知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-12-16
(45)【発行日】2024-12-24
(54)【発明の名称】ポリマー光導波路および複合光導波路
(51)【国際特許分類】
G02B 6/122 20060101AFI20241217BHJP
【ＦＩ】
G02B6/122 311
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2021518378
(86)(22)【出願日】2020-04-30
(86)【国際出願番号】 JP2020018271
(87)【国際公開番号】W WO2020226120
(87)【国際公開日】2020-11-12
【審査請求日】2023-02-07
(31)【優先権主張番号】P 2019088978
(32)【優先日】2019-05-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000000044
【氏名又は名称】ＡＧＣ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100152984
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 秀明
(74)【代理人】
【識別番号】100168985
【弁理士】
【氏名又は名称】蜂谷 浩久
(74)【代理人】
【識別番号】100148080
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 史生
(74)【代理人】
【識別番号】100149401
【弁理士】
【氏名又は名称】上西 浩史
(72)【発明者】
【氏名】和田 直哉
(72)【発明者】
【氏名】武信 省太郎
(72)【発明者】
【氏名】小林 健太
(72)【発明者】
【氏名】大原 盛輝
【審査官】大西 孝宣
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１８／１６８７８３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１１－００１４３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－０８５９３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０２８１１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／００９７４７０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／００４１５８２（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ６／１２ － ６／２４
Ｇ０２Ｂ ６／２５５ － ６／２７
Ｇ０２Ｂ ６／３０ － ６／３４
Ｇ０２Ｂ ６／３６ － ６／４３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
コアと、前記コアよりも屈折率が低く、前記コアの周囲に存在するアンダークラッド、および前記アンダークラッドとは反対側のコア周囲に存在するオーバークラッドとを備えるポリマー光導波路であって、前記ポリマー光導波路は、光の伝搬方向における一端側に、前記光の伝搬方向に沿って、前記オーバークラッドが存在せず前記コアおよび前記コアの周辺の前記アンダークラッドが露出した第１の部位と、前記光の伝搬方向における他端側に、前記コアが前記アンダークラッドと前記オーバークラッドとで被覆された第２の部位を有し、
下記式（ｉ）で表される比屈折率差Ｄ（％）が０．６以上であり、
前記第１の部位の前記一端側の端面ｓにおけるコア幅をＷｓ（μｍ）とし、該端面ｓにおけるコア高さをＨｓ（μｍ）とし、前記第２の部位の前記他端側の端面ｆにおけるコア幅をＷｆ（μｍ）とし、前記端面ｆにおけるコア高さをＨｆ（μｍ）としたとき、
ＨｓおよびＨｆがいずれも１．２μｍ以上２．０μｍ以下であり、
下記式（ｉｉ）で表されるｋが７．５以上１１．５以下であり、
Ｗｓ／Ｈｓが１．５０以上６．００以下であり、
Ｗｓ／Ｗｆが１．２０以上であり、
Ｗｆ＋Ｈｆが２．６以上であることを特徴とするポリマー光導波路。
比屈折率差Ｄ（％）＝１００×（コアの屈折率－（（アンダークラッドの屈折率＋オーバークラッドの屈折率）／２））／（（アンダークラッドの屈折率＋オーバークラッドの屈折率）／２） 式（ｉ）
ｋ＝５Ｄ＋Ｗｆ＋Ｈｆ 式（ｉｉ）
【請求項2】
前記比屈折率差Ｄが０．６以上１．７以下である、請求項１に記載のポリマー光導波路。
【請求項3】
前記Ｗｓ／Ｗｆが１．２０以上１０．００以下である、請求項１または２に記載のポリマー光導波路。
【請求項4】
前記Ｗｆ＋Ｈｆが２．６以上８．５以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載のポリマー光導波路。
【請求項5】
前記コアがフッ素を含むポリマーからなる、請求項１～４のいずれか１項に記載のポリマー光導波路。
【請求項6】
シングルモード光導波路である、請求項１～５のいずれか１項に記載のポリマー光導波路。
【請求項7】
前記コアが複数存在し、前記第１の部位および前記第２の部位において、前記コアが前記光の伝搬方向に平行に存在している、請求項１～６のいずれか１項に記載にポリマー光導波路。
【請求項8】
前記第１の部位における複数の前記コア間のピッチが、前記第２の部位における複数の前記コア間のピッチよりも狭い、請求項１～７のいずれか１項に記載のポリマー光導波路。
【請求項9】
請求項１～８のいずれか１項に記載のポリマー光導波路と、該ポリマー光導波路の前記第２の部位を収容するコネクタと、を含む複合光導波路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポリマー光導波路および複合光導波路に関する。
【背景技術】
【0002】
シリコンチップ上にシリコンの光回路を集積化する技術であるシリコンフォトニクスが注目されている。シリコンフォトニクスにおいては、光集積回路に形成されたシリコン光導波路と、光ファイバとの間で光信号を伝搬する導波路として、アディアバティック結合を利用したポリマー光導波路が知られている（例えば、特許文献１参照）。このポリマー光導波路を用いると、シリコン光導波路と光ファイバとの伝搬損失を低減できる。
【0003】
しかしながら、特許文献１のポリマー光導波路を用いた場合のシリコン光導波路と光ファイバとの伝搬損失の低減度合では十分ではなく、さらに低損失でシリコン光導波路と光ファイバとを接続することが求められている。
【0004】
ポリマー光導波路と、シリコン光導波路とを接続する際や、ポリマー光導波路と、光ファイバとを接続する際、それらの相対的な位置が必ずしも理想通りにならず、２μｍ程度の位置ずれ（オフセット）が生じる場合がある。本明細書で２μｍ程度のオフセットといった場合、１μｍ以上３μｍ以下のオフセットを意味する。
２μｍ程度のオフセットは、ポリマー光導波路と、シリコン光導波路との接続部位、および、ポリマー光導波路と、光ファイバとの接続部位のいずれか一方で生じる場合もあるし、両方で生じる場合もある。
そのため、理想の位置での接続損失が小さいだけでは要求性能としては不十分であり、実装上は、２μｍ以下のオフセット時の接続損失の低減が求められる。
２μｍ程度のオフセットは、ポリマー光導波路と、シリコン光導波路との接続部位、および、ポリマー光導波路と、光ファイバとの接続部位のいずれか一方で生じる場合もあるし、両方で生じる場合もある。
そのため、理想の位置での接続損失が小さいだけでは要求性能としては不十分であり、実装上は、２μｍ以下のオフセット時の接続損失の低減が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】日本国特開２０１４－８１５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、上記した従来技術の問題点を解決するため、シリコン光導波路とのアディアバティック結合、および光ファイバとのバット（正対）結合を、２μｍ以下のオフセット時においても低損失で達成できるポリマー光導波路の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記した目的を達成するため、本発明のポリマー光導波路は以下の構成をとる。
コアと、コアよりも屈折率が低く、コアの周囲に存在するアンダークラッド、および、アンダークラッドとは反対側のコア周囲に存在するオーバークラッドとを備えるポリマー光導波路であって、
ポリマー光導波路は、光の伝搬方向における一端側に、該光の伝搬方向に沿って、オーバークラッドが存在せずコアおよび該コアの周辺のアンダークラッドが露出した第１の部位と、光の伝搬方向における他端側に、コアがアンダークラッドとオーバークラッドとで被覆された第２の部位を有し、
下記式（ｉ）で表される比屈折率差Ｄ（％）が０．６以上であり、
第１の部位の一端側の端面ｓにおけるコア幅をＷｓ（μｍ）とし、該端面ｓにおけるコア高さをＨｓ（μｍ）とし、第２の部位の他端側の端面ｆにおけるコア幅をＷｆ（μｍ）とし、端面ｆにおけるコア高さをＨｆ（μｍ）としたとき、
下記式（ｉｉ）で表されるｋが７．５以上１１．５以下であり、
Ｗｓ／Ｈｓが１．５０以上６．００以下であり、
Ｗｓ／Ｗｆが１．２０以上であり、
Ｗｆ＋Ｈｆが２．６以上であるポリマー光導波路。
比屈折率差Ｄ（％）＝１００×（コアの屈折率－（（アンダークラッドの屈折率＋オーバークラッドの屈折率）／２））／（（アンダークラッドの屈折率＋オーバークラッドの屈折率）／２） 式（ｉ）
ｋ＝５Ｄ＋Ｗｆ＋Ｈｆ 式（ｉｉ）
コアと、コアよりも屈折率が低く、コアの周囲に存在するアンダークラッド、および、アンダークラッドとは反対側のコア周囲に存在するオーバークラッドとを備えるポリマー光導波路であって、
ポリマー光導波路は、光の伝搬方向における一端側に、該光の伝搬方向に沿って、オーバークラッドが存在せずコアおよび該コアの周辺のアンダークラッドが露出した第１の部位と、光の伝搬方向における他端側に、コアがアンダークラッドとオーバークラッドとで被覆された第２の部位を有し、
下記式（ｉ）で表される比屈折率差Ｄ（％）が０．６以上であり、
第１の部位の一端側の端面ｓにおけるコア幅をＷｓ（μｍ）とし、該端面ｓにおけるコア高さをＨｓ（μｍ）とし、第２の部位の他端側の端面ｆにおけるコア幅をＷｆ（μｍ）とし、端面ｆにおけるコア高さをＨｆ（μｍ）としたとき、
下記式（ｉｉ）で表されるｋが７．５以上１１．５以下であり、
Ｗｓ／Ｈｓが１．５０以上６．００以下であり、
Ｗｓ／Ｗｆが１．２０以上であり、
Ｗｆ＋Ｈｆが２．６以上であるポリマー光導波路。
比屈折率差Ｄ（％）＝１００×（コアの屈折率－（（アンダークラッドの屈折率＋オーバークラッドの屈折率）／２））／（（アンダークラッドの屈折率＋オーバークラッドの屈折率）／２） 式（ｉ）
ｋ＝５Ｄ＋Ｗｆ＋Ｈｆ 式（ｉｉ）
【0008】
本発明のポリマー光導波路において、比屈折率差Ｄは０．６以上１．７以下が好ましい。
【0009】
本発明のポリマー光導波路において、Ｗｓ／Ｗｆは１．２０以上１０．００以下が好ましい。
【0010】
本発明のポリマー光導波路において、Ｗｆ＋Ｈｆは２．６以上８．５以下が好ましい。
【0011】
本発明のポリマー光導波路において、コアがフッ素を含むポリマーからなることが好ましい。
【0012】
本発明のポリマー光導波路は、シングルモード光導波路であることが好ましい。
【0013】
また、本発明は、本発明のポリマー光導波路と、該ポリマー光導波路の第２の部位を収容するコネクタと、を含む複合光導波路を提供する。
【発明の効果】
【0014】
本発明のポリマー光導波路では、シリコン光導波路とのアディアバティック結合、および光ファイバとのバット（正対）結合を、２μｍ以下のオフセット時においても低損失で達成できる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明のポリマー光導波路の一構成例を示した斜視図である。図１に示すポリマー光導波路１０は、２つのコア１１ａ，１１ｂと、コア１１ａ，１１ｂよりも屈折率が低く、コア１１ａ，１１ｂの周囲に存在するアンダークラッド１２、およびアンダークラッド１２とは反対側のコア１１ａ，１１ｂ周囲に存在するオーバークラッド１３とを備えている。
ポリマー光導波路１０は、光の伝搬方向における一端側（図中、右側）に、オーバークラッド１３が存在せずコア１１ａ，１１ｂおよび該コア１１ａ，１１ｂの周辺のアンダークラッド１２が露出した第１の部位１４を有している。第１の部位１４は、シリコン光導波路とのアディアバティック結合部位として使用される。
一方、光の伝搬方向における他端側（図中、左側）には、コア１１ａ，１１ｂがアンダークラッド１２とオーバークラッド１３とで被覆された第２の部位１５を有している。第２の部位１５は、シングルモード光ファイバとのバット（正対）結合部として使用される。
図１は、本発明のポリマー光導波路の一構成例を示した斜視図である。図１に示すポリマー光導波路１０は、２つのコア１１ａ，１１ｂと、コア１１ａ，１１ｂよりも屈折率が低く、コア１１ａ，１１ｂの周囲に存在するアンダークラッド１２、およびアンダークラッド１２とは反対側のコア１１ａ，１１ｂ周囲に存在するオーバークラッド１３とを備えている。
ポリマー光導波路１０は、光の伝搬方向における一端側（図中、右側）に、オーバークラッド１３が存在せずコア１１ａ，１１ｂおよび該コア１１ａ，１１ｂの周辺のアンダークラッド１２が露出した第１の部位１４を有している。第１の部位１４は、シリコン光導波路とのアディアバティック結合部位として使用される。
一方、光の伝搬方向における他端側（図中、左側）には、コア１１ａ，１１ｂがアンダークラッド１２とオーバークラッド１３とで被覆された第２の部位１５を有している。第２の部位１５は、シングルモード光ファイバとのバット（正対）結合部として使用される。
【0017】
図２は、第１の部位１４の一端側（図中、右側）の端面ｓの図である。
図２において、端面ｓにおけるコア１１ａ，１１ｂのコア幅は、それぞれＷｓａ（μｍ），Ｗｓｂ（μｍ）で示される。端面ｓにおけるコア１１ａ，１１ｂのコア高さは、それぞれＨｓａ（μｍ），Ｈｓｂ（μｍ）で示される。
図２において、端面ｓにおけるコア１１ａ，１１ｂのコア幅は、それぞれＷｓａ（μｍ），Ｗｓｂ（μｍ）で示される。端面ｓにおけるコア１１ａ，１１ｂのコア高さは、それぞれＨｓａ（μｍ），Ｈｓｂ（μｍ）で示される。
【0018】
図３は、第２の部位１５の他端側（図中、左側）の端面ｆの図である。
図３において、端面ｆにおけるコア１１ａ，１１ｂのコア幅は、それぞれＷｆａ（μｍ），Ｗｆｂ（μｍ）で示される。端面ｆにおけるコア１１ａ，１１ｂのコア高さは、それぞれＨｆａ（μｍ），Ｈｆｂ（μｍ）で示される。
図３において、端面ｆにおけるコア１１ａ，１１ｂのコア幅は、それぞれＷｆａ（μｍ），Ｗｆｂ（μｍ）で示される。端面ｆにおけるコア１１ａ，１１ｂのコア高さは、それぞれＨｆａ（μｍ），Ｈｆｂ（μｍ）で示される。
【0019】
図１～図３に示すポリマー光導波路１０では、該ポリマー光導波路１０におけるコアの光の伝搬方向（以下、本明細書において、「ポリマー光導波路における光の伝搬方向」と言う。）に沿って、２つのコア１１ａ，１１ｂが並列して配置されている。但し、本発明のポリマー光導波路におけるコアの数はこれに限定されず、コアの数は１つでも、３つ以上でもよい。コアの数は偶数であることが好ましく、例えば、８、１２、１６、２４がより好ましい。
【0020】
本発明のポリマー光導波路は、下記条件１～５を満たす場合、シリコン光導波路とのアディアバティック結合、および光ファイバとのバット（正対）結合を、２μｍ以下のオフセット時においても低損失で達成できる。
【0021】
（条件１）
本発明のポリマー光導波路１０は、端面ｓにおけるコア１１ａ，１１ｂのコア幅Ｗｓａ，Ｗｓｂと、コア高さＨｓａ，Ｈｓｂとの比（Ｗｓａ／Ｈｓａ，Ｗｓｂ／Ｈｓｂ）が１．５０以上６．００以下である。端面ｓにおけるコア幅Ｗｓと、コア高さＨｓとの比（Ｗｓ／Ｈｓ）が上記範囲であれば、シリコン光導波路とのアディアバティック結合、および光ファイバとのバット（正対）結合を、２μｍ以下のオフセット時においても低損失で達成できる。Ｗｓ／Ｈｓが上記範囲外、すなわち、Ｗｓ／Ｈｓが１．５０未満、または６．００超だと、２μｍ程度のオフセット時における接続損失が増加する。Ｗｓ／Ｈｓは１．８０以上５．００以下が好ましく、２．００以上３．５０以下がより好ましい。
本発明のポリマー光導波路１０は、端面ｓにおけるコア１１ａ，１１ｂのコア幅Ｗｓａ，Ｗｓｂと、コア高さＨｓａ，Ｈｓｂとの比（Ｗｓａ／Ｈｓａ，Ｗｓｂ／Ｈｓｂ）が１．５０以上６．００以下である。端面ｓにおけるコア幅Ｗｓと、コア高さＨｓとの比（Ｗｓ／Ｈｓ）が上記範囲であれば、シリコン光導波路とのアディアバティック結合、および光ファイバとのバット（正対）結合を、２μｍ以下のオフセット時においても低損失で達成できる。Ｗｓ／Ｈｓが上記範囲外、すなわち、Ｗｓ／Ｈｓが１．５０未満、または６．００超だと、２μｍ程度のオフセット時における接続損失が増加する。Ｗｓ／Ｈｓは１．８０以上５．００以下が好ましく、２．００以上３．５０以下がより好ましい。
【0022】
（条件２）
本発明のポリマー光導波路１０は、端面ｓにおけるコア１１ａ，１１ｂのコア幅Ｗｓａ，Ｗｓｂと、端面ｆにおけるコア１１ａ，１１ｂのコア幅Ｗｆａ，Ｗｆｂと、の比（Ｗｓａ／Ｗｆａ，Ｗｓｂ／Ｗｆｂ）が１．２０以上である。端面ｓにおけるコア幅Ｗｓと、端面ｆにおけるコア幅Ｗｆとの比（Ｗｓ／Ｗｆ）が１．２０以上であれば、シリコン光導波路とのアディアバティック結合、および光ファイバとのバット（正対）結合を、２μｍ以下のオフセット時においても低損失で達成できる。また、コア幅が狭く、コアの断面形状におけるアスペクト比が大きい部分が少なくなるので、ポリマー光導波路の製造時の歩留まりが向上する。Ｗｓ／Ｗｆが上記範囲外、すなわち、Ｗｓ／Ｗｆが１．２０未満だと、２μｍ程度のオフセット時における接続損失が大きく増加する可能性がある。
Ｗｓ／Ｗｆは１．５０以上が好ましく、１．８０以上がより好ましい。
Ｗｓ／Ｗｆは１０．００以下が、２μｍ以下のオフセット時における接続損失を低減できるため好ましく、５．００以下がより好ましく、３．５０以下がさらに好ましい。また、Ｗｓ／Ｗｆが１０．００以下だと、ポリマー光導波路をコンパクト化できる点、クロストーク（信号の混線）が生じにくい点、端面ｓと端面ｆとの間でのコア幅の差があまり大きくならないため、ポリマー光導波路の製造時の歩留まりが向上する点でも好ましい。
本発明のポリマー光導波路１０は、端面ｓにおけるコア１１ａ，１１ｂのコア幅Ｗｓａ，Ｗｓｂと、端面ｆにおけるコア１１ａ，１１ｂのコア幅Ｗｆａ，Ｗｆｂと、の比（Ｗｓａ／Ｗｆａ，Ｗｓｂ／Ｗｆｂ）が１．２０以上である。端面ｓにおけるコア幅Ｗｓと、端面ｆにおけるコア幅Ｗｆとの比（Ｗｓ／Ｗｆ）が１．２０以上であれば、シリコン光導波路とのアディアバティック結合、および光ファイバとのバット（正対）結合を、２μｍ以下のオフセット時においても低損失で達成できる。また、コア幅が狭く、コアの断面形状におけるアスペクト比が大きい部分が少なくなるので、ポリマー光導波路の製造時の歩留まりが向上する。Ｗｓ／Ｗｆが上記範囲外、すなわち、Ｗｓ／Ｗｆが１．２０未満だと、２μｍ程度のオフセット時における接続損失が大きく増加する可能性がある。
Ｗｓ／Ｗｆは１．５０以上が好ましく、１．８０以上がより好ましい。
Ｗｓ／Ｗｆは１０．００以下が、２μｍ以下のオフセット時における接続損失を低減できるため好ましく、５．００以下がより好ましく、３．５０以下がさらに好ましい。また、Ｗｓ／Ｗｆが１０．００以下だと、ポリマー光導波路をコンパクト化できる点、クロストーク（信号の混線）が生じにくい点、端面ｓと端面ｆとの間でのコア幅の差があまり大きくならないため、ポリマー光導波路の製造時の歩留まりが向上する点でも好ましい。
【0023】
（条件３）
本発明のポリマー光導波路１０は、端面ｆにおけるコア１１ａ，１１ｂのコア幅Ｗｆａ，Ｗｆｂと、コア高さＨｆａ，Ｈｓｆとの和（Ｗｆａ＋Ｈｆａ，Ｗｆｂ＋Ｈｆｂ）が２．６以上である。端面ｆにおけるコア幅Ｗｆと、コア高さＨｆとの和（Ｗｆ＋Ｈｆ）が２．６以上であれば、シリコン光導波路とのアディアバティック結合、および光ファイバとのバット（正対）結合を、２μｍ以下のオフセット時においても低損失で達成できる。また、コア幅が狭く、コアの断面形状におけるアスペクト比が大きい部分が少なくなるので、ポリマー光導波路の製造時の歩留まりが向上する。Ｗｆ＋Ｈｆが上記範囲外、すなわち、Ｗｆ＋Ｈｆが２．６未満だと、２μｍ程度のオフセット時における接続損失が大きく増加する可能性がある。Ｗｆ＋Ｈｆは３．０以上が好ましく、４．０以上がより好ましい。
Ｗｆ＋Ｈｆは８．５以下が、２μｍ以下のオフセット時における接続損失を低減できるため好ましく、７．５以下がより好ましく、６．０以下がさらに好ましい。また、Ｗｆ＋Ｈｆが８．５以下だと、ポリマー光導波路をコンパクト化できる点、クロストーク（信号の混線）が生じにくい点、コア形状を制御しやすい点、シングルモード光導波路を得やすい点でも好ましい。
本発明のポリマー光導波路１０は、端面ｆにおけるコア１１ａ，１１ｂのコア幅Ｗｆａ，Ｗｆｂと、コア高さＨｆａ，Ｈｓｆとの和（Ｗｆａ＋Ｈｆａ，Ｗｆｂ＋Ｈｆｂ）が２．６以上である。端面ｆにおけるコア幅Ｗｆと、コア高さＨｆとの和（Ｗｆ＋Ｈｆ）が２．６以上であれば、シリコン光導波路とのアディアバティック結合、および光ファイバとのバット（正対）結合を、２μｍ以下のオフセット時においても低損失で達成できる。また、コア幅が狭く、コアの断面形状におけるアスペクト比が大きい部分が少なくなるので、ポリマー光導波路の製造時の歩留まりが向上する。Ｗｆ＋Ｈｆが上記範囲外、すなわち、Ｗｆ＋Ｈｆが２．６未満だと、２μｍ程度のオフセット時における接続損失が大きく増加する可能性がある。Ｗｆ＋Ｈｆは３．０以上が好ましく、４．０以上がより好ましい。
Ｗｆ＋Ｈｆは８．５以下が、２μｍ以下のオフセット時における接続損失を低減できるため好ましく、７．５以下がより好ましく、６．０以下がさらに好ましい。また、Ｗｆ＋Ｈｆが８．５以下だと、ポリマー光導波路をコンパクト化できる点、クロストーク（信号の混線）が生じにくい点、コア形状を制御しやすい点、シングルモード光導波路を得やすい点でも好ましい。
【0024】
本発明における比屈折率差Ｄ（％）は、下記式（ｉ）で表される。
比屈折率差Ｄ（％）＝１００×（コアの屈折率－（（アンダークラッドの屈折率＋オーバークラッド１３の屈折率）／２））／（（アンダークラッドの屈折率＋オーバークラッドの屈折率）／２） 式（ｉ）
コア１１ａの比屈折率差Ｄａ（％）は下記式（ｉａ）で表される。
比屈折率差Ｄａ（％）＝１００×（コア１１ａの屈折率－（（アンダークラッド１２の屈折率＋オーバークラッド１３の屈折率）／２））／（（アンダークラッド１２の屈折率＋オーバークラッド１３の屈折率）／２） 式（ｉａ）
コア１１ｂの比屈折率差Ｄｂ（％）は下記式（ｉｂ）で表される。
比屈折率差Ｄｂ（％）＝１００×（コア１１ｂの屈折率－（（アンダークラッド１２の屈折率＋オーバークラッド１３の屈折率）／２））／（（アンダークラッド１２の屈折率＋オーバークラッド１３の屈折率）／２） 式（ｉｂ）
なお、コア内に屈折率分布がある場合は、その平均屈折率を代表して用いる。アンダークラッド内、およびオーバークラッド内に屈折率分布がある場合は、コアの外周から５μｍまでの領域の平均屈折率を代表して用いる。
アンダークラッドとオーバークラッドの屈折率差の絶対値は０．００１以下が好ましく、０．０００８以下がより好ましく、０．０００６以下がさらに好ましい。
比屈折率差Ｄ（％）＝１００×（コアの屈折率－（（アンダークラッドの屈折率＋オーバークラッド１３の屈折率）／２））／（（アンダークラッドの屈折率＋オーバークラッドの屈折率）／２） 式（ｉ）
コア１１ａの比屈折率差Ｄａ（％）は下記式（ｉａ）で表される。
比屈折率差Ｄａ（％）＝１００×（コア１１ａの屈折率－（（アンダークラッド１２の屈折率＋オーバークラッド１３の屈折率）／２））／（（アンダークラッド１２の屈折率＋オーバークラッド１３の屈折率）／２） 式（ｉａ）
コア１１ｂの比屈折率差Ｄｂ（％）は下記式（ｉｂ）で表される。
比屈折率差Ｄｂ（％）＝１００×（コア１１ｂの屈折率－（（アンダークラッド１２の屈折率＋オーバークラッド１３の屈折率）／２））／（（アンダークラッド１２の屈折率＋オーバークラッド１３の屈折率）／２） 式（ｉｂ）
なお、コア内に屈折率分布がある場合は、その平均屈折率を代表して用いる。アンダークラッド内、およびオーバークラッド内に屈折率分布がある場合は、コアの外周から５μｍまでの領域の平均屈折率を代表して用いる。
アンダークラッドとオーバークラッドの屈折率差の絶対値は０．００１以下が好ましく、０．０００８以下がより好ましく、０．０００６以下がさらに好ましい。
【0025】
（条件４）
本発明において、比屈折率差Ｄ（％）は０．６以上である。比屈折率差Ｄが０．６以上であれば、シリコン光導波路とのアディアバティック結合、および光ファイバとのバット（正対）結合を、２μｍ以下のオフセット時においても低損失で達成できる。また、ポリマー光導波路の曲げ損失を小さくできる点でも好ましい。Ｄが上記範囲外、すなわち、Ｄが０．６未満だと、２μｍ程度のオフセット時における接続損失が大きく増加する可能性がある。Ｄは０．７以上が好ましく、０．８以上がより好ましい。
Ｄは１．７以下が、２μｍ以下のオフセット時における接続損失を低減できるため好ましく、１．４以下がより好ましく、１．２以下がさらに好ましい。また、Ｄは１．７以下が、コアの組成と、アンダークラッド、オーバークラッドの組成が類似したものとなり、両者の接着性が向上するため好ましい。また、シングルモード光導波路を得やすい点でも好ましい。
本発明において、比屈折率差Ｄ（％）は０．６以上である。比屈折率差Ｄが０．６以上であれば、シリコン光導波路とのアディアバティック結合、および光ファイバとのバット（正対）結合を、２μｍ以下のオフセット時においても低損失で達成できる。また、ポリマー光導波路の曲げ損失を小さくできる点でも好ましい。Ｄが上記範囲外、すなわち、Ｄが０．６未満だと、２μｍ程度のオフセット時における接続損失が大きく増加する可能性がある。Ｄは０．７以上が好ましく、０．８以上がより好ましい。
Ｄは１．７以下が、２μｍ以下のオフセット時における接続損失を低減できるため好ましく、１．４以下がより好ましく、１．２以下がさらに好ましい。また、Ｄは１．７以下が、コアの組成と、アンダークラッド、オーバークラッドの組成が類似したものとなり、両者の接着性が向上するため好ましい。また、シングルモード光導波路を得やすい点でも好ましい。
【0026】
（条件５）
本発明において、下記式（ｉｉ）で表されるｋは７．５以上１１．５以下である。
ｋ＝５Ｄ＋Ｗｆ＋Ｈｆ 式（ｉｉ）
（式（ｉｉ）中、Ｄは上記条件４で求めた比屈折率差であり、Ｗｆ＋Ｈｆは上記条件３で求めた第２の部位の端面ｆにおけるコア幅Ｗｆとコア高さＨｆとの和である。）
コア１１ａのｋａは下記式（ｉｉａ）で表される。
ｋａ＝５Ｄａ＋Ｗｆａ＋Ｈｆａ 式（ｉｉａ）
コア１１ｂのｋｂは下記式（ｉｉｂ）で表される。
ｋｂ＝５Ｄｂ＋Ｗｆｂ＋Ｈｆｂ 式（ｉｉｂ）
ｋが上記範囲であれば、シリコン光導波路とのアディアバティック結合、および光ファイバとのバット（正対）結合を、２μｍ以下のオフセット時においても低損失で達成できる。ｋが上記範囲外、すなわち、ｋが７．５未満、または１１．５超だと、２μｍ程度のオフセット時における接続損失が増加する可能性がある。また、ｋが１１．５超だと、伝搬モードがマルチモードとなる可能性がある。伝搬モードは、低損失での伝搬が達成できるためシングルモードが好ましい。ｋは７．８以上１０．５以下が好ましく、８以上９．５以下がより好ましい。
本発明において、下記式（ｉｉ）で表されるｋは７．５以上１１．５以下である。
ｋ＝５Ｄ＋Ｗｆ＋Ｈｆ 式（ｉｉ）
（式（ｉｉ）中、Ｄは上記条件４で求めた比屈折率差であり、Ｗｆ＋Ｈｆは上記条件３で求めた第２の部位の端面ｆにおけるコア幅Ｗｆとコア高さＨｆとの和である。）
コア１１ａのｋａは下記式（ｉｉａ）で表される。
ｋａ＝５Ｄａ＋Ｗｆａ＋Ｈｆａ 式（ｉｉａ）
コア１１ｂのｋｂは下記式（ｉｉｂ）で表される。
ｋｂ＝５Ｄｂ＋Ｗｆｂ＋Ｈｆｂ 式（ｉｉｂ）
ｋが上記範囲であれば、シリコン光導波路とのアディアバティック結合、および光ファイバとのバット（正対）結合を、２μｍ以下のオフセット時においても低損失で達成できる。ｋが上記範囲外、すなわち、ｋが７．５未満、または１１．５超だと、２μｍ程度のオフセット時における接続損失が増加する可能性がある。また、ｋが１１．５超だと、伝搬モードがマルチモードとなる可能性がある。伝搬モードは、低損失での伝搬が達成できるためシングルモードが好ましい。ｋは７．８以上１０．５以下が好ましく、８以上９．５以下がより好ましい。
【0027】
図４は、端面ｆにおけるコア幅とコア高さの和（Ｗｆ＋Ｈｆ）（μｍ）と、比屈折率差Ｄ（％）との関係を示したグラフである。条件３、条件４および条件５を満たす場合、本発明のポリマー光導波路は、図４中、実線で囲われた領域となる。
【0028】
図５は、本発明のポリマー光導波路と、シリコン光導波路と、がアディアバティック結合された複合光導波路の一構成例を示した斜視図であり、図６は、図５の複合光導波路２０の側面図である。なお、図５，６に示すポリマー光導波路は、図１のポリマー光導波路とは別の構成例である。
図５に示す複合光導波路２０では、シリコン光導波路３０と、ポリマー光導波路４０とがアディアバティック結合している。図５に示すポリマー光導波路４０が、コア４１、アンダークラッド４２、およびオーバークラッド４３を備えている点は、図１に示したポリマー光導波路１０と同様である。また、光の伝搬方向における一端側（図中、右側）に、オーバークラッド４３が存在せずコア４１および該コア４１の周辺のアンダークラッド４２が露出した第１の部位４４を有している点、および光の伝搬方向における他端側（図中、左側）に、コア４１がアンダークラッド４２とオーバークラッド４３とで被覆された第２の部位４５を有している点は、図１に示したポリマー光導波路１０と同様である。
図５に示すポリマー光導波路４０は、第１の部位４４でシリコン光導波路３０とアディアバティック結合している。ポリマー光導波路４０の第２の部位４５は、シングルモード光ファイバ等とのバット結合（正対結合）用のコネクタ５０に収容されている。
図５に示す複合光導波路２０では、シリコン光導波路３０と、ポリマー光導波路４０とがアディアバティック結合している。図５に示すポリマー光導波路４０が、コア４１、アンダークラッド４２、およびオーバークラッド４３を備えている点は、図１に示したポリマー光導波路１０と同様である。また、光の伝搬方向における一端側（図中、右側）に、オーバークラッド４３が存在せずコア４１および該コア４１の周辺のアンダークラッド４２が露出した第１の部位４４を有している点、および光の伝搬方向における他端側（図中、左側）に、コア４１がアンダークラッド４２とオーバークラッド４３とで被覆された第２の部位４５を有している点は、図１に示したポリマー光導波路１０と同様である。
図５に示すポリマー光導波路４０は、第１の部位４４でシリコン光導波路３０とアディアバティック結合している。ポリマー光導波路４０の第２の部位４５は、シングルモード光ファイバ等とのバット結合（正対結合）用のコネクタ５０に収容されている。
【0029】
図７は、図５に示すポリマー光導波路４０の斜視図である。但し、ポリマー光導波路４０は上下反転させている。
図７に示すポリマー光導波路４０は、光の伝搬方向に沿って並列に配置された複数、具体的には８つのコア４１を有している。これら８つのコア４１が、上述した条件１～５を満たす。なお、図７に示すポリマー光導波路４０は、第１の部位４４と、第２の部位４５とで複数のコア４１間のピッチが異なっている。第１の部位４４は、第２の部位４５に比べて複数のコア４１間のピッチが狭い。
図７に示すポリマー光導波路４０は、光の伝搬方向に沿って並列に配置された複数、具体的には８つのコア４１を有している。これら８つのコア４１が、上述した条件１～５を満たす。なお、図７に示すポリマー光導波路４０は、第１の部位４４と、第２の部位４５とで複数のコア４１間のピッチが異なっている。第１の部位４４は、第２の部位４５に比べて複数のコア４１間のピッチが狭い。
【0030】
図８の（ａ）～（ｅ）は、本発明のポリマー光導波路のさらに別の構成例の平面図である。図８の（ａ）～（ｅ）に示すポリマー光導波路６０ａ～６０ｅは、コア６１ａ～６１ｅ、アンダークラッド６２ａ～６２ｅ、およびオーバークラッド６３ａ～６３ｅを備えている。但し、コア６１ａ～６１ｅは、光の伝搬方向に沿って並列に配置された複数のコアのうち、最も外側に配置された２つのコアのみを示している。図中、右側が、オーバークラッド６３ａ～６３ｅが存在せずコア６１ａ～６１ｅおよび該コア６１ａ～６１ｅの周辺のアンダークラッド６２ａ～６２ｅが露出した第１の部位６４ａ～６４ｅ、図中、左側が、コア６１ａ～６１ｅがアンダークラッド６２ａ～６２ｅとオーバークラッド６３ａ～６３ｅとで被覆された第２の部位６５ａ～６５ｅである。
【0031】
図７に示すポリマー光導波路４０のように、ポリマー光導波路４０の平面形状が矩形の場合、複数のコア４１間のピッチが狭い第１の部位４４側には、最も外側に配置されたコア４１より外側にアンダークラッド４２のみが存在する部位が広く存在する。この部位は、ポリマー光導波路４０における光伝搬には何ら寄与しないため存在しなくてもよい。
図８の（ａ）～（ｅ）に示すポリマー光導波路６０ａ～６０ｅは、第１の部位６４ａ～６４ｅ側のアンダークラッド６２ａ～６２ｅのうち、最も外側に配置されたコア６１ａ～６１ｅより外側の部分が打ち抜きにより除去されている。これらの形状のポリマー光導波路を使用することにより、シリコンチップのサイズを小さくすることができる。
図８の（ａ）～（ｅ）に示すポリマー光導波路６０ａ～６０ｅは、第１の部位６４ａ～６４ｅ側のアンダークラッド６２ａ～６２ｅのうち、最も外側に配置されたコア６１ａ～６１ｅより外側の部分が打ち抜きにより除去されている。これらの形状のポリマー光導波路を使用することにより、シリコンチップのサイズを小さくすることができる。
【0032】
本発明のポリマー光導波路についてさらに記載する。
【0033】
（コア）
本発明のポリマー光導波路において、端面ｓまたは端面ｆにおけるコアの形状は図示した矩形や略正方形に限定されない。端面ｓまたは端面ｆにおけるコアの形状（ポリマー光導波路の内部では、ポリマー光導波路における光の伝搬方向に垂直なコアの断面形状）は、例えば、台形、円形、楕円形であってもよい。また、コアの端面形状が矩形、略正方形、台形等の多角形である場合は、その角が丸みを帯びていてもよい。コアの端面形状が矩形や略正方形以外の場合、端面ｓにおけるコア幅Ｗｓ、コア高さＨｓ、および端面ｆにおけるコア幅Ｗｆ、コア高さＨｆは、それぞれ、端面形状におけるコア幅、コア高さの平均値とする。
本発明のポリマー光導波路において、端面ｓまたは端面ｆにおけるコアの形状は図示した矩形や略正方形に限定されない。端面ｓまたは端面ｆにおけるコアの形状（ポリマー光導波路の内部では、ポリマー光導波路における光の伝搬方向に垂直なコアの断面形状）は、例えば、台形、円形、楕円形であってもよい。また、コアの端面形状が矩形、略正方形、台形等の多角形である場合は、その角が丸みを帯びていてもよい。コアの端面形状が矩形や略正方形以外の場合、端面ｓにおけるコア幅Ｗｓ、コア高さＨｓ、および端面ｆにおけるコア幅Ｗｆ、コア高さＨｆは、それぞれ、端面形状におけるコア幅、コア高さの平均値とする。
【0034】
コアは、その内部に屈折率分布を有してもよい。この場合、コアの中心に対し遠位側に向けて屈折率が低くなる屈折率分布を有してもよい。また、オーバークラッド側の屈折率が高くてアンダークラッド側の屈折率が低くなる屈折率分布を有してもよいし、オーバークラッド側の屈折率が低くてアンダークラッド側の屈折率が高くなる屈折率分布を有してもよい。
【0035】
（アンダークラッド、オーバークラッド）
アンダークラッド、および、オーバークラッドはコアよりも屈折率が低い。アンダークラッド、およびオーバークラッドは、単一の屈折率を有するものでもよく、コアに対し近位側と遠位側とで屈折率が異なる部位を有してもよい。この場合、コアに対し遠位側に向けて屈折率が低くなる構成でもよく、コアに対し遠位側に向けて屈折率が高くなる構成でもよい。
アンダークラッド、および、オーバークラッドはコアよりも屈折率が低い。アンダークラッド、およびオーバークラッドは、単一の屈折率を有するものでもよく、コアに対し近位側と遠位側とで屈折率が異なる部位を有してもよい。この場合、コアに対し遠位側に向けて屈折率が低くなる構成でもよく、コアに対し遠位側に向けて屈折率が高くなる構成でもよい。
【0036】
アンダークラッド、およびオーバークラッドの厚さは特に限定されないが、本発明のポリマー光導波路がシングルモード光導波路の場合、コアの中心から１０μｍ程度の範囲内にあるクラッド部分にも伝搬する光が漏れ出ることから、光の伝搬損失を少なくするという点から、１０μｍ以上が好ましい。また、アンダークラッドおよびオーバークラッドの合計厚さは、２０μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、３０μｍ以上８０μｍ以下がより好ましい。
【0037】
（第１の部位）
本発明のポリマー光導波路における第１の部位は、シリコン光導波路とのアディアバティック結合部位として使用するのに十分な長さ（光伝搬方向の長さ）を有することが求められる。具体的には、ポリマー光導波路の光伝搬方向における第１の部位の長さは１００μｍ以上が好ましく、３００μｍ以上がより好ましく、５００μｍ以上がさらに好ましく、１０００μｍ以上が特に好ましい。
但し、ポリマー光導波路の光伝搬方向における第１の部位の長さが長すぎると、シリコン光導波路と接着剤（例えば、エポキシ樹脂）を使って接続する際に、接着剤の吸収により接続損失が大きくなるおそれがある。そのため、ポリマー光導波路の光伝搬方向における第１の部位の長さは、１００００μｍ以下が好ましく、５０００μｍ以下がより好ましく、３０００μｍ以下がさらに好ましい。
本発明のポリマー光導波路における第１の部位は、シリコン光導波路とのアディアバティック結合部位として使用するのに十分な長さ（光伝搬方向の長さ）を有することが求められる。具体的には、ポリマー光導波路の光伝搬方向における第１の部位の長さは１００μｍ以上が好ましく、３００μｍ以上がより好ましく、５００μｍ以上がさらに好ましく、１０００μｍ以上が特に好ましい。
但し、ポリマー光導波路の光伝搬方向における第１の部位の長さが長すぎると、シリコン光導波路と接着剤（例えば、エポキシ樹脂）を使って接続する際に、接着剤の吸収により接続損失が大きくなるおそれがある。そのため、ポリマー光導波路の光伝搬方向における第１の部位の長さは、１００００μｍ以下が好ましく、５０００μｍ以下がより好ましく、３０００μｍ以下がさらに好ましい。
【0038】
（第２の部位）
本発明のポリマー光導波路の全長から第１の部位の長さを差し引いた長さが第２の部位の長さとなる。したがって、光伝搬方向における第２の部位の長さは特に限定されないが、ポリマー光導波路の強度の確保、低損失での伝搬の達成、コア数が多いポリマー光導波路の実現等の点から、１０００μｍ以上が好ましく、３０００μｍ以上がより好ましく、５０００μｍ以上がさらに好ましい。一方、光伝搬方向における第２の部位の長さは、コンパクト化、材料による吸収の低減等の点から、３５０００μｍ以下が好ましく、２００００μｍ以下がより好ましく、１００００μｍ以下がさらに好ましい。
本発明のポリマー光導波路の全長から第１の部位の長さを差し引いた長さが第２の部位の長さとなる。したがって、光伝搬方向における第２の部位の長さは特に限定されないが、ポリマー光導波路の強度の確保、低損失での伝搬の達成、コア数が多いポリマー光導波路の実現等の点から、１０００μｍ以上が好ましく、３０００μｍ以上がより好ましく、５０００μｍ以上がさらに好ましい。一方、光伝搬方向における第２の部位の長さは、コンパクト化、材料による吸収の低減等の点から、３５０００μｍ以下が好ましく、２００００μｍ以下がより好ましく、１００００μｍ以下がさらに好ましい。
【0039】
本発明のポリマー光導波路の光伝搬方向における全長は、例えば、１０００μｍ以上５００００μｍ以下であり、５０００μｍ以上２００００μｍ以下が好ましく、７０００μｍ以上１５０００μｍ以下がより好ましい。
【0040】
本発明のポリマー光導波路は、低損失での伝搬が達成できるためシングルモード光導波路であることが好ましい。
【0041】
（構成材料）
本発明のポリマー光導波路において、コア、アンダークラッド、およびオーバークラッドの構成材料は、ポリマー光導波路としての要求特性を満たす限り特に限定されないが、コアがフッ素を含むポリマーからなることがコアを伝搬する光の損失抑制という点で好ましい。
アンダークラッドと、オーバークラッドの構成材料は同じ材料を用いてもよく、異なる材料を用いてもよい。
本発明のポリマー光導波路において、コア、アンダークラッド、およびオーバークラッドの構成材料は、ポリマー光導波路としての要求特性を満たす限り特に限定されないが、コアがフッ素を含むポリマーからなることがコアを伝搬する光の損失抑制という点で好ましい。
アンダークラッドと、オーバークラッドの構成材料は同じ材料を用いてもよく、異なる材料を用いてもよい。
【0042】
（製造方法）
本発明のポリマー光導波路の製造方法は特に限定されず、各種方法を使用できる。具体的には、複製（スタンパ）法、直接露光法、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）とフォトリソグラフィプロセスを組み合わせる方法、射出成形をもとにした方法、フォトブリーチング法、直接描画法、自己形成法を使用できる。
本発明のポリマー光導波路の製造方法は特に限定されず、各種方法を使用できる。具体的には、複製（スタンパ）法、直接露光法、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）とフォトリソグラフィプロセスを組み合わせる方法、射出成形をもとにした方法、フォトブリーチング法、直接描画法、自己形成法を使用できる。
【0043】
本発明のポリマー光導波路の製造方法の一例について説明する。
まず、スピンコート法により、基板の上にアンダークラッドの構成材料である硬化性組成物（Ａ）を含有する塗布液を塗布する。続いて、該硬化性組成物（Ａ）を硬化させてアンダークラッドを形成する。
次に、スピンコート法により、アンダークラッドの上にコアの構成材料である硬化性組成物（Ｂ）を含有する塗布液を塗布する。続いて、フォトリソグラフィプロセスにより、該硬化性組成物（Ｂ）をパターニングし、アンダークラッドの上にコアを形成する。このとき、コアの幅が光の伝搬方向に沿って異なる形状を形成するには、コアの幅が光の伝搬方向に沿って異なる形状のフォトマスクを用いて露光を行った後、現像することによってコアを形成すればよい。また、コアを形成した後、必要に応じてポストベークを行ってもよい。
次に、スピンコート法により、アンダークラッドおよびコアの上にオーバークラッドの構成材料である硬化性組成物（Ｃ）を含有する塗布液を塗布する。続いて、該硬化性組成物（Ｃ）を硬化させてオーバークラッドを形成する。オーバークラッドを形成する際、フォトリソグラフィプロセスにより、オーバークラッドが存在せず、コアおよび該コアの周辺のアンダークラッドが露出した第１の部位を形成できる。
まず、スピンコート法により、基板の上にアンダークラッドの構成材料である硬化性組成物（Ａ）を含有する塗布液を塗布する。続いて、該硬化性組成物（Ａ）を硬化させてアンダークラッドを形成する。
次に、スピンコート法により、アンダークラッドの上にコアの構成材料である硬化性組成物（Ｂ）を含有する塗布液を塗布する。続いて、フォトリソグラフィプロセスにより、該硬化性組成物（Ｂ）をパターニングし、アンダークラッドの上にコアを形成する。このとき、コアの幅が光の伝搬方向に沿って異なる形状を形成するには、コアの幅が光の伝搬方向に沿って異なる形状のフォトマスクを用いて露光を行った後、現像することによってコアを形成すればよい。また、コアを形成した後、必要に応じてポストベークを行ってもよい。
次に、スピンコート法により、アンダークラッドおよびコアの上にオーバークラッドの構成材料である硬化性組成物（Ｃ）を含有する塗布液を塗布する。続いて、該硬化性組成物（Ｃ）を硬化させてオーバークラッドを形成する。オーバークラッドを形成する際、フォトリソグラフィプロセスにより、オーバークラッドが存在せず、コアおよび該コアの周辺のアンダークラッドが露出した第１の部位を形成できる。
【実施例】
【0044】
以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、例１～２１が実施例、例２２～３６が比較例である。
【0045】
ポリマー光導波路の一端側がシリコン光導波路とアディアバティック結合し、他端側がシングルモード光ファイバと正対（バット）結合した複合光導波路を評価モデルとして、接続損失をシミュレーション解析で評価した。
シミュレーション・エンジンである双方向ＢＰＭ法による光ファイバ・導波路設計・解析ソフトウェアＢｅａｍＰＲＯＰ（ＲＳｏｆｔ Ｄｅｓｉｇｎ Ｇｒｏｕｐ社製）を使用し、ＴＥモードの光伝搬のシミュレーションを有限差分ビーム伝搬法で行った。
シミュレーション・エンジンである双方向ＢＰＭ法による光ファイバ・導波路設計・解析ソフトウェアＢｅａｍＰＲＯＰ（ＲＳｏｆｔ Ｄｅｓｉｇｎ Ｇｒｏｕｐ社製）を使用し、ＴＥモードの光伝搬のシミュレーションを有限差分ビーム伝搬法で行った。
【0046】
図９は、シミュレーション解析に使用した評価モデルの横断面図である。図９のポリマー光導波路７０は、コア７１、アンダークラッド７２、およびオーバークラッド７３を備えている。図９に示すシリコン光導波路８０は、コア８１と、クラッド８２とで構成されている。図９に示すシングルモード光ファイバ９０は、コア９１と、クラッド９２とで構成されている。
【0047】
図９に示すポリマー光導波路７０は、光の伝搬方向における一端側（図中、左側）に、オーバークラッド７３が存在せずコア７１および該コア７１の周辺のアンダークラッド７２が露出した第１の部位７４を有している。ポリマー光導波路７０の第１の部位７４がシリコン光導波路８０とアディアバティック結合している。
【0048】
図１０は、図９の評価モデルのポリマー光導波路７０の第１の部位７４側の端面ｓを含む縦断面図である。図９では、ポリマー光導波路７０のコア７１と、シリコン光導波路８０のコア８１と、が対向した状態で配置され、接着剤１００により接合されている。シリコン光導波路８０の接着剤１００側の表面にはバリア層１１０が形成されている。ポリマー光導波路７０のコア７１と、シリコン光導波路８０のコア８１は、破線で示すように、その中心が一致しておらず、シリコン光導波路８０のコア８１の中心ｘ１はポリマー光導波路７０のコア７１の中心ｘ２より水平方向に距離Ｘ分だけオフセットされている。
【0049】
図９に示すポリマー光導波路７０は、光の伝搬方向における他端側（図中、右側）に、コア７１がアンダークラッド７２とオーバークラッド７３とで被覆された第２の部位７５を有している。ポリマー光導波路７０の第２の部位７５がシングルモード光ファイバ９０と正対（バット）結合している。
図１１は、図９の評価モデルのポリマー光導波路７０とシングルモード光ファイバ９０との正対（バット）結合部付近の部分平面図である。図１１に示すように、ポリマー光導波路７０のコア７１と、シングルモード光ファイバ９０のコア９１は、破線で示すように、その中心が一致しておらず、シングルモード光ファイバ９０のコア９１の中心ｙ１はポリマー光導波路７０のコア７１の中心ｙ２より水平方向に距離Ｙ分だけオフセットされている。
図１２は、図９の評価モデルのポリマー光導波路７０の第２の部位７５側の端面ｆの図である。
図１１は、図９の評価モデルのポリマー光導波路７０とシングルモード光ファイバ９０との正対（バット）結合部付近の部分平面図である。図１１に示すように、ポリマー光導波路７０のコア７１と、シングルモード光ファイバ９０のコア９１は、破線で示すように、その中心が一致しておらず、シングルモード光ファイバ９０のコア９１の中心ｙ１はポリマー光導波路７０のコア７１の中心ｙ２より水平方向に距離Ｙ分だけオフセットされている。
図１２は、図９の評価モデルのポリマー光導波路７０の第２の部位７５側の端面ｆの図である。
【0050】
評価モデルにおける個々の構造を以下に示す。
＜ポリマー光導波路（ＰＯＷ）７０＞
（コア７１）
端面ｓ
コア幅Ｗｓ （下記表に記載の通り）
コア高さＨｓ（下記表に記載の通り）
端面ｆ
コア幅Ｗｆ （下記表に記載の通り）
コア高さＨｆ（下記表に記載の通り）
屈折率 （下記表に記載の通り）
アディアバティック結合部７６の長さ １７５０μｍ
（アンダークラッド７２）
厚さ １５μｍ
長さ ３０５０μｍ
屈折率 （下記表に記載の通り）
（オーバークラッド７３）
厚さ １５μｍ
長さ １０００μｍ
屈折率 （下記表に記載の通り）
＜シリコン光導波路（Ｓｉ導波路）８０＞
（コア８１）
幅 ポリマー光導波路７０の反対側からポリマー光導波路７０の第２の部位７５にかけて０．３５μｍから０．０７μｍに２次関数で狭くなる構成
高さ ０．１６μｍ
屈折率 ３．４５
アディアバティック結合部８３の長さ １７５０μｍ
水平方向のオフセットの距離Ｘ ０μｍ（非オフセット時）および２μｍ（オフセット時）
（クラッド８２）
厚さ １５μｍ
屈折率 １．４５
クラッド８２のみが存在する領域８４の長さ ２５０μｍ
＜接着剤１００＞
樹脂厚（ポリマー光導波路７０のコア７１とシリコン光導波路８０のコア８１のそれぞれが向かい合う側の面の距離） ０．５μｍ
屈折率 １．５１
シリコン光導波路８０とポリマー光導波路７０の第２の部位７５との間の領域１０１の長さ ５０μｍ
＜バリア層１１０＞
厚さ ０．０３μｍ
屈折率 １．９８９
＜シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）９０＞
コア９１径 ８．４μｍ
コア９１屈折率 １．４７
クラッド９２屈折率 １．４６５２
水平方向のオフセットの距離Ｙ ０μｍ（非オフセット時）および２μｍ（オフセット時）
＜ポリマー光導波路（ＰＯＷ）７０＞
（コア７１）
端面ｓ
コア幅Ｗｓ （下記表に記載の通り）
コア高さＨｓ（下記表に記載の通り）
端面ｆ
コア幅Ｗｆ （下記表に記載の通り）
コア高さＨｆ（下記表に記載の通り）
屈折率 （下記表に記載の通り）
アディアバティック結合部７６の長さ １７５０μｍ
（アンダークラッド７２）
厚さ １５μｍ
長さ ３０５０μｍ
屈折率 （下記表に記載の通り）
（オーバークラッド７３）
厚さ １５μｍ
長さ １０００μｍ
屈折率 （下記表に記載の通り）
＜シリコン光導波路（Ｓｉ導波路）８０＞
（コア８１）
幅 ポリマー光導波路７０の反対側からポリマー光導波路７０の第２の部位７５にかけて０．３５μｍから０．０７μｍに２次関数で狭くなる構成
高さ ０．１６μｍ
屈折率 ３．４５
アディアバティック結合部８３の長さ １７５０μｍ
水平方向のオフセットの距離Ｘ ０μｍ（非オフセット時）および２μｍ（オフセット時）
（クラッド８２）
厚さ １５μｍ
屈折率 １．４５
クラッド８２のみが存在する領域８４の長さ ２５０μｍ
＜接着剤１００＞
樹脂厚（ポリマー光導波路７０のコア７１とシリコン光導波路８０のコア８１のそれぞれが向かい合う側の面の距離） ０．５μｍ
屈折率 １．５１
シリコン光導波路８０とポリマー光導波路７０の第２の部位７５との間の領域１０１の長さ ５０μｍ
＜バリア層１１０＞
厚さ ０．０３μｍ
屈折率 １．９８９
＜シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）９０＞
コア９１径 ８．４μｍ
コア９１屈折率 １．４７
クラッド９２屈折率 １．４６５２
水平方向のオフセットの距離Ｙ ０μｍ（非オフセット時）および２μｍ（オフセット時）
【0051】
シミュレーション解析の結果、ＰＯＷとＳｉ導波路との接続損失（非オフセット時およびオフセット時）、ＰＯＷとＳＭＦとの接続損失（非オフセット時およびオフセット時）、および伝搬モードを得た。各々のシミュレーション条件と解析結果を下記表に示した。なお、合計接続損失とは、ＰＯＷとＳｉ導波路との接続損失と、ＰＯＷとＳＭＦとの接続損失の和である。なお、下記表では、非オフセット時のＰＯＷとＳｉ導波路との接続損失を「接続損失（Ｓｉ導波路）」、オフセット時のＰＯＷとＳｉ導波路との接続損失を「オフセット接続損失（Ｓｉ導波路）」、非オフセット時のＰＯＷとＳＭＦとの接続損失を「接続損失（ＳＭＦ）」、オフセット時のＰＯＷとＳＭＦとの接続損失を「オフセット接続損失（ＳＭＦ）」、非オフセット時の合計接続損失を「接続損失（Ｔｏｔａｌ）」、オフセット時の合計接続損失を「オフセット接続損失（Ｔｏｔａｌ）」と記載した。
【0052】
【表1】
【0053】
【表2】
【0054】
【表3】
【0055】
【表4】
【0056】
【表5】
【0057】
ｋが７．５以上１１．５以下、Ｗｓ／Ｈｓが１．５０以上６．００以下、Ｗｓ／Ｗｆが１．２０以上、Ｗｆ＋Ｈｆが２．６以上、およびＤが０．６以上を満たす例１～２１は、いずれも、２μｍオフセット時の合計接続損失が２．５０ｄＢ以下であり、伝搬モードがシングルモードであった。一方、Ｗｓ／Ｈｓが１．５０未満の例２２～２５、ｋが１１．５超、Ｗｓ／Ｈｓが１．５０未満、Ｗｓ／Ｗｆが１．２０未満の例２６、ｋが１１．５超の例２７、ｋが７．５未満の例２８、比屈折率差Ｄが０．６％未満の例２９、Ｗｓ／Ｈｓが６．００超の例３０、Ｗｓ／Ｈｓが１．５０未満、Ｗｓ／Ｗｆが１．２０未満の例３１、ｋが１１．５超、Ｗｓ／Ｗｆが１．２０未満の例３２、Ｗｓ／Ｈｓが１．５０未満、Ｗｓ／Ｗｆが１．２０未満の例３３、Ｗｓ／Ｗｆが１．２０未満の例３４、Ｗｆ＋Ｈｆが２．６未満の例３５、Ｗｓ／Ｈｓが１．５０未満、ｋが１１．５超の例３６は、いずれも、２μｍオフセット時の合計接続損失が２．５０ｄＢ超であった。例３６は、伝搬モードがマルチモードであり、伝搬損失が大きい。
【0058】
本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更および変形が可能であることは、当業者にとって明らかである。なお、本出願は２０１９年５月９日付で出願された日本特許出願（特願２０１９－０８８９７８）に基づいており、その全体が引用により援用される。
【符号の説明】
【0059】
１０：ポリマー光導波路
１１ａ，１１ｂ：コア
１２：アンダークラッド
１３：オーバークラッド
１４：第１の部位
１５：第２の部位
２０：複合光導波路
３０：シリコン光導波路
４０：ポリマー光導波路
４１：コア
４２：アンダークラッド
４３：オーバークラッド
４４：第１の部位
４５：第２の部位
５０：コネクタ
６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅ：ポリマー光導波路
６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ，６１ｅ：コア
６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，６２ｅ：アンダークラッド
６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ，６３ｅ：オーバークラッド
６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ，６４ｅ：第１の部位
６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄ，６５ｅ：第２の部位
７０：ポリマー光導波路
７１：コア
７２：アンダークラッド
７３：オーバークラッド
７４：第１の部位
７５：第２の部位
７６：アディアバティック結合部
８０：シリコン光導波路
８１：コア
８２：クラッド
８３：アディアバティック結合部
８４：クラッドのみが存在する領域
９０：シングルモード光ファイバ
９１：コア
９２：クラッド
１００：接着剤
１０１：シリコン光導波路とポリマー光導波路の第２の部位との間の領域
１１０：バリア層
ｘ１，ｘ２，ｙ１，ｙ２：中心
Ｘ，Ｙ：オフセットの距離
１１ａ，１１ｂ：コア
１２：アンダークラッド
１３：オーバークラッド
１４：第１の部位
１５：第２の部位
２０：複合光導波路
３０：シリコン光導波路
４０：ポリマー光導波路
４１：コア
４２：アンダークラッド
４３：オーバークラッド
４４：第１の部位
４５：第２の部位
５０：コネクタ
６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅ：ポリマー光導波路
６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ，６１ｅ：コア
６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，６２ｅ：アンダークラッド
６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ，６３ｅ：オーバークラッド
６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ，６４ｅ：第１の部位
６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄ，６５ｅ：第２の部位
７０：ポリマー光導波路
７１：コア
７２：アンダークラッド
７３：オーバークラッド
７４：第１の部位
７５：第２の部位
７６：アディアバティック結合部
８０：シリコン光導波路
８１：コア
８２：クラッド
８３：アディアバティック結合部
８４：クラッドのみが存在する領域
９０：シングルモード光ファイバ
９１：コア
９２：クラッド
１００：接着剤
１０１：シリコン光導波路とポリマー光導波路の第２の部位との間の領域
１１０：バリア層
ｘ１，ｘ２，ｙ１，ｙ２：中心
Ｘ，Ｙ：オフセットの距離
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】