JPH11264912A - 光配線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光配線内の近隣の光導波路コア間のクロストー
クを抑制し、光信号のノイズエラーを抑制した光配線を
提供することを目的とする。 【解決手段】基板１１と、基板１１上に積層された下部
光導波路クラッド層１２と、下部光導波路クラッド層１
２上に形成された光信号を伝搬する複数の光導波路コア
１３と、光導波路コア１３を被覆する上部光導波路クラ
ッド層１４とを有する光配線において、隣接する２つの
光導波路コア１３間の上部光導波路クラッド層１４内
に、屈折率が上部光導波路クラッド層１４に等しいか、
またはそれ以上の高い値であり、かつ上記光信号の波長
に対して不透明な材料から成る第２の光導波路クラッド
１５を光導波路コア１３に接することなく形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光通信装置等に用い
られる光導波路を使用した光配線に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光配線は、光信号を高密度に並列伝搬さ
せたり伝搬方向制御や合・分岐等させたりする重要な光
部品である。特に、伝搬方向を制御するため、光導波路
コアの伝搬方向に、ある曲率半径の曲がりを設けたもの
が多く使用される。こうした光配線に用いる光導波路と
しては、光素子や光ファイバとの光結合を容易にするた
めに、マルチモードの光導波路が使用されることがあ
る。

【０００３】図３は従来の光配線構造を示す概念図であ
る。（ａ）は光信号の伝搬方向に対して平行で光導波路
コアを含む面の光配線構造、（ｂ）は光信号の伝搬方向
に対して垂直な光配線構造の断面である。

【０００４】例えばシリコンの基板３１上に例えばフッ
素化ポリイミドから成る３７．５ミクロン厚の下部光導
波路クラッド層３２をスピンコートとキュアにより形成
し、その上に例えばフッ素化ポリイミドから成る５０ミ
クロン角の光導波路コア３３（比屈折率差Δ＝１．２
％）を、スピンコートとキュアと反応性イオンエッチン
グ（ＲＩＥ）等のエッチングにより形成し、さらに例え
ば光導波路コア３３の上面（図中のｘｙ面）を基準に、
３７．５ミクロン厚の上部光導波路クラッド３４（下部
光導波路クラッド３２と同一材料）を下部光導波路クラ
ッド３２と同様の工程にて形成して、光配線を作製す
る。光導波路コア３３間のピッチは、例えば１２５ミク
ロンであり、Ｓ字の曲がり部分３６の半径は例えば５ｍ
ｍである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の光配線においては、マルチモードの光導波路から成
るＳ字の曲がり部分３６では、高次モードの光信号が上
部および下部光導波路クラッド３２、３４に漏れやすい
ため、近隣の光導波路コア３３にクロストークを生じ、
光信号にノイズが発生してエラーを引き起こしやすいと
いう欠点があった。

【０００６】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、光配線内の近隣の光導波路コア間（単層光
配線では同一平面内の近隣光導波路コア間、多層光配線
であれば同一平面内および積層光配線間の光導波路コア
間）のクロストークを抑制し、光信号のノイズエラーを
抑制した光配線を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明においては、基板と、上記基板上に積層され
た下部光導波路クラッド層と、上記下部光導波路クラッ
ド層上に形成された光信号を伝搬する複数の光導波路コ
アと、上記光導波路コアを被覆する上部光導波路クラッ
ド層とを有する光配線において、隣接する２つの上記光
導波路コア間の上記上部光導波路クラッド層内に、屈折
率が上記上部光導波路クラッド層に等しいか、またはそ
れ以上の高い値であり、かつ上記光信号の波長に対して
不透明な材料から成る第２の光導波路クラッドを上記光
導波路コアに接することなく形成する。

【０００８】また、上記上部および下部光導波路クラッ
ド層ならび上記光導波路コアを多層に積層し、上記上部
光導波路クラッド層上に、屈折率が上記上部光導波路ク
ラッド層に等しいか、またはそれ以上の高い値であり、
かつ上記光信号の波長に対して不透明な材料から成る第
３の光導波路クラッドを形成する。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る光配線の第１
の実施の形態を示す構造図である。（ａ）、（ｂ）は光
信号の伝搬方向に対して平行で光導波路コアを含む断面
の光配線構造、（ｃ）、（ｄ）は光信号の伝搬方向に対
して垂直な断面の光配線構造を示す。

【００１０】図１（ａ）では、例えば５０ミクロン角の
光導波路コア１３が１２５ミクロン間隔で同一平面（ｘ
ｙ平面）上に配置されており、Ｓ字の曲がり部分１６の
曲率半径は例えば５ｍｍである。下部光導波路クラッド
層１２上に形成された複数の光導波路コア１３を覆うよ
うにして上部光導波路クラッド層１４が形成されている
（ここで上部および下部光導波路クラッド層１４、１２
を纏めて第１の光導波路クラッドと呼ぶ）。隣接する２
つの光導波路コア１３間の上部光導波路クラッド１４に
は、例えば屈折率が上部光導波路クラッド１４と等しい
か又はそれ以上の高い値であり、かつ光導波路コア１３
を伝搬する光信号の波長に対して不透明な例えば幅３５
ミクロンの第２の光導波路クラッド１５が、光導波路コ
ア１３と例えば２０ミクロン離れて配置されている。光
導波路コア１３、上部および下部光導波路クラッド層１
２、１４は、例えばフッ素化ポリイミドで形成されてお
り、光導波路コア１３と上部および下部光導波路クラッ
ド層１２、１４間の比屈折率差は、例えば１．２％に設
定してある。光導波路コア１３を伝搬する光信号の波長
は、例えば０．８５ミクロンである。第２の光導波路ク
ラッド１５は、例えば電子材料で一般的なポリイミドで
あるカプトン（Kapton）で形成されている。

【００１１】図１（ｂ）は、第２の光導波路コア１５が
光導波路コア１３のＳ字の曲がり部分１６に対応する位
置のみに配置した場合であり、それ以外は図１（ａ）と
同様である。

【００１２】図１（ｃ）は光信号の伝搬方向（ｘ軸方
向）に垂直な光配線構造の断面の一例であり、例えばシ
リコンから成る基板１１上に厚み３７．５ミクロンの下
部光導波路クラッド層１２をスピンコートとキュアによ
り形成し、その上に厚さ５０ミクロンの光導波路コア層
をスピンコートとキュアにより形成した後にＲＩＥを用
いて幅５０ミクロン角の光導波路コア１３を形成し、引
き続いて光導波路コア１３を覆いながら光導波路コア１
３の上面（図中のｘｙ面）を基準にして厚さ２０ミクロ
ンの上部光導波路クラッド層１４を下部光導波路クラツ
ド層１２と同様の方法で形成する。さらに隣接する光導
波路コア１３間の上部光導波路クラッド層１４内に、光
導波路コア１３の側壁からｙ軸方向に２０ミクロン隔て
て幅３５ミクロンの溝をＲＩＥにより形成した後に、上
部光導波路クラッド層１４と同様の方法により、第２の
光導波路クラッド１５および第２の光導波路クラッド１
５と同じ材料から成る厚さ１７．５ミクロンの第３の光
導波路クラッド１５′を形成して、光配線構造を作製し
ている。

【００１３】図１（ｄ）は、図１（ｃ）の第３の光導波
路クラッド１５′がない場合を示している。この構造
は、図１（ｃ）の光配線表面をエッチングか研磨するこ
とにより作製することができる。

【００１４】図２は本発明に係る光配線の第２の実施の
形態を示す構造図で、上部および下部光導波路クラッド
層ならびに光導波路コアを２重に積層した実施の形態を
示す図ある。（ａ）、（ｂ）は光信号の伝搬方向に対し
て平行で光導波路コアを含む断面の光配線構造、（ｃ）
は光信号の伝搬方向に対して垂直な断面の光配線構造を
示す。

【００１５】図２（ａ）は、上述した図１（ａ）と全く
同じ構造であり、例えば５０ミクロン角の光導波路コア
２３が１２５ミクロン間隔で同一平面上に配置されてお
り、Ｓ字の曲がり部分２６の曲率半径は例えば５ｍｍで
ある。光導波路コア２３を覆うようにして形成されてい
る上部光導波路クラッド層２４のうち、隣接の２つの光
導波路コア２３間の上部光導波路クラッド層２４には、
例えば屈折率が上部光導波路クラッド層２４と等しいか
又はそれ以上の高い値であり、かつ光導波路コア２３を
伝搬する光信号の波長に対して不透明な例えば幅３５ミ
クロンの第２の光導波路クラッド２５が光導波路コア２
３と例えば２０ミクロンのギャップを持つように配置さ
れている。光導波路コア２３、上部および下部光導波路
クラッド層２４、２２は、例えばフッ素化ポリイミドで
形成されており、光導波路コア２３と上部および下部光
導波路クラッド２４、２２との比屈折率差は、例えば
１．２％に設定してある。光導波路コア２３を伝搬する
光信号の波長は例えば０．８５ミクロンである。第２の
光導波路クラッド２５は例えば電子材料で一般的なポリ
イミドであるカプトン（Kapton）で形成されている。

【００１６】図２（ｂ）は、図２（ａ）において第２の
光導波路クラッド２５が光導波路コア２３の曲がり部分
２６に対応する位置のみに配置した場合であり、それ以
外は図２（ａ）と同様である。

【００１７】図２（ｃ）は図１（ｃ）の光配線を２層に
積層した構造である。本構造は、例えばシリコンから成
る基板２１上に、例えば厚み３７．５ミクロンの下部光
導波路クラッド層２２をスピンコートとキュアにより形
成し、その上に厚さ５０ミクロンの光導波路コア層をス
ピンコートとキュアにより形成した後に、ＲＩＥを用い
て５０ミクロン角の光導波路コア２３を形成する。引き
続いて光導波路コア２３を覆いながら、光導波路コア２
３の上面を基準にしてｚ軸方向に厚さ２０ミクロンまで
上部光導波路クラッド層２４を、下部光導波路クラッド
層２２と同様の方法で形成する。さらに隣接する２つの
光導波路コア２３間の上部光導波路クラッド層２４内
に、光導波路コア２３の側壁からｙ軸方向に２０ミクロ
ン隔てて幅３５ミクロンの溝をＲＩＥにより形成した後
に、上述の上部光導波路クラッド層２４と同様の方法に
より、第２の光導波路クラッド２５および第２の光導波
路クラッド２５と同じ材料から成る厚さ１７．５ミクロ
ンの第３の光導波路クラッド２５′を形成する。さらに
その上に、例えば厚み３７．５ミクロンの下部光導波路
クラッド層２２を上述と同様の方法で形成し、その上に
光導波路コア２３と光導波路コア２３を覆うように上部
光導波路クラッド層２４を、さらに光導波路コア２３間
の上部光導波路クラッド層２４内に光導波路コア２３の
側壁から２０ミクロン隔てて第２の光導波路クラッド２
５を上述と同様の方法で形成し、さらに例えば厚み１
７．５ミクロンで第３の光導波路クラッド２５′を積層
して、多層の光配線構造が形成できる。

【００１８】なお、上記において、光導波路コア１３、
２３、上部および下部光導波路クラッド層１４、２４、
１２、２２の材料はフッ素化ポリイミドに限るものでな
く、石英系ガラスや、ＰＭＭＡ、シリコーン樹脂、ポリ
カーボネート等のポリマー材料が使用できる。さらに、
第２の光導波路クラッド１５、２５、第３の光導波路ク
ラッド１５′、２５′は、対象とする波長に対して上部
および下部光導波路クラッド層１４、２４、１２、２２
の伝搬損失よりも大きな伝搬損失を持つ材料で、屈折率
が等しいか又はそれ以上の高い値をもつ材料であれば何
でもよく、例えば近赤外波長域で分子内振動吸収のため
損失の大きいポリカーボネート等の脂肪族系ポリマー
や、散乱損失等の大きい炭素や金属あるいはＡｌＮのよ
うなセラミックス粒子を含有させたコンポジットポリマ
ーが適用できる。この場合、上述第２の光導波路クラッ
ド１５、２５、第３の光導波路クラッド１５′、２５′
の伝搬損失は大きい程（例えば２０ｄＢ／ｃｍ以上）ク
ロストーク低減に効果的である。また、Ｓ字の曲がり部
分１６、２６の曲率半径は全ての光導波路コア１３、２
３に対して一様である必要はなく、コアごとに徐々に曲
率半径が大きくなっても良い。また第２の光導波路クラ
ッド１５、２５の幅は一様ではなく、例えばＳ字の曲が
り部分１６、２６の幅が広くなっていても良い。さら
に、上記実施の形態では基板１１、２１上に形成した光
配線を示したが、光配線は基板から剥離した状態でも良
い。また、上記実施の形態ではＳ字の曲がり部分を含む
光配線の例を説明したが、これに限ることなく、例えば
直線の光導波路コア間や例えば合・分岐部分で分岐され
た光導波路コア間に第２、第３の光導波路クラッドが形
成されていても良い。さらに、マルチモード光導波路コ
ア間に限らずシングルモード光導波路コア間に第２、第
３の光導波路クラッドが形成されていても、本発明を逸
脱するものではないことは言うまでもない。なお、上記
実施の形態では光導波路コア１３、２３が２層の場合を
示したが、光導波路コアが３層以上に積層した場合にも
適用できることは言うまでもない。

【００１９】上述のように、本発明による光配線を用い
れば、マルチモード光導波路から成る光配線の曲がり部
分で高次モード光が上部、下部光導波路クラッド層１
４、２４、１２、２２に漏れても、光信号の波長に対し
て不透明な第２、第３の光導波路クラッド１５、２５、
１５′、２５′によって吸収されて減光されるため、近
隣の光導波路コア１３、２３に結合してクロストークを
生じるノイズ光を減少できる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光配
線では、近隣の光導波路コア間（単層光配線では同一平
面内の近隣光導波路コア間、多層光配線であれば同一平
面内および積層光配線間の光導波路コア間）の光導波路
クラッド層内に、屈折率が光導波路クラッドに等しい
か、またはそれ以上の高い値であり、かつ対象とする光
信号の波長に対して不透明な材料から成る第２あるいは
第２および第３の光導波路クラッドを、光導波路コアに
接することなく形成させた構造により、特にマルチモー
ド光導波路から成る光配線の曲がり部分で発生しやすい
高次モード光の光導波路クラッドへの「もれ」を、光信
号の波長に対して大きな吸収を持つ不透明な第２あるい
は第３の光導波路クラッドによって吸収させて減光でき
るため、近隣の光導波路コアに結合してクロストークを
生じるノイズ光を減少できる。この結果、光導波路コア
を伝搬する光信号のエラーが減少し、高信頼な光伝送を
可能にするとともに、エラー補正のための複雑な回路等
が不要になるため安価な光伝送装置を構成できるといっ
た効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光配線の第１の実施の形態を示す
構造図である。

【図２】本発明に係る光配線の第２の実施の形態を示す
構造図である。

【図３】従来の光配線構造の例を示す図である。

【符号の説明】

１１、２１、３１…基板 １２、２２、３２…下部光導波路クラッド層 １３、２３、３３…光導波路コア １４、２４、３４…上部光導波路クラツド層 １５、２５…第２の光導波路クラッド １５′、２５′…第３の光導波路クラッド １６、２６、３６…光導波路コアのＳ字の曲がり部分

フロントページの続き (72)発明者 石沢 鈴子 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板と、上記基板上に積層された下部光導
   波路クラッド層と、上記下部光導波路クラッド層上に形
   成された光信号を伝搬する複数の光導波路コアと、上記
   光導波路コアを被覆する上部光導波路クラッド層とを有
   する光配線において、隣接する２つの上記光導波路コア
   間の上記上部光導波路クラッド層内に、屈折率が上記上
   部光導波路クラッド層に等しいか、またはそれ以上の高
   い値であり、かつ上記光信号の波長に対して不透明な材
   料から成る第２の光導波路クラッドを上記光導波路コア
   に接することなく形成することを特徴とする光配線。
2. 【請求項２】上記上部および下部光導波路クラッド層な
   らびに光導波路コアを多層に積層し、上記上部光導波路
   クラッド層上に、屈折率が上記上部光導波路クラッド層
   に等しいか、またはそれ以上の高い値であり、かつ上記
   光信号の波長に対して不透明な材料から成る第３の光導
   波路クラッドを形成することを特徴とする請求項１に記
   載の光配線。