(57)【要約】【課題】本発明の目的は、光ファイバなどの被接続光学部品と光導波路を無調心で接合し、それにより低損失な接続を可能とする光導波路素子およびその製造方法を提供することにある。【解決手段】  光硬化樹脂中に波長λ１の光を吸収してかつ分解する光増感剤を混合した溶液中に波長λ１のレーザ光を入射させてレーザ光の光路を硬化させながらコアを形成し、その後全体に光硬化させるための光を照射して硬化させてクラッドを形成することを特徴とする高分子光導波路素子の製造方法である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
光硬化樹脂中に波長λ１の光を吸収してかつ分解する光増感剤を混合した溶液中に、波長λ１のレーザ光を入射させてレーザ光の光路を硬化させながらコアを形成し、その後全体に光硬化させるための光を照射して硬化させてクラッドを形成することを特徴とする高分子光導波路素子の製造方法。
【請求項２】
光増感剤の吸収ピーク波長が、光導波路素子が伝播すべき光波長λ２よりも長波長側にあることを特徴とする請求項１に記載の高分子光導波路素子の製造方法。
【請求項３】
前記光増感剤が色素であることを特徴とする請求項１または２に記載の高分子光導波路素子の製造方法。
【請求項４】
高分子からなるコアとクラッドを備えた光導波路素子であり、波長λ１のレーザ光を吸収してかつ分解する光増感剤のクラッドにおける濃度がコアにおける濃度よりも大であることを特徴とする高分子光導波路素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高分子光導波路に関し、特に安価、低接続損失な光集積回路、光インターコネクション、あるいは光学部品などの光導波路を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ファイバと光導波路を接続する際またはレーザダイオードと光ファイバや光導波路を接続する際、レーザ溶接や接着剤による固定やレンズ系を用いたモードフィールドマッチングなどが行われている。光ファイバあるいは光導波路が高分子の場合、レーザ溶接などが使用出来ないため、主に紫外線硬化型の接着剤を用いて固定している。この場合、光ファイバと光導波路の実装における調芯に時間がかかり、また、軸ずれ等の原因により、接続損失が大きくなってしまう。また、レーザダイオードと光ファイバ、光導波路の場合、レンズ系を用いるため、非常に高価になってしまう。レーザダイオード内の光導波路部分にスポットサイズ変換機能を付けモードフィールドマッチングさせる方法もあるが、レーザダイオード自身非常に高価になってしまう。そのため、無調芯で光部品と接続できる光導波路が望まれる。
【０００３】
屈折率の異なる２つの樹脂を用いた自己形成光導波路が提案されている（特許文献１：特開平１１−３２６６６０）。アルゴンレーザ光やＵＶを当てることにより屈折率の高い樹脂をより多く硬化させ、コアを形成する方法が報告されている。しかしながら、この場合、コアとクラッドの材料に制限があり、特定のレーザ光でしか光導波路を形成することが出来ない。任意のレーザ光で光導波路が形成することが出来ることにより、光導波路形成した光でそのまま情報を光伝送することを可能にし、例えば、レーザダイオードに直接この自己形成光導波路ができることにより、今まで困難であった無調心結合が可能となり、また、その他幅広い用途展開が可能となる。しかしながら、まだ、これを実現する方法は提案されていない。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３２６６６０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、光ファイバなどの被接続光学部品と光導波路を無調心で接合し、それにより低損失な接続を可能とする光導波路素子およびその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討した結果、光硬化樹脂中に光増感剤を混合した溶液中にレーザ光を照射させ、溶液伝搬光の広がりを抑えながらコアとクラッドを形成することにより前記課題を解決することを見出し本発明を完成させた。
【０００７】
すなわち本発明は、光硬化樹脂中に波長λ１の光を吸収してかつ分解する光増感剤を混合した溶液中に、波長λ１のレーザ光を入射させてレーザ光の光路を硬化させながらコアを形成し、その後全体に光硬化させるための光を照射して硬化させてクラッドを形成することを特徴とする高分子光導波路素子の製造方法である。
【０００８】
また本発明は、高分子からなるコアとクラッドを備えた光導波路素子であり、波長λ１のレーザ光を吸収してかつ分解する光増感剤のクラッドにおける濃度がコアにおける濃度よりも大であることを特徴とする高分子光導波路素子である。
【０００９】
本発明において、光増感剤の吸収ピーク波長が、光導波路素子が伝播すべき光波長λ２よりも長波長側にあることことが好ましい。さらに光増感剤が色素であることが好ましい。これにより光増感剤が分解した後のコア部と分解していないクラッドでの屈折率差が光の閉じ込めに利用できるのに充分なものとなる。
【００１０】
ここで高分子光導波路素子は、高分子光導波路に受光素子、発光素子、光ファイバー、光導波路のいずれかが接合されたものでもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。光硬化樹脂としては、ＵＶ硬化型、可視光硬化型など、また、エポキシ、アクリル、ウレタンなど色々な材料が挙げられる。光増感剤にしても、色素や可視光重合開始剤など色々な材料が考えられる。
【００１２】
ここで用いる光増感剤の含有量の大小で屈折率分散曲線の極大、極小値が変化する。光増感剤の屈折率の分散曲線は図２のように表される。光増感剤の吸収ピークよりも短波長側で光増感剤が多いほど屈折率は低くなり、長波長側で光増感剤が多いほど屈折率は高くなることが分かる。
【００１３】
図１に本発明の光導波路製造方法を示す。容器１内に光硬化樹脂と光増感剤を混合した溶液２を充填させる（図１（ａ）、（ｂ））。その溶液２に光ファイバ３を挿入し（図１（ｃ））、光増感剤の吸収ピークにマッチングしたあるいは若干ずれたレーザ光４を光ファイバー３を通して照射させる（図１（ｄ））。レーザ光４が照射された部分が硬化する。硬化部５は光増感剤が分解して未硬化部よりも屈折率が高いため、レーザ光は閉じ込められ（図１（ｅ））、ほぼ直線の樹脂硬化部が得られる。その後、ＵＶ光６により全体を硬化させる（図１（ｆ））。光増感剤が色素の場合、レーザ光による硬化部５は周りと比べて色素による着色が少なくなる。
【００１４】
図２によると吸収ピークよりも短波長側では、光増感剤が多いほど屈折率が低くなることが分かる。よって、レーザ硬化部の屈折率が周りよりも高くなり、光導波路として機能することが分かる。こうしてコア７とクラッド８が形成され、光ファイバーが接合した高分子光導波路素子が得られる（図１（ｇ））。
【００１５】
一方、長波長側では光増感剤が多いほど屈折率が高くなるので、レーザ硬化部の屈折率は周りよりも低くなり、光導波路にはならない。このようにして、光ファイバと無調心で接続可能な光導波路が形成できる。光増感剤の吸収ピーク波長よりも短波長側のレーザダイオードを用いることにより、レーザダイオードに直接結合された光導波路が形成できる。
【００１６】
引き続いて、実施例を用いて本発明を更に詳しく説明する。なお、種々の光硬化樹脂および光増感剤を用いることにより数限りない本発明の光導波路が得られることは明らかである。したがって、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１７】
（実施例）
市販のアクリレート系ＵＶ硬化剤に、光増感剤としてエタノールに溶解させたローダミン６Ｇの色素を混合させた。この溶液を容器１３に充填し、コア径５０ミクロンのマルチモード光ファイバを溶液中に挿入した。次に５３２ｎｍの全固体レーザ光（１ｍＷ）を光ファイバに通して溶液中に入射させた。このとき、レーザ光線に沿って硬化することが観測された。レーザ光照射１時間以上経過したとき、硬化部は色素に起因する着色が脱色していることが分かった。その後、ＵＶ光を全体に照射させ、全体を硬化させた。このようにして光導波路が作製できる。アルゴンレーザ５１４．５ｎｍの光をこの５３２ｎｍレーザ光硬化部に入射させたときアルゴンレーザ光は硬化部内を伝搬していることが分かった。一方、ヘリウムネオンレーザ６３２．８ｎｍの光を５３２ｎｍレーザ光硬化部に入射させたとき、ヘリウムネオンレーザ光は硬化部からもれていることが確認された。これにより、吸収ピークよりも短波長側で光導波路が形成されていることが確認された。
【００１８】
【本発明の効果】
本発明による高分子光導波路作製方法により、光ファイバーなどの光学部品と低接続損失な高分子光導波路が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高分子光導波路製造工程の一例
【図２】色素の屈折率の分散曲線
【符号の説明】
１：容器、      ２：溶液、    ３：光ファイバ、４：レーザ光
５：硬化部、６：ＵＶ光、  ７：コア、８：クラッド
【図１】
2004212775.tif 000002
【図２】
2004212775.tif 000003