(57)【要約】【課題】三次元的に屈曲・屈折した光導波路であっても、プラスチック材料中に容易に且つ優れた作業性で作製できる三次元光導波路を提供する。【解決手段】三次元光導波路は、プラスチック材料に、パルス幅が１０−１２秒以下のレーザーの照射により、三次元的形状の誘起構造部を、誘起構造が形成されていない部位を囲むように形成して作製されたことを特徴とする。前記誘起構造部の屈折率と、プラスチック材料における誘起構造部以外の部位の屈折率との屈折率差は、０．０００５以上であることが好ましい。プラスチック材料は、４００〜８００ｎｍの可視光波長領域において１０％以上の透過率を有するプラスチック材料が好適である。誘起構造部とプラスチック材料における誘起構造部以外の部位とのうちいずれか一方の部位を選択的に、外部からのエッチング作用により除去してもよい。【選択図】　　　図１
2004029613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック材料に、パルス幅が１０−１２秒以下のレーザーの照射により、三次元的形状の誘起構造部を、誘起構造が形成されていない部位を囲むように形成して作製されたことを特徴とする三次元光導波路。
【請求項２】
誘起構造部の屈折率と、プラスチック材料における誘起構造部以外の部位の屈折率との屈折率差が、０．０００５以上である請求項１記載の三次元光導波路。
【請求項３】
プラスチック材料が、４００〜８００ｎｍの可視光波長領域において１０％以上の透過率を有するプラスチック材料である請求項１又は２記載の三次元光導波路。
【請求項４】
誘起構造部とプラスチック材料における誘起構造部以外の部位とのうちいずれか一方の部位を選択的に、外部からのエッチング作用により除去することができる請求項１〜３の何れかの項に記載の三次元光導波路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック材料を用いた三次元光導波路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プラスチック構造体（部品）の表面や内部を高機能化する要求が高まってきている。このような高機能化の要求に対して、プラスチック構造体自身をポリマーアロイ化又は複合化する材料面での技術対応と、要求に合わせて機能部位を組み込んだり、構造の制御を行ったりする加工面での技術対応との２つの面での取り組みが行われている。例えば、プラスチック構造体の内部（バルク）の高機能化・高性能化では、電気や光の伝導性、光の透過性又は遮断性、水分やガスの透過性又は遮断性、熱・光・応力等の外部刺激に対する応答性又は記憶性などの様々な特性の要求に対応して、材料・加工面の両面から種々の技術的な取り組みがなされている。具体的には、プラスチック構造体の内部に、元のプラスチック内部の構造と異なった構造部位を形成する方法（技術）として、熱を加えることにより相分離（組成変化）、再結晶化（密度や結晶化度の変化）や熱反応を生じさせる方法、圧力や応力を加えることにより分子配向（配向度、光学的・機械的異方性）を促進したり電気的・光学的変化を促進したりする方法、光を照射することにより光反応（電気的化学結合反応）・光架橋（架橋や硬化）・光分解（結合の開裂）などを生じさせる方法が検討されてきている。このような方法（技術）の中で、熱や圧力などは、プラスチック構造体全体に作用させる場合が多く、プラスチック構造体内部における任意の場所（部位）に限定して作用させ、元のプラスチック構造体内部と異なる構造を形成するのは不向きである。一方、光は、本質的に、プラスチック構造体内部の任意の場所への作用させることに適した手段であり、より微細な構造制御による高機能化・高性能化の技術のトレンドに貢献できる可能性がある。
【０００３】
一方、レーザー光源に対する技術進歩は著しく、特に、パルスレーザーでは、ナノ秒（１０−９秒）のオーダーのパルス幅から、ピコ秒（１０−１２秒）のオーダーのパルス幅へと超短パルス化が進んでおり、更に最近では、チタン・サファイア結晶などをレーザー媒質とするフェムト秒（１０−１５秒）のオーダーのパルス幅を有するパルスレーザーなども開発されてきている。パルス幅が１０−１２秒以下である（例えば、パルス幅がフェムト秒のオーダーである）超短パルスレーザー又はそのシステムは、通常のレーザーが持つ、指向性、空間的・時間的なコヒーレントなどの特徴を有するとともに、パルス幅が極めて狭いことから、同じ平均出力であっても、単位時間・単位空間当たりの電場強度が極めて高いという特徴を有している。そのため、この高い電場強度を利用して、超短パルスレーザーを物質中に照射して新たな構造（誘起構造）を形成させる試みが、無機ガラス材料を主な対象物として行われてきている。
【０００４】
また、高分子材料であるアモルファス・プラスチック等は、無機ガラス材料と比較して、ガラス転移温度が低い。これは、無機ガラス材料が共有結合で三次元的に結合してアモルファス構造が形成されているのに対して、高分子材料は、一次元的に共有結合で繋がった高分子鎖が三次元的に絡み合ってアモルファス構造が形成されていることを反映した結果である。従って、無機ガラス材料に対しては、大きな照射エネルギーで照射しないと、誘起構造が形成されないが、高分子材料では、高いエネルギーの照射は材料の劣化を引き起こす虞があるので、高いエネルギーの照射は回避する必要がある。
【０００５】
一方、光通信、光計測、光記録などの光利用分野などで光路のスイッチング、分岐・結合や、光波の偏光、増幅、干渉、回折などの目的で数多くの光学機能部品が使用されている。これらの光学機能部品は、予め、独立的に機能付与された部品として作製され、それぞれの機能を有する光学部品を組み合わせて、目的とするシステムが構築されている。このような光利用分野においても、電子利用分野と同様に、今後、光学装置の高密度や三次元積層による高集積システム化、小型システム化等の方向に向かうことが予測される。従って、光学機能部品のユニット化やモジュール化技術の開発が求められている。光学機能部品は、一般的に、無機ガラスや金属酸化物、プラスチック材料等の材料で構成された精密部品であり、ユニット化やモジュール化工程で、熱・圧力・反応性ガスなどによる作用は可能な限り時間的・空間的に限定することが望まれている。上述のように、光を利用した加工方法は、本質的に、任意の部位への作用が適した手段であり、高分子材料（プラスチック材料）を利用することにより、容易に光加工ができる可能性がある。具体的には、高分子材料は、熱伝導性が低いという特徴を有しているので、蓄熱し易い傾向がある。すなわち、高分子材料は熱運動が無機ガラス材料に比べて容易に起こり、運動や反応に必要な熱量が少なくて済むので、無機ガラス材料に比べて、比較的低い照射エネルギーでも誘起構造が形成される可能性がある。従って、特に超短パルスレーザーを用いた高分子材料の誘起構造の形成は、無機ガラスに比べて、低エネルギーのレーザーの照射によって任意の部位で且つその場で（ｉｎ−ｓｉｔｕ）形成できる利点を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高分子材料であるプラスチック構造体に関して、パルス幅が１０−１２秒以下である（例えば、パルス幅がフェムト秒のオーダーである）超短パルスレーザーの照射による誘起構造形成の検討は、現在まで、無機ガラス材料ほどには行われていなかった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、三次元的に屈曲・屈折した光導波路であっても、プラスチック材料中に容易に且つ優れた作業性で作製することができる三次元光導波路を提供することにある。
本発明の他の目的は、パルス幅が１０−１２秒以下である超短パルスレーザーの照射により、プラスチック材料中の任意の部位に任意の形状で形成された三次元光導波路を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成するため鋭意検討した結果、パルス幅が１０−１２秒以下である超短パルスレーザーを、プラスチック材料の内部の部位に焦点を合わせて照射すると、プラスチック材料の内部において、前記パルスレーザーにより照射された部位及びその周辺部に誘起構造部を形成することができ、さらに、この誘起構造部は、誘起構造が形成されていない部位を囲み、且つ三次元的に屈曲・屈折したものであっても容易に作製することができ、しかも、前記誘起構造部を三次元的な光導波路のクラッド部として利用することができることを見出し、本発明を完成させた。
【０００９】
すなわち、本発明は、プラスチック材料に、パルス幅が１０−１２秒以下のレーザーの照射により、三次元的形状の誘起構造部を、誘起構造が形成されていない部位を囲むように形成して作製されたことを特徴とする三次元光導波路を提供する。
【００１０】
前記誘起構造部の屈折率と、プラスチック材料における誘起構造部以外の部位の屈折率との屈折率差は、０．０００５以上であることが好ましい。また、プラスチック材料が、４００〜８００ｎｍの可視光波長領域において１０％以上の透過率を有するプラスチック材料であることが好適である。
【００１１】
なお、前記誘起構造部とプラスチック材料における誘起構造部以外の部位とのうちいずれか一方の部位を選択的に、外部からのエッチング作用により除去することができてもよい。
【００１２】
【発明の実施の態様】
以下に、本発明を必要に応じて図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一の部材又は部位については、同一の符号を付している場合がある。
（三次元光導波路）
図１は本発明の三次元光導波路の一例を示す概略鳥瞰図である。図１において、１は三次元光導波路を有するプラスチック構造体（「三次元光導波路プラスチック構造体」と称する場合がある）、２はプラスチック材料、１ａは三次元光導波路プラスチック構造体１又はプラスチック材料２の上面、１ｂは三次元光導波路プラスチック構造体１又はプラスチック材料２の下面、３は光導波路、４は誘起構造部、５１は誘起構造部４により囲まれている誘起構造未形成部、５２は誘起構造部４により囲まれていない誘起構造未形成部である。
【００１３】
図１に係る三次元光導波路プラスチック構造体１は、略直方体であり、その上面１ａは、Ｘ−Ｙ平面に対して平行（又はＺ軸に対して垂直）となっている。三次元光導波路プラスチック構造体１は、プラスチック材料２に、パルス幅が１０−１２秒以下のレーザー（「超短パルスレーザー」と称する場合がある）の照射により、光導波路３として利用される三次元的形状の誘起構造部４を形成して作製されたものである。具体的には、前記誘起構造部４は、誘起構造未形成部５１を囲むようにして形成されており、該誘起構造未形成部５１が光導波路３となっている。すなわち、誘起構造部４を利用して光導波路３が形成されている。なお、誘起構造未形成部５１は、誘起構造が形成されていない部位であり、その周囲に形成された誘起構造部４により光導波路としての機能を発揮している。一方、誘起構造未形成部５２は、誘起構造未形成部５１と同様の誘起構造が形成されていない部位であるが、光導波路としての機能は通常有していない。前記光導波路３は、プラスチック材料２の内部における特定の部位に上面１ａから下面１ｂにかけて形成されたものであり、積層等により形成されたものではない。
【００１４】
本発明では、光導波路は、パルス幅が１０−１２秒以下のレーザーの照射により形成された三次元的形状の誘起構造部により囲まれた誘起構造未形成部（誘起構造が形成されていない部位）である。すなわち、誘起構造部は、光導波路のクラッド部となっており、該誘起構造部により囲まれた誘起構造未形成部はコア部となっている。このように、光導波路は、パルス幅が１０−１２秒以下のレーザーの照射により形成された三次元的形状の誘起構造部を光導波路のクラッド部として利用して形成されており、パルス幅が１０−１２秒以下のレーザーの照射により形成された三次元的形状の誘起構造部により囲まれた誘起構造未形成部からなっている。
【００１５】
なお、図１では、光導波路３は、三次元光導波路プラスチック構造体１の一方の表面から他方の表面にかけて形成されているが、内部のみに形成されていてもよく、また、何れかの表面のみに露出した形態で形成されていてもよい。
【００１６】
誘起構造部は、プラスチック材料の内部に、パルス幅が１０−１２秒以下の超短パルスレーザーの焦点を合わせて、特定の方法により照射することにより形成することができる。例えば、図１に示される誘起構造部４は、超短パルスレーザーを、プラスチック材料２に、一方の表面から他方の表面（例えば、下面１ｂから上面１ａ）にかけて焦点を移動させながら照射することにより、形成することができる。すなわち、誘起構造部４は、超短パルスレーザーが照射された（レーザーの焦点が合わせられた）レーザー照射部である。なお、誘起構造未形成部（５１，５２）は、超短パルスレーザーが照射されていない（レーザーの焦点が合わせられていない）レーザー未照射部であり、該レーザーの照射による影響を受けておらず誘起構造が形成されていない部位であり、元の状態又は形態を保持している。
【００１７】
光導波路３において、光導波路の大きさ（例えば、径又は幅など）や形状（例えば、光導波路が形成されている長手方向の形状や、該長手方向に対する垂直な面の断面における断面形状など）としては特に制限されない。光導波路の径（又は幅）ｄとしては、例えば、０．１〜１０００μｍ、好ましくは０．１〜１００μｍ、さらに好ましくは０．５〜３０μｍ程度の範囲から選択することができる。なお、光導波路が誘起構造部により囲まれた誘起構造未形成部からなっている場合は、光導波路の径（直径又は幅）ｄとしては、下記に示されるように、５μｍ以上であることが重要である。
【００１８】
光導波路の長手方向の形状としては、直線状であってもよく、また屈曲又は屈折している形状であってもよく、さらには直線状と屈曲又は屈折している形状とが組み合わせられた形状であってもよい。該光導波路の長手方向の長さも特に制限されない。
【００１９】
また、光導波路の断面形状のうち、光導波路が形成されている長手方向に対する垂直な面の断面における断面形状としては、例えば、略円形状、略多角形状（例えば、略四角形状など）であってもよい。前記略円形状としては、円形的な形状であればよく、例えば、真円形状、楕円形状などの円形状又はこれに類似する形状（卵型形状などの歪みのある楕円形状など）などが挙げられる。なお、略円形状における弧は波形状や鋸状などの凹凸状を有していてもよい。また、前記略多角形状としては、多角形的な形状であればよく、例えば、略四角形状、略六角形状、略八角形状などが挙げられる。前記略四角形状には、例えば、正方形状、長方形状、台形状、対向する辺がいずれも平行でない四角形状などの四角形状又はこれに類似する形状（歪みのある四角形状など）などが含まれる。なお、略多角形状における角は、角張っていても丸まっていてもよく、これらの複数の角はそれぞれ異なった形状を有していてもよい。また、略多角形状における角の角度（内角の角度）は、特に制限されず、例えば、略四角形状の場合、角のそれぞれの角度は直角であってもよく、鋭角又は鈍角であってもよい。さらにまた、略多角形状（略四角形状など）における辺は、それぞれ、直線状であってもよく、波形状や鋸歯状などの凹凸状であってもよい。なお、光導波路の長手方向に対する垂直な面の断面における断面形状としては、略円形状であることが好ましい。
【００２０】
本発明では、光導波路は連続的に形成されていれば、その大きさや形状は、各部位で異なっていてもよい。また、１つの三次元導波路プラスチック構造体において、光導波路の数は、特に制限されず、単数であってもよく、複数であってもよい。内部に複数の光導波路を有しているプラスチック構造体では、適度な間隔を隔てて光導波路を積層したような積層構造とすることも可能である。１つのプラスチック構造体の内部に複数の光導波路が設けられている場合、光導波路間の間隔は、任意に選択することができる。前記光導波路間の間隔は、５μｍ以上であることが好ましい。プラスチック構造体の内部に設けられた光導波路間の間隔が５μｍ未満であると、光導波路の作製時に光導波路同士が融合して、独立した複数の光導波路とすることができない場合がある。
【００２１】
（誘起構造部の形成方法）
本発明では、プラスチック材料に、超短パルスレーザーを外部からプラスチック材料に（例えば、プラスチック材料の表面又は内部に）焦点を合わせて、その焦点位置を移動させて照射することにより、光導波路のクラッド部として利用される誘起構造部を形成している。図２はプラスチック材料に光導波路のクラッド部として利用される誘起構造部を形成して三次元光導波路を形成する方法の一例を示す概略鳥瞰図である。具体的には、図２は、前記図１に係る三次元光導波路プラスチック構造体を作製する方法の一例を示す図であり、図２（ａ）は、前記図１に係る三次元光導波路プラスチック構造体を作製する方法の全体的な概略鳥瞰図を示し、図２（ｂ）は、下面１ｂの要部拡大図を示し、図２（ｃ）は上面１ａの要部拡大図を示す。図２において、１、１ａ、１ｂ、２、３、４、５１、５２は、それぞれ、図１と同様である。また、６は超短パルスレーザー（単に「レーザー」と称する場合がある）、６ａはレンズ、Ｄはレーザー６の照射方向である。プラスチック材料２は、三次元光導波路プラスチック構造体１を作製するための材料となるものである。プラスチック材料２に光導波路３のクラッド部として利用される誘起構造部４が形成されて、三次元光導波路プラスチック構造体１となる。
【００２２】
図２では、レーザー６は１光束でプラスチック材料２に向けて、照射方向Ｄの向きで（すなわちＺ軸と平行な方向で）、照射している。なお、レーザー６はレンズ６ａを用いることにより焦点を絞って合わせることができる。従って、レーザー６の焦点を絞って合わせる必要がない場合などでは、レンズ６ａを用いる必要がない。
【００２３】
また、プラスチック材料２は略直方体であり、その上面はＸ−Ｙ平面と平行な面となっている（Ｚ軸と垂直となっている）。なお、プラスチック材料２としては、直方体を用いているが、如何なる形状のものであってもよく、その大きさも特に制限されない。
【００２４】
また、図２において、７ａ１はレーザー６の照射をし始めたときの焦点を合わせた最初の位置又はその中心位置（「照射開始位置」と称する場合がある）である。７ｂ１、７ｃ１は、レーザー６の照射の焦点又はその中心位置が移動する移動方向が変化した焦点の位置又はその中心位置（「移動屈曲位置」と称する場合がある）である。７ｄ１はレーザー６の照射を終えたときの焦点を合わせた最終の位置又はその中心位置（「照射終了位置」と称する場合がある）である。なお、照射開始位置７ａ１はプラスチック材料２の下面１ｂ上の位置であり、照射終了位置７ｄ１はプラスチック材料２の上面１ａ上の位置である。また、７ａ２、７ｄ２は、それぞれ、照射開始位置、照射終了位置であり、このように、７ａｎは照射開始位置、７ｄｎは照射終了位置である。
【００２５】
図２では、三次元的に屈曲している筒状の誘起構造部４が形成されるように、レーザー６をその焦点を移動させながらプラスチック材料２に照射している。具体的には、一方の面から他方の面にかけて焦点を移動しながら行う照射方法で、下面１ｂにおける照射開始位置７ａ１から、移動屈曲位置７ｂ１および移動屈曲位置７ｃ１を経て、上面１ａにおける照射終了位置７ｄ１までレーザー６の焦点位置を連続的に移動させながらレーザーの照射を行い、さらに、同様にして、下面１ｂにおける照射開始位置７ａ２から、移動屈曲位置を経て、上面１ａにおける照射終了位置７ｄ２までレーザー６の焦点位置を連続的に移動させながらレーザーの照射を行い、さらにまた、下面１ｂにおける照射開始位置７ａｎから、移動屈曲位置を経て、上面１ａにおける照射終了位置７ｄｎまでレーザー６の焦点位置を連続的に移動させながらのレーザーの照射を繰り返して、内径がｄである筒状の誘起構造部４を形成することにより、誘起構造未形成部５１からなる光導波路３を形成することができる。すなわち、誘起構造未形成部５１又は光導波路３の径はｄである。
【００２６】
このように、前回照射時の照射開始位置に隣接する部位から前回照射時の照射終了位置に隣接する部位まで焦点を移動させながら行う照射を、すべての照射開始位置又はすべての照射終了位置が略円形状又は略多角形状となるようにすることにより、誘起構造未形成部を囲むように誘起構造部を形成することができ、この誘起構造部に囲まれた誘起構造未形成部を光導波路とすることができる。なお、前回照射時の照射開始位置に隣接する部位は、前回照射時の照射開始位置から５μｍ未満（例えば、０．１μｍ以上５μｍ未満、好ましくは１〜３μｍ）の範囲であることが望ましい。前回照射時の照射開始位置に隣接する部位と、前回照射時の照射開始位置との距離が５μｍ以上であると、この２回の照射により得られる誘起構造部を融合することができなくなる場合がある。
【００２７】
このように、本発明では、プラスチック材料にレーザーを照射することにより、前記レーザーの焦点位置の軌跡上の各焦点位置及びその周辺部（近辺部）において、プラスチック材料に誘起構造を形成することができる。また、レーザーの照射に際して、その焦点の位置を連続的に移動させているので、プラスチック材料の誘起構造が形成される部位も焦点位置の移動に応じて連続的に移動して、移動方向に延びて誘起構造が形成された部位からなる誘起構造部が形成されている。すなわち、レーザーの焦点の位置を移動させながら照射することにより三次元的形状の誘起構造部を形成し、以下同様にして、前回の照射で形成された三次元的形状の誘起構造部と融合するような誘起構造部を形成して、筒状の誘起構造部を形成することにより、前記誘起構造部がクラッド部となっている光導波路を形成することができる。
【００２８】
レーザー６の焦点位置の移動方向は、特に制限されず、如何なる方向であってもよい。例えば、レーザー６の照射方向Ｌに対して、垂直な方向、平行な方向（レーザー６の照射方向と同一の方向又は反対の方向）、斜めの方向などが挙げられる。レーザー６の焦点位置は、何れかの方向のみに直線的に移動させることもでき、種々の方向に曲線的に移動させることもできる。また、レーザー６の焦点位置は、連続的又は間欠的に移動させることもできる。
【００２９】
レーザー６の焦点位置を移動させる速度（移動速度）は、特に制限されず、プラスチック材料の材質やレーザー６の照射エネルギーの大きさ等に応じて適宜選択することができる。なお、前記移動速度をコントロールすることにより、誘起構造部の大きさ等をコントロールすることも可能である。
【００３０】
また、超短パルスレーザーは、単数で用いてもよく、複数で用いてもよい。すなわち、超短パルスレーザーを照射する際には、１光束で照射する方法や、多光束干渉で照射する方法を採用することができる。なお、多光束干渉で照射する方法とは、複数のレーザーを多方向から照射して、その交点又はその近傍に誘起構造部を形成するような光の干渉を利用して照射する方法を意味しており、一光束で照射する方法とは、前記のような光の干渉を利用せずに、単一のレーザー（単光源）で照射する方法を意味している。例えば、２光束干渉でレーザーを照射する方法としては、２台のレーザーを用いて照射する方法や、ビームスプリッター（例えば、ハーフミラー、プリズム、グレーティングなど）を用いて１台のレーザーによる光を分光して照射する方法などを採用することができる。
【００３１】
本発明では、誘起構造部としては、例えば、構造の変化による構造変化部であってもよく、また孔（空洞部）が形成されることによる孔であってもよい。なお、前記構造変化部や孔は、二次元的のみならず、三次元的にも任意に形成することができる。
【００３２】
前記誘起構造部が構造変化部である場合、その構造の変化としては、相分離（例えば、結晶化などによる相転移など）による構造の変化が主として挙げられるが、その他に、熱溶融・冷却による構造の変化、架橋反応や硬化反応による構造の変化、分解反応による構造の変化などの物理的及び／又は化学的な構造の変化が挙げられる。なお、構造の変化としては、前記例示の構造の変化は、複数組み合わされていてもよく、例えば、相分離による構造の変化とともに、他の形態による構造の変化が併用されていてもよい。また、構造の変化の程度は、均一であってもよく、不均一であってもよい。従って、誘起構造部は、変化した程度が均一的であるように構造が変化して形成されているような構成であってもよく、また、誘起構造未形成部側の端部から内部又は焦点位置若しくはその中心に向かって、変化した程度が徐々に連続的に増加するように構造が変化して形成されているような構成であってもよい。従って、誘起構造部と、誘起構造未形成部との界面（又は境界）は、明瞭又は不明瞭となっていてもよい。
【００３３】
誘起構造部が孔である場合、例えば、プラスチック材料の大気と接触する面（表面）から焦点を合わせて、レーザーを照射し始めることにより、孔を形成する方法を採用することができる。このように表面から焦点を合わせると、焦点が合わせられた部位が気化して除去されて、孔が形成されると推察される。
【００３４】
なお、本発明では、誘起構造部とプラスチック材料における誘起構造部以外の部位（誘起構造未形成部）との特性・特質の違いを利用して、外部からのエッチング作用により、誘起構造部と誘起構造未形成部とのうちいずれか一方の部位を選択的に除去して、接続部位として必要な部位を選択的に残存させることも可能である。例えば、誘起構造部を選択的に除去することにより、空洞部や溝部などを形成することができる。また、誘起構造未形成部を選択的に除去することにより、種々の形状又は形態で形成された誘起構造部のみからなる部位を形成することができる。外部からのエッチング作用としては、酸・アルカリ・有機溶剤などの化学的作用や、プラズマ・紫外線光などの高エネルギー作用を利用したものなどを採用することができる。
【００３５】
本発明では、１つのプラスチック材料において、誘起構造部の数は、特に制限されず、単数であってもよく、複数であってもよい。内部に複数の誘起構造部が形成されているプラスチック材料では、適度な間隔を隔てて誘起構造部を積層したような積層構造とすることも可能である。１つのプラスチック材料の内部に複数の誘起構造部が設けられている場合、誘起構造部間の間隔は、任意に選択することができる。前記誘起構造部間（誘起構造未形成部を囲むようにして形成された誘起構造部の間）の間隔は、５μｍ以上であることが好ましい。プラスチック材料の内部に設けられた誘起構造部間の間隔が５μｍ未満であると、誘起構造部の作製時に誘起構造部同士が融合して、独立した複数の誘起構造部とすることができない場合がある。従って、誘起構造部に囲まれた誘起構造未形成部からなる光導波路は、直径又は幅が５μｍ以上となる。
【００３６】
本発明では、誘起構造部の大きさ、形状、構造の変化の程度などは、レーザーの照射時間、レーザーの焦点位置の移動方向やその速度、プラスチック材料の材質の種類、レーザーのパルス幅の大きさや照射エネルギーの大きさ、レーザーの焦点を調整するためのレンズの開口数や倍率などにより適宜調整することができる。
【００３７】
このように、超短パルスレーザーを、その焦点をレンズを利用して絞って合わせて、プラスチック材料の任意の部位（又は箇所）に照射し、前記レーザーの焦点位置（又は照射位置）を移動させることにより、誘起構造部を任意の部位（特に内部の部位）に設けることができる。前記レーザーの焦点位置の移動は、レーザー及びレンズと、プラスチック材料との相対位置を動かせることにより、例えば、レーザー及びレンズ、及び／又はプラスチック材料を移動させることにより、行うことができる。具体的には、例えば、２次元又は３次元の方向に精密に動かすことができるステージ上にプラスチック材料（照射サンプル）を設置し、超短パルスレーザー発生装置及びレンズを前記プラスチック材料に対して焦点が合うよう（任意の部位でよい）に固定し、前記ステージを動かせて焦点位置を移動させることにより、プラスチック材料の任意の部位に、目的とする形状の誘起構造部を作製することができる。なお、前記ステージの移動速度、移動方向や移動時間などをコントロールすることにより、レーザーの照射を２又は３次元的な連続性を持って任意に行うことができる。
【００３８】
このように、本発明では、超短パルスレーザーをその焦点を絞って照射して、前記焦点位置を移動させるという簡単な操作により、プラスチック材料の任意の部位（内部など）に円滑に誘起構造部を形成できる。そして、前記誘起構造部をクラッド部とし、この誘起構造部に囲まれている誘起構造未形成部をコア部とした光導波路を形成することができる。
【００３９】
なお、具体的には、例えば、プラスチック材料に超短パルスレーザーが照射されると、プラスチック材料におけるレーザーが照射された照射部と、該照射部の近辺部とは、プラズマ発生など化学的・物理的作用を受けながら、局部的に高温状態となり、その後、照射の終了や、照射部の移動（例えば、二次元的な移動や三次元的な移動）に伴い、照射されていた照射部及びその近辺部は、通常は、常温に戻される。この照射により、任意の部位に誘起構造が形成された誘起構造部と、誘起構造が形成されていない誘起構造未形成部とが形成される。
【００４０】
本発明では、例えば、誘起構造部がプラスチック材料の内部に形成されている場合、誘起構造部（構造変化部や孔など）の大きさとしては、幅が１ｍｍ以下（好ましくは５００μｍ以下）であってもよい。なお、誘起構造部が孔である場合は、該孔の径（又は幅）としては、例えば、０．１〜１０００μｍ、好ましくは０．１〜１００μｍ、さらに好ましくは０．５〜３０μｍ程度の範囲から選択することができる。このように、誘起構造部の大きさが極めて小さくても、レーザーとして超短パルスレーザーを用いることにより、精密に誘起構造部を制御して作製することができる。
【００４１】
［プラスチック材料］
プラスチック材料は、有機系高分子や無機系高分子などの各種ポリマー成分により構成されている。ポリマー成分は単独で又は２種以上組み合わせられていてもよい。前記有機系高分子としては、特に制限されず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂など種々の有機系の樹脂を用いることができる。有機系高分子としては、熱可塑性樹脂、なかでも２つ以上のガラス転移温度（ガラス転移点）を有する熱可塑性樹脂材料を好適に用いることができる。プラスチック材料がこのような２つ以上のガラス転移温度（ガラス転移点）を有する熱可塑性樹脂材料であると、超短パルスレーザーの照射により相分離が生じて、構造が変化した誘起構造部を形成することができる。２つ以上のガラス転移温度を有する熱可塑性樹脂材料には、熱的な運動性が異なったお互いに相溶性のない２つ以上の成分を含んで構成された材料系が含まれる。このような材料系としては、２つ以上の異種材料のブレンド物（例えば、２種以上のホモポリマー及び／又はランダム共重合体のブレンド物、２種以上のブロック共重合体のブレンド物など）、２つ以上の異種成分から構成されたブロック共重合体などが挙げられる。
【００４２】
プラスチック材料が、ガラス転移温度が常温（例えば、２３℃）以下である場合、常温近傍の温度において十分な柔軟性を有している。そのため、非相溶性成分として、常温（例えば、２０〜２５℃、特に２３℃）以下のガラス転移温度を有するプラスチック材料を含むブレンド物の材料系では、各プラスチック材料の成分比を調整することにより、常温において任意に柔軟性を調整することができ、取り扱いを容易にすることが可能である。
【００４３】
また、例えば、２つ以上の異種成分から構成された２つのガラス転移温度を有する材料系において、常温（例えば２０〜２５℃、特に２３℃）以下のガラス転移温度（Ｔｇ１）を示す成分（Ｔｇ１成分）が低温側のガラス転移温度を示す成分である場合には、高温側のガラス転移温度を示す成分（Ｔｇ２成分）のガラス転移温度（Ｔｇ２）以上の温度（Ｔ３）から温度を降下させる（低下させる）と、まず、温度Ｔｇ２の近傍で、Ｔｇ２成分は運動性が低下して固化し、一方、Ｔｇ１成分はまだ十分な運動性を有した状態で常温（例えば２０〜２５℃、特に２３℃）まで冷却されることになる。このとき、特に、温度Ｔｇ１とＴ３とが一定の場合、２つのガラス転移温度（Ｔｇ１、Ｔｇ２）の温度差（Ｔｇ２−Ｔｇ１）が大きい程、Ｔｇ２成分はより速く固化することになり、常温までの冷却過程では、高温側のガラス転移温度を示す成分（Ｔｇ２成分）が固化した状態での低温側のガラス転移温度を示す成分（Ｔｇ１成分）のみの運動期間が長くなる。しかも、特に、低温側のガラス転移温度Ｔｇ１が常温（例えば、２０〜２５℃、特に２３℃）以下であると、常温まで冷却される過程で、すなわち、Ｔｇ２〜常温の温度領域で、Ｔｇ１成分による十分な運動性と緩和性とを保ちながら、相分離構造が形成され、誘起構造部が形成されることになる。この際、プラスチック材料が組成比が勾配を有している形態で複数の成分（ポリマー成分）を含有していると、多少の超短パルスレーザーのエネルギーのばらつきがあっても、プラスチック材料（被照射体）の構成成分の傾斜構造により緩和され、結果的に照射により得られた誘起構造部のサイズの制御が行い易くなる。従って、超短パルスレーザーのエネルギーにばらつきがあっても、誘起構造部の大きさ（厚みや長さなど）のばらつきの幅を低減して、一定又はほぼ一定の大きさに制御された誘起構造部を形成することも可能である。
【００４４】
なお、これらの材料系の中で、異種材料のブレンド物はブレンドする各成分の成分比を変えることや分散加工条件を変えることにより、その構造形態として、ドメイン状、シリンダー状、層状、共連続状などの様々な非相溶な形態を作り出す事が出来る。一方、ブロック共重合体並びにそれらのブレンド物（２種以上のブロック共重合体のブレンド物）は、ブロック的に結合された高分子鎖の非相溶性が系全体の非相溶性を担っているので、その構造形態としては前記例示の非相溶な形態が挙げられ、該非相溶な形態としては、ブレンド物よりもより一層微細なものにすることが出来る。
【００４５】
このように、プラスチック材料に、超短パルスレーザーの照射を行うと、超短パルスレーザーの照射部において、一旦ミクロドメイン熱溶融が起こり、照射の終了や照射部の移動により、再度相分離構造が形成され、この際、相分離構造の再生時に架橋（硬化）反応などが並列的に起こると、相分離が一層促進され、出来上がった相分離構造は、元の相分離構造よりもドメイン構造などの寸法や形態が大きくなる場合がある。従って、誘起構造部としては、ミクロ相分離構造の寸法又は形態が大きくなるように、構造が変化して形成されていることが好ましい。
【００４６】
特に、誘起構造部が、特定の成分を選択的に含んだり、架橋（硬化）や光異性化などを起こしたりすることにより、元の成分又はその構造とは異なるように化学的変化を起こし形成されている場合には、屈折率等の物理的特性にも変化（変調）が生じている場合がある。誘起構造部におけるドメインの構造部の屈折率が、誘起構造が形成されていない誘起構造未形成部におけるドメインの構造部の屈折率に対して、０．０００５以上異なっていれば（すなわち、前記各部の屈折率の差が０．０００５以上であれば）、光導波路として使用出来る可能性がある。従って、本発明では、誘起構造部と、誘起構造未形成部との屈折率の差が０．０００５以上となるように、誘起構造部が形成されていることが好ましい。このような誘起構造部の屈折率と、誘起構造未形成部の屈折率との差としては、０．０００５以上（好ましくは０．０００８以上、さらに好ましくは０．００１以上）であることが望ましい。また、前記屈折率差は、０．００５以上（特に０．０１以上）であると、光導波路としてより一層有効に使用できる。
【００４７】
このようなプラスチック材料としては、各種の高分子材料を組み合わせて用いることができる。従って、本発明では、このような数多くある組み合わせを利用することができ、極めて有用な方法である。なお、高分子材料の相溶性やガラス転移温度などの各種特性は、例えば、ポリマーハンドブックなどに記載されている。なお、プラスチック材料は、相溶系であってもよく、非相溶系であってもよい。
【００４８】
具体的には、超短パルスレーザーの照射により相分離を起こすことができるとともに、２つ以上のガラス転移温度を発現する高分子材料の組み合わせの中で、例えば、低温側のガラス転移温度が常温（例えば、２０〜２５℃、特に２３℃）以下で光学的に透明性を有するアモルファスな成分としては、例えば、ポリイソプレンやポリブタジエンなどのポリジエン類；ポリイソブチレンなどのポリアルケン類；ポリアクリル酸ブチル、ポリアクリル酸エチルなどのポリアクリル酸エステル類；ポリブトオキシメチレンなどのポリビニルエステル類；ポリウレタン類；ポリシロキサン類；ポリサルファイド類；ポリフォスファゼン類；ポリトリアジン類；ポリカーボラン類などが挙げられる。なお、これらのうちポリジエン類、ポリアルケン類、ポリアクリル酸エステル類、ポロシロキサン類などは、ガラス転移温度が低いことを利用して粘着剤の構成成分として幅広く使用されている。
【００４９】
また、高温側にガラス転移温度を有し光学的に透明性の高い材料としては、ポリカーボネート（ＰＣ）；ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのメタクリレート系樹脂；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル系樹脂；ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）（ポリエーテルサルホン）；ポリノルボルネン；エポキシ系樹脂；ポリアリール；ポリイミド；ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）；ポリアミドイミド；ポリエステルイミド；ポリアミド；ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）などのスチレン系樹脂；ポリフェニレンエーテルなどのポリアリーレンエーテル；ポリアリレート；ポリアセタール；ポリフェニレンスルフィド；ポリスルホン（ポリサルホン）；ポリエーテルエーテルケトンやポリエーテルケトンケトンなどのポリエーテルケトン類；ポリビニルアルコール；ポリビニルピロリドンなどが挙げられる。
【００５０】
２つ以上のブロックからなるブロック共重合体の高分子鎖のミクロ相分離により、２つ以上のガラス転移温度を有するブロック共重合体は、上記の低温側にガラス転移温度を発現する成分と、高温側にガラス転移温度を発現する成分とを適当に組み合わせて、ブロック共重合体となるように重合（共重合）して、共重合化すれば良い。重合方法（共重合方法）としては、特に制限されず、例えば、リビングアニオン重合法、リビングカチオン重合法、リビングラジカル重合法などの公知のリビング重合法を採用することができる。
【００５１】
なお、このような熱可塑性樹脂材料のガラス転移温度は、２つ以上であれば、２つであってもよく、３つ以上であってもよい。該熱可塑性樹脂材料としては、２つのガラス転移温度を有するポリマーが好適であり、特に、２つのガラス転移温度を有するブロック共重合体からなるポリマーが好ましい。
【００５２】
また、フッ化ビニリデン系樹脂、ヘキサフルオロプロピレン系樹脂、ヘキサフルオロアセトン系樹脂等のフッ素系樹脂を用いることもできる。
【００５３】
さらにまた、ポリシラン等のポリシラン系ポリマーが配合されていても良い。プラスチック材料にポリシラン系ポリマーが含まれていると、プラスチック材料の機械的特性を向上させることができ、優れた作業性で誘起構造部を形成することができる。また、ポリシラン系ポリマーは、光照射により構造がケイ素−ケイ素結合（Ｓｉ−Ｓｉ結合）が切断されて、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合）やシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）が生成して、屈折率が大きく変化したり（例えば、低下したり）、ラジカルを発生したりするなどの特徴を有しており、複合材料として有用である。なお、ポリシラン系ポリマーは、ケイ素−ケイ素結合を有する主鎖から構成されているポリマーである。主鎖のケイ素原子に置換している置換基としては、特に制限されず、例えば、水素原子、有機基、ハロゲン原子などが挙げられる。ポリシラン系ポリマーは、ホモポリマーであってもよく、コポリマーであってもよい。具体的には、ポリシラン系ポリマーとしては、例えば、ポリシラン；ポリ（ジメチルシラン）、ポリ（メチルエチルシラン）、ポリ（メチルプロピルシラン）、ポリ（メチルブチルシラン）、ポリ（メチルヘキシルシラン）、ポリ（ジヘキシルシラン）、ポリ（ジドデシルシラン）等のポリ（アルキルアルキルシラン）；ポリ（メチルシクロヘキシルシラン）等のポリ（アルキルシクロアルキルシラン）；ポリ（メチルフェニルシラン）、ポリ（エチルフェニルシラン）、ポリ（プロピルフェニルシラン）、ポリ（イソプロピルフェニルシラン）、ポリ（ブチルフェニルシラン）、ポリ（ヘキシルフェニルシラン）等のポリ（アルキルアリールシラン）；ポリ（ジフェニルシラン）等のポリ（アリールアリールシラン）；ポリフェニルシリン、ポリメチルシリン等のケイ素原子の３次元構造を有する（ケイ素原子が３次元的に結合された構造を有する）ケイ素原子含有ポリマーなどのホモポリマーや、ポリ（ジメチルシラン−メチルシクロヘキシルシラン）、ポリ（ジメチルシラン−メチルフェニルシラン）などのコポリマーなどが挙げられる。
【００５４】
高分子材料（ポリマー）の分子量（重量平均分子量など）は特に制限されない。高分子材料の分子量（重量平均分子量など）は、目的とするプラスチック材料に応じて適宜選択することができ、例えば、１，０００以上（好ましくは１０，０００〜５００，０００程度）の範囲から選択することができる。
【００５５】
なお、本発明では、プラスチック材料は、無機化合物や金属化合物などの他の材料を分散状態で含んだ複合体や他の材料を層状の状態で含んだ積層体であってもよい。また、必要に応じて架橋剤、滑剤、静電防止剤、可塑剤、分散剤、安定剤、界面活性剤、無機あるいは有機の充填剤など含有していてもよい。
【００５６】
なお、プラスチック材料は、可視光波長領域（例えば、４００ｎｍ〜８００ｎｍ）において全光線透過率が１０％以上（好ましくは５０％以上、さらに好ましくは８５％以上）であることが好ましい。このように、１０％以上の光透過性を有していると、波長が可視光波長領域にある超短パルスレーザーの照射により、レーザー加工が容易に出来るようになる。従って、可視光の波長領域において、著しい光吸収や散乱を起こす着色したプラスチック材料や、散乱性粒子を多量に含むプラスチック材料は望ましくない。なお、プラスチック材料の透過率が１０％以上であると、超短パルスレーザー光の強度をサンプル中で減衰させることなく焦点を合わせることができる。また、プラスチック材料の透過率が１０％以上であると、プラスチック材料の内部の状態を視認することができるので、超短パルスレーザーの照射位置又は焦点位置や、構造の変化の度合いなどを視認することができ、プラスチック材料への超短パルスレーザーの照射を有効に行うことができる。
【００５７】
（レーザー）
プラスチック材料を加工する際に使用する超短パルスレーザーとしては、パルス幅が１０−１２秒以下であれば特に制限されず、パルス幅が１０−１５秒のオーダーのパルスレーザーを好適に用いることができる。パルス幅が１０−１５秒のオーダーであるパルスレーザーには、パルス幅が１×１０−１５秒〜１×１０−１２秒であるパルスレーザーが含まれる。より具体的には、超短パルスレーザーとしては、パルス幅が１０×１０−１５秒〜５００×１０−１５秒（好ましくは５０×１０−１５秒〜３００×１０−１５秒）程度であるパルスレーザーが好適である。
【００５８】
パルス幅が１０−１２秒以下である超短パルスレーザーは、例えば、チタン・サファイア結晶を媒質とするレーザーや色素レーザーを再生・増幅して得ることができる。
【００５９】
超短パルスレーザーにおいて、その波長としては、例えば、可視光の波長領域（例えば、４００〜８００ｎｍ）であることが好ましい。また、超短パルスレーザーにおいて、その繰り返しとしては、例えば、１Ｈｚ〜８０ＭＨｚの範囲から選択することができ、通常、１０Ｈｚ〜５００ｋＨｚ程度である。
【００６０】
なお、超短パルスレーザーの平均出力又は照射エネルギーとしては、特に制限されず、目的とする誘起構造部の大きさやその構造変化の種類又は該変化の程度等に応じて適宜選択することができ、例えば、５００ｍＷ以下（例えば、１〜５００ｍＷ）、好ましくは５〜３００ｍＷ、さらに好ましくは１０〜１００ｍＷ程度の範囲から選択することができる。このように、超短パルスレーザーの照射エネルギーは低くてもよい。そのため、プラスチック材料への超短パルスレーザーの照射による熱的な影響を抑制又は防止することができる。
【００６１】
また、超短パルスレーザーの照射スポット径としては、特に制限されず、目的とする誘起構造部の大きさやその誘起構造の種類又は該誘起された構造の程度、レンズの大きさや開口数又は倍率などに応じて適宜選択することができ、例えば、０．１〜１０μｍ程度の範囲から選択することができる。
【００６２】
本発明の光導波路は、図１で示されているような、直線状の２回屈曲の形態や、また、図３で示されているような、直線状の３回屈曲の形態などが挙げられ、屈曲の回数は特に制限されず任意の回数とすることができ、また屈曲の角度は特に制限されず任意の角度とすることができる。また、円弧のように、曲線の形態であってもよい。なお、図３は本発明の三次元光導波路の他の例を示す概略鳥瞰図であり、図３中の各符号は図１と同様である。
【００６３】
このような光導波路は、例えば、光スイッチング部品、光分合波部品、波長変換フィルター、光アイソレーター、光サーキュレータ、光コネクター、光外部変調器等に接合して用いることができる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明の光導波路によれば、三次元的に屈曲・屈折した光導波路であっても、プラスチック材料中に容易に且つ優れた作業性で作製することができる。また、パルス幅が１０−１２秒以下である超短パルスレーザーの照射により、プラスチック材料中の任意の部位に任意の形状で形成することができる。従って、作業工程の低減化、高密度や三次元積層による高集積化、小型システム化のための工学デバイス設計自由度の向上に有利な三次元光導波路を、容易に且つ安価に提供できる。
【００６５】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００６６】
（実施例１）
重合用容器に、モノマー成分としてアクリル酸ブチル（ＢＡ）と、アクリル酸エチル（ＥＡ）とを等モル比の割合で入れ、重合開始剤として２−ブロモイソ酪酸エチル（前記モノマー成分全量に対して０．００１２モル％）、重合触媒として臭化銅（前記モノマー成分全量に対して０．００１２モル％）、助触媒として２、２´−ビピリジン系誘導体（前記モノマー成分全量に対して０．００３６モル％）を用いた公知のリビングラジカル重合法により、先ず、重量平均分子量約２５，０００のアクリル酸ブチル・アクリル酸エチルランダム共重合体［ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム共重合体］を作製した。
引き続いて、前記ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム共重合体を含む反応混合物に、ブロック共重合体を作製するための共重合性モノマー成分としてメチルメタアクリレート（ＭＭＡ）を追加して、さらにリビングラジカル重合を行うことにより、ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム共重合体に、ブロック的に、重量平均分子量が約５８，０００のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を結合させた、ＰＭＭＡ・（ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム共重合体）ブロック共重合体［ポリ（ＭＭＡ／ＢＡ・ＥＡ）ブロック共重合体］を得た。該ポリ（ＭＭＡ／ＢＡ・ＥＡ）ブロック共重合体（「ブロック共重合体Ａ」と称する場合がある）において、ブロック共重合体全体の重量平均分子量は約８３，０００であり、ＰＭＭＡの比率は７０重量％（重量平均分子量比）である。
このブロック共重合体Ａをフィルターやイオン交換樹脂を用いて精製した後、さらに酢酸エチルを加えて、濃度が約３０重量％の溶液にして、キャスティング法により、膜厚：５００μｍのフィルム状サンプル（「照射サンプルＡ」と称する場合がある）を作製した。
【００６７】
図２に示されるような方法で、前記照射サンプルＡの上面から深さが約５００μｍの位置である底面を焦点にして、チタン・サファイア・フェムト秒パルスレーザー装置及び対物レンズ（倍率：２０倍）を使用して、超短パルスレーザー（照射波長：８００ｎｍ、パルス幅：１５０×１０−１５秒、繰り返し：２００ｋＨｚ）を、照射エネルギー（平均出力）：２０ｍＷ、照射スポット径：約３μｍの条件で、照射サンプルＡを照射方向に平行な方向（第１の方向）に、移動速度：約２０μｍ／秒で１０秒、次に垂直な方向（第２の方向）に移動速度：約５０μｍ／秒で４秒、さらに９０°方向を変えた垂直な方向（第３の方向）に移動速度：約５０μｍ／秒で４秒、最後に、平行な方向（第４の方向）に移動速度：２０μｍ／秒で１５秒移動させながら、照射した。次に、照射サンプルＡの底面における前回の照射の開始位置に戻り、直径が２０μｍ（半径が１０μｍ）の円弧上で、且つ前回の照射の開始位置から４μｍ離れた距離の位置を焦点として、前回の照射と同様の移動速度で、前回の照射の終了位置から４μｍ離れた距離の位置で且つ直径が２０μｍ（半径が１０μｍ）の円弧上の位置まで照射することを、計１６回繰り返したところ［照射時間（移動に要した時間）は表１のとおりである。また、各照射開始位置は同一の円弧上にあり、各照射終了位置は同一の円弧上にある。］、図３で示されるような三次元的に屈曲した円筒状の誘起構造部が形成された。前記誘起構造部の内部（中心）には、誘起構造未形成部が存在しており、誘起構造部が、誘起構造未形成部を囲むようにして形成されている。
【００６８】
前記誘起構造部は、超短パルスレーザーの未照射部（誘起構造未形成部）に対して、屈折率が約０．００２高い永久的な屈折率変調を起こしており、屈折率の高い光導波路のクラッド部として利用でき、一方、超短パルスレーザーの未照射部はコア部となり、光導波路として機能した。
【００６９】
【表１】
2004029613.tif 000003
【００７０】
なお、表１中、「第１の方向への移動」とは、照射サンプルＡを初めに照射方向に平行な方向に移動速度：約２０μｍ／秒で移動させた際の方向への移動を意味し、「第２の方向への移動」とは、次に照射方向に垂直な方向に移動速度：約５０μｍ／秒で移動させた際の方向への移動を意味し、「第３の方向への移動」とは、その後、さらに９０°方向を変えた照射方向に垂直な方向に移動速度：約５０μｍ／秒で移動させた際の方向への移動を意味し、「第４の方向への移動」とは、さらにその後、最後に照射方向に平行な方向に移動速度：２０μｍ／秒で移動させた際の方向への移動を意味している。
【００７１】
（実施例２）
基板［光学ガラス（ＢＫ７）；厚さ：２．０ｍｍ］上に、ポリシラン系ポリマー［ポリ（メチルフェニルシラン）］の２０重量％トルエン溶液による溶媒除去、減圧乾燥法（真空乾燥法）で、ポリシラン系ポリマーによる薄膜（膜厚：約３００μｍ）を形成して、基板上の薄膜状サンプル（「照射サンプルＢ」と称する場合がある）を作製した。
【００７２】
図２に示されるような方法で、前記照射サンプルＢのポリシラン系ポリマーによる薄膜の上面から深さが約３００μｍである前記薄膜の底面を焦点にして、チタン・サファイア・フェムト秒パルスレーザー装置及び対物レンズ（倍率：２０倍）を使用して、超短パルスレーザー（照射波長：８００ｎｍ、パルス幅：１５０×１０−１５秒、繰り返し：２００ｋＨｚ）を、照射エネルギー（平均出力）：２０ｍＷ、照射スポット径：約３μｍの条件で、照射サンプルＢを照射方向に平行な方向（第１の方向）に、移動速度：約２０μｍ／秒で１０秒、次に垂直な方向（第２の方向）に移動速度：約１００μｍ／秒で２秒、最後に、平行な方向（第３の方向）に移動速度：２０μｍ／秒で１５秒移動させながら、照射した。次に、薄膜の底面における前回の照射の開始位置に戻り、直径が２０μｍ（半径が１０μｍ）の円弧上で、且つ前回の照射の開始位置から４μｍ離れた距離の位置を焦点として、前回の照射と同様の移動速度で、前回の照射の終了位置から４μｍ離れた距離の位置で且つ直径が２０μｍ（半径が１０μｍ）の円弧上の位置まで照射することを、計１６回繰り返したところ［照射時間（移動に要した時間）は表２のとおりである。また、各照射開始位置は同一の円弧上にあり、各照射終了位置は同一の円弧上にある。］、図１で示されるような三次元的に屈曲した円筒状の誘起構造部が形成された。前記誘起構造部の内部（中心）には、誘起構造未形成部が存在しており、誘起構造部が、誘起構造未形成部を囲むようにして形成されている。
【００７３】
前記誘起構造部は、超短パルスレーザーの未照射部（誘起構造未形成部）に対して、屈折率が約０．００２高い永久的な屈折率変調を起こしており、屈折率の高い光導波路のクラッド部として利用でき、一方、超短パルスレーザーの未照射部はコア部となり、光導波路として機能した。
【００７４】
【表２】
2004029613.tif 000004
【００７５】
なお、表２中、「第１の方向への移動」とは、照射サンプルＢを初めに照射方向に平行な方向に移動速度：約２０μｍ／秒で移動させた際の方向への移動を意味し、「第２の方向への移動」とは、次に照射方向に垂直な方向に移動速度：約１００μｍ／秒で移動させた際の方向への移動を意味し、「第３の方向への移動」とは、その後、最後に照射方向に平行な方向に移動速度：２０μｍ／秒で移動させた際の方向への移動を意味している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の三次元光導波路の一例を示す概略鳥瞰図である。
【図２】プラスチック材料に光導波路のクラッド部として利用される誘起構造部を形成して三次元光導波路を形成する方法の一例を示す概略鳥瞰図である。
【図３】本発明の三次元光導波路の他の例を示す概略鳥瞰図である。
【符号の説明】
１　三次元光導波路を有するプラスチック構造体
２　プラスチック材料
１ａ　三次元光導波路プラスチック構造体１の上面
１ｂ　三次元光導波路プラスチック構造体１の下面
３　光導波路
４　誘起構造部
ｄ　光導波路３の径（直径又は幅）
５１、５２　誘起構造未形成部
６　超短パルスレーザー
６ａ　レンズ
Ｄ　レーザー６の照射方向
７ａ１，・・，７ａｎ　レーザー６の照射開始位置
７ｂ１、７ｃ１　レーザー６の移動屈曲位置
７ｄ１，・・，７ｄｎ　レーザー６の照射終了位置
【図１】
2004029613.tif 000005
【図２】
2004029613.tif 000006
【図３】
2004029613.tif 000007