光導波路モジュール
【課題】光導波路の固定が確実に行える光導波路モジュールを提供する。
【解決手段】導波路シート２は、端部に傾斜端面６が形成され、傾斜端面６に露出したコア４の端面によって反射面６ａが形成される。実装基板３は、導波路シート２が接着剤１１により接着固定されると共に、反射面６ａと対向する位置に実装凹部９が形成され、実装凹部９に面型発光素子７あるいは面型受光素子８が実装される。実装凹部９は、個々の面型発光素子７及び面型受光素子８に対応して独立して形成され、実装凹部９の両側に導波路支持部１０が形成される。導波路支持部１０は、実装基板３の表面と同一平面であり、導波路シート２の端部で実装凹部９の間の部分は、導波路支持部１０に接着固定される。
【解決手段】導波路シート２は、端部に傾斜端面６が形成され、傾斜端面６に露出したコア４の端面によって反射面６ａが形成される。実装基板３は、導波路シート２が接着剤１１により接着固定されると共に、反射面６ａと対向する位置に実装凹部９が形成され、実装凹部９に面型発光素子７あるいは面型受光素子８が実装される。実装凹部９は、個々の面型発光素子７及び面型受光素子８に対応して独立して形成され、実装凹部９の両側に導波路支持部１０が形成される。導波路支持部１０は、実装基板３の表面と同一平面であり、導波路シート２の端部で実装凹部９の間の部分は、導波路支持部１０に接着固定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端部に傾斜した反射面を備えたシート状の光導波路を実装基板に実装して、面型の光素子を利用できるようにした光導波路モジュールに関する。詳しくは、面型の光素子が実装される実装凹部の両側に導波路支持部を備えて、光導波路の端部を支持できるようにしたものである。
【０００２】
また、反射面の直下に波長選択フィルタを配置することで、簡単な構成で波長多重双方向光伝送を行えるようにしたものである。
【０００３】
更に、実装基板の表面に接着剤の濡れ性を向上させる表面処理を施すことで、実装基板に対する光導波路の接着強度を増加させるものである。
【背景技術】
【０００４】
従来より、電子機器内のボード間、チップ間等の情報伝達は電気信号により行われてきたが、更に超高速、大容量の情報伝送を実現するために、光配線技術が注目されており、光配線技術を利用して波長多重双方向光伝送を行えるようにした導波路型の光モジュールが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
従来の光モジュールでは、端面発光型の発光素子（ＬＤ）と端面受光型の受光素子（ＰＤ）を用いているが、特許文献１の構成では、受光素子を発光素子側とは別の実装用キャリアに実装して光導波路と位置合わせする必要がある。更に、波長多重双方向光伝送を実現する波長フィルタも別部品となっており、導波路端面に固定する必要があり、組立工程が複雑で低コスト化は困難である。
【０００６】
これに対して、面型の受発光素子は作製プロセスが端面型のものに比較して容易であることや表面実装に向いていることなどから、端面型のものに比較して低コスト化に対して有利である。特に面型発光素子（ＶＣＳＥＬ）は、高速で直接変調が可能であるというメリットもあり、低コストな光モジュール用のデバイスとして非常に有望であり、面型の受発光素子を使用した低コストな光モジュールが求められている。
【０００７】
しかし、特許文献１の構成では、発光素子をＶＣＳＥＬに置き換えるためにはさらに別の実装用キャリアが必要となり、組立工程が更に複雑になってしまい、低コスト化が困難であるという問題がある。
【０００８】
そこで、実装用キャリアを用いることなく、ＶＣＳＥＬを実装できるようにした光モジュールが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
特許文献２の構成では、実装基板に凹部を形成してこの凹部に面型の発光素子あるいは受光素子を実装している。また、光導波路の端部に４５度の反射部を形成し、反射部が発光素子あるいは受光素子の直上にくるように、光導波路を実装基板に実装している。
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−３０５３６５号公報
【特許文献２】特開平１０−３００９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
光導波路の端部に４５度の反射部を形成して、面型の光素子との光結合を行うためには、光導波路の反射部が形成された端部を凹部に突き出す構成とする必要がある。このため、凹部に突き出した光導波路の反射部が形成された部分は実装基板に対してフリーとなっており、熱等による光導波路の伸縮によって受発光素子との間に位置ずれが発生することを抑えることができないという問題がある。
【００１２】
また、長期間の使用時には、光導波路の凹部に突き出した部分に反り等が生じ、やはり受発光素子との間の位置ずれや角度ずれを抑えることができず、過剰損失が発生するという問題がある。
【００１３】
更に、実装基板は一般的にシリコンで構成されるが、光導波路を接着固定する接着剤はシリコン基板に対する濡れ性が悪く、接着剤が均一に付かないので、接着強度が不足するという問題がある。そして、接着強度が不足すると、温度の影響等により、光導波路の位置ずれを生じ、受発光素子との間の位置ずれを抑えることができないという問題がある。
【００１４】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、光導波路の固定が確実に行え、かつ構成が簡単な光導波路モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した課題を解決するため、本発明に係る光導波路モジュールは、コアとクラッドを有する光導波路と、光導波路を支持する実装基板とを備えた光導波路モジュールにおいて、光導波路は、少なくとも一の端部に傾斜端面が形成され、傾斜端面に露出したコアの端面によって反射面が形成されると共に、実装基板は、光導波路の下側で反射面と対向する位置に形成され、反射面を介してコアと光結合される面型光素子が実装される実装凹部と、実装凹部の両側に形成され、光導波路を支持する導波路支持部とを備えたものである。
【００１６】
本発明に係る光導波路モジュールでは、実装基板の実装凹部に面型光素子を実装し、反射面を介してコアと面型光素子が光結合するように、光導波路を実装基板に実装すると、実装凹部の部分では接着固定が行えないので、光導波路の端部で実装凹部の上部に位置する部分はフリーとなる。これに対して、実装凹部の両側は、導波路支持部を備えることで、光導波路の端部でフリーとなっている部分の両側は、実装基板に対して接着固定が行われる。
【００１７】
また、本発明に掛かる光導波路モジュールは、コアとクラッドを有する光導波路と、光導波路を支持する実装基板とを備えた光導波路モジュールにおいて、光導波路は、少なくとも一の端部に傾斜端面が形成され、傾斜端面に露出したコアの端面によって反射面が形成されると共に、反射面の直下に、任意の波長領域の光を選択的に反射及び透過させ、光の波長により光路を切り替える波長選択フィルタを備え、反射面を介してコアと光結合する面型光素子が、反射面と対向した光導波路の下側の実装基板に実装されるものである。
【００１８】
本発明に掛かる光導波路モジュールでは、コアを伝搬される光は、反射面で反射して波長選択フィルタに入射される。波長選択フィルタでは、入射した光が波長に応じて反射もしくは透過され、光路が切り替えられる。
【００１９】
更に、本発明に掛かる光導波路モジュールは、コアとクラッドを有する光導波路と、光導波路を支持する実装基板とを備えた光導波路モジュールにおいて、実装基板は、光導波路を接着固定する接着剤に対する濡れ性を向上させる表面処理が施されているものである。
【００２０】
本発明に掛かる光導波路モジュールでは、実装基板に光導波路を接着固定する際に、実装基板の表面に接着剤の濡れ性を向上させる表面処理剤を塗布した後に、接着剤を塗布して光導波路を貼り付ける。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の光導波路モジュールによれば、面型光素子を実装するために形成される実装凹部の両側に導波路支持部を備えて光導波路を支持できるようにすることで、光導波路において、面型光素子との光結合のため、実装基板に接着固定できず空中でフリーとなる部分の両側が実装基板に固定される。これにより、フリーとなる部分が少なくなるので、熱による光導波路の伸縮や、長期的な使用による光導波路の反り等の変形による結合損失の増加を低減することができる。
【００２２】
また、本発明の光導波路モジュールによれば、光導波路の端面に傾斜端面を形成し、この傾斜端面による反射面の直下に波長選択フィルタを配置することで、面型光素子を利用して波長多重双方向光通信が行える光導波路モジュールを、容易な組み立て工程で実現することが可能となる。
【００２３】
更に、本発明の光導波路モジュールによれば、実装基板は、光導波路を接着固定する接着剤に対する濡れ性を向上させる表面処理が施されていることで、接着剤が実装基板上に均一に広がり、十分な接着強度が得られるので、信頼性が向上する。
【００２４】
以上のことから、光結合の特性に優れ、長期にわたり信頼性の高い光導波路モジュールを、低コストで提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の光導波路モジュールの実施の形態について説明する。
【００２６】
＜第１の実施の形態の光導波路モジュールの構成例＞
図１は第１の実施の形態の光導波路モジュールの一例を示す構成図で、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００２７】
第１の実施の形態の光導波路モジュール１Ａは、平面型の光導波路を構成する導波路シート２と、導波路シート２を支持する実装基板３を備える。導波路シート２は、例えば高分子材料で構成され、平行に配置された複数本のコア４と、下部クラッド５ａ及び上部クラッド５ｂを備えて、コア・クラッド構造を有する。コア４は、屈折率が下部クラッド５ａ及び上部クラッド５ｂより若干大きくなるように構成されて、光がコア４に閉じ込められて伝搬される。
【００２８】
導波路シート２は、一方の端部に傾斜端面６を備える。傾斜端面６は、導波路シート２の端部を導波路シート２の下面に対して４５度に傾斜させて構成され、各コア４の端面が露出する。コア４の端面は傾斜端面６と同じ４５度の斜面であり、傾斜端面６に露出するコア４の端面によって反射面６ａが構成される。
【００２９】
実装基板３は、例えばシリコン（Ｓｉ）基板であり、表面に導波路シート２が実装される。また、実装基板３は、面型発光素子（ＶＣＳＥＬ）７と、面型受光素子（ＰＤ）８が、導波路シート２のコア４のピッチに合わせて実装される。
【００３０】
更に、実装基板３は、導波路シート２の各コア４の反射面６ａに対向させて面型発光素子７及び面型受光素子８を実装するため実装凹部９を備える。実装凹部９は、実装基板３の表面の一部を凹状にして形成され、底面には電極パッド９ａを備える。
【００３１】
面型発光素子７は、発光部７ａが導波路シート２の所定のコア４の反射面６ａと対向するように実装凹部９に実装され、電極パッド９ａと電気的に接続される。また、ボンディングパッド７ｂが図示しない電子部品とワイヤボンディングにより電気的に接続される。
【００３２】
面型受光素子８は、受光部８ａが所定のコア４の反射面６ａと対向するように実装凹部９に実装され、電極パッド９ａと電気的に接続される。また、ボンディングパッド８ｂが図示しない電子部品とワイヤボンディングにより電気的に接続される。
【００３３】
実装凹部９は、個々の面型発光素子７及び面型受光素子８に対応して独立して形成され、各実装凹部９の両側には、導波路支持部１０が形成される。導波路支持部１０は、導波路シート２が実装される実装基板３の表面と同一の平面で構成され、導波路シート２の一方の端部側を支持する。
【００３４】
導波路シート２は、接着剤１１により実装基板３に接着固定される。接着剤１１による接着位置１１ａは、実装基板３の上面で、導波路シート２と接する箇所の全面であり、導波路シート２と接しない実装凹部９の両側の導波路支持部１０も接着位置１１ａとなる。
【００３５】
なお、光導波路モジュール１Ａは、図示しない光ファイバが接続されて、導波路シート２のコア４と光学的に結合している。例えば、実装基板３に形成した図示しないガイド溝に光ファイバを嵌めて、導波路シート２のコア４と光ファイバとの位置合わせを行う構成を備えても良いし、導波路シート２に形成した図示しないガイド溝に光ファイバを嵌めて、導波路シート２のコア４と光ファイバとの位置合わせを行う構成を備えても良い。
【００３６】
＜第１の実施の形態の光導波路モジュールの動作例＞
光導波路モジュール１Ａは、電気信号が面型発光素子７で光信号に変換される。面型発光素子７は、実装基板３の表面に対して鉛直方向に光を出射する。これにより、面型発光素子７の発光部７ａから出射された出力光信号は、導波路シート２の傾斜端面６の下面から入射し、対向するコア４の反射面６ａで反射することで光の伝搬方向が９０度変換されて、導波路シート２のコア４を伝搬される。そして、導波路シート２のコア４を伝搬された光信号は、図示しない光ファイバを伝搬されて対向機器で受光される。
【００３７】
図示しない対向機器から出力され、光ファイバを伝搬された入力光信号は、導波路シート２のコア４を伝搬され、反射面６ａで反射することで光の伝搬方向が９０度変換される。面型受光素子８は、実装基板３の表面に対して鉛直方向からの光が入射される。これにより、導波路シート２においてコア４の反射面６ａで反射した光信号は、傾斜端面６の下面から出射して、対向する面型受光素子８の受光部８ａで受光され、面型受光素子８で電気信号に変換される。
【００３８】
＜実装基板の製造工程例＞
図２は実装基板３の製造工程例を示す工程説明図で、次に、第１の実施の形態の光導波路モジュール１Ａを構成する実装基板３の製造工程について説明する。
【００３９】
実装基板３を形成する材料として、表面に熱酸化膜１２ａのあるシリコン基板１２（結晶方位＜１００＞）を用いる。まず、図１で説明した面型発光素子７及び面型受光素子８を実装する実装凹部９を作成する位置が開口するように、図２（ａ）に示すようにシリコン基板１２の表面に所定の開口部１３ａを有するフォトレジスト１３をパターンニングする。
【００４０】
その後、フッ素系ガスを用いたイオンエッチング（RIE:Reactive Ion Etching）により、開口部分の熱酸化膜１２ａを除去する。マスクしたフォトレジスト１３は、酸素プラズマによるアッシングにより除去する。
【００４１】
次に、図２（ｂ）に示すように、シリコン基板１２を例えば７０℃のＫＯＨ水溶液（濃度２０ｗｔ％）に入れてシリコンのエッチングを行い、実装凹部９を形成する。
【００４２】
次に、図２（ｃ）に示すように、実装凹部９の底面に所定のパターンで電極パッド９ａを形成する。本例では、電極パッド９ａの構成は、下層からチタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）の３層構造とし、金属膜形成には蒸着を用い、パターン形成にはフォトレジストを用いたリフトオフ工程により電極パット９ａを形成する。
【００４３】
金属膜形成の方法としては、蒸着の他にもメッキやスパッタ等でもよい。また、パターン形成もエッチングによる方法を用いても良い。
【００４４】
そして、ウエハ状態で作製を行った場合は、最後に実装基板３の形態にダイシングして、実装凹部９を備えた実装基板３が完成する。
【００４５】
＜第１の実施の形態の導波路シートの製造工程例＞
図３は導波路シート２の製造工程例を示す説明図で、次に、第１の実施の形態の光導波路モジュール１Ａを構成する導波路シート２の製造工程について説明する。
【００４６】
まず、図３（ａ）に示すように、下部クラッド５ａを構成する紫外線硬化型の高分子材料をスピンコート等により支持基板１４上に塗布し、プリベークを行った後、紫外線を照射して薄膜を硬化させ、下部クラッド５ａを形成する。
【００４７】
次に、図３（ｂ）に示すように、コア４を構成する紫外線硬化型の高分子材料をスピンコート等により下部クラッド５ａ上に塗布し、コア４のパターンが形成された図示しないマスクを介して紫外線を照射することでコア４を形成する部位を硬化させ、溶液現像によってコア４の形成部位以外を除去して、所定のパターンでコア４を形成する。コア４を構成する高分子材料は、下部クラッド５ａ及び上部クラッド５ｂを構成する高分子材料より若干屈折率が大きい材料を用いる。
【００４８】
次に、図３（ｃ）に示すように、上部クラッド５ｂを構成する紫外線硬化型の高分子材料をスピンコート等により下部クラッド５ａ及びコア４上に塗布し、プリベークを行った後、紫外線照射及びポストベークを行って薄膜を硬化させ、上部クラッド５ｂを形成する。本例では、上部クラッド５ｂを構成する高分子材料は、下部クラッド５ａを構成する高分子材料と同じ材料を用いているが、下部クラッド５ａと屈折率がほぼ等しければ、別の材料を用いることも可能である。
【００４９】
次に、図１で説明した傾斜端面６が形成される辺となる部分を、図３（ｄ）に示すように、４５度の角度を持つダイシングプレートを用いてダイシングすることで、傾斜端面６及び反射面６ａを形成する。また、他の辺となる部分は、９０度の角度を持つダイシングプレートを用いてダイシングすることで、所定の形状の導波路シート２を切り出す。
【００５０】
そして、図３（ｅ）に示すように、導波路シート２を支持基板１４から剥離して、導波路シート２が完成する。
【００５１】
なお、以上の例では、紫外線硬化型の高分子材料を用いてフォトリソグラフィプロセスによりコア４のパターンを形成したが、熱硬化型の樹脂を用いて金型成形によってパターンニングする方法や、金属マスク等でマスクしてＲＩＥでパターンを転写して形成する方法等もある。
【００５２】
＜第１の実施の形態の光導波路モジュールの製造工程例＞
図２で説明した工程で作製した実装基板３に、面型発光素子７及び面型受光素子８等を実装すると共に、図３で説明した工程で作製した導波路シート２を実装して、図１に示すような光導波路モジュール１Ａが形成される。
【００５３】
以下に、光導波路モジュール１Ａ全体の製造工程例を説明すると、図２で説明した工程で作製した実装基板３の実装凹部９に、面型発光素子７及び面型受光素子８と、図示しない電子部品等を実装し、ワイヤボンディング等により電気的な接続を行う。
【００５４】
次に、図３で説明した工程で作製した導波路シート２を、各コア４の反射面６ａが、対応する面型発光素子７の発光部７ａ及び面型受光素子８の受光部８ａの真上にくるように位置合わせを行い、接着剤１１で実装基板３に固定する。
【００５５】
導波路シート２は光を透過するので、接着剤１１には可視光（４０５，４３６ｎｍ）硬化型の接着剤を使用し、導波路シート２の位置合わせ後に可視光を照射して接着剤１１を硬化させ、導波路シート２を実装基板３に接着固定する。
【００５６】
ここで、導波路シート２の傾斜端面６側の端部は実装凹部９上に位置する。このため、隣り合う実装凹部９の間の導波路支持部１０にも接着剤１１が塗布されて、導波路シート２が実装基板３に接着されるようにする。
【００５７】
このように、面型発光素子７及び面型受光素子８を実装するために形成される実装凹部９の両側に導波路支持部１０を備えて導波路シート２を支持できるようにすることで、導波路シート２において、面型発光素子７あるいは面型受光素子８との光結合のため、実装基板３に接着固定できず空中でフリーとなる部分の両側が実装基板３に固定される。これにより、フリーとなる部分が少なくなるので、熱による導波路シート２の伸縮や、長期的な使用による導波路シート２の反り等の変形による結合損失の増加を低減することができる。
【００５８】
上述したように、実装基板３に実装凹部９を形成して面型発光素子７及び面型受光素子８を実装し、傾斜端面６による反射面６ａを有する導波路シート２を実装基板３に実装して、導波路シート２と面型発光素子７及び面型受光素子８との光結合を行う構成では、実装凹部９は、面型発光素子７及び面型受光素子８が実装基板３の表面から突出しない深さとする必要がある。
【００５９】
また、面型発光素子７及び面型受光素子８と導波路シート２とのギャップが広いと、光の結合効率が低下するので、面型発光素子７及び面型受光素子８と導波路シート２とのギャップは厳密にコントロールする必要がある。
【００６０】
このため、実装基板３はシリコン基板で形成すると良い。実装基板３にシリコンを用いることにより、異方性エッチングによって高精度な実装凹部９を容易に形成することができるため、面型発光素子７及び面型受光素子８との間のギャップを精密にコントロールすることができ、良好な光結合を得ることができる。また、導波路支持部１０の形成部位を残して実装凹部９を形成できるので、隣り合う実装凹部９の間に導波路支持部１０を形成することができる。更に、シリコンは熱伝導率が高く、良好な放熱特性を得ることができる。
【００６１】
＜第２の実施の形態の光導波路モジュールの構成例＞
図４は第２の実施の形態の光導波路モジュールの一例を示す構成図で、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。以下の説明で、第１の実施の形態の光導波路モジュール１Ａと同じ構成については同じ番号を付して説明する。
【００６２】
第２の実施の形態の光導波路モジュール１Ｂは 導波路シート２を支持する実装基板３に面型発光素子７及び面型受光素子８を実装する実装凹部９を形成し、実装凹部９の両側で導波路シート２の下側となる位置には導波路支持部１０を形成すると共に、各実装凹部９の間で導波路シート２より外側となる位置には連結凹部９ｂを形成し、各実装凹部９の後方を連結凹部９ｂで連結したものである。
【００６３】
連結凹部９ｂは、実装凹部９と同様に実装基板３の表面の一部を凹状にして形成され、上述したエッチングによる実装凹部９の形成プロセスで実装凹部９と一括して形成される。
【００６４】
更に、第２の実施の形態の光導波路モジュール１Ｂは、連結凹部９ｂを利用して、各実装凹部９に透明樹脂１５が充填される。透明樹脂１５は、耐湿性を有し、かつ、導波路シート２と同等の屈折率を有する透明な樹脂であり、例えばポリイミドシリコンを利用する。
【００６５】
各実装凹部９では、面型発光素子７及び面型受光素子８と、導波路シート２において光が入出射する導波路シート２の下端面との間に透明樹脂１５が充填される。これにより、導波路シート２の入射端面における反射による過剰損失の低減と、反射戻り光による面型発光素子７の出力モードの変化等を抑えて、導波路シート２からの出力光を安定化することが可能となる。
【００６６】
また、透明樹脂１５として耐湿性のある材料を利用することで、面型発光素子７及び面型受光素子８への水分を遮蔽することができるため、面型発光素子７及び面型受光素子８の信頼性を向上させることが可能となる。
【００６７】
そして、第２の実施の形態の光導波路モジュール１Ｂでは、各実装凹部９が連結凹部９ｂで連結されているので、各実装凹部９に透明樹脂１５を充填する工程において、一度の充填で連結凹部９ｂを介して全ての実装凹部９に透明樹脂１５を充填できるので、工程を簡易にすることができる。
【００６８】
なお、第１の実施の形態の光導波路モジュール１Ａのように、独立した形態の実装凹部９に透明樹脂１５を充填する構成とすることもできるが、個々の実装凹部９は体積が小さく、充填する透明樹脂１５の量のコントロールが難しい。これに対して、各実装凹部９を連結凹部９ｂで連結することで、実装凹部９が分割されている場合に比較して凹部の体積が大きくなるため、充填する透明樹脂１５のコントロールが容易となり、透明樹脂１５の実装工程を容易に行うことができる。
【００６９】
ここで、第２の実施の形態の光導波路モジュール１Ｂにおいても、実装凹部９の両側で導波路シート２の下側となる位置には導波路支持部１０が形成され、導波路シート２において、面型発光素子７あるいは面型受光素子８との光結合のため、実装基板３に接着固定できず空中でフリーとなる部分の両側が実装基板３に固定される。
【００７０】
これにより、第１の実施の形態の光導波路モジュール１Ａと同様に、導波路シート２においてフリーとなる部分が少なくなるので、熱による導波路シート２の伸縮や、長期的な使用による導波路シート２の反り等の変形による結合損失の増加を低減することができる。
【００７１】
＜第３の実施の形態の光導波路モジュールの構成例＞
図５は第３の実施の形態の光導波路モジュールの一例を示す構成図で、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。以下の説明で、第１の実施の形態の光導波路モジュール１Ａと同じ構成については同じ番号を付して説明する。
【００７２】
第３の実施の形態の光導波路モジュール１Ｃは、平面型の光導波路を構成する導波路シート２と、導波路シート２を支持する実装基板３を備える。導波路シート２は、例えば高分子材料で構成され、第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂと、下部クラッド５ａ及び上部クラッド５ｂを備えて、コア・クラッド構造を有する。第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂは、屈折率が下部クラッド５ａ及び上部クラッド５ｂより若干大きくなるように構成されて、光が第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂに閉じ込められて伝搬される。
【００７３】
第１のコア４ａと第２のコア４ｂは交差部４ｃで交差し、交差部４ｃにおける第１のコア４ａと第２のコア４ｂの交差角は９０度である。交差部４ｃは、導波路シート２の一の辺に位置し、交差部４ｃが位置する導波路シート２の一の辺は、第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂに対して４５度の角度で延在している。また、第２のコア４ｂの端部が位置する導波路シート２の他の辺は、第２のコア４ｂに対して９０度の角度で延在している。
【００７４】
そして、交差部４ｃが位置する導波路シート２の一の辺は、導波路シート２の下面に対して４５度に傾斜させて第１の傾斜端面１６ａを備え、第２のコア４ｂの端部が位置する導波路シート２の他の辺は、導波路シート２の下面に対して４５度に傾斜させて第２の傾斜端面１６ｂを備える。
【００７５】
第１の傾斜端面１６ａは、第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂの交差部４ｃにおける端面が露出して第１の反射面１７ａが形成される。また、第２の傾斜端面１６ｂは、第２のコア４ｂの端面が露出して第２の反射面１７ｂが形成される。
【００７６】
導波路シート２は、第１のコア４ａと第２のコア４ｂの交差部４ｃに形成される第１の反射面１７ａと対向した下面側に波長選択フィルタ１８を備える。波長選択フィルタ１８は、任意の波長領域における光を選択的に反射及び透過させる機能を有し、例えば、波長λ１の光は反射し、波長λ２の光は透過するように構成される。本例では、波長選択フィルタ１８は、後述するように導波路シート２の下部クラッド５ａ内に形成される。
【００７７】
実装基板３は、例えばシリコン（Ｓｉ）基板であり、表面に導波路シート２が実装される。また、実装基板３は、面型発光素子（ＶＣＳＥＬ）７と、面型受光素子（ＰＤ）８が実装される。
【００７８】
更に、実装基板３は、導波路シート２の第１の反射面１７ａに対向させて面型受光素子８を実装し、第２の反射面１７ｂに対向させて面型発光素子７を実装するため、実装凹部９を備える。実装凹部９は、実装基板３の表面の一部を凹状にして形成され、底面には電極パッド９ａを備える。
【００７９】
面型発光素子７は、発光部７ａが導波路シート２の第２の反射面１７ｂと対向するように実装凹部９に実装され、電極パッド９ａと電気的に接続される。また、ボンディングパッド７ｂが図示しない電子部品とワイヤボンディングにより電気的に接続される。
【００８０】
面型受光素子８は、受光部８ａが第１の反射面１７ａと対向するように実装凹部９に実装され、電極パッド９ａと電気的に接続される。また、ボンディングパッド８ｂが図示しない電子部品とワイヤボンディングにより電気的に接続される。
【００８１】
実装凹部９は、面型発光素子７及び面型受光素子８に対応して独立して形成され、各実装凹部９の両側には、導波路支持部１０が形成される。導波路支持部１０は、導波路シート２が実装される実装基板３の表面と同一の平面で構成され、導波路シート２の端部側を支持する。
【００８２】
導波路シート２は、接着剤１１により実装基板３に接着固定される。接着剤１１による接着位置は、実装基板３の上面で、導波路シート２と接する箇所の全面であり、導波路シート２と接しない実装凹部９の両側の導波路支持部１０も接着位置となる。
【００８３】
なお、光導波路モジュール１Ｃは、図示しない光ファイバが接続されて、導波路シート２の第１のコア４ａと光学的に結合している。例えば、実装基板３に形成した図示しないガイド溝に光ファイバを嵌めて、導波路シート２の第１のコア４ａと光ファイバとの位置合わせを行う構成を備えても良いし、導波路シート２に形成した図示しないガイド溝に光ファイバを嵌めて、導波路シート２の第１のコア４ａと光ファイバとの位置合わせを行う構成を備えても良い。
【００８４】
＜第３の実施の形態の光導波路モジュールの動作例＞
光導波路モジュール１Ｃは、図示しない対向機器からの入力信号が波長λ２（例えば、λ２＝７９０ｎｍ）の光信号で光ファイバを介して導波路シート２に入射される。導波路シート２に入射された入力光信号は、第１のコア４ａを伝搬され、第１の反射面１７ａで反射することで光の伝搬方向が９０度変換されて、波長選択フィルタ１８に入射する。
【００８５】
波長選択フィルタ１８は、上述したように波長λ２の光は透過するので、第１の反射面１７ａで反射した図示しない対向機器からの光信号は、波長選択フィルタ１８を透過して導波路シート２の第１の傾斜端面１６ａの下面側から出射し、面型受光素子８の受光部８ａで受光されて、面型受光素子８で電気信号に変換される。
【００８６】
一方、光導波路モジュール１Ｃでは、電気信号が面型発光素子７で光信号に変換される。ここで、面型発光素子７の発振波長はλ１（例えば、λ１＝８５０ｎｍ）とする。面型発光素子７の発光部７ａから出射された出力光信号は、導波路シート２の第２の傾斜端面１６ｂの下面側から入射し、第２の反射面１７ｂで反射することで光の伝搬方向が９０度変換されて、導波路シート２の第２のコア４ｂを伝搬される。
【００８７】
導波路シート２の第２のコア４ｂを伝搬された光信号は、第１の反射面１７ａで反射することで光の伝搬方向が９０度変換されて、波長選択フィルタ１８に入射する。
【００８８】
波長選択フィルタ１８は、上述したように波長λ１の光は反射するので、第１の反射面１７ａで反射した面型発光素子７からの光信号は、波長選択フィルタ１８で反射して再度第１の反射面１７ａで反射することで光の伝搬方向が９０度変換されて、第１のコア４ａを伝搬される。そして、導波路シート２の第１のコア４ａを伝搬された光信号は、図示しない光ファイバを伝搬されて対向機器で受光される。
【００８９】
図示しない対向機器では、光導波路モジュール１Ｃと対になる光導波路モジュールとして、光導波路モジュール１Ｃと同じ構成で、かつ、波長λ１の光は透過し、波長λ２の光は反射する波長選択フィルタと、発振波長λ２の面型発光素子を備えた光導波路モジュールを用いることで、複数の異なる波長の光信号の分離多重化を行って、１本の光ファイバに複数の異なる波長の光信号を伝送させることが可能となる。
【００９０】
これにより、光導波路モジュール１Ｃを備えることで、波長多重双方向光通信（ＷＤＭ）が行われるシステムの構築が可能となる。
【００９１】
＜第３の実施の形態の導波路シートの製造工程例＞
図６は導波路シート２の製造工程例を示す説明図で、次に、第３の実施の形態の光導波路モジュール１Ｃを構成する導波路シート２の製造工程について説明する。
【００９２】
まず、図６（ａ）に示すように、下部クラッド５ａの第１層を構成する紫外線硬化型の高分子材料をスピンコート等により支持基板１４上に塗布し、プリベークを行った後、紫外線を照射して薄膜を硬化させ、下部クラッド第１層５ａ（１）を形成する。
【００９３】
次に、図６（ｂ）に示すように、下部クラッド第１層５ａ（１）上の所定の位置に、波長選択フィルタ１８を構成する誘電体多層膜を形成する。本例では、まず、フォトレジストを塗布し、誘電体多層膜を形成したい部分はパターンニングして取り除く。次に誘電体多層膜を蒸着によって下部クラッド第１層５ａ（１）の全面に形成した後、溶液でフォトレジストをエッチングして、フォトレジストとフォトレジスト上の誘電体多層膜を取り除くリフトオフ工程によって、所望の場所にのみ誘電体多層膜による波長選択フィルタ１８を形成する。
【００９４】
次に、図６（ｃ）に示すように、下部クラッド第１層５ａ（１）と同様の工程によって、下部クラッド第１層５ａ（１）の上に下部クラッド第２層５ａ（２）を形成する。これにより、下部クラッド第１層５ａ（１）と下部クラッド第２層５ａ（２）の間の所定の位置に、波長選択フィルタ１８を挟み込んだ形態で下部クラッド５ａが形成される。
【００９５】
次に、図６（ｄ）に示すように、第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂを構成する紫外線硬化型の高分子材料をスピンコート等により下部クラッド５ａ上に塗布し、第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂのパターンが形成された図示しないマスクを介して紫外線を照射することで第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂを形成する部位を硬化させ、溶液現像によってコアの形成部位以外を除去して、所定のパターンで第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂを形成する。第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂを構成する高分子材料は、下部クラッド５ａ及び上部クラッド５ｂを構成する高分子材料より若干屈折率が大きい材料を用いる。
【００９６】
次に、図６（ｅ）に示すように、上部クラッド５ｂを構成する紫外線硬化型の高分子材料をスピンコート等により下部クラッド５ａ及び第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂ上に塗布し、プリベークを行った後、紫外線照射及びポストベークを行って薄膜を硬化させ、上部クラッド５ｂを形成する。本例では、上部クラッド５ｂを構成する高分子材料は、下部クラッド５ａを構成する高分子材料と同じ材料を用いているが、下部クラッド５ａと屈折率がほぼ等しければ、別の材料を用いることも可能である。
【００９７】
次に、図５で説明した第１の傾斜端面１６ａ及び第２の傾斜端面１６ｂが形成される辺となる部分を、図６（ｆ）に示すように、４５度の角度を持つダイシングプレートを用いてダイシングすることで、第１の傾斜端面１６ａ及び第１の反射面１７ａと、第２の傾斜端面１６ｂ及び第２の反射面１７ｂを形成する。また、他の辺となる部分は、９０度の角度を持つダイシングプレートを用いてダイシングすることで、所定の形状の導波路シート２を切り出す。
【００９８】
そして、図６（ｇ）に示すように、導波路シート２を支持基板１４から剥離して、導波路シート２が完成する。
【００９９】
なお、以上の例では、紫外線硬化型の高分子材料を用いてフォトリソグラフィプロセスにより第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂのパターンを形成したが、熱硬化型の樹脂を用いて金型成形によってパターンニングする方法や、金属マスク等でマスクしてＲＩＥでパターンを転写して形成する方法等もある。
【０１００】
＜第３の実施の形態の光導波路モジュールの製造工程例＞
以下に、光導波路モジュール１Ｃ全体の製造工程例を説明する。なお、実装基板３の製造工程は、図２で説明した工程と同じで良い。まず、実装基板３の実装凹部９に、面型発光素子７及び面型受光素子８と、図示しない電子部品等を実装し、ワイヤボンディング等により電気的な接続を行う。
【０１０１】
次に、図６で説明した工程で作製した導波路シート２を、第１の反射面１７ａが面型受光素子８の受光部８ａの真上に位置し、かつ、第２の反射面１７ｂが面型発光素子７の発光部７ａの真上に位置するように位置合わせを行い、接着剤１１で実装基板３に固定する。
【０１０２】
導波路シート２は光を透過するので、接着剤１１には可視光（４０５，４３６ｎｍ）硬化型の接着剤を使用し、導波路シート２の位置合わせ後に可視光を照射して接着剤１１を硬化させ、導波路シート２を実装基板３に接着固定する。
【０１０３】
そして、第１のコア４ａの他方の端面を露出させた導波路シート２の垂直カット辺に図示しない光ファイバを接合することで、上述したように、波長多重双方向光通信が行える光導波路モジュール１Ｃが完成する。
【０１０４】
以上のように、導波路シート２の端面に第１の傾斜端面１６ａを形成し、この第１の傾斜端面１６ａによる第１の反射面１７ａの直下に波長選択フィルタ１８を配置すると共に、第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂを第１の反射面１７ａの下で分岐する構成とすることで、面型発光素子７及び面型受光素子８を利用して波長多重双方向光通信が行える光導波路モジュール１Ｃを、容易な組み立て工程で実現することが可能となる。
【０１０５】
また、波長選択フィルタ１８を導波路シート２内に集積して作製するプロセスも可能であるので、波長選択フィルタ１８の実装工程を省くことができる。
【０１０６】
なお、以上の構成では、下部クラッド５ａを２層にしてその間に波長選択フィルタ１８を形成したが、下部クラッド５ａを２層に分けずに１層の下部クラッド５ａとして形成し、その上に波長選択フィルタ１８を形成した後に、コア層を形成する構成としても良い。
【０１０７】
このような構成では、第１の反射面１７ａで反射した光が下部クラッド５ａに出て拡散することなく波長選択フィルタ１８で反射されて、第２のコア４ｂに結合されるため、結合損失を低減することができる。但し、第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂの直下に波長選択フィルタ１８が存在するので、波長選択フィルタ１８の形成部位ではコアにおける光の伝搬損失が増大する。よって、波長選択フィルタ１８は、なるべく光が反射する部分のみに形成する必要がある。
【０１０８】
＜第４の実施の形態の光導波路モジュールの構成例＞
図７は第４の実施の形態の光導波路モジュールの一例を示す構成図で、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。以下の説明で、第３の実施の形態の光導波路モジュール１Ｃと同じ構成については同じ番号を付して説明する。
【０１０９】
第４の実施の形態の光導波路モジュール１Ｄは、波長選択フィルタ１８を導波路シート２内に集積せず、導波路シート２の第１の反射面１７ａと対向する下部クラッド５ａの下面に、別途作製した波長選択フィルタ１８を貼り付けた構成である。更に、波長選択フィルタ１８の大きさを、面型受光素子８が実装される実装凹部９の大きさに合わせてある。
【０１１０】
他の構成及び動作は第３の光導波路モジュール１Ｃと同様である。さて、波長選択フィルタ１８を下部クラッド５ａの下面に貼り付け、その大きさを、面型受光素子８が実装される実装凹部９の大きさに合わせることで、面型発光装置７から出射され、第２のコア４ｂに結合せずにクラッド層に結合した迷光が、第１の傾斜端面１６ａで面型受光素子８方向に反射しても、波長選択フィルタ１８で反射され、導波路シート２の下面からは出射しない。これにより、迷光が多重反射により面型受光素子８に入射してクロストークとなることを防ぐことができる。
【０１１１】
なお、第３の実施の形態及び第４の実施の形態では、信号が入出力されるコアは１本であるが、多数本のコアを所定のパターンで配置して、マルチチャンネルで送受信を行う光導波路モジュールを構成することも可能である。
【０１１２】
＜第５の実施の形態の光導波路モジュールの構成例＞
上述した第１〜第４の実施の形態の光導波路モジュール１は、フィルム化した導波路シート２を実装基板３に接着剤１１で貼り付けているが、実装基板３に対する接着剤１１の濡れ性が悪いと、導波路シート２に均一に接着剤１１が付かず、接着強度が低下する。
【０１１３】
接着剤１１が均一に付かないと、特に、温湿度の影響による接着強度の低下が顕著に見られ、接着強度の低下から導波路シート２の位置ずれを生じ、光素子との結合に問題を生じる。このため、導波路シート２を実装基板３に貼り付ける前に、実装基板３の表面に表面処理を行う。
【０１１４】
図８は第５の実施の形態の光導波路モジュール１Ｅの要部構成を示す断面図である。光導波路モジュール１Ｅは、例えば、図１に示す光導波路モジュール１Ａと同様に、フィルム化した導波路シート２が実装基板３に接着剤１１により貼り付けられている。
【０１１５】
導波路シート２は、例えば高分子材料で構成され、コア４と下部クラッド５ａ及び上部クラッド５ｂを備えて、コア・クラッド構造を有する。また、実装基板３はシリコン基板である。
【０１１６】
そして、実装基板３上に塗布された表面処理剤１９上に接着剤１１を塗布することで、実装基板３に対する接着剤１１の濡れ性を向上させている。表面処理剤１９としては、シランカップリング剤を用いる。
【０１１７】
＜第５の実施の形態の光導波路モジュールの製造工程例＞
図９は第５の実施の形態の光導波路モジュールの製造工程例を示す説明図で、以下に、第５の実施の形態における光導波路モジュール１Ｅの製造工程例を説明する。なお、実装基板３の製造工程は、例えば図２で説明した工程と同じで良く、導波路シート２の製造工程は、例えば図３で説明した工程と同じで良い。
【０１１８】
まず、図１等に示す実装凹部９が形成された実装基板３の表面に、図９（ａ）に示すように、表面処理剤１９としてシランカップリング剤を塗布する。次に、図１等に示すように、実装基板３の実装凹部９に、面型発光素子７及び面型受光素子８と、図示しない電子部品等を実装し、ワイヤボンディング等により電気的な接続を行う。
【０１１９】
次に、図９（ｂ）に示すように、実装基板３上に塗布された表面処理剤（シランカップリング剤）１９上に例えば可視光硬化型の接着剤１１を塗布し、図３で説明した工程で作製した導波路シート２の位置合わせを行った後、可視光を照射して接着剤１１を硬化させ、導波路シート２を実装基板３に接着固定する。
【０１２０】
＜第５の実施の形態の光導波路モジュールの効果＞
具体的な実施例として、図３に示すプロセスで支持基板１４上に厚さ約３０μｍの下部クラッド５ａ、断面形状が四角形で、そのサイズが約４０×４０μｍのコア４、厚さ約３０μｍの上部クラッド５ｂを順次積層形成して導波路シート２を作製した。そして、傾斜端面６をダイシングにより形成し、支持基板１４から剥離して厚さ約１００μｍのフィルム状の導波路シート２を作製した。
【０１２１】
実装基板３は、図２に示すプロセスで作製した。この実装基板３の表面に、表面処理剤１９として５ｗ％のシランカップリング剤水溶液を塗布し、１００℃５分で乾燥させた。シランカップリング剤としては、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシランを用いた。
【０１２２】
その後、表面処理剤（シランカップリング剤）１９上に接着剤１１を塗布し、導波路シート２を接着固定して図８に示すような断面構造の光導波路モジュール１Ｅを作製した。
【０１２３】
図１０は比較例の光導波路モジュールの一例を示す断面図である。比較例の光導波路モジュールは、図２に示すプロセスで作製した実装基板３上に、表面処理剤（シランカップリング剤）１９を塗布せずに、接着剤１１を塗布して、図３に示すプロセスで作製した導波路シート２を接着固定したものである。導波路シート２の構成は、図８に示す例と同じにした。
【０１２４】
実装基板３上に表面処理剤（シランカップリング剤）１９を塗布した実施例では、接着剤１１の実装基板３への濡れ性が良く、接着剤１１が実装基板３上に均一に広がり、実装基板３へ導波路シート２を接着した場合に実装基板３と導波路シート２の間に気泡の残留が見られなかった。
【０１２５】
一方、実装基板３上に表面処理剤（シランカップリング剤）１９を塗布しない比較例では、接着剤１１が実装基板３上に均一に広がらず、実装基板３へ導波路シート２を接着した場合に実装基板３と導波路シート２の間に気泡が残留し、均一に接着層が作製されなかった。
【０１２６】
図１１はシランカップリング剤の効果を示す説明図で、以下に具体的な効果について説明する。シリコンのような無機質表面に対して、有機溶剤からなる接着剤の濡れ性は悪く、実装基板３の表面処理を行わない場合は、接着剤１１が実装基板３と導波路シート２との間に均一に回り込まず、気泡が残留する等接着層にムラが生じる。このような接着ムラが生じた場合、接着強度は低く、特に高温高湿環境下で使用した場合や保管した場合等における接着強度の低下が顕著である。そして、接着強度の低下により導波路シート２が位置ずれし光素子との結合に問題が生じる。
【０１２７】
これに対して、実装基板３を構成するシリコンの無機質表面をシランカップリング剤で処理すると、図１１に示すように、シランカップリング剤と、導波路シート２を構成する有機高分子材料との相互作用により、有機樹脂からなる接着剤１１の実装基板３に対する濡れ性を向上させることができる。
【０１２８】
その結果、実装基板３と導波路シート２との間に均一な接着層が形成され、接着強度が高く、高温高湿環境下等で使用したような場合においても十分な接着強度を保つことができ、信頼性が向上する。
【０１２９】
なお、表面処理剤１９として使用するシランカップリング剤としては、上述した実施例に記載したものに限らず、式Ｒ2−Ｓｉ−（ＯＲ1）3で表され、ＯＲ1が例えばメトキシ基、エトキシ基等、Ｒ2が例えばビニル基、エポキシ基、アミノ基、メタクリル基、メルカプト基等である、あらゆるシランカップリング剤を使用することが可能である。
【０１３０】
具体的には例えば、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリプロポキシシラン、トリイソプロポキシシラン、トリブトキシシラン、トリオクチロキシシラン、メチルジメトキシシラン、エチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン、エチルジエトキシシラン、メチルジオクチロキシシラン、ジメチルメトキシシラン、ジメチルオクチロキシシラン、ビニルメトキシシラン、ビニルエトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、メルカプトプロピルトリメトキシシラン等を用いることができる。
【０１３１】
これらのシランカップリング剤は、相溶性のある各種溶媒で、濃度が０．１〜５０ｗ％、好ましくは０．１〜２０ｗ％となるよう希釈して使用する。希釈する溶媒としては、例えば、水、メチルアルコール、エチルアルコール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、アセトン、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン等が挙げられる。
【０１３２】
また、実装基板３はシリコン基板に限らず、例えばガラス基板のようにシランカップリング剤と化学結合を形成するものであれば何でも良い。
【０１３３】
＜第５の実施の形態の光導波路モジュールの変形例＞
第５の実施の形態の光導波路モジュール１Ｅの全体構成としては、第１〜第４の実施の形態の光導波路モジュールの何れの構成であっても良い。更に、他の構成であっても良い。
【０１３４】
図１２は光導波路モジュールの変形例を示す斜視図である。図１２に示す光導波路モジュール１Ｆは、導波路シート２に形成した溝部２０に波長選択フィルタ１８を挿入して、波長多重双方向光通信が行える光導波路モジュールを構成したものである。
【０１３５】
図３に示すように、フォトリソグラフィプロセスで導波路シート２を作製する場合は、導波路中に高精度な溝部２０を容易に形成することができる。本例では、コア４を略Ｙ字型のパターンとし、その分岐点に溝部２０を備える。溝部２０は、紫外線硬化型の高分子材料を用いて導波路シート２を構成する場合は、導波路の形成プロセスで所定の形状のマスクを介して紫外線を照射し、溝部２０を形成する部位以外を硬化させ、例えば溶液現像によって溝部２０の形成部位を除去することで作製される。
【０１３６】
溝部２０及び傾斜端面６を備えた導波路シート２は、図８に示すように、表面処理剤１９としてシランカップリング剤で表面処理された実装基板３に、接着剤１１により接着固定される。シランカップリング剤を利用する効果は、上述した通りである。
【０１３７】
波長選択フィルタ１８は、例えば波長λ１の光は反射し、波長λ２の光は透過するように構成され、溝部２０に挿入されて、接着剤で固定される。
【０１３８】
以上の構成では、実装凹部９に実装された面型発光素子７から出射された波長λ２の出力光信号は、導波路シート２の傾斜端面６に形成された反射面で反射して、コア４を伝搬される。コア４を伝搬される波長λ２の信号光は、波長選択フィルタ１８を透過してコア４に入射し、光ファイバ２１へと伝搬される。
【０１３９】
光ファイバ２１から入射した波長λ１の入力信号光は、コア４を伝搬されて波長選択フィルタ１８に入射する。波長選択フィルタ１８は、波長λ１の光は反射するので、コア４を伝搬される波長λ１の信号光は、波長選択フィルタ１８で反射し、コア４を伝搬されて、受光素子２２に入射する。
【０１４０】
このように、光導波路モジュール１Ｆでは、複数の異なる波長の光信号の分離多重化が行われることで、１本の光ファイバ２１に複数の異なる波長の光信号を伝送させることが可能となり、光導波路モジュール１Ｆを備えることでも、波長多重双方向光通信が行われるシステムの構築が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明は、電子機器のボード間やチップ間の光通信モジュールや、光ファイバを利用した通信ケーブルのコネクタ等に適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】第１の実施の形態の光導波路モジュールの一例を示す構成図である。
【図２】実装基板の製造工程例を示す工程説明図である。
【図３】導波路シートの製造工程例を示す説明図である。
【図４】第２の実施の形態の光導波路モジュールの一例を示す構成図である。
【図５】第３の実施の形態の光導波路モジュールの一例を示す構成図である。
【図６】導波路シートの製造工程例を示す説明図である。
【図７】第４の実施の形態の光導波路モジュールの一例を示す構成図である。
【図８】第５の実施の形態の光導波路モジュールの要部構成を示す断面図である。
【図９】第５の実施の形態の光導波路モジュールの製造工程例を示す説明図である。
【図１０】比較例の光導波路モジュールの一例を示す断面図である。
【図１１】シランカップリング剤の効果を示す説明図である。
【図１２】光導波路モジュールの変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１４３】
１・・・光導波路モジュール、２・・・導波路シート、３・・・実装基板、４・・・コア、５ａ・・・下部クラッド、５ｂ・・・上部クラッド、６・・・傾斜端面、６ａ・・・反射面、７・・・面型発光素子、７ａ・・・発光部、８・・・面型受光素子、８ａ・・・受光部、９・・・実装凹部、９ａ・・・電極パッド、９ｂ・・・連結凹部、１０・・・導波路支持部、１１・・・接着剤、１１ａ・・・接着位置、１２・・・シリコン基板、１２ａ・・・熱酸化膜、１３・・・フォトレジスト、１３ａ・・・開口部、１４・・・支持基板、１５・・・透明樹脂、１６ａ・・・第１の傾斜端面、１６ｂ・・・第２の傾斜端面、１７ａ・・・第１の反射面、１７ｂ・・・第２の反射面、１８・・・波長選択フィルタ、１９・・・表面処理剤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端部に傾斜した反射面を備えたシート状の光導波路を実装基板に実装して、面型の光素子を利用できるようにした光導波路モジュールに関する。詳しくは、面型の光素子が実装される実装凹部の両側に導波路支持部を備えて、光導波路の端部を支持できるようにしたものである。
【０００２】
また、反射面の直下に波長選択フィルタを配置することで、簡単な構成で波長多重双方向光伝送を行えるようにしたものである。
【０００３】
更に、実装基板の表面に接着剤の濡れ性を向上させる表面処理を施すことで、実装基板に対する光導波路の接着強度を増加させるものである。
【背景技術】
【０００４】
従来より、電子機器内のボード間、チップ間等の情報伝達は電気信号により行われてきたが、更に超高速、大容量の情報伝送を実現するために、光配線技術が注目されており、光配線技術を利用して波長多重双方向光伝送を行えるようにした導波路型の光モジュールが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
従来の光モジュールでは、端面発光型の発光素子（ＬＤ）と端面受光型の受光素子（ＰＤ）を用いているが、特許文献１の構成では、受光素子を発光素子側とは別の実装用キャリアに実装して光導波路と位置合わせする必要がある。更に、波長多重双方向光伝送を実現する波長フィルタも別部品となっており、導波路端面に固定する必要があり、組立工程が複雑で低コスト化は困難である。
【０００６】
これに対して、面型の受発光素子は作製プロセスが端面型のものに比較して容易であることや表面実装に向いていることなどから、端面型のものに比較して低コスト化に対して有利である。特に面型発光素子（ＶＣＳＥＬ）は、高速で直接変調が可能であるというメリットもあり、低コストな光モジュール用のデバイスとして非常に有望であり、面型の受発光素子を使用した低コストな光モジュールが求められている。
【０００７】
しかし、特許文献１の構成では、発光素子をＶＣＳＥＬに置き換えるためにはさらに別の実装用キャリアが必要となり、組立工程が更に複雑になってしまい、低コスト化が困難であるという問題がある。
【０００８】
そこで、実装用キャリアを用いることなく、ＶＣＳＥＬを実装できるようにした光モジュールが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
特許文献２の構成では、実装基板に凹部を形成してこの凹部に面型の発光素子あるいは受光素子を実装している。また、光導波路の端部に４５度の反射部を形成し、反射部が発光素子あるいは受光素子の直上にくるように、光導波路を実装基板に実装している。
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−３０５３６５号公報
【特許文献２】特開平１０−３００９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
光導波路の端部に４５度の反射部を形成して、面型の光素子との光結合を行うためには、光導波路の反射部が形成された端部を凹部に突き出す構成とする必要がある。このため、凹部に突き出した光導波路の反射部が形成された部分は実装基板に対してフリーとなっており、熱等による光導波路の伸縮によって受発光素子との間に位置ずれが発生することを抑えることができないという問題がある。
【００１２】
また、長期間の使用時には、光導波路の凹部に突き出した部分に反り等が生じ、やはり受発光素子との間の位置ずれや角度ずれを抑えることができず、過剰損失が発生するという問題がある。
【００１３】
更に、実装基板は一般的にシリコンで構成されるが、光導波路を接着固定する接着剤はシリコン基板に対する濡れ性が悪く、接着剤が均一に付かないので、接着強度が不足するという問題がある。そして、接着強度が不足すると、温度の影響等により、光導波路の位置ずれを生じ、受発光素子との間の位置ずれを抑えることができないという問題がある。
【００１４】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、光導波路の固定が確実に行え、かつ構成が簡単な光導波路モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した課題を解決するため、本発明に係る光導波路モジュールは、コアとクラッドを有する光導波路と、光導波路を支持する実装基板とを備えた光導波路モジュールにおいて、光導波路は、少なくとも一の端部に傾斜端面が形成され、傾斜端面に露出したコアの端面によって反射面が形成されると共に、実装基板は、光導波路の下側で反射面と対向する位置に形成され、反射面を介してコアと光結合される面型光素子が実装される実装凹部と、実装凹部の両側に形成され、光導波路を支持する導波路支持部とを備えたものである。
【００１６】
本発明に係る光導波路モジュールでは、実装基板の実装凹部に面型光素子を実装し、反射面を介してコアと面型光素子が光結合するように、光導波路を実装基板に実装すると、実装凹部の部分では接着固定が行えないので、光導波路の端部で実装凹部の上部に位置する部分はフリーとなる。これに対して、実装凹部の両側は、導波路支持部を備えることで、光導波路の端部でフリーとなっている部分の両側は、実装基板に対して接着固定が行われる。
【００１７】
また、本発明に掛かる光導波路モジュールは、コアとクラッドを有する光導波路と、光導波路を支持する実装基板とを備えた光導波路モジュールにおいて、光導波路は、少なくとも一の端部に傾斜端面が形成され、傾斜端面に露出したコアの端面によって反射面が形成されると共に、反射面の直下に、任意の波長領域の光を選択的に反射及び透過させ、光の波長により光路を切り替える波長選択フィルタを備え、反射面を介してコアと光結合する面型光素子が、反射面と対向した光導波路の下側の実装基板に実装されるものである。
【００１８】
本発明に掛かる光導波路モジュールでは、コアを伝搬される光は、反射面で反射して波長選択フィルタに入射される。波長選択フィルタでは、入射した光が波長に応じて反射もしくは透過され、光路が切り替えられる。
【００１９】
更に、本発明に掛かる光導波路モジュールは、コアとクラッドを有する光導波路と、光導波路を支持する実装基板とを備えた光導波路モジュールにおいて、実装基板は、光導波路を接着固定する接着剤に対する濡れ性を向上させる表面処理が施されているものである。
【００２０】
本発明に掛かる光導波路モジュールでは、実装基板に光導波路を接着固定する際に、実装基板の表面に接着剤の濡れ性を向上させる表面処理剤を塗布した後に、接着剤を塗布して光導波路を貼り付ける。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の光導波路モジュールによれば、面型光素子を実装するために形成される実装凹部の両側に導波路支持部を備えて光導波路を支持できるようにすることで、光導波路において、面型光素子との光結合のため、実装基板に接着固定できず空中でフリーとなる部分の両側が実装基板に固定される。これにより、フリーとなる部分が少なくなるので、熱による光導波路の伸縮や、長期的な使用による光導波路の反り等の変形による結合損失の増加を低減することができる。
【００２２】
また、本発明の光導波路モジュールによれば、光導波路の端面に傾斜端面を形成し、この傾斜端面による反射面の直下に波長選択フィルタを配置することで、面型光素子を利用して波長多重双方向光通信が行える光導波路モジュールを、容易な組み立て工程で実現することが可能となる。
【００２３】
更に、本発明の光導波路モジュールによれば、実装基板は、光導波路を接着固定する接着剤に対する濡れ性を向上させる表面処理が施されていることで、接着剤が実装基板上に均一に広がり、十分な接着強度が得られるので、信頼性が向上する。
【００２４】
以上のことから、光結合の特性に優れ、長期にわたり信頼性の高い光導波路モジュールを、低コストで提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の光導波路モジュールの実施の形態について説明する。
【００２６】
＜第１の実施の形態の光導波路モジュールの構成例＞
図１は第１の実施の形態の光導波路モジュールの一例を示す構成図で、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００２７】
第１の実施の形態の光導波路モジュール１Ａは、平面型の光導波路を構成する導波路シート２と、導波路シート２を支持する実装基板３を備える。導波路シート２は、例えば高分子材料で構成され、平行に配置された複数本のコア４と、下部クラッド５ａ及び上部クラッド５ｂを備えて、コア・クラッド構造を有する。コア４は、屈折率が下部クラッド５ａ及び上部クラッド５ｂより若干大きくなるように構成されて、光がコア４に閉じ込められて伝搬される。
【００２８】
導波路シート２は、一方の端部に傾斜端面６を備える。傾斜端面６は、導波路シート２の端部を導波路シート２の下面に対して４５度に傾斜させて構成され、各コア４の端面が露出する。コア４の端面は傾斜端面６と同じ４５度の斜面であり、傾斜端面６に露出するコア４の端面によって反射面６ａが構成される。
【００２９】
実装基板３は、例えばシリコン（Ｓｉ）基板であり、表面に導波路シート２が実装される。また、実装基板３は、面型発光素子（ＶＣＳＥＬ）７と、面型受光素子（ＰＤ）８が、導波路シート２のコア４のピッチに合わせて実装される。
【００３０】
更に、実装基板３は、導波路シート２の各コア４の反射面６ａに対向させて面型発光素子７及び面型受光素子８を実装するため実装凹部９を備える。実装凹部９は、実装基板３の表面の一部を凹状にして形成され、底面には電極パッド９ａを備える。
【００３１】
面型発光素子７は、発光部７ａが導波路シート２の所定のコア４の反射面６ａと対向するように実装凹部９に実装され、電極パッド９ａと電気的に接続される。また、ボンディングパッド７ｂが図示しない電子部品とワイヤボンディングにより電気的に接続される。
【００３２】
面型受光素子８は、受光部８ａが所定のコア４の反射面６ａと対向するように実装凹部９に実装され、電極パッド９ａと電気的に接続される。また、ボンディングパッド８ｂが図示しない電子部品とワイヤボンディングにより電気的に接続される。
【００３３】
実装凹部９は、個々の面型発光素子７及び面型受光素子８に対応して独立して形成され、各実装凹部９の両側には、導波路支持部１０が形成される。導波路支持部１０は、導波路シート２が実装される実装基板３の表面と同一の平面で構成され、導波路シート２の一方の端部側を支持する。
【００３４】
導波路シート２は、接着剤１１により実装基板３に接着固定される。接着剤１１による接着位置１１ａは、実装基板３の上面で、導波路シート２と接する箇所の全面であり、導波路シート２と接しない実装凹部９の両側の導波路支持部１０も接着位置１１ａとなる。
【００３５】
なお、光導波路モジュール１Ａは、図示しない光ファイバが接続されて、導波路シート２のコア４と光学的に結合している。例えば、実装基板３に形成した図示しないガイド溝に光ファイバを嵌めて、導波路シート２のコア４と光ファイバとの位置合わせを行う構成を備えても良いし、導波路シート２に形成した図示しないガイド溝に光ファイバを嵌めて、導波路シート２のコア４と光ファイバとの位置合わせを行う構成を備えても良い。
【００３６】
＜第１の実施の形態の光導波路モジュールの動作例＞
光導波路モジュール１Ａは、電気信号が面型発光素子７で光信号に変換される。面型発光素子７は、実装基板３の表面に対して鉛直方向に光を出射する。これにより、面型発光素子７の発光部７ａから出射された出力光信号は、導波路シート２の傾斜端面６の下面から入射し、対向するコア４の反射面６ａで反射することで光の伝搬方向が９０度変換されて、導波路シート２のコア４を伝搬される。そして、導波路シート２のコア４を伝搬された光信号は、図示しない光ファイバを伝搬されて対向機器で受光される。
【００３７】
図示しない対向機器から出力され、光ファイバを伝搬された入力光信号は、導波路シート２のコア４を伝搬され、反射面６ａで反射することで光の伝搬方向が９０度変換される。面型受光素子８は、実装基板３の表面に対して鉛直方向からの光が入射される。これにより、導波路シート２においてコア４の反射面６ａで反射した光信号は、傾斜端面６の下面から出射して、対向する面型受光素子８の受光部８ａで受光され、面型受光素子８で電気信号に変換される。
【００３８】
＜実装基板の製造工程例＞
図２は実装基板３の製造工程例を示す工程説明図で、次に、第１の実施の形態の光導波路モジュール１Ａを構成する実装基板３の製造工程について説明する。
【００３９】
実装基板３を形成する材料として、表面に熱酸化膜１２ａのあるシリコン基板１２（結晶方位＜１００＞）を用いる。まず、図１で説明した面型発光素子７及び面型受光素子８を実装する実装凹部９を作成する位置が開口するように、図２（ａ）に示すようにシリコン基板１２の表面に所定の開口部１３ａを有するフォトレジスト１３をパターンニングする。
【００４０】
その後、フッ素系ガスを用いたイオンエッチング（RIE:Reactive Ion Etching）により、開口部分の熱酸化膜１２ａを除去する。マスクしたフォトレジスト１３は、酸素プラズマによるアッシングにより除去する。
【００４１】
次に、図２（ｂ）に示すように、シリコン基板１２を例えば７０℃のＫＯＨ水溶液（濃度２０ｗｔ％）に入れてシリコンのエッチングを行い、実装凹部９を形成する。
【００４２】
次に、図２（ｃ）に示すように、実装凹部９の底面に所定のパターンで電極パッド９ａを形成する。本例では、電極パッド９ａの構成は、下層からチタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）の３層構造とし、金属膜形成には蒸着を用い、パターン形成にはフォトレジストを用いたリフトオフ工程により電極パット９ａを形成する。
【００４３】
金属膜形成の方法としては、蒸着の他にもメッキやスパッタ等でもよい。また、パターン形成もエッチングによる方法を用いても良い。
【００４４】
そして、ウエハ状態で作製を行った場合は、最後に実装基板３の形態にダイシングして、実装凹部９を備えた実装基板３が完成する。
【００４５】
＜第１の実施の形態の導波路シートの製造工程例＞
図３は導波路シート２の製造工程例を示す説明図で、次に、第１の実施の形態の光導波路モジュール１Ａを構成する導波路シート２の製造工程について説明する。
【００４６】
まず、図３（ａ）に示すように、下部クラッド５ａを構成する紫外線硬化型の高分子材料をスピンコート等により支持基板１４上に塗布し、プリベークを行った後、紫外線を照射して薄膜を硬化させ、下部クラッド５ａを形成する。
【００４７】
次に、図３（ｂ）に示すように、コア４を構成する紫外線硬化型の高分子材料をスピンコート等により下部クラッド５ａ上に塗布し、コア４のパターンが形成された図示しないマスクを介して紫外線を照射することでコア４を形成する部位を硬化させ、溶液現像によってコア４の形成部位以外を除去して、所定のパターンでコア４を形成する。コア４を構成する高分子材料は、下部クラッド５ａ及び上部クラッド５ｂを構成する高分子材料より若干屈折率が大きい材料を用いる。
【００４８】
次に、図３（ｃ）に示すように、上部クラッド５ｂを構成する紫外線硬化型の高分子材料をスピンコート等により下部クラッド５ａ及びコア４上に塗布し、プリベークを行った後、紫外線照射及びポストベークを行って薄膜を硬化させ、上部クラッド５ｂを形成する。本例では、上部クラッド５ｂを構成する高分子材料は、下部クラッド５ａを構成する高分子材料と同じ材料を用いているが、下部クラッド５ａと屈折率がほぼ等しければ、別の材料を用いることも可能である。
【００４９】
次に、図１で説明した傾斜端面６が形成される辺となる部分を、図３（ｄ）に示すように、４５度の角度を持つダイシングプレートを用いてダイシングすることで、傾斜端面６及び反射面６ａを形成する。また、他の辺となる部分は、９０度の角度を持つダイシングプレートを用いてダイシングすることで、所定の形状の導波路シート２を切り出す。
【００５０】
そして、図３（ｅ）に示すように、導波路シート２を支持基板１４から剥離して、導波路シート２が完成する。
【００５１】
なお、以上の例では、紫外線硬化型の高分子材料を用いてフォトリソグラフィプロセスによりコア４のパターンを形成したが、熱硬化型の樹脂を用いて金型成形によってパターンニングする方法や、金属マスク等でマスクしてＲＩＥでパターンを転写して形成する方法等もある。
【００５２】
＜第１の実施の形態の光導波路モジュールの製造工程例＞
図２で説明した工程で作製した実装基板３に、面型発光素子７及び面型受光素子８等を実装すると共に、図３で説明した工程で作製した導波路シート２を実装して、図１に示すような光導波路モジュール１Ａが形成される。
【００５３】
以下に、光導波路モジュール１Ａ全体の製造工程例を説明すると、図２で説明した工程で作製した実装基板３の実装凹部９に、面型発光素子７及び面型受光素子８と、図示しない電子部品等を実装し、ワイヤボンディング等により電気的な接続を行う。
【００５４】
次に、図３で説明した工程で作製した導波路シート２を、各コア４の反射面６ａが、対応する面型発光素子７の発光部７ａ及び面型受光素子８の受光部８ａの真上にくるように位置合わせを行い、接着剤１１で実装基板３に固定する。
【００５５】
導波路シート２は光を透過するので、接着剤１１には可視光（４０５，４３６ｎｍ）硬化型の接着剤を使用し、導波路シート２の位置合わせ後に可視光を照射して接着剤１１を硬化させ、導波路シート２を実装基板３に接着固定する。
【００５６】
ここで、導波路シート２の傾斜端面６側の端部は実装凹部９上に位置する。このため、隣り合う実装凹部９の間の導波路支持部１０にも接着剤１１が塗布されて、導波路シート２が実装基板３に接着されるようにする。
【００５７】
このように、面型発光素子７及び面型受光素子８を実装するために形成される実装凹部９の両側に導波路支持部１０を備えて導波路シート２を支持できるようにすることで、導波路シート２において、面型発光素子７あるいは面型受光素子８との光結合のため、実装基板３に接着固定できず空中でフリーとなる部分の両側が実装基板３に固定される。これにより、フリーとなる部分が少なくなるので、熱による導波路シート２の伸縮や、長期的な使用による導波路シート２の反り等の変形による結合損失の増加を低減することができる。
【００５８】
上述したように、実装基板３に実装凹部９を形成して面型発光素子７及び面型受光素子８を実装し、傾斜端面６による反射面６ａを有する導波路シート２を実装基板３に実装して、導波路シート２と面型発光素子７及び面型受光素子８との光結合を行う構成では、実装凹部９は、面型発光素子７及び面型受光素子８が実装基板３の表面から突出しない深さとする必要がある。
【００５９】
また、面型発光素子７及び面型受光素子８と導波路シート２とのギャップが広いと、光の結合効率が低下するので、面型発光素子７及び面型受光素子８と導波路シート２とのギャップは厳密にコントロールする必要がある。
【００６０】
このため、実装基板３はシリコン基板で形成すると良い。実装基板３にシリコンを用いることにより、異方性エッチングによって高精度な実装凹部９を容易に形成することができるため、面型発光素子７及び面型受光素子８との間のギャップを精密にコントロールすることができ、良好な光結合を得ることができる。また、導波路支持部１０の形成部位を残して実装凹部９を形成できるので、隣り合う実装凹部９の間に導波路支持部１０を形成することができる。更に、シリコンは熱伝導率が高く、良好な放熱特性を得ることができる。
【００６１】
＜第２の実施の形態の光導波路モジュールの構成例＞
図４は第２の実施の形態の光導波路モジュールの一例を示す構成図で、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。以下の説明で、第１の実施の形態の光導波路モジュール１Ａと同じ構成については同じ番号を付して説明する。
【００６２】
第２の実施の形態の光導波路モジュール１Ｂは 導波路シート２を支持する実装基板３に面型発光素子７及び面型受光素子８を実装する実装凹部９を形成し、実装凹部９の両側で導波路シート２の下側となる位置には導波路支持部１０を形成すると共に、各実装凹部９の間で導波路シート２より外側となる位置には連結凹部９ｂを形成し、各実装凹部９の後方を連結凹部９ｂで連結したものである。
【００６３】
連結凹部９ｂは、実装凹部９と同様に実装基板３の表面の一部を凹状にして形成され、上述したエッチングによる実装凹部９の形成プロセスで実装凹部９と一括して形成される。
【００６４】
更に、第２の実施の形態の光導波路モジュール１Ｂは、連結凹部９ｂを利用して、各実装凹部９に透明樹脂１５が充填される。透明樹脂１５は、耐湿性を有し、かつ、導波路シート２と同等の屈折率を有する透明な樹脂であり、例えばポリイミドシリコンを利用する。
【００６５】
各実装凹部９では、面型発光素子７及び面型受光素子８と、導波路シート２において光が入出射する導波路シート２の下端面との間に透明樹脂１５が充填される。これにより、導波路シート２の入射端面における反射による過剰損失の低減と、反射戻り光による面型発光素子７の出力モードの変化等を抑えて、導波路シート２からの出力光を安定化することが可能となる。
【００６６】
また、透明樹脂１５として耐湿性のある材料を利用することで、面型発光素子７及び面型受光素子８への水分を遮蔽することができるため、面型発光素子７及び面型受光素子８の信頼性を向上させることが可能となる。
【００６７】
そして、第２の実施の形態の光導波路モジュール１Ｂでは、各実装凹部９が連結凹部９ｂで連結されているので、各実装凹部９に透明樹脂１５を充填する工程において、一度の充填で連結凹部９ｂを介して全ての実装凹部９に透明樹脂１５を充填できるので、工程を簡易にすることができる。
【００６８】
なお、第１の実施の形態の光導波路モジュール１Ａのように、独立した形態の実装凹部９に透明樹脂１５を充填する構成とすることもできるが、個々の実装凹部９は体積が小さく、充填する透明樹脂１５の量のコントロールが難しい。これに対して、各実装凹部９を連結凹部９ｂで連結することで、実装凹部９が分割されている場合に比較して凹部の体積が大きくなるため、充填する透明樹脂１５のコントロールが容易となり、透明樹脂１５の実装工程を容易に行うことができる。
【００６９】
ここで、第２の実施の形態の光導波路モジュール１Ｂにおいても、実装凹部９の両側で導波路シート２の下側となる位置には導波路支持部１０が形成され、導波路シート２において、面型発光素子７あるいは面型受光素子８との光結合のため、実装基板３に接着固定できず空中でフリーとなる部分の両側が実装基板３に固定される。
【００７０】
これにより、第１の実施の形態の光導波路モジュール１Ａと同様に、導波路シート２においてフリーとなる部分が少なくなるので、熱による導波路シート２の伸縮や、長期的な使用による導波路シート２の反り等の変形による結合損失の増加を低減することができる。
【００７１】
＜第３の実施の形態の光導波路モジュールの構成例＞
図５は第３の実施の形態の光導波路モジュールの一例を示す構成図で、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。以下の説明で、第１の実施の形態の光導波路モジュール１Ａと同じ構成については同じ番号を付して説明する。
【００７２】
第３の実施の形態の光導波路モジュール１Ｃは、平面型の光導波路を構成する導波路シート２と、導波路シート２を支持する実装基板３を備える。導波路シート２は、例えば高分子材料で構成され、第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂと、下部クラッド５ａ及び上部クラッド５ｂを備えて、コア・クラッド構造を有する。第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂは、屈折率が下部クラッド５ａ及び上部クラッド５ｂより若干大きくなるように構成されて、光が第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂに閉じ込められて伝搬される。
【００７３】
第１のコア４ａと第２のコア４ｂは交差部４ｃで交差し、交差部４ｃにおける第１のコア４ａと第２のコア４ｂの交差角は９０度である。交差部４ｃは、導波路シート２の一の辺に位置し、交差部４ｃが位置する導波路シート２の一の辺は、第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂに対して４５度の角度で延在している。また、第２のコア４ｂの端部が位置する導波路シート２の他の辺は、第２のコア４ｂに対して９０度の角度で延在している。
【００７４】
そして、交差部４ｃが位置する導波路シート２の一の辺は、導波路シート２の下面に対して４５度に傾斜させて第１の傾斜端面１６ａを備え、第２のコア４ｂの端部が位置する導波路シート２の他の辺は、導波路シート２の下面に対して４５度に傾斜させて第２の傾斜端面１６ｂを備える。
【００７５】
第１の傾斜端面１６ａは、第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂの交差部４ｃにおける端面が露出して第１の反射面１７ａが形成される。また、第２の傾斜端面１６ｂは、第２のコア４ｂの端面が露出して第２の反射面１７ｂが形成される。
【００７６】
導波路シート２は、第１のコア４ａと第２のコア４ｂの交差部４ｃに形成される第１の反射面１７ａと対向した下面側に波長選択フィルタ１８を備える。波長選択フィルタ１８は、任意の波長領域における光を選択的に反射及び透過させる機能を有し、例えば、波長λ１の光は反射し、波長λ２の光は透過するように構成される。本例では、波長選択フィルタ１８は、後述するように導波路シート２の下部クラッド５ａ内に形成される。
【００７７】
実装基板３は、例えばシリコン（Ｓｉ）基板であり、表面に導波路シート２が実装される。また、実装基板３は、面型発光素子（ＶＣＳＥＬ）７と、面型受光素子（ＰＤ）８が実装される。
【００７８】
更に、実装基板３は、導波路シート２の第１の反射面１７ａに対向させて面型受光素子８を実装し、第２の反射面１７ｂに対向させて面型発光素子７を実装するため、実装凹部９を備える。実装凹部９は、実装基板３の表面の一部を凹状にして形成され、底面には電極パッド９ａを備える。
【００７９】
面型発光素子７は、発光部７ａが導波路シート２の第２の反射面１７ｂと対向するように実装凹部９に実装され、電極パッド９ａと電気的に接続される。また、ボンディングパッド７ｂが図示しない電子部品とワイヤボンディングにより電気的に接続される。
【００８０】
面型受光素子８は、受光部８ａが第１の反射面１７ａと対向するように実装凹部９に実装され、電極パッド９ａと電気的に接続される。また、ボンディングパッド８ｂが図示しない電子部品とワイヤボンディングにより電気的に接続される。
【００８１】
実装凹部９は、面型発光素子７及び面型受光素子８に対応して独立して形成され、各実装凹部９の両側には、導波路支持部１０が形成される。導波路支持部１０は、導波路シート２が実装される実装基板３の表面と同一の平面で構成され、導波路シート２の端部側を支持する。
【００８２】
導波路シート２は、接着剤１１により実装基板３に接着固定される。接着剤１１による接着位置は、実装基板３の上面で、導波路シート２と接する箇所の全面であり、導波路シート２と接しない実装凹部９の両側の導波路支持部１０も接着位置となる。
【００８３】
なお、光導波路モジュール１Ｃは、図示しない光ファイバが接続されて、導波路シート２の第１のコア４ａと光学的に結合している。例えば、実装基板３に形成した図示しないガイド溝に光ファイバを嵌めて、導波路シート２の第１のコア４ａと光ファイバとの位置合わせを行う構成を備えても良いし、導波路シート２に形成した図示しないガイド溝に光ファイバを嵌めて、導波路シート２の第１のコア４ａと光ファイバとの位置合わせを行う構成を備えても良い。
【００８４】
＜第３の実施の形態の光導波路モジュールの動作例＞
光導波路モジュール１Ｃは、図示しない対向機器からの入力信号が波長λ２（例えば、λ２＝７９０ｎｍ）の光信号で光ファイバを介して導波路シート２に入射される。導波路シート２に入射された入力光信号は、第１のコア４ａを伝搬され、第１の反射面１７ａで反射することで光の伝搬方向が９０度変換されて、波長選択フィルタ１８に入射する。
【００８５】
波長選択フィルタ１８は、上述したように波長λ２の光は透過するので、第１の反射面１７ａで反射した図示しない対向機器からの光信号は、波長選択フィルタ１８を透過して導波路シート２の第１の傾斜端面１６ａの下面側から出射し、面型受光素子８の受光部８ａで受光されて、面型受光素子８で電気信号に変換される。
【００８６】
一方、光導波路モジュール１Ｃでは、電気信号が面型発光素子７で光信号に変換される。ここで、面型発光素子７の発振波長はλ１（例えば、λ１＝８５０ｎｍ）とする。面型発光素子７の発光部７ａから出射された出力光信号は、導波路シート２の第２の傾斜端面１６ｂの下面側から入射し、第２の反射面１７ｂで反射することで光の伝搬方向が９０度変換されて、導波路シート２の第２のコア４ｂを伝搬される。
【００８７】
導波路シート２の第２のコア４ｂを伝搬された光信号は、第１の反射面１７ａで反射することで光の伝搬方向が９０度変換されて、波長選択フィルタ１８に入射する。
【００８８】
波長選択フィルタ１８は、上述したように波長λ１の光は反射するので、第１の反射面１７ａで反射した面型発光素子７からの光信号は、波長選択フィルタ１８で反射して再度第１の反射面１７ａで反射することで光の伝搬方向が９０度変換されて、第１のコア４ａを伝搬される。そして、導波路シート２の第１のコア４ａを伝搬された光信号は、図示しない光ファイバを伝搬されて対向機器で受光される。
【００８９】
図示しない対向機器では、光導波路モジュール１Ｃと対になる光導波路モジュールとして、光導波路モジュール１Ｃと同じ構成で、かつ、波長λ１の光は透過し、波長λ２の光は反射する波長選択フィルタと、発振波長λ２の面型発光素子を備えた光導波路モジュールを用いることで、複数の異なる波長の光信号の分離多重化を行って、１本の光ファイバに複数の異なる波長の光信号を伝送させることが可能となる。
【００９０】
これにより、光導波路モジュール１Ｃを備えることで、波長多重双方向光通信（ＷＤＭ）が行われるシステムの構築が可能となる。
【００９１】
＜第３の実施の形態の導波路シートの製造工程例＞
図６は導波路シート２の製造工程例を示す説明図で、次に、第３の実施の形態の光導波路モジュール１Ｃを構成する導波路シート２の製造工程について説明する。
【００９２】
まず、図６（ａ）に示すように、下部クラッド５ａの第１層を構成する紫外線硬化型の高分子材料をスピンコート等により支持基板１４上に塗布し、プリベークを行った後、紫外線を照射して薄膜を硬化させ、下部クラッド第１層５ａ（１）を形成する。
【００９３】
次に、図６（ｂ）に示すように、下部クラッド第１層５ａ（１）上の所定の位置に、波長選択フィルタ１８を構成する誘電体多層膜を形成する。本例では、まず、フォトレジストを塗布し、誘電体多層膜を形成したい部分はパターンニングして取り除く。次に誘電体多層膜を蒸着によって下部クラッド第１層５ａ（１）の全面に形成した後、溶液でフォトレジストをエッチングして、フォトレジストとフォトレジスト上の誘電体多層膜を取り除くリフトオフ工程によって、所望の場所にのみ誘電体多層膜による波長選択フィルタ１８を形成する。
【００９４】
次に、図６（ｃ）に示すように、下部クラッド第１層５ａ（１）と同様の工程によって、下部クラッド第１層５ａ（１）の上に下部クラッド第２層５ａ（２）を形成する。これにより、下部クラッド第１層５ａ（１）と下部クラッド第２層５ａ（２）の間の所定の位置に、波長選択フィルタ１８を挟み込んだ形態で下部クラッド５ａが形成される。
【００９５】
次に、図６（ｄ）に示すように、第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂを構成する紫外線硬化型の高分子材料をスピンコート等により下部クラッド５ａ上に塗布し、第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂのパターンが形成された図示しないマスクを介して紫外線を照射することで第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂを形成する部位を硬化させ、溶液現像によってコアの形成部位以外を除去して、所定のパターンで第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂを形成する。第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂを構成する高分子材料は、下部クラッド５ａ及び上部クラッド５ｂを構成する高分子材料より若干屈折率が大きい材料を用いる。
【００９６】
次に、図６（ｅ）に示すように、上部クラッド５ｂを構成する紫外線硬化型の高分子材料をスピンコート等により下部クラッド５ａ及び第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂ上に塗布し、プリベークを行った後、紫外線照射及びポストベークを行って薄膜を硬化させ、上部クラッド５ｂを形成する。本例では、上部クラッド５ｂを構成する高分子材料は、下部クラッド５ａを構成する高分子材料と同じ材料を用いているが、下部クラッド５ａと屈折率がほぼ等しければ、別の材料を用いることも可能である。
【００９７】
次に、図５で説明した第１の傾斜端面１６ａ及び第２の傾斜端面１６ｂが形成される辺となる部分を、図６（ｆ）に示すように、４５度の角度を持つダイシングプレートを用いてダイシングすることで、第１の傾斜端面１６ａ及び第１の反射面１７ａと、第２の傾斜端面１６ｂ及び第２の反射面１７ｂを形成する。また、他の辺となる部分は、９０度の角度を持つダイシングプレートを用いてダイシングすることで、所定の形状の導波路シート２を切り出す。
【００９８】
そして、図６（ｇ）に示すように、導波路シート２を支持基板１４から剥離して、導波路シート２が完成する。
【００９９】
なお、以上の例では、紫外線硬化型の高分子材料を用いてフォトリソグラフィプロセスにより第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂのパターンを形成したが、熱硬化型の樹脂を用いて金型成形によってパターンニングする方法や、金属マスク等でマスクしてＲＩＥでパターンを転写して形成する方法等もある。
【０１００】
＜第３の実施の形態の光導波路モジュールの製造工程例＞
以下に、光導波路モジュール１Ｃ全体の製造工程例を説明する。なお、実装基板３の製造工程は、図２で説明した工程と同じで良い。まず、実装基板３の実装凹部９に、面型発光素子７及び面型受光素子８と、図示しない電子部品等を実装し、ワイヤボンディング等により電気的な接続を行う。
【０１０１】
次に、図６で説明した工程で作製した導波路シート２を、第１の反射面１７ａが面型受光素子８の受光部８ａの真上に位置し、かつ、第２の反射面１７ｂが面型発光素子７の発光部７ａの真上に位置するように位置合わせを行い、接着剤１１で実装基板３に固定する。
【０１０２】
導波路シート２は光を透過するので、接着剤１１には可視光（４０５，４３６ｎｍ）硬化型の接着剤を使用し、導波路シート２の位置合わせ後に可視光を照射して接着剤１１を硬化させ、導波路シート２を実装基板３に接着固定する。
【０１０３】
そして、第１のコア４ａの他方の端面を露出させた導波路シート２の垂直カット辺に図示しない光ファイバを接合することで、上述したように、波長多重双方向光通信が行える光導波路モジュール１Ｃが完成する。
【０１０４】
以上のように、導波路シート２の端面に第１の傾斜端面１６ａを形成し、この第１の傾斜端面１６ａによる第１の反射面１７ａの直下に波長選択フィルタ１８を配置すると共に、第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂを第１の反射面１７ａの下で分岐する構成とすることで、面型発光素子７及び面型受光素子８を利用して波長多重双方向光通信が行える光導波路モジュール１Ｃを、容易な組み立て工程で実現することが可能となる。
【０１０５】
また、波長選択フィルタ１８を導波路シート２内に集積して作製するプロセスも可能であるので、波長選択フィルタ１８の実装工程を省くことができる。
【０１０６】
なお、以上の構成では、下部クラッド５ａを２層にしてその間に波長選択フィルタ１８を形成したが、下部クラッド５ａを２層に分けずに１層の下部クラッド５ａとして形成し、その上に波長選択フィルタ１８を形成した後に、コア層を形成する構成としても良い。
【０１０７】
このような構成では、第１の反射面１７ａで反射した光が下部クラッド５ａに出て拡散することなく波長選択フィルタ１８で反射されて、第２のコア４ｂに結合されるため、結合損失を低減することができる。但し、第１のコア４ａ及び第２のコア４ｂの直下に波長選択フィルタ１８が存在するので、波長選択フィルタ１８の形成部位ではコアにおける光の伝搬損失が増大する。よって、波長選択フィルタ１８は、なるべく光が反射する部分のみに形成する必要がある。
【０１０８】
＜第４の実施の形態の光導波路モジュールの構成例＞
図７は第４の実施の形態の光導波路モジュールの一例を示す構成図で、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。以下の説明で、第３の実施の形態の光導波路モジュール１Ｃと同じ構成については同じ番号を付して説明する。
【０１０９】
第４の実施の形態の光導波路モジュール１Ｄは、波長選択フィルタ１８を導波路シート２内に集積せず、導波路シート２の第１の反射面１７ａと対向する下部クラッド５ａの下面に、別途作製した波長選択フィルタ１８を貼り付けた構成である。更に、波長選択フィルタ１８の大きさを、面型受光素子８が実装される実装凹部９の大きさに合わせてある。
【０１１０】
他の構成及び動作は第３の光導波路モジュール１Ｃと同様である。さて、波長選択フィルタ１８を下部クラッド５ａの下面に貼り付け、その大きさを、面型受光素子８が実装される実装凹部９の大きさに合わせることで、面型発光装置７から出射され、第２のコア４ｂに結合せずにクラッド層に結合した迷光が、第１の傾斜端面１６ａで面型受光素子８方向に反射しても、波長選択フィルタ１８で反射され、導波路シート２の下面からは出射しない。これにより、迷光が多重反射により面型受光素子８に入射してクロストークとなることを防ぐことができる。
【０１１１】
なお、第３の実施の形態及び第４の実施の形態では、信号が入出力されるコアは１本であるが、多数本のコアを所定のパターンで配置して、マルチチャンネルで送受信を行う光導波路モジュールを構成することも可能である。
【０１１２】
＜第５の実施の形態の光導波路モジュールの構成例＞
上述した第１〜第４の実施の形態の光導波路モジュール１は、フィルム化した導波路シート２を実装基板３に接着剤１１で貼り付けているが、実装基板３に対する接着剤１１の濡れ性が悪いと、導波路シート２に均一に接着剤１１が付かず、接着強度が低下する。
【０１１３】
接着剤１１が均一に付かないと、特に、温湿度の影響による接着強度の低下が顕著に見られ、接着強度の低下から導波路シート２の位置ずれを生じ、光素子との結合に問題を生じる。このため、導波路シート２を実装基板３に貼り付ける前に、実装基板３の表面に表面処理を行う。
【０１１４】
図８は第５の実施の形態の光導波路モジュール１Ｅの要部構成を示す断面図である。光導波路モジュール１Ｅは、例えば、図１に示す光導波路モジュール１Ａと同様に、フィルム化した導波路シート２が実装基板３に接着剤１１により貼り付けられている。
【０１１５】
導波路シート２は、例えば高分子材料で構成され、コア４と下部クラッド５ａ及び上部クラッド５ｂを備えて、コア・クラッド構造を有する。また、実装基板３はシリコン基板である。
【０１１６】
そして、実装基板３上に塗布された表面処理剤１９上に接着剤１１を塗布することで、実装基板３に対する接着剤１１の濡れ性を向上させている。表面処理剤１９としては、シランカップリング剤を用いる。
【０１１７】
＜第５の実施の形態の光導波路モジュールの製造工程例＞
図９は第５の実施の形態の光導波路モジュールの製造工程例を示す説明図で、以下に、第５の実施の形態における光導波路モジュール１Ｅの製造工程例を説明する。なお、実装基板３の製造工程は、例えば図２で説明した工程と同じで良く、導波路シート２の製造工程は、例えば図３で説明した工程と同じで良い。
【０１１８】
まず、図１等に示す実装凹部９が形成された実装基板３の表面に、図９（ａ）に示すように、表面処理剤１９としてシランカップリング剤を塗布する。次に、図１等に示すように、実装基板３の実装凹部９に、面型発光素子７及び面型受光素子８と、図示しない電子部品等を実装し、ワイヤボンディング等により電気的な接続を行う。
【０１１９】
次に、図９（ｂ）に示すように、実装基板３上に塗布された表面処理剤（シランカップリング剤）１９上に例えば可視光硬化型の接着剤１１を塗布し、図３で説明した工程で作製した導波路シート２の位置合わせを行った後、可視光を照射して接着剤１１を硬化させ、導波路シート２を実装基板３に接着固定する。
【０１２０】
＜第５の実施の形態の光導波路モジュールの効果＞
具体的な実施例として、図３に示すプロセスで支持基板１４上に厚さ約３０μｍの下部クラッド５ａ、断面形状が四角形で、そのサイズが約４０×４０μｍのコア４、厚さ約３０μｍの上部クラッド５ｂを順次積層形成して導波路シート２を作製した。そして、傾斜端面６をダイシングにより形成し、支持基板１４から剥離して厚さ約１００μｍのフィルム状の導波路シート２を作製した。
【０１２１】
実装基板３は、図２に示すプロセスで作製した。この実装基板３の表面に、表面処理剤１９として５ｗ％のシランカップリング剤水溶液を塗布し、１００℃５分で乾燥させた。シランカップリング剤としては、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシランを用いた。
【０１２２】
その後、表面処理剤（シランカップリング剤）１９上に接着剤１１を塗布し、導波路シート２を接着固定して図８に示すような断面構造の光導波路モジュール１Ｅを作製した。
【０１２３】
図１０は比較例の光導波路モジュールの一例を示す断面図である。比較例の光導波路モジュールは、図２に示すプロセスで作製した実装基板３上に、表面処理剤（シランカップリング剤）１９を塗布せずに、接着剤１１を塗布して、図３に示すプロセスで作製した導波路シート２を接着固定したものである。導波路シート２の構成は、図８に示す例と同じにした。
【０１２４】
実装基板３上に表面処理剤（シランカップリング剤）１９を塗布した実施例では、接着剤１１の実装基板３への濡れ性が良く、接着剤１１が実装基板３上に均一に広がり、実装基板３へ導波路シート２を接着した場合に実装基板３と導波路シート２の間に気泡の残留が見られなかった。
【０１２５】
一方、実装基板３上に表面処理剤（シランカップリング剤）１９を塗布しない比較例では、接着剤１１が実装基板３上に均一に広がらず、実装基板３へ導波路シート２を接着した場合に実装基板３と導波路シート２の間に気泡が残留し、均一に接着層が作製されなかった。
【０１２６】
図１１はシランカップリング剤の効果を示す説明図で、以下に具体的な効果について説明する。シリコンのような無機質表面に対して、有機溶剤からなる接着剤の濡れ性は悪く、実装基板３の表面処理を行わない場合は、接着剤１１が実装基板３と導波路シート２との間に均一に回り込まず、気泡が残留する等接着層にムラが生じる。このような接着ムラが生じた場合、接着強度は低く、特に高温高湿環境下で使用した場合や保管した場合等における接着強度の低下が顕著である。そして、接着強度の低下により導波路シート２が位置ずれし光素子との結合に問題が生じる。
【０１２７】
これに対して、実装基板３を構成するシリコンの無機質表面をシランカップリング剤で処理すると、図１１に示すように、シランカップリング剤と、導波路シート２を構成する有機高分子材料との相互作用により、有機樹脂からなる接着剤１１の実装基板３に対する濡れ性を向上させることができる。
【０１２８】
その結果、実装基板３と導波路シート２との間に均一な接着層が形成され、接着強度が高く、高温高湿環境下等で使用したような場合においても十分な接着強度を保つことができ、信頼性が向上する。
【０１２９】
なお、表面処理剤１９として使用するシランカップリング剤としては、上述した実施例に記載したものに限らず、式Ｒ2−Ｓｉ−（ＯＲ1）3で表され、ＯＲ1が例えばメトキシ基、エトキシ基等、Ｒ2が例えばビニル基、エポキシ基、アミノ基、メタクリル基、メルカプト基等である、あらゆるシランカップリング剤を使用することが可能である。
【０１３０】
具体的には例えば、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリプロポキシシラン、トリイソプロポキシシラン、トリブトキシシラン、トリオクチロキシシラン、メチルジメトキシシラン、エチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン、エチルジエトキシシラン、メチルジオクチロキシシラン、ジメチルメトキシシラン、ジメチルオクチロキシシラン、ビニルメトキシシラン、ビニルエトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、メルカプトプロピルトリメトキシシラン等を用いることができる。
【０１３１】
これらのシランカップリング剤は、相溶性のある各種溶媒で、濃度が０．１〜５０ｗ％、好ましくは０．１〜２０ｗ％となるよう希釈して使用する。希釈する溶媒としては、例えば、水、メチルアルコール、エチルアルコール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、アセトン、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン等が挙げられる。
【０１３２】
また、実装基板３はシリコン基板に限らず、例えばガラス基板のようにシランカップリング剤と化学結合を形成するものであれば何でも良い。
【０１３３】
＜第５の実施の形態の光導波路モジュールの変形例＞
第５の実施の形態の光導波路モジュール１Ｅの全体構成としては、第１〜第４の実施の形態の光導波路モジュールの何れの構成であっても良い。更に、他の構成であっても良い。
【０１３４】
図１２は光導波路モジュールの変形例を示す斜視図である。図１２に示す光導波路モジュール１Ｆは、導波路シート２に形成した溝部２０に波長選択フィルタ１８を挿入して、波長多重双方向光通信が行える光導波路モジュールを構成したものである。
【０１３５】
図３に示すように、フォトリソグラフィプロセスで導波路シート２を作製する場合は、導波路中に高精度な溝部２０を容易に形成することができる。本例では、コア４を略Ｙ字型のパターンとし、その分岐点に溝部２０を備える。溝部２０は、紫外線硬化型の高分子材料を用いて導波路シート２を構成する場合は、導波路の形成プロセスで所定の形状のマスクを介して紫外線を照射し、溝部２０を形成する部位以外を硬化させ、例えば溶液現像によって溝部２０の形成部位を除去することで作製される。
【０１３６】
溝部２０及び傾斜端面６を備えた導波路シート２は、図８に示すように、表面処理剤１９としてシランカップリング剤で表面処理された実装基板３に、接着剤１１により接着固定される。シランカップリング剤を利用する効果は、上述した通りである。
【０１３７】
波長選択フィルタ１８は、例えば波長λ１の光は反射し、波長λ２の光は透過するように構成され、溝部２０に挿入されて、接着剤で固定される。
【０１３８】
以上の構成では、実装凹部９に実装された面型発光素子７から出射された波長λ２の出力光信号は、導波路シート２の傾斜端面６に形成された反射面で反射して、コア４を伝搬される。コア４を伝搬される波長λ２の信号光は、波長選択フィルタ１８を透過してコア４に入射し、光ファイバ２１へと伝搬される。
【０１３９】
光ファイバ２１から入射した波長λ１の入力信号光は、コア４を伝搬されて波長選択フィルタ１８に入射する。波長選択フィルタ１８は、波長λ１の光は反射するので、コア４を伝搬される波長λ１の信号光は、波長選択フィルタ１８で反射し、コア４を伝搬されて、受光素子２２に入射する。
【０１４０】
このように、光導波路モジュール１Ｆでは、複数の異なる波長の光信号の分離多重化が行われることで、１本の光ファイバ２１に複数の異なる波長の光信号を伝送させることが可能となり、光導波路モジュール１Ｆを備えることでも、波長多重双方向光通信が行われるシステムの構築が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明は、電子機器のボード間やチップ間の光通信モジュールや、光ファイバを利用した通信ケーブルのコネクタ等に適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】第１の実施の形態の光導波路モジュールの一例を示す構成図である。
【図２】実装基板の製造工程例を示す工程説明図である。
【図３】導波路シートの製造工程例を示す説明図である。
【図４】第２の実施の形態の光導波路モジュールの一例を示す構成図である。
【図５】第３の実施の形態の光導波路モジュールの一例を示す構成図である。
【図６】導波路シートの製造工程例を示す説明図である。
【図７】第４の実施の形態の光導波路モジュールの一例を示す構成図である。
【図８】第５の実施の形態の光導波路モジュールの要部構成を示す断面図である。
【図９】第５の実施の形態の光導波路モジュールの製造工程例を示す説明図である。
【図１０】比較例の光導波路モジュールの一例を示す断面図である。
【図１１】シランカップリング剤の効果を示す説明図である。
【図１２】光導波路モジュールの変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１４３】
１・・・光導波路モジュール、２・・・導波路シート、３・・・実装基板、４・・・コア、５ａ・・・下部クラッド、５ｂ・・・上部クラッド、６・・・傾斜端面、６ａ・・・反射面、７・・・面型発光素子、７ａ・・・発光部、８・・・面型受光素子、８ａ・・・受光部、９・・・実装凹部、９ａ・・・電極パッド、９ｂ・・・連結凹部、１０・・・導波路支持部、１１・・・接着剤、１１ａ・・・接着位置、１２・・・シリコン基板、１２ａ・・・熱酸化膜、１３・・・フォトレジスト、１３ａ・・・開口部、１４・・・支持基板、１５・・・透明樹脂、１６ａ・・・第１の傾斜端面、１６ｂ・・・第２の傾斜端面、１７ａ・・・第１の反射面、１７ｂ・・・第２の反射面、１８・・・波長選択フィルタ、１９・・・表面処理剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアとクラッドを有する光導波路と、前記光導波路を支持する実装基板とを備えた光導波路モジュールにおいて、
前記光導波路は、少なくとも一の端部に傾斜端面が形成され、前記傾斜端面に露出した前記コアの端面によって反射面が形成されると共に、
前記実装基板は、前記光導波路の下側で前記反射面と対向する位置に形成され、前記反射面を介して前記コアと光結合される面型光素子が実装される実装凹部と、前記実装凹部の両側に形成され、前記光導波路を支持する導波路支持部とを備えた
ことを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項２】
前記光導波路は、前記実装基板の表面及び前記導波路支持部に接着固定されている
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路モジュール。
【請求項３】
隣り合う前記実装凹部の間に、前記実装凹部間の一部を連結する連結凹部を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路モジュール。
【請求項４】
前記実装凹部に、前記光導波路と同等の屈折率を有する樹脂が充填される
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路モジュール。
【請求項５】
前記樹脂は耐湿性を有することを特徴とする請求項４記載の光導波路モジュール。
【請求項６】
前記実装基板はシリコンで構成され、前記実装凹部が異方性エッチングにより作製されている
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路モジュール。
【請求項７】
前記光導波路は高分子材料により作製され、シート状である
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路モジュール。
【請求項８】
任意の波長領域の光を選択的に反射及び透過させ、光の波長により光路を切り替える波長選択フィルタを備えた
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路モジュール。
【請求項９】
前記波長選択フィルタは、前記反射面の直下に実装される
ことを特徴とする請求項８記載の光導波路モジュール。
【請求項１０】
前記実装基板は、前記光導波路を接着固定する接着剤に対する濡れ性を向上させる表面処理が施されている
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路モジュール。
【請求項１１】
コアとクラッドを有する光導波路と、前記光導波路を支持する実装基板とを備えた光導波路モジュールにおいて、
前記光導波路は、少なくとも一の端部に傾斜端面が形成され、前記傾斜端面に露出した前記コアの端面によって反射面が形成されると共に、
前記反射面の直下に、任意の波長領域の光を選択的に反射及び透過させ、光の波長により光路を切り替える波長選択フィルタを備え、
前記反射面を介して前記コアと光結合する面型光素子が、前記反射面と対向した前記光導波路の下側の前記実装基板に実装される
ことを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項１２】
前記波長選択フィルタが直下に配置された前記反射面で一のコアと他のコアを分岐させて、複数の光路を形成した
ことを特徴とする請求項１１記載の光導波路モジュール。
【請求項１３】
前記波長選択フィルタを、前記光導波路の形成プロセスにより前記光導波路に集積させた
ことを特徴とする請求項１１記載の光導波路モジュール。
【請求項１４】
前記光導波路は、下部クラッド及び上部クラッドと前記コアを備え、前記波長選択フィルタは、前記下部クラッド内に形成された
ことを特徴とする請求項１３記載の光導波路モジュール。
【請求項１５】
コアとクラッドを有する光導波路と、前記光導波路を支持する実装基板とを備えた光導波路モジュールにおいて、
前記実装基板は、前記光導波路を接着固定する接着剤に対する濡れ性を向上させる表面処理が施されている
ことを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項１６】
前記表面処理が、シランカップリング剤の被覆によるものである
ことを特徴とする請求項１５記載の光導波路モジュール。
【請求項１７】
少なくとも一の端部に傾斜端面が形成され、前記傾斜端面に露出した前記コアの端面によって反射面が形成された前記光導波路が作製され、
前記傾斜端面が形成された前記光導波路が、前記表面処理が施された前記実装基板に接着固定される
ことを特徴とする請求項１５記載の光導波路モジュール。
【請求項１】
コアとクラッドを有する光導波路と、前記光導波路を支持する実装基板とを備えた光導波路モジュールにおいて、
前記光導波路は、少なくとも一の端部に傾斜端面が形成され、前記傾斜端面に露出した前記コアの端面によって反射面が形成されると共に、
前記実装基板は、前記光導波路の下側で前記反射面と対向する位置に形成され、前記反射面を介して前記コアと光結合される面型光素子が実装される実装凹部と、前記実装凹部の両側に形成され、前記光導波路を支持する導波路支持部とを備えた
ことを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項２】
前記光導波路は、前記実装基板の表面及び前記導波路支持部に接着固定されている
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路モジュール。
【請求項３】
隣り合う前記実装凹部の間に、前記実装凹部間の一部を連結する連結凹部を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路モジュール。
【請求項４】
前記実装凹部に、前記光導波路と同等の屈折率を有する樹脂が充填される
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路モジュール。
【請求項５】
前記樹脂は耐湿性を有することを特徴とする請求項４記載の光導波路モジュール。
【請求項６】
前記実装基板はシリコンで構成され、前記実装凹部が異方性エッチングにより作製されている
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路モジュール。
【請求項７】
前記光導波路は高分子材料により作製され、シート状である
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路モジュール。
【請求項８】
任意の波長領域の光を選択的に反射及び透過させ、光の波長により光路を切り替える波長選択フィルタを備えた
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路モジュール。
【請求項９】
前記波長選択フィルタは、前記反射面の直下に実装される
ことを特徴とする請求項８記載の光導波路モジュール。
【請求項１０】
前記実装基板は、前記光導波路を接着固定する接着剤に対する濡れ性を向上させる表面処理が施されている
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路モジュール。
【請求項１１】
コアとクラッドを有する光導波路と、前記光導波路を支持する実装基板とを備えた光導波路モジュールにおいて、
前記光導波路は、少なくとも一の端部に傾斜端面が形成され、前記傾斜端面に露出した前記コアの端面によって反射面が形成されると共に、
前記反射面の直下に、任意の波長領域の光を選択的に反射及び透過させ、光の波長により光路を切り替える波長選択フィルタを備え、
前記反射面を介して前記コアと光結合する面型光素子が、前記反射面と対向した前記光導波路の下側の前記実装基板に実装される
ことを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項１２】
前記波長選択フィルタが直下に配置された前記反射面で一のコアと他のコアを分岐させて、複数の光路を形成した
ことを特徴とする請求項１１記載の光導波路モジュール。
【請求項１３】
前記波長選択フィルタを、前記光導波路の形成プロセスにより前記光導波路に集積させた
ことを特徴とする請求項１１記載の光導波路モジュール。
【請求項１４】
前記光導波路は、下部クラッド及び上部クラッドと前記コアを備え、前記波長選択フィルタは、前記下部クラッド内に形成された
ことを特徴とする請求項１３記載の光導波路モジュール。
【請求項１５】
コアとクラッドを有する光導波路と、前記光導波路を支持する実装基板とを備えた光導波路モジュールにおいて、
前記実装基板は、前記光導波路を接着固定する接着剤に対する濡れ性を向上させる表面処理が施されている
ことを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項１６】
前記表面処理が、シランカップリング剤の被覆によるものである
ことを特徴とする請求項１５記載の光導波路モジュール。
【請求項１７】
少なくとも一の端部に傾斜端面が形成され、前記傾斜端面に露出した前記コアの端面によって反射面が形成された前記光導波路が作製され、
前記傾斜端面が形成された前記光導波路が、前記表面処理が施された前記実装基板に接着固定される
ことを特徴とする請求項１５記載の光導波路モジュール。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−１８４７５７（Ｐ２００６−１８４７５７Ａ）
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３８０３９８（Ｐ２００４−３８０３９８）
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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