研究発表

The maximum channel alignment density of multimode optical waveguides is presented for the first time from the viewpoint of inter-channel crosstalk. The inter-channel crosstalk is theoretically estimated by taking into account the two possible origins (mode coupling and mode conversion) of crosstalk we have focused. Then, we show the advantage of GI cores for reducing the “crosstalk due to mode coupling” by numerically solving the coupling length of each mode. From the viewpoint of mode coupling, we can say the minimum inter-core space should be 10 m for GI-core waveguides, while more space is required for SI cores in order to maintain the crosstalk less than -20 dB.

オンボード光インターコネクション実現へ向けたGI型ポリマー光導波路の作製並びにその特性について，これまでに我々が検討してきた結果を報告する．

光デバイスの1つであるポリマー光導波路の作製法として,我々はディスペンサを用いたMosquito法を考案し,円形屈折率分布（GI）型コアを有するポリマー並列光導波路の作製に成功している.Mosquito法では,硬化反応前のクラッドモノマー皮膜中に,ディスペンサに繋がれたシリンジのニードル先端を挿入し,このニードルを水平方向に走査しながら粘性の高いコアモノマーを吐出することで,円形コアを形成する.本稿では,得られるポリマー光導波路の特性を紹介し,広帯域・高密度オンボード光インターコネクトへの応用展開について述べる.

オンボード光インターコネクト用伝送路として注目されるポリマー光導波路に対し，我々はマイクロディスペンサを用いたモスキート法を考案し，円形GI型コアを有するポリマー並列光導波路の作製に成功している．本研究では，今後予想される高密度配線化に対する解として，狭ピッチを有するポリマー並列光導波路の作製，さらには同導波路に対し，並列信号伝送実験に成功した結果を報告する．

We theoretically estimate the inter-channel crosstalk in densely aligned multimode polymer parallel optical waveguides using a beam propagation method, and compare the results of GI-core waveguide with those of conventional step-index (SI)-core counterpart. We simulate the crosstalk in bridged core waveguides, which is sometimes observed in waveguides fabricated by the imprinting method. The inter-channel crosstalk in SI-core waveguide increases from -25 dB to -4 dB with increasing the bridge thickness. Contrastingly, the worst crosstalk in GI-core is as low as -15 dB despite bridged structure. Thus, the imprinting method should be utilized for GI-core waveguides: the inter-channel crosstalk is un-problematic.

We improve the fabrication procedure of our previous imprint method to obtain low-loss and low-crosstalk graded-index (GI)-core waveguides: particularly focus on eliminating the bridged structure sometimes observed in polymer waveguides fabricated using the imprint method. We experimentally demonstrate that the GI-core waveguides show lower loss and lower crosstalk than SI-core waveguide fabricated using the same material by the same method, which is even if a slight bridged structure remains. Furthermore, by applying this method to fabricate perpendicularly crossed waveguides, we also demonstrate that GI-core waveguides exhibit significant loss reduction due to the crossings.

For fabricating graded index (GI)-core polymer waveguides, we focus on a method utilizing a micro-dispenser named the Mosquito-method, which enables to form circular-shaped cores directly on board using high heat-resistant silicone polymers. Using the Mosquito method, we successfully control the inter-core pitch of 8 channels in a fabricated waveguide to 249 ± 4.1 μm by paying attention to the needle scanning procedure. Furthermore, we demonstrate a 4 × 10 Gbps transmission over GI-circular core polymer waveguide, particularly utilizing the multiple cores accurately position controlled for the first time to the best of our knowledge.

We theoretically and experimentally demonstrate that graded-index (GI) core polymer optical waveguides are a promising component realizing high-bandwidth-density on-board interconnects. As a fabrication method of GI circular core polymer optical waveguides, we introduce the Mosquito method utilizing a micro-dispenser. The Mosquito method is capable of accurately controlling the core diameter and inter-core pitch. We also demonstrate that the GI-core polymer waveguides enable remarkably low loss waveguide circuits involving waveguide crossings in a mono layer. We show an alternative technique to realize the low-loss GI-core crossed waveguide: the Photo-addressing method which is developed by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.

これまで我々は屈折率分布(GI)型光導波路のコア部への信号光の強い閉じ込め効果に着目し，安価でGI型ポリマー光導波路を容易に得られる方法としてインプリント法を考案し，実際にGI型コアポリマー光導波路の作製を試みてきた．本研究ではインプリント法の作製方法を詳細に検討し，インプリント法でしばしば問題となる残膜による並列コア間の架橋構造をほぼ除去することで，従来の作製方法と比べ低損失・低クロストークの導波路を得ることに成功した．さらに，インプリント法を用いて，直角交差導波路作製を試み，GI型導波路が，既存の階段屈折率(SI)型導波路に比べて，交差による損失の大幅な低減を可能にすることを実証した．

本報告では光配線板応用が期待されるマルチモードポリマー光導波路に着目し，ビーム伝搬法を用いてチャネル間クロストークの理論的見積もりを行う．このポリマー光導波路の安価な作製方法の1つとして期待されるインプリント法が挙げられるが，インプリント法では，僅かな厚みではあるものの薄いコア層膜が残る問題があり，この残膜が，並列するコア間を架橋し，更なるクロストークの増大が懸念されている．本解析では，コアが架橋した構造を想定し，残膜の厚みがクロストークに及ぼす影響を，Step-Index(SI)型コア，Graded-Index(GI)型コアに対して，定量的に解析し，GI型コアの有意性を示す．

これまでに我々は,ボードレベルの光インターコネクトをめざした光配線板の応用へ向けて,ディスペンサを用いたMosquito法を考案し,円形GI型コアを有するマルチモードポリマー光導波路の作製に成功した.さらに従来の電気配線に比較して,光配線板の優位性を高めるためには,今後,光導波路に対するさらなる高密度配線化が要求される. 　本発表にて,Mosquito法を適用したポリマー光導波路の高密度配線化について報告する.