(57)【要約】【課題】環境温度の変化に対する寸法変化が小さい低熱膨張性フレキシブル光導波路を提供する。【解決手段】本発明の低熱膨張性フレキシブル光導波路１は、セルロース繊維を含有する基材１０と、基材１０の少なくとも一方の面に設けられた、クラッド部２１，２３およびコア部２２を備える光導波部２０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロース繊維を含有する基材と、該基材の少なくとも一方の面に設けられた、クラッド部およびコア部を備える光導波部とを備えることを特徴とする低熱膨張性フレキシブル光導波路。
【請求項２】
前記基材が、下記（１）〜（３）の物性を満たすナノファイバーの不織布であることを特徴とする請求項１に記載の低熱膨張性フレキシブル光導波路。
（１）６０μｍ厚での波長６００ｎｍの光の平行光線透過率が７０％以上である。
（２）ＪＩＳ  Ｋ７１６１法によるヤング率が１０ＧＰａ以上である。
（３）ＡＳＴＭ  Ｄ６０６法による線熱膨張係数が１０ｐｐｍ／Ｋ以下である。
【請求項３】
ナノファイバーの不織布を構成するナノファイバーが木粉から得られることを特徴とする請求項２に記載の低熱膨張性フレキシブル光導波路。
【請求項４】
前記セルロース繊維を構成するセルロースの水酸基の一部が化学修飾されていることを特徴とする請求項２または３に記載の低熱膨張性フレキシブル光導波路。
【請求項５】
セルロース繊維を含有する基材の少なくとも一方の面に、クラッド部形成用樹脂により第１クラッド部を形成する第１クラッド部形成工程と、
前記第１クラッド部の表面に、前記クラッド部形成用樹脂よりも屈折率の大きいコア部形成用樹脂を供給するコア部形成用樹脂供給工程と、
第１クラッド部の表面に供給したコア部形成用樹脂に、凹凸が形成されたソフトスタンパを押圧し、前記凹凸を前記コア部形成用樹脂に転写してコア部を形成するコア部形成工程と、
第１クラッド部およびコア部をクラッド部形成用樹脂で被覆して第２クラッド部を形成する第２クラッド部形成工程とを有することを特徴とする低熱膨張性フレキシブル光導波路の製造方法。
【請求項６】
コア部形成用樹脂が光硬化性樹脂であり、
コア部形成工程では、ソフトスタンパの凹凸をコア部形成用樹脂に転写した後に、該コア部形成用樹脂に活性エネルギー線を照射し、コア部形成用樹脂を硬化させて、コア部を形成することを特徴とする請求項５に記載の低熱膨張性フレキシブル光導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に使用されるフレキシブル光導波路およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の高度情報化から、大容量の情報を高速に伝送できる通信システムが望まれており、そのような通信システムとして、波長分割多重（ＷＤＭ）システム等の光通信システムの開発がさかんに行われている。
光通信システムにおいては、光導波路が重要な構成要素として使用されている。光導波路としては、近年、柔軟性および強靭性に優れることから、高分子材料のフレキシブル光導波路が注目されている。
フレキシブル光導波路の製造方法としては、例えば、フォトリソグラフィ法、インプリント法が知られている。そのうち、インプリント法は、表面形状の転写を利用する方法である（非特許文献１，２参照）。このインプリント法は、フォトリソグラフィ法に比べて、コアをクラッド上に形成する際にコアパターン形成のための現像作業が不要となるため高効率で製造でき、しかもレジスト材が不要になるため低コストにできる。このようなことから、インプリント法によるフレキシブル光導波路の製造は工業的に有用である。
【０００３】
図６に、従来のインプリント法によるフレキシブル光導波路の製造方法を示す。
従来の製造方法では、まず、基板１０１上に作製した下部クラッド１０２上に、コアを形成する紫外線硬化型樹脂１０３を塗布する（図６（ａ））。
次いで、一方の面に凹凸１０４ａを有する金型１０４を、紫外線硬化型樹脂１０３に圧力をかけながら押し当て、金型１０４の凹凸１０４ａを転写する（図６（ｂ））。具体的には、紫外線硬化型樹脂１０３と凹凸１０４ａとが接するように金型１０４を配置してから、金型１０４の凹凸１０４ａに対向する面の全面にわたって圧力をかける。この金型１０４の全面からの圧力により、金型１０４の凹部に紫外線硬化型樹脂１０３の一部を充填し、残りの紫外線硬化型樹脂１０３を外へ押し出す。
次いで、紫外線を照射することによって、凹部に充填された紫外線硬化型樹脂１０３を硬化し、金型１０４を下部クラッド１０２から引き離す。これにより、下部クラッド１０２上にコア１０５を形成する（図６（ｃ））。
次いで、下部クラッド１０２およびコア１０５の上に上部クラッド１０６を製膜することで、フレキシブル光導波路１０７を基板１０１上に作製する（図６（ｄ））。その後、得られたフレキシブル光導波路１０７を、基板１０１から剥離する。
これにより、図６（ｅ）に示すような、下部クラッド１０２、コア１０５および上部クラッド１０６を備えるフレキシブル光導波路１０７を得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】杉原興浩  他５名、「成形加工法を用いた大口径高分子光導波路作製」、信学技報、ＯＭＥ２００３−８３、２００３年、ｐ．１７−２１
【非特許文献２】佐野彰彦  他２名、「複製ポリマ光導波路「ＳＰＩＣＡ」」、信学技報、ＯＭＥ２００３−８２、２００３年、ｐ．１３−１６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フレキシブル光導波路では、光の入出力端に４５°光路変換ミラーとしての機能を有する傾斜面を形成することがある。その傾斜面での光の進行方向の屈曲を利用して、コアと、フレキシブル光導波路の近傍に配置した発光器（例えば垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）等の面発光レーザー）または受光器（例えばフォトダイオード）とを光結合する。ところが、従来のフレキシブル光導波路を用いた場合には、環境温度が変化すると、寸法変化が生じ、光結合しにくくなり、光信号の確実な送受信ができなくなることがあった。
【０００６】
また、図６に示すインプリント法では、金型１０４で紫外線硬化型樹脂１０３を押し込んだ際に、凸部１０４ｂと下部クラッド１０２の間の紫外線硬化型樹脂をほぼ完全に押し出さなければならない。そのため、金型１０４の凸部の表面平坦性および下部クラッド１０２の表面平坦性が高いことが求められる。金型１０４の凸部１０４ｂおよび下部クラッド１０２の表面平坦性が低いと、金型１０４に対して面で圧力をかけて、余分な紫外線硬化型樹脂１０３を押し出しても、金型１０４の凸部１０４ｂと下部クラッド１０２の間に紫外線硬化型樹脂が残ることになる。そのため、コア１０５と同様に屈折率が大きい部分が下部クラッド１０２と上部クラッド１０６の間に形成されるため、表面の粗さが入射光の波長よりも大きい場合には、コア１０５以外の部分で光が伝搬し、光導波路として適さないものになる。そこで、金型１０４の表面の粗さは、少なくとも入射光の波長よりも小さくする必要があるが、金型１０４の表面粗さを小さくすると、金型１０４が高価なものになる。また、下部クラッド１０２の表面の粗さも入射光の波長よりも小さくする必要があるので、コスト増を招いてしまう。
さらに、表面平坦性に優れた下部クラッド１０２を得るためには、下部クラッド１０２が積層される基板１０１に対して、下部クラッド１０２よりも高い表面平坦性が要求される。したがって、従来のナノインプリント法では、使用できる基板が、表面平坦性に優れたシリコンや石英等の硬い基板に限定されていた。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、環境温度の変化に対する寸法変化が小さい低熱膨張性フレキシブル光導波路を提供することを目的とする。また、環境温度の変化に対する寸法変化が小さい低熱膨張性フレキシブル光導波路が得られる上に、基板およびコアを形成するための型の表面平坦性の影響が小さい低熱膨張性フレキシブル光導波路の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［１］  セルロース繊維を含有する基材と、該基材の少なくとも一方の面に設けられた、クラッド部およびコア部を備える光導波部とを備えることを特徴とする低熱膨張性フレキシブル光導波路。
［２］  前記基材が、下記（１）〜（３）の物性を満たすナノファイバーの不織布であることを特徴とする［１］に記載の低熱膨張性フレキシブル光導波路。
（１）６０μｍ厚での波長６００ｎｍの光の平行光線透過率が７０％以上である。
（２）ＪＩＳ  Ｋ７１６１法によるヤング率が１０ＧＰａ以上である。
（３）ＡＳＴＭ  Ｄ６０６法による線熱膨張係数が１０ｐｐｍ／Ｋ以下である。
［３］  ナノファイバーの不織布を構成するナノファイバーが木粉から得られることを特徴とする［２］に記載の低熱膨張性フレキシブル光導波路。
［４］  前記セルロース繊維を構成するセルロースの水酸基の一部が化学修飾されていることを特徴とする［２］または［３］に記載の低熱膨張性フレキシブル光導波路。
［５］  セルロース繊維を含有する基材の少なくとも一方の面に、クラッド部形成用樹脂により第１クラッド部を形成する第１クラッド部形成工程と、
前記第１クラッド部の表面に、前記クラッド部形成用樹脂よりも屈折率の大きいコア部形成用樹脂を供給するコア部形成用樹脂供給工程と、
第１クラッド部の表面に供給したコア部形成用樹脂に、凹凸が形成されたソフトスタンパを押圧し、前記凹凸を前記コア部形成用樹脂に転写してコア部を形成するコア部形成工程と、
第１クラッド部およびコア部をクラッド部形成用樹脂で被覆して第２クラッド部を形成する第２クラッド部形成工程とを有することを特徴とする低熱膨張性フレキシブル光導波路の製造方法。
［６］  コア部形成用樹脂が光硬化性樹脂であり、
コア部形成工程では、ソフトスタンパの凹凸をコア部形成用樹脂に転写した後に、該コア部形成用樹脂に活性エネルギー線を照射し、コア部形成用樹脂を硬化させて、コア部を形成することを特徴とする［５］に記載の低熱膨張性フレキシブル光導波路の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の低熱膨張性フレキシブル光導波路では、環境温度の変化に対する寸法変化が小さい。そのため、本発明の低熱膨張性フレキシブル導波路を面発光レーザーやフォトダイオードに光結合させる場合、環境温度が変化しても確実に光結合でき、光信号の確実な送受信が可能になる。
本発明の低熱膨張性フレキシブル光導波路の製造方法によれば、環境温度の変化に対する寸法変化が小さい低熱膨張性フレキシブル光導波路が得られる上に、基板およびコアを形成するための型の表面平坦性の影響が小さい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の低熱膨張性フレキシブル光導波路の一実施形態例を示す断面図であり、（ａ）はコア部の長さ方向に沿って切断した際の断面図、（ｂ）はコア部の長さ方向に対して垂直に切断した際の断面図である。
【図２】フレキシブル光導波路における光結合を説明する図であって、（ａ）は図１に示す低熱膨張性フレキシブル光導波路を用いた場合の図であり、（ｂ）は従来のフレキシブル光導波路を用いた場合の図である。
【図３】本発明の低熱膨張性フレキシブル光導波路の製造方法の一実施形態例を説明する図である。
【図４】本実施形態例の製造方法で使用するソフトスタンパを作製する方法を説明する図である。
【図５】本実施形態例の製造方法で使用するソフトスタンパを得るための金型を作製する方法を説明する図である。
【図６】従来のフレキシブル光導波路の製造方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（低熱膨張性フレキシブル光導波路）
本発明の低熱膨張性フレキシブル光導波路（以下、「フレキシブル光導波路」と略す。）の一実施形態例について説明する。
図１に、本実施形態例のフレキシブル光導波路を示す。本実施形態例のフレキシブル光導波路１は、板状であり、基材１０と、基材１０の一方の面に設けられた光導波部２０とを備える。
また、本実施形態例のフレキシブル光導波路１の長さ方向の一方の端部には、フレキシブル光導波路１の表面１ａに対する角度θが４５°の傾斜面１ｂが形成されている。
【００１２】
基材１０は、セルロース繊維を含有するシートである。
基材１０は、セルロース繊維のナノファイバーの不織布が好ましい。以下、「ナノファイバーの不織布」のことを「ナノファイバーシート」と称する。また、「ナノファイバー」とは、平均繊維径が４〜２００ｎｍの繊維のことである。
ナノファイバーシートは、通常、物理的に表面平滑化処理されているため、表面平坦性が高く、透明性が高い。したがって、光信号を透過させることもできる。このようなナノファーバーシートは、フレキシブル光導波路１に適している。
また、ナノファイバーシートはマトリクス材料を含まないため、弾性率が高く、線熱膨張係数が小さい。
【００１３】
ナノファイバーシートとしては、フレキシブル光導波路１により適していることから、下記（１）〜（３）の物性を満たすものが好ましい。
（１）６０μｍ厚での波長６００ｎｍの光の平行光線透過率が７０％以上である。
ここで、平行光線透過率は、ナノファイバーシートの厚さ方向に波長６００ｎｍの光を照射した際の平行光線透過率（直線光線透過率）である。平行光線透過率は、空気をレファレンスとして、光源とディテクターを被測定基板（試料基板）を介して、かつ基板に対して垂直となるように配置し、平行光線（直線透過光）のみを検出するようにディテクターと比測定基板を充分に離して測定することにより求める。
（２）ＪＩＳ  Ｋ７１６１法によるヤング率が１０ＧＰａ以上である。
（３）ＡＳＴＭ  Ｄ６０６法による線熱膨張係数が１０ｐｐｍ／Ｋ以下である。
なお、ナノファイバーシートに面内異方性がある場合には、２方向の平均値が上記物性（１）〜（３）を満たすことが好ましい。
【００１４】
ナノファイバーシートの６０μｍ厚での波長６００ｎｍの光の平行光線透過率が７０％以上であれば、光信号をより透過させることができる。
ナノファイバーシートの平行光線透過率は、好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上である。ナノファイバーシートの平行光線透過率は高い程よいが、通常その上限は９２％以下である。
ナノファイバーシートのヤング率が１０ＧＰａ以上であれば、熱膨張係数、弾性率、熱伝導率をいずれも充分なものにできる。
ナノファイバーシートのヤング率は好ましくは１２ＧＰａ以上、より好ましくは１３ＧＰａ以上である。ヤング率は高い程好ましいが、通常その上限は１５ＧＰａ以下である。
ナノファイバーシートの線熱膨張係数が１０ｐｐｍ／Ｋ以下であれば、環境温度に対する寸法変化がより小さくなる。
ナノファイバーシートの線熱膨張係数は、好ましくは８ｐｐｍ／Ｋ以下、より好ましくは５ｐｐｍ／Ｋ以下である。
【００１５】
上記（１）〜（３）の物性を満たすナノファイバーの不織布を得るためには、ナノファイバーとして、後述する木粉から得たものを使用すればよい。
【００１６】
ナノファイバーシートのナノファイバーは、木粉から得られることが好ましい。ナノファイバーを木粉から得る際には、リグニン除去処理及びヘミセルロース除去処理を適宜施した後、乾燥させることなく機械的解繊を行うことにより、結晶セルロースを破壊するような過度な解繊処理を必要とすることなく、結晶化度を高く維持しながらナノファイバー化できる。しかも、繊維の分岐もないため、均一でうねりや反りのないシートを得ることができ、複屈折を低減することができる。
【００１７】
木粉としては、木材の粉、竹材の粉などが好適に使われる。
また、木粉の中でも長径が２ｍｍ以下で、３０μｍ以上のものが好適である。木粉の長径が２ｍｍ以下であれば、その後の機械的解繊工程で充分に解繊できる。木粉の長径が３０μｍ以上であれば、粉砕時でのセルロース結晶の破壊を防止でき、結晶化度を充分に高めることができる。
木粉の長径の上限は、より好ましくは２ｍｍ以下、特に好ましくは１ｍｍ以下、最も好ましくは５００μｍ以下である。
木粉の長径の下限は、より好ましくは３０μｍ以上、特に好ましくは５０μｍ以上、最も好ましくは１００μｍ以上である。
木粉の長径と短径の比（長径／短径）は、好ましくは４０以下、より好ましくは２０以下、最も好ましくは１０以下である。この比は通常１以上である。木粉の長径と短径の比が４０以下であれば、グラインダーで処理しやすい。
【００１８】
また、ナノファイバーとしては、特開２００３−１５５３４９号公報、特開２００８−２４７８８号公報等に記載されたバクテリアセルロースも挙げられる。しかし、バクテリアセルロースは高価である上に、繊維に分岐があり、均一でうねりや反りのないシートを得ることが難しく、しかも複屈折が大きいなどの問題があるため、好ましくない。
また、ナノファイバーは、コットンまたはパルプから得ることもできる。しかし、コットンは、リグニンやヘミセルロースを含まないために機械的解繊効果が不充分で、例えばグラインダー処理で解繊する場合、木粉の１０倍以上の解繊処理時間を要するために、結晶セルロースが破壊されて結晶化度が低下する傾向にある。
また、パルプでは、水分含有量が通常、常温で１０質量％程度であり、乾燥が行われるために、やはり機械的解繊効率が低い。
【００１９】
ナノファイバーシートを構成するセルロースは、その水酸基の一部が化学修飾されていることが好ましい。セルロースの水酸基を化学修飾すれば、耐熱性を高め、熱分解温度の向上、変色防止、線熱膨張係数のさらなる低下、吸湿性の低減を図ることができる。
水酸基の化学修飾により形成される官能基としては、例えば、アセチル基、メタクリロイル基、プロパノイル基、ブタノイル基、ｉｓｏ−ブタノイル基、ペンタノイル基、ヘキサノイル基、ヘプタノイル基、オクタノイル基、ノナノイル基、デカノイル基、ウンデカノイル基、ドデカノイル基、ミリストイル基、パルミトイル基、ステアロイル基、ピバロイル基、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアノイル基、メチル基、エチル基、プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ブチル基、ｉｓｏ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、ミリスチル基、パルミチル基、ステアリル基等が挙げられる。これらの官能基のうちの１種がセルロースに形成されていてもよいし、２種以上が形成されていてもよい。
これらのうち、エステル系官能基が好ましく、とりわけ、アセチル基等のアシル基、及び／又はメタクリロイル基がより好ましい。
【００２０】
化学修飾の程度は、水酸基の置換割合が小さいと、化学修飾による耐熱性、吸湿性等の改善効果を充分に得ることができず、置換割合が高いと、化学修飾のための処理でナノファイバーの結晶セルロースが破壊されるおそれがある。
このようなことから、置換度として上限が１．２以下であることが好ましく、０．８以下であることがより好ましく、０．６以下であることが特に好ましい。また、下限が０．０５以上であることが好ましく、０．２以上であることがより好ましく、０．４以上であることが特に好ましい。
置換度とは、無水グルコース単位に存在する３個の水酸基に対して導入された置換基数である。例えばアセチル基置換度（ＤＳ）は次の計算式で求められる。
ＤＳ＝｛（反応後のシート質量）／（反応前のシート質量）×１６２．１４−１６２．１４｝／４２
ただし、各シートの質量は、リグニン、ヘミセルロースを除くセルロースシートの値として計算する。
【００２１】
ナノファイバーシートのセルロースの水酸基を化学修飾する方法としては、ナノファイバーシートを、酸、アルコール、ハロゲン化試薬、酸無水物、及びイソシアナートよりなる群から選ばれる１種又は２種以上の化学修飾剤を含む溶液に浸漬し、反応させて、ナノファイバーのセルロース繊維の水酸基を化学修飾する方法が挙げられる。
化学修飾剤の具体例については表１に示す。
なお、メタクリロイル基、ピバロイル基、長鎖アルキル基、長鎖アルカノイル基、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアノイル基等のように比較的嵩高い官能基を導入する場合には、一工程で置換度にすることは困難である。そのため、嵩高い官能基を導入する場合には、嵩高い官能基を一旦導入した後、再度化学修飾を行って、残余の水酸基にアセチル基、プロパノイル基、メチル基、エチル基等の嵩の小さい官能基を導入して置換度を高めることが好ましい。
【００２２】
【表１】
2011075996.tif 000003
【００２３】
本実施形態例における光導波部２０は、基材１０の表面に設けられた第１クラッド部２１と、第１クラッド部２１の基材１０と反対側の面に複数設けられたコア部２２と、第１クラッド部およびコア部２２を被覆する第２クラッド部２３とを有する。
【００２４】
第１クラッド部２１および第２クラッド部２３を構成する樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の硬化物、光硬化性樹脂の硬化物のいずれでもよい。通常、第１クラッド部２１および第２クラッド部２３は、同一の樹脂が使用される。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリシラン、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリアミドなどが挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。
光硬化性樹脂としては、例えば、ポリイミド、シリコーン樹脂、アクリル樹脂・エポキシ樹脂などが挙げられる。
【００２５】
本実施形態例におけるコア部２２は、フレキシブル光導波路１の長さ方向に沿って形成され、長さ方向に対して垂直に切断した際の断面が矩形状のものである。
コア部２２を形成する樹脂は、第１クラッド部２１および第２クラッド部２３よりも屈折率が大きいものである。すなわち、上述した熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂のうち、第１クラッド部２１および第２クラッド部２３よりも屈折率が大きいものが選択される。
【００２６】
フレキシブル光導波路１では、傾斜面１ｂが４５°反射ミラーになっている。そのため、外部から傾斜面１ｂに対して４５°の角度で光を当てることで、進行方向を傾斜面１ｂにて９０°屈曲させてコア部２２に通すことができる。また、コア部２２を通った光の進行方向を傾斜面１ｂにて９０°屈曲させて、外部に出射することができる。
具体的に、図２（ａ）に示すように、支持体２の上に面発光レーザー３を設け、フレキシブル光導波路１を、面発光レーザー３の光が傾斜面１ｂに４５°の角度で当たるように配置した場合には、面発光レーザー３から光を傾斜面１ｂにて９０°屈曲させて、コア部２２に入射させることができる。
また、面発光レーザー３の代わりにフォトダイオードを配置した場合には、コア部２２を通った光を傾斜面１ｂにて９０°屈曲させて、フォトダイオードに入射させることができる。
【００２７】
上述したような、熱膨張しにくいセルロース繊維を含有する基材１０に光導波部２０が設けられたフレキシブル光導波路１では、光導波部２０の熱膨張率が基材１０に保持される。そのため、フレキシブル光導波路１全体の熱膨張性が低く、具体的には線熱膨張係数が１０ｐｐｍ以下になる。このようなフレキシブル光導波路１によれば、環境温度が変化しても、確実に光結合でき、光信号を確実な送受信できる。
具体的には、線熱膨張係数が１０ｐｐｍ以下であると、例えば環境温度が６０℃変動した際のコア部２２の位置ずれ長さが５μｍになる。したがって、発光径が２０μｍの面発光レーザー３の光をコア部２２に入射させる場合、位置ずれ長さが面発光レーザー３の発光径に対して小さいため、面発光レーザー３の光は傾斜面１ｂに当たり、コア部２２に光を結合することができる。
【００２８】
なお、セルロース繊維を含有する基材を備えない従来のフレキシブル光導波路では、環境温度の変化によって熱膨張しやすい。通常、光導波部を構成する樹脂の線熱膨張係数は６０〜７０ｐｐｍ程度である。このような線熱膨張係数では、光導波路の長さが１ｃｍの場合には０．６μｍ／℃の変化率でコア部の位置が変化する。したがって、環境温度が６０℃変化した場合には、コア部の位置は３０μｍずれる。３０μｍ位置ずれすると（図２（ｂ）の破線）、発光径が２０μｍの面発光レーザー３の光をコア部２２に入射させる場合には、面発光レーザー３の光が傾斜面１ｂに当たらなくなるため、コア部２２に光結合できない。
【００２９】
（フレキシブル光導波路の製造方法）
次に、上記フレキシブル光導波路の製造方法について説明する。
本実施形態例のフレキシブル光導波路の製造方法は、第１クラッド部形成工程と、コア部形成用樹脂供給工程と、コア部形成工程と、第２クラッド部形成工程と、傾斜面形成工程とを有する。
以下に示す製造方法は、第１クラッド部２１および第２クラッド部２３を形成するクラッド部形成用樹脂、コア部２２を形成するコア部形成用樹脂として、光硬化性樹脂を用いる例である。
以下、各工程について説明する。
【００３０】
［第１クラッド部形成工程］
第１クラッド部形成工程では、図３（ａ）に示すように、基材１０の一方の面にクラッド部形成用樹脂を積層して第１クラッド部２１を形成する。
クラッド部形成用樹脂の基材１０への供給方法としては、例えば、各種コーター（例えば、スピンコーター、バーコーター等）を用いた塗工、スプレーを用いた吹き付け、滴下、押出ラミネートなどが適用される。
本実施形態例では、基材１０にクラッド部形成用樹脂を供給した後、必要に応じて乾燥させ、次いで、クラッド部形成用樹脂に活性エネルギー線（紫外線または電子線）を照射して硬化させて、第１クラッド部２１を形成する。
【００３１】
［コア部形成用樹脂供給工程］
コア部形成用樹脂供給工程では、図３（ｂ）に示すように、第１クラッド部形成用工程で形成した第１クラッド部２１の表面の全面にコア部形成用樹脂２２ａを供給する。
その際の、コア部形成用樹脂２２ａの供給方法としては、第１クラッド部形成用工程におけるクラッド部形成用樹脂の供給方法と同様の方法が適用される。
コア部形成用樹脂２２ａとしては、クラッド部形成用樹脂よりも屈折率の大きいものが使用される。また、コア形成用樹脂２２ａは、流動化できるものであればよく、例えば、液体状であってもよいし、ゲル状であってもよい。
【００３２】
［コア部形成工程］
コア部形成工程では、まず、コア部形成用樹脂供給工程にて第１クラッド部２１の表面の全面に供給したコア部形成用樹脂２２ａの上に、凹凸５１が形成されたソフトスタンパ５０を配置する。その際、ソフトスタンパ５０の一端の凹部がコア部形成用樹脂２２ａに接触するようにし、他端は反った状態にする。
次いで、図３（ｃ）に示すように、コア部形成用樹脂２２ａに接している端部側から、ソフトスタンパ５０にローラ６０を押し当て、さらにローラ６０を他端に向かって転がすことによって、ソフトスタンパ５０をコア部形成用樹脂２２ａに押圧する。このように、線状に圧力を付与して、ソフトスタンパ５０の凸部５１ａによってコア部形成用樹脂２２ａを押し込み、凹部５１ｂ内に充填させることにより、ソフトスタンパ５０の凹凸５１の形状を転写させる。
【００３３】
コア部形成工程で使用されるソフトスタンパ５０は、可撓性を有するスタンパ（型）のことである。
ソフトスタンパ５０における「凹部」とは、ソフトスタンパ５０の片面に形成された窪みであり、「凸部」とは「凹部」以外の部分である。
【００３４】
ソフトスタンパ５０を構成する材料としては、例えば、シクロオレフィン系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリイミド、ポリアミド等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、アクリル、エポキシ樹脂を紫外線硬化性樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などが挙げられる。
【００３５】
上記ソフトスタンパ５０は、例えば、凹凸が形成された金型を用いて作製される。すなわち、まず、図４（ａ）に示すように、金型７０の凹凸７１が形成されている面７０ａに、溶液状のソフトスタンパ形成用樹脂５０ａを塗工する。その際、ソフトスタンパ形成用樹脂５０ａの塗工量は、金型７０の凹部７１ｂにソフトスタンパ形成用樹脂５０ｂが充分に充填される量とする。また、塗工方法としては、各種コーター（例えば、スピンコーター、バーコーター等）を用いた塗工、スプレーを用いた吹き付け、滴下などが適用される。
なお、金型７０の凸部７１ａのパターンは、フレキシブル光導波路１のコア部２２のパターンである。
【００３６】
上記金型７０は、例えば、以下のように作製される。
まず、図５（ａ）に示すように、金型の基体となる基板７０ｂの片面７０ｃに、切削手段８０を押し当て、切削手段８０を所定のパターンで移動させることにより、図５（ｂ）に示すように、基板７０ｂを切削して凹部７１ｂを形成する。これにより、凹部７１ｂが形成された金型７０を得ることができる。
基板７０ｂとしては、切削により溝を形成できる材質であればよく、例えば、シリコン基板、樹脂板、樹脂フィルム、セラミック板、ガラス板などが使用される。
切削手段８０としては、基板７０ｂの片面７０ｃに凹部７１ｂを形成できればよく、例えば、エンドミル、厚さが薄い（コア部の幅程度の厚さ）グラインダー、ダイシングソーなどが使用される。
【００３７】
次いで、図４（ｂ）に示すように、塗工したソフトスタンパ形成用樹脂５０ａの上に、フィルム状のソフトスタンパ形成用樹脂５０ｂを積層する。その際、金型７０の一端側にフィルム状のソフトスタンパ形成用樹脂５０ｂを載せ、金型７０に載せた側の端部から、フィルム状のソフトスタンパ形成用樹脂５０ｂにローラ６０を押し当てる。さらにローラ６０を他端に向かって転がすことによって、フィルム状のソフトスタンパ形成用樹脂５０ｂの全体を金型に押圧する。このように、ローラ６０により線状に圧力を付与して、フィルム状のソフトスタンパ形成用樹脂５０ｂの一部を凹部７１ｂ内に充填させる。
【００３８】
フィルム状のソフトスタンパ形成用樹脂５０ｂは、図示例のように、金型７０の凹凸のある面７０ａの全体に接触する大きさで積層させてもよいし、一部に接触する大きさで積層させてもよい。たたし、フィルム状のソフトスタンパ形成用樹脂５０ｂを金型７０の凹凸のある面７０ａの一部に接触する大きさで積層させる場合には、フィルム状のソフトスタンパ形成用樹脂５０ｂをローラ６０によって押圧できる位置に配置する。
【００３９】
次いで、ソフトスタンパ形成用樹脂５０ｂが押圧された状態のまま金型７０を加熱して成形した後、図４（ｃ）に示すように、金型７０から剥離する。これにより、金型７０の凹凸７１が転写されたソフトスタンパ５０を得る。
【００４０】
コア部形成工程では、ソフトスタンパ５０の凹凸５１をコア部形成用樹脂２２ａに転写した後、ソフトスタンパ５０を剥離し、ソフトスタンパ５０の凹凸５１が転写されたコア部形成用樹脂２２ａに活性エネルギー線を照射して、図３（ｄ）に示すように、コア部２２を形成する。
【００４１】
［第２クラッド部形成工程］
第２クラッド部形成工程では、まず、基材１０の上に形成された第１クラッド部２１およびコア部２２をクラッド部形成用樹脂で被覆する。その際の、クラッド部形成用樹脂の供給方法としては、第１クラッド部形成用工程におけるクラッド部形成用樹脂の供給方法と同様の方法が適用される。
次いで、第１クラッド部２１およびコア部２２を被覆したクラッド部形成用樹脂に活性エネルギー線（紫外線または電子線）を照射して硬化させて、第２クラッド部２３を形成する。
これにより、図３（ｅ）に示すような、第１クラッド部２１、コア部２２および第２クラッド部２３を備える積層樹脂板１ｃを得る。
【００４２】
［傾斜面形成工程］
傾斜面形成工程では、切削工具（例えば、半導体基板切削用に利用されるダイシングソー）を用いて、第２クラッド部形成工程で得られた積層樹脂板１ｃの長さ方向の一端を切削する。これにより、４５°反射ミラーになる傾斜面１ｂを形成する。
以上の工程を経ることにより、フレキシブル光導波路１を得る。
【００４３】
ローラ６０を用いてソフトスタンパ５０を線状に押圧する上記実施形態例の製造方法では、ソフトスタンパ５０の凸部５１ａによって押し出されたコア部形成用樹脂２２ａを、ローラ６０の押圧力により、ローラ６０の移動方向に向かって、凸部５１ａおよび第１クラッド部２１の表面に沿って移動させることができる。そのため、ソフトスタンパ５０の凸部５１ａの表面や第１クラッド部２１の表面が粗くても、あるいは反っていても、ソフトスタンパ５０の凸部５１ａと第１クラッド部２１との間にコア部形成用樹脂２２ａが残りにくい。コア部形成用樹脂２２ａが残ったとしても、用いる光の波長と同程度かそれ以下になり、影響が少ない。よって、ソフトスタンパ５０および第１クラッド部２１の表面平坦性の要求レベルを緩和できる。
また、本実施形態例の製造方法では、クラッド部形成用樹脂、コア部形成用樹脂として、光硬化性樹脂を用いるため、短時間にかつ簡便に第１クラッド部２１、第２クラッド部２３およびコア部２２を形成できる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されない。
例えば、上記実施形態例のフレキシブル光導波路１では、基材１０の片面のみに光導波部２０を備えていたが、基材１０の両面に光導波部２０を備えてもよい。
また、コア部２２は複数でなくてもよく、１つでも構わない。
また、上記実施形態例のフレキシブル光導波路１は４５°反射ミラーになる傾斜面１ｂを有していたが、本発明のフレキシブル光導波路は、傾斜面を有していなくてもよい。
【００４５】
また、上記実施形態例の製造方法におけるコア部形成用樹脂供給工程では、第１クラッド部２１の表面の全面にコア部形成用樹脂２２ａを供給したが、第１クラッド部２１の表面の一部のみにコア部形成用樹脂２２ａを供給してもよい。ただし、その場合には、コア部形成用樹脂２２ａを、ローラ６０によって押圧できる位置に配置する。
また、上記実施形態例のコア部形成工程で用いたソフトスタンパ５０は、金型から転写した一次ソフトスタンパであるが、一次ソフトスタンパから得た二次ソフトスタンパを用いてもよい。さらに、三次以上のソフトスタンパを用いてもよい。
【実施例】
【００４６】
フレキシブル光導波路を製造する準備として、ソフトスタンパ作製用金型およびソフトスタンパを作製した。
まず、金型の基体となるシリコン基板の片面に、エンドミルの先端を押し当て、エンドミルの先端を回転させながらエンドミルを直線的に移動させた。これにより、シリコン基板を切削して、凹部が形成された金型を得た。その際、非切削部（凸部）がフレキシブル光導波路のコア部のパターンになるようにした。
【００４７】
次いで、金型の凹部が形成された面に、シクロオレフィン樹脂のメシチレン溶液（濃度８０質量％）を滴下し、スピンコートにより金型全体に広げて、塗工した。
次いで、塗工したシクロオレフィン樹脂の上に、シクロオレフィン樹脂フィルムを積層した。その際、シクロオレフィン樹脂フィルムが金型の一端の凹凸に接触するようにした。また、シクロオレフィン樹脂フィルムを反り返させて金型の他端に接触しないようにした。
次いで、金型に接している端部側から、シクロオレフィン樹脂フィルムにラミネータのローラを９．８０６６５×１０５Ｐａで押し当て、さらにローラを他端に向かって転がすことによって、シクロオレフィン樹脂フィルムの全体を金型に押圧した。
次いで、シクロオレフィン樹脂フィルムが押圧された状態のまま金型を加熱し、ソフトスタンパ形成用樹脂を成形した後、金型から剥離した。これにより、金型の凹凸が転写されたソフトスタンパを得た。
【００４８】
また、フレキシブル光導波路を製造する準備として、ナノファイバーシートを作製した。
長径５００μｍ、長径／短径比１０、水分含有量５質量％のラジアータナパイン由来の木粉７０ｇをメタノール・トルエン混液（メタノール：トルエン＝１容：２容）により脱脂処理し、蒸留水２０００ｍｌ、亜塩素酸ナトリウム５０ｇ、酢酸５ｍｌの溶液中に入れ、７０〜８０℃の湯浴中で時折撹拌しながら１時間、加熱した。１時間後、冷却することなく亜塩素酸ナトリウム５０ｇ、酢酸５ｍｌを加えて反復処理した。この操作を５回行った。その後、冷水約１０Ｌで洗浄した。
次いで、この木粉を２質量％水酸化カリウム水溶液に浸漬し、室温で一晩放置した後、８０℃で２時間加熱し、吸引濾過で回収した。吸引しながら、約１０Ｌの水で中性になるまで洗浄した。
このようにしてリグニン除去及びヘミセルロース除去処理を施した木粉を、下記の条件のグラインダー処理で機械的解繊した。グラインダー処理は１回のみ行った。
＜グラインダー処理＞
使用機種名：（株）増幸産業「セレンディピター」型式ＭＫＣＡ６−３
砥石のグレード：ＭＫＧ−Ｃ  ８０＃
砥石直径：１５ｃｍ
砥石間距離：砥石を充分に押し付けたところから、２００μｍ砥石を浮かせた。砥石表              面の凹凸を平均した面間の間隔は２００μｍであった。
回転速度：１５００ｒｐｍ
１回の滞留時間：１Ｌで１５分
温度：５０〜６０℃
このグラインダー処理前までの木粉の最低水分含有量は５質量％であった。得られた含水ナノファイバーを繊維含有率０．１質量％の懸濁液に調整し、濾過して水分を除去し、シート状とした。さらに１５ｋＰａで７２時間、５５℃にてホットプレスして水を完全に除去し、厚さ６０μｍ、空隙率３．８％の乾燥ナノファイバーシートとした。
得られたナノファイバーシートの両面をエメリーペーパー（超精密研磨フィルム、三共理化学株式会社製）＃４，０００−＃２０，０００を使用して平均面粗さ（Ｒａ）１９ｎｍになるまで研磨した。この研磨により、ナノファイバーシートの両面の各１μｍ程度の表面部が除去された。
以上の方法により得られたナノファイバーシートのヤング率は１３ＧＰａ、線膨張係数は８．５ｐｐｍ／Ｋ、波長６００ｎｍでの全光線透過率は８９．４％、平均面粗さ（Ｒａ）は１９ｎｍであった。
【００４９】
上記のようにして得たソフトスタンパを用いてフレキシブル光導波路を以下のようにして製造した。
まず、上記ナノファイバーシートの片面に、クラッド部形成用樹脂としての紫外線硬化型エポキシ樹脂をスピンコートし、紫外線硬化させて、第１クラッド部を形成した。
次いで、第１クラッド部の上にコア部形成用樹脂としての紫外線硬化型エポキシ樹脂を滴下した。その後、紫外線硬化型エポキシ樹脂が第１クラッド部の全面に広がるように全体を傾けた。これにより、第１クラッド部の表面の全面に紫外線硬化型エポキシ樹脂を積層した。
次いで、ソフトスタンパを、第１クラッド部の表面に積層した紫外線硬化型エポキシ樹脂上に配置した。その際、ソフトスタンパの一端の凹部が紫外線硬化型エポキシ樹脂に接触するようにし、他端は反った状態にしておいた。
次いで、紫外線硬化型エポキシ樹脂に接している側から、ソフトスタンパにローラを押し当て、さらにローラを転がすことによって、ソフトスタンパの全体を紫外線硬化型エポキシ樹脂に押圧した。これにより、ソフトスタンパの凸部によって紫外線硬化型エポキシ樹脂を押し込み、凹部内に充填させることにより、ソフトスタンパの凹部の形状を転写させた。
次いで、ソフトスタンパを通して、紫外線を紫外線硬化型エポキシ樹脂に照射した後、加熱処理を施して、紫外線硬化型エポキシ樹脂を完全に硬化させた。その後、ソフトスタンパを剥離した。このように、ソフトスタンパの凹部を転写して、コア部を形成した。
次いで、第１クラッド部およびコア部を被覆するように、クラッド部形成用樹脂をスピンコートした。
次いで、スピンコートしたクラッド部形成用樹脂に紫外線を照射し、加熱処理を施して、紫外線硬化型エポキシ樹脂を完全に硬化させた。
これにより、第２クラッド部を形成し、さらに、ブレード先端が斜めに加工されたダイシングソーを用い、長さ方向の一端をフレキシブル光導波路の表面に対して４５°の傾斜面が形成されるように切削して、フレキシブル光導波路を得た。
【符号の説明】
【００５０】
１  フレキシブル光導波路
２  支持体
３  面発光レーザー
１ａ  表面
１ｂ  傾斜面
１０  基材
２０  光導波部
２１  第１クラッド部
２２  コア部
２２ａ  コア部形成用樹脂
２３  第２クラッド部
５０  ソフトスタンパ
５０ａ  溶液状のソフトスタンパ形成用樹脂
５０ｂ  フィルム状のソフトスタンパ形成用樹脂
５１  凹凸
５１ａ  凸部
５１ｂ  凹部
６０  ローラ
７０  金型
７０ｂ  基板
７１  凹凸
７１ａ  凸部
７１ｂ  凹部
８０  切削手段
１０１  基板
１０２  下部クラッド
１０３  紫外線硬化型樹脂
１０４  金型
１０４ａ  凹凸
１０５  コア
１０６  上部クラッド
１０７  フレキシブル光導波路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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