光導波路および電子機器
【課題】長尺のものを簡単な設備で容易に製造し得る光導波路、および、前記光導波路を備える電子機器を提供すること。
【解決手段】光導波路フィルム１０は、クラッド層で挟まれたコア層を有しており、このコア層には、平面視において渦巻き線を描くように配設されたコア部１４と、コア部１４以外の領域である側面クラッド部１５と、が形成されている。また、光導波路フィルム１０の側面クラッド部１５に（図３の切断線２０に）沿って切断することにより、長尺の光導波路を取り出すことができる。このように光導波路フィルム１０は、それ自体が小面積であっても、十分な長さの長尺光導波路を製造し得るものである。なお、コア部１４は、並列する複数のコア部で置き換えることもできる。
【解決手段】光導波路フィルム１０は、クラッド層で挟まれたコア層を有しており、このコア層には、平面視において渦巻き線を描くように配設されたコア部１４と、コア部１４以外の領域である側面クラッド部１５と、が形成されている。また、光導波路フィルム１０の側面クラッド部１５に（図３の切断線２０に）沿って切断することにより、長尺の光導波路を取り出すことができる。このように光導波路フィルム１０は、それ自体が小面積であっても、十分な長さの長尺光導波路を製造し得るものである。なお、コア部１４は、並列する複数のコア部で置き換えることもできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光搬送波を使用してデータを移送する光通信技術が開発され、近年、この光搬送波を、一地点から他地点に導くための手段として、光導波路が普及しつつある。この光導波路は、線状のコア部と、その周囲を覆うように設けられたクラッド部とを有している。コア部は、光搬送波の光に対して実質的に透明な材料によって構成され、クラッド部は、コア部より屈折率が低い材料によって構成されている。
【０００３】
光導波路では、コア部の一端から導入された光が、クラッド部との境界で反射しながら他端に搬送される。光導波路の入射側には、半導体レーザー等の発光素子が配置され、出射側には、フォトダイオード等の受光素子が配置される。発光素子から入射された光は光導波路を伝搬し、受光素子により受光され、受光した光の明滅パターンもしくはその強弱パターンに基づいて通信を行う。
【０００４】
特許文献１には、透明基材フィルムと、透明基材フィルムの第１の面に設けられた矩形状のコア部と、を有する光導波路フィルムの製造方法であって、長尺状の透明基材フィルムの表面に対して、ロール状の第１金型を用いてコア部形成用の活性エネルギー線硬化型樹脂材料を成形し、これを硬化させることで光導波路フィルムを製造する方法が開示されている。
【０００５】
しかしながら、このような製造方法では、透明基材フィルムを搬送するために多くのローラー、金型等の設備を必要とする。このため、製造装置の大型化および複雑化が避けられなかった。特に、スーパーコンピューターや大規模サーバーといった大型の電子機器に光導波路を使用する場合、とりわけ長尺の光導波路を製造する必要があることから、上記課題が顕著である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１０６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、長尺のものを簡単な設備で容易に製造し得る光導波路、および、前記光導波路を備える電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的は、下記（１）〜（９）の本発明により達成される。
（１） コア部とクラッド部とを有する層状の光導波路であって、
平面視において前記コア部の少なくとも一部が渦巻き線を描くよう配設されていることを特徴とする光導波路。
【０００９】
（２） 前記コア部は、前記渦巻き線の隣り合う線間を切断することにより、長尺の光導波路を形成し得るよう構成されている上記（１）に記載の光導波路。
【００１０】
（３） 前記コア部の一部は、第１の渦巻き線と、構成する線が前記第１の渦巻き線の線間に位置するよう配置された第２の渦巻き線とを、それぞれの中心部において接続した多重渦巻き線を描くよう構成されている上記（１）または（２）に記載の光導波路。
【００１１】
（４） 前記渦巻き線は、曲線と直線の組み合わせで構成されている上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の光導波路。
【００１２】
（５） 複数本並列して設けられた前記コア部を有しており、
前記複数本のコア部のうち、前記渦巻き線の中心側に位置するコア部を内側コア部とし、前記内側コア部よりも外側に位置するコア部を外側コア部としたとき、
前記内側コア部の端部の位置と前記外側コア部の端部の位置とが、前記コア部の長手方向において互いにずれている上記（１）または（２）に記載の光導波路。
【００１３】
（６） 前記内側コア部の光路長と前記外側コア部の光路長とが略等しくなるように、前記内側コア部の端部の位置と前記外側コア部の端部の位置とのずれ量が設定されている上記（５）に記載の光導波路。
【００１４】
（７） 複数本並列して設けられた前記コア部を有しており、
前記複数本のコア部のうち、前記渦巻き線の中心側に位置するコア部を内側コア部とし、前記内側コア部よりも外側に位置するコア部を外側コア部としたとき、
前記内側コア部の一部は、前記渦巻き線の中心側に向かって突出する円弧を描くよう構成されている上記（１）または（２）に記載の光導波路。
【００１５】
（８） 前記渦巻き線の隣り合う線間に沿って設けられ、相対的に切断が容易な易切断部を有する上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の光導波路。
【００１６】
（９） 上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の光導波路を有することを特徴とする電子機器。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、長尺のものを簡単な設備で容易に製造し得る光導波路および前記光導波路を備える電子機器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の光導波路の第１実施形態を適用した光導波路フィルムを示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】光導波路フィルムを切断する際の切断線の一例を示す平面図である。
【図４】光導波路フィルムを切断してなる長尺光導波路の一例を示す平面図である。
【図５】本発明の光導波路の第２実施形態を適用した光導波路フィルムを示す平面図である。
【図６】本発明の光導波路の第３実施形態を適用した光導波路フィルムを示す平面図である。
【図７】本発明の光導波路の第４実施形態を適用した光導波路フィルムを示す平面図および部分拡大図である。
【図８】本発明の光導波路の第５実施形態を適用した光導波路フィルムを示す平面図および部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の光導波路および電子機器について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
＜光導波路＞
≪第１実施形態≫
まず、本発明の光導波路の第１実施形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の光導波路の第１実施形態を適用した光導波路フィルムを示す平面図、図２は、図１に示すＡ−Ａ線断面図である。
【００２２】
図１に示す光導波路フィルム１０は、平面視において１本のコア部１４を有しており、このコア部１４は渦巻き線を描くように配設されている。
【００２３】
一方、光導波路フィルム１０は、図２に示すように、下側から支持フィルム１８、クラッド層１１、コア層１３、クラッド層１２、カバーフィルム１９がこの順で積層されてなる積層体で構成されている。そして、コア層１３は、図２に示すように、コア部１４とその両側に設けられた側面クラッド部１５とを有している。なお、図１は、コア層１３を透視した平面図になっている。
【００２４】
このような光導波路フィルム１０は、全体の面積が小さくても、長尺のコア部１４を内包したものとなる。このため、渦巻き線の隣り合う線間、すなわち側面クラッド部１５において光導波路フィルム１０を切断すると、渦巻き線を描くように配設されていたコア部１４を長尺のものとして取り出すことができる。このように光導波路フィルム１０は、長尺光導波路１に転化可能なものであるといえる。
【００２５】
なお、上記のような効果により、光導波路フィルム１０は小面積であっても十分な長さの長尺光導波路１の製造が可能であるから、光導波路フィルム１０自体を製造する際には、大型で複雑な製造装置は必要とせず、製造工程の簡略化および低コスト化を図ることができる。結果的に、容易かつ安価に長尺光導波路を得ることができる。
【００２６】
以下、光導波路フィルム１０の各部の構成について順次説明する。
前述したように、光導波路フィルム１０を平面視したとき、コア層１３中には渦巻き線を描くようにコア部１４が配設されており、それ以外の領域が側面クラッド部１５になっている。したがって、コア部１４の側方には側面クラッド部１５が隣接することとなる。
【００２７】
一方、コア層１３の下方にはクラッド層１１、上方にはクラッド層１２が隣接していることから、コア部１４はクラッド部（側面クラッド部１５およびクラッド層１１、１２）で囲まれた状態になっている。コア部１４とクラッド部との界面で光を反射させることにより、コア部１４中において信号光を伝搬させることができる。
【００２８】
コア部１４とクラッド部との界面で反射を生じさせるためには、界面に屈折率差が存在する必要がある。コア部１４の屈折率は、クラッド部の屈折率より大きければよく、その差は特に限定されないものの、クラッド部の屈折率の０．５％以上であるのが好ましく、０．８％以上であるのがより好ましい。一方、上限値は、特に設定されなくてもよいが、好ましくは５．５％程度とされる。屈折率の差が前記下限値未満であると光を伝達する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えても、光の伝送効率のそれ以上の増大は期待できない。
【００２９】
なお、前記屈折率差とは、コア部１４の屈折率をＡ、クラッド部の屈折率をＢとしたとき、次式で表わされる。
【００３０】
屈折率差（％）＝｜Ａ／Ｂ−１｜×１００
また、図１に示す構成では、コア部１４は平面視で単線状に形成されているが、途中で湾曲、分岐等していてもよい。
【００３１】
また、コア部１４の横断面形状は、正方形または矩形（長方形）のような四角形であるのが一般的であるが、特に限定されず、真円、楕円のような円形、菱形、三角形、五角形のような多角形であってもよい。
【００３２】
コア部１４の幅および高さは、特に限定されないが、それぞれ、１〜２００μｍ程度であるのが好ましく、５〜１００μｍ程度であるのがより好ましく、２０〜７０μｍ程度であるのがさらに好ましい。
【００３３】
また、コア部１４は、平面視で渦巻き線を描くよう構成されていれば、渦巻き線の形状等は特に限定されない。例えば、渦巻き線の全体が曲線であってもよく、一部が直線であってもよい。
【００３４】
また、渦巻き線を構成する曲線の曲率半径は、特に限定されないが、１０ｍｍ以上であるのが好ましく、２０ｍｍ以上であるのがより好ましい。曲率半径が前記範囲内であれば、曲線部分での伝送損失の著しい低下が抑制されるため、得られる長尺光導波路は、伝送損失が小さく、高品質な光通信が可能なものとなる。一方、伝送損失抑制の観点では曲率半径ができるだけ大きければよいが、光導波路フィルム１０自体が巨大化して製造し難くなるのを避けるためには、上限値を１０００ｍｍ程度とすればよい。
【００３５】
コア層１３の構成材料は、上記の屈折率差が生じる材料であれば特に限定されないが、具体的には、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂やオキセタン系樹脂のような環状エーテル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、また、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料の他、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料等である。
【００３６】
また、これらの中でも特にノルボルネン系樹脂が好ましい。これらのノルボルネン系ポリマーは、例えば、開環メタセシス重合（ＲＯＭＰ）、ＲＯＭＰと水素化反応との組み合わせ、ラジカルまたはカチオンによる重合、カチオン性パラジウム重合開始剤を用いた重合、これ以外の重合開始剤（例えば、ニッケルや他の遷移金属の重合開始剤）を用いた重合等、公知のすべての重合方法で得ることができる。
【００３７】
一方、各クラッド層１１、１２は、コア層１３の下方および上方に位置している。クラッド層１１、１２の平均厚さは、コア層１３の平均厚さ（各コア部１４の平均高さ）の０．１〜１．５倍程度であるのが好ましく、０．２〜１．２５倍程度であるのがより好ましく、具体的には、クラッド層１１、１２の平均厚さは、特に限定されないが、それぞれ、通常、１〜２００μｍ程度であるのが好ましく、３〜１００μｍ程度であるのがより好ましく、５〜６０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、光導波路１が必要以上に大型化（厚膜化）するのを防止しつつ、クラッド層としての機能が好適に発揮される。
【００３８】
また、各クラッド層１１、１２の構成材料としては、例えば、前述したコア層１３の構成材料と同様の材料を用いることができるが、特にノルボルネン系ポリマーが好ましい。
【００３９】
また、コア層１３の構成材料およびクラッド層１１、１２の構成材料を選択する場合、両者の間の屈折率差を考慮して材料を選択すればよい。具体的には、コア層１３とクラッド層１１、１２との境界において光を確実に反射させるため、コア層１３の構成材料の屈折率がクラッド層１１、１２の屈折率に比べ十分に大きくなるように材料を選択すればよい。これにより、光導波路１の厚さ方向において十分な屈折率差が得られ、コア部１４からクラッド層１１、１２に光が漏れ出るのを抑制することができる。
【００４０】
また、光の減衰を抑制する観点からは、コア層１３の構成材料とクラッド層１１、１２の構成材料との密着性（親和性）が高いことも重要である。
【００４１】
なお、図２に示す光導波路１は、前述したように、クラッド層１１の下面に設けられた支持フィルム１８およびクラッド層１２の上面に設けられたカバーフィルム１９を有している。これらの支持フィルム１８およびカバーフィルム１９は、必要に応じて設ければよく、省略されてもよい。
【００４２】
このような支持フィルム１８およびカバーフィルム１９の構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド等の各種樹脂材料等が挙げられる。
【００４３】
また、支持フィルム１８およびカバーフィルム１９の各平均厚さは、特に限定されないが、５〜２００μｍ程度であるのが好ましく、１０〜１００μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、支持フィルム１８およびカバーフィルム１９は、適度な柔軟性を有するものとなるため、光導波路１の柔軟性を阻害し難くなる。
【００４４】
なお、支持フィルム１８とクラッド層１１との間、および、カバーフィルム１９とクラッド層１２との間は、接着または接合されているが、その方法としては、熱圧着、接着剤または粘着剤による接着等が挙げられる。
【００４５】
このうち、接着層としては、例えば、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤の他、各種ホットメルト接着剤（ポリエステル系、変性オレフィン系）等が挙げられる。また、特に耐熱性の高いものとして、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリイミドアミドエーテル、ポリエステルイミド、ポリイミドエーテル等の熱可塑性ポリイミド接着剤が好ましく用いられる。このような材料で構成された接着層は、比較的柔軟性に富んでいるため、光導波路１の形状が変化したとしても、その変化に自在に追従することができる。その結果、形状変化に伴う剥離を確実に防止し得るものとなる。
【００４６】
このような接着層の平均厚さは、特に限定されないが、１〜１００μｍ程度であるのが好ましく、５〜６０μｍ程度であるのがより好ましい。
【００４７】
このような光導波路フィルム１０は、前述したように、渦巻き線の隣り合う線間において切断されることにより、長尺光導波路として用いることができる。
【００４８】
切断作業は、いかなる方法で行われてもよいが、例えばカッター等を用いた機械加工、レーザー加工、抜型を用いた打ち抜き加工等が挙げられる。
【００４９】
図３は、光導波路フィルムを切断する際の切断線の一例を示す平面図、図４は、光導波路フィルムを切断してなる長尺光導波路の一例を示す平面図である。なお、図３は、コア層１３を透視した平面図になっている。
【００５０】
図３に示す切断線２０に沿って切断することにより、図４に示すような長尺光導波路１が得られる。このようにすれば、光導波路フィルム１０の一辺の長さより数倍も長いものも製造可能である。すなわち、光導波路フィルム１０の一辺の長さを、製造すべき長尺光導波路１の長さより短くすることができるので、大型で複雑な製造装置を用いることなく光導波路フィルム１０を製造することができる。したがって、容易かつ低コストで光導波路フィルム１０を製造することができ、その結果、容易かつ安価に長尺光導波路１を製造することができる。
【００５１】
なお、光導波路フィルム１０の切断線２０には、必要に応じて、他の部位に比べて切断を容易にする易切断部が設けられているのが好ましい。このような易切断部を設けることで、切断線２０に沿って容易に切断することができ、切断作業の効率を高めることができる。また、光導波路フィルム１０を引っ張る等、外部応力を加えるだけで切断することも可能になる。さらに、易切断部から外れた部位は相対的に切断され難くなるため、易切断部を確実に切断することができ、長尺光導波路１の寸法精度を高めることができる。
【００５２】
易切断部としては、例えば、他の部位に比べて厚さが薄くなっている部位、他の部位に比べて脆性が高い部位、ミシン目が入っている部位等が挙げられる。
【００５３】
また、光導波路フィルム１０における渦巻き線の線間は、図１に示すように中心部に向かうにつれて徐々に狭くなるよう設定されていてもよいし、図示しないものの、その離間距離がほぼ一定になるよう設定されていてもよい。特に後者の場合、幅がほぼ一定の長尺光導波路１が得られるため、受発光素子との光結合が容易になる等の利点がある。
【００５４】
一方、前者の場合、線間が狭くなるため、後者に比べて同一面積でもより長い光導波路１が得られる。また、前者のように、中心部に向かうにつれて線間が徐々に狭くなっていると、その分曲率半径を大きくすることができる。このため、光路が曲げられることによる伝搬損失の上昇を抑えることができる。
【００５５】
切断により得られた長尺光導波路１は、自然状態では平面状になっているが、いずれか一端を引っ張ることにより螺旋状に伸びることができる。また、引っ張るのを止めると、長尺光導波路１は元の平面状に戻る。すなわち、長尺光導波路１は、長手方向に一定の弾性を有している。このため、長尺光導波路１は、例えばカールコードのように引張力に応じて自在に長さを変化させることができ、敷設作業が容易である。また、他の光導波路や電気配線と絡み難いことから、敷設時の取り回しが良好であるという利点もある。
【００５６】
さらに、長尺光導波路１は、螺旋状に伸びることから、屈折し（折れ曲がり）難いあるいは破断し難いという利点もある。屈折した場合には、その部位の曲率半径が著しく小さくなるため、伝送損失が著しく増加し、場合によっては挫屈することもあるが、長尺光導波路１であればそのような問題の発生を抑えることができる。
【００５７】
なお、上記説明では、コア部１４が１つ（シングルチャンネル）である場合について説明したが、複数のコア部１４が並列したマルチチャンネルであってもよい。
【００５８】
≪第２実施形態≫
次に、本発明の光導波路の第２実施形態について説明する。
【００５９】
図５は、本発明の光導波路の第２実施形態を適用した光導波路フィルムを示す平面図である。
【００６０】
以下、第２実施形態について説明するが、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図５において、第１実施形態と同様の構成部分については、先に説明したのと同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６１】
図５に示す光導波路フィルム１０は、コア部１４の平面視形状が異なる以外、第１実施形態と同様である。
【００６２】
本実施形態では、コア部１４が、第１の渦巻き線１４１と、構成する線が第１の渦巻き線１４１の線間に位置するよう配置された第２の渦巻き線１４２とを、それぞれの中心部において接続した多重渦巻き線を描くよう配設されている。
【００６３】
ここで、第１の渦巻き線１４１においては、コア部１４の幅の一端部と他端部とで光路長に差が生じる。これは、第２の渦巻き線１４２でも同様である。この差は、コア部１４の幅のうち、渦巻き線の内側と外側とで中心からの距離が異なることによるものである。
【００６４】
これに対し、多重渦巻き線では、第１の渦巻き線１４１と第２の渦巻き線１４２とを接続したので、それぞれの光路長の差が相殺されることとなる。このようなコア部１４では、その幅の一端部と他端部とで長さが同じになる。このため、複数のコア部１４が並列している場合には、各コア部１４の長さ（光路長）を同じにすることができる。その結果、コア部１４間で位相差が生じ難いマルチチャンネルの長尺光導波路１が得られる。
【００６５】
また、第１の渦巻き線１４１と第２の渦巻き線１４２とが接続線１４３で接続されているが、この接続線１４３は屈折しないように曲線で構成されている。これにより、接続線１４３において伝送損失が増加しないようになっている。
【００６６】
≪第３実施形態≫
次に、本発明の光導波路の第３実施形態について説明する。
【００６７】
図６は、本発明の光導波路の第３実施形態を適用した光導波路フィルムを示す平面図である。
【００６８】
以下、第３実施形態について説明するが、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図６において、第１実施形態と同様の構成部分については、先に説明したのと同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６９】
図６に示す光導波路フィルム１０は、コア部１４の平面視形状が異なる以外、第１実施形態と同様である。
【００７０】
本実施形態では、コア部１４が、直線部１４４と曲線部１４５とを組み合わせた渦巻き線を描くように配設されている。このような光導波路フィルム１０から得られる長尺光導波路１は、直線部１４４において高い伝送効率が得られることから、直線部１４４を含むことにより全体の伝送効率が高められる。
【００７１】
また、直線部１４４にコネクターを取り付けることにより、他の光学素子との結合が容易になるとともに光結合効率が高められるという利点もある。
【００７２】
≪第４実施形態≫
次に、本発明の光導波路の第４実施形態について説明する。
【００７３】
図７は、本発明の光導波路の第４実施形態を適用した光導波路フィルムを示す平面図および部分拡大図である。
【００７４】
以下、第４実施形態について説明するが、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図７において、第１実施形態と同様の構成部分については、先に説明したのと同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７５】
図７に示す光導波路フィルム１０は、図１に示すのと同様の渦巻き線に沿って並列する４本のコア部１４が配設されており、かつ、長手方向の両端部において各コア部１４の端部の位置が互いに長手方向にずれている以外、第１実施形態と同様である。
【００７６】
本実施形態では、並列する複数のコア部１４が揃って渦巻き線を描くように配設されている。
【００７７】
図７には、複数のコア部１４の両端部における部分拡大図を示している。図７には並列する４本のコア部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが図示されている。これらのコア部のうち最も渦巻き線の中心側に位置するコア部１４ａは、その両端部において、コア部１４ａの長さが長くなる方向に端部の位置がずれている。コア部１４ｂは、コア部１４ａよりも短くなる方向に、コア部１４ｃは、コア部１４ｂよりも短くなる方向に、コア部１４ｄは、コア部１４ｃよりも短くなる方向に、それぞれ端部の位置がずれている。すなわち、内側に位置するコア部１４とそれより外側に位置するコア部１４は、その端部の位置が長手方向に互いにずれている。
【００７８】
並列する複数のコア部１４が揃って渦巻き線を描くように配設されていると、渦巻き線の中心からの距離に応じて各コア部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの周長が異なることから、光路長に差が生じてしまう。
【００７９】
これに対し、前述したようにして両端部において端部の位置がずれていることにより、この光路長の差を相殺することができる。これにより、各コア部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ間で位相差が生じ難いマルチチャンネルの長尺光導波路１が得られる。したがって、端部の位置のずれ量は、前述した光路長の差とほぼ等しくなるように適宜設定される。これにより、全体において各コア部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ間の光路長がほぼ等しくなる。
【００８０】
なお、前述した各コア部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの端部の位置のずれは、両端部に設定されていなくてもよく、一端部のみに設定されていてもよい。
【００８１】
以上、本実施形態に係る光導波路フィルム１０は、各コア部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ間で位相差が生じ難いマルチチャンネルの長尺光導波路１を製造可能なものとなる。
【００８２】
≪第５実施形態≫
次に、本発明の光導波路の第５実施形態について説明する。
【００８３】
図８は、本発明の光導波路の第５実施形態を適用した光導波路フィルムを示す平面図および部分拡大図である。
【００８４】
以下、第５実施形態について説明するが、第３実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図８において、第３実施形態と同様の構成部分については、先に説明したのと同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８５】
図８に示す光導波路フィルム１０は、図６に示すのと同様の渦巻き線に沿って並列する４本のコア部１４が配設されており、かつ、コア部１４の曲線部１４５の平面視形状が異なる以外、第３実施形態と同様である。
【００８６】
本実施形態では、４本のコア部１４のうち、渦巻き線の中心からの距離が最も短いコア部（内側コア部）１４ａの曲線部１４５は、渦巻き線の中心側に向かって突出する円弧１４６を描くように配設されている。また、図８では、このような円弧１４６が、コア部１４ｂ、１４ｃにも設定されている。このような形状にすることで、円弧１４６の部分で光路長を稼ぐことができるので、前述した各コア部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ間の周長の差に伴う光路長の差を、この曲線部１４５において相殺することができる。したがって、円弧１４６の突出量は、この曲線部１４５における各コア部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ間の光路長の差が、前述した各コア部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ間の周長の差に伴う光路長の差と同程度になるように適宜設定される。
【００８７】
なお、このような円弧１４６は、全ての曲線部１４５に設定されていなくてもよく、必要に応じて設けられればよい。
【００８８】
以上、本実施形態に係る光導波路フィルム１０は、各コア部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ間で位相差が生じ難いマルチチャンネルの長尺光導波路１を製造可能なものとなる。
【００８９】
＜光導波路の製造方法＞
次に、上述したような光導波路を製造する方法の一例について説明する。
【００９０】
図２に示す光導波路１は、下方から支持フィルム１８、クラッド層１１、コア層１３、クラッド層１２およびカバーフィルム１９をこの順で積層してなる積層体を有している。
【００９１】
積層体のうち、クラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２の３層は、クラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２を順次成膜して形成する方法、あるいは、クラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２をあらかじめ基材上に成膜した後、それぞれを基板から剥離して貼り合わせる方法等により製造される。
【００９２】
一方、支持フィルム１８およびカバーフィルム１９は、上述したようにして製造された３層に対して貼り合わせる方法により製造される。
【００９３】
クラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２の各層は、それぞれ形成用の組成物を基材上に塗布して液状被膜を形成した後、液状被膜を均一化するとともに揮発成分を除去することにより形成される。
【００９４】
塗布方法としては、例えば、ドクターブレード法、スピンコート法、ディッピング法、テーブルコート法、スプレー法、アプリケーター法、カーテンコート法、ダイコート法等の方法が挙げられる。
【００９５】
また、液状被膜中の揮発成分を除去するには、液状被膜を加熱したり、減圧下に置いたり、あるいは乾燥ガスを吹き付けたりする方法が用いられる。
【００９６】
なお、各層の形成用組成物としては、例えば、クラッド層１１、コア層１３またはクラッド層１２の構成材料を各種溶媒に溶解または分散してなる溶液（分散液）が挙げられる。
【００９７】
ここで、コア層１３中にコア部１４と側面クラッド部１５とを形成する方法としては、例えば、フォトブリーチング法、フォトリソグラフィー法、直接露光法、ナノインプリンティング法、モノマーディフュージョン法等が挙げられる。これらの方法はいずれも、コア層１３の一部領域の屈折率を変化させる、あるいは、一部領域の組成を異ならせることにより、相対的に屈折率の高いコア部１４と相対的に屈折率の低い側面クラッド部１５とを作り込むことができる。したがって、この一部領域として前述したような渦巻き線を描く領域を設定することにより、光導波路１が得られる。
【００９８】
これらの方法のうち、モノマーディフュージョン法が好ましく用いられる。モノマーディフュージョン法は、ポリマー中にこのポリマーと屈折率の異なる光重合性モノマーが分散してなる材料で構成された層に対して部分的に光を照射し、光重合性モノマーの重合を生起させるとともに、それに伴って光重合性モノマーを移動、偏在させることにより、層内に屈折率の偏りを生じさせてコア部１４および側面クラッド部１５を形成する方法である。この方法では、光を照射する領域を選択するのみで、いかなる形状のコア部１４をも簡単に形成することができるので、渦巻き線に沿ったコア部１４を簡単かつ高精度に得ることができる。また、照射する光は、例えば紫外線ランプから発せられるような広範に広がる光であってもよいが、レーザー光のような指向性の高い光であってもよい。指向性の高い光を用いた場合、照射領域の選択にあたってフォトマスク等を用いる必要がないことから、製造に係る工数およびコストを大幅に削減することができる。さらには、指向性の高い光を用いることで、照射領域の位置精度も高められることから、微細な渦巻き線を描く場合も高精度に行うことができる。
【００９９】
＜電子機器＞
本発明の光導波路を備える電子機器（本発明の電子機器）は、光信号と電気信号の双方の信号処理を行ういかなる電子機器にも適用可能であるが、例えば、ルーター装置、ＷＤＭ装置、携帯電話、ゲーム機、パソコン、テレビ、ホーム・サーバー等の電子機器への適用が好適である。これらの電子機器では、いずれも、例えばＬＳＩ等の演算装置とＲＡＭ等の記憶装置との間で、大容量のデータを高速に伝送する必要がある。したがって、このような電子機器が本発明の光導波路を備えることにより、電気配線に特有なノイズ、信号劣化等の不具合が解消されるため、その性能の飛躍的な向上が期待できる。
【０１００】
さらに、光導波路部分では、電気配線に比べて発熱量が大幅に削減される。このため、基板内の集積度を高めて小型化が図られるとともに、冷却に要する電力を削減することができ、電子機器全体の消費電力を削減することができる。
【０１０１】
また、本発明の光導波路は、電気配線上に実装される用途の他、空間中に比較的中長距離（例えば数十ｃｍ以上）に敷設される用途にも好適に用いられる。このような用途には、例えば、サーバー等の基板同士を繋ぐもの、あるいは、サーバー等のラック同士を繋ぐもの等が挙げられる。なお、光導波路を用いることにより、配線の高集積化が図られるため、配線の量が減少する。このため、冷却効率が向上するという利点もある。
【０１０２】
以上、本発明の光導波路および電子機器の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば光導波路を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよく、複数の実施形態同士を組み合わせるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１ 光導波路
１０ 光導波路フィルム
１１、１２ クラッド層
１３ コア層
１４ コア部
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ コア部
１４１ 第１の渦巻き線
１４２ 第２の渦巻き線
１４３ 接続線
１４４ 直線部
１４５ 曲線部
１４６ 円弧
１５ 側面クラッド部
１８ 支持フィルム
１９ カバーフィルム
２０ 切断線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光搬送波を使用してデータを移送する光通信技術が開発され、近年、この光搬送波を、一地点から他地点に導くための手段として、光導波路が普及しつつある。この光導波路は、線状のコア部と、その周囲を覆うように設けられたクラッド部とを有している。コア部は、光搬送波の光に対して実質的に透明な材料によって構成され、クラッド部は、コア部より屈折率が低い材料によって構成されている。
【０００３】
光導波路では、コア部の一端から導入された光が、クラッド部との境界で反射しながら他端に搬送される。光導波路の入射側には、半導体レーザー等の発光素子が配置され、出射側には、フォトダイオード等の受光素子が配置される。発光素子から入射された光は光導波路を伝搬し、受光素子により受光され、受光した光の明滅パターンもしくはその強弱パターンに基づいて通信を行う。
【０００４】
特許文献１には、透明基材フィルムと、透明基材フィルムの第１の面に設けられた矩形状のコア部と、を有する光導波路フィルムの製造方法であって、長尺状の透明基材フィルムの表面に対して、ロール状の第１金型を用いてコア部形成用の活性エネルギー線硬化型樹脂材料を成形し、これを硬化させることで光導波路フィルムを製造する方法が開示されている。
【０００５】
しかしながら、このような製造方法では、透明基材フィルムを搬送するために多くのローラー、金型等の設備を必要とする。このため、製造装置の大型化および複雑化が避けられなかった。特に、スーパーコンピューターや大規模サーバーといった大型の電子機器に光導波路を使用する場合、とりわけ長尺の光導波路を製造する必要があることから、上記課題が顕著である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１０６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、長尺のものを簡単な設備で容易に製造し得る光導波路、および、前記光導波路を備える電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的は、下記（１）〜（９）の本発明により達成される。
（１） コア部とクラッド部とを有する層状の光導波路であって、
平面視において前記コア部の少なくとも一部が渦巻き線を描くよう配設されていることを特徴とする光導波路。
【０００９】
（２） 前記コア部は、前記渦巻き線の隣り合う線間を切断することにより、長尺の光導波路を形成し得るよう構成されている上記（１）に記載の光導波路。
【００１０】
（３） 前記コア部の一部は、第１の渦巻き線と、構成する線が前記第１の渦巻き線の線間に位置するよう配置された第２の渦巻き線とを、それぞれの中心部において接続した多重渦巻き線を描くよう構成されている上記（１）または（２）に記載の光導波路。
【００１１】
（４） 前記渦巻き線は、曲線と直線の組み合わせで構成されている上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の光導波路。
【００１２】
（５） 複数本並列して設けられた前記コア部を有しており、
前記複数本のコア部のうち、前記渦巻き線の中心側に位置するコア部を内側コア部とし、前記内側コア部よりも外側に位置するコア部を外側コア部としたとき、
前記内側コア部の端部の位置と前記外側コア部の端部の位置とが、前記コア部の長手方向において互いにずれている上記（１）または（２）に記載の光導波路。
【００１３】
（６） 前記内側コア部の光路長と前記外側コア部の光路長とが略等しくなるように、前記内側コア部の端部の位置と前記外側コア部の端部の位置とのずれ量が設定されている上記（５）に記載の光導波路。
【００１４】
（７） 複数本並列して設けられた前記コア部を有しており、
前記複数本のコア部のうち、前記渦巻き線の中心側に位置するコア部を内側コア部とし、前記内側コア部よりも外側に位置するコア部を外側コア部としたとき、
前記内側コア部の一部は、前記渦巻き線の中心側に向かって突出する円弧を描くよう構成されている上記（１）または（２）に記載の光導波路。
【００１５】
（８） 前記渦巻き線の隣り合う線間に沿って設けられ、相対的に切断が容易な易切断部を有する上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の光導波路。
【００１６】
（９） 上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の光導波路を有することを特徴とする電子機器。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、長尺のものを簡単な設備で容易に製造し得る光導波路および前記光導波路を備える電子機器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の光導波路の第１実施形態を適用した光導波路フィルムを示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】光導波路フィルムを切断する際の切断線の一例を示す平面図である。
【図４】光導波路フィルムを切断してなる長尺光導波路の一例を示す平面図である。
【図５】本発明の光導波路の第２実施形態を適用した光導波路フィルムを示す平面図である。
【図６】本発明の光導波路の第３実施形態を適用した光導波路フィルムを示す平面図である。
【図７】本発明の光導波路の第４実施形態を適用した光導波路フィルムを示す平面図および部分拡大図である。
【図８】本発明の光導波路の第５実施形態を適用した光導波路フィルムを示す平面図および部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の光導波路および電子機器について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
＜光導波路＞
≪第１実施形態≫
まず、本発明の光導波路の第１実施形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の光導波路の第１実施形態を適用した光導波路フィルムを示す平面図、図２は、図１に示すＡ−Ａ線断面図である。
【００２２】
図１に示す光導波路フィルム１０は、平面視において１本のコア部１４を有しており、このコア部１４は渦巻き線を描くように配設されている。
【００２３】
一方、光導波路フィルム１０は、図２に示すように、下側から支持フィルム１８、クラッド層１１、コア層１３、クラッド層１２、カバーフィルム１９がこの順で積層されてなる積層体で構成されている。そして、コア層１３は、図２に示すように、コア部１４とその両側に設けられた側面クラッド部１５とを有している。なお、図１は、コア層１３を透視した平面図になっている。
【００２４】
このような光導波路フィルム１０は、全体の面積が小さくても、長尺のコア部１４を内包したものとなる。このため、渦巻き線の隣り合う線間、すなわち側面クラッド部１５において光導波路フィルム１０を切断すると、渦巻き線を描くように配設されていたコア部１４を長尺のものとして取り出すことができる。このように光導波路フィルム１０は、長尺光導波路１に転化可能なものであるといえる。
【００２５】
なお、上記のような効果により、光導波路フィルム１０は小面積であっても十分な長さの長尺光導波路１の製造が可能であるから、光導波路フィルム１０自体を製造する際には、大型で複雑な製造装置は必要とせず、製造工程の簡略化および低コスト化を図ることができる。結果的に、容易かつ安価に長尺光導波路を得ることができる。
【００２６】
以下、光導波路フィルム１０の各部の構成について順次説明する。
前述したように、光導波路フィルム１０を平面視したとき、コア層１３中には渦巻き線を描くようにコア部１４が配設されており、それ以外の領域が側面クラッド部１５になっている。したがって、コア部１４の側方には側面クラッド部１５が隣接することとなる。
【００２７】
一方、コア層１３の下方にはクラッド層１１、上方にはクラッド層１２が隣接していることから、コア部１４はクラッド部（側面クラッド部１５およびクラッド層１１、１２）で囲まれた状態になっている。コア部１４とクラッド部との界面で光を反射させることにより、コア部１４中において信号光を伝搬させることができる。
【００２８】
コア部１４とクラッド部との界面で反射を生じさせるためには、界面に屈折率差が存在する必要がある。コア部１４の屈折率は、クラッド部の屈折率より大きければよく、その差は特に限定されないものの、クラッド部の屈折率の０．５％以上であるのが好ましく、０．８％以上であるのがより好ましい。一方、上限値は、特に設定されなくてもよいが、好ましくは５．５％程度とされる。屈折率の差が前記下限値未満であると光を伝達する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えても、光の伝送効率のそれ以上の増大は期待できない。
【００２９】
なお、前記屈折率差とは、コア部１４の屈折率をＡ、クラッド部の屈折率をＢとしたとき、次式で表わされる。
【００３０】
屈折率差（％）＝｜Ａ／Ｂ−１｜×１００
また、図１に示す構成では、コア部１４は平面視で単線状に形成されているが、途中で湾曲、分岐等していてもよい。
【００３１】
また、コア部１４の横断面形状は、正方形または矩形（長方形）のような四角形であるのが一般的であるが、特に限定されず、真円、楕円のような円形、菱形、三角形、五角形のような多角形であってもよい。
【００３２】
コア部１４の幅および高さは、特に限定されないが、それぞれ、１〜２００μｍ程度であるのが好ましく、５〜１００μｍ程度であるのがより好ましく、２０〜７０μｍ程度であるのがさらに好ましい。
【００３３】
また、コア部１４は、平面視で渦巻き線を描くよう構成されていれば、渦巻き線の形状等は特に限定されない。例えば、渦巻き線の全体が曲線であってもよく、一部が直線であってもよい。
【００３４】
また、渦巻き線を構成する曲線の曲率半径は、特に限定されないが、１０ｍｍ以上であるのが好ましく、２０ｍｍ以上であるのがより好ましい。曲率半径が前記範囲内であれば、曲線部分での伝送損失の著しい低下が抑制されるため、得られる長尺光導波路は、伝送損失が小さく、高品質な光通信が可能なものとなる。一方、伝送損失抑制の観点では曲率半径ができるだけ大きければよいが、光導波路フィルム１０自体が巨大化して製造し難くなるのを避けるためには、上限値を１０００ｍｍ程度とすればよい。
【００３５】
コア層１３の構成材料は、上記の屈折率差が生じる材料であれば特に限定されないが、具体的には、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂やオキセタン系樹脂のような環状エーテル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、また、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料の他、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料等である。
【００３６】
また、これらの中でも特にノルボルネン系樹脂が好ましい。これらのノルボルネン系ポリマーは、例えば、開環メタセシス重合（ＲＯＭＰ）、ＲＯＭＰと水素化反応との組み合わせ、ラジカルまたはカチオンによる重合、カチオン性パラジウム重合開始剤を用いた重合、これ以外の重合開始剤（例えば、ニッケルや他の遷移金属の重合開始剤）を用いた重合等、公知のすべての重合方法で得ることができる。
【００３７】
一方、各クラッド層１１、１２は、コア層１３の下方および上方に位置している。クラッド層１１、１２の平均厚さは、コア層１３の平均厚さ（各コア部１４の平均高さ）の０．１〜１．５倍程度であるのが好ましく、０．２〜１．２５倍程度であるのがより好ましく、具体的には、クラッド層１１、１２の平均厚さは、特に限定されないが、それぞれ、通常、１〜２００μｍ程度であるのが好ましく、３〜１００μｍ程度であるのがより好ましく、５〜６０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、光導波路１が必要以上に大型化（厚膜化）するのを防止しつつ、クラッド層としての機能が好適に発揮される。
【００３８】
また、各クラッド層１１、１２の構成材料としては、例えば、前述したコア層１３の構成材料と同様の材料を用いることができるが、特にノルボルネン系ポリマーが好ましい。
【００３９】
また、コア層１３の構成材料およびクラッド層１１、１２の構成材料を選択する場合、両者の間の屈折率差を考慮して材料を選択すればよい。具体的には、コア層１３とクラッド層１１、１２との境界において光を確実に反射させるため、コア層１３の構成材料の屈折率がクラッド層１１、１２の屈折率に比べ十分に大きくなるように材料を選択すればよい。これにより、光導波路１の厚さ方向において十分な屈折率差が得られ、コア部１４からクラッド層１１、１２に光が漏れ出るのを抑制することができる。
【００４０】
また、光の減衰を抑制する観点からは、コア層１３の構成材料とクラッド層１１、１２の構成材料との密着性（親和性）が高いことも重要である。
【００４１】
なお、図２に示す光導波路１は、前述したように、クラッド層１１の下面に設けられた支持フィルム１８およびクラッド層１２の上面に設けられたカバーフィルム１９を有している。これらの支持フィルム１８およびカバーフィルム１９は、必要に応じて設ければよく、省略されてもよい。
【００４２】
このような支持フィルム１８およびカバーフィルム１９の構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド等の各種樹脂材料等が挙げられる。
【００４３】
また、支持フィルム１８およびカバーフィルム１９の各平均厚さは、特に限定されないが、５〜２００μｍ程度であるのが好ましく、１０〜１００μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、支持フィルム１８およびカバーフィルム１９は、適度な柔軟性を有するものとなるため、光導波路１の柔軟性を阻害し難くなる。
【００４４】
なお、支持フィルム１８とクラッド層１１との間、および、カバーフィルム１９とクラッド層１２との間は、接着または接合されているが、その方法としては、熱圧着、接着剤または粘着剤による接着等が挙げられる。
【００４５】
このうち、接着層としては、例えば、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤の他、各種ホットメルト接着剤（ポリエステル系、変性オレフィン系）等が挙げられる。また、特に耐熱性の高いものとして、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリイミドアミドエーテル、ポリエステルイミド、ポリイミドエーテル等の熱可塑性ポリイミド接着剤が好ましく用いられる。このような材料で構成された接着層は、比較的柔軟性に富んでいるため、光導波路１の形状が変化したとしても、その変化に自在に追従することができる。その結果、形状変化に伴う剥離を確実に防止し得るものとなる。
【００４６】
このような接着層の平均厚さは、特に限定されないが、１〜１００μｍ程度であるのが好ましく、５〜６０μｍ程度であるのがより好ましい。
【００４７】
このような光導波路フィルム１０は、前述したように、渦巻き線の隣り合う線間において切断されることにより、長尺光導波路として用いることができる。
【００４８】
切断作業は、いかなる方法で行われてもよいが、例えばカッター等を用いた機械加工、レーザー加工、抜型を用いた打ち抜き加工等が挙げられる。
【００４９】
図３は、光導波路フィルムを切断する際の切断線の一例を示す平面図、図４は、光導波路フィルムを切断してなる長尺光導波路の一例を示す平面図である。なお、図３は、コア層１３を透視した平面図になっている。
【００５０】
図３に示す切断線２０に沿って切断することにより、図４に示すような長尺光導波路１が得られる。このようにすれば、光導波路フィルム１０の一辺の長さより数倍も長いものも製造可能である。すなわち、光導波路フィルム１０の一辺の長さを、製造すべき長尺光導波路１の長さより短くすることができるので、大型で複雑な製造装置を用いることなく光導波路フィルム１０を製造することができる。したがって、容易かつ低コストで光導波路フィルム１０を製造することができ、その結果、容易かつ安価に長尺光導波路１を製造することができる。
【００５１】
なお、光導波路フィルム１０の切断線２０には、必要に応じて、他の部位に比べて切断を容易にする易切断部が設けられているのが好ましい。このような易切断部を設けることで、切断線２０に沿って容易に切断することができ、切断作業の効率を高めることができる。また、光導波路フィルム１０を引っ張る等、外部応力を加えるだけで切断することも可能になる。さらに、易切断部から外れた部位は相対的に切断され難くなるため、易切断部を確実に切断することができ、長尺光導波路１の寸法精度を高めることができる。
【００５２】
易切断部としては、例えば、他の部位に比べて厚さが薄くなっている部位、他の部位に比べて脆性が高い部位、ミシン目が入っている部位等が挙げられる。
【００５３】
また、光導波路フィルム１０における渦巻き線の線間は、図１に示すように中心部に向かうにつれて徐々に狭くなるよう設定されていてもよいし、図示しないものの、その離間距離がほぼ一定になるよう設定されていてもよい。特に後者の場合、幅がほぼ一定の長尺光導波路１が得られるため、受発光素子との光結合が容易になる等の利点がある。
【００５４】
一方、前者の場合、線間が狭くなるため、後者に比べて同一面積でもより長い光導波路１が得られる。また、前者のように、中心部に向かうにつれて線間が徐々に狭くなっていると、その分曲率半径を大きくすることができる。このため、光路が曲げられることによる伝搬損失の上昇を抑えることができる。
【００５５】
切断により得られた長尺光導波路１は、自然状態では平面状になっているが、いずれか一端を引っ張ることにより螺旋状に伸びることができる。また、引っ張るのを止めると、長尺光導波路１は元の平面状に戻る。すなわち、長尺光導波路１は、長手方向に一定の弾性を有している。このため、長尺光導波路１は、例えばカールコードのように引張力に応じて自在に長さを変化させることができ、敷設作業が容易である。また、他の光導波路や電気配線と絡み難いことから、敷設時の取り回しが良好であるという利点もある。
【００５６】
さらに、長尺光導波路１は、螺旋状に伸びることから、屈折し（折れ曲がり）難いあるいは破断し難いという利点もある。屈折した場合には、その部位の曲率半径が著しく小さくなるため、伝送損失が著しく増加し、場合によっては挫屈することもあるが、長尺光導波路１であればそのような問題の発生を抑えることができる。
【００５７】
なお、上記説明では、コア部１４が１つ（シングルチャンネル）である場合について説明したが、複数のコア部１４が並列したマルチチャンネルであってもよい。
【００５８】
≪第２実施形態≫
次に、本発明の光導波路の第２実施形態について説明する。
【００５９】
図５は、本発明の光導波路の第２実施形態を適用した光導波路フィルムを示す平面図である。
【００６０】
以下、第２実施形態について説明するが、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図５において、第１実施形態と同様の構成部分については、先に説明したのと同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６１】
図５に示す光導波路フィルム１０は、コア部１４の平面視形状が異なる以外、第１実施形態と同様である。
【００６２】
本実施形態では、コア部１４が、第１の渦巻き線１４１と、構成する線が第１の渦巻き線１４１の線間に位置するよう配置された第２の渦巻き線１４２とを、それぞれの中心部において接続した多重渦巻き線を描くよう配設されている。
【００６３】
ここで、第１の渦巻き線１４１においては、コア部１４の幅の一端部と他端部とで光路長に差が生じる。これは、第２の渦巻き線１４２でも同様である。この差は、コア部１４の幅のうち、渦巻き線の内側と外側とで中心からの距離が異なることによるものである。
【００６４】
これに対し、多重渦巻き線では、第１の渦巻き線１４１と第２の渦巻き線１４２とを接続したので、それぞれの光路長の差が相殺されることとなる。このようなコア部１４では、その幅の一端部と他端部とで長さが同じになる。このため、複数のコア部１４が並列している場合には、各コア部１４の長さ（光路長）を同じにすることができる。その結果、コア部１４間で位相差が生じ難いマルチチャンネルの長尺光導波路１が得られる。
【００６５】
また、第１の渦巻き線１４１と第２の渦巻き線１４２とが接続線１４３で接続されているが、この接続線１４３は屈折しないように曲線で構成されている。これにより、接続線１４３において伝送損失が増加しないようになっている。
【００６６】
≪第３実施形態≫
次に、本発明の光導波路の第３実施形態について説明する。
【００６７】
図６は、本発明の光導波路の第３実施形態を適用した光導波路フィルムを示す平面図である。
【００６８】
以下、第３実施形態について説明するが、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図６において、第１実施形態と同様の構成部分については、先に説明したのと同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６９】
図６に示す光導波路フィルム１０は、コア部１４の平面視形状が異なる以外、第１実施形態と同様である。
【００７０】
本実施形態では、コア部１４が、直線部１４４と曲線部１４５とを組み合わせた渦巻き線を描くように配設されている。このような光導波路フィルム１０から得られる長尺光導波路１は、直線部１４４において高い伝送効率が得られることから、直線部１４４を含むことにより全体の伝送効率が高められる。
【００７１】
また、直線部１４４にコネクターを取り付けることにより、他の光学素子との結合が容易になるとともに光結合効率が高められるという利点もある。
【００７２】
≪第４実施形態≫
次に、本発明の光導波路の第４実施形態について説明する。
【００７３】
図７は、本発明の光導波路の第４実施形態を適用した光導波路フィルムを示す平面図および部分拡大図である。
【００７４】
以下、第４実施形態について説明するが、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図７において、第１実施形態と同様の構成部分については、先に説明したのと同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７５】
図７に示す光導波路フィルム１０は、図１に示すのと同様の渦巻き線に沿って並列する４本のコア部１４が配設されており、かつ、長手方向の両端部において各コア部１４の端部の位置が互いに長手方向にずれている以外、第１実施形態と同様である。
【００７６】
本実施形態では、並列する複数のコア部１４が揃って渦巻き線を描くように配設されている。
【００７７】
図７には、複数のコア部１４の両端部における部分拡大図を示している。図７には並列する４本のコア部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが図示されている。これらのコア部のうち最も渦巻き線の中心側に位置するコア部１４ａは、その両端部において、コア部１４ａの長さが長くなる方向に端部の位置がずれている。コア部１４ｂは、コア部１４ａよりも短くなる方向に、コア部１４ｃは、コア部１４ｂよりも短くなる方向に、コア部１４ｄは、コア部１４ｃよりも短くなる方向に、それぞれ端部の位置がずれている。すなわち、内側に位置するコア部１４とそれより外側に位置するコア部１４は、その端部の位置が長手方向に互いにずれている。
【００７８】
並列する複数のコア部１４が揃って渦巻き線を描くように配設されていると、渦巻き線の中心からの距離に応じて各コア部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの周長が異なることから、光路長に差が生じてしまう。
【００７９】
これに対し、前述したようにして両端部において端部の位置がずれていることにより、この光路長の差を相殺することができる。これにより、各コア部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ間で位相差が生じ難いマルチチャンネルの長尺光導波路１が得られる。したがって、端部の位置のずれ量は、前述した光路長の差とほぼ等しくなるように適宜設定される。これにより、全体において各コア部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ間の光路長がほぼ等しくなる。
【００８０】
なお、前述した各コア部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの端部の位置のずれは、両端部に設定されていなくてもよく、一端部のみに設定されていてもよい。
【００８１】
以上、本実施形態に係る光導波路フィルム１０は、各コア部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ間で位相差が生じ難いマルチチャンネルの長尺光導波路１を製造可能なものとなる。
【００８２】
≪第５実施形態≫
次に、本発明の光導波路の第５実施形態について説明する。
【００８３】
図８は、本発明の光導波路の第５実施形態を適用した光導波路フィルムを示す平面図および部分拡大図である。
【００８４】
以下、第５実施形態について説明するが、第３実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図８において、第３実施形態と同様の構成部分については、先に説明したのと同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８５】
図８に示す光導波路フィルム１０は、図６に示すのと同様の渦巻き線に沿って並列する４本のコア部１４が配設されており、かつ、コア部１４の曲線部１４５の平面視形状が異なる以外、第３実施形態と同様である。
【００８６】
本実施形態では、４本のコア部１４のうち、渦巻き線の中心からの距離が最も短いコア部（内側コア部）１４ａの曲線部１４５は、渦巻き線の中心側に向かって突出する円弧１４６を描くように配設されている。また、図８では、このような円弧１４６が、コア部１４ｂ、１４ｃにも設定されている。このような形状にすることで、円弧１４６の部分で光路長を稼ぐことができるので、前述した各コア部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ間の周長の差に伴う光路長の差を、この曲線部１４５において相殺することができる。したがって、円弧１４６の突出量は、この曲線部１４５における各コア部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ間の光路長の差が、前述した各コア部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ間の周長の差に伴う光路長の差と同程度になるように適宜設定される。
【００８７】
なお、このような円弧１４６は、全ての曲線部１４５に設定されていなくてもよく、必要に応じて設けられればよい。
【００８８】
以上、本実施形態に係る光導波路フィルム１０は、各コア部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ間で位相差が生じ難いマルチチャンネルの長尺光導波路１を製造可能なものとなる。
【００８９】
＜光導波路の製造方法＞
次に、上述したような光導波路を製造する方法の一例について説明する。
【００９０】
図２に示す光導波路１は、下方から支持フィルム１８、クラッド層１１、コア層１３、クラッド層１２およびカバーフィルム１９をこの順で積層してなる積層体を有している。
【００９１】
積層体のうち、クラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２の３層は、クラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２を順次成膜して形成する方法、あるいは、クラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２をあらかじめ基材上に成膜した後、それぞれを基板から剥離して貼り合わせる方法等により製造される。
【００９２】
一方、支持フィルム１８およびカバーフィルム１９は、上述したようにして製造された３層に対して貼り合わせる方法により製造される。
【００９３】
クラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２の各層は、それぞれ形成用の組成物を基材上に塗布して液状被膜を形成した後、液状被膜を均一化するとともに揮発成分を除去することにより形成される。
【００９４】
塗布方法としては、例えば、ドクターブレード法、スピンコート法、ディッピング法、テーブルコート法、スプレー法、アプリケーター法、カーテンコート法、ダイコート法等の方法が挙げられる。
【００９５】
また、液状被膜中の揮発成分を除去するには、液状被膜を加熱したり、減圧下に置いたり、あるいは乾燥ガスを吹き付けたりする方法が用いられる。
【００９６】
なお、各層の形成用組成物としては、例えば、クラッド層１１、コア層１３またはクラッド層１２の構成材料を各種溶媒に溶解または分散してなる溶液（分散液）が挙げられる。
【００９７】
ここで、コア層１３中にコア部１４と側面クラッド部１５とを形成する方法としては、例えば、フォトブリーチング法、フォトリソグラフィー法、直接露光法、ナノインプリンティング法、モノマーディフュージョン法等が挙げられる。これらの方法はいずれも、コア層１３の一部領域の屈折率を変化させる、あるいは、一部領域の組成を異ならせることにより、相対的に屈折率の高いコア部１４と相対的に屈折率の低い側面クラッド部１５とを作り込むことができる。したがって、この一部領域として前述したような渦巻き線を描く領域を設定することにより、光導波路１が得られる。
【００９８】
これらの方法のうち、モノマーディフュージョン法が好ましく用いられる。モノマーディフュージョン法は、ポリマー中にこのポリマーと屈折率の異なる光重合性モノマーが分散してなる材料で構成された層に対して部分的に光を照射し、光重合性モノマーの重合を生起させるとともに、それに伴って光重合性モノマーを移動、偏在させることにより、層内に屈折率の偏りを生じさせてコア部１４および側面クラッド部１５を形成する方法である。この方法では、光を照射する領域を選択するのみで、いかなる形状のコア部１４をも簡単に形成することができるので、渦巻き線に沿ったコア部１４を簡単かつ高精度に得ることができる。また、照射する光は、例えば紫外線ランプから発せられるような広範に広がる光であってもよいが、レーザー光のような指向性の高い光であってもよい。指向性の高い光を用いた場合、照射領域の選択にあたってフォトマスク等を用いる必要がないことから、製造に係る工数およびコストを大幅に削減することができる。さらには、指向性の高い光を用いることで、照射領域の位置精度も高められることから、微細な渦巻き線を描く場合も高精度に行うことができる。
【００９９】
＜電子機器＞
本発明の光導波路を備える電子機器（本発明の電子機器）は、光信号と電気信号の双方の信号処理を行ういかなる電子機器にも適用可能であるが、例えば、ルーター装置、ＷＤＭ装置、携帯電話、ゲーム機、パソコン、テレビ、ホーム・サーバー等の電子機器への適用が好適である。これらの電子機器では、いずれも、例えばＬＳＩ等の演算装置とＲＡＭ等の記憶装置との間で、大容量のデータを高速に伝送する必要がある。したがって、このような電子機器が本発明の光導波路を備えることにより、電気配線に特有なノイズ、信号劣化等の不具合が解消されるため、その性能の飛躍的な向上が期待できる。
【０１００】
さらに、光導波路部分では、電気配線に比べて発熱量が大幅に削減される。このため、基板内の集積度を高めて小型化が図られるとともに、冷却に要する電力を削減することができ、電子機器全体の消費電力を削減することができる。
【０１０１】
また、本発明の光導波路は、電気配線上に実装される用途の他、空間中に比較的中長距離（例えば数十ｃｍ以上）に敷設される用途にも好適に用いられる。このような用途には、例えば、サーバー等の基板同士を繋ぐもの、あるいは、サーバー等のラック同士を繋ぐもの等が挙げられる。なお、光導波路を用いることにより、配線の高集積化が図られるため、配線の量が減少する。このため、冷却効率が向上するという利点もある。
【０１０２】
以上、本発明の光導波路および電子機器の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば光導波路を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよく、複数の実施形態同士を組み合わせるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１ 光導波路
１０ 光導波路フィルム
１１、１２ クラッド層
１３ コア層
１４ コア部
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ コア部
１４１ 第１の渦巻き線
１４２ 第２の渦巻き線
１４３ 接続線
１４４ 直線部
１４５ 曲線部
１４６ 円弧
１５ 側面クラッド部
１８ 支持フィルム
１９ カバーフィルム
２０ 切断線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部とクラッド部とを有する層状の光導波路であって、
平面視において前記コア部の少なくとも一部が渦巻き線を描くよう配設されていることを特徴とする光導波路。
【請求項２】
前記コア部は、前記渦巻き線の隣り合う線間を切断することにより、長尺の光導波路を形成し得るよう構成されている請求項１に記載の光導波路。
【請求項３】
前記コア部の一部は、第１の渦巻き線と、構成する線が前記第１の渦巻き線の線間に位置するよう配置された第２の渦巻き線とを、それぞれの中心部において接続した多重渦巻き線を描くよう構成されている請求項１または２に記載の光導波路。
【請求項４】
前記渦巻き線は、曲線と直線の組み合わせで構成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の光導波路。
【請求項５】
複数本並列して設けられた前記コア部を有しており、
前記複数本のコア部のうち、前記渦巻き線の中心側に位置するコア部を内側コア部とし、前記内側コア部よりも外側に位置するコア部を外側コア部としたとき、
前記内側コア部の端部の位置と前記外側コア部の端部の位置とが、前記コア部の長手方向において互いにずれている請求項１または２に記載の光導波路。
【請求項６】
前記内側コア部の光路長と前記外側コア部の光路長とが略等しくなるように、前記内側コア部の端部の位置と前記外側コア部の端部の位置とのずれ量が設定されている請求項５に記載の光導波路。
【請求項７】
複数本並列して設けられた前記コア部を有しており、
前記複数本のコア部のうち、前記渦巻き線の中心側に位置するコア部を内側コア部とし、前記内側コア部よりも外側に位置するコア部を外側コア部としたとき、
前記内側コア部の一部は、前記渦巻き線の中心側に向かって突出する円弧を描くよう構成されている請求項１または２に記載の光導波路。
【請求項８】
前記渦巻き線の隣り合う線間に沿って設けられ、相対的に切断が容易な易切断部を有する請求項１ないし７のいずれかに記載の光導波路。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の光導波路を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１】
コア部とクラッド部とを有する層状の光導波路であって、
平面視において前記コア部の少なくとも一部が渦巻き線を描くよう配設されていることを特徴とする光導波路。
【請求項２】
前記コア部は、前記渦巻き線の隣り合う線間を切断することにより、長尺の光導波路を形成し得るよう構成されている請求項１に記載の光導波路。
【請求項３】
前記コア部の一部は、第１の渦巻き線と、構成する線が前記第１の渦巻き線の線間に位置するよう配置された第２の渦巻き線とを、それぞれの中心部において接続した多重渦巻き線を描くよう構成されている請求項１または２に記載の光導波路。
【請求項４】
前記渦巻き線は、曲線と直線の組み合わせで構成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の光導波路。
【請求項５】
複数本並列して設けられた前記コア部を有しており、
前記複数本のコア部のうち、前記渦巻き線の中心側に位置するコア部を内側コア部とし、前記内側コア部よりも外側に位置するコア部を外側コア部としたとき、
前記内側コア部の端部の位置と前記外側コア部の端部の位置とが、前記コア部の長手方向において互いにずれている請求項１または２に記載の光導波路。
【請求項６】
前記内側コア部の光路長と前記外側コア部の光路長とが略等しくなるように、前記内側コア部の端部の位置と前記外側コア部の端部の位置とのずれ量が設定されている請求項５に記載の光導波路。
【請求項７】
複数本並列して設けられた前記コア部を有しており、
前記複数本のコア部のうち、前記渦巻き線の中心側に位置するコア部を内側コア部とし、前記内側コア部よりも外側に位置するコア部を外側コア部としたとき、
前記内側コア部の一部は、前記渦巻き線の中心側に向かって突出する円弧を描くよう構成されている請求項１または２に記載の光導波路。
【請求項８】
前記渦巻き線の隣り合う線間に沿って設けられ、相対的に切断が容易な易切断部を有する請求項１ないし７のいずれかに記載の光導波路。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の光導波路を有することを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１０４９７９（Ｐ２０１３−１０４９７９Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４８０２８（Ｐ２０１１−２４８０２８）
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
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