射區域
930‧‧‧活性放射線
935‧‧‧光罩(遮罩)
940‧‧‧未照射區域
951‧‧‧支撐基板
9251、9252、9253‧‧‧照射區域
9351‧‧‧開口(窗)
9403‧‧‧未照射區域
C1、C2、C2'‧‧‧中心線
H‧‧‧高折射率部
L‧‧‧低折射率部
P2‧‧‧強度分佈
T、T'‧‧‧折射率分佈
W‧‧‧折射率分佈
WH‧‧‧高折射率區域
WL‧‧‧低折射率區域
Wm‧‧‧極大值
圖1係本發明光佈線零件例的俯視圖。
圖2係本發明光導波路的第1實施形態立體示意圖。
圖3係圖2所示光導波路相關X-X線切剖的折射率分佈W一例(GI型)示意圖。
圖4係圖2所示光導波路相關X-X線切剖的折射率分佈W另一例(W型)示意圖。
圖5係具有圖4所示折射率分佈的光導波路之2個核心部,對其中之1個入射光時,射出光的強度分佈一例圖。
圖6A係圖2所示光導波路的X-X線切剖之部分圖,及上 述部分的縱方向折射率分佈T一例(W型)示意圖。
圖6B係圖2所示光導波路的X-X線切剖之部分圖,及上述部分的縱方向折射率分佈T一例(GI型)示意圖。
圖7A係圖2所示光導波路,省略覆蓋膜與覆蓋層的俯視圖。
圖7B係圖7A所示光導波路的交叉部附近、及縱與橫方向的折射率分佈圖。
圖8A係圖7A所示核心層的交叉部及其附近的另一例之部分放大圖。
圖8B係圖7A所示核心層的交叉部及其附近的另一例之部分放大圖。
圖8C係圖7A所示核心層的交叉部及其附近的另一例之部分放大圖。
圖8D係圖7A所示核心層的交叉部及其附近的另一例之部分放大圖。
圖9係本發明光導波路的第2實施形態立體示意圖。
圖10係圖9所示Y-Y線切剖之部分圖,及上述部分的縱方向折射率分佈T一例(W型)示意圖。
圖11係對圖9所示光導波路的2個核心部中之1個入射光時,射出側端面的射出光強度分佈一例圖。
圖12係本發明光佈線零件另一例的俯視圖。
圖13係圖2所示光導波路的製造方法一例說明圖。
圖14係圖2所示光導波路的製造方法一例說明圖。
圖15係圖2所示光導波路的製造方法一例說明圖。
圖16係圖14所示積層中,在照射區域與未照射區域間產生折射率差的說明圖。
圖17A係活性放射線照射前,由圖14所示覆蓋層與核心層進行積層的厚度方向折射率分佈(W型)圖。
圖17B係活性放射線照射後,由圖14所示覆蓋層與核心層進行積層的厚度方向折射率分佈變化圖。
圖17C係圖13所示光導波路中,當未設置由光導波路形成用組成物901構成的最上層與最下層時,活性放射線照射前的厚度方向折射率分佈圖。
圖18係核心層的交叉角90°時,本發明與習知技術的光導波路之交叉數與相對損失關係之表。
圖19係核心層的交叉角60°時,本發明的光導波路之交叉數與相對損失關係之表。
圖20係核心層的交叉角30°時,本發明的光導波路之交叉數與相對損失關係之表。
圖21係本發明的光導波路(橫W型及縱SI型)之橫截面中,核心部與位於其兩側的側面覆蓋部之折射率分佈測定結果之圖表。
圖22係本發明的光導波路(橫W型及縱GI型),分別表示寬度方向及長度方向之折射率分佈的三維折射率分佈。
圖23係從本發明的光導波路(含有3個核心部)的寬度方向截面所獲得光導波路片段,使用干涉顯微鏡獲得的干涉紋照片。
1‧‧‧光導波路
10‧‧‧光佈線零件
14‧‧‧核心部
15‧‧‧側面覆蓋部
101‧‧‧連接器
140‧‧‧核心組

Claims (17)

  1. 一種光導波路,係其特徵在於具有:複數核心組,其乃至少其中一部分呈並排之屬於複數核心部聚集體的核心組,在同一平面上依相互交叉的方式配置;以及側面覆蓋部,係設置成在上述各核心部兩側面與核心部鄰接;其中,上述光導波路的橫截面包括有:高折射率區域,其位於上述各核心部的對應位置處,且折射率相對性高;以及低折射率區域,其在於上述側面覆蓋部的對應位置處,且折射率較低於上述高折射率區域;至少其中一部分或整體之折射率呈連續性變化的折射率分佈,係由上述區域形成。
  2. 如申請專利範圍第1項之光導波路,其中,上述折射率分佈係形成對應於經分散於聚合物層中、且折射率不同於上述聚合物的折射率調整成分之濃度。
  3. 如申請專利範圍第2項之光導波路,其中,上述折射率分佈係對於由在聚合物中分散有折射率不同於上述聚合物的光聚合性單體之材料所構成之上述聚合物層部分性照射光,藉由使上述光聚合性單體移動、偏存,使上述層內產生折射率偏頗而形成。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之光導波路,其中,當2個上述核心部呈相互交叉,且上述核心部的光軸交叉角為90°時,上述2個核心部彼此間的交叉部處之傳輸損失係0.02dB以下。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之光導波路,其中,上述核心部的寬度係10~200μm。
  6. 一種光佈線零件,其特徵在於具備有:申請專利範圍第1至5項中任一項之光導波路、以及在上述光導波路的上述核心組端部所設置之連接器。
  7. 如申請專利範圍第6項之光佈線零件,其中,上述光導波路係具備有形成於上述核心部途中或延長線上,且用以轉換上述核心部光程的光程轉換部。
  8. 一種光導波路模組,其特徵在於具備有申請專利範圍第1至5項中任一項之光導波路;以及設置於上述光導波路其中一面側,且光學性連接於上述核心部的受/發光元件。
  9. 一種電子機器,其特徵在於具備有申請專利範圍第1至5項中任一項之光導波路。
  10. 如申請專利範圍第1項之光導波路,其中,上述光導波路的橫截面寬度方向之折射率分佈W具有:至少2個極小值、至少1個第1極大值、以及較小於上述第1極大值的至少2個第2極大值;且該等值係具有依照第2極大值、極小值、第1極大值、極 小值、及第2極大值的順序排列之區域;該區域中,依涵蓋上述第1極大值的方式由上述2個極小值包夾的區域,係上述核心部;且上述各極小值起至上述第2極大值側的區域係上述覆蓋部;上述各極小值係具有未滿上述覆蓋部之平均折射率的值,且上述折射率分佈W整體的折射率呈連續性變化。
  11. 如申請專利範圍第1項之光導波路,其中,上述核心部、與上述側面覆蓋部係形成核心層;更在上述核心層的雙面上分別積層覆蓋層;上述核心層的橫截面寬度方向之折射率分佈W具有:至少2個極小值、至少1個第1極大值、以及較小於上述第1極大值的至少2個第2極大值;且該等值係具有依照第2極大值、極小值、第1極大值、極小值、及第2極大值的順序排列之區域;該區域中,依涵蓋上述第1極大值的方式由上述2個極小值包夾的區域,係上述核心部;且上述各極小值起至上述第2極大值側的區域係上述側面覆蓋部;上述各極小值係具有未滿上述覆蓋部之平均折射率的值,且上述折射率分佈W整體的折射率呈連續性變化;上述光導波路的橫截面厚度方向之折射率分佈T,係 在對應於上述核心部的區域、及對應於上述覆蓋層的各個區域中,折射率大致呈一定,且在上述核心部與上述覆蓋層之界面處的折射率呈非連續性變化。
  12. 如申請專利範圍第1或10項之光導波路,其中,上述核心部與上述側面覆蓋部係形成核心層;更在上述核心層的雙面上分別積層覆蓋層;光導波路的橫截面寬度方向之折射率分佈W中,上述低折射率區域的折射率係呈大致一定;上述光導波路的橫截面厚度方向之折射率分佈T,係在對應於上述核心層的區域、及對應於上述覆蓋層的各個區域中,折射率大致呈一定,且在上述核心部與上述覆蓋層之界面處的折射率呈非連續性變化。
  13. 如申請專利範圍第1或10項之光導波路,其中,上述核心部與上述側面覆蓋部係形成核心層;更在上述核心層的雙面上分別積層覆蓋層;光導波路的橫截面寬度方向之折射率分佈W中,上述低折射率區域的折射率係呈大致一定;上述光導波路的橫截面厚度方向之折射率分佈T,係涵蓋對應於上述核心層之核心部的區域、及對應於上述覆蓋層的區域,且在對應於核心層的區域中,折射率呈連續性變化,在對應於覆蓋層的區域則折射率大致呈一定;且,在上述核心部與上述覆蓋層的界面處,折射率呈非連 續性變化。
  14. 如申請專利範圍第1或10項之光導波路,其中,上述核心部與上述側面覆蓋部係形成核心層;更在上述核心層的雙面上分別積層覆蓋層;上述光導波路的橫截面厚度方向之折射率分佈T包括有:極大值、從上述極大值位置朝上述覆蓋層呈折射率連續性降低的第1部分、以及位於較上述第1部分更靠光導波路上下的雙面側且折射率呈大致一定的第2部分;上述極大值及上述第1部分所對應的區域係上述核心部,上述第2部分所對應的區域係上述覆蓋層。
  15. 如申請專利範圍第1項之光導波路,其中,上述核心部與上述側面覆蓋部係形成核心層;更在上述核心層的雙面上分別積層覆蓋層;上述光導波路的橫截面縱方向折射率分佈T具有:至少2個極小值、至少1個第1極大值、以及較小於上述第1極大值的至少2個第2極大值;該等係具有依照第2極大值、極小值、第1極大值、極小值、及第2極大值的順序排列之區域;該區域中,依涵蓋上述第1極大值的方式由上述2個極小值包夾的區域,係上述核心部;從上述極小值起至上述第2極大值側的區域係上述覆蓋層; 上述各極小值係具有未滿上述覆蓋層之平均折射率的值,且上述折射率分佈T整體的折射率呈連續性變化。
  16. 如申請專利範圍第1項之光導波路,其中,包括有以下(i)至(v)特徵中之至少一者:(i)核心層的厚度係1~200μm左右;(ii)側面覆蓋部的平均寬度係5~250μm範圍內;(iii)核心部的平均寬度與側面覆蓋部的平均寬度之比係0.1~10範圍;(iv)覆蓋層的平均厚度係核心層的平均厚度之0.01~7倍;(v)核心層的橫截面中,折射率呈連續且具有側面覆蓋部之平均折射率以上,並將核心層部分的寬度設為a;折射率呈連續,且未滿側面覆蓋部的平均折射率,將核心層部分的寬度設為b時,b係0.01a~1.2a。
  17. 如申請專利範圍第10至15項中任一項之光導波路,其中,包括有以下(i)至(vi)特徵中之至少一者:(i)橫截面的橫方向折射率分佈中,極小值的平均折射率、與側面覆蓋部的平均折射率間之差,係極小值的平均折射率值、與第1極大值的平均折射率值間之差的3~80%;(ii)橫截面的橫方向折射率分佈中, 極小值的平均折射率、與第2極大值的平均折射率之差,係極小值的平均折射率、與第1極大值的平均折射率之差的6~90%;(iii)橫截面的橫方向折射率分佈中,極小值的平均折射率、與第1極大值的平均折射率之折射率差係0.005~0.07;(iv)橫截面的縱方向折射率分佈中,將覆蓋層平均折射率以上之部分的寬度設為a,將覆蓋層未滿平均折射率之部分的寬度設為b時,b係0.01a~1.2a;(v)橫截面的縱方向折射率分佈中,極小值的平均折射率、與覆蓋層的平均折射率之差,係極小值平均折射率、與核心部中的第1極大值之差的3~80%;(vi)橫截面的縱方向折射率分佈中,極小值平均折射率、與核心部中的第1極大值平均折射率之差係0.005~0.07。
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