(57)【要約】【課題】  クラッド層内でコア層が三次元的に湾曲して延設される光導波路部材を、簡便かつ高精度に作製するための、クラッド層の成形型及び成形型の製造方法を提供する。【解決手段】  型１０は、光導波路部材の第１クラッド層の表面を成形する第１成形面２４、第１成形面２４に局部的に突設され、第１クラッド層の溝を成形する第２成形面２６、並びに第１及び第２成形面２４、２６の反対側の接合面２８を備える型要素３０と、所望の湾曲形状を有する支持面３２を備える支持体３４とを、互いに組み合わせて構成される。型要素３０は、第１クラッド層の表面及び溝にそれぞれ対応するマスター表面及びマスター溝を有するマスターに対し、電鋳によって一様に積層形成した金属層から構成される。この型要素３０を、その接合面２８を支持面３２に密接させて支持体３４に固定することにより、第１及び第２成形面２４、２６に三次元的湾曲形状が付与される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に任意方向へ延びる溝を有するクラッド層と、該クラッド層の該溝に配置されるコア層とを備える光導波路部材の、該クラッド層を成形するための型において、
前記クラッド層の前記表面を成形する第１成形面、該第１成形面に局部的に突設され、前記クラッド層の前記溝を成形する第２成形面、及び該第１及び第２成形面の反対側の接合面を備え、撓曲可能な金属薄板からなる型要素と、
所望の湾曲形状を有する支持面を備え、前記型要素に比べて高い剛性を有する支持体とを具備し、
前記型要素の前記接合面と前記支持体の前記支持面とが互いに密接固定されて、該型要素の前記第１成形面が該支持面と実質的同一の湾曲形状を呈するとともに、前記第２成形面が該湾曲形状に沿って湾曲して延びること、
を特徴とする型。
【請求項２】
請求項１に記載の型の製造方法であって、
光導波路部材のクラッド層の表面及び溝にそれぞれ対応するマスター表面及びマスター溝を有するマスターを用意し、
前記支持体を用意し、
前記マスターの前記マスター表面及び前記マスター溝に、電鋳によって金属層を一様に積層形成し、
前記金属層を前記マスターから脱離して、前記第１成形面、前記第２成形面及び前記接合面を有する前記型要素を作製し、
前記型要素の前記接合面を前記支持体の前記支持面に密接固定して、該型要素を該支持面に沿って撓曲させること、
を特徴とする製造方法。
【請求項３】
前記金属層を前記マスターから脱離した後に、該金属層を仕上げ加工して前記型要素を作製する、請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記マスター表面を形成する第１端面を有する第１部材と、前記マスター溝の底面を形成する第２端面を有する第２部材とを、一体的に組み合わせることにより、前記マスターを用意する、請求項２又は３に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路部材の作製技術に関し、特に、光導波路部材のクラッド層を成形するための型、及びそのような型の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光導波路部材は、光通信技術において、光スイッチ、光カプラ等の機能を付加し得る光伝搬素子として知られており、近年、高分子材料から作製されるいわゆるポリマー光導波路部材が開発されている。従来のポリマー光導波路部材は、一般に、ガラス等の基材上に形成した平板状の第１クラッド層の表面に、光導波路となるコア層を所要の線状パターンで成形した後、コア層を覆うように第１クラッド層に平板状の第２クラッド層を積層して接合することにより作製される。
【０００３】
この種のポリマー光導波路部材の作製方法において、金型成形技術により、コア材料を配置するための溝を表面に有する第１クラッド層を成形することが提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に開示される光導波路作製方法では、まず、表面に溝を有するマスターを用意し、このマスターの溝を含む表面に金属めっき層を形成する。金属めっき層には、マスターの表面及び溝が転写されて、突条を有する転写面が形成される。次に、金属めっき層を剛性体に支持した状態でマスターから脱離し、剛性体と金属めっき層とからなる型部材を、所定の金型に組み込む。この状態で、金属めっき層の転写面及び突条は、金型内で第１クラッド層を成形するための成形面を構成する。そこで、金型に所望の樹脂材料を注入して、第１クラッド層を成形すると、第１クラッド層には、マスターの表面及び溝にそれぞれ対応する表面及び溝が形成される。その後、金型から取り出した第１クラッド層の溝を、コア材料で充填してコア層を形成し、さらに、コア層を覆うように第１クラッド層の表面に樹脂被覆を積層して、第２クラッド層を形成することにより、光導波路部材が作製される。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３２１４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したように、従来の光導波路部材の作製方法によれば、平板状の第１クラッド層の平坦な表面に沿って溝が形成され、この溝をコア材料で充填することにより、所要の線状パターンを有するコア層が形成される。このようにして作製された光導波路部材は、クラッド層内でコア層が二次元的な広がりを有して所要パターンに延設されたものとなる。しかし従来、クラッド層内でコア層が三次元的に湾曲して延設される構成を有した光導波路部材は、未だ実現されていない。例えば、光伝送システムにおける発光部の配置によっては、発光部から導入された光を三次元的に曲げて伝送することが要求される場合があり、そのような要求に応じ得る光導波路部材を、簡便かつ高精度に作製できるようにすることが求められている。
【０００６】
なお、本明細書で「コア層が三次元的に湾曲する」とは、光導波路部材の入力端と出力端との間で、光導波路部材の基準水平面（例えば第１クラッド層を支持する基材の表面）に対し交差する方向へ延びる形態を意味する。したがって、基準水平面に交差する仮想平面上でのみ二次元的に湾曲して延びる形態も、本明細書で規定する「三次元的に湾曲する」形態に含まれるものとする。
【０００７】
本発明の目的は、光導波路部材の作製技術において、クラッド層内でコア層が三次元的に湾曲して延設される光導波路部材を、簡便かつ高精度に作製するための、クラッド層の成形型を提供することにある。
本発明の他の目的は、そのような型の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、表面に任意方向へ延びる溝を有するクラッド層と、クラッド層の溝に配置されるコア層とを備える光導波路部材の、クラッド層を成形するための型において、クラッド層の表面を成形する第１成形面、第１成形面に局部的に突設され、クラッド層の溝を成形する第２成形面、及び第１及び第２成形面の反対側の接合面を備え、撓曲可能な金属薄板からなる型要素と、所望の湾曲形状を有する支持面を備え、型要素に比べて高い剛性を有する支持体とを具備し、型要素の接合面と支持体の支持面とが互いに密接固定されて、型要素の第１成形面が支持面と実質的同一の湾曲形状を呈するとともに、第２成形面がその湾曲形状に沿って湾曲して延びること、を特徴とする型を提供する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の型の製造方法であって、光導波路部材のクラッド層の表面及び溝にそれぞれ対応するマスター表面及びマスター溝を有するマスターを用意し、支持体を用意し、マスターのマスター表面及びマスター溝に、電鋳によって金属層を一様に積層形成し、金属層をマスターから脱離して、第１成形面、第２成形面及び接合面を有する型要素を作製し、型要素の接合面を支持体の支持面に密接固定して、型要素を支持面に沿って撓曲させること、を特徴とする製造方法を提供する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の製造方法において、金属層をマスターから脱離した後に、金属層を仕上げ加工して型要素を作製する、製造方法を提供する。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の製造方法において、マスター表面を形成する第１端面を有する第１部材と、マスター溝の底面を形成する第２端面を有する第２部材とを、一体的に組み合わせることにより、マスターを用意する、製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、金属薄板からなる型要素とより高い剛性を有する支持体との組み合わせからなる型が、三次元的湾曲形状の第１成形面及び第２成形面を有しているから、この型を用いた金型成形技術によって、クラッド層内でコア層が三次元的に湾曲して延設される光導波路部材を、簡便かつ高精度に作製することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、マスターのマスター表面及びマスター溝に電鋳によって一様に積層形成した金属層を型要素として使用するとともに、支持体の支持面に沿って型要素を撓曲させて固定することにより型を製造するようにしたから、所望の三次元的湾曲形状の第１成形面（つまり光導波路部材のクラッド層の表面を成形する面）及び第２成形面（つまり光導波路部材のクラッド層の溝を成形する面）を有する型を、容易かつ高精度に製造することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、電鋳によって形成された金属層の表面を高精度に仕上げ加工して、高精度の第１及び第２成形面を有する型要素を作製できるので、型によって成形されるクラッド層の表面及び溝に高い面精度を確保できる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、型の湾曲形状の第１及び第２成形面を形成するためのマスターは、平坦なマスター表面及び二次元的に延びるマスター溝を有していれば良いから、第１部材と第２部材とを互いに組み合わせることにより、極めて簡便に形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
図面を参照すると、図１は、光導波路部材を作製するための本発明の一実施形態による型１０の斜視図、図２は、型１０を用いて作製された光導波路部材１２の一例を示す斜視図、図３及び図４は、型１０の構成要素を示す図、図５及び図６は、型１０の製造方法を説明する図である。
【００１７】
図２に示すように、型１０を用いて作製可能な光導波路部材１２は、互いに積層して接合される第１クラッド層１４及び第２クラッド層１６と、それら第１及び第２クラッド層１４、１６の間に形成される少なくとも１つ（図では４つ）のコア層１８とを備える。第１クラッド層１４は、所望形状に湾曲する表面２０を有し、表面２０に、任意方向へ所要の線状パターンで延びる少なくとも１本（図では４本）の溝２２が形成される。コア層１８は、第１クラッド層１４の個々の溝２２に、密に収容して配置される。光導波路部材１２は、入力端１２ａと出力端１２ｂとを有する光伝搬素子であり、入力端１２ａから個々のコア層１８に入射した光を、所要の線状パターンを有するコア層１８内でその延長方向に伝搬させて、出力端１２ｂから外部に出射する。
【００１８】
型１０は、光導波路部材１２の第１クラッド層１４を、所望の樹脂材料から成形するために使用される。図１、図３及び図４に示すように、型１０は、第１クラッド層１４の表面２０を成形する第１成形面２４、第１成形面２４に局部的に突設され、第１クラッド層１４の個々の溝２２を成形する第２成形面２６、並びに第１及び第２成形面２４、２６の反対側の接合面２８を備える型要素３０と、所望の湾曲形状を有する支持面３２を備える支持体３４とを、互いに固定的に組み合わせて構成される。
【００１９】
型要素３０は、比較的容易に撓曲可能な金属薄板から形成され、第１成形面２４を有する平板部分３０ａと、第１成形面２４から局部的に隆起する第２成形面２６を有する少なくとも１本（図では４本）の突条部分３０ｂとを、一体に備える。型要素３０は、第１成形面２４、第２成形面２６及び接合面２８が、いずれも所定水準の表面粗さを有する平滑面として形成される。また、型要素３０の平板部分３０ａは、全体として一様な厚みを有する。なお、図示実施形態では、第２成形面２６を有する４本の突条部分３０ｂはいずれも、略矩形の横断面形状を有するとともに、その矩形断面を維持しつつ、長手方向中間の略同一部位で同一方向へ、互いに異なる曲率で湾曲して延長されている（図３（ａ））。
【００２０】
支持体３４は、型要素３０に比べて高い剛性を有する金属等のブロックから形成される。支持体３４は、支持面３２が所定水準の表面粗さを有する平滑面として形成される。また、支持体３４の支持面３２は、成形対象となる第１クラッド層１４の表面２０の湾曲形状に、ネガティブに対応する（つまり逆の曲率を有する）湾曲形状を有する。
【００２１】
型１０は、型要素３０の接合面２８と支持体３４の支持面３２とが、互いに密接状態で固定されることにより構成される。このような密接固定形態により、型要素３０の第１成形面２４は、支持体３４の支持面３２と実質的同一の湾曲形状を呈することになる。同時に、型要素３０の第２成形面２６は、第１成形面２４の湾曲形状に沿って湾曲して延びることになる。
【００２２】
上記構成を有する型１０は、型要素３０の第１及び第２成形面２４、２６を露出させた状態で、図示しない所定の金型に組み込まれる。その状態で、型要素３０の第１及び第２成形面２４、２６と、金型に予め設けられた他の成形面（図示せず）との協働により、第１クラッド層１４を成形するキャビティ（図示せず）が金型内に形成される。そこで、金型のキャビティに所望の樹脂材料を注入して、第１クラッド層１４を成形すると、型要素３０の第１及び第２成形面２４、２６によって、第１クラッド層１４に前述した湾曲形状の表面２０及び溝２２が形成される。その後、金型から取り出した第１クラッド層１４の溝２２を、所望のコア材料で隅々まで十分に充填してコア層１８を形成する。さらに、コア層１８を覆うように第１クラッド層１４の表面に所望の樹脂被覆を積層して、第２クラッド層１６を形成することにより、光導波路部材１２が作製される。
【００２３】
このようにして作製された光導波路部材１２は、第１及び第２クラッド層１４、１６内で、コア層１８が三次元的に湾曲して延設される構成を有する。したがって、例えば、光伝送システムにおける発光部及び受光部の配置等に起因して、発光部から導入された光を三次元的に曲げて伝送することが要求される場合にも、そのような要求に応じることができる。しかも、型１０を用いた金型成形技術によって、コア層１８を配置する溝２２を備えた第１クラッド層１４を、簡便かつ高精度に成形することができる。このように、型１０によれば、クラッド層１４、１６内でコア層１８が三次元的に湾曲して延設される光導波路部材１２を、簡便かつ高精度に作製することができる。
【００２４】
次に、図５及び図６を参照して、本発明の一実施形態による型１０の製造方法を説明する。
まず、成形対象となる光導波路部材１２の第１クラッド層１４の表面２０及び溝２２（図２）にそれぞれ対応するマスター表面３６及びマスター溝３８を有するマスター４０を用意する（図５（ａ））。マスター４０は、マスター表面３６を形成する第１端面４２をそれぞれに有する複数の第１部材４４と、マスター溝３８の底面を形成する第２端面４６をそれぞれに有する複数の第２部材４８とを、互いに一体的かつ固定的に組み合わせることにより構成される（図５（ｂ））。この場合、図示のように、第１部材４４の各々は、隣り合うマスター溝３８の間のマスター表面３６の幅に相当する厚みを有する板状部材からなり、その外周面の所定箇所が第１端面４２としてマスター表面３６を形成する。また、第２部材４８の各々は、マスター溝３８の幅に相当する厚みを有する板状部材からなり、その外周面の所定箇所が第２端面４６としてマスター溝３８の底面を形成する。
【００２５】
図５（ａ）に示すように、複数の第２部材４８のそれぞれは、全体に一様な厚みを有し、第２端面４６の長手方向中間の略同一部位で同一方向へ、互いに異なる曲率で湾曲している。それに伴い、複数の第１部材４４のそれぞれは、第１端面４２の長手方向中間の略同一部位で厚みを変化させつつ同一方向へ、互いに異なる曲率で湾曲している。そして、各第２部材４８の第２端面４６と、その両隣の第１部材４４の、第１端面４２に隣接する側面領域とにより、二次元的に湾曲して延びる各マスター溝３８が画定される。
【００２６】
次に、マスター４０のマスター表面３６及びマスター溝３８に、電鋳によって金属層を一様に積層形成する。そして、適当な厚みの金属層が得られた時点で、金属層をマスター４０から脱離する。このとき、図６に示すように、金属層５０には、マスター４０のマスター表面３６及びマスター溝３８が転写される。ここで、電鋳によって形成された金属層５０の表面は、この転写面も含めて通常は面精度が低いので、必要に応じて、マスター４０から脱離した金属層５０の各面を研磨等により仕上げ加工する。それにより、第１成形面２４、第２成形面２６及び接合面２８を有する型要素３０が作製される。
【００２７】
続いて、別工程で用意した支持体３４に対し、前述したように、型要素３０の接合面２８を支持体３４の支持面３２に密接させて、例えば適当な接着剤等の固着手段により型要素３０を固定する（図１）。このとき、型要素３０の第１成形面２４の適当な部位に適当な押圧力を加えることにより、型要素３０を支持面３２に沿って正確に撓曲させる。このようにして、支持体３４の支持面３２と実質的同一の湾曲形状を有する第１成形面２４と、第１成形面２４の湾曲形状に沿って三次元的に湾曲して延びる第２成形面２６とを、剛体である支持体３４に支持された型要素３０上に固定的に備えた型１０が製造される。
【００２８】
このように、本発明に係る型１０の製造方法によれば、マスター４０の表面に電鋳によって形成した金属層５０を、型要素３０として使用するとともに、支持体３４の支持面３２に沿って型要素３０を撓曲させて固定することにより、型１０を製造するようにしたから、所望の三次元的湾曲形状の第１成形面２４（光導波路部材１２の第１クラッド層１４の表面２０を成形する面）及び第２成形面２６（光導波路部材１２の第１クラッド層１４の溝２２を成形する面）を有する型１０を、容易かつ高精度に製造することができる。このような湾曲形状の第１及び第２成形面２４、２６を形成するためのマスター４０は、平坦なマスター表面３６及び二次元的に延びるマスター溝３８を有していれば良いので、複数の第１部材４４と第２部材４８とを互いに組み合わせることにより、極めて簡便に形成できる。なお、従来公知のフォトリソグラフ法によっても、マスター４０を作製できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態による型を示す斜視図である。
【図２】図１の型を用いて作製可能な光導波路部材の図で、（ａ）斜視図、及び（ｂ）線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。
【図３】図１の型を構成する型要素の図で、（ａ）平面図、及び（ｂ）矢印ＩＩＩから見た正面図である。
【図４】図１の型を構成する支持体の斜視図である。
【図５】図１の型を製造するためのマスターの図で、（ａ）平面図、及び（ｂ）線Ｖ−Ｖに沿った断面図である。
【図６】図５のマスターを用いて作製した型要素を示す正面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０    型
１２    光導波路部材
１４    第１クラッド層
１６    第２クラッド層
１８    コア層
２０    表面
２２    溝
２４    第１成形面
２６    第２成形面
２８    接合面
３０    型要素
３２    支持面
３４    支持体
３６    マスター表面
３８    マスター溝
４０    マスター
４２    第１端面
４４    第１部材
４６    第２端面
４８    第２部材
５０    金属層
【図１】
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【図２】
2006007527.tif 000004
【図３】
2006007527.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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