(57)【要約】【課題】導波路の導波損失を低減可能な光導波路、光導波路の作製方法、導波路作製用の金型、および金型の作製方法を提供すること。【解決手段】本発明の一実施形態は、クラッド２１およびコア２２を備える、成型加工が可能な光導波路であって、コア２２の断面は半円形である。このように、コア２２の断面を半円形とすることによって、コア２２とクラッド２１との界面における壁面反射回数を、従来の断面が矩形のコアに対して低減することができる。【選択図】図２
2008122474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッドおよびコアを備える光導波路であって、
前記コアの断面は半円形であることを特徴とする光導波路。
【請求項２】
クラッドおよびコアを備える光導波路の作製方法であって、
第１の面に断面が半円形の凹部が所定のパターンで形成された金型を用意する用意工程と、
前記クラッドを形成するクラッド形成工程と、
前記クラッド上に、流動性を有し、硬化することにより前記コアとなる材料を付与する付与工程と、
前記金型に形成された凹部を前記材料に転写し、該材料を硬化して、前記凹部と反転した断面形状のコアであって、断面が半円形のコアを形成するコア形成工程と
を有することを特徴とする光導波路の作製方法。
【請求項３】
クラッドおよびコアを備える光導波路の作製方法であって、
第１の面に断面が半円形の第１の凹部が所定のパターンで形成された第１の金型に基づいて作製された、前記第１の凹部と反転した凸部を有する可撓性を有する第２の金型を用意する用意工程と、
基板上に、流動性を有し、硬化することにより前記クラッドとなる材料を付与する付与工程と、
前記第２の金型に形成された凸部を前記材料に転写し、該材料を硬化して、前記凸部と反転した断面形状の第２の凹部であって、断面が半円形の形状の第２の凹部を有する前記クラッドを形成するクラッド形成工程と、
前記第２の凹部内に前記コアを形成するコア形成工程と
を有することを特徴とする光導波路の作製方法。
【請求項４】
クラッドおよびコアを備える光導波路の作製方法であって、
第１の面に断面が半円形の第１の凹部が所定のパターンで形成された第１の金型に基づいて作製された、前記第１の凹部と同形状の断面である第２の凹部を有する可撓性を有する第２の金型を用意する用意工程と、
前記クラッドを形成するクラッド形成工程と、
前記クラッド上に、流動性を有し、硬化することにより前記コアとなる材料を付与する付与工程と、
前記第２の金型に形成された第２の凹部を前記材料に転写し、該材料を硬化して、前記第２の凹部と反転した断面形状のコアであって、断面が半円形のコアを形成するコア形成工程と
を有することを特徴とする光導波路の作製方法。
【請求項５】
クラッドおよびコアを備える光導波路を作製するための金型であって、
基板と、
前記基板の第１の面に形成された、所定のパターンの凹部であって、断面が半円形である凹部と
を備えることを特徴とする金型。
【請求項６】
クラッドおよびコアを備える光導波路を作製するための金型の作製方法であって、
基板の第１の面に、所定のパターンで前記基板を研磨しながら削ることによって、前記第１の面に前記所定のパターンで断面が半円形の凹部を形成することを特徴とする金型の作製方法。
【請求項７】
前記凹部は、丸い形状の先端を有し、該先端を回転させながら研削する手段によって形成されることを特徴とする請求項６記載の金型の作製方法。
【請求項８】
前記先端は砥石であることを特徴とする請求項７記載の金型の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路、光導波路の作製方法、導波路作製用の金型、および金型の作製方法に関し、より詳細には、転写によって作製される光導波路、光導波路の作製方法、ならびに転写を行うための金型およびその作製方法に関する。
【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光通信システムの開発がさかんに行われている。このようなシステムとして、波長分割多重（ＷＤＭ）システム等、様々な光通信システムが開発されているが、光通信システムにおいて、導波路は非常に重要な構成要素である。この導波路として最近では、その柔軟性や強靭性から、高分子導波路が注目されている。非特許文献１では、インプリント工程と印刷工程とを行って高分子導波路を作製している。
【０００３】
図１（ａ）〜（ｄ）は、非特許文献１にて開示された、従来の高分子導波路の作製方法を示す図である。  
図１（ａ）において、基板１上に下部クラッド層２を塗布する。次いで、基板１上に塗布された下部クラッド層２に対して、凹凸パターン化された凸部４および凹部５を有する金型３をプレスして、上記凹凸パターンを下部クラッド層２の表面に転写する（図１（ｂ））。このようにしてインプリント工程が行われ、図１（ｃ）に示すように、下部クラッド層２に、凸部４および凹部５の転写により形成された、凸部７および凹部８が形成される。このようにして形成された凹部８内にコア９を印刷する印刷工程を行う（図１（ｄ））。この印刷工程は、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、インクジェット、ディスペンサ塗布等によって行われる。このようにして、下部クラッド層２上にコア９が形成される。
【０００４】
さて、従来では、上記インプリント工程にて用いられる金型の凹部５の形成は、金型のガラス上に形成された感光性樹脂層にリソグラフィ法、電子ビーム描画法、レーザビーム描画法などによって微細パターンの潜像を形成し、この感光性樹脂層を現像して感光性樹脂の微細パターンを形成した後、電鋳処理を施すことによって製造される（非特許文献２参照）。すなわち、物理エッチングを用いて金型の凹凸パターンを形成するのである。また、従来では、エンドミル等により金型表面を切削することによって凹凸パターンを形成することもある。
【０００５】
すなわち、従来では、物理エッチングや切削加工により、導波路作製法において用いられる金型（原版）に凹凸パターンが形成されていた。
【０００６】
【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、ｐ．１７−２１、２００３年
【非特許文献２】佐野彰彦  他２名、「複製ポリマー光導波路「ＳＰＩＣＡ」」、信学技報、ＯＭＥ２００３−８２、ｐ．１３−１６、２００３年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のような、転写を用いて導波路を作製する方法は、フォトリソグラフィを用いた作製方法に比べて、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ので効率良く製造を行うことができ、またレジスト材が不要となるのでコストダウンにも繋がり、有力な高分子導波路の作製方法であるが、この転写を用いた方法であっても、作製された導波路を高品質なものとするには、まだ改善しなければならない課題が残されている。
【０００８】
特に、作製された導波路をより良好なものにするためには、導波損失を低減することが望ましい。導波路の導波損失は、材料そのものの吸収や散乱、およびコア・クラッド界面の凹凸による散乱に起因する。一般に、材料損失の少ない波長においては、クラッドとコアとの界面散乱（以下、単に「界面散乱」とも呼ぶ）が損失の主要因となる。よって、クラッドとコアとの界面が同じ粗さである場合、コアを導波する導波光が界面に反射される回数が少ないほど、導波損が少なくなり、導波損失の低減に繋がる。従って、界面反射回数を少なくした導波路を作製することが望ましい。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、導波路の導波損失を低減可能な光導波路、光導波路の作製方法、導波路作製用の金型、および金型の作製方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１記載の発明は、クラッドおよびコアを備える光導波路であって、前記コアの断面は半円形であることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、クラッドおよびコアを備える光導波路の作製方法であって、第１の面に断面が半円形の凹部が所定のパターンで形成された金型を用意する用意工程と、前記クラッドを形成するクラッド形成工程と、前記クラッド上に、流動性を有し、硬化することにより前記コアとなる材料を付与する付与工程と、前記金型に形成された凹部を前記材料に転写し、該材料を硬化して、前記凹部と反転した断面形状のコアであって、断面が半円形のコアを形成するコア形成工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、クラッドおよびコアを備える光導波路の作製方法であって、第１の面に断面が半円形の第１の凹部が所定のパターンで形成された第１の金型に基づいて作製された、前記第１の凹部と反転した凸部を有する可撓性を有する第２の金型を用意する用意工程と、基板上に、流動性を有し、硬化することにより前記クラッドとなる材料を付与する付与工程と、前記第２の金型に形成された凸部を前記材料に転写し、該材料を硬化して、前記凸部と反転した断面形状の第２の凹部であって、断面が半円形の形状の第２の凹部を有する前記クラッドを形成するクラッド形成工程と、前記第２の凹部内に前記コアを形成するコア形成工程とを有することを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、クラッドおよびコアを備える光導波路の作製方法であって、第１の面に断面が半円形の第１の凹部が所定のパターンで形成された第１の金型に基づいて作製された、前記第１の凹部と同形状の断面である第２の凹部を有する可撓性を有する第２の金型を用意する用意工程と、前記クラッドを形成するクラッド形成工程と、前記クラッド上に、流動性を有し、硬化することにより前記コアとなる材料を付与する付与工程と、前記第２の金型に形成された第２の凹部を前記材料に転写し、該材料を硬化して、前記第２の凹部と反転した断面形状のコアであって、断面が半円形のコアを形成するコア形成工程とを有することを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、クラッドおよびコアを備える光導波路を作製するための金型であって、基板と、前記基板の第１の面に形成された、所定のパターンの凹部であって、断面が半円形である凹部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の発明は、クラッドおよびコアを備える光導波路を作製するための金型の作製方法であって、基板の第１の面に、所定のパターンで前記基板を研磨しながら削ることによって、前記第１の面に前記所定のパターンで断面が半円形の凹部を形成することを特徴とする。
【００１６】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記凹部は、丸い形状の先端を有し、該先端を回転させながら研削する手段によって形成されることを特徴とする。
【００１７】
請求項８機際の発明は、請求項７記載の発明において、前記先端は砥石であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、光導波路のコアの断面形状を半円形としているので、クラッドとコアとの壁面反射回数を低減することができ、導波損失を低減することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の一実施形態は、成型加工が可能な光導波路のコアの断面形状に特徴があるものであり、他の断面形状の導波路に対してクラッドとコアとの界面を同じ粗さにして比較した場合、クラッドとコアとの間の壁面反射回数（界面反射回数）を低減するものである。
【００２０】
このようなコアの断面形状として本発明の一実施形態では、コアの断面形状を半円形にしている。図２は、本発明の一実施形態に係る、半円形の光導波路の斜視図である。  
図２において、クラッド２１上に断面が半円であるコア２２が形成されている。このように、半円形のコア２２を用いることにより、後述のように界面散乱を従来の正方形断面に比べて抑えることができるので、導波損失を低減することができる。
【００２１】
導波路形状と損失との関係について、以下のような計算を行った。導波路の断面形状が正方形、円形、半円について、断面積が同じになるようにし（パラメータは表１を参照）、１０ｃｍの導波長にて壁面反射の平均回数を光線追跡にて求めた。図３は、本発明の一実施形態に係る、導波路形状と損失との関係を求める様子を示す図である。図３において、１０ｃｍの、測定したい形状の導波路３１（正方形の導波路、円形の導波路、直角三角形の導波路、または半円形の導波路）の一方端に、５０ｃｍの、測定したい形状の導波路３１と同形状の導波路３２の一方端を接続し、導波路３２の他方端に、５０ｃｍの、導波路３２の形状に内接する半径αの円形導波路３３の一方端を接続し、円形導波路３３の他方端から光を入射する。なお、各導波路において、クラッドの屈折率ｎclad＝１．５１２であり、コアの屈折率ｎcore＝１．５６とする。
【００２２】
【表１】
2008122474.tif 000003
【００２３】
なお測定した形状が半円の場合は、導波路３１および導波路３２はその断面が半円形の導波路となり、導波路３２と円形導波路３３との接合点３４では、符号３５にて示すように、円形導波路３３の断面形状である円が、導波路３２の断面形状である半円に内接するように導波路３２と円形導波路３３とが接続されている。また、測定したい形状が三角形の場合は、導波路３１および導波路３２は三角形状の導波路となり、導波路３２と円形導波路３３との接合点３４では、符号３６にて示すように、円形導波路３３の断面形状である円が、導波路３２の断面形状である三角形に内接するように導波路３２と円形導波路３３とが接続されている。
【００２４】
また、測定したい形状が円形の場合は、導波路３１および導波路３２は円形の導波路となり、導波路３２と円形導波路３３との接合点３４では、符号３７にて示すように、半径αの、導波路３２および円形導波路３３とが接続されている。さらに、測定したい形状が正方形の場合は、導波路３１および導波路３２は正方形の導波路となり、導波路３２と円形導波路３３との接合点３４では、符号３８にて示すように、円形導波路３３の断面形状である円が、導波路３２の断面形状である正方形に内接するように導波路３２と円形導波路３３とが接続されている。
【００２５】
表１から分かるように、結果は、半円形の導波路が他の断面形状の導波路に比べて壁面反射回数が少ないことが分る。
【００２６】
導波路の導波損失は、上述のように、材料損失の少ない場合では、主にコア・クラッド界面の凹凸による散乱が主要因となる。よって、断面形状が正方形、円形、直角三角形、半円形について同じ界面の粗さならば、導波光が界面に反射される回数が少ない断面形状ほど、導波損失が少なくなる。
【００２７】
上述の光線追跡の計算では、通常の正方形断面の導波路に比べて、半円形断面の導波路は、３１．０／４７．６８＝０．６５（回）の割合でしか界面散乱されないことが分かる。従って、コアの断面形状は、通常の正方形形状よりも、本発明の一実施形態のような半円形状の方が損失を抑えることができる。
【００２８】
また、本発明の一実施形態では、コアの断面を半円形としているので、後述の転写時の剥離を簡単に行うことができる。
【００２９】
なお、上記成型加工が可能な光導波路としては、例として高分子導波路が挙げられる。
【００３０】
（第１の実施形態）  
本実施形態では、後述の金型作製工程にて作製された金型を用いて、可撓性を有する金型（以下、ソフトスタンパとも呼ぶ）を作製し、該ソフトスタンパを用いて押し出しラミネートにより高分子導波路を作製している。
【００３１】
なお、本明細書において、「可撓性を有する金型（ソフトスタンパ）」とは、当接した、ローラ等の押し出し手段の移動に伴ってたわむ樹脂を指す。このソフトスタンパの材料としては、硬化前では流動性を有し、光や熱等によって硬化し、該硬化後に可撓性を有する（たわむ）材料となるものを用いる。本実施形態では、可撓性を有する金型（ソフトスタンパ）として、シクロオレフィン系ポリマ；、ポリメチルメタクリレートを初めとしたポリアクリレート、ポリカボーネート、ポリエーテル、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ樹脂等の熱可塑性樹脂；、エポキシ樹脂を初めとした熱硬化性樹脂；、アクリル、エポキシ樹脂を紫外線硬化性にした樹脂；、シリコーン樹脂；、フッ素樹脂などを用いることができる。
【００３２】
図４は、本実施形態に係る、押し出しラミネートによりコアを形成する様子を示す図である。  
図４において、クラッドフィルム４１上の全面にはコア材４２が形成されている。このコア材４２は、クラッドフィルム４１上に付与されることにより形成される。上記コア材４２の付与は、コア材４２の滴下であっても良いし、スプレーによる吹き付けであっても良い。また、ローラなどによる塗布であっても良い。
【００３３】
なお、図４では、コア材４２をクラッドフィルム４１の全面に配置しているが、これに限らない。本実施形態では、後述するローラなどの押し出し手段による押し出しの開始地点（押し出し手段の移動開始位置）にコア材４２が少なくとも配置されていれば、全面にコア材４２を配置しなくても良い。
【００３４】
なお、上記コア材は、液体状の材料であっても良いし、ゲル状の材料であっても良い。すなわち、押し出しが可能な程度の流動性を少なくとも有し、光や熱などによって硬化し、該硬化後に高分子導波路のコアとして機能する材料であればいずれの材料もコア材として用いることができる。例えばコア材として、紫外線硬化型エポキシ樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ポリイミド、シリコーン樹脂、アクリル樹脂・エポキシ樹脂を紫外線硬化にした樹脂、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、ポリアミドなどを用いることができる。
【００３５】
図４において、ソフトスタンパ４３は、一方の面に凸部４４および凹部４５を有する。ソフトスタンパ４３を、凸部４４および凹部４５がコア材４２に接触させるようにしてソフトスタンパ４３を配置する。すなわち、ソフトスタンパ４３を、コア材４２を介してクラッドフィルム４１と貼り合わせる。
【００３６】
なお、本明細書において、「凸部」とは、ある面に形成された突起状のものを含む。また、ある面に形成された凹部以外の領域も含む。すなわち、ある面に凹部が形成されると、凹部から見るとそれ以外の領域は突起したものと見ることができるからである。  
同様に本明細書において、「凹部」とは、ある面に形成された窪み状のものを含む。また、ある面に形成された凸部以外の領域も含む。すなわち、ある面に凸部が形成されると、凸部から見るとそれ以外の領域は窪んだものと見ることができるからである。
【００３７】
次いで、ソフトスタンパ４３の一方端において、ローラ４６をソフトスタンパ４３の凹凸が形成されている面と対向する面に押し当てる。次いで、上記一方端から他方端に向かって（図中の矢印方向）、ソフトスタンパ４３に対して面ではなく線で圧力印加するように、所定の圧力をかけながら、ソフトスタンパ４３との相対速度が０となるように、ローラ４６を転がして、押し出しラミネートを行う。
【００３８】
このローラ４６の移動に伴って、ローラ４６の移動開始位置から順に、凸部４４がローラ４６の移動方向に向かってコア材４２を押し出してクラッドフィルム４１と接触することになる。一方、凹部４５については、ソフトスタンパ４３をクラッドフィルム４１に張り合わせた際に凹部４５にコア材４２が充填されている場合はその状態が維持され、充填されてない場合であっても、上記凸部による押し出しにより、各凹部４５にはコア材４２が充填される。このようにして、凹部に充填されたコア材４７が形成される。
【００３９】
このようにローラ４６を他方端まで転がして、凹部４５とクラッドフィルム４１との間の領域にコア材４７を残した状態でソフトスタンパ４３とクラッドフィルム４１とを貼り合わせて、ソフトスタンパ４３の凹凸を、コア材４２に転写する。そして、ローラ４６を他方端まで転がすと、各凸部４４にて押し出された余分なコア材は他方端から外へと押し出され、各凹部４５とクラッドフィルム４１との間の空間には、コア材４７が残ることになる。
【００４０】
本実施形態では、上述のように可撓性を有するソフトスタンパ４３を用いて押し出しラミネートを行うので、凸部４４の表面やクラッドフィルム４１の表面が粗くても、押し出されるコア材は、ローラ４６の移動方向に向かって、凸部４４およびクラッドフィルム４１の表面に沿ってローラ４６の移動による押し出し力により移動するので、残渣として残るコア材の量を低減することができる。すなわち、残渣が残ったとしても、用いる光の波長と同程度かそれ以下のスケールにまでその量を低減することができる。よって、ソフトスタンパおよびクラッドの面精度の要求値を低くすることが可能となり、作製コストや作製時間を低減することができる。
【００４１】
本明細書において、「押し出しラミネート」とは、ソフトスタンパやソフトスタンパのベースとなる樹脂フィルムなどの可撓性を有する第１の材料と任意の第２の材料とを貼り合わせながら、第１の材料および第２の材料のいずれか一方が有する凹部および／または凸部を、線で圧力を印加しながら他方の材料に転写する工程である。なお、転写元と転写先との凹凸の形状は反転した関係である。すなわち、第１の材料の一方から他方に向かってローラ等の押し出し手段により圧力を印加しながら移動させることによって、第１の材料を第２の材料に張り合わせながら、余分な材料を除去することを目的とした工程である。
【００４２】
上述の押し出しラミネートは、上述のようにコアを作製する際に用いることもできるし、後述のように、ソフトスタンパを作製する際に用いることもできる。コアを作製する際には、第１の材料は、ソフトスタンパとなり第２の材料はクラッドとなり、ソフトスタンパを作製する際には、第１の材料は、樹脂フィルムとなり第２の材料は原版である金型である。
【００４３】
上述のように、コアを作製する場合は、押し出しラミネートでは、ソフトスタンパが有する凹部にコア材を充填させ、それ以外のコア材を押し出すための工程であって、ソフトスタンパの一端から所定の方向に向かってローラ等の押し出し手段を移動させることによって、ソフトスタンパをクラッドに張り合わせながら、余分なコア材を押し出す。すなわち、この場合の押し出しラミネートは、ソフトスタンパをクラッドにくっ付けることが目的ではなく、高分子導波路のコアを形成するために、余分なコア材を除去することを目的とした工程である。よって、押し出しラミネートの後は、ソフトスタンパはクラッドにくっ付くこともあるし、くっつかないこともあり、ソフトスタンパがクラッドにくっ付くか否かは本質ではない。
【００４４】
また、押し出しラミネート後において、クラッドと凸部との界面において、コア材が完全には押し出されず残渣としてコア材が残る場合があるが、本実施形態では、上述のようにローラ等の押し出し手段の移動によって余分なコア材が押し出されるので、残ってしまったコア材の量を、用いる光の波長程度またはそれ以下のスケールに抑えることができる。
【００４５】
また、本実施形態のように、高分子導波路作製用のソフトスタンパに対する金型としてソフトスタンパを用いると、切り貼りを容易に行うことができるので、大面積化を低コストで容易に行うことができる。
【００４６】
金型作製工程 
図５（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る、金型の作製工程を説明するための模式図である。  
図５（ａ）において、金型の基体となるシリコン基板５１を用意する。次いで、シリコン基板５１の一面に対して、丸い形状の先端を有する、砥石からなる先端部を有するリュータ５２の該先端部を押し当て、リュータ５２の先端部を回転させながら矢印方向に移動させる。このリュータ５２の移動により、該リュータ５２の移動方向に沿ったシリコン基板５１が研磨されながら削られる。この研削が行われたシリコン基板５１には、断面が半円形の凹部が形成される。上記リュータ５２の移動を止めて上記研削を終了すると、シリコン基板５１上には、断面形状が半円形の凹部５３が形成される。このようにして、金型５４が作製される。
【００４７】
なお、リュータ５２の移動は、形成したいパターンに沿って移動させれば良い。本実施形態では、凹部５３の形状が後にコアやクラッドに転写されることになり、該転写された形状に応じてコアが形成されるので、形成したいコアのパターンに応じて、シリコン基板５１上に凹部５３を形成すれば良い。
【００４８】
本実施形態では、断面形状が半円形の凹部５３を形成するために、リュータ５２を用いているがこれに限定されない。本実施形態では、金型の一面に断面形状が半円形の凹部を直線パターンや所定のパターンで研削（研磨しながら削ること）により形成することができる手段であればいずれの手段を用いても良い。例えば、厚さが薄い（形成すべきコアの幅程度の厚さ）グラインダを用いても良い。すなわち、本実施形態では、従来のようにエンドミル等を用いて切削して金型に転写パターンを形成するのではなく、研磨により断面が半円形の転写パターンを形成するのである。
【００４９】
本実施形態では、リュータ５２等により金型５４を形成しているので、凹部５３の表面は、従来方法のようにエンドミル等によって形成された、断面形状が矩形の凹部と同程度の表面荒れ（表面の粗さ）が残ることがある。この表面荒れは、後述の転写によって、形成すべきコアの表面にも反映されることになる。しかしながら、上述のように、本実施形態のようにコアの断面を半円形にすれば、エンドミル等によって形成される矩形断面の凹部と同程度の表面荒れがあったとしても、壁面反射回数を大幅に低減することができる。従って、導波損失を従来に比べて低減することができる。
【００５０】
本実施形態では、金型５４にパターン形成された凹部５３をソフトスタンパに転写してコアの形状を画定する（第２の実施形態ではコア材に転写してコアの形状を画定する）わけだが、このとき凹部５３の表面を滑らかにすればするほど導波損失を低減することができるが、この表面を滑らかにすることにより導波損失を低減させることが本実施形態の本質ではない。本実施形態にて重要なことは、金型に形成された凹部の表面粗さが、従来の方法で形成された金型の凹部の表面粗さと同程度であっても、導波損失を低減させることである。そのために、本実施形態では、金型に、断面形状が半円形の凹部を形成し、該金型をソフトスタンパに転写し、該ソフトスタンパをコア材またはクラッド材に転写することにより（第２の実施形態ではコア材に転写することにより）、コアを形成している。本実施形態では、コア断面を半円形にすることによって壁面反射回数を低減することができるので、その転写元となる金型の凹部を半円形にできれば、その凹部の表面粗さを従来以上に滑らかにする必要は無い。すなわち、従来方法と同程度の表面粗さであっても、導波損失を十分に低減することができる。
【００５１】
ソフトスタンパ作製工程 
図６（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る、ソフトスタンパの作製工程を説明する図である。  
まず、金型５４を用意し、凹部５３を挟むようにして、凹部６１ａおよび６１ｂを形成する（図６（ａ））。この凹部６１ａおよび６１ｂは、物理エッチングや切削加工でも良いし、ウエットエッチングによって形成しても良い。また、凹部６１ａおよび６１ｂの深さは、少なくとも凹部５３の深さよりも深くなるようにする。
【００５２】
図６（ｂ）において、上記金型５４の凹部５３、凹部６１ａ、６１ｂが形成されている面にシクロオレフィン樹脂６２（メシチレン８０％溶液）を滴下し、スピンコートにてシクロオレフィン樹脂６２を金型５４の加工表面全体に広げる。このようにして、金型５４の少なくとも一部に、シクロオレフィン樹脂を付与する。
【００５３】
図６（ｃ）において、ラミネータを用い、シクロオレフィンフィルム６３（ソフトスタンパの基体となるベースフィルム）を金型５４のシクロオレフィン樹脂６２塗布面に密着させていく。金型５４のシクロオレフィン樹脂６２塗布面で凹部５３の外側の部分にシクロオレフィンフィルム６３の片端が当たるようにし、フィルムの他方は反らせた状態にしておく。金型５４とシクロオレフィンフィルム６３が当たっている部分からラミネータのローラ６４を押し当て、ローラを転がしつつ強い力（１０ｋｇ/ｃｍ）で押し付ける事で、金型５４の凹部５３内および凹部６１ａ、６１ｂ内にシクロオレフィン樹脂６２を押し込み、かつ余分なシクロオレフィン樹脂および凹部５３内および凹部６１ａ、６１ｂの空気を押し出しつつ密着させて、押し出しラミネートを行う。
【００５４】
すなわち、シクロオレフィンフィルム６３において、シクロオレフィン樹脂６２と接する面に円筒形のローラ６４を押し当てる。このとき、ローラ６４が押し当てられた面と対向する面（ローラの移動開始位置）にシクロオレフィン樹脂６２が配置されていることは言うまでも無い。次いで、シクロオレフィンフィルム６３の、一方端から他方端に向かって、ローラ接触線のシクロオレフィンフィルム６３との相対速度が０となるように、ローラ６４を転がしつつ、１０ｋｇ／ｃｍの圧力で押し付ける。このようにして押し出しラミネートを行うことによって、上記ローラの移動と共に余分なシクロオレフィン樹脂６２が押し出される。このようにして、金型５４が有する凹部５３の形状である半円形状がシクロオレフィン樹脂６２に転写される。
【００５５】
なお、本実施形態では、シクロオレフィン樹脂６２を金型５４の凹部５３が形成された面（加工表面）の全面に配置しているが、少なくともローラの移動開始位置にシクロオレフィン樹脂６２を配置していれば良い。なお、このとき、ローラ６４が他方端まで移動した後に、凹部５３にシクロオレフィン樹脂６２が十分に充填されるような量のシクロオレフィン樹脂を移動開始位置に付与することは言うまでも無い。
【００５６】
図６（ｄ）において、押し出しラミネートを行った金型５４をホットプレート上に配置して、シクロオレフィン樹脂６２を加熱硬化する。次いで、金型５４からシクロオレフィンフィルム６３を剥離する。このようにして、金型５４の凹部５３、凹部６１ａ、６１ｂが反転した形状を持つ硬化したシクロオレフィン樹脂（半円形状の凸部（半円形凸部）６５、凸部６７ａおよび６７ｂ）が付いたシクロオレフィンシートが作製される。これがソフトスタンパ６６である。
【００５７】
高分子導波路作製工程 
図７（ａ）〜（ｆ）は、本実施形態に係る、高分子導波路の作製方法を説明するための図である。  
図７（ａ）において、ガラス基板７１上に、クラッド材としての紫外線硬化型エポキシ樹脂７２を滴下する。次いで、紫外線硬化型エポキシ樹脂７２をガラス基板７１の全面に広げるようにガラス基板７１を傾ける。このガラス基板７１の傾けにより、ガラス基板７１全面に紫外線硬化型エポキシ樹脂７２が配置される。
【００５８】
なお、上記クラッド材は、液体状の材料であっても良いし、ゲル状の材料であっても良い。本発明で重要なことは、後述する押し出しラミネートの際に、ガラス基板上に存在するクラッド材が押し出されることである。よって、この押し出しが可能な程度の流動性を少なくとも有し、光や熱などによって硬化し、該硬化後に高分子導波路のクラッドとして機能する材料であればいずれの材料もクラッド材として用いることができる。
【００５９】
本実施形態では、クラッド材として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ポリイミド、シリコーン樹脂、アクリル樹脂・エポキシ樹脂を紫外線硬化性にした樹脂、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、ポリアミドなどを用いることができる。なお、上記クラッド材は、コア材よりも屈折率が小さくなるように設定されていることは言うまでも無い。
【００６０】
図７（ｂ）において、ソフトスタンパ６６をラミネータを用いてガラス基板７１の紫外線硬化型エポキシ樹脂７２（クラッド材）塗布面に密着させていく。ソフトスタンパ６６の凹凸がある部分の外側部分の片端がガラス基板７１の紫外線硬化型エポキシ樹脂７２塗布面に当たるようにし、他端は反らせた状態にしておく。ガラス基板７１とソフトスタンパ６６が当たっている部分のソフトスタンパ６６側からラミネータのローラ７３を押し当て、ローラ７３を転がしつつ強い力で押し付ける事で、ソフトスタンパ６６の凸部６７ａと半円形凸部６５との間の領域、および半円形凸部６５と凸部６７ｂとの間の領域内に紫外線硬化型エポキシ樹脂７２を押し込み、かつ余分な紫外線硬化型エポキシ樹脂７２および上記領域内の空気を押し出しつつ密着させて、押し出しラミネートを行う。
【００６１】
次いで、ソフトスタンパ６６側から紫外光を照射した後、加熱処理を行って紫外線硬化型エポキシ樹脂を完全に硬化させる。次いで、ガラス基板７１からソフトスタンパ６６を剥離する。ソフトスタンパ６６の凹凸（半円形凸部６６、凸部６７ａおよび６７ｂ）が反転した形状を持つ硬化したエポキシ樹脂が形成される。この硬化したエポキシ樹脂がクラッド７４となる。このクラッド７４には、原版である金型５４に形成された凹部５３が転写されている。すなわち、クラッド７４には、凹部５３と同形状の半円形の凹部７５が形成されている（図７（ｃ））。
【００６２】
図７（ｄ）において、クラッド７４上にコア材としての紫外線硬化型エポキシ樹脂７６を滴下する。次いで、紫外線硬化型エポキシ樹脂７６をクラッド７４の全面に広げるようにガラス基板７１を傾ける。このガラス基板７１の傾けにより、クラッド７４全面に紫外線硬化型エポキシ樹脂７６が配置される。なお、紫外線硬化型エポキシ樹脂７６はコアとして機能させるために、紫外線硬化型エポキシ樹脂７２よりも高い屈折率になるように調整されている。
【００６３】
板材７７を紫外線硬化型エポキシ樹脂７２側からガラス基板７１側に向って押し付けるなどして、余分な紫外線硬化型エポキシ樹脂７２を押し出して、凹部７５に紫外線硬化型エポキシ樹脂７６が残るようにする（図７（ｅ））。次いで、紫外線を照射し、加熱処理を行って紫外線硬化型エポキシ樹脂を完全に硬化させる。この硬化された紫外線硬化型エポキシ樹脂がコアとなる。次いで、ガラス基板７１から板材７７を剥離する。このようにして、半円形状のコア７８が形成された高分子導波路を作製することができる（図７（ｆ））。
【００６４】
なお、本実施形態では、ソフトスタンパ６６を用いてコア形状の形成（転写）を行っているが、これに限らず、ソフトスタンパ６６に基づいて第２のソフトスタンパ（以下、二次ソフトスタンパとも呼ぶ）を作製し、二次ソフトスタンパを用いて、上記転写を行っても良い。
【００６５】
図８（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る、二次ソフトスタンパの作製方法を説明するための図である。  
図８（ａ）において、二次ソフトスタンパのベースフィルムとしてのシクロオレフィンフィルム８１上に、シクロオレフィン樹脂８２（メシチレン８０％溶液）を滴下し、スピンコートにてシクロオレフィン樹脂８２をシクロオレフィンフィルム８１の表面全面に広げる。
【００６６】
図８（ａ）において、ラミネータを用い、ソフトスタンパ６６をシクロオレフィンフィルム８１のシクロオレフィン樹脂８２塗布面に密着させていく。シクロオレフィンフィルム８１のシクロオレフィン樹脂８２塗布面の一方端でソフトスタンパ６６の片端が当たるようにし、ソフトスタンパ６６の他方は反らせた状態にしておく。シクロオレフィンフィルム８１とソフトスタンパ６６が当たっている部分からラミネータのローラ８３を押し当て、ローラを転がしつつ強い力（１０ｋｇ/ｃｍ）で押し付ける事で、ソフトスタンパ６６の凸部６７ａと半円形凸部６５との間の領域、および半円形凸部６５と凸部６７ｂとの間の領域内にシクロオレフィン樹脂８２を押し込み、かつ余分なシクロオレフィン樹脂および上記領域内の空気を押し出しつつ密着させて、押し出しラミネートを行う。
【００６７】
図８（ｂ）において、押し出しラミネートを行ったシクロオレフィンフィルム８１をホットプレート上に配置して、シクロオレフィン樹脂８２を加熱硬化する。次いで、シクロオレフィンフィルム８１からソフトスタンパ６６を剥離する。このようにして、ソフトスタンパ６６の凹凸が反転した形状を持つ硬化したシクロオレフィン樹脂（凸部８４）が付いたシクロオレフィンシートが作製される。これが二次ソフトスタンパ８６である。この二次ソフトスタンパ８６には、半円形凸部６５の形状が転写されており、凸部８４には、半円形凸部６５の形状が反転した形状である半円形凹部８５が形成されている。
【００６８】
このようにして作製された二次ソフトスタンパ８６を用い、上述した高分子導波路作製工程を行うことによって、高分子導波路が作製される。なお、二次ソフトスタンパを用いる場合は、コア材にソフトスタンパによる転写を行うことになる。
【００６９】
なお、本実施形態では、一次ソフトスタンパによって高分子導波路を作製する場合は、金型と反転した凹凸パターンが一次ソフトスタンパに形成されることになるので、導波路作製のための転写はクラッド材に行うことになる。一方、二次ソフトスタンパによって高分子導波路を作製する場合は、金型と同形状の凹凸パターンが二次ソフトスタンパに形成されることになるので、導波路作製のための転写はコア材に行うことになる。
【００７０】
本実施形態では、金型５４に基づいて、ソフトスタンパ６６（一次ソフトスタンパ）や二次ソフトスタンパ８６を作製しており、二次ソフトスタンパに基づいて三次ソフトスタンパを作製することが可能であるので、（Ｎ−１）次ソフトスタンパ（Ｎ：２以上の整数）に基づいてＮ次ソフトスタンパを作製することが可能である。本実施形態で重要なことは、導波路作製のための転写を行うソフトスタンパに形成された凹凸形状が、金型と同形状の場合は、コア材に転写を行い、金型と反転した形状の場合は、クラッド材に転写を行うことである。
【００７１】
（第２の実施形態）  
本実施形態では、第１の実施形態にて作製された金型５４を用いて高分子導波路を作製している。  
高分子導波路作製工程 
図９（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る、高分子導波路の作製方法を説明するための図である。  
図９（ａ）において、ガラス基板９１上に、クラッドフィルムとしてのアートンフィルム９２を接着し、アートンフィルム９２上にコア材としての紫外線硬化型エポキシ樹脂９３を滴下する。次いで、紫外線硬化型エポキシ樹脂９３をアートンフィルム９２の全面に広げるようにガラス基板９１を傾ける。このガラス基板９１の傾けにより、アートンフィルム９２全面に紫外線硬化型エポキシ樹脂９３が配置される。
【００７２】
次いで、金型５４を、凹部５３と紫外線硬化型エポキシ樹脂９３とが対向するように配置し（図９（ｂ））、金型５４の凹部５３に対向する面の全面から圧力をかける。この金型５４の全面からの圧力により、凹部５３内に紫外線硬化型エポキシ樹脂９３が侵入し、それ以外の紫外線硬化型エポキシ樹脂９３はアートンフィルム９２外へと押し出される（図９（ｃ））。次いで、紫外線を照射することによって、凹部５３に存在する紫外線硬化型エポキシ樹脂９４を硬化し、金型５４をアートンフィルム９２から取り外す。すると、アートンフィルム９２上に断面が半円形のコア９５が形成された高分子導波路が作製される（図９（ｄ））。
【００７３】
なお、本実施形態では、コア材に金型５４の凹部５３を転写しているが、これに限らず、クラッドに転写するようにしても良い。この場合は、第１の実施形態のようにクラッド材をガラス基板等の基板に付与し、該クラッド材に対して凹部５３の転写を行えば良い。本実施形態で重要なことは、転写の対象が何であるか、では無く、形成されるコアの断面を半円形にすることである。
【００７４】
なお、上述の各実施形態では、リッジ型導波路について説明したが、埋め込み型導波路であっても良い。埋め込み型導波路の場合は、コアを形成した後に、該コアを埋め込むようにしてクラッドを形成すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、従来の従来の高分子導波路の作製方法を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る、半円形の光導波路の斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る、導波路形状と損失との関係を求める様子を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る、押し出しラミネートによりコアを形成する様子を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る、金型の作製工程を説明するための模式図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る、ソフトスタンパの作製工程を説明する図である。
【図７】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の一実施形態に係る、高分子導波路の作製方法を説明するための図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る、二次ソフトスタンパの作製方法を説明するための図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る、高分子導波路の作製方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７６】
２１    クラッド
２２    コア
３１、３２    測定したい形状の導波路
３３    円形導波路
３４    接合点
３５、３６、３７、３８    接合点における断面
４１    クラッドフィルム
４２、４７    コア材
４３    ソフトスタンパ
４４    凸部
４５    凹部
４６    ローラ
５１    シリコン基板
５２    リュータ
５３    凹部
５４    金型
６１ａ、６１ｂ    凹部
６２    シクロオレフィン樹脂
６３    シクロオレフィンフィルム
６４    ローラ
６５    半円形凸部
６６    ソフトスタンパ
６７ａ、６７ｂ    凸部
７１    ガラス基板
７２、７６    紫外線硬化型エポキシ樹脂
７３    ローラ
７４    クラッド
７５    凹部
７７    板材
７８    コア
８１    シクロオレフィンフィルム
８２    シクロオレフィン樹脂
８３    ローラ
８４    凸部
８５    半円形凹部
８６    二次ソフトスタンパ
９１    ガラス基板
９２    アートンフィルム
９３、９４    紫外線硬化型エポキシ樹脂
９５    コア
【図１】
2008122474.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008122474.tif 000007
【図５】
2008122474.tif 000008
【図６】
2008122474.tif 000009
【図７】
2008122474.tif 000010
【図８】
2008122474.tif 000011
【図９】
2008122474.tif 000012