(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液貯めプールを準備する工程、該液貯めプールに感光性オリゴマーと光重合開始剤とを含む液状感光性物質を満たす工程、該感光性物質の所定部分に対してマスクを介してあるいは直接に光照射を行って、長手方向に沿って幅が連続的に変化するパターン潜像を形成する工程、および前記光照射がなされなかった前記感光性物質の他の部分を溶媒によって除去する工程、を少なくとも含み、
前記光照射の光強度を連続的に変化させ、
前記パターン潜像が形成された所定部分が光導波路のコア部分を、前記液貯めプールの底部が光導波路の下部クラッド部を構成し、そして前記感光性オリゴマーが下記一般式（１）
【化１】
0003571482.tif 000020
（式中、Ｒ1、Ｒ2はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基またはトリフルオロメチル基を示し、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3はアルキル基、アルキルエーテル基、芳香環を含んでおり、かつ少なくとも一個のＯＨ基を含む連結基を表し、Ｙは
【化２】
0003571482.tif 000021
または
【化３】
0003571482.tif 000022
の重合活性基を示す。）で表されるエポキシ系オリゴマー、下記一般式（２）
【化４】
0003571482.tif 000023
（式中、Ｘは水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基を表し、ｍは１〜４の整数を表す。Ｚは下記式（I）または（II）に示されるエポキシ基、
【化５】
0003571482.tif 000024
【化６】
0003571482.tif 000025
ｘ、ｙは各ユニットの存在割合を示し、ｙはｘよりも小さく0であってもよい）で表される液状シリコーンエポキシオリゴマー、下記一般式（３）
【化７】
0003571482.tif 000026
（式中、Ｘは水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基を表し、ｍは１〜４の整数を表す。ｘ、ｙは各ユニットの存在割合を示し、ｘ、ｙともに0であることはない。Ｒ1、Ｒ2は、メチル基、エチル基、イソプロピル基を表し、Ｒ1とＲ2が相等しくてもよい）で表される液状シリコーンオリゴマー、下記一般式（４）
【化８】
0003571482.tif 000027
（式中、Ｘは水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基を表し、ｍは１〜４の整数を表す。ｘ、ｙは各ユニットの存在割合を示し、ｘ、ｙともに0であることはない。Ｒは、メチル基、エチル基、イソプロピル基を表す）で表される液状シリコーンビニルエーテルオリゴマー、および下記一般式（５）
【化９】
0003571482.tif 000028
（式中、Ｒ1、Ｒ2はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基またはトリフルオロメチル基を示し、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3はアルキル基、アルキルエーテル基、芳香環を含んでいる連結基を表し、Ｙは
【化１０】
0003571482.tif 000029
または
【化１１】
0003571482.tif 000030
の重合活性基を示す。）で表されるアクリル系オリゴマー、よりなる群から選択される、ことを特徴とする口径変換用高分子光導波路パターン形成方法。
【請求項２】
前記液貯めプールが、光導波路の長手方向に対向する両辺に、光ファイバおよび／または微笑光学素子を位置合わせして配置するための溝部を有する請求項1に記載の口径変換用高分子光導波路パターン形成方法。
【請求項３】
前記微小光学素子が、レーザーダイオード（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、および受光ダイオード（ＰＤ）よりなる群から選択される請求項２に記載の口径変換用高分子光導波路パターン形成方法。
【請求項４】
前記感光性オリゴマーが、一般式（６）
【化１２】
0003571482.tif 000031
で表されるエポキシオリゴマーである請求項1に記載の口径変換用高分子光導波路パターン形成方法。
【請求項５】
前記感光性オリゴマーが、一般式（７）
【化１３】
0003571482.tif 000032
で表される液状シリコーンエポキシオリゴマーである請求項1に記載の口径変換用高分子光導波路パターン形成方法。
【請求項６】
前記感光性オリゴマーが、一般式（９）
【化１４】
0003571482.tif 000033
で表される液状シリコーンオリゴマーである請求項１に記載の口径変換用高分子光導波路パターン形成方法。
【請求項７】
前記感光性オリゴマーが、一般式（１０）
【化１５】
0003571482.tif 000034
で表される液状シリコーンビニルエーテルオリゴマーである請求項1に記載の口径変換用高分子光導波路パターン形成方法。
【請求項８】
前記感光性オリゴマーが、一般式（１１）
【化１６】
0003571482.tif 000035
で表される液状アクリルオリゴマーである請求項1に記載の口径変換用高分子光導波路パターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般光学分野、微小光学分野、光通信分野、および光情報分野等で用いられる種々の光導波路、光集積回路、光配線板等に利用可能で、かつ高分子材料を用いた光導波路の製造方法に関するものであり、特に量産性に優れ、かつ光部品との接続が容易に行われる口径変換用高分子光導波路パターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、高分子材料はスピンコート法やディップ法等による薄膜形成が容易であり、かつ大面積の光導波路を作製するのに適していることが知られている。また、このような高分子材料を用いた光導波路の製造方法は、成膜に際して高温での熱処理工程を含まないことから、石英等の無機ガラス材料を用いる場合に比べて、半導体基板やプラスチック基板等、高温での熱処理が困難な基板上に光導波路を作製できるという利点がある。さらに、高分子の持つ特性、例えば柔軟性や強靭性を活かしたフレキシブルな光導波路の作製も可能である。こうしたことから、光通信の分野で用いられる光集積回路や、光情報処理の分野で用いられる光配線板等の光導波路部品を、高分子光学材料を用いて大量・安価に製造することが期待されている。
【０００３】
従来、高分子光学材料は、耐熱性または耐湿性といった耐環境性の点で問題があるとされてきた。しかし、近年、ベンゼン環などの芳香族基を含ませることによって、あるいは無機高分子を用いることによって耐熱性を向上させた材料が報告されている（例えば、特開平３−４３４２３号公報）。また、高分子材料は上記のように薄膜形成や熱処理工程などに特徴をもっており、耐熱性や耐湿性といた問題点も改善されつつある。
【０００４】
既知の高分子導波路作製方法としては、以下のような方法が知られている。すなわち、高分子の中にモノマーを含ませ、光照射によりモノマーと反応させ非照射部分との屈折率差を作るフォトロッキングあるいは選択光重合法（黒川ら、アプライドオプティックス１７巻６４６ページ、１９７８年）、リソグラフィやエッチングなど半導体加工に用いる方法の適用（今村ら、エレクトロニクスレター、２７巻１３４２ページ、１９９１年）、および感光性高分子あるいはレジストを用いた方法（トレウェラら、ＳＰＩＥ１１７７巻３９７ページ、１９８９年）等である。これらの方法のなかで、もっとも簡易性が高く、量産性にも優れている方法はトレウェラの方法（感光性高分子またはレジストを用いる方法）である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の方法では、感光性材料として高分子からなる材料を用いているため、特に厚膜におけるパタン信頼性が低いという解決すべき課題や、また透明性に対して配慮されていないため導波路損失も高いという解決すべき課題を有していた。したがって、当該材料を用いて作製された光部品等は、実用性において不十分な面を有している。また耐熱性を上げるためベンゼン環などの芳香族基を含む材料は複屈折が大きいという別の解決すべき課題も有している。すなわち、そのような材料を用いて高分子薄膜を形成した場合、薄膜内で分子鎖特にベンゼン環などの芳香族基が配光して光学的異方性を発現する。このため、当該材料を用いて作製された光導波路等は偏波依存性を有しており、入射光の強度が一定であったとしても偏波面の変動によりその出力特性が変動してしまうために、特にシングルモード系の導波路として実際に用いる場合に問題となる。このような偏波依存性を解消するためには、偏光子等と組み合わせて用いることが必要となり、その結果光デバイスの構成がかなり複雑なものとなるので、実用上好ましくない。
【０００６】
また光デバイスを実用に供する上で、その経済性が重要となるけれども、一般に光導波路と、光ファイバ、発光素子、あるいは受光素子とを接続することがコストの主要因になっている。なぜなら、これまでの接続は相互に大きく異なるモードフィールドの形状寸法を整合させるためにレンズ系を接続部品間に挿入し、それぞれの光軸が一致するようこれらを微動調心し、固定する必要がある。しかしこの場合、レンズ系が必要で組立作業が煩雑であり、材料費・加工費とも高価となる。また導波路加工によりモードフィールドの形状寸法を合わせようとの試みもなされているが、横方向の制御は可能でも厚さ方向の制御が非常に困難であった。
【０００７】
しかし、本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記課題を解決し、簡易なパターン形成能とまた耐熱性および耐湿性に優れ、複屈折が小さく、加工性に優れた感光性オリゴマー、感光性フィルム、液状感光性オリゴマーを用いることを特徴とする簡易で量産性に優れ光部品との接続が容易に行われる口径変換用高分子光導波路パターン形成方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明にもとづく口径変換用高分子光導波路パターン形成方法は、液貯めプールを準備する工程、該液貯めプールに感光性オリゴマーと光重合開始剤とを含む液状感光性物質を満たす工程、該感光性物質の所定部分に対してマスクを介してあるいは直接に光照射を行って、長手方向に沿って幅が連続的に変化するパターン潜像を形成する工程、および前記光照射がなされなかった前記感光性物質の他の部分を溶媒によって除去する工程を少なくとも含み、前記光照射の光強度を連続的に変化させ、前記パターン潜像が形成された所定部分が光導波路のコア部分を、前記液貯めプールの底部が光導波路の下部クラッドを構成し、そして前記感光性オリゴマーが、後述するエポキシ系オリゴマー、液状シリコーンエポキシオリゴマー、液状シリコーンオリゴマー、液状シリコーンビニルエーテルオリゴマー、およびアクリル系オリゴマーよりなる群から選択されることを特徴とする。
【０００９】
上記口径変換用高分子光導波路パターン形成方法において、前記液貯めプールが、光導波路の長手方向に対向する両辺に、光ファイバおよび／または微小光学素子を位置合わせして配置するための溝部を有する。この溝部に光ファイバおよび／または微小光学素子を位置合わせして配置することにより、前記コア部分と光ファイバおよび／または微小光学素子とが光接続する。好ましくは、意匠光学素子は、レーザーダイオード（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）および受光ダイオード（ＰＤ）よりなる群から選択される。
【００１０】
また、別の実施態様として、上記口径変換用高分子光導波路パターン形成方法において、前記液貯めプールは、底部が光導波路の長手方向に沿って連続的に変化する深さの勾配を有する。
【００１１】
好ましくは、前記感光性物質は、感光性オリゴマーと光重合開始剤とからなる。
【００１２】
さらに、好ましくは、前記感光性オリゴマーは、以下の化合物のいずれかであってもよい。すなわち、一般式（１）
【００１３】
【化１２】
0003571482.tif 000002
【００１４】
（式中、Ｒ１  ，Ｒ２  はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基またはトリフルオロメチル基を示し、Ｘ１  ，Ｘ２  ，Ｘ３  はアルキル基、アルキルエーテル基、芳香環を含んでおり、かつ少なくとも一個のＯＨ基を含む連結基を表わし、Ｙは
【００１５】
【化１３】
0003571482.tif 000003
【００１６】
または
【００１７】
【化１４】
0003571482.tif 000004
【００１８】
の重合活性基を示す。）
で表されるエポキシ系オリゴマー；
一般式（２）
【００１９】
【化１５】
0003571482.tif 000005
【００２０】
（式中、Ｘは水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基を表し、ｍは１〜４の整数を表す。Ｚは下記式（Ｉ）または（ＩＩ）に示されるエポキシ基、
【００２１】
【化１６】
0003571482.tif 000006
【００２２】
【化１７】
0003571482.tif 000007
【００２３】
ｘ，ｙは各ユニットの存在割合を示し、ｙはｘよりも小さく０であってもよい）で表される液状シリコーンエポキシオリゴマー；
一般式（３）
【００２４】
【化１８】
0003571482.tif 000008
【００２５】
（式中、Ｘは水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基を表し、ｍは１〜４の整数を表す。ｘ，ｙは各ユニットの存在割合を示し、ｘ，ｙともに０であることはない。Ｒ１  ，Ｒ２  は、メチル基、エチル基、イソプロピル基を表し、Ｒ１  とＲ２  が相等しくてもよい）で表される液状シリコーンオリゴマー；
一般式（４）
【００２６】
【化１９】
0003571482.tif 000009
【００２７】
（式中、Ｘは水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコシキ基を表し、ｍは１〜４の整数を表す。ｘ，ｙは各ユニットの存在割合を示し、ｘ，ｙともに０であることはない。Ｒは、メチル基、エチル基、イソプロピル基を表す）で表される液状シリコーンビニルエーテルオリゴマー；あるいは、
一般式（５）
【００２８】
【化２０】
0003571482.tif 000010
【００２９】
（式中、Ｒ１  ，Ｒ２  はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基またはトリフルオロメチル基を示し、Ｘ１  ，Ｘ２  ，Ｘ３  はアルキル基、アルキルエーテル基、芳香環を含んでおり連結基を表わし、Ｙは
【００３０】
【化２１】
0003571482.tif 000011
【００３１】
または
【００３２】
【化２２】
0003571482.tif 000012
【００３３】
の重合活性基を示す。）で表されるアクリル系オリゴマーである。
【００３４】
本発明者らは、これらの感光性材料が、簡易なパタン形成能を持ち、また耐熱性および耐湿性に優れ、複屈折が小さく、光部品との接続が容易に行われる口径変換用高分子光導波路パターンを形成できることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００３５】
すなわち、本発明では、ＬＳＩ加工等で用いられているネガ型レジストと同様に光照射により膜を硬化し適当な溶媒で現像することにより急峻で滑らかな壁面を持つ導波路パターンを形成できた。さらに照射量あるいは深さを制御した液貯めプールを形成することにより厚さ方向の制御が可能となった。また従来の高分子が厚膜形成・導波路加工が非常に困難であるのに対し、厚膜で容易に導波路加工が可能であり、また従来の芳香族含有高分子光学材料が薄膜を形成する際に分子鎖が配光するために大きな複屈折を有していたのに対して、複屈折を１×１０−３以下に低減し、当該材料を用いて作製した光導波路の偏波依存性を許容値以下に低減することを可能にした。該光学材料は、重合度の調整により、薄膜の形成肯定に対応した適当な粘性を得ることができる。
【００３６】
以下、本発明の内容をさらに詳細に説明する。
【００３７】
本発明のエポキシ系オリゴマー材料の高分子化は、一般式で表される成分中に含まれる反応基間の光による反応によって重合することで行われる。反応を効率よく十分に起こさせるためには光重合開始剤を添加することが望ましい。光重合開始剤としては一般に光重合開始剤として用いられているものであればよく、ジフェニルトリケトンベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾフェノン、アセトフェノン、ジアセチル等のカルボニル化合物や過酸化ベンゾイルなどの過酸化物、アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ化合物が代表的なものとして挙げられる。
【００３８】
また本発明のシリコーン系オリゴマー材料の高分子化は感光剤とオリゴマーの反応による。感光剤としてはアジドピレンなどのアジド化合物、４，４′−ジアジドベンザルアセトン、２，６−ジ−（４′−アジドベンザル）シクロヘキサノ、２，６−ジ−（４′−アジドベンザル）−４−メチルシクロヘキサノンなどのビスアジド化合物、ジアゾ化合物が代表的なものである。
【００３９】
本発明に従って、前記した感光性オリゴマー材料を用いて光導波路を作製する場合、その工程は以下のように行うことができる。すなわち、感光性オリゴマーを液貯めに入れ、位置合わせしてマスクを通してあるいは直接光照射し、照射していない部分を溶媒で溶解除去することにより導波路パターンを形成する。こうして作製された光導波路は、耐溶剤性に優れ、また用いた材料の複屈折が小さいために偏波依存性が小さく、かつ低導波損失で、耐熱性、耐湿性に優れている。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明にもとづく口径変換用高分子光導波路パターン形成方法の実施例を以下詳細に説明する。もちろん、本発明はこれら実施形態例に限定されるものではなく、本発明の思想およびその範囲内において種々の変形例や他の実施形態例が可能であることは当業者ならば容易に理解できよう。
【００４１】
＜実施例１＞
口径変換用高分子光導波路パターンを以下のようにして形成した。
【００４２】
まずはじめに、以下に示した構造式（６）を有する液状のエポキシオリゴマーと光重合開始剤２重量％を調整した溶液１０を準備した。
【００４３】
【化２３】
0003571482.tif 000013
【００４４】
（式中ｎは１、２または３）
つぎに、図１（ａ）に示すように、深さ６３μｍ×幅５０ｍｍ×長さ５０ｍｍの液貯め１１を有する厚さ１００μｍのエポキシ樹脂１２ａが基板１２ｂ上に形成されたプラットフォーム１２を用意した。このエポキシ樹脂１２ａの屈折率は波長０．８５μｍで１．５２であった。つづいて、プラットフォーム１２の液貯め１１に上記溶液１０を注入した。
【００４５】
溶液１０の注入後、図１（ｂ）に示すように、リッジに対応するパターンからなる複数の光導波路パターン１３ａを有するマスク１３を介して紫外線（ＵＶ光）１４をプラットフォーム１２上に照射した（図１（ｃ））。この際マスク１３に形成された各光導波路パターン１３ａの幅は長手方向に沿った一端部が５２μｍであり、他端部が６０μｍとなっている。したがって、各光導波路パターン１３ａの幅は長手方向に沿って連続的に変化している。上記ＵＶ光１４の照射量も各光導波路パターン１３ａの幅の変化に応じて、上記一端部に対する１７００ｍＪ／ｃｍ２  から上記他端部に対する２０００ｍＪ／ｃｍ２  まで連続的に変化させた。
【００４６】
ＵＶ光の照射後、試料をイソプロパノール溶液を用いて現像した。その結果、マスク１３の光導波路パターン１３ａに従い、光照射部のみ液状のエポキシオリゴマーが硬化し、図１（ｄ）に示すような形状のリッジ・パターン１５が作製できた。硬化後の屈折率は波長０．８５μｍで１．５３５であった。その後、このリッジ・パターン１５上に光硬化時の屈折率が波長０．８５μｍで１．５２になるように調整されたエポキシ樹脂をさらに塗布して硬化させ、光導波路を作製した。
【００４７】
このような操作によって、屈折率１．５２のエポキシ樹脂からなるクラッド１６と、１．５３５の屈折率のコアの幅が長手方向に沿って５２μｍから６０μｍまで連続的に変化したコア１７とを有するマルチモードチャンネル光導波路１８が得られた（図１（ｅ）および（ｆ）参照）。
【００４８】
このマルチモードチャンネル光導波路１８をダイシングソーによって一辺が５ｃｍの長さとなるように切り出し、さらに径５０μｍと径６２．５μｍのＧＩファイバを用いて挿入損失を測定したところ、波長０．８５μｍで１ｄＢ以下、１．３μｍで１．５ｄＢ以下、波長１．５５μｍで３．０ｄＢ以下であった。その時のファイバとの結合損失は０．１ｄＢ以下であった。また、挿入損失の偏波依存性は波長１．３μｍでも波長１．５５μｍでも０．１ｄＢ以下であった。さらに、この光導波路の損失は７５℃／９０％ＲＨの条件下においても１箇月以上変動しなかった。
【００４９】
＜実施例２＞
図２は、本実施例による光導波路パターンの形成方法の各工程を説明するためのものである。
【００５０】
まず、図２（ａ）に示すように、基板２２ｂ上に厚さが１００μｍで、かつ液貯め２１が形成されたエポキシ樹脂２２ａからなるプラットホーム２２ａを設けた。このエポキシ樹脂の屈折率は波長０．８５μｍで１．５２であった。また、液貯め２１は、寸法が幅５０ｍｍ×長さ５０ｍｍであり、またその深さは一端から他端に向けて連続的に変化するものとした（すなわち、一端側を５２μｍとし、他端側を６０μｍとする）。また、この深さの勾配が形成される方向に沿って、上記液貯め２１の両側に位置するプラットホーム２２ａ上にＶ字状または矩形状の溝部２２ｃを形成し、該溝部２２ｃにＧＩ光ファイバ（径６２．５μｍ）２３およびＧＩ光ファイバ（径５０μｍ）２４をそれぞれ配置する。光ファイバ２３と光ファイバ２４とは液貯め２１を挟んで互いに対向する。
【００５１】
つぎに、液貯め１１に実施例１で調製したものと同一組成の溶液１０を注入した（図２（ａ）参照）。
【００５２】
溶液１０の注入後、図２（ｂ）に示すように、リッジに対応するパターンからなる複数の光導波路パターン２５ａを有するマスク２５を介して紫外線（ＵＶ光）２６をプラットフォーム２２上に照射した（図２（ｃ））。この際マスク２５に形成された各光導波路パターン２５ａの幅は長手方向に沿った一端部が５２μｍであり、他端部が６０μｍとなっている。したがって、各光導波路パターン２５ａの幅は、深さの変化とともに長手方向に沿って連続的に変化している。上記ＵＶ光２６の照射量は、光導波路パターン２５ａに対して均一に２０００ｍＪ／ｃｍ２  とした。
【００５３】
ＵＶ光の照射後、試料をイソプロパノール溶液を用いて現像した。その結果、マスク２５の光導波路パターン２５ａに従い、光照射部のみ液状のエポキシオリゴマーが硬化し、図２（ｄ）に示すような形状のリッジ・パターン２７が作製できた。硬化後の屈折率は波長０．８５μｍで１．５３５であった。その後、このリッジ・パターンに光硬化時の屈折率が波長０．８５μｍで１．５２になるように調整されたエポキシ樹脂をさらに塗布して硬化させ、光導波路を作製した（図２（ｅ）参照）。
【００５４】
このような操作によって、屈折率１．５２のエポキシ樹脂からなるクラッド２８と、１．５３５の屈折率のコア径が長手方向に沿って５２μｍから６０μｍまで連続的に変化したコア２７とを有するマルチモードチャンネル光導波路２９が得られた。
【００５５】
このマルチモードチャンネル光導波路をダイシングソーによって一辺が５ｃｍの長さとなるように切り出し、さらに径５０μｍと径６２．５μｍのＧＩファイバを用いて挿入損失を測定したところ、波長０．８５μｍで１ｄＢ以下、１．３μｍで１．５ｄＢ以下、波長１．５５μｍで３．０ｄＢ以下であった。その時の光ファイバとの結合損失は０．１ｄＢ以下であった。また、挿入損失の偏波依存性は波長１．３μｍでも波長１．５５μｍでも０．１ｄＢ以下であった。さらに、この光導波路の損失は７５℃／９０％ＲＨの条件下においても１箇月以上変動しなかった。
【００５６】
＜実施例３＞
光導波路を形成するのに用いられる樹脂の組成を変えた以外は、実施例２と同様の方法でもって光導波路パターンの形成を行った。
【００５７】
この実施例では、以下の構造式（７）で表される液状シリコーンエポキシオリゴマーと光重合開始剤２重量を調整した溶液を用い、マルチモード用のチャンネル導波路を作製した。
【００５８】
【化２４】
0003571482.tif 000014
【００５９】
この光導波路をダイシングソーによって５ｃｍの長さに切り出し、径５０μｍと径６２．５μｍのＧＩファイバを用いて挿入損失を測定したところ、１．３μｍで１．０ｄＢ以下、波長１．５５μｍで１．５ｄＢ以下であった。また、挿入損失の偏波依存性は波長１．３μｍでも波長１．５５μｍでも０．１ｄＢ以下であった。その時のファイバとの結合損失は０．１ｄＢ以下であった。さらに、この光導波路の損失は７５℃／９０％ＲＨの条件下においても１箇月以上変動しなかった。
【００６０】
＜実施例４＞
光導波路を形成するのに用いられる樹脂の組成を変えた以外は、実施例２と同様の方法でもって光導波路パターンの形成を行った。
【００６１】
この実施例では、以下の構造式（８）で表される液状シリコーンエポキシオリゴマーと光重合開始剤２重量を調整した溶液を用い、マルチモード用のチャンネル導波路を作製した。
【００６２】
【化２５】
0003571482.tif 000015
【００６３】
この光導波路をダイシングソーによって５ｃｍの長さに切り出し、径５０μｍと径６２．５μｍのＧＩファイバを用いて挿入損失を測定したところ、１．３μｍで１．０ｄＢ以下、波長１．５５μｍで１．５ｄＢ以下であった。また、挿入損失の偏波依存性は波長１．３μｍでも波長１．５５μｍでも０．１ｄＢ以下であった。その時のファイバとの結合損失は０．１ｄＢ以下であった。さらに、この光導波路の損失は７５℃／９０％ＲＨの条件下においても１箇月以上変動しなかった。
【００６４】
＜実施例５＞
光導波路を形成するのに用いられる樹脂の組成を変えた以外は、実施例２と同様の方法でもって光導波路パターンの形成を行った。
【００６５】
下記構造式（９）で表される液状シリコーンオリゴマーと光重合開始剤２重量を調整した溶液を用い、マルチモード用のチャンネル導波路を作製した。
【００６６】
【化２６】
0003571482.tif 000016
【００６７】
（式中Ｘ：Ｙ＝７：５）
この光導波路をダイシングソーによって５ｃｍの長さに切り出し、径５０μｍと径６２．５μｍのＧＩファイバを用いて挿入損失を測定したところ、１．３μｍで０．１ｄＢ以下、波長１．５５μｍで１．５ｄＢ以下であった。また、挿入損失の偏波依存性は波長１．３μｍでも波長１．５５μｍでも０．１ｄＢ以下であった。その時のファイバとの結合損失は０．１ｄＢ以下であった。さらに、この光導波路の損失は７５℃／９０％ＲＨの条件下においても１箇月以上変動しなかった。
【００６８】
＜実施例６＞
光導波路を形成するのに用いられる樹脂の組成を変えた以外は、実施例２と同様の方法でもって光導波路パターンの形成を行った。
【００６９】
すなわち、下記構造式（１０）で表される液状シリコーンビニルエーテルオリゴマーと光重合開始剤２重量を調整した溶液を用いた。
【００７０】
【化２７】
0003571482.tif 000017
【００７１】
得られた光導波路をダイシングソーによって５ｃｍの長さに切り出し、径５０μｍと径６２．５μｍのＧＩファイバを用いて挿入損失を測定したところ、１．３μｍで１．０ｄＢ以下、波長１．５５μｍで１．５ｄＢ以下であった。また、挿入損失の偏波依存性は波長１．３μｍでも波長１．５５μｍでも０．１ｄＢ以下であった。その時のファイバとの結合損失は０．１ｄＢ以下であった。さらに、この光導波路の損失は７５℃／９０％ＲＨの条件下においても１箇月以上変動しなかった。
【００７２】
＜実施例７＞
光導波路を形成するのに用いられる樹脂の組成を変えた以外は、実施例２と同様の方法でもって光導波路パターンの形成を行った。
【００７３】
この実施例では、以下に示した構造式（１１）を有する液状のアクリルオリゴマーと光重合開始剤２重量を調整した溶液を準備した。
【００７４】
【化２８】
0003571482.tif 000018
【００７５】
作製したマルチモード用光導波路をダイシングソーによって５ｃｍの長さに切り出し、径５０μｍと径６２．５μｍのＧＩファイバを用いて挿入損失を測定したところ、１．３μｍで１．０ｄＢ以下、波長１．５５μｍで１．５ｄＢ以下であった。また、挿入損失の偏波依存性は波長１．３μｍでも波長１．５５μｍでも０．１ｄＢ以下であった。その時のファイバとの結合損失は０．１ｄＢ以下であた。さらに、この光導波路の損失は７５℃／９０％ＲＨの条件下においても１箇月以上変動しなかった。
【００７６】
＜実施例８＞
実施例２で用いた液状のシリコーンエポキシオリゴマーと光重合開始剤２重量％とから調製された溶液を用い、図２に示す工程に沿ってマルチチャンネル光導波路を作製して送受信デバイスをインターコネクトした。
【００７７】
まず、図２（ａ）に示すように、基板２２ｂ上に厚さが１００μｍで、かつ液貯め２１が形成されたエポキシ樹脂２２ａからなるプラットホーム２２を設けた。このエポキシ樹脂の屈折率は波長０．８５μｍで１．５２であった。また、液貯め２１は、寸法が幅５０ｍｍ×長さ５０ｍｍであり、またその深さは一端から他端に向けて連続的に変化するものとした（すなわち、一端側を４８μｍとし、他端側を４μｍとする）。また、この深さの勾配が形成される方向に沿って、上記液貯め２１の両側に位置するプラットホーム２２ａ上にＶ字状または矩形状の溝部２２ｃを形成し、該溝部２２ｃにレーザ光源（発振波長０．８５μｍ）２３および受光器２４を液貯め２１を挟んで互いに対向するようにして配置する。ここで、レーザ光源２３の発光面積は２×５μｍ、受光器２４の受光面は５０μｍ径である。
【００７８】
つぎに、液貯め１１に実施例１で調製したものと同一組成の溶液１０を注入した（図２（ａ）参照）。
【００７９】
溶液１０の注入後、図２（ｂ）に示すように、リッジに対応するパターンからなる複数の光導波路パターン２５ａを有するマスク２５を介して紫外線（ＵＶ光）２６をプラットフォーム２２上に照射した（図２（ｃ））。この際マスク２５に形成された各光導波路パターン２５ａの幅は長手方向に沿った一端部が４８μｍであり、他端部が４μｍとなっている。したがって、各光導波路パターン２５ａの幅は、深さの変化とともに長手方向に沿って連続的に変化している。上記ＵＶ光２６の照射量は、光導波路パターン２５ａに対して均一に２０００ｍＪ／ｃｍ２  とした。
【００８０】
ＵＶ光の照射後、試料をイソプロパノール溶液を用いて現像した。その結果、マスク２５の光導波路パターン２５ａに従い、光照射部のみ液状のエポキシオリゴマーが硬化し、図２（ｄ）に示すような形状のリッジ・パターン２７が作製できた。硬化後の屈折率は波長０．８５μｍで１．５２であった。その後、このリッジ・パターンに光硬化時の屈折率が波長０．８５μｍで１．５２になるように調整されたエポキシ樹脂をさらに塗布して硬化させ、マルチモードチャンネル光導波路２９を作製した（図２（ｅ）参照）。
【００８１】
このような操作によって、屈折率１．５２のエポキシ樹脂からなるクラッド２８と、１．５３５の屈折率のコア径が長手方向に沿って４８μｍから２μｍまで連続的に変化したコア２７とを有するマルチモードチャンネル光導波路２９を持つ光導波路素子２００が得られた（図２（ｆ）参照）。
【００８２】
このマルチモードチャンネル光導波路素子２００で光送受信デバイスをインターコネクトして光を導入したところ、送信側の結合損失が０．３ｄＢ、受信側の結合損失が０．１ｄＢ程度であった。
【００８３】
＜実施例９＞
実施例３で用いた液状のシリコーンエポキシオリゴマーと光重合開始剤２重量％とから調製された溶液を用いた以外は実施例８と同様にして、図２に示す工程に沿ってマルチチャンネル光導波路を作製して送受信デバイスをインターコネクトした。
【００８４】
このようにして得られたマルチチャンネル光導波路を用いて光送受信デバイスをインターコネクトした導波路素子２００が作製できた（図２（ｅ））。この光導波路に２２より光を導入したところ、結合損失０．３ｄＢ、受光側の結合損失が０．１ｄＢ程度であった。
【００８５】
＜実施例１０＞
実施例４で用いた液状のシリコーンエポキシオリゴマーと光重合開始剤２重量％とから調製された溶液を用いた以外は実施例８と同様にして、図２に示す工程に沿ってマルチチャンネル光導波路を作製して送受信デバイスをインターコネクトした。
【００８６】
このようにして得られたマルチチャンネル光導波路を用いて光送受信デバイスをインターコネクトした光導波路素子２００が作製できた（図２（ｆ））。この光導波路に２２より光を導入したところ、結合損失０．３ｄＢ、受光側の結合損失が０．１ｄＢ程度であった。
【００８７】
＜実施例１１＞
実施例５で用いた液状のシリコーンエポキシオリゴマーと光重合開始剤２重量％とから調製された溶液を用いた以外は実施例８と同様にして、図２に示す工程に沿ってマルチチャンネル光導波路を作製して送受信デバイスをインターコネクトした。
【００８８】
このようにして得られたマルチチャンネル光導波路を用いて光送受信デバイスをインターコネクトした光導波路素子２００が作製できた（図２（ｆ））。この光導波路に２２より光を導入したところ、結合損失０．３ｄＢ、受光側の結合損失が０．１ｄＢ程度であった。
【００８９】
＜実施例１２＞
実施例６で用いた液状のシリコーンエポキシオリゴマーと光重合開始剤２重量％とから調製された溶液を用いた以外は実施例８と同様にして、図２に示す工程に沿ってマルチチャンネル光導波路を作製して送受信デバイスをインターコネクトした。
【００９０】
このようにして得られたマルチチャンネル光導波路を用いて光送受信デバイスをインターコネクトした光導波路素子２００が作製できた（図２（ｆ））。この光導波路に２２より光を導入したところ、結合損失０．３ｄＢ、受光側の結合損失が０．１ｄＢ程度であった。
【００９１】
＜実施例１３＞
口径変換用高分子光導波路パターンを以下のようにして形成した。
【００９２】
まずはじめに、実施例１と同様の構造式（６）を有する液状のエポキシオリゴマーと光重合開始剤２重量％を調整した溶液３０を準備した。
【００９３】
【化２９】
0003571482.tif 000019
【００９４】
つぎに、図３（ａ）に示すように、深さ２００μｍ−３００μｍ×幅５０ｍｍ×長さ５０ｍｍの液貯め３１を有する厚さ５００μｍのエポキシ樹脂３２ａが基板３２ｂ上に形成されたプラットフォーム３２を用意した。また、深さの勾配が形成される方向に沿って、液貯め３１の両側にＶ字状または矩形状の溝部２２ｃを形成し、該溝部３２ｃにポリマクラッド・ファイバ３９およびＬＥＤ３０１をそれぞれ配置する。このエポキシ樹脂１２ａの屈折率は波長０．８５μｍで１．５２であった。つづいて、プラットフォーム３２の液貯め３１に上記溶液３０を注入した。
【００９５】
溶液１０の注入後、図３（ｂ）に示すように、リッジに対応するパターンからなる複数の光導波路パターン３３ａを有するマスク３３を介して紫外線（ＵＶ光）３４をプラットフォーム３２上に照射した（図３（ｃ））。この際マスク３３に形成された各光導波路パターン３３ａの幅は長手方向に沿った一端部が２００μｍであり、他端部が３００μｍとなっている。したがって、各光導波路パターン３３ａの幅は長手方向に沿って連続的に変化している。上記ＵＶ光３４の照射量も各光導波路パターン３３ａの幅の変化に応じて、上記一端部に対する１７００ｍＪ／ｃｍ２  から上記他端部に対する２０００ｍＪ／ｃｍ２  まで連続的に変化させた。
【００９６】
ＵＶ光の照射後、試料をイソプロパノール溶液を用いて現像した。その結果、マスク３３の光導波路パターン３３ａに従い、光照射部のみ液状のエポキシオリゴマーが硬化し、図３（ｄ）に示すような形状のリッジ・パターン３５が作製できた。硬化後の屈折率は波長０．８５μｍで１．５４であった。その後、このリッジ・パターンに光硬化時の屈折率が波長０．８５μｍで１．５１になるように調整されたエポキシ樹脂をさらに塗布して硬化させ、光導波路を作製した。
【００９７】
このような操作によって、屈折率１．５１のエポキシ樹脂からなるクラッド３６と、１．５４の屈折率のコアの幅が長手方向に沿って２００μｍから３００μｍまで連続的に変化したコア３７とを有するマルチモードチャンネル光導波路３８が得られた（図３（ｅ）参照）。
【００９８】
このマルチモードチャンネル光導波路３８をダイシングソーによって一辺が５ｃｍの長さとなるように切り出し、さらに内径２００μｍで、かつ外径２３０μｍのポリマグラッド・ファイバ３９を用いて挿入損失を測定したところ、波長０．８５μｍで１ｄＢ以下、０．６３３μｍで１ｄＢ以下、波長１．３μｍで３．０ｄＢ以下であった。その時のファイバとの結合損失は０．１ｄＢ以下であった。また、挿入損失の偏波依存性は波長１．３μｍでも波長１．５５μｍでも０．１ｄＢ以下であった。さらに、この光導波路の損失は７５℃／９０％ＲＨの条件下においても１箇月以上変動しなかった。さらに、図３（ｆ）に示すように、このマルチモードチャンネル光導波路３８の参照符号３００で示すコア径３００μｍ側にＬＥＤ（発光面積２５０μｍ、発振波長０．６６μｍ）３０１を装着し、光結合を行った。その結果、ＬＥＤおよび光導波路の結合損失は１ｄＢ程度の良好な値であった。
【００９９】
以上の実施例１〜１３にもとづく口径変換用高分子光導波路パターン形成方法によれば、該実施例１〜１３に用いられる上記感光性材料は簡易なパターン形成能を持ち、また耐熱性および耐湿性に優れ、複屈折が小さいので、光部品との接続を容易に行うことを可能とする。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にもとづく口径変換用高分子光導波路パターン形成方法によれば、光通信、光情報処理システムにおいて部品間の接続を簡便とする口径変換用高分子光導波路部品を量産、低廉価することが容易となる。さらに、本発明を用いれば、接続の際重要となる光ビームの口径変換が実現可能となるため、一般光学や微小光学分野、光通信や光情報処理の分野で用いられる種々の光導波路、光集積回路または光配線板等に口径変換機能を容易に組み込むことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にもとづく口径変換用高分子光導波路パターン形成方法を説明するためのもので、（ａ）ないし（ｆ）は各工程を示す模式図である。
【図２】本発明にもとづく口径変換用高分子光導波路パターン形成方法を説明するためのもので、（ａ）ないし（ｆ）は各工程を示す模式図である。
【図３】本発明にもとづく口径変換用高分子光導波路パターン形成方法を説明するためのもので、（ａ）ないし（ｆ）は各工程を示す模式図である。
【符号の説明】
１０    溶液
１１    液貯め
１２    プラットフォーム
１３    マスク
１４    ＵＶ光
１５    リッジ・パターン
１６  クラッド
１７    コア
１８    マルチモード用チャンネル光導波路
２０    溶液
２１    液貯め
２２    溝
２３    光ファイバ（または半導体レーザ光源）
２４    光ファイバ（または受光器）
２５    マスク
２６    ＵＶ光
２７    リッジ・パターン
２８    クラッド
２９  マルチモードチャンネル光導波路
３０    溶液
３１    液貯め
３２    プラットフォーム
３３    マスク
３４    ＵＶ光
３５    リッジ・パターン
３６    クラッド
３７    コア
３８    マルチモードチャンネル光導波路
３９    ポリマクラッド・ファイバ
２００    光導波路素子
３００    コア径３００μｍ側
３０１    ＬＥＤ
【図１】
0003571482.tif 000036
【図２】
0003571482.tif 000037
【図３】
0003571482.tif 000038