光導波路、光電気混載基板および電子機器
【課題】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。
【解決手段】光導波路１は、コア部１４と、コア部１４に隣接する側面クラッド部１５と、を備えるコア層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と、各コア部１４に対応して積層体１２に形成された凹部１６０１、１６０２、１６０３、１６０４と、を有している。各凹部の内壁面のうち、コア部１４の断面はミラーになっている。また、各凹部は、それぞれ積層体１２の下面からミラーを形成すべきコア部１４の上面まで及ぶよう形成されている。例えば、凹部１６０１は、積層体１２の下面からコア層１３２の上面まで及んでおり、凹部１６０２は、積層体１２の下面からコア層１３１の上面まで及んでいる。
【解決手段】光導波路１は、コア部１４と、コア部１４に隣接する側面クラッド部１５と、を備えるコア層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と、各コア部１４に対応して積層体１２に形成された凹部１６０１、１６０２、１６０３、１６０４と、を有している。各凹部の内壁面のうち、コア部１４の断面はミラーになっている。また、各凹部は、それぞれ積層体１２の下面からミラーを形成すべきコア部１４の上面まで及ぶよう形成されている。例えば、凹部１６０１は、積層体１２の下面からコア層１３２の上面まで及んでおり、凹部１６０２は、積層体１２の下面からコア層１３１の上面まで及んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
ところで、電気配線を光導波路に置き換える際には、２つの光電変換素子を備え、その間を光導波路で接続してなる光導波路モジュールが用いられる。
【０００８】
例えば、特許文献１には、アレイ型光導波路ユニットを２つ重ね、これに光電変換素子を光学的に接続してなる光路変換デバイスが開示されている。
【０００９】
各アレイ型光導波路ユニットには、それぞれ光導波路となる４本のコアが形成されており、２つのアレイ型光導波路ユニットの合計で８本のコアが配置されている。各アレイ型光導波路ユニットのうち、コアの長さ方向の両端には、光軸に対して４５度の角度をなすミラーが形成されている。このミラーにより、コアの光軸が上方に９０度変換されている。
【００１０】
また、各アレイ型光導波路ユニットには、その上面に、４本のコアが形成されたアレイ型光結合用光導波路ユニットが配設されている。そして、アレイ型光導波路ユニットのコアの光軸と、アレイ型光結合用光導波路ユニットのコアの光軸とが、ミラー上で交わるように各ユニットが配置されている。
【００１１】
２つのアレイ型光導波路ユニットでは、ミラーの形成位置がコアの長さ方向に沿ってずれている。このため、全部で８本分のコアの光軸はマトリクス状に分布することとなる。これらの光軸は、ミラーやアレイ型光結合用光導波路ユニットを介して、１つのアレイ型光電変換素子ユニットの各素子面の中心に接続される。
【００１２】
ここで、アレイ型光電変換素子ユニットは、基板上に光電変換素子のチップをマトリクス状に実装してなるものである。したがって、各チップの中心と各アレイ型光導波路ユニットのコアの光軸とを一致させるためには、マトリクス状に実装されたチップの配置とミラーの形成位置とが、マイクロメートルの精度で高度に一致していなければならない。
【００１３】
上述したようにアレイ型光導波路ユニット同士を積層する場合、まず、９０度Ｖ字型ダイヤモンドブレードを用いて各アレイ型光導波路ユニットにそれぞれミラーを形成し、その後、ミラーの位置が互いにずれるようにしてアレイ型光導波路ユニット同士を積層する。この際、ミラー同士の間隔をマイクロメートルの精度で制御しながら積層する必要がある。しかしながら、一旦積層されると微妙な位置合わせは困難になるため、積層作業の効率は極めて低くなり、高精度な位置合わせは困難である。このため、従来の積層型の光導波路では、ミラー間の位置ズレに伴い、光電変換素子との光結合効率の低下が避けられなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００３−１１４３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
このような目的は、下記（１）〜（９）の本発明により達成される。
（１） コア部と前記コア部に隣接する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、コア部と前記コア部に隣接する側面クラッド部とを備える第２のコア層の少なくとも３層が、下方からこの順で積層されてなる積層体と、
前記第１のコア層のコア部の光路である第１の光路上に設けられ、光反射により前記積層体の上面の接続点と光学的に接続されるよう前記第１の光路を変換する第１の光反射面と、
前記第２のコア層のコア部の光路である第２の光路上に設けられ、光反射により前記積層体の上面の接続点と光学的に接続されるよう前記第２の光路を変換する第２の光反射面と、を有し、
前記第１の光反射面は、前記積層体の下面から前記第１のコア層の上面まで及ぶ第１の凹部の内壁面の一部で構成されており、
前記第２の光反射面は、前記積層体の下面から前記第２のコア層の上面まで及ぶ第２の凹部の内壁面の一部で構成されており、
前記第１の凹部および前記第２の凹部は、前記第２の光反射面が第１の光反射面に対して前記第２の光路の延在方向にずれるよう、それぞれ配置されていることを特徴とする光導波路。
【００１７】
（２） 前記積層体の上面から見たとき、前記第１のコア層に設けられたコア部と、前記第２のコア層に設けられたコア部と、が重なっている上記（１）に記載の光導波路。
【００１８】
（３） 前記第１の凹部は、前記第１の光路を含み、かつ前記積層体の上面に直交する面で切断されたとき、その切断面が略Ｖ字状をなしている上記（１）または（２）に記載の光導波路。
【００１９】
（４） 前記第２の凹部は、前記第２の光路を含み、かつ前記積層体の上面に直交する面で切断されたとき、その切断面が略Ｖ字状をなしている上記（１）または（２）に記載の光導波路。
【００２０】
（５） 前記第１の反射面により変換された前記第１の光路を第１の変換光路としたとき、前記第１の変換光路は、前記第２のコア層のコア部内において前記第２の光路と交差している上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の光導波路。
【００２１】
（６） 前記交差の位置近傍に、前記第２の光路を横切るとともに前記第１の変換光路に沿って延在するよう設けられた、前記第２のコア層のコア部より屈折率の低い低屈折率層を有する上記（５）に記載の光導波路。
【００２２】
（７） 前記低屈折率層は、前記第１の変換光路を挟んで、前記第２の光路の一端側と他端側とにそれぞれ設けられている上記（６）に記載の光導波路。
【００２３】
（８） 上記（１）ないし（７）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） 上記（８）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。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、複数のミラーを備えた積層型の光導波路において、ミラー間の位置関係が高度に制御されているため、複数の受光部または複数の発光部を有する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が得られる。
【００２５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】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。
【図２】図１のＹ−Ｙ線断面図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】図２の部分拡大図である。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】比較例で得られた光導波路を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
【００２８】
＜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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
図１に示す光導波路１は、下側からクラッド層１１１、コア層（第１のコア層）１３１、クラッド層１１２、コア層（第２のコア層）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。
【００３２】
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。
【００３３】
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（第１の光反射面）１６１２が、光出射端部１Ｂにはミラー（第１の光反射面）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（第２の光反射面）１６１１が、光出射端部１Ｂにはミラー（第２の光反射面）１６１３が、それぞれコア部１４ごとに設けられている。
【００３４】
これらのミラー１６１１、１６１２、１６１３、１６１４は、図２の左右方向に延在するコア部１４の光路を、光導波路１の外部へと変換するものである。
【００３５】
具体的には、図２に示すミラー１６１２は、光入射端部１Ａにおいてコア層１３１のコア部１４の光路（第１の光路）が発光素子７２の発光部７２１と光学的に接続されるよう、光路を上方に９０°変換する。ここでは、変換後の光路、すなわち、発光部７２１とミラー１６１２との間の光路を、第１の変換光路とする。また、図２に示すミラー１６１４は、光出射端部１Ｂにおいてコア層１３１のコア部１４の光路（第１の光路）が受光素子７４の受光部７４１と光学的に接続されるよう、光路を上方に９０°変換する。ここでは、変換後の光路、すなわち、ミラー１６１４と受光部７４１との間の光路を、第１の変換光路とする。
【００３６】
一方、図２に示すミラー１６１１は、光入射端部１Ａにおいてコア層１３２のコア部１４の光路（第２の光路）が発光素子７１の発光部７１１と光学的に接続されるよう、光路を上方に９０°変換する。ここでは、変換後の光路、すなわち、発光部７１１とミラー１６１１との間の光路を、第２の変換光路とする。また、図２に示すミラー１６１３は、光出射端部１Ｂにおいてコア層１３２のコア部１４の光路（第２の光路）が受光素子７３の受光部７３１と光学的に接続されるよう、光路を上方に９０°変換する。ここでは、変換後の光路、すなわち、ミラー１６１３と受光部７３１との間の光路を、第２の変換光路とする。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
（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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
（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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
（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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
（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。
【００６５】
図２に示す凹部１６０２、１６０４は、それぞれクラッド層１１１およびコア層１３１にわたって形成されている。すなわち、凹部１６０２、１６０４は、それぞれ積層体１２の下面からコア層（第１のコア層）１３１の上面まで及んでいる。また、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。すなわち、凹部１６０１、１６０３は、それぞれ積層体１２の下面からコア層（第２のコア層）１３１の上面まで及んでいる。このような凹部１６０１、１６０２、１６０３、１６０４は、それぞれ積層体１２に対して掘り込み加工を施すことにより形成される。そして、凹部１６０２、１６０４の内壁面のうち、コア部１４の露出面がミラー１６１２、１６１４になっている。同様に、凹部１６０１、１６０３の内壁面のうち、コア部１４の露出面がミラー１６１１、１６１３になっている。
【００６６】
なお、図２では省略されているが、凹部１６０１、１６０３はクラッド層１１３にまで及んでいてもよく、凹部１６０２、１６０４はクラッド層１１２にまで及んでいてもよい。さらに、図２では省略されているが、凹部１６０１、１６０３はカバーフィルム３にまで及んでいてもよく、凹部１６０１、１６０２、１６０３、１６０４は支持フィルム２から形成されていてもよい。
【００６７】
図２に示す光導波路１では、このように、ミラーを形成すべきコア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、各層を積層して積層体１２を形成した後、この積層体１２に対して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。したがって、図２に示す光導波路１の構造は、掘り込み加工の際に、１つのコア部１４の位置に基づいて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。
【００６８】
これに対し、従来の光導波路では、各コア層のそれぞれに、そのコア層のみを掘り込む加工または端部を切断する加工を施すことでミラーを形成していたが、ミラーを形成した後、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。
【００６９】
図２に示す光導波路１は、積層体１２を形成した後、全てのミラーを一回の加工プロセスで形成することができるので、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することができる構造である。よって、光導波路１は、高い効率で結合させ得るものとなる。
【００７０】
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。
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。
【００７１】
図２に示す凹部１６０２、１６０４は、それぞれコア層１３１のコア部１４の光路（第１の光路）を含み、かつ積層体１２の上面に直交する面で切断されたとき、その切断面が略Ｖ字状になっている。同様に、図２に示す凹部１６０１、１６０３は、それぞれコア層１３２のコア部１４の光路（第２の光路）を含み、かつ積層体１２の上面に直交する面で切断されたとき、その切断面が略Ｖ字状になっている。
【００７２】
このような形状の凹部は、外光や迷光がミラーに入射し難いため、光結合効率の高いミラーを形成し得るものとなる。また、左右対称の形状であるため、凹部を形成したとしても積層体１２の剛性が不均一になり難い。このため、光導波路１を湾曲させた場合でも、凹部の形成によって曲率が不均一になるのを防止することができ、湾曲に伴う伝送効率の低下を防止することができる。
【００７３】
略Ｖ字状とは、図２に示すような２つの斜辺の長さが等しい台形や、二等辺三角形等の形状を含む。なお、凹部の断面形状は、これらの形状に限定されず、例えば２つの斜辺のうちミラーが形成されていない辺は、第１の光路や第２の光路に対して垂直であってもよく、このような形状も略Ｖ字状に含む。
【００７４】
また、凹部の幅は、コア部１４より広ければ特に限定されないが、図５に示すように、コア部１４より幅広いのが好ましい。
【００７５】
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。この場合、凹部ではなく、光導波路１の角部を欠損させた欠損部にミラーが形成される。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。
【００７６】
（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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
（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。
【００８４】
前述したように、コア層１３１のコア部１４の光路が第１の光路であり、この第１の光路がミラー１６１２、１６１４により図２の上下方向に変換された光路が第１の変換光路である。
【００８５】
同様に、コア層１３２のコア部１４の光路が第２の光路であり、この第２の光路がミラー１６１１、１６１３により図２の上下方向に変換された光路が第２の変換光路である。
【００８６】
そして、これらの第１の変換光路および第２の変換光路が積層体１２の上面と交わる点をそれぞれ接続点１２１とする。
【００８７】
ここで、ミラー１６１２と接続点１２１とを通過する第１の変換光路は、コア層１３２に形成されたコア部１４中で第２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１の変換光路は、コア層１３２に形成されたコア部１４中で第２の光路と交差する。
【００８８】
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。
【００８９】
これに対し、図２に示す光導波路１では、第２の光路を横切るように、かつ、第１の変換光路に沿って延在するように低屈折率層１４５が配置されている。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１の変換光路に沿って、コア層１３２のコア部１４の第２の光路を横切るように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１の変換光路に沿って、コア層１３２のコア部１４の第２の光路を横切るように３つの低屈折率層１４５が配置されている。
【００９０】
これらの低屈折率層１４５は、前述したように、第１の変換光路と第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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
同様に、低屈折率層１４５を配置したことにより、コア層１３２のコア部１４の第２の光路は途中で途切れることとなる。このため、第２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２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。
【００９６】
以上のことから、第１の変換光路に沿って低屈折率層１４５を設けたことにより、第１の変換光路と交差する第２の光路における伝送効率を損なうことなく、第１の変換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。
【００９７】
また、発光素子７２の発光部７２１とミラー１６１２とをつなぐ第１の変換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。
【００９８】
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。
【００９９】
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１の変換光路を挟むように、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１の変換光路は、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１の変換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２の光路に沿って信号光を伝搬するとともに、第１の変換光路に沿って信号光を伝搬する。すなわち、断片Ｆは、第１の変換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。
【０１００】
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１の変換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１の変換光路は第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１の変換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１の変換光路の角度は、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１の変換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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
同様に、低屈折率層１４５を配置したことにより、コア層１３２のコア部１４の第２の光路は途中で途切れることとなる。このため、第２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、前述した理由により、ほとんど反射されることなく透過する。
【０１０７】
以上のことから、第１の変換光路に沿って低屈折率層１４５を設けたことにより、第１の変換光路と交差する第２の光路における伝送効率を損なうことなく、第１の変換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。
【０１０８】
また、ミラー１６１４と受光素子７４の受光部７４１とをつなぐ第１の変換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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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１の変換光路を挟んで、コア層１３２中の第２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１の変換光路は、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１の変換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。
【０１１１】
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１の変換光路近傍には、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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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の変換光路や、ミラー１６１３と受光素子７３とをつなぐ第２の変換光路においても、光結合効率を高めることができる。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
なお、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。
【０１１７】
また、上述したような低屈折率層１４５は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。
【０１１８】
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。
【０１１９】
（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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
以上、説明したように、光導波路１では、積層体１２を形成した後、この積層体１２に対して掘り込み加工を施すことで全てのミラー１６１１、１６１２、１６１３、１６１４を一回の加工プロセスで形成することが可能である。したがって、光導波路１は、掘り込み加工の際に、１つのコア部１４の位置に基づいて加工の基準位置を一度決めてしまえば、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可能な構造であるといえる。よって、光導波路１は、ミラー間の位置ズレを最小限に抑えたものとなり、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１６１１、１６１２、１６１３、１６１４の面精度（加工精度）の許容幅が緩和される。
【０１２６】
また、上述したように、光導波路１では、各ミラー１６１１、１６１２、１６１３、１６１４によって、各第１の変換光路および第２の変換光路が光導波路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の第１の光路または第２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載置するのみで、容易に光結合が実現される。しかも、光導波路１では、第１の変換光路と第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、伝送効率を阻害することなく第１の変換光路と第２の光路の交差を可能にしているので、光導波路１の長手方向に沿って接続点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。
【０１２７】
なお、積層体１２におけるコア層の積層数は特に限定されず、３層以上であってもよい。
【０１２８】
≪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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
＜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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
［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。
【０１４６】
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）。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
（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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
（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。
【０１７０】
（（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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
【化１】
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
（（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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
［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）。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
また、活性放射線９３０の照射量は、０．０５〜９Ｊ／ｃｍ２程度であるのが好ましく、０．１〜６Ｊ／ｃｍ２程度であるのがより好ましく、０．１〜３Ｊ／ｃｍ２程度であるのがさらに好ましい。
【０２０５】
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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
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）。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
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）。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
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。
【０２２１】
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）。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
［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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
また、基準位置を決める場合、以下のようにすれば基準位置の決定が容易である。
まず、コア部１４の１つに対して凹部（ミラー）を形成する。次いで、ミラーを形成したコア部１４に対して、凹部を形成したのとは反対の端部から光を入射する。これにより、入射光がミラーに反射してミラー形成位置が発光する。この発光を捉え、発光位置をその後の加工の基準位置として利用することにより、コア部１４の位置に対して加工の基準位置を正確に合わせることができる。その後、発光位置を原点としながらその他の凹部（ミラー）をまとめて形成すれば、ミラー間の位置関係および離間距離を設計通りに正確に形成することができる。
以上のようにして、光導波路１が得られる。
【０２２７】
＜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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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。
【実施例】
【０２３３】
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
（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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
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。
【０２３８】
【化２】
【０２３９】
【化３】
【０２４０】
（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。
【０２４１】
（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。
【０２４２】
（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。
【０２４３】
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。
【０２４４】
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。
【０２４５】
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。
【０２４６】
（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／ｃｍ２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。
【０２４７】
（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。
【０２４８】
（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。
【０２４９】
（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。
【０２５０】
（実施例４）
全ての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。
（実施例５）
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に干渉している図４に示す低屈折率層１４５４である。
【０２５１】
（実施例６）
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。
【０２５２】
（実施例７）
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。
【０２５３】
（実施例８）
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。
【０２５４】
（実施例９）
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。
【０２５５】
（実施例１０）
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。
【０２５６】
（実施例１１）
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。
【０２５７】
（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。以下、この光導波路の製造方法を説明する。
【０２５８】
まず、実施例１と同様にして、ポリエーテルスルホンフィルム上にクラッド層を形成した。また、同様に、ポリエーテルスルホンフィルム上にコア層形成層を製造した。
【０２５９】
次いで、コア層形成層の上面にフォトマスクを圧着し、実施例１と同様にして紫外線を照射した。フォトマスクとしては、低屈折率層を形成するための開口の形成が省略されているものを用いた。なお、このプロセスを２つのコア層形成層に対して行い、２つのコア層を得た。
【０２６０】
次いで、各コア層に対してレーザー加工を施し、それぞれに凹部（ミラー）を形成した。
【０２６１】
その後、下側からクラッド層、ミラー付きコア層、クラッド層、ミラー付きコア層、クラッド層をこの順で積層した。これにより、図１３に示す光導波路８を得た。
【０２６２】
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、各コア部に対応して凹部８４１、８４２、８４３、８４４が形成されており、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。
【０２６３】
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。
【０２６４】
また、評価にあたっては、第１の変換光路、第１の光路、第１の変換光路と経由する光路２本と、第２の変換光路、第２の光路、第２の変換光路と経由する光路２本の合計４本の光路に対応して、４本の光ファイバーが接続された発光用光ファイバーコネクターと、４本の光ファイバーが接続された受光用光ファイバーコネクターと、をそれぞれ使用し、各光路の挿入損失を測定した後、４本の光路の平均値を算出し、この平均値を前記光導波路の挿入損失として評価を行った。
【０２６５】
＜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
【０２６６】
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。
【０２６７】
【表１】
【０２６８】
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。
【０２６９】
また、伝送損失については、実施例１、８、９、１１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８、９、１１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。
【０２７０】
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。
【符号の説明】
【０２７１】
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
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
ところで、電気配線を光導波路に置き換える際には、２つの光電変換素子を備え、その間を光導波路で接続してなる光導波路モジュールが用いられる。
【０００８】
例えば、特許文献１には、アレイ型光導波路ユニットを２つ重ね、これに光電変換素子を光学的に接続してなる光路変換デバイスが開示されている。
【０００９】
各アレイ型光導波路ユニットには、それぞれ光導波路となる４本のコアが形成されており、２つのアレイ型光導波路ユニットの合計で８本のコアが配置されている。各アレイ型光導波路ユニットのうち、コアの長さ方向の両端には、光軸に対して４５度の角度をなすミラーが形成されている。このミラーにより、コアの光軸が上方に９０度変換されている。
【００１０】
また、各アレイ型光導波路ユニットには、その上面に、４本のコアが形成されたアレイ型光結合用光導波路ユニットが配設されている。そして、アレイ型光導波路ユニットのコアの光軸と、アレイ型光結合用光導波路ユニットのコアの光軸とが、ミラー上で交わるように各ユニットが配置されている。
【００１１】
２つのアレイ型光導波路ユニットでは、ミラーの形成位置がコアの長さ方向に沿ってずれている。このため、全部で８本分のコアの光軸はマトリクス状に分布することとなる。これらの光軸は、ミラーやアレイ型光結合用光導波路ユニットを介して、１つのアレイ型光電変換素子ユニットの各素子面の中心に接続される。
【００１２】
ここで、アレイ型光電変換素子ユニットは、基板上に光電変換素子のチップをマトリクス状に実装してなるものである。したがって、各チップの中心と各アレイ型光導波路ユニットのコアの光軸とを一致させるためには、マトリクス状に実装されたチップの配置とミラーの形成位置とが、マイクロメートルの精度で高度に一致していなければならない。
【００１３】
上述したようにアレイ型光導波路ユニット同士を積層する場合、まず、９０度Ｖ字型ダイヤモンドブレードを用いて各アレイ型光導波路ユニットにそれぞれミラーを形成し、その後、ミラーの位置が互いにずれるようにしてアレイ型光導波路ユニット同士を積層する。この際、ミラー同士の間隔をマイクロメートルの精度で制御しながら積層する必要がある。しかしながら、一旦積層されると微妙な位置合わせは困難になるため、積層作業の効率は極めて低くなり、高精度な位置合わせは困難である。このため、従来の積層型の光導波路では、ミラー間の位置ズレに伴い、光電変換素子との光結合効率の低下が避けられなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００３−１１４３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
このような目的は、下記（１）〜（９）の本発明により達成される。
（１） コア部と前記コア部に隣接する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、コア部と前記コア部に隣接する側面クラッド部とを備える第２のコア層の少なくとも３層が、下方からこの順で積層されてなる積層体と、
前記第１のコア層のコア部の光路である第１の光路上に設けられ、光反射により前記積層体の上面の接続点と光学的に接続されるよう前記第１の光路を変換する第１の光反射面と、
前記第２のコア層のコア部の光路である第２の光路上に設けられ、光反射により前記積層体の上面の接続点と光学的に接続されるよう前記第２の光路を変換する第２の光反射面と、を有し、
前記第１の光反射面は、前記積層体の下面から前記第１のコア層の上面まで及ぶ第１の凹部の内壁面の一部で構成されており、
前記第２の光反射面は、前記積層体の下面から前記第２のコア層の上面まで及ぶ第２の凹部の内壁面の一部で構成されており、
前記第１の凹部および前記第２の凹部は、前記第２の光反射面が第１の光反射面に対して前記第２の光路の延在方向にずれるよう、それぞれ配置されていることを特徴とする光導波路。
【００１７】
（２） 前記積層体の上面から見たとき、前記第１のコア層に設けられたコア部と、前記第２のコア層に設けられたコア部と、が重なっている上記（１）に記載の光導波路。
【００１８】
（３） 前記第１の凹部は、前記第１の光路を含み、かつ前記積層体の上面に直交する面で切断されたとき、その切断面が略Ｖ字状をなしている上記（１）または（２）に記載の光導波路。
【００１９】
（４） 前記第２の凹部は、前記第２の光路を含み、かつ前記積層体の上面に直交する面で切断されたとき、その切断面が略Ｖ字状をなしている上記（１）または（２）に記載の光導波路。
【００２０】
（５） 前記第１の反射面により変換された前記第１の光路を第１の変換光路としたとき、前記第１の変換光路は、前記第２のコア層のコア部内において前記第２の光路と交差している上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の光導波路。
【００２１】
（６） 前記交差の位置近傍に、前記第２の光路を横切るとともに前記第１の変換光路に沿って延在するよう設けられた、前記第２のコア層のコア部より屈折率の低い低屈折率層を有する上記（５）に記載の光導波路。
【００２２】
（７） 前記低屈折率層は、前記第１の変換光路を挟んで、前記第２の光路の一端側と他端側とにそれぞれ設けられている上記（６）に記載の光導波路。
【００２３】
（８） 上記（１）ないし（７）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） 上記（８）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。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、複数のミラーを備えた積層型の光導波路において、ミラー間の位置関係が高度に制御されているため、複数の受光部または複数の発光部を有する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が得られる。
【００２５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】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。
【図２】図１のＹ−Ｙ線断面図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】図２の部分拡大図である。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】比較例で得られた光導波路を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
【００２８】
＜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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
図１に示す光導波路１は、下側からクラッド層１１１、コア層（第１のコア層）１３１、クラッド層１１２、コア層（第２のコア層）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。
【００３２】
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。
【００３３】
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（第１の光反射面）１６１２が、光出射端部１Ｂにはミラー（第１の光反射面）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（第２の光反射面）１６１１が、光出射端部１Ｂにはミラー（第２の光反射面）１６１３が、それぞれコア部１４ごとに設けられている。
【００３４】
これらのミラー１６１１、１６１２、１６１３、１６１４は、図２の左右方向に延在するコア部１４の光路を、光導波路１の外部へと変換するものである。
【００３５】
具体的には、図２に示すミラー１６１２は、光入射端部１Ａにおいてコア層１３１のコア部１４の光路（第１の光路）が発光素子７２の発光部７２１と光学的に接続されるよう、光路を上方に９０°変換する。ここでは、変換後の光路、すなわち、発光部７２１とミラー１６１２との間の光路を、第１の変換光路とする。また、図２に示すミラー１６１４は、光出射端部１Ｂにおいてコア層１３１のコア部１４の光路（第１の光路）が受光素子７４の受光部７４１と光学的に接続されるよう、光路を上方に９０°変換する。ここでは、変換後の光路、すなわち、ミラー１６１４と受光部７４１との間の光路を、第１の変換光路とする。
【００３６】
一方、図２に示すミラー１６１１は、光入射端部１Ａにおいてコア層１３２のコア部１４の光路（第２の光路）が発光素子７１の発光部７１１と光学的に接続されるよう、光路を上方に９０°変換する。ここでは、変換後の光路、すなわち、発光部７１１とミラー１６１１との間の光路を、第２の変換光路とする。また、図２に示すミラー１６１３は、光出射端部１Ｂにおいてコア層１３２のコア部１４の光路（第２の光路）が受光素子７３の受光部７３１と光学的に接続されるよう、光路を上方に９０°変換する。ここでは、変換後の光路、すなわち、ミラー１６１３と受光部７３１との間の光路を、第２の変換光路とする。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
（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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
（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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
（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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
（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。
【００６５】
図２に示す凹部１６０２、１６０４は、それぞれクラッド層１１１およびコア層１３１にわたって形成されている。すなわち、凹部１６０２、１６０４は、それぞれ積層体１２の下面からコア層（第１のコア層）１３１の上面まで及んでいる。また、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。すなわち、凹部１６０１、１６０３は、それぞれ積層体１２の下面からコア層（第２のコア層）１３１の上面まで及んでいる。このような凹部１６０１、１６０２、１６０３、１６０４は、それぞれ積層体１２に対して掘り込み加工を施すことにより形成される。そして、凹部１６０２、１６０４の内壁面のうち、コア部１４の露出面がミラー１６１２、１６１４になっている。同様に、凹部１６０１、１６０３の内壁面のうち、コア部１４の露出面がミラー１６１１、１６１３になっている。
【００６６】
なお、図２では省略されているが、凹部１６０１、１６０３はクラッド層１１３にまで及んでいてもよく、凹部１６０２、１６０４はクラッド層１１２にまで及んでいてもよい。さらに、図２では省略されているが、凹部１６０１、１６０３はカバーフィルム３にまで及んでいてもよく、凹部１６０１、１６０２、１６０３、１６０４は支持フィルム２から形成されていてもよい。
【００６７】
図２に示す光導波路１では、このように、ミラーを形成すべきコア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、各層を積層して積層体１２を形成した後、この積層体１２に対して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。したがって、図２に示す光導波路１の構造は、掘り込み加工の際に、１つのコア部１４の位置に基づいて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。
【００６８】
これに対し、従来の光導波路では、各コア層のそれぞれに、そのコア層のみを掘り込む加工または端部を切断する加工を施すことでミラーを形成していたが、ミラーを形成した後、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。
【００６９】
図２に示す光導波路１は、積層体１２を形成した後、全てのミラーを一回の加工プロセスで形成することができるので、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することができる構造である。よって、光導波路１は、高い効率で結合させ得るものとなる。
【００７０】
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。
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。
【００７１】
図２に示す凹部１６０２、１６０４は、それぞれコア層１３１のコア部１４の光路（第１の光路）を含み、かつ積層体１２の上面に直交する面で切断されたとき、その切断面が略Ｖ字状になっている。同様に、図２に示す凹部１６０１、１６０３は、それぞれコア層１３２のコア部１４の光路（第２の光路）を含み、かつ積層体１２の上面に直交する面で切断されたとき、その切断面が略Ｖ字状になっている。
【００７２】
このような形状の凹部は、外光や迷光がミラーに入射し難いため、光結合効率の高いミラーを形成し得るものとなる。また、左右対称の形状であるため、凹部を形成したとしても積層体１２の剛性が不均一になり難い。このため、光導波路１を湾曲させた場合でも、凹部の形成によって曲率が不均一になるのを防止することができ、湾曲に伴う伝送効率の低下を防止することができる。
【００７３】
略Ｖ字状とは、図２に示すような２つの斜辺の長さが等しい台形や、二等辺三角形等の形状を含む。なお、凹部の断面形状は、これらの形状に限定されず、例えば２つの斜辺のうちミラーが形成されていない辺は、第１の光路や第２の光路に対して垂直であってもよく、このような形状も略Ｖ字状に含む。
【００７４】
また、凹部の幅は、コア部１４より広ければ特に限定されないが、図５に示すように、コア部１４より幅広いのが好ましい。
【００７５】
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。この場合、凹部ではなく、光導波路１の角部を欠損させた欠損部にミラーが形成される。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。
【００７６】
（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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
（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。
【００８４】
前述したように、コア層１３１のコア部１４の光路が第１の光路であり、この第１の光路がミラー１６１２、１６１４により図２の上下方向に変換された光路が第１の変換光路である。
【００８５】
同様に、コア層１３２のコア部１４の光路が第２の光路であり、この第２の光路がミラー１６１１、１６１３により図２の上下方向に変換された光路が第２の変換光路である。
【００８６】
そして、これらの第１の変換光路および第２の変換光路が積層体１２の上面と交わる点をそれぞれ接続点１２１とする。
【００８７】
ここで、ミラー１６１２と接続点１２１とを通過する第１の変換光路は、コア層１３２に形成されたコア部１４中で第２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１の変換光路は、コア層１３２に形成されたコア部１４中で第２の光路と交差する。
【００８８】
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。
【００８９】
これに対し、図２に示す光導波路１では、第２の光路を横切るように、かつ、第１の変換光路に沿って延在するように低屈折率層１４５が配置されている。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１の変換光路に沿って、コア層１３２のコア部１４の第２の光路を横切るように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１の変換光路に沿って、コア層１３２のコア部１４の第２の光路を横切るように３つの低屈折率層１４５が配置されている。
【００９０】
これらの低屈折率層１４５は、前述したように、第１の変換光路と第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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
同様に、低屈折率層１４５を配置したことにより、コア層１３２のコア部１４の第２の光路は途中で途切れることとなる。このため、第２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２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。
【００９６】
以上のことから、第１の変換光路に沿って低屈折率層１４５を設けたことにより、第１の変換光路と交差する第２の光路における伝送効率を損なうことなく、第１の変換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。
【００９７】
また、発光素子７２の発光部７２１とミラー１６１２とをつなぐ第１の変換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。
【００９８】
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。
【００９９】
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１の変換光路を挟むように、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１の変換光路は、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１の変換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２の光路に沿って信号光を伝搬するとともに、第１の変換光路に沿って信号光を伝搬する。すなわち、断片Ｆは、第１の変換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。
【０１００】
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１の変換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１の変換光路は第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１の変換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１の変換光路の角度は、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１の変換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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
同様に、低屈折率層１４５を配置したことにより、コア層１３２のコア部１４の第２の光路は途中で途切れることとなる。このため、第２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、前述した理由により、ほとんど反射されることなく透過する。
【０１０７】
以上のことから、第１の変換光路に沿って低屈折率層１４５を設けたことにより、第１の変換光路と交差する第２の光路における伝送効率を損なうことなく、第１の変換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。
【０１０８】
また、ミラー１６１４と受光素子７４の受光部７４１とをつなぐ第１の変換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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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１の変換光路を挟んで、コア層１３２中の第２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１の変換光路は、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１の変換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。
【０１１１】
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１の変換光路近傍には、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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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の変換光路や、ミラー１６１３と受光素子７３とをつなぐ第２の変換光路においても、光結合効率を高めることができる。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
なお、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。
【０１１７】
また、上述したような低屈折率層１４５は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。
【０１１８】
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。
【０１１９】
（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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
以上、説明したように、光導波路１では、積層体１２を形成した後、この積層体１２に対して掘り込み加工を施すことで全てのミラー１６１１、１６１２、１６１３、１６１４を一回の加工プロセスで形成することが可能である。したがって、光導波路１は、掘り込み加工の際に、１つのコア部１４の位置に基づいて加工の基準位置を一度決めてしまえば、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可能な構造であるといえる。よって、光導波路１は、ミラー間の位置ズレを最小限に抑えたものとなり、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１６１１、１６１２、１６１３、１６１４の面精度（加工精度）の許容幅が緩和される。
【０１２６】
また、上述したように、光導波路１では、各ミラー１６１１、１６１２、１６１３、１６１４によって、各第１の変換光路および第２の変換光路が光導波路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の第１の光路または第２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載置するのみで、容易に光結合が実現される。しかも、光導波路１では、第１の変換光路と第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、伝送効率を阻害することなく第１の変換光路と第２の光路の交差を可能にしているので、光導波路１の長手方向に沿って接続点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。
【０１２７】
なお、積層体１２におけるコア層の積層数は特に限定されず、３層以上であってもよい。
【０１２８】
≪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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
＜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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
［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。
【０１４６】
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）。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
（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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
（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。
【０１７０】
（（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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
【化１】
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
（（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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
［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）。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
また、活性放射線９３０の照射量は、０．０５〜９Ｊ／ｃｍ２程度であるのが好ましく、０．１〜６Ｊ／ｃｍ２程度であるのがより好ましく、０．１〜３Ｊ／ｃｍ２程度であるのがさらに好ましい。
【０２０５】
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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
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）。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
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）。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
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。
【０２２１】
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）。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
［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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
また、基準位置を決める場合、以下のようにすれば基準位置の決定が容易である。
まず、コア部１４の１つに対して凹部（ミラー）を形成する。次いで、ミラーを形成したコア部１４に対して、凹部を形成したのとは反対の端部から光を入射する。これにより、入射光がミラーに反射してミラー形成位置が発光する。この発光を捉え、発光位置をその後の加工の基準位置として利用することにより、コア部１４の位置に対して加工の基準位置を正確に合わせることができる。その後、発光位置を原点としながらその他の凹部（ミラー）をまとめて形成すれば、ミラー間の位置関係および離間距離を設計通りに正確に形成することができる。
以上のようにして、光導波路１が得られる。
【０２２７】
＜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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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。
【実施例】
【０２３３】
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
（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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
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。
【０２３８】
【化２】
【０２３９】
【化３】
【０２４０】
（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。
【０２４１】
（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。
【０２４２】
（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。
【０２４３】
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。
【０２４４】
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。
【０２４５】
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。
【０２４６】
（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／ｃｍ２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。
【０２４７】
（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。
【０２４８】
（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。
【０２４９】
（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。
【０２５０】
（実施例４）
全ての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。
（実施例５）
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に干渉している図４に示す低屈折率層１４５４である。
【０２５１】
（実施例６）
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。
【０２５２】
（実施例７）
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。
【０２５３】
（実施例８）
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。
【０２５４】
（実施例９）
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。
【０２５５】
（実施例１０）
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。
【０２５６】
（実施例１１）
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。
【０２５７】
（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。以下、この光導波路の製造方法を説明する。
【０２５８】
まず、実施例１と同様にして、ポリエーテルスルホンフィルム上にクラッド層を形成した。また、同様に、ポリエーテルスルホンフィルム上にコア層形成層を製造した。
【０２５９】
次いで、コア層形成層の上面にフォトマスクを圧着し、実施例１と同様にして紫外線を照射した。フォトマスクとしては、低屈折率層を形成するための開口の形成が省略されているものを用いた。なお、このプロセスを２つのコア層形成層に対して行い、２つのコア層を得た。
【０２６０】
次いで、各コア層に対してレーザー加工を施し、それぞれに凹部（ミラー）を形成した。
【０２６１】
その後、下側からクラッド層、ミラー付きコア層、クラッド層、ミラー付きコア層、クラッド層をこの順で積層した。これにより、図１３に示す光導波路８を得た。
【０２６２】
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、各コア部に対応して凹部８４１、８４２、８４３、８４４が形成されており、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。
【０２６３】
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。
【０２６４】
また、評価にあたっては、第１の変換光路、第１の光路、第１の変換光路と経由する光路２本と、第２の変換光路、第２の光路、第２の変換光路と経由する光路２本の合計４本の光路に対応して、４本の光ファイバーが接続された発光用光ファイバーコネクターと、４本の光ファイバーが接続された受光用光ファイバーコネクターと、をそれぞれ使用し、各光路の挿入損失を測定した後、４本の光路の平均値を算出し、この平均値を前記光導波路の挿入損失として評価を行った。
【０２６５】
＜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
【０２６６】
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。
【０２６７】
【表１】
【０２６８】
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。
【０２６９】
また、伝送損失については、実施例１、８、９、１１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８、９、１１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。
【０２７０】
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。
【符号の説明】
【０２７１】
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部と前記コア部に隣接する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、コア部と前記コア部に隣接する側面クラッド部とを備える第２のコア層の少なくとも３層が、下方からこの順で積層されてなる積層体と、
前記第１のコア層のコア部の光路である第１の光路上に設けられ、光反射により前記積層体の上面の接続点と光学的に接続されるよう前記第１の光路を変換する第１の光反射面と、
前記第２のコア層のコア部の光路である第２の光路上に設けられ、光反射により前記積層体の上面の接続点と光学的に接続されるよう前記第２の光路を変換する第２の光反射面と、を有し、
前記第１の光反射面は、前記積層体の下面から前記第１のコア層の上面まで及ぶ第１の凹部の内壁面の一部で構成されており、
前記第２の光反射面は、前記積層体の下面から前記第２のコア層の上面まで及ぶ第２の凹部の内壁面の一部で構成されており、
前記第１の凹部および前記第２の凹部は、前記第２の光反射面が第１の光反射面に対して前記第２の光路の延在方向にずれるよう、それぞれ配置されていることを特徴とする光導波路。
【請求項２】
前記積層体の上面から見たとき、前記第１のコア層に設けられたコア部と、前記第２のコア層に設けられたコア部と、が重なっている請求項１に記載の光導波路。
【請求項３】
前記第１の凹部は、前記第１の光路を含み、かつ前記積層体の上面に直交する面で切断されたとき、その切断面が略Ｖ字状をなしている請求項１または２に記載の光導波路。
【請求項４】
前記第２の凹部は、前記第２の光路を含み、かつ前記積層体の上面に直交する面で切断されたとき、その切断面が略Ｖ字状をなしている請求項１または２に記載の光導波路。
【請求項５】
前記第１の反射面により変換された前記第１の光路を第１の変換光路としたとき、前記第１の変換光路は、前記第２のコア層のコア部内において前記第２の光路と交差している請求項１ないし４のいずれかに記載の光導波路。
【請求項６】
前記交差の位置近傍に、前記第２の光路を横切るとともに前記第１の変換光路に沿って延在するよう設けられた、前記第２のコア層のコア部より屈折率の低い低屈折率層を有する請求項５に記載の光導波路。
【請求項７】
前記低屈折率層は、前記第１の変換光路を挟んで、前記第２の光路の一端側と他端側とにそれぞれ設けられている請求項６に記載の光導波路。
【請求項８】
請求項１ないし７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。
【請求項９】
請求項８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。
【請求項１】
コア部と前記コア部に隣接する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、コア部と前記コア部に隣接する側面クラッド部とを備える第２のコア層の少なくとも３層が、下方からこの順で積層されてなる積層体と、
前記第１のコア層のコア部の光路である第１の光路上に設けられ、光反射により前記積層体の上面の接続点と光学的に接続されるよう前記第１の光路を変換する第１の光反射面と、
前記第２のコア層のコア部の光路である第２の光路上に設けられ、光反射により前記積層体の上面の接続点と光学的に接続されるよう前記第２の光路を変換する第２の光反射面と、を有し、
前記第１の光反射面は、前記積層体の下面から前記第１のコア層の上面まで及ぶ第１の凹部の内壁面の一部で構成されており、
前記第２の光反射面は、前記積層体の下面から前記第２のコア層の上面まで及ぶ第２の凹部の内壁面の一部で構成されており、
前記第１の凹部および前記第２の凹部は、前記第２の光反射面が第１の光反射面に対して前記第２の光路の延在方向にずれるよう、それぞれ配置されていることを特徴とする光導波路。
【請求項２】
前記積層体の上面から見たとき、前記第１のコア層に設けられたコア部と、前記第２のコア層に設けられたコア部と、が重なっている請求項１に記載の光導波路。
【請求項３】
前記第１の凹部は、前記第１の光路を含み、かつ前記積層体の上面に直交する面で切断されたとき、その切断面が略Ｖ字状をなしている請求項１または２に記載の光導波路。
【請求項４】
前記第２の凹部は、前記第２の光路を含み、かつ前記積層体の上面に直交する面で切断されたとき、その切断面が略Ｖ字状をなしている請求項１または２に記載の光導波路。
【請求項５】
前記第１の反射面により変換された前記第１の光路を第１の変換光路としたとき、前記第１の変換光路は、前記第２のコア層のコア部内において前記第２の光路と交差している請求項１ないし４のいずれかに記載の光導波路。
【請求項６】
前記交差の位置近傍に、前記第２の光路を横切るとともに前記第１の変換光路に沿って延在するよう設けられた、前記第２のコア層のコア部より屈折率の低い低屈折率層を有する請求項５に記載の光導波路。
【請求項７】
前記低屈折率層は、前記第１の変換光路を挟んで、前記第２の光路の一端側と他端側とにそれぞれ設けられている請求項６に記載の光導波路。
【請求項８】
請求項１ないし７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。
【請求項９】
請求項８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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２２５９５３（Ｐ２０１２−２２５９５３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９０４３１（Ｐ２０１１−９０４３１）
【出願日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
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