(57)【要約】【課題】現像銀を用いて、簡単な製造方法により作製可能な微少サイズの光導波路を提供すること。【解決手段】本発明に係る光導波路は、光が伝播する経路の周囲を、消衰係数が大きい物質で囲んであることを特徴とする。ここで、前記消衰係数が大きい物質が銀であることが好ましい。また、本発明に係る光導波路の製造方法として、支持体上に形成した高密度のコロイド銀層上に、ハロゲン化銀粒子を含む乳剤を塗布・乾燥し、この乳剤に光導波路のパターンを露光後、現像して、現像銀のパターンに置き換え、その上に、改めて高密度のコロイド銀層を塗布することにより、光導波路を作製することを特徴とする方法が、好適に用い得る。【選択図】図１
2004085654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が伝播する経路の周囲を、消衰係数が大きい物質で囲んであることを特徴とする光導波路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光導波路に関し、より具体的には、簡単な製造方法により作製可能な微少サイズの光導波路を有する光機能素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光を利用した通信システムの普及に伴い、より低損失で信頼性の高い光通信用部品（光部品）の開発が望まれている。特に平面光導波路型の光機能素子は、その低損失性に加えて、複雑な回路を基板上に一括して形成できることから、高集積光回路素子としても注目されている。
【０００３】
従来の、この種の微少サイズの光導波路は、一般的に、電子線やレーザを使用して石英基板を微細加工する方法により作製されているが、この方法は、微動ステージ等により光導波路の位置を微調整しながら加工するものであるため、時間がかかる上に、歩留まりもよくないという問題があった。
【０００４】
例えば、フォトニック結晶のフォトニックバンドギャップを利用した光導波路も提案されている（例えば、Ｊ．Ｄ．Ｊｏａｎｎｏｐｏｕｌｏｓ，Ｐ．Ｒ．Ｖｉｌｌｅｎｅｕｖｅ　ａｎｄ　Ｓ．Ｆａｎ；Ｎａｔｕｒｅ，ｖｏｌ．３８６，ｐｐ．１４３−１４９（１９９７）参照）が、この光導波路では、波長程度のサイズの構成を必要とするために、作製条件設定が複雑になり、作製が非常に困難であるという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、従来の技術における問題を解消し、簡単な製造方法により作製可能な、微少サイズの光導波路を提供することにある。
なお、本発明の他の目的は、以下の説明により明らかにされる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る光導波路は、光が伝播する経路の周囲を、消衰係数が大きい物質で囲んであることを特徴とする。
【０００７】
ここで、本発明に係る光導波路は、赤外線以下の波長の光を対象とするものであり、上記赤外線の波長は５０μｍ以下程度が好ましく、５μｍ以下がさらに好ましい。また、前記消衰係数が大きい物質が銀であることが好ましく、この銀は、ハロゲン化銀を現像して得られる銀、もしくは、高密度に構成されたコロイド銀であることが好ましい。
【０００８】
また、本発明に係る光導波路を有する光機能素子としては、前述のように構成される光導波路を有する光機能素子を複数層積層した形で形成したものであってもよい。さらに、複数層の積層については、１層ずつ順次形成する方式によってもよく、また、複数層を同時に形成する方式によってもよい。
【０００９】
本発明は、上述の光導波路を有する光機能素子を製造するに有効な製造方法を提供することも可能なものである。すなわち、光導波路を有する光機能素子の製造方法として、支持体上に形成した高密度のコロイド銀層上に、ハロゲン化銀粒子を含む乳剤を塗布・乾燥し、この乳剤に光導波路のパターンを露光後、現像して現像銀のパターンに置き換え、その上に、改めて高密度のコロイド銀層を塗布することにより、光導波路を作製することを特徴とする方法を提供することが可能である。
【００１０】
ここで、本発明に係る光導波路の製造方法においては、上下両面に形成する高密度のコロイド銀層としては、少なくとも２０％以上、好ましくは３０％以上のコロイド銀含有率を有することが望ましい。
また、前記ハロゲン化銀粒子を含む乳剤としては、バインダー中におけるハロゲン化銀粒子の体積率を高めたものを用いることが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明に係る他の光導波路の製造方法としては、バインダー中にハロゲン化銀粒子を分散させたシート状物に対し露光・現像処理して、光の伝播する方向に平行な現像銀のパターンを形成し、その後、上述のシート状物の上下両面に銀薄膜を貼り付けることを特徴とする方法が提供可能である。
【００１２】
ここで、前記シート状物の上下両面に貼り付ける銀薄膜の少なくとも一方は、最初に前記シート状物の一方の面に貼り付けておいても構わない。
なお、上記各製造方法におけるハロゲン化銀粒子への露光は、遮光性材料で形成されたマスク部材を介して行われることが好ましい。
【００１３】
さらに他の光導波路の製造方法として有効な方法は、前述のように構成される光導波路を複数層積層した形で形成する方法である。ここで、上述の複数層の積層については、１層ずつ順次形成する方式によってもよく、また、複数層を同時に形成する方式によってもよい。
【００１４】
要するに、本発明に係る光導波路は、従来の機械的な微細加工に対して、光学露光および現像という写真技術を用いた方法により微細パターンを作製するようにしたものであり、また、光導波路の光が伝播する経路の周囲を、消衰係数が大きい物質（例えば、銀）で囲んで光の漏れを防止するようにしたものである。
【００１５】
これにより、微少サイズの光導波路を、簡単な製造方法により作製可能としたものである。
また、上述のような特徴を有する微少サイズの光導波路の製造方法を、確立することが可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る、単層構成の２次元光導波路を有する光機能素子の構成を示す斜視透視図である。図１に示す光機能素子１０は、支持体１２上に、第１のコロイド銀層１４と、バインダーにハロゲン化銀粒子を分散させた層（以下、ハロゲン化銀粒子層という）１６とを有する光機能素子製造用材料１０ａに、所定の露光・現像等の処理を施して得られた現像銀の集合体１６ａが、上述のハロゲン化銀粒子層１６中に周期的に形成され、さらに、このハロゲン化銀粒子層１６の上面に第２のコロイド銀層１８が設けられたものである。
【００１８】
そして、上述のハロゲン化銀粒子層１６に周期的に形成された現像銀の集合体１６ａにより両側面を、また、第２のコロイド銀層１８と第１のコロイド銀層１４とにより上下両面を囲まれた部分（図中、符号１６ｂで示されている）が、ここで形成された光導波路である。
ここに示した光導波路１６ｂは、一例として直線状の形状を有するものを示しているが、この形状は、曲線状あるいは角状の屈曲部を有するもの等が各種作製可能である。
【００１９】
以下、上述の実施形態に係る光導波路１０の製造手順を、図２〜図５に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図２は、光導波路の作製工程の第１ステップとしての、光機能素子製造用材料１０ａを示す図である。この光機能素子製造用材料１０ａは、まず、支持体１２上に第１のコロイド銀層１４を塗布し、次いでその上に、ハロゲン化銀粒子層１６をこれも塗布等により形成する。ここで、第１のコロイド銀層１４，ハロゲン化銀粒子層１６の厚みは、光導波路により伝送する光の波長に比例するように決定することができ、例えば、波長１．５μｍの光に対しては、それぞれ、１μｍ〜１０μｍ，１μｍ〜１０μｍ程度とするのがよいが、これに限定されるものではない。
【００２１】
次に、図３に示す第２ステップでは、図２に示したような工程で作製された光機能素子製造用材料１０ａに、所定のパターン２２を有するマスク２０を重ね合わせて露光する。マスク２０は、例えば、光を透過させない金属等により構成されており、また、ここでのパターンとは、光導波路の作製目的に合わせた光の通路（導波路）を形成するために必要な寸法を有する現像銀１６ａ（図１参照）の配置を実現するためのものであり、処理過程においてやむを得ず発生する寸法誤差を考慮して設定されるものであることが必要である。
【００２２】
この露光により、ハロゲン化銀粒子層１６中の露光された部分（符号１６ａで示されている部分）のハロゲン化銀が感光する。そこで、この状態の光機能素子製造用材料１０ａを写真用現像液で現像することにより、図４に示すように、ハロゲン化銀粒子層１６中の露光された部分に現像銀１６ａが形成される。いいかえれば、光導波路１６ｂの両側の側壁部分が形成されることになる。
【００２３】
図４に示した状態は、支持体１２上に、光導波路１６ｂの底面（第１のコロイド銀層１４）と両側の側壁（ハロゲン化銀粒子層１６中の現像銀１６ａ）とが形成された状態である。最後に、図５に示すように、第２のコロイド銀層１８を塗布等により形成することで、光導波路１６ｂの上面に相当する層を形成する。これにより４面が形成された導波路が、符号１６ｂで示されるように形成される。なお、第２のコロイド銀層１８の厚みは、第１のコロイド銀層１４の厚みと同じであってもよいが、異なっていても構わない。
【００２４】
なお、図４に示したハロゲン化銀の現像処理の結果、現像されずに残ったハロゲン化銀粒子は、実質的に透明であり、本光導波路１０中に送り込まれる光の挙動に与える影響は大きくないので、ハロゲン化銀粒子層１６中に残したままとしてよい。
【００２５】
本実施形態によれば、上述のような簡単な製造過程により、光導波路１０が製造できる。ここで得られた光導波路１０は、前述のように、２層のコロイド銀層の間に、現像銀１６ａからなる集合体が周期的に配列されて構成された、特徴的構造を有するものである。
【００２６】
また、上記実施形態において用いた光機能素子製造用材料１０ａに代えて、支持体１２を用いずに、ハロゲン化銀粒子を均一に分散させたバインダー層（ハロゲン化銀粒子層１６）の少なくとも一方の面に、第１のコロイド銀層１４を形成する等の方法によって製造した光機能素子製造用材料１０ｂを用いることも可能である。この場合の光機能素子製造用材料１０ｂの構成例を、図６に示す。
【００２７】
図６に示した光機能素子製造用材料１０ｂにおいては、これを用いて作製される光導波路の機械的強度を得るために、ハロゲン化銀粒子層１６を構成するバインダーとして、光機能素子製造用材料１０ａに用いたものよりは強度の高いものを用いることが好ましい。
【００２８】
以下、本発明に係る光導波路を有する光機能素子の構成並びにその製造方法について、より具体的な例を挙げて説明する。
【００２９】
まず、光機能素子製造用材料であるが、この光機能素子製造用材料１０ａは、前述のように、支持体１２上に、コロイド銀層１４と、この層の上面に設けられたハロゲン化銀粒子を分散させたバインダー層（ハロゲン化銀粒子層）１６とから構成されるが、コロイド銀層１４としては、粒子サイズ１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度のものが好適に用い得る。
【００３０】
また、上述のハロゲン化銀粒子層１６に用い得るバインダーとしては、写真乳剤用のゼラチンが代表的なものとして挙げられる。ただし、ゼラチンの代わりに、各種の合成高分子材料も用いることが可能である。
【００３１】
本発明において用い得るハロゲン化銀粒子としては特に限定はなく、各種のハロゲン化銀粒子が使用可能である。また、その粒子サイズは、光導波路により伝送する光の波長との関連において任意に決定することができる。例えば、通常、波長１．５μｍの光に対しては、０．００５μｍ（５ｎｍ）〜１０μｍ程度とすることができる。
【００３２】
また、上記ハロゲン化銀粒子層１６中への浸透・拡散性が要求されるハロゲン化銀粒子の現像液としては、一般的な黒白感材用の現像液が使用可能である。具体的には、富士写真フイルム（株）の商品であるファインドールやスーパーファインドール等が好適に用い得る。
【００３３】
前記支持体１２としては、各種フィルム，樹脂類，ガラス，金属さらにはセラミックス等の、表面が平滑で、かつ平面性のよいものが好適に用いられる。
この支持体１２上に、上記コロイド銀層１４、並びにハロゲン化銀粒子層１６を形成するには、前述の通り、塗布等の方法によるのが効率的であるが、必ずしもこれに限定する必要はなく、他の方法を用いてもよい。また、この場合、下層のコロイド銀層１４を塗布・乾燥した後に、上層となるハロゲン化銀粒子層１６を塗布・乾燥してもよいが、これらの両層を同時に（重層）塗布し、乾燥するようにしてもよい。
【００３４】
なお、上記各実施形態はいずれも本発明の一例を示したものであり、本発明はこれらに限定されるべきものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜の変更または改良を行ってもよいことはいうまでもない。
【００３５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、屈折率の異なる複数の媒質を周期的に配置した構造を有するフォトニック結晶、およびその効率的な製造方法を提供できるという顕著な効果が得られる。
【００３６】
すなわち、本発明においては、ハロゲン化銀の感光性および現像作用を利用することにより、現像された銀により所定のパターンを形成するように構成したので、種々の用途に用い得るフォトニック結晶を、その結晶パターンを広範囲に変更して自在のパターンを作製することが可能になり、よリ広範な目的に利用し得るフォトニック結晶を作製可能になるという効果が得られるものである。
【００３７】
より具体的には、例えば、データ通信（光通信）における使用波長である、赤外の２．０μｍとか１．５μｍ程度において好適に作用する導波路を、簡単な方法で高精度に実現することが可能になるという効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る、単層構成の光導波路の構成を示す斜視透視図である。
【図２】図１に示した実施形態に係る光導波路の製造手順を説明する図（その１）である。
【図３】図１に示した実施形態に係る光導波路の製造手順を説明する図（その２）である。
【図４】図１に示した実施形態に係る光導波路の製造手順を説明する図（その３）である。
【図５】図１に示した実施形態に係る光導波路の製造手順を説明する図（その４）である。
【図６】他の実施形態に係るフォトニック結晶の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０　光機能素子
１０ａ，１０ｂ　光機能素子製造用材料
１２　支持体
１４　第１コロイド銀層
１６　ハロゲン化銀粒子層
１６ａ　現像銀
１６ｂ　光導波路
１８　第２コロイド銀層
２０　マスク
２２　マスクのパターン
【図１】
2004085654.tif 000003
【図２】
2004085654.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004085654.tif 000006
【図５】
2004085654.tif 000007
【図６】
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