研究発表

HPCの高速化及び低消費電力化へ向けて既存の電気配線に代わる光配線の導入が検討されており，伝送路に同一平面内交差構造を有するポリマー交差光導波路を用いたボード内光配線が注目されている． 　当研究室では，これまでにポリマー導波路を作製する方法として，インプリント法を採用し，強い光の閉じこめ効果を有する屈折率分布(GI)型コア交差光導波路の作製を試みてきた．しかし，このインプリント法では，加工の際に生じるコア-クラッド界面の荒れ等の影響により，直線状導波路であっても十分な低損失化は達成されていない．そこで本研究では，コア側面の界面荒れによる光損失に着目し，インプリント法による低損失導波路の実現を目的とした．

演算性能増大に対応するべく，スーパコンピュータ筐体内やデータセンタ内ネットワークには，光ネットワークの導入が進んでいる．今後は，演算性能に加えて，システムの消費電力の問題から，広帯域・高密度オンボード光インターコネクト技術に期待が寄せられている． 　そこで，我々は，オンボード光インターコネクトの実現に向けて，屈折率分布（GI）型マルチモードポリマー光導波路の導入を提案し，更に，従来のポリマー光導波路とは大きく異なる，新規作製法：（Mosquito法）を考案した． この，Mosquito法の大きな特徴の一つに，容易に3次元配線が実現できる点がある． 本講演では，このMosquito法を紹介し，3次元配線など，可能になった技術について概説する．

本研究では，Mosquito法により，円形屈折率分布（GI）型コアを有するマルチモード導波路を作製する際の，作製条件について検討する．Mosquito法では，これまで高粘度コアモノマーを，直線状ニードルより吐出して導波路を作製していたが，コアモノマーが50,000 cPsを超えるような高粘性を有する場合，コアの上部にくぼみが生じ，真円からの形状劣化が見られた．そこで本研究では，高粘性コアモノマー使用時であってもコアの真円化を可能にするべく，カーブニードルを導入することを検討した．カーブニードル使用により，コアモノマーの吐出方向を変え，コア上部くぼみを解消できると期待されたためである．実際に，異なるカーブ角度を有するカーブニードルを使用し，コア形状のカーブ角度依存性を評価した．その結果，カーブ角度が15-20°である場合に真円化が可能であることを確認した

オンボード光配線の高密度化に向けて，並列コア間を挟ピッチ化するピッチ変換ポリマー光導波路を作製した．現在，ポリマー光導波路をボードエッジにて，光トランシーバやファイバリボンなどのデバイスと接続する場合，コア間ピッチが250 umの並列構造が一般的であることから，導波路の片端は250 umピッチとし，他端をハーフピッチとなる125 umに設計した．作製法には，自由な配線性が期待されるMosquito法を採用し，直径50 umの屈折率分布（GI）型円形コアを有する12チャネルピッチ変換導波路の作製に成功した．作製した導波路に，曲げによる過剰な損失は見られなかった．また，Mosquito法を採用する際の最大懸念事項である各コア位置決め精度向上を検討した．その結果，12チャネルMMFリボンと接続し，ほとんどのチャネルに信号光が結合されるまでのコア位置精度が得られた．

昨今注目を集めているシリコンフォトニクス技術との親和性を高めるべく，有機-無機ハイブリッド樹脂を用いてシングルモードポリマー光導波路を作製し，通信波長帯での低損失化に成功した．当研究室にて考案されたMosquito法を応用して作製したシングルモードポリマー光導波路の，1550 nmにおける伝搬損失の値は，汎用有機ポリマー光導波路の同波長における損失値 (約1.2 dB/cm)の1/2以下の0.49 dB/cmであった．さらに，Mosquito法を用いて作製した狭ピッチ (50 μm)のシングルモードポリマー光導波路のチャネル間クロストークを，波長1550 nmで測定したところ，十分に低い-35.0 dBであった．本手法は，フォトマスクやプロジェクション露光などの特殊な製造法を必要としておらず，本シングルモードポリマー光導波路のシリコンフォトニクス技術への応用が期待される.

有機―無機ハイブリッド樹脂をソフトリソグラフィ法に適用し，共重合による屈折率分布形成機構を用いてGI型ポリマー光導波路の作製を目指した．得られた光導波路は，従来のアクリル樹脂－低分子ドーパントにて作製されたGI型導波路の場合に見られた伝送特性の経時劣化を抑制でき，また半田リフロー耐熱を有することが実証された．さらに，同じ材料で交差光導波路を作製したところ，一交差あたりGI型が0.0063 dB，SI型が0.0254 dBの損失であると見積もられ， GI型コア特有の強い光の閉じ込め効果による低交差損失化が確認された．