光学装置及び光学装置の製造方法
【課題】光学手段の反射又は透過のための端面における散乱損失を低減するとともに、この端面を容易且つ低コストに作成することである。
【解決手段】光学装置としての光導波路ケーブル２は、光導波路としてのコア層２３１，２３２と、コア層２３１，２３２を覆うクラッド層２１，２２と、を光学手段として備え、コア層２３１，２３２及びクラッド層２１，２２は、光を反射するための加工面としてのダイシング面２４１を有し、ダイシング面２４１上に平滑化膜２４２を備える。
【解決手段】光学装置としての光導波路ケーブル２は、光導波路としてのコア層２３１，２３２と、コア層２３１，２３２を覆うクラッド層２１，２２と、を光学手段として備え、コア層２３１，２３２及びクラッド層２１，２２は、光を反射するための加工面としてのダイシング面２４１を有し、ダイシング面２４１上に平滑化膜２４２を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置及び光学装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光通信において、レーザ光の光路を折り曲げる（変換する）ための光路変換部を備える光学装置が考えられている。例えば、光路を９０°折り曲げるために、光ファイバ、平面光波回路（ＰＬＣ：Planar Lightwave Circit）、光導波ケーブル等の光導波路にミラー面を形成する構成が考えられている。
【０００３】
図１２に、従来の光ケーブルの光導波路ケーブル２Ｂの断面構成を示す。電気信号及び光信号の変換により光通信を行う光ケーブルにおいて、図１２に示すように、光信号の送信路としての光導波路ケーブル２Ｂは、クラッド層２１，２２と、コア層２３１と、を備えて構成され、その端面に光路に対し４５°の角度を有するミラー面部２４Ｂが形成されている。
【０００４】
ミラー面部２４Ｂは、クラッド層２１，２２及びコア層２３１が４５°のブレードによるダイシングで切削されたダイシング面２４１を有する。ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER：面発光レーザ）３１１から出射されたレーザ光は、ダイシング面２４１で、反射されてコア層２３１内を伝送される。つまり、ダイシング面２４１における空気とコア層２３１との屈折率差を利用した反射により光路変換が行われる。光信号の受信路としての光導波路ケーブルでも同様にしてコア層内を伝搬されたレーザ光がダイシング面で反射されて図示しないＰＤ（Photo Diode）に入射される。
【０００５】
また、上記ミラー面としての傾斜面に誘電体多層膜が形成され、所定の波長のみ反射する構成が考えられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、上記傾斜面に金、銀又はアルミニウムを蒸着させる構成が考えられている（例えば、特許文献２，３参照）。
【０００７】
また、上記傾斜面を切り欠いたＶ溝に紫外線硬化樹脂を充填させる構成が考えられている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１−３１２５１４号公報
【特許文献２】特開昭６３−１９１１１１号公報
【特許文献３】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】
【０００８】
しかし、従来の図１２に示すようなミラー面の構成では、ダイシング面２４１の凹凸により散乱が発生していた。例えば、ダイシング面２４１表面のラフネスＲａが１０［ｎｍ］でも散乱は発生する。具体的には、レーザ光Ｌ８のダイシング面２４１での反射により反射光Ｌ７１がコア層２３に出射されるとともに散乱光Ｌ７２が空気中に出射される。このため、反射率の低下、つまり伝送損失（散乱損失）が大きくなるという問題があった。
【０００９】
特許文献１に記載の誘電体多層膜を傾斜面に形成する方法では、膜形成の目的を異にするものであり、散乱損失が依然として解消されない。また、特許文献２、３に記載の金、銀、アルミニウムを傾斜面に蒸着する方法では、散乱損失が依然として解消されない。
【００１０】
また、特許文献３に記載の紫外線硬化樹脂を傾斜面のＶ溝に充填する方法では、散乱損失が依然として解消されない。さらに、Ｖ溝が必要であるため、適用対象が限定され、散乱損失が依然として解消されなく、また材料コストが高くなってしまう。
【００１１】
上記散乱損失を防ぐためには、ミラー面を平滑化することが望まれる。例えば、レーザ光によりミラー面を作製する方法が考えられる。しかし、レーザ光による方法では、ミラー面の傾斜角度の精度を高められなかった。
【００１２】
他にも、ダイシング面を形成した後、研磨を行う方法も考えられる。しかし、研磨を行う方法では、工程が複雑化する。例えば、研磨のために導波路を一旦基板に貼り付けなければならない。この作業の複雑化に伴い、コストが高くなってしまっていた。
【００１３】
さらに、ダイシング用のブレードを目が細かいものにして表面の凹凸を小さくするダイシングを行う方法も考えられる。しかし、目の細かいダイシングでは、光導波路材料がポリマー系等の場合に、ブレードの目詰まりのおそれがあった。また、光導波路のミラー面だけではなく、光導波路での光の透過面（入射面又は出射面）での加工面や、光導波路以外の光学手段でも同様に、散乱損失の低減の要請がある。
【００１４】
本発明の課題は、光学手段の反射又は透過のための端面における散乱損失を低減するとともに、この端面を容易且つ低コストに作成することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の光学装置は、
光学手段を備え、
前記光学手段は、光の反射又は透過のための加工面を有し、
前記加工面上に平滑化膜を備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記光学手段は、
光導波路としてのコアと、
前記コアを覆うクラッドと、を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光学装置において、
前記平滑化膜は、前記コアの屈折率と同一又は略同一の屈折率を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の光学装置において、
前記コアは、複数層であることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の光導波路装置において、
前記平滑化膜に光を出射する発光手段と、前記平滑化膜で反射された光を受光する受光手段と、前記平滑化膜に対して光を出射又は受光する光伝送手段と、の少なくとも一つを備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載の発明の光学装置の製造方法は、
光学手段を形成する光学手段形成工程と、
前記光学手段に、光の反射又は透過のための加工面を形成する加工面形成工程と、
前記加工面上に平滑化膜を形成して光学装置とする平滑化膜形成工程と、
を含むことを特徴とする。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の光学装置の製造方法において、
前記光学手段形成工程は、光導波路としてのコア及び当該コアを覆うクラッドを前記光学手段として形成する工程であることを特徴とする。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の光学装置の製造方法において、
前記平滑化膜形成工程において、前記コアの屈折率と同一又は略同一の屈折率の材料により前記平滑化膜を形成することを特徴とする。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、請求項７又は８に記載の光学装置の製造方法において、
前記光学手段形成工程において、前記コアを複数層形成することを特徴とする。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、請求項６から９のいずれか一項に記載の光学装置の製造方法において、
前記平滑化膜形成工程において、前記平滑化膜の液体状材料を前記加工面にたらすこと、塗布及び噴霧のいずれか一つにより形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１、６に記載の発明によれば、光学手段の加工面上に平滑化膜を有するので、光学手段の端面での反射又は透過における散乱損失を低減できるとともに、この端面としての加工面及び平滑化膜を容易且つ低コストに作成することができる。
【００２６】
請求項２、７に記載の発明によれば、コア層及びクラッド層での光導波路の端面での反射又は透過における散乱損失を低減できるとともに、この端面としての加工面及び平滑化膜を容易且つ低コストに作成することができる。
【００２７】
請求項３、８に記載の発明によれば、平滑化膜がコアと同一又は略同一の屈折率を有するので、端面の散乱損失をさらに低減できる。
【００２８】
請求項４、９に記載の発明によれば、コアを複数層にするので、複数の光導波路で光伝送を行うことができる。
【００２９】
請求項５に記載の発明によれば、発光手段、受光手段及び光伝送手段の少なくとも一つを備えるので、光学手段の端面の散乱損失を低減した光伝送を容易に実現できる。
【００３０】
請求項１０に記載の発明によれば、平滑化膜の液体状材料を加工面にたらすこと、塗布及び噴霧のいずれか一つにより、平滑化膜を容易且つ高精度に形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、添付図面を参照して本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。
【００３２】
先ず、図１〜図４を参照して、本実施の形態における光ケーブル１の装置構成を説明する。図１に、本実施の形態における光ケーブル１の構成を示す。図１に示すように、光ケーブル１は２つのプリント配線基板５を接続するものであり、光導波路装置としての光導波路ケーブル２の両端にコネクタ３を備えて構成されている。コネクタ３はプリント配線基板５上に搭載されたソケット６に装着され、プリント配線基板５上には他にＩＣ（Integrated Circuit）４が搭載されている。
【００３３】
光導波路ケーブル２はフィルム状に形成されており、その内部に有する光導波路は両端に設けられたコネクタ３間でやりとりされる光の伝送路として作用する。コネクタ３は、光電変換を行う送受信サブアセンブリ３ａを備えており、この送受信サブアセンブリ３ａによりプリント配線基板５から入力される電気信号を光に変換し、光導波路ケーブル２を介して他端側に位置するコネクタ３に光を送出する。或いは、光導波路ケーブル２を介して他端のコネクタ３から送出された光を受光し、電気信号に変換してプリント配線基板５に出力する。
【００３４】
図２に、光導波路ケーブル２とコネクタ３内の送受信サブアセンブリ３ａとの接続部分の斜視構成を示す。図３に、図２の送受信サブアセンブリ３ａのIII-III線における断面構成を示す。
【００３５】
図２及び図３に示すように、光導波路ケーブル２は、その先端部分が、サブ基板３２の実装面と、発光手段としての発光素子３１ａ又は受光手段としての受光素子３１ｂとの間に配置されている。また、光導波路ケーブル２は、クラッド層２１側のフィルム面がサブ基板３２と当接するように実装面に沿って接着されている。
【００３６】
光導波路ケーブル２は、図３に示すように、クラッド層（クラッド）２１、２２及びコア層（コア）２３から形成されており、その端部にはミラー面部２４が設けられている。また、その外周面は図示しない樹脂フィルムにより覆われている。樹脂フィルムは、機材、カバーとして作用するものであり、例えばポリイミド、ＰＥＴ（Poly Ethylene Terepthalate）等の可撓性を有する材料から構成されている。
【００３７】
クラッド層２１、２２及びコア層２３は、ポリイミド系、ポリシラン系、エポキシ系、アクリル系の樹脂等から構成されている。
【００３８】
コア層２３は、クラッド層２１、２２間に直線状に形成され、光導波路を構成する。コア層２３は、クラッド層２１、２２とは異なる屈折率となるように材料が調整されている。このように、コア層２３の周囲が屈折率の異なるクラッド層２１、２２により囲まれることによって、コア層２３内に送出された光を損なうことなくある一方向へ伝搬させることができる。コア層２３において、後述するように、発光素子３１ａが発光した光の伝送路としてのコア層をコア層２３１とし、受光素子３１ｂで受光する光の伝送路としてのコア層をコア層２３２とする。
【００３９】
ミラー面部２４は、コア層２３を介して伝送された光を反射して光導波路ケーブル２の上部に位置する受光素子３１ｂに導く、或いは発光素子３１ａから出射された光を反射してコア層２３に導く光路変換手段である。光導波路ケーブル２の光導波路とは、コア層２３及びこのミラー面部２４により導かれるクラッド層２２の光路を含めた光の伝送路をいう。ミラー面部２４は、後述するように、光導波路ケーブル２の端面をブレードにより４５度等の傾斜角度で切断し平滑化膜２４２を形成することにより形成される。
【００４０】
送受信サブアセンブリ３ａは、図２に示すように、サブ基板３２上に発光素子３１ａ及び受光素子３１ｂ、ＩＣ３３が搭載されてなるものであり、プリント配線基板５から入出力される電気信号と光導波路ケーブル２を介して入出力される光の相互変換を行う。
【００４１】
発光素子３１ａは、電気信号を光信号に変換する光電変換素子としてのＶＣＳＥＬ３１１を備え、図３に示すように、プリント配線基板５から入力される電気信号に応じた光をＺ→Ｙ方向に向けて発光する。発光素子３１ａから発光された光は、ミラー面部２４で光路を変換され、Ｗ→Ｘ方向へ伝送される。発光素子３１ａ内の光電変換素子は、ＶＣＳＥＬに限定されるものではなく、電気信号を光信号に変換する他の光電変換素子でもよい。
【００４２】
受光素子３１ｂは、光信号を電気信号に変換する光電変換素子としてのＰＤ３１２を備え、光導波路ケーブル２のコア層２３においてＸ→Ｗ方向に伝送され、ミラー面部２４を介してＹ→Ｚ方向に光路変換された光を受光し、その受光量に応じた電気信号を生成する。受光素子３１ｂ内の光電変換素子は、ＰＤに限定されるものではなく、電気信号を光信号に変換する他の光電変換素子でもよい。
【００４３】
なお、本実施形態では、１つの送受信サブアセンブリ３ａにおいて発光素子３１ａ及び受光素子３１ｂをそれぞれ１素子づつ備えて双方向の光伝送を行う例を説明するが、発光素子３１ａ及び受光素子３１ｂを複数素子づつ備えて双方向の伝送を複数路で行う構成であってもよいし、光ケーブル１の一端の送受信サブアセンブリ３ａに発光素子３１ａのみ、他端の送受信サブアセンブリ３ａに受光素子３１ｂのみを備えて一方向の光伝送を行う構成としてもよい。
【００４４】
光電変換素子３１の高さ位置は、光導波路ケーブル２の実装面からの高さに応じて決定されている。すなわち、光電変換素子３１はバンプ３４を介してサブ基板３２の実装面との間に空間を設けて配置されているものであるが、その光電変換素子３１の高さが光導波路ケーブル２の厚み分の高さより高くなるように調整されている。また、発光素子３１ａ、受光素子３１ｂの基板実装面における位置は、光導波路ケーブル２のサブ基板３２の実装面における設置位置を基準に、光導波路ケーブル２の光導波路と発光素子３１ａのＶＣＳＥＬ３１１、受光素子３１ｂのＰＤ３１２との間で伝送される光の光軸がそれぞれ一致するように決定されている。
【００４５】
光電変換素子３１の高さ位置は、バンプ３４の大きさを可変することにより調整が可能である。すなわち、バンプ３４を調整することにより、光導波路ケーブル２と発光素子３１ａ、受光素子３１ｂとの間の光路距離を制御することが可能となり、光導波路ケーブル２と発光素子３１ａ、受光素子３１ｂとの間の光結合効率が最大となるようにその距離を決定することができる。
【００４６】
バンプ３４は、導電体から形成され、光電変換素子３１の電極とサブ基板３２に設けられている電極（各電極は図示せず）とを電気的に接続している。バンプ３４としては、例えばＡｕ等の金属を適用可能である。
【００４７】
光導波路ケーブル２と発光素子３１ａ、受光素子３１ｂとの界面に生じる間隙には、光路形成材３５が充填されている。光路形成材３５は、例えば光硬化樹脂等の光屈折媒質からなり、光導波路ケーブル２のクラッド層２２と同程度の屈折率等、空気に対して比較的大きい屈折率となるように材料が選択されている。この光路形成材３５により、光導波路ケーブル２と発光素子３１ａ、受光素子３１ｂとの間の光路を通る光の出射径の広がりを抑えるよう制御が可能である。
【００４８】
次いで、図４を参照して、光導波路ケーブル２の端面構成を説明する。図４（ａ）に、光導波路ケーブル２の光送信部分における断面構成を示す。図４（ｂ）に、光導波路ケーブル２の光受信部分における断面構成を示す。
【００４９】
図４（ａ）に示すように、光導波路ケーブル２の光送信部分において、光学手段としてのクラッド層２１，２２及びコア層２３１の端面にミラー面部２４が形成されている。ミラー面部２４は、光路に対して４５°の角度が付けられている。ミラー面部２４は、ダイシング面２４１と、ダイシング面２４１上に形成された平滑化膜２４２と、を有する。
【００５０】
加工面としてのダイシング面２４１は、ダイシングにより形成された面であり、表面に凹凸の粗面を有する。平滑化膜２４２は、ダイシング面２４１の粗面を平滑化する膜である。平滑化膜２４２は、例えば、屈折率調整剤や、ポリイミド系（例えばフッ素化ポリイミド）、ポリシラン系、エポキシ系等の樹脂（例えば、紫外線硬化樹脂）を材料とする。平滑化膜２４２の材料は、後述するように、粘度を持った液体状材料とする。
【００５１】
また、平滑化膜２４２は、光学的には、コア層２３（２３１，２３２）と同程度の屈折率のものが望ましい。ダイシング面２４１と平滑化膜との間の屈折率差を無くし、ダイシング面２４１での散乱を低減させるためである。例えば、コア層２３の屈折率が１．５１９、クラッド層２１，２２の屈折率が１．４９５の場合に、平滑化膜２４２の屈折率をコア層の屈折率と同じ、あるいは屈折率を１．５１程度にする。
【００５２】
図４（ａ）の矢印に示すように、ＶＣＳＥＬ３１１から出射されたレーザ光Ｌ１１は、ミラー面の平滑化膜２４２で直角に反射された後、反射光Ｌ１２としてコア層２３１内に導かれて伝送される。
【００５３】
また、光導波路ケーブル２の光送信部分と同様に、図４（ｂ）に示すように、光導波路ケーブル２の光受信部分において、クラッド層２１，２２及びコア層２３２の端面にミラー面部２４が形成されている。図４（ｂ）の矢印に示すように、コア層２３２内を伝搬されたレーザ光Ｌ２１は、ミラー面の平滑化膜２４２で直角に反射された後、反射光Ｌ２２としてＰＤ３１２へ導かれて受光される。
【００５４】
次に、図５を参照して、光導波路ケーブル２の製造方法を説明する。図５（ａ）に、ミラー面部２４が未形成の光導波路ケーブルを示す。図５（ｂ）に、ダイシング面２４１形成後の光導波路ケーブルを示す。図５（ｃ）に、ミラー面部２４形成後の光導波路ケーブルを示す。
【００５５】
先ず、図５（ａ）に示すように、クラッド層２１，２２及びコア層２３（２３１，２３２）を有する光導波路ケーブルが作成される。例えば、シリコン等の基板上に、クラッド層２２がスピンコート及び熱処理等により形成される。そのクラッド層２２上に全面のコア膜がスピンコート及びベーキング等により形成され、フォトリゾグラフィにより、導波路パターンのコア層２３が形成される。そして、クラッド層２２及びコア層２３上にクラッド層２１がスピンコート及びベーキング等により形成される。最後に、クラッド層２１，２２及びコア層２３が、光導波路ケーブルとして基板から剥がされる。この光導波路ケーブルは、可撓性を有するフィルム状に形成される。
【００５６】
そして、図５（ｂ）に示すように、形成された光導波路ケーブルの端面が、４５°のブレードによるダイシングで切削されてダイシング面２４１が形成される。ダイシング面２４１は、光路（コア層２３）に対して４５°の傾きを有する粗面からなる。
【００５７】
そして、図５（ｃ）に示すように、ダイシング面２４１が形成された光導波路ケーブルにおいて、ダイシング面２４１上に平滑化膜２４２の液体状材料がたらされる。例えば、平滑化膜２４２の材料をたらす方向に対して垂直又は斜め方向となるようにダイシング面２４１の位置が調整されて、平滑化膜２４２の液体状材料がたらされ、その液体状材料によりダイシング面２４１が覆われる。例えば、平滑化膜２４２の液体状材料が紫外線硬化樹脂の場合、ダイシング面２４１を覆う液体状材料に紫外線が照射されて硬化され、さらに熱処理が施されて安定化されることにより、平滑化膜２４２が形成されて光導波路ケーブル２とされる。
【００５８】
そして、形成された光導波路ケーブル２は、コネクタ３の送受信サブアセンブリ３ａに取り付けられて、光ケーブル１が形成される。
【００５９】
平滑化膜２４２の材料は、粘度及び接着性を有する液体状材料とし、粘度が小さいものが好ましい。例えば、７７０［ｃＰ］のような粘度の高い材料だと、ダイシング面２４１上で材料（平滑化膜２４２）が盛り上がってしまい、ミラー面の機能が低減してしまうからである。
【００６０】
平滑化膜２４２の形成工程は、光導波路ケーブルを光ケーブル１に実装する前や後に行うが、光導波路ケーブルを最適位置に実装するためにその実装中に行うことが望ましい。また、平滑化膜２４２は、材料をたらすことによる形成に限定されるものではなく、塗布方式（例えば、スピンコート方式）、スプレー（噴霧）方式等、他の方式により形成することとしてもよい。
【００６１】
次に、図６〜図８を参照して、平滑化膜２４２を有するミラー面部２４を形成した光導波路ケーブル２と、ダイシング面２４１のみを有する（平滑化膜２４２がない）ミラー面部を形成した光導波路ケーブル２と、の比較を説明する。
【００６２】
先ず、図６を参照して、ミラー面部の表面のＳＥＭ（Scanning Electron Microscope：走査電子顕微鏡）像の比較結果を説明する。図６（ａ）に、ダイシング面のみを形成したミラー面部のＳＥＭ像を示す。図６（ｂ）に、平滑化膜２４２を形成したミラー面部２４のＳＥＭ像を示す。
【００６３】
光導波路ケーブル２において、図６（ａ）に示すように、ダイシング面のみを形成したミラー面部の表面のＳＥＭ像では、ダイシングによるスジ状の凹凸が見られる。同様に光導波路ケーブル２において、図６（ｂ）に示すように、平滑化膜２４２を形成したミラー面部２４の表面のＳＥＭ像では、平滑化されスジ状の凹凸が見られない。なお、図６（ｂ）のＳＥＭ像では、ピントが合っていることの証明のため、平滑化膜２４２にゴミ部を形成してＳＥＭ像の最下部に敢えて示した。平滑化膜２４２のゴミ部では、スジ状の凹凸が見られ、ＳＥＭ像中央部及び上部にピントが合っていることが分かる。
【００６４】
次いで、図７を参照して、ミラー面のＡＦＭ（Atomic Force Microscope：原子間力顕微鏡）測定による表面粗さの数値の比較結果を説明する。図７に、ダイシング面のみを形成したミラー面部と平滑化膜２４２を形成したミラー面部２４との粗さを示す。
【００６５】
光導波路ケーブル２において、図７に示すように、ダイシング面のみを形成したミラー面部の表面のＡＦＭ像と、平滑化膜２４２を形成したミラー面部２４の表面のＡＦＭ測定により、Ｒａ値（ラフネス：平均面粗さ）、Ｐ−Ｖ値（最大高低差）が得られた。図７のＡＦＭ測定範囲は、１０×１０［μｍ２］である。ダイシング面のみを形成したミラー面部の表面に比べて、平滑化膜２４２を形成したミラー面部２４の表面のＲａ値及びＰ−Ｖ値が大幅に低減され、平滑化の度合いの数値が改善されていることが分かる。
【００６６】
次いで、図８を参照して、VCSEL、ＰＤ、45°のミラー面部を有する光導波路を用いた測定による光信号の損失の比較結果を説明する。図８に、ダイシング面のみを形成したミラー面部を有する光導波路ケーブルと平滑化膜２４２を形成したミラー面部２４を有する光導波路ケーブル２とにおけるＰＤ３１２への入射量を示す。
【００６７】
図８に示すように、ダイシング面のみを形成したミラー面を有する光導波路ケーブルと、平滑化膜２４２を形成したミラー面部２４を有する光導波路ケーブル２と、において、ＶＣＳＥＬ３１１から強度+２．７［ｄBｍ］のレーザー光を出射してミラー面部を反射させてコア層２３内を伝送した反射光をＰＤで測定した。このＰＤに入射される光量が小さいほど、光量の損失量が大きいことを示す。ダイシング面のみを形成したミラー面部の光導波路ケーブルに比べて、平滑化膜２４２を形成したミラー面部２４の光導波路ケーブル２のＰＤへの入射光量が大きく、ミラー面部での反射による光量の損失量が５．３［ｄＢ］も改善されている。
【００６８】
以上、本実施の形態によれば、光導波路ケーブル２が、コア層２３及びクラッド層２１，２２のダイシング面２４１に平滑化膜２４２を有するので、ミラー面部２４の散乱損失を低減できるとともに、ミラー面部２４を容易且つ低コストに作成することができる。
【００６９】
また、平滑化膜２４２がコア層２３と同程度の屈折率を有するので、ミラー面部２４の散乱損失をさらに低減できる。
【００７０】
また、光ケーブル１が、ＶＣＳＥＬ３１１及びＰＤ３１２を備えるので、ミラー面部２４の散乱損失を低減した光伝送を容易に実現できる。
【００７１】
また、平滑化膜２４２の材料をダイシング面にたらすこと、塗布及びスプレー（噴霧）のいずれか一つの方式により、平滑化膜２４２を容易且つ高精度に形成できる。
【００７２】
なお、上記実施の形態における記述は、本発明に係る光学装置及び光学装置の製造方法の一例であり、これに限定されるものではない。
【００７３】
例えば、上記実施の形態では、光導波路ケーブル２にレーザ光を入射する構成としてＶＣＳＥＬ３１１を用い、光導波路ケーブル２からレーザ光を受光する構成としてＰＤ３１２を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、図９に示すように光伝送手段としての光ファイバ７を用いる構成としてもよい。図９に、光ファイバ７を用いた光導波路ケーブル２の断面構成を示す。
【００７４】
図９に示すように、光ファイバ７は、芯線状のコア７１と、コア７１を中心として覆う環状に形成されたクラッド７２と、クラッド７２を覆う図示しない被覆層と、を備え、先端部分では、被覆層が剥がされて使用される。光ファイバ７の先の図示しない光源から出射されたレーザ光Ｌ３は、光ファイバ７のコア７１を介して光導波路ケーブル２に入射され、ミラー面部２４の平滑化膜２４２で反射されてコア層２３内を伝送される。また、図示しないが、光受信の構成では、光導波路ケーブル２の先の図示しない光源から出射されたレーザ光は、コア層２３を介して伝送され、ミラー面部２４の平滑化膜２４２で反射されて光ファイバ７のコア７１に入射されて伝送される。
【００７５】
また、上記実施の形態では、光導波路ケーブル２にコア層を１層設ける構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、図１０に示すように、光導波路ケーブルにコア層を２層設ける構成としてもよい。図１０に、光導波路ケーブル８の断面構成を示す。
【００７６】
光導波路ケーブル８は、クラッド層８１，８２，８３と、クラッド層８１及び８２の間に設けられるコア層８４と、クラッド層８２及び８３の間に設けられるコア層８５と、を備え、光路に対し４５°の角度を有するミラー面部８６が形成されている。ミラー面部８６は、ダイシング面８６１と、ダイシング面８６１上に形成される平滑化膜８６２と、を有する。
【００７７】
光送信を行う構成では、ＶＣＳＥＬ３１１から出射されたレーザ光Ｌ４が、ミラー面部８６の平滑化膜８６２で反射され、その反射光がコア層８４内を伝送される。ＶＣＳＥＬ３１３から出射されたレーザ光Ｌ５は、ミラー面部８６の平滑化膜８６２で反射され、その反射光がコア層８５内に導かれて伝送される。
【００７８】
光受信を行う構成では、同様に、光導波路ケーブル８の２つのコア層８４，８５を別々に伝送されてきた光信号がミラー面部８６の平滑化膜８６２で反射され、図示しない２つのＰＤに導かれて別々に受光される。
【００７９】
よって、コア層を２層にするので、２つの光導波路で光伝送を行うことができる。さらに、光導波路ケーブルに３層以上のコア層を設ける構成としてもよい。
【００８０】
また、上記実施の形態では、ダイシング面２４１及び平滑化膜２４２を有するミラー面部２４を光導波路ケーブル２に設ける構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、光ファイバや、基板上に設けられる光導波路回路等の光導波路デバイスに、ダイシング面及び平滑化膜を有するミラー面部を形成する構成を適用できる。また、上記実施の形態では、ダイシング面２４１及び平滑化膜２４２を有するミラー面部２４を有する光導波路ケーブル２を光トランシーバとしての光ケーブル１に適用する構成としたが、これに限定されるものでなく、コア層と空気との反射を利用する全ての光デバイスに適用できる。
【００８１】
また、上記実施の形態では、ミラー面部２４を光路に対して４５°の角度を有する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、ミラー面部が光路に対して４５°以外の角度（例えば、０°、１０°、３０°、９０°）を有する構成としてもよい。
【００８２】
図１１に、反射部９及び光導波路ケーブル２Ａの断面構成を示す。図１１に示すように、反射部９及び光導波路ケーブル２Ａを有する構成としてもよい。光学手段としての反射部９は、反射部本体９１と、ミラー面部９２と、を備える。反射部本体９１は、石英、ポリマー等を材料として構成される。反射部本体９１の材料は、空気中から入射された光を反射する屈折率のものが適宜設定される。ミラー面部９２は、光路に対し４５°の角度を有するダイシング面９２１と、ダイシング面９２１上に形成される平滑化膜９２２と、を有する。
【００８３】
光導波路ケーブル２Ｂは、クラッド層２１，２２と、コア層２３と、を備え、クラッド層２１，２２及びコア層２３１端面に端面部２４Ａを有する。端面部２４Ａは、光路と９０°の角度を有するダイシング面２４１Ａと、ダイシング面２４１Ａ上に形成される平滑化膜２４２Ａとを有する。
【００８４】
光送信の構成では、ＶＣＳＥＬ３１４から出射されたレーザ光Ｌ６１は、反射部９の平滑化膜９２２表面で反射され、反射光Ｌ６２となる。反射光Ｌ６２は、光導波路ケーブル２Ａの端面部２４Ａを介して入射され、コア層２３内を伝送される。このため、ダイシング面９２１，２４１Ａでの散乱損失が低減される。
【００８５】
また、図示しないが光受信の構成では、光導波路ケーブル２Ａのコア層内を伝送された光が端面部２４Ａを介して出射される。その出射光は、反射部９の平滑化膜９２２表面で反射され、ＰＤで受光される。このため、ダイシング面９２１，２４１Ａでの散乱損失が低減される。
【００８６】
また、上記実施の形態では、光導波路ケーブル２がミラー面部２４を有する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、光導波路ケーブル２が、ダイシング面２４１上に形成された平滑化膜２４２上にさらに、金属膜（例えば、金、銀、アルミニウム）を蒸着させたミラー面部を有する構成としてもよい。この構成では、ダイシング面２４１及び平滑化膜２４２を有するミラー面部２４を有する構成に比べて、散乱損失を更に低減させることができる。
【００８７】
また、上記実施の形態では、ダイシング面及びその平滑化膜を有する光学手段として光導波路ケーブル２のクラッド層２１，２２及びコア層２３を用いる場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ダイシング面及びその平滑化膜を有する光学手段として、光ファイバ、平面光波回路等を用いる構成としてもよい。
【００８８】
また、上記実施の形態では、加工面としてダイシング面２４１を有する光導波路ケーブル２を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、レーザ、ミクロトームなどで切断した面等を加工面とする構成としてもよい。
【００８９】
その他、上記実施の形態における光ケーブル１の細部構成及び詳細動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明に係る実施の形態の光ケーブル１の外観図である。
【図２】光導波路ケーブル２とコネクタ３内の送受信サブアセンブリ３ａとの接続部分の斜視図である。
【図３】図２の送受信サブアセンブリ３ａのIII-III線における断面図である。
【図４】（ａ）は、光導波路ケーブル２の光送信部分における断面図である。（ｂ）は、光導波路ケーブル２の光受信部分における断面図である。
【図５】（ａ）は、ミラー面部２４が未形成の光導波路ケーブルを示す図である。（ｂ）は、ダイシング面２４１形成後の光導波路ケーブルを示す図である。（ｃ）は、ミラー面部２４形成後の光導波路ケーブルを示す図である。
【図６】（ａ）は、平滑化膜を形成したミラー面のＳＥＭ像を示す図である。（ｂ）は、平滑化膜２４２を形成したミラー面部２４のＳＥＭ像を示す図である。
【図７】ダイシング面のみを形成したミラー面部と平滑化膜２４２を形成したミラー面部２４との粗さを示す図である。
【図８】ダイシング面のみを形成したミラー面部を有する光導波路ケーブルと平滑化膜２４２を形成したミラー面部２４を有する光導波路ケーブル２とにおけるＰＤ３１２への入射量を示す図である。
【図９】光ファイバ７を用いた光導波路ケーブル２の断面図である。
【図１０】光導波路ケーブル８の断面図である。
【図１１】反射部９及び光導波路ケーブル２Ａの断面図である。
【図１２】従来の光ケーブルの光導波路ケーブル２Ｂの断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１ 光ケーブル
２，２Ａ，２Ｂ 光導波路ケーブル
２１，２２ クラッド層
２３，２３１，２３２ コア層
２４，２４Ｂ ミラー面部
２４Ａ 端面部
２４１，２４１Ａ ダイシング面
２４２，２４２Ａ 平滑化膜
３ コネクタ
３ａ 送受信サブアセンブリ
３１ 光電変換素子
３１ａ 発光素子
３１ｂ 受光素子
３１１，３１３，３１４ ＶＣＳＥＬ
３１２ ＰＤ
３２ サブ基板
３３ ＩＣ
３４ バンプ
３５ 光路形成材
４ ＩＣ
５ プリント配線基板
６ ソケット
７ 光ファイバ
７１ コア
７２ クラッド
８ 光導波路ケーブル
８１，８２，８３ クラッド層
８４，８５ コア層
８６ ミラー面部
８６１ ダイシング面
８６２ 平滑化膜
９ 反射部
９１ 反射部本体
９２ ミラー面部
９２１ ダイシング面
９２２ 平滑化膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置及び光学装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光通信において、レーザ光の光路を折り曲げる（変換する）ための光路変換部を備える光学装置が考えられている。例えば、光路を９０°折り曲げるために、光ファイバ、平面光波回路（ＰＬＣ：Planar Lightwave Circit）、光導波ケーブル等の光導波路にミラー面を形成する構成が考えられている。
【０００３】
図１２に、従来の光ケーブルの光導波路ケーブル２Ｂの断面構成を示す。電気信号及び光信号の変換により光通信を行う光ケーブルにおいて、図１２に示すように、光信号の送信路としての光導波路ケーブル２Ｂは、クラッド層２１，２２と、コア層２３１と、を備えて構成され、その端面に光路に対し４５°の角度を有するミラー面部２４Ｂが形成されている。
【０００４】
ミラー面部２４Ｂは、クラッド層２１，２２及びコア層２３１が４５°のブレードによるダイシングで切削されたダイシング面２４１を有する。ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER：面発光レーザ）３１１から出射されたレーザ光は、ダイシング面２４１で、反射されてコア層２３１内を伝送される。つまり、ダイシング面２４１における空気とコア層２３１との屈折率差を利用した反射により光路変換が行われる。光信号の受信路としての光導波路ケーブルでも同様にしてコア層内を伝搬されたレーザ光がダイシング面で反射されて図示しないＰＤ（Photo Diode）に入射される。
【０００５】
また、上記ミラー面としての傾斜面に誘電体多層膜が形成され、所定の波長のみ反射する構成が考えられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、上記傾斜面に金、銀又はアルミニウムを蒸着させる構成が考えられている（例えば、特許文献２，３参照）。
【０００７】
また、上記傾斜面を切り欠いたＶ溝に紫外線硬化樹脂を充填させる構成が考えられている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１−３１２５１４号公報
【特許文献２】特開昭６３−１９１１１１号公報
【特許文献３】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】
【０００８】
しかし、従来の図１２に示すようなミラー面の構成では、ダイシング面２４１の凹凸により散乱が発生していた。例えば、ダイシング面２４１表面のラフネスＲａが１０［ｎｍ］でも散乱は発生する。具体的には、レーザ光Ｌ８のダイシング面２４１での反射により反射光Ｌ７１がコア層２３に出射されるとともに散乱光Ｌ７２が空気中に出射される。このため、反射率の低下、つまり伝送損失（散乱損失）が大きくなるという問題があった。
【０００９】
特許文献１に記載の誘電体多層膜を傾斜面に形成する方法では、膜形成の目的を異にするものであり、散乱損失が依然として解消されない。また、特許文献２、３に記載の金、銀、アルミニウムを傾斜面に蒸着する方法では、散乱損失が依然として解消されない。
【００１０】
また、特許文献３に記載の紫外線硬化樹脂を傾斜面のＶ溝に充填する方法では、散乱損失が依然として解消されない。さらに、Ｖ溝が必要であるため、適用対象が限定され、散乱損失が依然として解消されなく、また材料コストが高くなってしまう。
【００１１】
上記散乱損失を防ぐためには、ミラー面を平滑化することが望まれる。例えば、レーザ光によりミラー面を作製する方法が考えられる。しかし、レーザ光による方法では、ミラー面の傾斜角度の精度を高められなかった。
【００１２】
他にも、ダイシング面を形成した後、研磨を行う方法も考えられる。しかし、研磨を行う方法では、工程が複雑化する。例えば、研磨のために導波路を一旦基板に貼り付けなければならない。この作業の複雑化に伴い、コストが高くなってしまっていた。
【００１３】
さらに、ダイシング用のブレードを目が細かいものにして表面の凹凸を小さくするダイシングを行う方法も考えられる。しかし、目の細かいダイシングでは、光導波路材料がポリマー系等の場合に、ブレードの目詰まりのおそれがあった。また、光導波路のミラー面だけではなく、光導波路での光の透過面（入射面又は出射面）での加工面や、光導波路以外の光学手段でも同様に、散乱損失の低減の要請がある。
【００１４】
本発明の課題は、光学手段の反射又は透過のための端面における散乱損失を低減するとともに、この端面を容易且つ低コストに作成することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の光学装置は、
光学手段を備え、
前記光学手段は、光の反射又は透過のための加工面を有し、
前記加工面上に平滑化膜を備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記光学手段は、
光導波路としてのコアと、
前記コアを覆うクラッドと、を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光学装置において、
前記平滑化膜は、前記コアの屈折率と同一又は略同一の屈折率を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の光学装置において、
前記コアは、複数層であることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の光導波路装置において、
前記平滑化膜に光を出射する発光手段と、前記平滑化膜で反射された光を受光する受光手段と、前記平滑化膜に対して光を出射又は受光する光伝送手段と、の少なくとも一つを備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載の発明の光学装置の製造方法は、
光学手段を形成する光学手段形成工程と、
前記光学手段に、光の反射又は透過のための加工面を形成する加工面形成工程と、
前記加工面上に平滑化膜を形成して光学装置とする平滑化膜形成工程と、
を含むことを特徴とする。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の光学装置の製造方法において、
前記光学手段形成工程は、光導波路としてのコア及び当該コアを覆うクラッドを前記光学手段として形成する工程であることを特徴とする。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の光学装置の製造方法において、
前記平滑化膜形成工程において、前記コアの屈折率と同一又は略同一の屈折率の材料により前記平滑化膜を形成することを特徴とする。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、請求項７又は８に記載の光学装置の製造方法において、
前記光学手段形成工程において、前記コアを複数層形成することを特徴とする。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、請求項６から９のいずれか一項に記載の光学装置の製造方法において、
前記平滑化膜形成工程において、前記平滑化膜の液体状材料を前記加工面にたらすこと、塗布及び噴霧のいずれか一つにより形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１、６に記載の発明によれば、光学手段の加工面上に平滑化膜を有するので、光学手段の端面での反射又は透過における散乱損失を低減できるとともに、この端面としての加工面及び平滑化膜を容易且つ低コストに作成することができる。
【００２６】
請求項２、７に記載の発明によれば、コア層及びクラッド層での光導波路の端面での反射又は透過における散乱損失を低減できるとともに、この端面としての加工面及び平滑化膜を容易且つ低コストに作成することができる。
【００２７】
請求項３、８に記載の発明によれば、平滑化膜がコアと同一又は略同一の屈折率を有するので、端面の散乱損失をさらに低減できる。
【００２８】
請求項４、９に記載の発明によれば、コアを複数層にするので、複数の光導波路で光伝送を行うことができる。
【００２９】
請求項５に記載の発明によれば、発光手段、受光手段及び光伝送手段の少なくとも一つを備えるので、光学手段の端面の散乱損失を低減した光伝送を容易に実現できる。
【００３０】
請求項１０に記載の発明によれば、平滑化膜の液体状材料を加工面にたらすこと、塗布及び噴霧のいずれか一つにより、平滑化膜を容易且つ高精度に形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、添付図面を参照して本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。
【００３２】
先ず、図１〜図４を参照して、本実施の形態における光ケーブル１の装置構成を説明する。図１に、本実施の形態における光ケーブル１の構成を示す。図１に示すように、光ケーブル１は２つのプリント配線基板５を接続するものであり、光導波路装置としての光導波路ケーブル２の両端にコネクタ３を備えて構成されている。コネクタ３はプリント配線基板５上に搭載されたソケット６に装着され、プリント配線基板５上には他にＩＣ（Integrated Circuit）４が搭載されている。
【００３３】
光導波路ケーブル２はフィルム状に形成されており、その内部に有する光導波路は両端に設けられたコネクタ３間でやりとりされる光の伝送路として作用する。コネクタ３は、光電変換を行う送受信サブアセンブリ３ａを備えており、この送受信サブアセンブリ３ａによりプリント配線基板５から入力される電気信号を光に変換し、光導波路ケーブル２を介して他端側に位置するコネクタ３に光を送出する。或いは、光導波路ケーブル２を介して他端のコネクタ３から送出された光を受光し、電気信号に変換してプリント配線基板５に出力する。
【００３４】
図２に、光導波路ケーブル２とコネクタ３内の送受信サブアセンブリ３ａとの接続部分の斜視構成を示す。図３に、図２の送受信サブアセンブリ３ａのIII-III線における断面構成を示す。
【００３５】
図２及び図３に示すように、光導波路ケーブル２は、その先端部分が、サブ基板３２の実装面と、発光手段としての発光素子３１ａ又は受光手段としての受光素子３１ｂとの間に配置されている。また、光導波路ケーブル２は、クラッド層２１側のフィルム面がサブ基板３２と当接するように実装面に沿って接着されている。
【００３６】
光導波路ケーブル２は、図３に示すように、クラッド層（クラッド）２１、２２及びコア層（コア）２３から形成されており、その端部にはミラー面部２４が設けられている。また、その外周面は図示しない樹脂フィルムにより覆われている。樹脂フィルムは、機材、カバーとして作用するものであり、例えばポリイミド、ＰＥＴ（Poly Ethylene Terepthalate）等の可撓性を有する材料から構成されている。
【００３７】
クラッド層２１、２２及びコア層２３は、ポリイミド系、ポリシラン系、エポキシ系、アクリル系の樹脂等から構成されている。
【００３８】
コア層２３は、クラッド層２１、２２間に直線状に形成され、光導波路を構成する。コア層２３は、クラッド層２１、２２とは異なる屈折率となるように材料が調整されている。このように、コア層２３の周囲が屈折率の異なるクラッド層２１、２２により囲まれることによって、コア層２３内に送出された光を損なうことなくある一方向へ伝搬させることができる。コア層２３において、後述するように、発光素子３１ａが発光した光の伝送路としてのコア層をコア層２３１とし、受光素子３１ｂで受光する光の伝送路としてのコア層をコア層２３２とする。
【００３９】
ミラー面部２４は、コア層２３を介して伝送された光を反射して光導波路ケーブル２の上部に位置する受光素子３１ｂに導く、或いは発光素子３１ａから出射された光を反射してコア層２３に導く光路変換手段である。光導波路ケーブル２の光導波路とは、コア層２３及びこのミラー面部２４により導かれるクラッド層２２の光路を含めた光の伝送路をいう。ミラー面部２４は、後述するように、光導波路ケーブル２の端面をブレードにより４５度等の傾斜角度で切断し平滑化膜２４２を形成することにより形成される。
【００４０】
送受信サブアセンブリ３ａは、図２に示すように、サブ基板３２上に発光素子３１ａ及び受光素子３１ｂ、ＩＣ３３が搭載されてなるものであり、プリント配線基板５から入出力される電気信号と光導波路ケーブル２を介して入出力される光の相互変換を行う。
【００４１】
発光素子３１ａは、電気信号を光信号に変換する光電変換素子としてのＶＣＳＥＬ３１１を備え、図３に示すように、プリント配線基板５から入力される電気信号に応じた光をＺ→Ｙ方向に向けて発光する。発光素子３１ａから発光された光は、ミラー面部２４で光路を変換され、Ｗ→Ｘ方向へ伝送される。発光素子３１ａ内の光電変換素子は、ＶＣＳＥＬに限定されるものではなく、電気信号を光信号に変換する他の光電変換素子でもよい。
【００４２】
受光素子３１ｂは、光信号を電気信号に変換する光電変換素子としてのＰＤ３１２を備え、光導波路ケーブル２のコア層２３においてＸ→Ｗ方向に伝送され、ミラー面部２４を介してＹ→Ｚ方向に光路変換された光を受光し、その受光量に応じた電気信号を生成する。受光素子３１ｂ内の光電変換素子は、ＰＤに限定されるものではなく、電気信号を光信号に変換する他の光電変換素子でもよい。
【００４３】
なお、本実施形態では、１つの送受信サブアセンブリ３ａにおいて発光素子３１ａ及び受光素子３１ｂをそれぞれ１素子づつ備えて双方向の光伝送を行う例を説明するが、発光素子３１ａ及び受光素子３１ｂを複数素子づつ備えて双方向の伝送を複数路で行う構成であってもよいし、光ケーブル１の一端の送受信サブアセンブリ３ａに発光素子３１ａのみ、他端の送受信サブアセンブリ３ａに受光素子３１ｂのみを備えて一方向の光伝送を行う構成としてもよい。
【００４４】
光電変換素子３１の高さ位置は、光導波路ケーブル２の実装面からの高さに応じて決定されている。すなわち、光電変換素子３１はバンプ３４を介してサブ基板３２の実装面との間に空間を設けて配置されているものであるが、その光電変換素子３１の高さが光導波路ケーブル２の厚み分の高さより高くなるように調整されている。また、発光素子３１ａ、受光素子３１ｂの基板実装面における位置は、光導波路ケーブル２のサブ基板３２の実装面における設置位置を基準に、光導波路ケーブル２の光導波路と発光素子３１ａのＶＣＳＥＬ３１１、受光素子３１ｂのＰＤ３１２との間で伝送される光の光軸がそれぞれ一致するように決定されている。
【００４５】
光電変換素子３１の高さ位置は、バンプ３４の大きさを可変することにより調整が可能である。すなわち、バンプ３４を調整することにより、光導波路ケーブル２と発光素子３１ａ、受光素子３１ｂとの間の光路距離を制御することが可能となり、光導波路ケーブル２と発光素子３１ａ、受光素子３１ｂとの間の光結合効率が最大となるようにその距離を決定することができる。
【００４６】
バンプ３４は、導電体から形成され、光電変換素子３１の電極とサブ基板３２に設けられている電極（各電極は図示せず）とを電気的に接続している。バンプ３４としては、例えばＡｕ等の金属を適用可能である。
【００４７】
光導波路ケーブル２と発光素子３１ａ、受光素子３１ｂとの界面に生じる間隙には、光路形成材３５が充填されている。光路形成材３５は、例えば光硬化樹脂等の光屈折媒質からなり、光導波路ケーブル２のクラッド層２２と同程度の屈折率等、空気に対して比較的大きい屈折率となるように材料が選択されている。この光路形成材３５により、光導波路ケーブル２と発光素子３１ａ、受光素子３１ｂとの間の光路を通る光の出射径の広がりを抑えるよう制御が可能である。
【００４８】
次いで、図４を参照して、光導波路ケーブル２の端面構成を説明する。図４（ａ）に、光導波路ケーブル２の光送信部分における断面構成を示す。図４（ｂ）に、光導波路ケーブル２の光受信部分における断面構成を示す。
【００４９】
図４（ａ）に示すように、光導波路ケーブル２の光送信部分において、光学手段としてのクラッド層２１，２２及びコア層２３１の端面にミラー面部２４が形成されている。ミラー面部２４は、光路に対して４５°の角度が付けられている。ミラー面部２４は、ダイシング面２４１と、ダイシング面２４１上に形成された平滑化膜２４２と、を有する。
【００５０】
加工面としてのダイシング面２４１は、ダイシングにより形成された面であり、表面に凹凸の粗面を有する。平滑化膜２４２は、ダイシング面２４１の粗面を平滑化する膜である。平滑化膜２４２は、例えば、屈折率調整剤や、ポリイミド系（例えばフッ素化ポリイミド）、ポリシラン系、エポキシ系等の樹脂（例えば、紫外線硬化樹脂）を材料とする。平滑化膜２４２の材料は、後述するように、粘度を持った液体状材料とする。
【００５１】
また、平滑化膜２４２は、光学的には、コア層２３（２３１，２３２）と同程度の屈折率のものが望ましい。ダイシング面２４１と平滑化膜との間の屈折率差を無くし、ダイシング面２４１での散乱を低減させるためである。例えば、コア層２３の屈折率が１．５１９、クラッド層２１，２２の屈折率が１．４９５の場合に、平滑化膜２４２の屈折率をコア層の屈折率と同じ、あるいは屈折率を１．５１程度にする。
【００５２】
図４（ａ）の矢印に示すように、ＶＣＳＥＬ３１１から出射されたレーザ光Ｌ１１は、ミラー面の平滑化膜２４２で直角に反射された後、反射光Ｌ１２としてコア層２３１内に導かれて伝送される。
【００５３】
また、光導波路ケーブル２の光送信部分と同様に、図４（ｂ）に示すように、光導波路ケーブル２の光受信部分において、クラッド層２１，２２及びコア層２３２の端面にミラー面部２４が形成されている。図４（ｂ）の矢印に示すように、コア層２３２内を伝搬されたレーザ光Ｌ２１は、ミラー面の平滑化膜２４２で直角に反射された後、反射光Ｌ２２としてＰＤ３１２へ導かれて受光される。
【００５４】
次に、図５を参照して、光導波路ケーブル２の製造方法を説明する。図５（ａ）に、ミラー面部２４が未形成の光導波路ケーブルを示す。図５（ｂ）に、ダイシング面２４１形成後の光導波路ケーブルを示す。図５（ｃ）に、ミラー面部２４形成後の光導波路ケーブルを示す。
【００５５】
先ず、図５（ａ）に示すように、クラッド層２１，２２及びコア層２３（２３１，２３２）を有する光導波路ケーブルが作成される。例えば、シリコン等の基板上に、クラッド層２２がスピンコート及び熱処理等により形成される。そのクラッド層２２上に全面のコア膜がスピンコート及びベーキング等により形成され、フォトリゾグラフィにより、導波路パターンのコア層２３が形成される。そして、クラッド層２２及びコア層２３上にクラッド層２１がスピンコート及びベーキング等により形成される。最後に、クラッド層２１，２２及びコア層２３が、光導波路ケーブルとして基板から剥がされる。この光導波路ケーブルは、可撓性を有するフィルム状に形成される。
【００５６】
そして、図５（ｂ）に示すように、形成された光導波路ケーブルの端面が、４５°のブレードによるダイシングで切削されてダイシング面２４１が形成される。ダイシング面２４１は、光路（コア層２３）に対して４５°の傾きを有する粗面からなる。
【００５７】
そして、図５（ｃ）に示すように、ダイシング面２４１が形成された光導波路ケーブルにおいて、ダイシング面２４１上に平滑化膜２４２の液体状材料がたらされる。例えば、平滑化膜２４２の材料をたらす方向に対して垂直又は斜め方向となるようにダイシング面２４１の位置が調整されて、平滑化膜２４２の液体状材料がたらされ、その液体状材料によりダイシング面２４１が覆われる。例えば、平滑化膜２４２の液体状材料が紫外線硬化樹脂の場合、ダイシング面２４１を覆う液体状材料に紫外線が照射されて硬化され、さらに熱処理が施されて安定化されることにより、平滑化膜２４２が形成されて光導波路ケーブル２とされる。
【００５８】
そして、形成された光導波路ケーブル２は、コネクタ３の送受信サブアセンブリ３ａに取り付けられて、光ケーブル１が形成される。
【００５９】
平滑化膜２４２の材料は、粘度及び接着性を有する液体状材料とし、粘度が小さいものが好ましい。例えば、７７０［ｃＰ］のような粘度の高い材料だと、ダイシング面２４１上で材料（平滑化膜２４２）が盛り上がってしまい、ミラー面の機能が低減してしまうからである。
【００６０】
平滑化膜２４２の形成工程は、光導波路ケーブルを光ケーブル１に実装する前や後に行うが、光導波路ケーブルを最適位置に実装するためにその実装中に行うことが望ましい。また、平滑化膜２４２は、材料をたらすことによる形成に限定されるものではなく、塗布方式（例えば、スピンコート方式）、スプレー（噴霧）方式等、他の方式により形成することとしてもよい。
【００６１】
次に、図６〜図８を参照して、平滑化膜２４２を有するミラー面部２４を形成した光導波路ケーブル２と、ダイシング面２４１のみを有する（平滑化膜２４２がない）ミラー面部を形成した光導波路ケーブル２と、の比較を説明する。
【００６２】
先ず、図６を参照して、ミラー面部の表面のＳＥＭ（Scanning Electron Microscope：走査電子顕微鏡）像の比較結果を説明する。図６（ａ）に、ダイシング面のみを形成したミラー面部のＳＥＭ像を示す。図６（ｂ）に、平滑化膜２４２を形成したミラー面部２４のＳＥＭ像を示す。
【００６３】
光導波路ケーブル２において、図６（ａ）に示すように、ダイシング面のみを形成したミラー面部の表面のＳＥＭ像では、ダイシングによるスジ状の凹凸が見られる。同様に光導波路ケーブル２において、図６（ｂ）に示すように、平滑化膜２４２を形成したミラー面部２４の表面のＳＥＭ像では、平滑化されスジ状の凹凸が見られない。なお、図６（ｂ）のＳＥＭ像では、ピントが合っていることの証明のため、平滑化膜２４２にゴミ部を形成してＳＥＭ像の最下部に敢えて示した。平滑化膜２４２のゴミ部では、スジ状の凹凸が見られ、ＳＥＭ像中央部及び上部にピントが合っていることが分かる。
【００６４】
次いで、図７を参照して、ミラー面のＡＦＭ（Atomic Force Microscope：原子間力顕微鏡）測定による表面粗さの数値の比較結果を説明する。図７に、ダイシング面のみを形成したミラー面部と平滑化膜２４２を形成したミラー面部２４との粗さを示す。
【００６５】
光導波路ケーブル２において、図７に示すように、ダイシング面のみを形成したミラー面部の表面のＡＦＭ像と、平滑化膜２４２を形成したミラー面部２４の表面のＡＦＭ測定により、Ｒａ値（ラフネス：平均面粗さ）、Ｐ−Ｖ値（最大高低差）が得られた。図７のＡＦＭ測定範囲は、１０×１０［μｍ２］である。ダイシング面のみを形成したミラー面部の表面に比べて、平滑化膜２４２を形成したミラー面部２４の表面のＲａ値及びＰ−Ｖ値が大幅に低減され、平滑化の度合いの数値が改善されていることが分かる。
【００６６】
次いで、図８を参照して、VCSEL、ＰＤ、45°のミラー面部を有する光導波路を用いた測定による光信号の損失の比較結果を説明する。図８に、ダイシング面のみを形成したミラー面部を有する光導波路ケーブルと平滑化膜２４２を形成したミラー面部２４を有する光導波路ケーブル２とにおけるＰＤ３１２への入射量を示す。
【００６７】
図８に示すように、ダイシング面のみを形成したミラー面を有する光導波路ケーブルと、平滑化膜２４２を形成したミラー面部２４を有する光導波路ケーブル２と、において、ＶＣＳＥＬ３１１から強度+２．７［ｄBｍ］のレーザー光を出射してミラー面部を反射させてコア層２３内を伝送した反射光をＰＤで測定した。このＰＤに入射される光量が小さいほど、光量の損失量が大きいことを示す。ダイシング面のみを形成したミラー面部の光導波路ケーブルに比べて、平滑化膜２４２を形成したミラー面部２４の光導波路ケーブル２のＰＤへの入射光量が大きく、ミラー面部での反射による光量の損失量が５．３［ｄＢ］も改善されている。
【００６８】
以上、本実施の形態によれば、光導波路ケーブル２が、コア層２３及びクラッド層２１，２２のダイシング面２４１に平滑化膜２４２を有するので、ミラー面部２４の散乱損失を低減できるとともに、ミラー面部２４を容易且つ低コストに作成することができる。
【００６９】
また、平滑化膜２４２がコア層２３と同程度の屈折率を有するので、ミラー面部２４の散乱損失をさらに低減できる。
【００７０】
また、光ケーブル１が、ＶＣＳＥＬ３１１及びＰＤ３１２を備えるので、ミラー面部２４の散乱損失を低減した光伝送を容易に実現できる。
【００７１】
また、平滑化膜２４２の材料をダイシング面にたらすこと、塗布及びスプレー（噴霧）のいずれか一つの方式により、平滑化膜２４２を容易且つ高精度に形成できる。
【００７２】
なお、上記実施の形態における記述は、本発明に係る光学装置及び光学装置の製造方法の一例であり、これに限定されるものではない。
【００７３】
例えば、上記実施の形態では、光導波路ケーブル２にレーザ光を入射する構成としてＶＣＳＥＬ３１１を用い、光導波路ケーブル２からレーザ光を受光する構成としてＰＤ３１２を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、図９に示すように光伝送手段としての光ファイバ７を用いる構成としてもよい。図９に、光ファイバ７を用いた光導波路ケーブル２の断面構成を示す。
【００７４】
図９に示すように、光ファイバ７は、芯線状のコア７１と、コア７１を中心として覆う環状に形成されたクラッド７２と、クラッド７２を覆う図示しない被覆層と、を備え、先端部分では、被覆層が剥がされて使用される。光ファイバ７の先の図示しない光源から出射されたレーザ光Ｌ３は、光ファイバ７のコア７１を介して光導波路ケーブル２に入射され、ミラー面部２４の平滑化膜２４２で反射されてコア層２３内を伝送される。また、図示しないが、光受信の構成では、光導波路ケーブル２の先の図示しない光源から出射されたレーザ光は、コア層２３を介して伝送され、ミラー面部２４の平滑化膜２４２で反射されて光ファイバ７のコア７１に入射されて伝送される。
【００７５】
また、上記実施の形態では、光導波路ケーブル２にコア層を１層設ける構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、図１０に示すように、光導波路ケーブルにコア層を２層設ける構成としてもよい。図１０に、光導波路ケーブル８の断面構成を示す。
【００７６】
光導波路ケーブル８は、クラッド層８１，８２，８３と、クラッド層８１及び８２の間に設けられるコア層８４と、クラッド層８２及び８３の間に設けられるコア層８５と、を備え、光路に対し４５°の角度を有するミラー面部８６が形成されている。ミラー面部８６は、ダイシング面８６１と、ダイシング面８６１上に形成される平滑化膜８６２と、を有する。
【００７７】
光送信を行う構成では、ＶＣＳＥＬ３１１から出射されたレーザ光Ｌ４が、ミラー面部８６の平滑化膜８６２で反射され、その反射光がコア層８４内を伝送される。ＶＣＳＥＬ３１３から出射されたレーザ光Ｌ５は、ミラー面部８６の平滑化膜８６２で反射され、その反射光がコア層８５内に導かれて伝送される。
【００７８】
光受信を行う構成では、同様に、光導波路ケーブル８の２つのコア層８４，８５を別々に伝送されてきた光信号がミラー面部８６の平滑化膜８６２で反射され、図示しない２つのＰＤに導かれて別々に受光される。
【００７９】
よって、コア層を２層にするので、２つの光導波路で光伝送を行うことができる。さらに、光導波路ケーブルに３層以上のコア層を設ける構成としてもよい。
【００８０】
また、上記実施の形態では、ダイシング面２４１及び平滑化膜２４２を有するミラー面部２４を光導波路ケーブル２に設ける構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、光ファイバや、基板上に設けられる光導波路回路等の光導波路デバイスに、ダイシング面及び平滑化膜を有するミラー面部を形成する構成を適用できる。また、上記実施の形態では、ダイシング面２４１及び平滑化膜２４２を有するミラー面部２４を有する光導波路ケーブル２を光トランシーバとしての光ケーブル１に適用する構成としたが、これに限定されるものでなく、コア層と空気との反射を利用する全ての光デバイスに適用できる。
【００８１】
また、上記実施の形態では、ミラー面部２４を光路に対して４５°の角度を有する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、ミラー面部が光路に対して４５°以外の角度（例えば、０°、１０°、３０°、９０°）を有する構成としてもよい。
【００８２】
図１１に、反射部９及び光導波路ケーブル２Ａの断面構成を示す。図１１に示すように、反射部９及び光導波路ケーブル２Ａを有する構成としてもよい。光学手段としての反射部９は、反射部本体９１と、ミラー面部９２と、を備える。反射部本体９１は、石英、ポリマー等を材料として構成される。反射部本体９１の材料は、空気中から入射された光を反射する屈折率のものが適宜設定される。ミラー面部９２は、光路に対し４５°の角度を有するダイシング面９２１と、ダイシング面９２１上に形成される平滑化膜９２２と、を有する。
【００８３】
光導波路ケーブル２Ｂは、クラッド層２１，２２と、コア層２３と、を備え、クラッド層２１，２２及びコア層２３１端面に端面部２４Ａを有する。端面部２４Ａは、光路と９０°の角度を有するダイシング面２４１Ａと、ダイシング面２４１Ａ上に形成される平滑化膜２４２Ａとを有する。
【００８４】
光送信の構成では、ＶＣＳＥＬ３１４から出射されたレーザ光Ｌ６１は、反射部９の平滑化膜９２２表面で反射され、反射光Ｌ６２となる。反射光Ｌ６２は、光導波路ケーブル２Ａの端面部２４Ａを介して入射され、コア層２３内を伝送される。このため、ダイシング面９２１，２４１Ａでの散乱損失が低減される。
【００８５】
また、図示しないが光受信の構成では、光導波路ケーブル２Ａのコア層内を伝送された光が端面部２４Ａを介して出射される。その出射光は、反射部９の平滑化膜９２２表面で反射され、ＰＤで受光される。このため、ダイシング面９２１，２４１Ａでの散乱損失が低減される。
【００８６】
また、上記実施の形態では、光導波路ケーブル２がミラー面部２４を有する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、光導波路ケーブル２が、ダイシング面２４１上に形成された平滑化膜２４２上にさらに、金属膜（例えば、金、銀、アルミニウム）を蒸着させたミラー面部を有する構成としてもよい。この構成では、ダイシング面２４１及び平滑化膜２４２を有するミラー面部２４を有する構成に比べて、散乱損失を更に低減させることができる。
【００８７】
また、上記実施の形態では、ダイシング面及びその平滑化膜を有する光学手段として光導波路ケーブル２のクラッド層２１，２２及びコア層２３を用いる場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ダイシング面及びその平滑化膜を有する光学手段として、光ファイバ、平面光波回路等を用いる構成としてもよい。
【００８８】
また、上記実施の形態では、加工面としてダイシング面２４１を有する光導波路ケーブル２を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、レーザ、ミクロトームなどで切断した面等を加工面とする構成としてもよい。
【００８９】
その他、上記実施の形態における光ケーブル１の細部構成及び詳細動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明に係る実施の形態の光ケーブル１の外観図である。
【図２】光導波路ケーブル２とコネクタ３内の送受信サブアセンブリ３ａとの接続部分の斜視図である。
【図３】図２の送受信サブアセンブリ３ａのIII-III線における断面図である。
【図４】（ａ）は、光導波路ケーブル２の光送信部分における断面図である。（ｂ）は、光導波路ケーブル２の光受信部分における断面図である。
【図５】（ａ）は、ミラー面部２４が未形成の光導波路ケーブルを示す図である。（ｂ）は、ダイシング面２４１形成後の光導波路ケーブルを示す図である。（ｃ）は、ミラー面部２４形成後の光導波路ケーブルを示す図である。
【図６】（ａ）は、平滑化膜を形成したミラー面のＳＥＭ像を示す図である。（ｂ）は、平滑化膜２４２を形成したミラー面部２４のＳＥＭ像を示す図である。
【図７】ダイシング面のみを形成したミラー面部と平滑化膜２４２を形成したミラー面部２４との粗さを示す図である。
【図８】ダイシング面のみを形成したミラー面部を有する光導波路ケーブルと平滑化膜２４２を形成したミラー面部２４を有する光導波路ケーブル２とにおけるＰＤ３１２への入射量を示す図である。
【図９】光ファイバ７を用いた光導波路ケーブル２の断面図である。
【図１０】光導波路ケーブル８の断面図である。
【図１１】反射部９及び光導波路ケーブル２Ａの断面図である。
【図１２】従来の光ケーブルの光導波路ケーブル２Ｂの断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１ 光ケーブル
２，２Ａ，２Ｂ 光導波路ケーブル
２１，２２ クラッド層
２３，２３１，２３２ コア層
２４，２４Ｂ ミラー面部
２４Ａ 端面部
２４１，２４１Ａ ダイシング面
２４２，２４２Ａ 平滑化膜
３ コネクタ
３ａ 送受信サブアセンブリ
３１ 光電変換素子
３１ａ 発光素子
３１ｂ 受光素子
３１１，３１３，３１４ ＶＣＳＥＬ
３１２ ＰＤ
３２ サブ基板
３３ ＩＣ
３４ バンプ
３５ 光路形成材
４ ＩＣ
５ プリント配線基板
６ ソケット
７ 光ファイバ
７１ コア
７２ クラッド
８ 光導波路ケーブル
８１，８２，８３ クラッド層
８４，８５ コア層
８６ ミラー面部
８６１ ダイシング面
８６２ 平滑化膜
９ 反射部
９１ 反射部本体
９２ ミラー面部
９２１ ダイシング面
９２２ 平滑化膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学手段を備え、
前記光学手段は、光の反射又は透過のための加工面を有し、
前記加工面上に平滑化膜を備えることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記光学手段は、
光導波路としてのコアと、
前記コアを覆うクラッドと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記平滑化膜は、前記コアの屈折率と同一又は略同一の屈折率を有することを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記コアは、複数層であることを特徴とする請求項２又は３に記載の光学装置。
【請求項５】
前記平滑化膜に光を出射する発光手段と、前記平滑化膜で反射された光を受光する受光手段と、前記平滑化膜に対して光を出射又は受光する光伝送手段と、の少なくとも一つを備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項６】
光学手段を形成する光学手段形成工程と、
前記光学手段に、光の反射又は透過のための加工面を形成する加工面形成工程と、
前記加工面上に平滑化膜を形成して光学装置とする平滑化膜形成工程と、
を含むことを特徴とする光学装置の製造方法。
【請求項７】
前記光学手段形成工程は、光導波路としてのコア及び当該コアを覆うクラッドを前記光学手段として形成する工程であることを特徴とする請求項６に記載の光学装置の製造方法。
【請求項８】
前記平滑化膜形成工程において、前記コアの屈折率と同一又は略同一の屈折率の材料により前記平滑化膜を形成することを特徴とする請求項７に記載の光学装置の製造方法。
【請求項９】
前記光学手段形成工程において、前記コアを複数層形成することを特徴とする請求項７又は８に記載の光学装置の製造方法。
【請求項１０】
前記平滑化膜形成工程において、前記平滑化膜の液体状材料を前記加工面にたらすこと、塗布及び噴霧のいずれか一つにより形成することを特徴とする請求項６から９のいずれか一項に記載の光学装置の製造方法。
【請求項１】
光学手段を備え、
前記光学手段は、光の反射又は透過のための加工面を有し、
前記加工面上に平滑化膜を備えることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記光学手段は、
光導波路としてのコアと、
前記コアを覆うクラッドと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記平滑化膜は、前記コアの屈折率と同一又は略同一の屈折率を有することを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記コアは、複数層であることを特徴とする請求項２又は３に記載の光学装置。
【請求項５】
前記平滑化膜に光を出射する発光手段と、前記平滑化膜で反射された光を受光する受光手段と、前記平滑化膜に対して光を出射又は受光する光伝送手段と、の少なくとも一つを備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項６】
光学手段を形成する光学手段形成工程と、
前記光学手段に、光の反射又は透過のための加工面を形成する加工面形成工程と、
前記加工面上に平滑化膜を形成して光学装置とする平滑化膜形成工程と、
を含むことを特徴とする光学装置の製造方法。
【請求項７】
前記光学手段形成工程は、光導波路としてのコア及び当該コアを覆うクラッドを前記光学手段として形成する工程であることを特徴とする請求項６に記載の光学装置の製造方法。
【請求項８】
前記平滑化膜形成工程において、前記コアの屈折率と同一又は略同一の屈折率の材料により前記平滑化膜を形成することを特徴とする請求項７に記載の光学装置の製造方法。
【請求項９】
前記光学手段形成工程において、前記コアを複数層形成することを特徴とする請求項７又は８に記載の光学装置の製造方法。
【請求項１０】
前記平滑化膜形成工程において、前記平滑化膜の液体状材料を前記加工面にたらすこと、塗布及び噴霧のいずれか一つにより形成することを特徴とする請求項６から９のいずれか一項に記載の光学装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２９３１０８（Ｐ２００７−２９３１０８Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２２１０２（Ｐ２００６−１２２１０２）
【出願日】平成１８年４月２６日（２００６．４．２６）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２６日（２００６．４．２６）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
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