(57)【要約】【課題】過剰に滴下若しくは塗布されたコア材を効率よく除去し、局所的な中間層の残留による光伝搬特性の低下を防いだ光導波路を安価に提供する。【解決手段】光が導波する部分にコア溝５が形成された基板クラッド１表面に過剰な液体状のコア材８を滴下あるいは塗布する工程と、基板クラッド１にカバークラッド２を押し付け前記コア材８の液面高さを制御する工程と、滴下したコア材８を硬化させる工程とを有する光導波路の製造方法において、基板クラッド１とカバークラッド２間の余剰のコア材８を排出する排出溝６を、コア溝５の近傍から基板クラッド１の端面に至るまで設けた基板クラッド１又はコア溝６の近傍からカバークラッド２の端面に至るまで設けたカバークラッド２を用いる。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が導波する部分にコア溝５が形成された基板クラッド表面に過剰な液体状のコア材を滴下あるいは塗布する工程と、基板クラッドにカバークラッドを押し付け前記コア材の液面高さを制御する工程と、滴下したコア材を硬化させる工程とを有する光導波路の製造方法において、
基板クラッドとカバークラッド間の余剰のコア材を排出する排出溝を、コア溝の近傍から基板クラッドの端面に至るまで設けた基板クラッド又はコア溝の近傍からカバークラッドの端面に至るまで設けたカバークラッドを用いることを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項２】
前記排出溝は、前記基板クラッドの背面側又は前記カバークラッド背面側に通じる排出孔を有することを特徴とする請求項１に記載の光導波路の製造方法。
【請求項３】
液面高さを制御する工程において、カバークラッドを押し付けるプレス体よりも低弾性率の弾性体をプレス体とカバークラッドとの間にまたは基板クラッドの下方に介在させることを特徴とする請求項１に記載の光導波路の製造方法。
【請求項４】
弾性体とカバークラッドまたは弾性体と基板クラッドの間にさらに、当該弾性体よりも低い摩擦係数を有する緩衝材を介在させることを特徴とする請求項３に記載の光導波路の製造方法。
【請求項５】
液面高さを制御する工程において、カバークラッド又は基板クラッドを押圧する部位を、排出溝における過剰コア材の排出方向と略平行に移動又は増加させることを特徴とする請求項１に記載の光導波路の製造方法。
【請求項６】
カバークラッドを吸引装置によりプレス板に吸着させながら基板クラッドに押し付けることを特徴とする請求項１に記載の光導波路の製造方法。
【請求項７】
貫通孔が備えられたカバークラッドを用いることを特徴とする請求項６に記載の光導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は光導波路の製造方法に関する。具体的には、光通信分野、光情報処理分野において使用される光デバイスを構成する導波路型光学素子等における光導波路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
平面型光導波路である光スプリッタ等の作製には、石英ガラスか誘電体結晶等を用いる場合が多く、その製法はフォトリソグラフィ、ドライエッチングプロセスの組み合わせによる場合が中心であった。しかし、これらの製法は、そのプロセスが複雑で、装置コストも高価であるために大量生産には適さず、また、材料コストも高価であった。そこで、近年では、高分子系材料を用いた光導波路が注目されている。
【０００３】
この光導波路は、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）やポリスチレンのような透明性に優れた高分子をコア材とし、コア材よりも屈折率の低い材料をクラッド材としたコア−クラッド構造の平面型光導波路が提案されている。図１１はこのような構造をした平面型光導波路の概略的斜視図である。なお、図面中１は基板クラッド、２はカバークラッド、３はコア部、４は光ファイバー、５はコア溝である。この平面型光導波路の作製には、例えば、フォトレジストを用い、１枚ごとあるいはバッチ処理した後、反応性イオンエッチングを行う方法や光導波路のコアパターンを表面に加工した型を用いた射出成形法、溶融状態の高分子材料に金型を押し当ててコアパターンを転写するホットエンボス法等の量産性に優れた基板クラッドの製造方法の検討がなされている。
【０００４】
例えば、特開昭６３−２９３５０９号公報には、図１２（ａ）〜（ｄ）に示すように、これらの方法で作製された基板クラッド１のコア溝５にクラッド材より屈折率の高いコア材（樹脂液）８を滴下し、カバークラッド２を載せてプレス板１１でプレスしてコア材８の液面高さを所定高さに制御した上で、コア材８をＵＶランプ１２等によって硬化させて、光導波路（コア部３）を作製する方法が開示されている。この方法では、カバークラッド２と基板クラッド１との間のコア材８が両者間を接着させる機能を果たし、比較的簡単に光導波路を作製できる。
【０００５】
しかしながら、プレスによるカバークラッド２若しくは基板クラッド１表面のうねりのため、図１３に示すように、樹脂溜り８ａが局所的に、特にコア溝５のエッジ部分に生じやすい。このとき、コア材８の排出口は断面積として非常に小さいコア溝５の端面開口だけになるので（実際には断面積３μｍ〜２００μｍ四方程度の微小なものである）、プレスによるだけでは樹脂溜り８ａに溜まった樹脂を十分に排出することができず、局所的な中間層９が結果として残留する。この中間層９から光γが漏れて光伝搬特性が低下することとなっていた。
【０００６】
また、特開平８−３２７８４２号公報では、特定組成の光硬化性又は熱硬化性の樹脂を用いてコア−クラッド構造を形成する方法が開示されている。この方法では、特定組成の光硬化性又は熱硬化性の樹脂及び型を用いてコア溝を有する下部クラッドを形成した後、コア溝にコア材を流し込んで硬化させ、下部クラッド上面にあふれ出た余剰のコア材を除去した上で、再び同じ特定組成の樹脂を流して上部クラッドを形成している。
【０００７】
当該方法では、上部クラッドと下部クラッドとの間には、上記のような中間層が存在しないため、光γの漏出がほとんどなく光伝搬特性の低下を引き起こすことがない。
【０００８】
しかしながら、この方法によれば、コア材を硬化させた後にエッチング工程によって余分なコア材を除去しているため、工程数が多くなり、製造コストも高価なものとなっていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、過剰に滴下若しくは塗布されたコア材を効率よく除去し、局所的な中間層の残留による光伝搬特性の低下を防いだ光導波路を安価に提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の光導波路の製造方法は、光が導波する部分にコア溝が形成された基板クラッド表面に過剰な液体状のコア材を滴下あるいは塗布する工程と、基板クラッドにカバークラッドを押し付け前記コア材の液面高さを制御する工程と、滴下したコア材を硬化させる工程とを有する光導波路の製造方法において、基板クラッドとカバークラッド間の余剰のコア材を排出する排出溝を、コア溝の近傍から基板クラッドの端面に至るまで設けた基板クラッド又はコア溝の近傍からカバークラッドの端面に至るまで設けたカバークラッドを用いる。
【００１１】
この場合において、前記排出溝に、前記基板クラッドの背面側又は前記カバークラッド背面側に通じる排出孔を形成するのが好ましい。
【００１２】
また、本発明では、液面高さを制御する工程において、カバークラッドを押し付けるプレス体よりも低弾性率の弾性体をプレス体とカバークラッドとの間に介在させてもよい。この場合においては、弾性体とカバークラッドの間にさらに、当該弾性体よりも低い摩擦係数を有する緩衝材を介在させてもよい。
【００１３】
また、本発明では、液面高さを制御する工程において、カバークラッド又は基板クラッドを押圧する部位を、排出溝における過剰コア材の排出方向と略平行に移動又は増加させるようにしてもよい。
【００１４】
さらに、本発明では、カバークラッドを吸引装置によりプレス板に吸着させながら基板クラッドに押し付けることもできる。この場合には、貫通孔が備えられたカバークラッドを用いるのが望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、各図に従って本発明について詳細に説明する。図１は本発明の製造方法により得られた光スプリッタを示す図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。この光スプリッタは、基板クラッド１に形成されたコア溝５に光導波路であるコア部３が形成され、基板クラッド１のコア溝５形成面にカバークラッド２が貼り合わせられている。この光スプリッタにおいては、コア溝５の近傍から基板クラッド１若しくはカバークラッド２の端面に至る断面略矩形状の排出溝６が多数設けられている。排出溝６は、基板クラッド１とカバークラッド２の間に存在する余剰のコア材８を排出するために設けられたものであって、例えば図１に示す如く基板クラッド１側に形成してもよく、また、図示はしないがカバークラッド２側に形成してもよい。要は、基板クラッド１とカバークラッド２によって、クラッド端面に開口を有する排出溝６が形成されていればよい。排出溝６の設ける位置は、その一端がコア溝５の近傍にあって、コア溝５からあふれ出たコア材８が排出溝６に流れ込む位置であれば任意である。しかし、排出溝６の他端は必ず基板クラッド１の端面若しくはカバークラッド２の端面に開口しなければならない。また、図１に示すように、排出溝６の他端が他の排出溝６に開口されていても差し支えない。この限りにおいては、排出口の形状（排出溝６の断面形状）や、排出溝６の数、長さ、配設方向、排出溝６間のピッチ等は問われるものではない。また、排出溝６の幅や深さも特に制限されるものではないが、幅、深さ共に概ね３μｍ〜２００μｍである。この排出溝６は、基板クラッド１の成形時にコア溝５と同時に成形される。なお、基板クラッド１やカバークラッド２の材質やコア溝５の構造、コア材８の材質等は特開昭６３−２９３５０９号公報に開示されたものと同じものが適用されるのでここではその詳細については省略する。
【００１６】
次に、当該光スプリッタの製造方法について図２に従って説明する。当該製造工程は、特開昭６３−２９３５０９号公報に開示された工程と、用いる基板クラッド１若しくはカバークラッド２に排出溝６が備えられている点で異なるのみであり、製造工程自体は基本的には同じである。製造に先立ち予め、コア溝５及び排出溝６を備えた基板クラッド１を作製しておく。これは、例えば、コアパターン及び排出溝パターンを表面に転写した金型を用いて、溶融したクラッド材料に金型を押し付けることにより得られる。この基板クラッド１のコア溝５に、当該コア溝５からあふれる程度に十分な量の液体状のコア材８を流し込む（図２（ａ））。次に、カバークラッド２をコア材８上に配置し、プレス板１１によってコア材８の液面高さを所定高さに制御する（図２（ｂ））。このとき、基板クラッド１とカバークラッド２の間の隙間にコア材８が広がると共に過剰なコア材８が排出溝６に流れ込む。この隙間に広がったコア材８が基板クラッド１とカバークラッド２を接着する機能を果たす。また、排出溝６の一端は基板クラッド１の端面に開口されているので、過剰のコア材８はスムーズに排出溝６に流れ込み、局所的な樹脂溜めの形成が防止される。次にプレス板１１によってプレスしつつ基板クラッド１の背面からＵＶランプ１２から紫外線を照射したり、熱を加えることによってコア材８を硬化させてコア部３を形成する（図２（ｃ））。そして、図１に示すような光スプリッタを得る（図２（ｄ））。
【００１７】
このように本発明によれば、従来法では存在していた中間層９が形成されず、光漏出の少ない光導波路を容易に得ることができる。特に、排出溝６はコア溝５と同時成形できるので、製造工程が増えることもなく、また、排出溝６には、コア溝５のように溝内面を鏡面加工するなどの精度が要求されず、製造コストをほぼ従来どおりに抑えることができる。
【００１８】
また、図３に示す基板クラッド１を用いることもできる。この基板クラッド１には、排出溝６にその底面から基板クラッド１の背面（非接合面）に通じる排出孔７が備えられている。この排出孔７は、排出溝６に排出されたコア材８を基板クラッド１の背面側に排出させるためのものである。排出孔７の幅は、排出溝６の幅よりも小さくてもよいが概ね排出溝６の幅とほぼ同じくされ、その長さ（排出溝６の配設方向長さ）は任意である。具体的には長さ１０〜１００μｍとされるが、もちろんこの範囲に限定されるものではない。また、形状も角筒状の孔や円筒状の穴、角錐状の孔など任意である。なお、言うまでもないが排出溝６がカバークラッド２に設けられた場合には、排出孔７はカバークラッド２の背面（非接合面）に通じるように設けられる。
【００１９】
排出溝６を設けるだけであれば、配設方向にコア材８が十分に流れなければ樹脂溜りを生じ、中間層８が形成される恐れがあるが、この第２の実施形態では、排出孔７を通じてプレス方向にもコア材８が流れ、より速やかにコア材８が排出される。
【００２０】
さらに本発明においては、図４に示す第３の実施形態のように、真空カバー１３内にプレス板１１を配置しポンプ１４による真空排気を行いながらプレスするのが好ましい。このプレス板１１には、カバークラッド２を吸引するための吸引孔１５が複数設けられており、真空排気によりプレス板１１全面にカバークラッド２が吸着される。この結果、プレスの際に生じるカバークラッド２のうねりがプレス板１１に沿うことにより、少なくなり、平面度が確保される。こうして、樹脂溜りがより一層小さくなり、中間層９による光ロスの少ない光スプリッタを作製できる。
【００２１】
図５は本発明の第４の実施形態である製造方法を示す説明図である。この方法では、プレス板１１とカバークラッド２との間に、プレス板１１よりも低弾性率の弾性体１６を介在させて、プレスすることとしている。基板クラッド１の表面（カバークラッド２との接合面）には、実際にはミクロな凹凸や傾きが存在するため、十分にカバークラッド２が基板クラッド１に密着しない場合が生じる。そこで、プレス板１１よりも低弾性率の弾性体１６を介在させると、プレス圧が均等にカバークラッド２に加圧されることになる。これにより、カバークラッド２が基板クラッド１に均一に密着し、密着度のばらつきによる中間層９の形成がより一層抑制される。当該弾性体１６として、例えばシリコンゴムなどのようなゴム材が挙げられる。その硬さがＪＩＳ−Ｋ６２５３による（デュロメータタイプＡ試験へ準拠）硬さ３０〜９０のものが好適であり、また弾性率として１０〜１００ｋｇ／ｃｍ２のものが好ましいが、実際にはプレス板１１や基板クラッド１との関係によって好ましいものが選択される。
【００２２】
図６に本発明の第５の実施形態である製造方法を示すが、この方法では、上記弾性体１６とカバークラッド２との間に前記弾性体１６よりも低い摩擦係数を有する緩衝材１７が介在する。ここにおける摩擦係数はプレス板１１との間の摩擦係数を言い、弾性体１６よりも低い摩擦係数とは、プレス板１１と緩衝材１７との間の摩擦係数がプレス板１１とカバークラッド２との間の摩擦係数よりも小さいことを意味する。この緩衝材１７は、例えば厚さ１００μｍ程度のテフロン（登録商標）シート、ガラスシートなどのシート若しくはフィルム状のものが好ましく用いられる。また、シート材のものだけでなく潤滑性のある液体を緩衝材１７として、弾性体１６とカバークラッド２との間に配置することもできる。
【００２３】
先の第４の実施形態においては、弾性体１６を使用してカバークラッド２全面にプレス応力が均等に加わるようにしているが、この過程では弾性体１６がプレス応力により変形してカバークラッド２全面に広がる。ところが、弾性体１６の摩擦係数が大きいとプレス時の変形が妨げられ、弾性体１６端部に応力が集中し均一に加圧されないおそれがある。そこで、本実施形態においては、弾性体１６とカバークラッド２との間に低い摩擦係数を有する緩衝材１７を介在させ、プレス応力に対応した変形を弾性体１６に生じさせている。この結果、確実に応力が均等に負荷され、局所的な樹脂溜りを生じさせることなくプレス時の液面高さ制御を精度よく行うことができる。
【００２４】
次に第６の実施形態である製造方法を図７に示す。この方法では、液面高さを制御する工程において、カバークラッド２を押圧する部位を、前記排出溝６における過剰コア材８の排出方向と略平行に移動又は増加させている。このために、図７に示すように、例えば、プレス板１１とカバークラッド２との間に、片面がＲ状に形成されたいわゆるかまぼこ型をしたゴム材などからなる弾性体１６を用いることができる。この弾性体１６は、Ｒ状面をカバークラッド２に押し当てるようにして用いられるが、平面部をカバークラッド２に用いても効果がある。Ｒ状面の曲率は、カバークラッド２の大きさ等に合わせて作製すればよく、例えばカバークラッド２が幅１０ｍｍ、長さ４０ｍｍの大きさであれば、厚み３ｍｍ、幅５〜１５ｍｍ、長さ３５ｍｍ、長手方向にＲ１０〜３０ｍｍの曲率を有するシリコンゴムが用いられる。もちろん、図８に示すように弾性体１６の代わりにプレス板１１に同様な形状のものを用いて、押圧部位を移動させるようにしてもよい。
【００２５】
すなわち、プレスが進むにつれ、プレス圧は厚みのある中央部分からその両側に次第に移動し、あるいはプレスされる領域が両側に広がる。排出溝６は、プレスに伴って移動又は増加する応力によって過剰なコア材８が排出されるよう、図９に示す如く排出溝６は、排出溝６同士を接続する排出溝６ａを除いて応力の移動方向と平行に配置される。このような方法によっても、コア材８の排出を容易に行わせることができる。
【００２６】
上記の各方法においては、コア材８を排出するためには、プレス応力が負荷される応力分布や時間が問題となり、コア材８の液面高さ制御が難しくなる場合もある。そこで、図１０に示す第７の実施形態では、貫通孔であるコア材吸引孔２ａが設けられたカバークラッド２と、カバークラッド２のコア材吸引孔２ａと連通する位置にも貫通孔１８が備えられたプレス板１１が用いられている。なお、カバークラッド２のコア材吸引孔２ａは、コア溝５上に位置しなければよく、排出溝６上に位置しても差し支えない。
【００２７】
こうして、真空排気を行ないながらプレスすることにより、コア材吸引孔２ａ近傍の余剰なコア材８はカバークラッド２のコア材吸引孔２ａから排出され、また、それ以外の余剰なコア材８は排出溝６から速やかに排出される。このため、排出溝６だけを設けた場合には、周辺部（排出溝６から離れた領域）のコア材８が残りやすく排出時の抵抗となっていたが、このような方法を採用すれば抵抗となるコア材８も速やかに排出され、コア部３を精度よく作製できる。
【００２８】
このように本発明においては、コア溝５の近傍から前記基板クラッド１若しくはカバークラッド２の端面に至る排出溝６が設けられているので、余剰のコア材８がカバークラッド２の押圧と共にこの排出溝６に押し出され、樹脂溜りの形成をほぼ防止できる。これにより、中間層９による光ロスが減少し、光伝搬特性の向上を図ることができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、基板クラッドとカバークラッド間の余剰のコア材を排出する排出溝を、コア溝の近傍から基板クラッドの端面に至るまで設けた基板クラッド又はコア溝の近傍からカバークラッドの端面に至るまで設けたカバークラッドを用いているので、カバークラッドを押え付けた際に生じる余剰のコア材が排出される開口が増える。このため、余剰のコア材が局所的に溜まらず、カバークラッドと基板クラッドとの間にコア材からなる中間層の形成が防止される。また、排出溝はコア溝と同時成形できるので、製造工程が増えることもなく、また、排出溝にはコア溝のように精度が要求されない。こうして、比較的安価に光漏出の少ない光導波路を比較的簡単に製造できる。
【００３０】
また、当該方法において、排出溝には、前記基板クラッドの背面側又は前記カバークッド背面側に通じる排出孔を形成することにより、余剰なコア材を速やかに排出させることができる。
【００３１】
さらに、液面高さを制御する工程において、カバークラッドを押し付けるプレス体よりも低弾性率の弾性体をプレス体とカバークラッドとの間に介在させることにより、カバークラッドがより平面的に基板クラッドに押し付けられ、樹脂溜りをより一層少なくできる。
【００３２】
この場合において、弾性体とカバークラッドの間にさらに、当該弾性体よりも低い摩擦係数を有する緩衝材を介在させると、弾性体の変形がスムーズに行われ、カバークラッド端部への応力集中が軽減され、余剰なコア材の排出が容易になる。
【００３３】
また、液面高さを制御する工程において、カバークラッド又は基板クラッドを押圧する部位を、排出溝における過剰コア材の排出方向と略平行に移動又は増加させることにすれば、プレスによる排出が容易に行われる。
【００３４】
さらに、カバークラッドを吸引装置によりプレス板に吸着させながら基板クラッドに押し付けることにより、カバークラッドがより平面的に基板クラッドに圧着され、樹脂溜りの形成がより少なくなる。
【００３５】
この場合において、貫通孔が備えられたカバークラッドを用いることで、効率よく余剰なコア材が排出され、光ロスのない理想的な光導波路が形成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法により得られた光導波路である光スプリッタを示す図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、図１に示す光導波路の製造方法を示す説明図である。
【図３】第２の実施形態に用いられる基板クラッドを示す図であって、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその断面図である。
【図４】第３の実施形態である製造方法を示す説明図である。
【図５】第４の実施形態である製造方法を示す説明図である。
【図６】第５の実施形態である製造方法を示す説明図である。
【図７】第６の実施形態である製造方法を示す説明図である。
【図８】第６の実施形態の別法である製造方法を示す説明図である。
【図９】第６の実施形態で用いられる基板クラッドの平面図である。
【図１０】第７の実施形態である製造方法を示す説明図である。
【図１１】光導波路の一例である光スプリッタの概略斜視図である。
【図１２】同上の光スプリッタの製造方法を示す説明図である。
【図１３】同上の製造方法における問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
１　基板クラッド
２　カバークラッド
３　コア部
５　コア溝
６　排出溝
８　コア材
９　中間層
１１　プレス板
１５　プレス板の吸引孔
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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