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【発明の名称】 光路変換部品及びその作製方法
【発明者】 【氏名】谷 祐子

【氏名】小池 真司

【氏名】新井 芳光

【氏名】安東 泰博
【要約】 【課題】装置内光配線において、光配線の任意の位置に容易に挿入でき、かつ小型で高密度な光路変換が可能な多チャネル光路変換部品及び多チャネルビームスプリッタを得る。

【解決手段】３次元光導波路のコアに、光の入射端、出射端及び反射面を有し、前記反射面における反射を利用して所定の角度に光の伝搬方向を偏向する曲がり光導波路からなる、光路変換部品又は多チャネル光路変換部品であって、前記多チャネル光路変換部品が、曲がり角の概ね等しい複数の前記曲がり光導波路により構成され、前記複数の曲がり光導波路は、その光の入射端、出射端及び反射面がそれぞれ独立の平面上に所定の間隔で並列に積層されており、かつ前記複数の曲がり光導波路のコアは、光の入射端、出射端及び反射面を除いて、コアより屈折率の低い物質で覆われている多チャネル光路変換部品である。また、これを用いた多チャネルビームスプリッタである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 少なくとも片端に傾斜端面を有し、かつ前記傾斜端面の傾斜角及び傾斜端面における光導波路コアのサイズ、配置等が概ね等しい一対の光導波路の、前記傾斜端面同士を対向させ、この傾斜端面における光導波路のコアが概ね一致するように前記傾斜端面同士を接続し、前記一対の光導波路が概ねＶ字型に固定され、前記Ｖ字型の光導波路の頂部を除去してコアを所定の位置まで露出させて反射面が設けられていることを特徴とする光路変換部品。
【請求項２】 ３次元光導波路のコアに、光の入射端、出射端及び反射面を有し、前記反射面における反射を利用して所定の角度に光の伝搬方向を偏向する曲がり光導波路からなる多チャネル光路変換部品であって、前記多チャネル光部品が、曲がり角の概ね等しい複数の前記曲がり光導波路により構成され、前記複数の曲がり光導波路は、その光の入射端、出射端及び反射面がそれぞれ独立の平面上に所定の間隔で並列に積層されており、かつ前記複数の曲がり光導波路のコアは、光の入射端、出射端及び反射面を除いて、コアより屈折率の低い物質で覆っていることを特徴とする多チャネル光路変換部品。
【請求項３】 少なくとも片端に傾斜端面を有し、かつ前記傾斜端面の傾斜角及び傾斜端面における複数の光導波路コアのサイズ、配置等が概ね等しい一対の多チャネル光導波路の、前記傾斜端面同士を対向させ、この傾斜端面における光導波路のコアが概ね一致するように前記傾斜端面同士を接続し、前記一対の多チャネル光導波路を概ねＶ字型に固定し、前記Ｖ字型の多チャネル光導波路の頂部を除去してコアを所定の位置まで露出させて反射面を設けていることを特徴とする請求項２に記載の多チャネル光路変換部品。
【請求項４】 一対の多チャネル光導波路の傾斜端面におけるコアが概ね一致するように前記傾斜端面同士を接続し、前記多チャネル光導波路のコアと屈折率が概ね等しい液状の光学接着剤で接続部の間隙を充填して接着し、前記光学接着剤あるいは他の接着剤で残部が埋められていることを特徴とする請求項３に記載の多チャネル光路変換部品。
【請求項５】 一対の多チャネル光導波路の傾斜端面におけるコアが概ね一致するように前記傾斜端面同士を接続し、前記多チャネル光導波路のコアと屈折率が概ね等しい液状の光学接着剤で接続部の間隙を充填し、液晶ポリマー等の有機高分子材料又はガラス等の無機材料からなる、概ねＶ字型の断面形状を有する部材を前記一対の多チャネル光導波路間に挿入し、接着剤等を用いて多チャネル光導波路に固定したことを特徴とする請求項３又は４に記載の多チャネル光路変換部品。
【請求項６】 前記多チャネル光路変換部品の反射面に、金属あるいは誘電体多層膜をコーティングしたことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の光路変換部品。
【請求項７】 前記多チャネル光路変換部品と概ね等しい大きさのＶ字型の間隙を構成し、前記多チャネル光路変換部品を、前記傾斜端面のコアが一致するように位置合わせした一対の多チャネル光導波路間に挿入し、前記多チャネル光導波路のコアと屈折率が概ね等しい液状の光学接着剤で全ての間隙を充填して固定し、接続した前記多チャネル光導波路の頂部を除去して前記多チャネル光導波路のコアを所定の位置まで露出させて反射面を構成し、この反射面に金属あるいは誘電体多層膜をコーティングし、反射を利用して光の伝搬方向を偏向する多チャネルの曲がり光導波路の、光の入出射端をそれぞれ２次元的に並列させたことを特徴とする請求項６に記載の多チャネル光路変換部品。
【請求項８】 前記傾斜端面を有する多チャネル光導波路として、コアと平行な側面のうち少なくとも一方を基板に垂直な平面とした一対の多チャネル光導波路の、前記側面を位置合わせの基準面として用いることを特徴とする請求項２乃至７のうちいずれか１項に記載の多チャネル光路変換部品。
【請求項９】 前記光導波路として、石英などの無機材料、エポキシ系樹脂、ポリイミド、ポリメチルメタクリレートなどの有機高分子材料、これらの組合わせのうちいずれか１つから成る、埋込型の方形光導波路を用いたことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の光路変換部品。
【請求項１０】 前記光導波路として、石英系光ファイバ、ハードクラッド石英光ファイバ、プラスチック光ファイバのうちいずれか１つを用いたことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の光路変換部品。
【請求項１１】 ３次元光導波路のコアに、光の入射端、出射端及び反射面を有し、前記反射面における反射を利用して所定の角度に光の伝搬方向を偏向する曲がり光導波路からなる多チャネル光路変換部品製作方法であって、少なくとも片端に傾斜端面を有し、かつ前記傾斜端面の傾斜角及び傾斜端面における複数の光導波路コアのサイズ、配置等が概ね等しい一対の光導波路を形成し、前記傾斜端面同士を対向させ、この傾斜端面における光導波路のコアが概ね一致するように前記傾斜端面同士を接続し、前記一対の光導波路を概ねＶ字型に固定し、前記Ｖ字型の多チャネル光導波路の頂部を除去してコアを所定の位置まで露出させて反射面を形成することを特徴とする光路変換部品製作方法。
【請求項１２】 一対の多チャネル光導波路の傾斜端面におけるコアが概ね一致するように前記傾斜端面同士を位置合わせして接続し、前記多チャネル光導波路のコアと屈折率が概ね等しい液状の光学接着剤で接続部の間隙を充填して接着し、さらに前記光学接着剤あるいは他の接着剤で残部を埋めることを特徴とする請求項１１に記載の多チャネル光路変換部品作製方法。
【請求項１３】 一対の多チャネル光導波路の傾斜端面におけるコアが概ね一致するように前記傾斜端面同士を位置合わせして接続し、前記多チャネル光導波路のコアと屈折率が概ね等しい液状の光学接着剤で接続部の間隙を充填して接着し、さらに液晶ポリマー等の有機高分子材料又はガラス等の無機材料からなる、概ねＶ字型の断面形状を有する部材を前記一対の多チャネル光導波路間に挿入し、接着剤等を用いて多チャネル光導波路に固定することを特徴とする請求項１２に記載の多チャネル光路変換部品作製方法。
【請求項１４】 前記多チャネル光路変換部品の反射面に、金属あるいは誘電体多層膜をコーティングすることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の多チャネル光路変換部品作製方法。
【請求項１５】 前記多チャネル光路変換部品と概ね等しい大きさのＶ字型の間隙を構成し、前記多チャネル光路変換部品を、前記傾斜端面のコアが一致するように位置合わせした一対の多チャネル光導波路間に挿入し、前記多チャネル光導波路のコアと屈折率が概ね等しい液状の光学接着剤を用いて全ての間隙を充填して固定し、接続した前記多チャネル光導波路の頂部を除去して前記多チャネル光導波路のコアを所定の位置まで露出させて反射面を形成したのち、金属あるいは誘電体多層膜をコーティングして、この工程を少なくとも１回以上繰り返すことにより、反射を利用して光の伝搬方向を偏向する多チャネルの曲がり光導波路の、光の入出射端をそれぞれ２次元的に並列させることを特徴とする請求項１２乃至１４のうちいずれか１項に記載の多チャネル光路変換部品作製方法。
【請求項１６】 前記傾斜端面を有する多チャネル光導波路として、コアと平行な側面のうち少なくとも一方を基板に垂直な平面とした一対の多チャネル光導波路を用い、前記側面を基準面とすることにより、コアを横断する方向の位置合わせを概ね受動的に行うことを特徴とする請求項１２乃至１５のうちいずれか１項に記載の多チャネル光路変換部品作製方法。
【請求項１７】 同一基板上に作製し、あるいは整列させて固定した多チャネル光導波路を、概ねＶ字型の断面形状を有する切削刃を用いてコアを横断する方向に切削することにより、傾斜端面におけるコアのサイズや間隔が概ね等しく、さらに位置や形状等が概ね左右対称である一対の多チャネル光導波路を作製し、これを請求項２に記載の一対の多チャネル光導波路として用いることを特徴とする請求項１２乃至１６のうちいずれか１項に記載の多チャネル光路変換部品作製方法。
【請求項１８】 前記光導波路として、石英などの無機材料、エポキシ系樹脂、ポリイミド、ポリメチルメタクリレートなどの有機高分子材料、これらの組合わせのうちいずれか１つから成る、埋込型の方形光導波路を用いることを特徴とする請求項１１乃至１７のうちいずれか１項に記載の光路変換部品製作方法。
【請求項１９】 前記光導波路として、石英系光ファイバ、ハードクラッド石英光ファイバ、プラスチック光ファイバのうちいずれか１つを用いることを特徴とする請求項１１乃至１７のうちいずれか１項に記載の光路変換部品製作方法。
【請求項２０】 ３次元光導波路のコアに、光の入射端、出射端及び反射面を有し、前記反射面における反射を利用して所定の角度に光の伝搬方向を偏向する曲がり光導波路からなる光路変換部品が、曲がり角の概ね等しい複数の前記曲がり光導波路により構成される光路変換部品を有する、３次元光導波路で構成されたビームスプリッタであって、前記曲がり光導波路で、反射面に所定の反射率及び透過率を有する金属膜あるいは誘電体多層膜を有するものに、透過光を伝搬するための別の３次元光導波路あるいは曲がり光導波路を接続した構造を有し、前記ビームスプリッタが光を入射あるいは出射するコア端面を除いて、コアより屈折率の低い物質で覆われていることを特徴とするビームスプリッタ。
【請求項２１】 ３次元光導波路のコアに、光の入射端、出射端及び反射面を有し、前記反射面における反射を利用して所定の角度に光の伝搬方向を偏向する曲がり光導波路からなる多チャネル光路変換部品が、曲がり角の概ね等しい複数の前記曲がり光導波路により構成される多チャネル光路変換部品を有する、３次元光導波路で構成された多チャネルのビームスプリッタであって、前記曲がり光導波路で、反射面に所定の反射率及び透過率を有する金属膜あるいは誘電体多層膜を有するものに、透過光を伝搬するための別の３次元光導波路あるいは曲がり光導波路を接続した構造を有し、前記多チャネルビームスプリッタが、複数の前記ビームスプリッタを光の入出射方向を揃えて積層した構造を有し、かつ前記複数のビームスプリッタが光を入射あるいは出射するコア端面を除いて、コアより屈折率の低い物質で覆われていることを特徴とする多チャネルビームスプリッタ。
【請求項２２】 請求項２乃至１０のうちいずれか１項に記載の多チャネル光路変換部品のうち、曲がり光導波路のなす角が概ね９０°である部品の反射面に、所定の反射率及び透過率を得るよう、金属あるいは誘電体多層膜の膜厚を制御しながらコーティングしたのち、少なくとも片端に概ね４５°の傾斜端面を有し、前記傾斜端面におけるコアの配列が前記多チャネル光路変換部品の反射面と概ね等しいもう一つの多チャネル光導波路を、前記傾斜端面におけるコアが前記多チャネル光路変換部品の反射面におけるコアと一致するように位置合わせして、その接続部の間隙を前記多チャネル光導波路あるいは多チャネル光路変換部品のコアと概ね等しい屈折率を有する液状の光学接着剤を用いて充填し固定することにより、小型かつ多チャネルの１×２ビームスプリッタを得ることを特徴とする多チャネルビームスプリッタ作製方法。
【請求項２３】 請求項２乃至１０のうちいずれか１項に記載の多チャネル光路変換部品の反射面に、所定の反射率及び透過率を得るよう、金属あるいは誘電体多層膜の膜厚を制御しながらコーティングしたのち、反射面におけるコアの配列が前記多チャネル光路変換部品と概ね等しく、かつ反射面に金属あるいは誘電体多層膜のコーティングを施さないもう一つの請求項２乃至１０のうちいずれか１項に記載の多チャネル光路変換部品を、それぞれの反射面におけるコアが一致するように位置合わせして、その接続部の間隙を前記多チャネル光導波路あるいは多チャネル光路変換部品のコアと概ね等しい屈折率を有する液状の光学接着剤を用いて充填し固定することにより、小型かつ多チャネルの２×２のビームスプリッタを得ることを特徴とする請求項２２に記載の多チャネルビームスプリッタ作製方法。
【請求項２４】 傾斜端面を有する多チャネル光導波路として、コアと平行な側面のうち少なくとも一方を基板に垂直な平面とした一対の多チャネル光導波路を用い、前記側面を基準面とすることにより、コアを横断する方向の位置合わせを概ね受動的に行うことを特徴とする請求項２２又は２３に記載の多チャネルビームスプリッタ作製方法。
【請求項２５】 同一基板上に作製し、あるいは整列させて固定した多チャネル光導波路を、概ねＶ字型の断面形状を有する切削刃を用いてコアを横断する方向に切削することにより、傾斜端面におけるコアのサイズや間隔が概ね等しく、さらに位置や形状等が概ね左右対称である一対の多チャネル光導波路を作製し、これを請求項２に記載の一対の多チャネル光導波路として用いることを特徴とする請求項２２乃至２４のうちいずれか１項に記載の多チャネルビームスプリッタ作製方法。
【請求項２６】 前記光導波路として、石英などの無機材料、エポキシ系樹脂、ポリイミド、ポリメチルメタクリレートなどの有機高分子材料、これらの組合わせのうちいずれか１つから成る、埋込型の方形光導波路を用いることを特徴とする請求項２０乃至２５のうちいずれか１項に記載のビームスプリッタ作製方法。
【請求項２７】 前記光導波路として、石英系光ファイバ、ハードクラッド石英光ファイバ、プラスチック光ファイバのうちいずれか１つを用いることを特徴とする請求項２０乃至２５のうちいずれか１項に記載のビームスプリッタ作製方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光を利用して信号を伝送する交換装置、通信装置、及び情報処理装置等に用いられる光配線を高密度に配線するための、多チャネルの光路変換部品及びその作製方法に適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の情報通信装置の発展に伴い、これらの装置内部における信号配線の容量不足が問題となりつつあり、これを解消するために装置内部への光配線の導入が検討され始めている。装置内部においては、装置間を接続する場合と異なり、高密度の光配線を限られたスペースに収容する必要があるため、例えば狭い間隔で並んだ光デバイス間の接続や、面型光素子と光配線との光結合、あるいは光配線のコーナリングを行うにあたり、光配線を急峻に曲げて光路を変換することが重要となる。光路変換に関する従来技術では、前記の用途に適合する代表的な例として以下の方法などが報告されている。
【０００３】（１）柔軟性に富む高分子系の光ファイバを所定の間隔で複数並列させ、前記光ファイバの端面を面型光素子と対向させて光結合を行い、その先を半円柱状の部材に沿わせて９０°に曲げる方法（A. Neyer et al, “Plastic-Optical-Fiber-Based Parallel Optical Interconnects”, IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, vol.5, No.2 pp.193-200, 1999、参照）。図１３は、前記（１）の方法を説明するための図であり、３０はプラスチック光ファイバ、３１は面型光素子、３２は実装基板、３３は半円柱状部材である。
【０００４】（２）特開平１０−３００９６１号公報に代表されるように、多チャネル光導波路の一端に所定の傾斜角度を有する傾斜端面を形成して反射面とし、光路を概ね９０°変換させて、例えば面型光素子等と光結合を行う方法。図１４は、前記（２）の方法を説明するための図であり、３４はコア層、３５はクラッド層、３６は傾斜端面、３７は面発光レーザ、３８はレーザ光である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記（１）の方法では、図１３に示すように、高密度に並列した光配線を方向転換させる簡便な方法ではあるが、曲げ半径を一定値以上に小さくすると曲げ損失が急増する、曲げ半径を固定する半円柱状部材３３の占める体積が余分に必要となる、前記部材を用いないと多チャネル光ファイバの曲げ半径が一定にならず損失等のばらつきが生じる恐れがある、という問題があった。
【０００６】また、前記（２）の方法は、図１４に示すように、小型かつ高密度の光路変換を実現する優れた方法であるが、反射面（傾斜端面）３６から出射あるいは反射面に入射する光はコア層３４に閉じ込められず空間を伝播するため、反射した光や入射する光のビーム径の広がりが問題となる場合があり、また、光配線の途中に挿入することが難しいため、光配線のコーナリングなどの用途には適さない。
【０００７】前記課題を解決するためには、光を閉じ込めたまま光路変換を行い、かつ光路変換を行うのに必要なスペースを最小限にすることが望ましい。図１５に示すような、反射を利用して光の伝搬方向を偏向する曲がり光導波路（以下これを曲がり光導波路と称す）は、前記の条件を満たす有力な候補の一つである。しかしながら、コア層２を伝搬する光を反射させるには、一般に反射面５を空気層に露出させてコア層２と空気との屈折率差を利用するため、コア層２をクラッド層４０で埋め込むことが難しく、多チャネル化を行うのが困難であった。
【０００８】前記図１５において、２は曲がり光導波路のコア層、４は入射端、５は反射面、６は出射端、３９は基板、４０はクラッド層である。
【０００９】本発明の目的は、装置内光配線において、光配線の任意の位置に容易に挿入でき、かつ小型で高密度な光路変換が可能な多チャネル光路変換部品を提供することにある。
【００１０】本発明の他の目的は、装置内光配線において、光配線の任意の位置に容易に挿入でき、かつ小型で高密度な光路変換が可能な多チャネルビームスプリッタを提供することにある。
【００１１】本発明の他の目的は、光配線の任意の位置に容易に挿入でき、かつ小型で高密度な光路変換が可能な多チャネル光路変換部品及び多チャネルビームスプリッタを容易に製作することが可能な技術を提供することにある。
【００１２】本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１４】（１）少なくとも片端に傾斜端面を有し、かつ前記傾斜端面の傾斜角及び傾斜端面における光導波路コアのサイズ、配置等が概ね等しい一対の光導波路の、前記傾斜端面同士を対向させ、この傾斜端面における光導波路のコアが概ね一致するように前記傾斜端面同士を接続し、前記一対の光導波路が概ねＶ字型に固定され、前記Ｖ字型の光導波路の頂部を除去してコアを所定の位置まで露出させて反射面が設けられている光路変換部品である。
【００１５】（２）３次元光導波路のコアに、光の入射端、出射端及び反射面を有し、前記反射面における反射を利用して所定の角度に光の伝搬方向を偏向する曲がり光導波路からなる多チャネル光路変換部品であって、前記多チャネル光部品が、曲がり角の概ね等しい複数の前記曲がり光導波路により構成され、前記複数の曲がり光導波路は、その光の入射端、出射端及び反射面がそれぞれ独立の平面上に所定の間隔で並列に積層されており、かつ前記複数の曲がり光導波路のコアは、光の入射端、出射端及び反射面を除いて、コアより屈折率の低い物質で覆っている多チャネル光路変換部品である。
【００１６】（３）前記手段（２）の多チャネル光路変換部品において、少なくとも片端に傾斜端面を有し、かつ前記傾斜端面の傾斜角及び傾斜端面における複数の光導波路コアのサイズ、配置等が概ね等しい一対の多チャネル光導波路の、前記傾斜端面同士を対向させ、この傾斜端面における光導波路のコアが概ね一致するように前記傾斜端面同士を接続し、前記一対の多チャネル光導波路を概ねＶ字型に固定し、前記Ｖ字型の多チャネル光導波路の頂部を除去してコアを所定の位置まで露出させて反射面を設けている。
【００１７】（４）前記手段（３）の多チャネル光路変換部品において、一対の多チャネル光導波路の傾斜端面におけるコアが概ね一致するように前記傾斜端面同士を接続し、前記多チャネル光導波路のコアと屈折率が概ね等しい液状の光学接着剤で接続部の間隙を充填して接着し、前記光学接着剤あるいは他の接着剤で残部が埋められている。
【００１８】（５）前記手段（３）又は（４）の多チャネル光路変換部品において、一対の多チャネル光導波路の傾斜端面におけるコアが概ね一致するように前記傾斜端面同士を接続し、前記多チャネル光導波路のコアと屈折率が概ね等しい液状の光学接着剤で接続部の間隙を充填し、液晶ポリマー等の有機高分子材料又はガラス等の無機材料からなる、概ねＶ字型の断面形状を有する部材を前記一対の多チャネル光導波路間に挿入し、接着剤等を用いて多チャネル光導波路に固定した。
【００１９】（６）前記手段（２）乃至（５）のうちいずれか１つの多チャネル光路変換部品において、前記多チャネル光路変換部品の反射面に、金属あるいは誘電体多層膜をコーティングしたものである。
【００２０】（７）前記手段（６）の多チャネル光路変換部品において、前記多チャネル光路変換部品と概ね等しい大きさのＶ字型の間隙を構成し、前記多チャネル光路変換部品を、前記傾斜端面のコアが一致するように位置合わせした一対の多チャネル光導波路間に挿入し、前記多チャネル光導波路のコアと屈折率が概ね等しい液状の光学接着剤で全ての間隙を充填して固定し、接続した前記多チャネル光導波路の頂部を除去して前記多チャネル光導波路のコアを所定の位置まで露出させて反射面を構成し、この反射面に金属あるいは誘電体多層膜をコーティングし、反射を利用して光の伝搬方向を偏向する多チャネルの曲がり光導波路の、光の入出射端をそれぞれ２次元的に並列させたものである。
【００２１】（８）前記手段（２）乃至（７）のうちいずれか１つの多チャネル光路変換部品において、前記傾斜端面を有する多チャネル光導波路として、コアと平行な側面のうち少なくとも一方を基板に垂直な平面とした一対の多チャネル光導波路を用いたものである。
【００２２】（９）前記手段（１）乃至（８）のうちいずれか１つの光路変換部品において、前記光導波路として、石英などの無機材料、エポキシ系樹脂、ポリイミド、ポリメチルメタクリレートなどの有機高分子材料、これらの組合わせのうちいずれか１つから成る、埋込型の方形光導波路を用いたものである。
【００２３】（１０）前記手段（１）乃至（８）のうちいずれか１つの光路変換部品において、前記光導波路として、石英系光ファイバ、ハードクラッド石英光ファイバ、プラスチック光ファイバのうちいずれか１つを用いたものである。
【００２４】（１１）３次元光導波路のコアに、光の入射端、出射端及び反射面を有し、前記反射面における反射を利用して所定の角度に光の伝搬方向を偏向する曲がり光導波路からなる多チャネル光路変換部品製作方法であって、少なくとも片端に傾斜端面を有し、かつ前記傾斜端面の傾斜角及び傾斜端面における複数の光導波路コアのサイズ、配置等が概ね等しい一対の光導波路を形成し、前記傾斜端面同士を対向させ、この傾斜端面における光導波路のコアが概ね一致するように前記傾斜端面同士を接続し、前記一対の光導波路を概ねＶ字型に固定し、前記Ｖ字型の多チャネル光導波路の頂部を除去してコアを所定の位置まで露出させて反射面を形成する。
【００２５】（１２）前記手段（１１）の多チャネル光路変換部品作製方法において、一対の多チャネル光導波路の傾斜端面におけるコアが概ね一致するように前記傾斜端面同士を位置合わせして接続し、前記多チャネル光導波路のコアと屈折率が概ね等しい液状の光学接着剤で接続部の間隙を充填して接着し、さらに前記光学接着剤あるいは他の接着剤で残部を埋める。
【００２６】（１３）前記手段（１２）の多チャネル光路変換部品作製方法において、一対の多チャネル光導波路の傾斜端面におけるコアが概ね一致するように前記傾斜端面同士を位置合わせして接続し、前記多チャネル光導波路のコアと屈折率が概ね等しい液状の光学接着剤で接続部の間隙を充填して接着し、さらに液晶ポリマー等の有機高分子材料又はガラス等の無機材料からなる、概ねＶ字型の断面形状を有する部材を前記一対の多チャネル光導波路間に挿入し、接着剤等を用いて多チャネル光導波路に固定する。
【００２７】（１４）前記手段（１２）又は（１３）の多チャネル光路変換部品作製方法において、前記多チャネル光路変換部品の反射面に、金属あるいは誘電体多層膜をコーティングする。
【００２８】（１５）前記手段（１２）乃至（１４）のうちいずれか１つの多チャネル光路変換部品作製方法において、前記多チャネル光路変換部品と概ね等しい大きさのＶ字型の間隙を構成し、前記多チャネル光路変換部品を、前記傾斜端面のコアが一致するように位置合わせした一対の多チャネル光導波路間に挿入し、前記多チャネル光導波路のコアと屈折率が概ね等しい液状の光学接着剤を用いて全ての間隙を充填して固定し、接続した前記多チャネル光導波路の頂部を除去して前記多チャネル光導波路のコアを所定の位置まで露出させて反射面を形成したのち、金属あるいは誘電体多層膜をコーティングして、この工程を少なくとも１回以上繰り返すことにより、反射を利用して光の伝搬方向を偏向する多チャネルの曲がり光導波路の、光の入出射端をそれぞれ２次元的に並列させる。
【００２９】（１６）前記手段（１２）乃至（１５）のうちいずれか１つの多チャネル光路変換部品作製方法において、前記傾斜端面を有する多チャネル光導波路として、コアと平行な側面のうち少なくとも一方を基板に垂直な平面とした一対の多チャネル光導波路を用い、前記側面を基準面とすることにより、コアを横断する方向の位置合わせを概ね受動的に行う。
【００３０】（１７）前記手段（１２）乃至（１６）のうちいずれか１つの多チャネル光路変換部品作製方法において、同一基板上に作製し、あるいは整列させて固定した多チャネル光導波路を、概ねＶ字型の断面形状を有する切削刃を用いてコアを横断する方向に切削することにより、傾斜端面におけるコアのサイズや間隔が概ね等しく、さらに位置や形状等が概ね左右対称である一対の多チャネル光導波路を作製し、これを請求項２に記載の一対の多チャネル光導波路として用いる。
【００３１】（１８）前記手段（１１）乃至（１７）のうちいずれか１つの光路変換部品作製方法において、前記光導波路として、石英などの無機材料、エポキシ系樹脂、ポリイミド、ポリメチルメタクリレートなどの有機高分子材料、これらの組合わせのうちいずれか１つから成る、埋込型の方形光導波路を用いる。
【００３２】（１９）前記手段（１１）乃至（１７）のうちいずれか１つの光路変換部品作製方法において、前記光導波路として、石英系光ファイバ、ハードクラッド石英光ファイバ、プラスチック光ファイバのうちいずれか１つを用いる。
【００３３】（２０）３次元光導波路のコアに、光の入射端、出射端及び反射面を有し、前記反射面における反射を利用して所定の角度に光の伝搬方向を偏向する曲がり光導波路からなる光路変換部品が、曲がり角の概ね等しい複数の前記曲がり光導波路により構成される光路変換部品を有する、３次元光導波路で構成されたビームスプリッタであって、前記曲がり光導波路で、反射面に所定の反射率及び透過率を有する金属膜あるいは誘電体多層膜を有するものに、透過光を伝搬するための別の３次元光導波路あるいは曲がり光導波路を接続した構造を有し、前記ビームスプリッタが光を入射あるいは出射するコア端面を除いて、コアより屈折率の低い物質で覆われている。
【００３４】（２１）３次元光導波路のコアに、光の入射端、出射端及び反射面を有し、前記反射面における反射を利用して所定の角度に光の伝搬方向を偏向する曲がり光導波路からなる多チャネル光路変換部品が、曲がり角の概ね等しい複数の前記曲がり光導波路により構成される多チャネル光路変換部品を有する、３次元光導波路で構成された多チャネルのビームスプリッタであって、前記曲がり光導波路で、反射面に所定の反射率及び透過率を有する金属膜あるいは誘電体多層膜を有するものに、透過光を伝搬するための別の３次元光導波路あるいは曲がり光導波路を接続した構造を有し、前記多チャネルビームスプリッタが、複数の前記ビームスプリッタを光の入出射方向を揃えて積層した構造を有し、かつ前記複数のビームスプリッタが光を入射あるいは出射するコア端面を除いて、コアより屈折率の低い物質で覆われている。
【００３５】（２２）前記手段（２）乃至（１０）のうちいずれか１つの多チャネル光路変換部品のうち、曲がり光導波路のなす角が概ね９０°である部品の反射面に、所定の反射率及び透過率を得るよう、金属あるいは誘電体多層膜の膜厚を制御しながらコーティングしたのち、少なくとも片端に概ね４５°の傾斜端面を有し、前記傾斜端面におけるコアの配列が前記多チャネル光路変換部品の反射面と概ね等しいもう一つの多チャネル光導波路を、前記傾斜端面におけるコアが前記多チャネル光路変換部品の反射面におけるコアと一致するように位置合わせして、その接続部の間隙を前記多チャネル光導波路あるいは多チャネル光路変換部品のコアと概ね等しい屈折率を有する液状の光学接着剤を用いて充填し固定することにより、小型かつ多チャネルの１×２ビームスプリッタを得る。
【００３６】（２３）前記手段（２）乃至（１０）のうちいずれか１つの多チャネル光路変換部品の反射面に、所定の反射率及び透過率を得るよう、金属あるいは誘電体多層膜の膜厚を制御しながらコーティングしたのち、反射面におけるコアの配列が前記多チャネル光路変換部品と概ね等しく、かつ反射面に金属あるいは誘電体多層膜のコーティングを施さないもう一つの前記手段（２）乃至（１０）のうちいずれか１の多チャネル光路変換部品を、それぞれの反射面におけるコアが一致するように位置合わせして、その接続部の間隙を前記多チャネル光導波路あるいは多チャネル光路変換部品のコアと概ね等しい屈折率を有する液状の光学接着剤を用いて充填し固定することにより、小型かつ多チャネルの２×２のビームスプリッタを得る。
【００３７】（２４）前記手段（２２）又は（２３）の多チャネルビームスプリッタ作製方法において、傾斜端面を有する多チャネル光導波路として、コアと平行な側面のうち少なくとも一方を基板に垂直な平面とした一対の多チャネル光導波路を用い、前記側面を基準面とすることにより、コアを横断する方向の位置合わせを概ね受動的に行う。
【００３８】（２５）前記手段（２１）乃至（２４）のうちいずれか１つ多チャネルビームスプリッタ作製方法において、同一基板上に作製し、あるいは整列させて固定した多チャネル光導波路を、概ねＶ字型の断面形状を有する切削刃を用いてコアを横断する方向に切削することにより、傾斜端面におけるコアのサイズや間隔が概ね等しく、さらに位置や形状等が概ね左右対称である一対の多チャネル光導波路を作製し、これを請求項２に記載の一対の多チャネル光導波路として用いる。
【００３９】（２６）前記手段（２０）乃至（２５）のうちいずれか１つビームスプリッタ作製方法において、前記光導波路として、石英などの無機材料、エポキシ系樹脂、ポリイミド、ポリメチルメタクリレートなどの有機高分子材料、これらの組合わせのうちいずれか１つから成る、埋込型の方形光導波路を用いる。
【００４０】（２７）前記手段（２０）乃至（２５）のうちいずれか１つビームスプリッタ作製方法において、前記光導波路として、石英系光ファイバ、ハードクラッド石英光ファイバ、プラスチック光ファイバのうちいずれか１つを用いる。
【００４１】本発明のポイントは、前記曲がり光導波路を多チャネル化するために、あらかじめ平面上にコアを複数並列させた光導波路（多チャネル光導波路）を用いることを特徴とし、前記多チャネル光導波路の少なくとも一方の端部に所定の傾斜角を有する傾斜端部を設けたものを一対用意して前記傾斜端面同士を対向させ、傾斜端面におけるコアが概ね一致するように接続し、見かけ上コアがＶ字型に折れ曲がった状態として多チャネル光導波路を固定したのちに、前記Ｖ字型の多チャネル光導波路の頂部を所定の位置まで除去して複数のコアを一括して空気層に露出させ、反射面とすることにより、図１に示すような複数の曲がり光導波路を積層し、かつコアの反射面のみを空気層に露出させた構造を得ることである。
【００４２】なお、前記光路変換機能を有する光導波路としては、方形の埋込型光導波路と光ファイバ型光導波路とがある。以下、本発明で単に光導波路と記した場合は、これら方形の埋込型光導波路と光ファイバ型光導波路とを含むものとし、それぞれを特に示す場合は、一方を埋込型光導波路、他方を光ファイバと称する。
【００４３】以上説明したように、本発明による多チャネル光路変換部品及び多チャネル光路変換部品作製方法を用いると、簡易な工程により曲がり光導波路を積層して多チャネル化することができる。
【００４４】また、基板上にエッチング、パターニング、リソグラフィ等により作製するか、あるいは位置決め溝等を有する基板に整列させて固定した、傾斜端面を有する多チャネル光導波路を、コアと平行する方向に切り出して基板に垂直かつ平坦な側面を形成するか、あるいは予めコアと平行する方向に切り出した基板に前記傾斜端面を有する多チャネル光導波路を作製することにより、前記基板に垂直な側面を基準面として、コアを横断する方向の位置合わせを精度よくかつ受動的に行うことができる。
【００４５】さらに、同一基板上にエッチング、パターニング、リソグラフィ等により作製し、あるいは位置決め溝等を有する基板に整列させて固定した傾斜端面を有する多チャネル光導波路を、例えば、所定の角度を有する概ねＶ字型の断面形状を有する切削刃を用いてコアを横断する方向に切削するなどの手段を用いて（特開平１０−３００９６１号公報、参照）その途中に左右対称の一対の傾斜端面を形成し、前記左右対称の多チャネル光導波路を用いて前前記光路変換部品を作製することにより、傾斜端面におけるコアのサイズや形状、コアの間隔、基板裏面からコアまでの厚み等が概ね一致し、これらのばらつきが無視できるようになる。
【００４６】また、積層した曲がり光導波路のコアについて、反射面のみを空気中に露出させ、それ以外の部分をコアより屈折率の低いクラッドに埋め込むことができるため、反射面に金属あるいは誘電体多層膜をコーティングすることが可能となる。
【００４７】これにより、例えば、前記多チャネル光路変換部品をコネクタ等の筐体に封止したりボード等に埋め込むことが可能となり、実装の自由度を広げることができる。
【００４８】さらに、反射面にコーティングする金属あるいは誘電体多層膜の膜厚を注意深く制御することにより、反射面に任意の反射率及び透過率を付与することが可能となるため、反射面に所定の膜厚のコーティングを施した多チャネル光路変換部品に、コーティングを施さないもう一つの多チャネル光路変換部品、あるいは傾斜端面を有する多チャネル光導波路を接続すれば、光バス等に応用可能な小型の１×２あるいは２×２ビームスプリッタを作製することができる。
【００４９】以上の説明からわかるように、本発明による光路変換部品の作製方法を用いると、高密度な多チャネル光路変換部品ならびに多チャネルビームスプリッタを容易に作製することができる。
【００５０】以下、本発明について、図面を参照して実施の形態（実施例）とともに詳細に説明する。
【００５１】なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは、同一符号をつけ、その繰り返しの説明は省略する。
【００５２】
【発明の実施の形態】（実施例１）本発明による実施例１の多チャネル光路変換部品は、反射を利用して所定の角度に光の伝搬方向を変更する、３次元光導波路からなる曲がり光導波路を、その光の入射端、出射端及び反射面を除いてコアより屈折率の低いクラッドで埋め込み、これを積層する方向に多チャネル化した光路変換部品である。図１は、本実施例１の多チャネル光路変換部品の概略構成を示す図であり、図１（ａ）は、多チャネル光路変換部品の斜視図、図１（ｂ）は、多チャネル光路変換部品を上から見た上平面図である。
【００５３】図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、本実施例１の多チャネル光路変換部品１は、例えば、９０°に折れ曲がった前記曲がり光導波路のコア層２を、クラッド層３を挟んで一定の間隔をおいて８チャネル積層させることにより、それぞれの入射端４、反射面５、出射端６をそれぞれ独立の平面７、８、９に８個ずつ並列させた光路変換部品である。
【００５４】前記多チャネル光路変換部品１において、入射端４に入射した光は、反射面５において空気層とコア層２の屈折率差によりほぼ全反射されてその伝搬方向を９０°偏向し、出射端６から出射される。
【００５５】従って、入射端４が並列した平面７と出射端６が並列した平面９に例えば８チャネルの光ファイバアレイを接続すれば、前記光ファイバアレイ間で９０°の光路変換をコンパクトに行うことが可能となる。
【００５６】なお、本実施例１では主に９０°の光路変換を取り上げたが、本実施例１の内容を逸脱しない範囲であれば、光路変換の角度は任意で構わない。また、チャネル数として８チャネルの例を取り上げたが、本実施例１の内容を逸脱しない範囲であれば、チャネル数は任意で構わず、さらに、隣り合う曲がり光導波路の間隔は必ずしも等間隔でなくても構わない。また、光路変換は光ファイバ同士だけでなく、光導波路、光素子、あるいはそれらの任意の組み合わせの間で行っても構わない。
【００５７】（実施例２）図２は、本発明による実施例２の光路変換部品の作製方法の例を示し、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本実施例２の光路変換部品の作製方法における各工程時の構成を示す模式図である。
【００５８】本実施例２の光路変換部品の作製方法は、図２（ａ）に示すように、片端に傾斜角４５°の斜め研磨面（傾斜端面）１０を有する、コア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍの短尺の石英系マルチモード光ファイバ１１を１６本用意し、２５０μｍ間隔で８本のＶ溝を有する２つのガラスブロック１２に、斜め研磨面１０の先端がガラスブロック１２より一定量突き出し、かつ研磨面が上を向くようにそれぞれ整列させ、接着剤１３を用いて前記マルチモード光ファイバ１１とガラスブロック１２を固定する 次に、図２（ｂ）に示すように、前記ガラスブロック１２を、光ファイバの斜め研磨面１０Ａ，１０Ｂ同士が向き合うように対向させ、前記研磨面における光ファイバのコア層１４Ａ，１４Ｂ同士が一致するようにガラスブロック１２をそれぞれ４５°ずつ傾けてＶ字型に接続する。
【００５９】次に、図２（ｃ）に示すように、ガラスブロック間及び光ファイバ接続部にコア層１４と等しい屈折率を有する液状の紫外線硬化型（以下、ＵＶ硬化型と称す）光学接着剤１５を滴下し、紫外線を照射して硬化させ固定する。
【００６０】続いて、前記Ｖ字型に固定した光ファイバの接続部の先端部１６を水平に研磨して除去し、図２（ｄ）に示すように、接続部における光ファイバのコア層１４を露出させて反射面５を一括形成し、図１に示すような８チャネルの多チャネル光路変換部品１を作製した。
【００６１】作製した多チャネル光路変換部品１の光の入射端４から波長１３００ｎｍのレーザ光を入射し、出射端６における光強度を測定することにより反射面５の反射効率を測定したところ、８チャネルの平均で９０％であった。また、光路の変換角度は９０°であった。
【００６２】なお、本実施例２では主に８チャネルの光導波路を用いた９０°の光路変換を取り上げたが、本実施例２の内容を逸脱しない範囲であれば、光路変換の角度及び光導波路の本数は任意で構わない。また、光導波路として基板上に整列させた光ファイバの一例を取り上げたが、基板上に作製した埋込型光導波路等を用いてもよいことは言うまでもない。
【００６３】また、光導波路の材料としては、石英系の材料を一例に取り上げたが、本実施例２の内容を逸脱しない範囲で、ガラス等の無機材料から高分子系光学材料まで、任意の材料を組み合わせても構わない。さらに、基板としてはガラス基板の他に、例えば、シリコン基板等を用いてもよいことは言うまでもない。なお、光導波路を整列させる方法としてＶ溝を取り上げたが、光導波路を整列させる機能を有する構造であれば矩形の溝やブロック間、あるいは丸穴のキャピラリー等に整列させても構わない。
【００６４】（実施例３）図３は、本発明による実施例３の光路変換部品の作製方法の例を示し、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、本実施例３の光路変換部品の作製方法における各工程時の構成を示す模式図である。
【００６５】本実施例３の光路変換部品の作製方法は、図３（ａ）に示すように、シリコン基板１８上に膜厚３μｍの水溶性の樹脂層１９を挟んで作製された、ＵＶ硬化型のエポキシ系樹脂を材料とした下部クラッド２０、コア層２１、及び上部クラッド２２からなる埋込型の直線光導波路の片端を、傾斜角が４５°となるように研磨した８チャネルの光導波路を２つ用意した。前記光導波路のコア層２１の屈折率は１.５２７、上部及び下部クラッド２０、２２の屈折率はいずれも１.５１０である。また、前記一対の多チャネル光導波路１７Ａ，１７Ｂの傾斜端面２３Ａ，２３Ｂにおいて、コア層２１の断面形状はいずれも幅４０μｍ、高さ５６μｍの矩形であり、コア間隔は２５０μｍである。
【００６６】続いて、図３（ｂ）に示すように、前記一対の多チャネル光導波路の４５°傾斜端面２３Ａ，２３Ｂを対向させ、傾斜端面におけるコア層２１Ａ，２１Ｂが互いに一致するようにＶ字型に接続し、図３（ｃ）に示すように、コア層２１と屈折率の等しい液状のＵＶ硬化型光学接着剤１５をＶ字型の間隙に充填して紫外線を照射し、前記一対の多チャネル光導波路１７Ａ，１７ＢをＶ字型に固定する。
【００６７】次に、図３（ｄ）に示すように、これを温水中に４０分間浸けて水溶性の樹脂層１９を溶解させ、シリコン基板１８を剥離する。
【００６８】その後、前記Ｖ字型の多チャネル光導波路における接続部分の先端部１６を水平に研磨して除去し、図３（ｅ）に示すように、反射面５を一括形成し、図１に示すような多チャネル光路変換部品１を作製した。
【００６９】作製した多チャネル光路変換部品１の光の入射端４から波長８５０ｎｍのレーザ光を入射し、出射端６における光強度を測定することにより反射面５の反射効率を測定したところ、８チャネルの平均で９０％であった。また、光路の変換角度は９０°であった。
【００７０】なお、本実施例３では、主に８チャネルの光導波路を用いた９０°の光路変換を取り上げたが、本実施例３の内容を逸脱しない範囲であれば、光路変換の角度、及び光導波路の本数は任意で構わない。また、光導波路として基板上に整列させた埋込型光導波路の一例を取り上げたが、光ファイバを用いてもよいことは言うまでもない。また、光導波路の材料としては、ＵＶ硬化型エポキシ系樹脂を一例に取り上げたが、本実施例３の内容を逸脱しない範囲で、ガラス等の無機材料から高分子系光学材料まで、任意の材料を組み合わせても構わない。さらに、基板としてはシリコン基板の他に、ガラス基板などを用いてもよいことはいうまでもない。また、多チャネル光導波路間を充填する液状の光学接着剤としてＵＶ硬化型エポキシ系樹脂を取り上げたが、本実施例３の内容を逸脱しない範囲であれば、熱硬化型の光学接着剤などを用いてもよく、また一対の傾斜端面の接続部分が前記樹脂で保護されていれば、本実施例３の内容を逸脱しない範囲で、光学接着剤以外の他の接着剤を用いてもよいことはいうまでもない。
【００７１】なお、基板は光導波路の研磨に影響を与えなければ、光導波路から剥離しなくてもよく、また剥離する必要がある場合には、基板と光導波路を剥離させるための犠牲層として、水溶性樹脂以外に、希塩酸によって容易に溶解する銅薄膜等を用いても構わない。
【００７２】（実施例４）図４は、本発明による実施例４の光路変換部品の作製方法の例を示し、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本実施例４の光路変換部品の作製方法における各工程時の構成を示す模式図である。
【００７３】本実施例４の光路変換部品の作製方法は、まず、前記実施例３と同様に、シリコン基板１８上に膜厚３μｍの水溶性の樹脂層１９を挟んで作製された、ＵＶ硬化型のエポキシ系樹脂を材料とした下部クラッド２０、コア層２１、及び上部クラッド２２からなる埋込型の直線光導波路の片端を、傾斜角が４５°となるように研磨した８チャネルの光導波路を２つ用意した。前記光導波路のコア層の屈折率は１.５２７、上部及び下部クラッド２０，２２の屈折率はいずれも１.５１０である。また、前記一対の多チャネル光導波路１７Ａ，１７Ｂの傾斜端面２３Ａ，２３Ｂにおいて、コア層２１の断面形状はいずれも幅４０μｍ、高さ５６μｍの矩形であり、コア間隔は２５０μｍである。
【００７４】続いて、図４（ａ）に示すように、前記一対の多チャネル光導波路の４５°傾斜端面２３Ａ，２３Ｂを対向させ、傾斜端面におけるコアが互いに一致するようにＶ字型に接続し、コアと屈折率の等しい液状のＵＶ硬化型光学接着剤１５をＶ字型の間隙に充填して紫外線照射により固定したのち、図４（ｂ）に示すように、前記Ｖ字型に接続した多チャネル光導波路の間隙より一回り小さいガラスブロック２４を挿入し、残りの間隙にＵＶ硬化型光学接着剤１５を充填して硬化させ、前記一対の多チャネル光導波路をＶ字型に固定する。
【００７５】次に、図４（ｃ）に示すように、これを温水中に４０分間浸けて水溶性の樹脂層１９を溶解させ、シリコン基板１８を剥離する。
【００７６】その後、前記Ｖ字型の多チャネル光導波路における接続部分の先端部１６を水平に研磨して除去し、図４（ｄ）に示すように、反射面５を一括形成し、図１に示すような多チャネル光路変換部品１を作製した。
【００７７】作製した多チャネル光路変換部品１の光の入射端４から波長８５０ｎｍのレーザ光を入射し、出射端６における光強度を測定することにより反射面５の反射効率を測定したところ、８チャネルの平均で９０％であった。また、光路の変換角度は９０°であった。
【００７８】なお、本実施例４では、主に８チャネルの光導波路を用いた９０°の光路変換を取り上げたが、本実施例４の内容を逸脱しない範囲であれば、光路変換の角度、及び光導波路の本数は任意で構わない。また、Ｖ字型に固定した多チャネル光導波路間に挿入する部材の形状は、本実施例４の内容を逸脱しない範囲で任意の形状で差し支えなく、部材の材料は、ガラスの他、液晶ポリマーなど熱による体積変化が小さい材料であれば望ましいが、それに限定するものではない。さらに、前記部材と多チャネル光導波路を固定する接着剤としては、ＵＶ硬化型接着剤の他、必要に応じて熱硬化型接着剤等を用いてもよいことは言うまでもない。
【００７９】なお、光導波路として埋込型光導波路の一例を取り上げたが、光ファイバを用いてもよいことは言うまでもない。また、光導波路の材料としては、ＵＶ硬化型エポキシ系樹脂を一例に取り上げたが、本実施例４の内容を逸脱しない範囲で、ガラス等の無機材料から高分子系光学材料まで、任意の材料を組み合わせても構わない。さらに、基板としてはシリコン基板の他に、ガラス基板などを用いてもよいことはいうまでもない。なお、基板は光導波路の研磨に影響を与えなければ、光導波路から剥離しなくてもよく、また、剥離する必要がある場合には、基板と光導波路を剥離させるための犠牲層として、水溶性樹脂以外に、希塩酸によって容易に溶解する銅薄膜等を用いても構わない。
【００８０】（実施例５）本発明による実施例５の多チャネル光路変換部品について以下に説明する。図５は、本実施例５の多チャネル光路変換部品の概略構成を示す図であり、図５（ａ）は、多チャネル光路変換部品の斜視図、図５（ｂ）は、多チャネル光路変換部品を上から見た上平面図である。
【００８１】本実施例５の多チャネル光路変換部品は、前記実施例３と同様の方法で作製した８チャネルの光路変換部品の反射面５に、金薄膜２５を３００ｎｍの膜厚となるよう均一に真空蒸着した。しかる後、前記多チャネル光路変換部品の反射面５の反射効率を測定したところ、８チャネルの平均で９６％となった。
【００８２】なお、本実施例５では、反射面にコーティングする材料として金を用いたが、用いる波長等に応じて銀、アルミニウム、銅等の金属、あるいは誘電体多層膜等を用いてよいことは言うまでもなく、また、膜厚も必要に応じて変更して構わない。さらに、前記薄膜をコーティングした上に、保護層として樹脂等のコーティングを施しても構わない。また、前記金属等をコーティングする方法として、真空蒸着の他にイオンビームスパッタやメッキ等の技術を適用してもよい。
【００８３】（実施例６）本発明による実施例６の多チャネル光路変換部品について以下に説明する。図６は、本実施例６の多チャネル光路変換部品の概略構成を示す図であり、図６（ａ）は、多チャネル光路変換部品の斜視図、図６（ｂ）は、多チャネル光路変換部品を上から見た上平面図である。図７は、本実施例６の多チャネル光路変換部品の製作方法における各工程時の概略構成例を示す図である。
【００８４】本実施例６の多チャネル光路変換部品は、前記実施例３の方法と同様に作製し、かつ入射端４から反射面５までの光導波路コアの長さが概ね３ｍｍである８チャネルの光路変換部品１Ａの反射面５が並列した平面８に、前記実施例５と同様に金薄膜２５Ａを３００ｎｍの膜厚となるように蒸着した。
【００８５】これを、図７（ａ）に示すように、前記実施例３と同様に準備した幅３ｍｍ、長さ３.１ｍｍの一対の８チャネル光導波路１７Ａ，１７Ｂで、傾斜端面同士を位置合わせしてＶ字型に接続したものの間に挿入し、顕微鏡で観察しながら前記多チャネル光路変換部品１Ａと前記一対の多チャネル光導波路１７Ａ，１７Ｂの間で、コアの１チャネル目から８チャネル目までがそれぞれ揃うように位置合わせをし、図７（ｂ）に示すように、コアと屈折率の等しい液状のＵＶ硬化型光学接着剤１５で全ての間隙を充填して紫外線を側方から照射することにより、前記多チャネル光路変換部品１及び前記一対の多チャネル光導波路１７Ａ，１７Ｂを固定した。
【００８６】続いて、図７（ｃ）に示すように、温水中に４０分間浸けて水溶性の樹脂層１９を溶解させ、シリコン基板１８を剥離した。その後、前記実施例３と同様に、前記Ｖ字型の多チャネル光導波路における接続部分の先端部１６を水平に研磨して除去し、反射面５を一括形成して金薄膜２５Ｂを３００ｎｍの膜厚となるように蒸着することにより、図６に示すように、光の入射端４、出射端６がそれぞれ８心×２列の、２次元的に並列した多チャネル光路変換部品１を作製した。
【００８７】作製した多チャネル光路変換部品１の反射面の反射効率ならびに光路変換角を測定したところ、それぞれ９６％、９０°となった。なお、光の入射端４、及び出射端６の、列の上下におけるコアの相対的な位置ずれは±２μｍであった。
【００８８】なお、本実施例では８心×２列の入出射端を有した９０°の光路変換を取り上げたが、本実施例６の内容を逸脱しない範囲であれば、光路変換の角度、及び光導波路の本数等は任意で構わない。また、光導波路として埋込型光導波路の一例を取り上げたが、光ファイバを用いてもよいことは言うまでもない。また、光導波路の材料としては、ＵＶ硬化型エポキシ系樹脂を一例に取り上げたが、本実施例６の内容を逸脱しない範囲で、ガラス等の無機材料から高分子系光学材料まで、任意の材料を組み合わせても構わない。さらに、基板としてはシリコン基板の他に、ガラス基板などを用いてもよいことはいうまでもない。
【００８９】また、基板は光導波路の研磨に影響を与えなければ、光導波路から剥離しなくてもよく、また剥離する必要がある場合には、基板と光導波路を剥離させるための犠牲層として、水溶性樹脂以外に、希塩酸によって容易に溶解する銅薄膜等を用いても構わない。また、本実施例６では、反射面にコーティングする材料として金を用いたが、用いる波長等に応じて銀、アルミニウム、銅等の金属、あるいは誘電体多層膜等を用いても構わず、また膜厚も必要に応じて変更して構わない。さらに、前記薄膜をコーティングした上に、保護層として樹脂等のコーティングを施しても構わない。また、前記金属等をコーティングする方法として、真空蒸着の他にイオンビームスパッタやメッキ等の技術を適用してもよい。
【００９０】（実施例７）図８は、本発明による実施例７の多チャネルビームスプリッタの概略構成を示す図であり、図８（ａ）は、多チャネルビームスプリッタの斜視図、図８（ｂ）は、多チャネルビームスプリッタの作用を説明するための図である。
【００９１】本実施例７の多チャネルビームスプリッタは、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、３次元光導波路からなるビームスプリッタで、前記図１に記載の曲がり光導波路の反射面５に膜厚を制御した金薄膜２５をコーティングして所望の反射率及び透過率を付与し、さらに透過光を伝搬するための別の３次元光導波路あるいは曲がり導波路を接続して１×２あるいは２×２のビームスプリッタとしたものを、その光の入出射方向を揃えて積層した多チャネルビームスプリッタである。
【００９２】本実施例７の多チャネルビームスプリッタは、例えば、反射光の伝搬方向を９０°偏向させ、また透過光は直進させる１×２のビームスプリッタを、その光の入出射端を除いてクラッドに埋め込み、これを一定の間隔をおいて８チャネル積層した例である。
【００９３】該ビームスプリッタにおいて、入射端４に入射した光は、反射面５において、その反射率が５０％となるよう金薄膜２５の膜厚を設定した場合、反射光と透過光に概ね１対１の割合で分岐され、それぞれの出射端６、２７から出射される。
【００９４】従って、入射端４、反射光の出射端６、透過光の出射端２７に例えばそれぞれ８チャネルの光ファイバアレイを接続すれば、上記の光分岐を８チャネル同時に行うことができる。また、反射面５にコーティングする金薄膜２５の膜厚を注意深く制御することにより、反射率を任意に変化させることも可能である。
【００９５】なお、本実施例７では、主に１×２のビームスプリッタを取り上げたが、本実施例７の内容を逸脱しない範囲であれば、２×２のビームスプリッタでも構わない。また、反射光の反射角として９０°の例を取り上げたが、本実施例７の内容を逸脱しない範囲であれば任意で構わない。また、チャネル数として８チャネルの例を取り上げたが、本実施例７の内容を逸脱しない範囲であれば、チャネル数は任意で構わず、さらに、隣り合うビームスプリッタの間隔は必ずしも等間隔でなくても構わない。また、光の分岐比は、本実施例７の内容を逸脱しない範囲であれば、任意に設定して構わないことは言うまでもない。また、本実施例７のビームスプリッタに接続する光部品として光ファイバを一例に示したが、光導波路、光素子、あるいはこれらの任意の組合せを用いても差し支えない。
【００９６】なお、本実施例７では、反射面にコーティングする材料として金を用いたが、用いる波長等に応じて銀、アルミニウム、銅等の金属、あるいは誘電体多層膜等を用いてよいことは言うまでもなく、また、膜厚も必要に応じて変更して構わない。さらに、前記薄膜をコーティングした上に、保護層として樹脂等のコーティングを施しても構わない。
【００９７】（実施例８）図９は、本実施例８の多チャネル光路変換部品及びビームスプリッタの製作方法における各工程時の概略構成例を示す図である。
【００９８】本実施例８の多チャネル光路変換部品は、まず、図９（ａ）に示すように、前記実施例３と同様に作製した、一辺が３ｍｍの８心の多チャネル光路変換部品１の反射面５に、金薄膜２５を１００ｎｍの膜厚で蒸着して反射率を概ね５０％としたのち、片端に４５°の傾斜端面２３を有し、かつ前記多チャネル光路変換部品１とコアの配列等が一致する幅３ｍｍ、長さ３ｍｍの多チャネル光導波路１７を実施例３と同様に準備して、図９（ｂ）に示すように、前記傾斜端面２３におけるコア層２１を前記多チャネル光路変換部品の反射面５におけるコア層２と一致させるため、多チャネル光路変換部品１のコア層２に可視光を入射し、多チャネル光導波路１７のコア層２１に光が入る位置を目安として位置合わせを行った。
【００９９】続いて、図９（ｃ）に示すように、コアと屈折率の等しい液状のＵＶ硬化型光学接着剤１５で全ての間隙を充填して紫外線を照射し、前記多チャネル光路変換部品１と多チャネル光導波路１７を固定した。
【０１００】これを温水中に４０分間浸けて水溶性の樹脂層１９を溶解させ、多チャネル光導波路１７側に付着していたシリコン基板１８を剥離して、多チャネルビームスプリッタ（８心の１×２ビームスプリッタ）２６を作製した。
【０１０１】作製した多チャネルビームスプリッタの光分岐比を測定したところ、反射光と透過光の比は概ね１対１となった。
【０１０２】なお、本実施例８では８心の光導波路を用いた１×２のビームスプリッタを取り上げたが、本実施例８の内容を逸脱しない範囲であれば、光導波路の本数等は任意で構わない。また、基板は、取扱う上で支障なければ光導波路から剥離しなくてもよく、また剥離する必要のある場合には、基板と光導波路を剥離させるための犠牲層として、水溶性樹脂以外に、希塩酸によって容易に溶解する銅薄膜等を用いても構わない。さらに、基板としてはシリコン基板の他に、ガラス基板などを用いてもよいことはいうまでもない。
【０１０３】なお、本実施例８では、反射面にコーティングする材料として金を用いたが、用いる波長等に応じて銀、アルミニウム、銅等の金属、あるいは誘電体多層膜等を用いてよいことは言うまでもなく、また膜厚についても、制御が行える範囲内で任意に設定して構わない。さらに、上記薄膜をコーティングした上に、保護層として樹脂等のコーティングを施しても構わない。また、前記金属等をコーティングする方法として、真空蒸着の他にイオンビームスパッタやメッキ等の技術を適用してもよい。
【０１０４】（実施例９）図１０は、本実施例９の多チャネル光路変換部品及びビームスプリッタの製作方法における各工程時の概略構成例を示す図である。
【０１０５】本実施例９の多チャネル光路変換部品は、まず、図１０（ａ）に示すように、前記実施例３と同様に作製した、一辺が３ｍｍの８心の多チャネル光路変換部品１Ａ，１Ｂを２つ用意し、一方の多チャネル光路変換部品１Ａの反射面５Ａに金薄膜２５を１００ｎｍの厚みに蒸着して反射率を概ね５０％としたのち、もう一方の多チャネル光路変換部品１Ｂの反射面５Ｂを、それぞれの反射面が一致するよう向かい合わせ、どちらか一方の多チャネル光路変換部品のコアに可視光を入射し、他方の多チャネル光路変換部品のコアに光が入る位置を目安として位置合わせを行う。
【０１０６】続いて、図１０（ｂ）に示すように、コアと屈折率の等しい液状のＵＶ硬化型光学接着剤１５を用いて前記反射面の接続部及びその周辺部を固定し、８心の２×２ビームスプリッタ２６を作製した。
【０１０７】作製した多チャネルビームスプリッタの光分岐比を測定したところ、４つの光導波路コア端面のどれに光を入射しても、出射する反射光と透過光の比は概ね１対１となった。
【０１０８】なお、本実施例９では、それぞれ８心の光導波路コアが並列した２×２のビームスプリッタを取り上げたが、本実施例９の内容を逸脱しない範囲であれば、光導波路の分岐角、及び光導波路の本数等は任意で構わない。
【０１０９】また、本実施例９では、反射面にコーティングする材料として金を用いたが、用いる波長等に応じて、銀、アルミニウム、銅等の金属、あるいは誘電体多層膜を用いてよいことは言うまでもなく、また、膜厚についても、制御が行える範囲内で任意に設定して構わない。さらに、前記薄膜をコーティングした上に、保護層として樹脂等のコーティングを施しても構わない。また、前記金属等をコーティングする方法として、真空蒸着の他にイオンビームスパッタやメッキ等の技術を適用してもよい。
【０１１０】（実施例１０）本発明による実施例１０は、本発明の多チャネル光路変換部品作製方法及び多チャネルビームスプリッタ作製方法のうち、多チャネル光路変換部品を作製する例について示すものである。
【０１１１】図１１は、本実施例１０の多チャネル光路変換部品の製作方法における各工程時の概略構成例を示す図である。
【０１１２】本実施例１０の多チャネル光路変換部品は、まず、図１１（ａ）に示すように、シリコン基板１８上に膜厚３μｍの水溶性の樹脂層１９を挟んで作製された、ＵＶ硬化型のエポキシ系樹脂を材料とした下部クラッド２０、コア層２１、及び上部クラッド２２からなる埋込型の８チャネルの直線光導波路を、幅３ｍｍ、長さ６ｍｍに切り出して基板に垂直な側壁を作製した。前記光導波路のコア層２１の屈折率は１.５２７、上部及び下部クラッド２０、２２の屈折率はいずれも１.５１０である。また、８チャネルのコア層２１の断面形状はいずれも幅４０μｍ、高さ４０μｍの矩形であり、コア間隔は２５０μｍである。
【０１１３】次に、図１１（ｂ）に示すように、前記直線光導波路の中央をコアを横断する方向に分断し、続けて図１１（ｃ）に示すように、それぞれの多チャネル光導波路の分断された断面を傾斜角が４５°となるよう研磨して傾斜端面２３Ａ，２３Ｂを作製し、片端に４５°の傾斜端面を有する、幅３ｍｍ、長さ３ｍｍの一対の多チャネル光導波路１７Ａ，１７Ｂを作製する。これにより、該傾斜端面２３Ａ，２３Ｂにおいて、コアと平行な側壁からコアまでの間隔は左右対称となった。
【０１１４】続いて、図１１（ｄ）に示すように、作製した一対の多チャネル光導波路の４５°傾斜端面２３Ａ，２３Ｂを向かい合わせ、該一対の多チャネル光導波路のコアと平行な側面を、平坦な部材に押し当てて揃え、傾斜端面におけるコア層２１Ａ，２１Ｂのコアを横断する方向の位置合わせを概ね受動的に行い、引き続き高さ方向にコアを位置合わせしてＶ字型に接続する。
【０１１５】引き続き、図１１（ｅ）に示すように、コアと屈折率の等しい液状のＵＶ硬化型光学接着剤１５をＶ字型の間隙に充填して紫外光を照射し、該一対の多チャネル光導波路１７Ａ，１７ＢをＶ字型に固定する。
【０１１６】次に、図１１（ｆ）に示すように、これを温水中に４０分間浸けて水溶性の樹脂層１９を溶解させ、シリコン基板１８を剥離する。
【０１１７】その後、前記Ｖ字型の多チャネル光導波路における接続部分の先端部１６を水平に研磨して除去し、反射面５を一括して形成し、図１に示すような多チャネル光路変換部品１を作製した。
【０１１８】作製した多チャネル光路変換部品１の光の入射端４から波長８５０ｎｍのレーザ光を入射し、出射端６における光強度を測定することにより、反射面５の反射効率を測定したところ、８チャネルの平均で９２％であった。また、光路の変換角度は９０°であった。
【０１１９】なお、本実施例１０では、主に８チャネルの光導波路を用いた９０°の多心光路変換部品作製方法を取り上げたが、本実施例１０の内容を逸脱しない範囲であれば、光路変換の角度、及び光導波路の本数は任意で構わない。また、本実施例１０の作製方法は、多チャネルビームスプリッタの作製に適用してもよいことは言うまでもない。さらに、光導波路として埋込型光導波路の一例を取り上げたが、光ファイバを用いてもよいことは言うまでもない。また、光導波路の材料としては、ＵＶ硬化型エポキシ系樹脂を一例に取り上げたが、本実施例の内容を逸脱しない範囲で、ガラス等の無機材料から高分子系光学材料まで、任意の材料を組合せても構わない。さらに、基板としてはシリコン基板の他に、ガラス基板などを用いてもよいことはいうまでもない。
【０１２０】また、多チャネル光導波路間を充填する液状の光学接着剤としてＵＶ硬化型エポキシ系樹脂を一例に取り上げたが、本実施例の内容を逸脱しない範囲であれば、熱硬化型の光学接着剤などを用いてもよく、また一対の傾斜端面の接続部分が上記樹脂で保護されていれば、本実施例の内容を逸脱しない範囲で、光学接着剤以外の他の接着剤を用いてもよいことはいうまでもない。
【０１２１】また、基板は光導波路の研磨に影響を与えなければ、光導波路から剥離しなくてもよく、また剥離する必要のある場合には、基板と光導波路を剥離させるための犠牲層として、水溶性樹脂以外に、希塩酸によって容易に溶解する銅薄膜等を用いても構わない。
【０１２２】（実施例１１）本発明による実施例１１は、本発明の多チャネル光路変換部品作製方法及び多チャネルビームスプリッタ作製方法のうち、多チャネル光路変換部品を作製する例について示すものである。
【０１２３】図１２は、本実施例１１の多チャネル光路変換部品の製作方法における各工程時の概略構成例を示す図である。
【０１２４】本実施例１１の多チャネル光路変換部品は、まず、図１２（ａ）に示すように、シリコン基板１８上に膜厚３μｍの水溶性の樹脂層１９を挟んで作製された、ＵＶ硬化型のエポキシ系樹脂を材料とした下部クラッド２０、コア層２１、及び上部クラッド２２からなる埋込型の８チャネルの直線光導波路を、幅３ｍｍ、長さ６ｍｍに切り出して基板に垂直な側壁を作製した。前記光導波路のコア層２１の屈折率は１.５２７、上部及び下部クラッド２０、２２の屈折率はいずれも１.５１０である。また、８チャネルのコア層２１の断面形状はいずれも幅４０μｍ、高さ４０μｍの矩形であり、コア間隔は２５０μｍである。
【０１２５】次に、図１２（ｂ）に示すように、断面形状が頂角８８°のＶ字型に加工された切削刃２８を用いて、コア層２１を横断する方向に前記多チャネル光導波路を切削し分断することにより、切削した溝に沿って傾斜角が４５°で、かつ傾斜端面２３Ａ，２３Ｂにおけるコアのサイズや基板裏面からコアまでの厚み等が概ね等しく、コアの間隔や形状が概ね左右対称である、一対の多チャネル光導波路１７Ａ，１７Ｂを作製する。
【０１２６】続いて、図１２（ｃ）に示すように、作製した一対の多チャネル光導波路の４５°の傾斜端面２３Ａ，２３Ｂを向かい合わせ、該一対の多チャネル光導波路のコアと平行な側面を、平坦な部材に押し当てて揃え、傾斜端面におけるコア層２１Ａ，２１Ｂのコアを横断する方向の位置合わせを概ね受動的に行い、引き続き傾斜端面接続部の先端を揃えることにより高さ方向にもコアを概ね受動的に位置合わせをしてＶ字型に接続する。
【０１２７】引き続き、図１２（ｄ）に示すように、コアと屈折率の等しい液状のＵＶ硬化型光学接着剤１５をＶ字型の間隙に充填して紫外光を照射し、前記一対の多チャネル光導波路１７Ａ，１７ＢをＶ字型に固定する。
【０１２８】次に、図１２（ｅ）に示すように、これを温水中に４０分間浸けて水溶性の樹脂層１９を溶解させ、シリコン基板１８を剥離する。
【０１２９】その後、前記Ｖ字型の多チャネル光導波路における接続部分の先端１６を水平に研磨して除去し、反射面５を一括して形成し、図１に示すような多チャネル光路変換部品１を作製した。
【０１３０】作製した多チャネル光路変換部品１の光の入射端４から波長８５０ｎｍのレーザ光を入射し、出射端６における光強度を測定することにより反射面５の反射効率を測定したところ、８チャネルの平均で９４％であった。また、光路の変換角度は９０°であった。
【０１３１】なお、本実施例１１では、主に８チャネルの光導波路を用いた９０°の多心光路変換部品作製方法を取り上げたが、本実施例１１の内容を逸脱しない範囲であれば、光路変換の角度、及び光導波路の本数は任意で構わない。また、本作製方法は多チャネルビームスプリッタの作製に適用してもよいことは言うまでもない。さらに、光導波路として埋込型光導波路の一例を取り上げたが、光ファイバを用いてもよいことは言うまでもない。また、光導波路の材料としては、ＵＶ硬化型エポキシ系樹脂を一例に取り上げたが、本実施例１１の内容を逸脱しない範囲で、ガラス等の無機材料から高分子系光学材料まで、任意の材料を組合せても構わない。さらに、基板としてはシリコン基板の他に、ガラス基板などを用いてもよいことはいうまでもない。
【０１３２】また、多チャネル光導波路間を充填する液状の光学接着剤として、ＵＶ硬化型エポキシ系樹脂を一例に取り上げたが、本実施例１１の内容を逸脱しない範囲であれば、熱硬化型の光学接着剤などを用いてもよく、また一対の傾斜端面の接続部分が前記樹脂で保護されていれば、本実施例１１の内容を逸脱しない範囲で、光学接着剤以外の他の接着剤を用いてもよいことは言うまでもない。
【０１３３】なお、基板は光導波路の研磨に影響を与えなければ、光導波路から剥離しなくてもよく、また剥離する必要のある場合には、基板と光導波路を剥離させるための犠牲層として、水溶性樹脂以外に、希塩酸によって容易に剥離する銅薄膜を用いても構わない。
【０１３４】以上の実施例１乃至１１において、光導波路としては、石英系光ファイバならびにＵＶ硬化型エポキシ樹脂からなる埋込型光導波路を用いた例を示したが、光ファイバとしては、他に例えば石英系の多成分ガラス光ファイバ、ハードクラッド石英光ファイバ、あるいはプラスチック光ファイバ等を用いてもよく、また埋込型光導波路としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリイミド、ポリアクリレート、ポリカーボネート、シリコーン樹脂等の高分子材料や、ガラス系等の無機材料からなる光導波路等を用いてもよいことはいうまでもない。
【０１３５】また、光導波路を整列させ、あるいは作製する基板としては、ガラス及びシリコンを材料として例に挙げたが、前記実施例１乃至１１の範囲を逸脱しない範囲であれば、セラミックスやアクリル樹脂等を材料として用いても構わない。
【０１３６】以上、本発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【０１３７】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【０１３８】本発明によれば、装置内光配線において、光配線の任意の位置に容易に挿入でき、かつ小型で高密度な光路変換が可能な多チャネルの光路変換部品を得ることができる。
【０１３９】また、前記多チャネルの光路変換部品を用いて小型で高密度な光路変換が可能な多チャネルビームスプリッタを容易に得ることができる。
【０１４０】すなわち、本発明による多チャネル光路変換部品作製方法及び多チャネルビームスプリッタ作製方法を用いると、装置内光配線の高密度化あるいは光モジュールの高集積化に有効な光部品として期待されている小型の光路変換部品、及び多チャネルビームスプリッタを簡易かつ高密度に作製することができる。
【出願人】 【識別番号】０００００４２２６
【氏名又は名称】日本電信電話株式会社
【出願日】 平成１２年１月１１日（２０００．１．１１）
【代理人】 【識別番号】１０００８３５５２
【弁理士】
【氏名又は名称】秋田 収喜
【公開番号】 特開２００１−１９４５４０（Ｐ２００１−１９４５４０Ａ）
【公開日】 平成１３年７月１９日（２００１．７．１９）
【出願番号】 特願２０００−２７９１（Ｐ２０００−２７９１）