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光導波路とは

ポリマー光導波路は『ひかり』のプリント配線板、『ひかり』のフレキシブル基板です。

光のメリット

高速、ノイズレス、低消費電力

現在販売されている殆どの電子機器は電気信号を使って情報のやり取りを行っています。電気信号は電気配線という電気の道を行き来します。近年情報量が爆発的に急増し、電気信号の高速化、大容量化が進んでいます。そのため電気信号でのやりとりに様々な問題が起こり、あらゆる点で限界がきております。その解決策として光信号、光配線が使われています。身近なところでは光ファイバーがその代表選手となります。

さて、ここでその問題をわかりやすく説明するために例えを入れて説明します。情報を人、信号(電気/光とも)を自動車、配線を道とします。昔は快適に走れた道も、情報量『移動したい人』が増えるにつれ、道には自動車があふれます。そこでは制限速度があり、移動する早さ、車の量は限られます。さらには渋滞がおこり、騒音問題も引き起こします。騒音は、電気信号でいうノイズの発生となります。交通量増やすためには高速道路もしくはバイパスが必要となります。高速道路は高速で走れ、沢山の自動車が走ることが可能です。光導波路/光配線は道に例えると高速道路であり、光信号『自動車』は高速でかつ大量に通ることが可能です。またノイズ『騒音』も問題となりません(光では発生しません)。ですから、光導波路/光配線を使用することで問題を解決することが可能となります。

ただし、デメリットもあります。高速道路同様、道を敷くだけではなく、インターチェンジ建設が必要になります。光導波路に必要なインターチェンジとは光信号⇔電気信号を変換する光素子等のことです。レーザ素子(LD、VCSEL等)により、電気信号が光信号に変換され、光導波路中を伝わっていきます。そして降り口のインターではフォトダイオード(PD)により光信号が電気信号に変換されます。このような初期投資が必要になってきます。

光配線の分類と構造

光配線の分類にはいろいろありますが、形状で大別すると光ファイバと光導波路が挙げられます。電気で例えると、光ファイバーは電線、光導波路はプリント基板です。
光導波路を材料で分類すると無機(おもにガラス)光導波路と有機(ポリマー)光導波路があります。ポリマー光導波路は高分子光導波路、プラスチック光導波路、ポリマー光配線、ポリマー光回路等と呼ばれています。

作成が容易(代表的な作成方法)

複製法は型を使用して、光回路を
形成する方法です。

直接露光法はフォトリソ
グラフィー技術を用い、
現像工程を通して
光回路を形成します。

フォトアドレス法は露光することで
光回路を形成し、エッチングや現像を
必要とせず光回路を形成します。
この方法は当社の独自技術です。

ポリマー光導波路のメリット

回路設計・形成が容易

ガラス光導波路のように半導体プロセスのような高温、長時間プロセスを使用することなく、形成が可能です。ポリマーの特長の一つです。
代表的な形成方法として複製法、直接露光法、フォトアドレス法の3つを例示します。複製法は型を使用して、光配線を形成する方法、直接露光法はフォトリソグラフィー技術を用い、現像工程を通して光配線を形成します。フォトアドレス法は露光することで光配線を形成し、エッチングや現像を必要としません。この方法は当社の独自技術です。

露光だけで光配線を形成するため、狭ピッチ、交差パターンも形成可能です。

加工が容易

ポリマーゆえに様々な加工が比較的容易であることから、光ファイバーと異なり、プリント配線板に組み込みやすいです。またプリント配線板と同様の材料ですから、製造プロセスに一体化することも可能です。
様々な形に加工でき、フレキシブル性があることから、駆動部や狭いところにも適用可能です。

高密度化可能

光配線ではクロストークやノイズが非常に小さく、電気配線では実現できない高密度化が可能です。また、光ファイバーと比較しても高密度化が容易です。一般的に光素子アレイ(VCSEL、PD)の受発光点のピッチは250umであり、4ch、12ch品が多く、その倍数にあわせて、8ch、12ch、24ch、36ch、48ch、60ch、72ch、84ch、96chが形成されます。

特に当社では配線形成に現像・エッチングを必要としないため高精度な光配線が形成でき、かつ当社の微細ミラー加工技術により、格子状、千鳥状のミラー配置が可能で高密度化を実現します。勿論1シート中にはもっと沢山のch数を入れることができます。

実装が容易

光ファイバーと異なり、シート状に形成できるため、レンズシートやレンズ基板、電気基板、高周波基板、光エンジン、光モジュールとの複合化、一体化、実装が容易です。

ポリマー光導波路の応用例

光インターコネクション

  • チップ内光インターコネクション
  • チップ間光インターコネクション
  • ボード内光インターコネクション(光回路内蔵基板)
  • 筐体内光インターコネクション(光バックプレーン)

使用される分野、機器

  • スパコン、サーバ、ルータ
  • スーパーハイビジョン、放送機器
  • 携帯、タブレット、ウエアラブル機器
  • 医療装置、機器
  • 検査機器、大型印刷機
  • 航空機、自動車

当社光導波路の代表的な特性

  • 伝搬損失値 0.04dB/cm 光源:λ=850nm、IEC61280-4-1準拠
  • クロストーク量 -30dB以下 @コア径:40um、ピッチ:62.5um、導波路端面のバットカップリング測定
  • 1ch当りの伝送速度:10Gbps/ch、12.5Gbps/ch、14Gbps/ch、16Gbps/ch、25Gbps/ch、40Gbps/ch等
  • 光導波路ケーブルの伝送量:40Gb/s、80Gb/s、100Gb/s、120Gb/s、240Gb/s、400Gb/s、480Gb/s、600Gb/s、1.2Tb/s、1.5Gb/s等

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  • 2014/10/23 製品情報 International Symposium on Optical Memory 2014 (ISOM’14)にて招待講演いたします。
  • 2014/09/23 製品情報 2nd Annual Symposium on Optical Interconnects in Data Centres(ECOC 2014)にて招待講演いたします。
  • 2014/09/16 製品情報 化学工学会(SCEJ)第46回秋季大会のポスターセッションにて発表いたします。

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