(57)【要約】【課題】微細構造を有する導波路でも成型可能な構成を実現すること。【解決手段】マルチモード導波路１と、マルチモード導波路１の入力側または出力側に接続される、複数の狭幅直線導波路８、９と、複数の狭幅直線導波路８、９の各々に接続され、いずれの隣接する間隔も、各々に接続されている２つの狭幅直線導波路８、９の最大の間隔以上の距離である、複数の誘導導波路１０、１１と、複数の誘導導波路１０、１１の各々に接続され、いずれの隣接する間隔も、誘導導波路１０、１１を介して各々に接続されている２つの狭幅直線導波路８、９の最大の間隔以上の距離である、狭幅直線導波路８、９よりも広い幅を有する、複数の外部接続導波路３、４とを備えた、光分岐結合器５。【選択図】  図１
2004279637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチモード導波路と、
前記マルチモード導波路の入力側または出力側に接続される、複数の狭幅直線導波路と、
前記複数の狭幅直線導波路の各々に接続され、いずれの隣接する間隔も、各々に接続されている２つの前記狭幅直線導波路の最大の間隔以上の距離である、複数の誘導導波路と、
前記複数の誘導導波路の各々に接続され、いずれの隣接する間隔も、前記誘導導波路を介して各々に接続されている２つの前記狭幅直線導波路の最大の間隔以上の距離である、前記狭幅直線導波路よりも広い幅を有する、複数の外部接続導波路とを備えた、光分岐結合器。
【請求項２】
（１）前記各導波路自体の、（２）前記狭幅直線導波路と前記誘導導波路との接続部分の、（３）前記誘導導波路と前記外部接続導波路との接続部分の、どこにも段差が無い、請求項１に記載の光分岐結合器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光分岐結合器の各前記導波路に対応する導波路パターンを有する型を、第１の基板の表面に押し付けて、前記第１の基板表面に前記各導波路用溝部を形成させるステップと、
前記第１の基板の屈折率よりも高い屈折率を有する第１の光学材料を、前記第１の基板表面に形成された前記溝部に充填し、前記光分岐結合器の導波路のコア部を形成させるステップと、
前記導波路のコア部の屈折率よりも低い屈折率を有する第２の光学材料を、前記第１の基板上に前記導波路のコア部を覆うように形成させて前記各導波路を完成させるステップとを備えた、光分岐結合器の作製方法。
【請求項４】
前記第１の基板表面に前記各導波路用溝部を形成させるステップを、
請求項１または請求項２に記載の光分岐結合器の前記各導波路に対応する、導波路パターンの形状の窓部を有するマスクを前記第１の基板表面に載せ、
前記マスクを利用して、前記窓部の前記第１の基板表面に溝部を形成させるステップに置換する、請求項３に記載の光分岐結合器の作製方法。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の光分岐結合器の前記各導波路に対応する、導波路パターンの形状の窓部を有するマスクを第１の基板表面に載せ、
前記マスク表面に、荷電粒子または電磁波を照射して、前記窓部の前記第１の基板表面を、前記第１の基板の屈折率よりも高い屈折率に変化させ、前記光分岐結合器の導波路のコア部を形成させるステップと、
前記導波路のコア部の屈折率よりも低い屈折率を有する第３の光学材料を、前記第１の基板上に前記導波路のコア部を覆うように形成させて前記各導波路を完成させるステップとを備えた、光分岐結合器の作製方法。
【請求項６】
前記光分岐結合器の導波路のコア部を形成させるステップは、
前記第１の基板の屈折率よりも高い屈折率を有するコア用樹脂を前記第１の基板に塗布するステップであり、
前記各導波路を完成させるステップは、
前記コア用樹脂の塗布した量以上の量の、前記コア用樹脂の屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド用樹脂を、第２の基板に塗布するステップと、
前記第１の基板に塗布した前記コア用樹脂と前記第２の基板に塗布した前記クラッド用樹脂とが相対するように、前記第１の基板と前記第２の基板を重ね合わせて、前記第１の基板と前記第２の基板との間隔が所定の間隔となるように加圧し、前記加圧した状態で、前記第１の基板に塗布した前記コア用樹脂と前記第２の基板に塗布した前記クラッド用樹脂とを硬化させて、前記各導波路を完成させるステップとを有する、請求項３または請求項４に記載の光分岐結合器の作製方法。
【請求項７】
前記光分岐結合器の導波路のコア部を形成させるステップは、
前記第１の基板の屈折率よりも高い屈折率を有するコア用樹脂を前記第１の基板に塗布するステップであり、
前記各導波路を完成させるステップは、
前記コア用樹脂の塗布した量以上の量の、前記コア用樹脂の屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド用樹脂を、前記第１の基板に塗布した前記コア用樹脂の上に塗布するステップと、
前記第１の基板に塗布した前記コア用樹脂と前記クラッド用樹脂とを挟み込むように第２の基板を重ね合わせて、前記第１の基板と前記第２の基板の間隔が所定の間隔となるように加圧し、前記加圧した状態で、前記第１の基板に塗布した前記コア用樹脂と前記第２の基板に塗布した前記クラッド用樹脂とを硬化させて、前記各導波路を完成させるステップとにより構成される、請求項３または請求項４に記載の光分岐結合器の作製方法。
【請求項８】
前記クラッド用樹脂を塗布する代わりに、前記コア用樹脂の屈折率よりも低い屈折率を有する複数の樹脂を順に重ねて塗布することとし、
前記複数の樹脂を塗布する量の合計は前記コア用樹脂の量以上とした、請求項６または請求項７に記載の光分岐結合器の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導波路型光分岐結合器、および導波路型光分岐結合器の作製方法に関する。例えば、波長分割多重伝送（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）などの光通信分野に用いられる導波路型光分岐結合器およびその作製方法である。
【０００２】
【従来の技術】
従来の導波路型のＷＤＭ用分岐結合器は、マルチモード導波路の入力側と出力側にそれぞれ１本以上の入力導波路と出力導波路を有しており、入力導波路とマルチモード導波路の間、出力導波路とマルチモード導波路の間の、少なくとも一方の導波路間に介設された狭幅直線導波路で構成されている。そして、その狭幅直線導波路の幅は、入力導波路または出力導波路の幅よりも狭い構造となっている。（例えば、特許文献１参照）
また、導波路型の光分岐結合器の作製方法として、基板表面に導波路パターンの溝部を形成した後、その溝部を形成した基板上にコア用樹脂を塗布・拡散し、別の基板でコア用樹脂を挟み込んだ状態にしてコア用樹脂を硬化させる例がある。（例えば、特許文献２参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２８６９５２号公報（例えば、第１−８頁、第１図）
【特許文献２】
特開２００１−３３７２３９号公報（例えば、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に示されるような微細な形状の導波路を有する光分岐結合器を作製することは、成型などで作製することは実用上困難であった。
【０００５】
特許文献１における従来のＭＭＩ（Ｍｕｌｔｉ−Ｍｏｄｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を利用した光分岐器の構成概要図を図７に示す。図７（ａ）は、光分岐器５´の概要を示す図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の円形で示すマルチモード導波路の出力部分を拡大した図である。
【０００６】
図７（ａ）で、入力導波路２から入射した光は、マルチモード導波路１で分岐され、分岐された光は、第１出力導波路３および第２出力導波路４から出射される構成となっている。
【０００７】
そして、図７（ｂ）に示すように、マルチモード導波路１の出力側は、第１狭幅直線導波路８を介して第１出力導波路３に、第２狭幅直線導波路９を介して第２出力導波路４に接続されている。第１狭幅直線導波路８と第２狭幅直線導波路９は、平行に配置されており、これらの光軸の間隔はｄである。第１狭幅直線導波路８および第２狭幅直線導波路９の幅は共にＷｇであるので、第１狭幅直線導波路８と第２狭幅直線導波路９との間隔は、ｄ−Ｗｇである。一方、第１出力導波路３および第２出力導波路４の幅は共にＷｓであり、第１狭幅直線導波路８および第２狭幅直線導波路９の幅Ｗｇよりも広い。第１狭幅直線導波路８と第１出力導波路３の接続部分、および第２狭幅直線導波路９と第２出力導波路４の接続部分における、第１出力導波路３と第２出力導波路４との間隔（Ｃ−Ｃ´間）は、ｄ−Ｗｓとなり、第１狭幅直線導波路８と第２狭幅直線導波路９の間隔のｄ−Ｗｇよりも狭くなっている。また、Ｃ、Ｃ´より出力側では、図７（ａ）に示すように、第１出力導波路３と第２出力導波路４の間隔は、マルチモード導波路１から離れるに従って広くなる構造となっている。
【０００８】
このＣ−Ｃ´間のような途中で狭くなる隣接する導波路間の形状を、成型あるいはエッチングで作製する場合、この途中で狭くなる隣接する導波路間形状の部分が壊れてしまう。そのため、図７のような導波路構成のＭＭＩを利用した光分岐器５´を実用上作製することは困難であった。
【０００９】
図７は、入力側導波路が１本の光分岐器の場合で示したが、入力側導波路が複数で、図７の出力側の構成と同様に、導波路の幅が狭い狭幅直線導波路を介してマルチモード導波路に接続されている構成の場合、入力側の導波路形状の作製も、上記と同様に困難である。また、ＭＭＩを利用した光結合器の場合も同様のことが言える。
【００１０】
また、特許文献２の方法でＭＭＩを利用した光分岐結合器を作製する場合、基板に形成された導波路パターンの溝部以外に、挟み込む２枚の基板間にもコア用樹脂がはみ出してしまう。そのために、この方法で作製された光分岐結合器は、このはみ出したコア用樹脂の部分から光がもれてしまう、という問題があった。
【００１１】
本発明は、上記従来のＭＭＩを利用した光分岐結合器の課題を考慮し、成型あるいはエッチングで作製可能な光分岐結合器を提供することを目的とする。
【００１２】
また、別の本発明は、上記従来の方法で作製した光分岐結合器の課題を考慮し、コア用樹脂の部分から光がもれない光分岐結合器の作製方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、第１の本発明は、
マルチモード導波路（１）と、
前記マルチモード導波路（１）の入力側または出力側に接続される、複数の狭幅直線導波路（８、９）と、
前記複数の狭幅直線導波路（８、９）の各々に接続され、いずれの隣接する間隔も、各々に接続されている２つの前記狭幅直線導波路（８、９）の最大の間隔以上の距離である、複数の誘導導波路（１０、１１）と、
前記複数の誘導導波路（１０、１１）の各々に接続され、いずれの隣接する間隔も、前記誘導導波路（１０、１１）を介して各々に接続されている２つの前記狭幅直線導波路（８、９）の最大の間隔以上の距離である、前記狭幅直線導波路（８、９）よりも広い幅を有する、複数の外部接続導波路（３、４）とを備えた、光分岐結合器（５）である。
【００１４】
第２の本発明は、
前記各導波路自体の、および前記狭幅直線導波路と前記誘導導波路との接続部分の、および前記誘導導波路と前記外部接続導波路との接続部分の、どこにも段差が無い、第１の本発明の光分岐結合器である。
【００１５】
第３の本発明は、
第１または第２の本発明の光分岐結合器の各前記導波路に対応する導波路パターンを有する型を、第１の基板の表面に押し付けて、前記第１の基板表面に前記各導波路用溝部を形成させるステップと、
前記第１の基板の屈折率よりも高い屈折率を有する第１の光学材料を、前記第１の基板表面に形成された前記溝部に充填し、前記光分岐結合器の導波路のコア部を形成させるステップと、
前記導波路のコア部の屈折率よりも低い屈折率を有する第２の光学材料を、前記第１の基板上に前記導波路のコア部を覆うように形成させて前記各導波路を完成させるステップとを備えた、光分岐結合器の作製方法である。
【００１６】
第４の本発明は、
前記第１の基板表面に前記各導波路用溝部を形成させるステップを、
第１または第２の本発明の光分岐結合器の前記各導波路に対応する、導波路パターンの形状の窓部を有するマスクを前記第１の基板表面に載せ、
前記マスクを利用して、前記窓部の前記第１の基板表面に溝部を形成させるステップに置換する、第３の本発明の光分岐結合器の作製方法である。
【００１７】
第５の本発明は、
第１または第２の本発明の光分岐結合器の前記各導波路に対応する、導波路パターンの形状の窓部を有するマスクを前記第１の基板表面に載せ、
前記マスク表面に、荷電粒子または電磁波を照射して、前記窓部の前記第１の基板表面を、前記第１の基板の屈折率よりも高い屈折率に変化させ、前記光分岐結合器の導波路のコア部を形成させるステップと、
前記導波路のコア部の屈折率よりも低い屈折率を有する第２の光学材料を、前記第１の基板上に前記導波路のコア部を覆うように形成させて前記各導波路を完成させるステップとを備えた、光分岐結合器の作製方法である。
【００１８】
第６の本発明は、
前記光分岐結合器の導波路のコア部を形成させるステップは、
前記第１の基板の屈折率よりも高い屈折率を有するコア用樹脂を前記第１の基板に塗布するステップであり、
前記各導波路を完成させるステップは、
前記コア用樹脂の塗布した量以上の量の、前記コア用樹脂の屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド用樹脂を、第２の基板に塗布するステップと、
前記第１の基板に塗布した前記コア用樹脂と前記第２の基板に塗布した前記クラッド用樹脂とが相対するように、前記第１の基板と前記第２の基板を重ね合わせて、前記第１の基板と前記第２の基板との間隔が所定の間隔となるように加圧し、前記加圧した状態で、前記第１の基板に塗布した前記コア用樹脂と前記第２の基板に塗布した前記クラッド用樹脂とを硬化させて、前記各導波路を完成させるステップとにより構成される、第３または第４の本発明の光分岐結合器の作製方法である。
【００１９】
第７の本発明は、
前記光分岐結合器の導波路のコア部を形成させるステップは、
前記第１の基板の屈折率よりも高い屈折率を有するコア用樹脂を前記第１の基板に塗布するステップであり、
前記各導波路を完成させるステップは、
前記コア用樹脂の塗布した量以上の量の、前記コア用樹脂の屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド用樹脂を、前記第１の基板に塗布した前記コア用樹脂の上に塗布するステップと、
前記第１の基板に塗布した前記コア用樹脂と前記クラッド用樹脂とを挟み込むように第２の基板を重ね合わせて、前記第１の基板と前記第２の基板の間隔が所定の間隔となるように加圧し、前記加圧した状態で、前記第１の基板に塗布した前記コア用樹脂と前記第２の基板に塗布した前記クラッド用樹脂とを硬化させて、前記各導波路を完成させるステップとにより構成される、第３または第４の本発明の光分岐結合器の作製方法である。
【００２０】
第８の本発明は、
前記クラッド用樹脂を塗布する代わりに、前記コア用樹脂の屈折率よりも低い屈折率を有する複数の樹脂を順に重ねて塗布することとし、
前記複数の樹脂を塗布する量の合計は前記コア用樹脂の量以上とした、第６または第７の本発明の光分岐結合器の作製方法である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の光分岐器の構成概要図を図１に示す。図１（ａ）は、光分岐器５の概要を示す図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の円形で示すマルチモード導波路１の出力部分を拡大した図である。
【００２３】
本実施の形態１の光分岐器５の導波路は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、マルチモード導波路１を備える。マルチモード導波路１の入力側には、入力導波路２が接続されている。マルチモード導波路１の出力側には、マルチモード導波路１から離れるに従って相互に離れるようＳ字曲線を描くように配置される第１出力導波路３と、第２出力導波路４とが備えられている。そして、マルチモード導波路１と第１出力導波路３との間には、第１狭幅直線導波路８がマルチモード導波路１側に接続されており、第１出力導波路３と第１狭幅直線導波路８との間には、第１誘導導波路１０が配置されている。同様に、マルチモード導波路１と第２出力導波路４との間には、第２狭幅直線導波路９がマルチモード導波路１側に接続されており、第２出力導波路４と第２狭幅直線導波路９との間には、第２誘導導波路１１が配置されている。そして、これらの導波路により導波路（コア）６を形成している。光分岐器５は、基板７にこの導波路（コア）６を形成させたものである。なお、第１出力導波路３と第２出力導波路４は、本発明の外部接続導波路としての一例である。
【００２４】
第１出力導波路３および第２出力導波路４は、第１狭幅直線導波路８の出力端面を含む直線上に曲率中心を有する。すなわち、第１出力導波路３および第２出力導波路４を、図１（ｂ）の一点鎖線で示すように第１狭幅直線導波路８および第２狭幅直線導波路９まで延長した場合に、第１狭幅直線導波路８および第２狭幅直線導波路９の出力端における接線が、第１狭幅直線導波路８および第２狭幅直線導波路９の光軸と平行になる。そして、第１出力導波路３および第２出力導波路４は、それぞれ図１（ａ）に示すようにＳ字曲線を描く。
【００２５】
第１狭幅直線導波路８と第２狭幅直線導波路９の、第１誘導導波路１０と第２誘導導波路１１の、第１出力導波路３と第２出力導波路４の、それぞれの導波路の対向する側の側面を内側面、それぞれの内側面とは反対側の面を外側面とする。第１誘導導波路１０の内側面は、第１出力導波路３と交差する点Ａまで、第１狭幅直線導波路８の内側面を直線的に延長した形状である。同様に、第２誘導導波路１１の内側面は、第２出力導波路４と交差する点Ａ´まで、第２狭幅直線導波路９の内側面を直線的に延長した形状である。
【００２６】
第１狭幅直線導波路８と第２狭幅直線導波路９の幅はいずれもＷｇとし、２つの導波路の光軸の間隔をｄとすると、第１狭幅直線導波路８の内側面と第２狭幅直線導波路９の内側面との間隔はｄ−Ｗｇである。従って、第１誘導導波路１０の内側面と第２誘導導波路１１の内側面は平行なので、これらの２つの導波路の間隔もｄ−Ｗｇとなる。
【００２７】
第１出力導波路３の曲率の中心と点Ａを結ぶ直線と、第１出力導波路３の外側面とが交差する点をＢとしたとき、第１誘導導波路１０の外側面は、第１狭幅直線導波路８の出力端の外側面と点Ｂとを直線で結ぶ形状をしている。同様に、第２出力導波路４の曲率の中心点と点Ａ´を結ぶ直線と第２出力導波路４の外側面と交差する点をＢ´としたとき、第２誘導導波路１１の外側面は、第２狭幅直線導波路９の出力端の外側面と点Ｂ´とを直線で結ぶ形状をしている。
【００２８】
このような第１誘導導波路１０の形状により、図１（ｂ）に示すように、第１誘導導波路１０は、第１狭幅直線導波路８および第１出力導波路３とのいずれとも段差無く接続される。同様に、第２誘導導波路１１の形状により、第２誘導導波路１１は、第２狭幅直線導波路９および第２出力導波路４とのいずれとも段差無く接続される。
【００２９】
以上のように、第１誘導導波路１０と第２誘導導波路１１とを備えたことにより、第１狭幅直線導波路８の内側面と第２狭幅直線導波路９の内側面との間隔ｄ−Ｗｇを維持して第１出力導波路３および第２出力導波路４に接続される。これにより、マルチモード導波路１から第１出力導波路３および第２出力導波路４の出力端に至るまでの間に、図７の従来例のＣ−Ｃ´点で示すような導波路の内側面の間隔が途中で狭くなる部分は存在しなくなる。従って、第１狭幅直線導波路８および第２狭幅直線導波路９を含む構成の光分岐器であっても、本実施の形態１の光分岐器５のような第１誘導導波路１０および第２誘導導波路１１を含む構成であれば、成型あるいはエッチングの作製方法で壊れることなく作製することができる。
【００３０】
なお、本実施の形態１では、第１狭幅直線導波路８と第２狭幅直線導波路９とが平行に配置されていることとしたが、必ずしも平行に配置される必要はなく、マルチモード導波路１から離れるに従ってこれらの間隔が広がる形状であってもよい。そして、本実施の形態１では、第１誘導導波路１０の内側面と第２誘導導波路１１の内側面も平行になるよう配置されることとしたが、必ずしも平行になるよう配置される必要はなく、これらの内側面の間隔が、第１狭幅直線導波路８と第２狭幅直線導波路９との最大の間隔以上となるように配置されていればよい。  つまり、図２（ｂ）で、第１誘導導波路１０と第１狭幅直線導波路８との内側面の接続部を点Ｄ、第２誘導導波路１１と第２狭幅直線導波路９との内側面の接続部を点Ｄ´、第１狭幅直線導波路８の内側面とマルチモード導波路１の接続部を点Ｅ、第２狭幅直線導波路９の内側面とマルチモード導波路１の接続部を点Ｅ´とすると、本実施の形態１の場合の各点の間隔は、
Ｅ−Ｅ´間  ＝  Ｄ−Ｄ´間  ＝  Ａ−Ａ´間
という関係になっているが、これらの間隔について、次の関係が成立していればよい。
【００３１】
Ｅ−Ｅ´間  ≦  Ｄ−Ｄ´間  ≦  Ａ−Ａ´間
また、第１出力導波路３と第２出力導波路４の伝播方向の形状は、Ｓ字形状に限らず、内側面の間隔が途中で狭くならなければ、第１出力導波路３と第２出力導波路間４の内側面の間隔が出力端で入力端よりも大きければ何でも良い。
【００３２】
また、第１誘導導波路１０と第２誘導導波路１１の伝搬方向の形状は、内側面の間隔が途中で狭くならなければ、直線に限らず、滑らかであれば凹凸があっても差し支えない。
【００３３】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の光カプラ−の構成概要図を図２に示す。図２（ａ）は、ＭＭＩカプラー２０の概要を示す図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の円形で示すマルチモード導波路１の入力部分を拡大した図である。
【００３４】
本実施の形態２のＭＭＩカプラー２０は、図２（ａ）に示すように、実施の形態１の光分岐器５のマルチモード導波路１の入力側に２つの入力導波路（第１入力導波路２１、第２入力導波路２２）を有する構成としたものである。マルチモード導波路１の入力側は、図２（ｂ）に示すように、第１入力導波路２１、第２入力導波路２２、第１誘導導波路２３、第２誘導導波路２４、第１狭幅直線導波路２８、および第２狭幅直線導波路２９により構成されており、実施の形態１のマルチモード導波路１の出力側の構成の入出力を反転させてマルチモード導波路１に接続した構成となっている。
【００３５】
マルチモード導波路１の出力側と同様に、入力側においても、第１入力導波路２１および第２入力導波路２２の入力端からマルチモード導波路１に至るまでの間に、図７の従来例のＣ−Ｃ´点で示すような導波路の内側面の間隔が途中で狭くなる部分は存在しない。従って、マルチモード導波路の入力側に入力狭幅直線導波路を複数含む構成の光分岐器であっても、本実施の形態２のＭＭＩカプラー２０のような形状の誘導導波路を含む構成であれば、成型あるいはエッチングの作製方法でも、マルチモード導波路の入力側の導波路形状が壊れることなく作製することができる。
【００３６】
なお、実施の形態１の場合と同様に、第１狭幅直線導波路２８と第２狭幅直線導波路２９、および、第１誘導導波路２３の内側面と第２誘導導波路２４の内側面とは、いずれも平行になるよう配置されていなくてもよく、マルチモード導波路１から離れるに従って、途中で狭くなる部分が無く、これらの内側面の間隔が維持される広がるように配置されていればよい。
【００３７】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の光分岐結合器の作製方法のフロー概要図を図３に示す。
【００３８】
本実施の形態３の光分岐結合器の作製方法は、図３に示すように、第１の基板３２を用意する第１ステップ（図示せず）と、作製する光分岐結合器の導波路の２次元形状と同形状面の凸部３１を有する金型３０を用意する第２ステップ（図示せず）と、第１の基板３２の表面に金型３０を押し付ける第３ステップ（ａ）と、第１の基板３２から金型３０を離型する第４ステップ（ｂ）と、光分岐結合器の導波路形状の溝部３３が形成された第１の基板３２の表面にコア用樹脂３４を塗布して拡散する第５ステップ（ｃ）、（ｄ）と、第２の基板３６上にクラッド用樹脂３５を塗布して拡散する第６ステップ（ｅ）、（ｆ）と、第１の基板３２と第２の基板３６で、拡散したコア用樹脂３４とクラッド用樹脂３５を挟み込み加圧する第７ステップ（ｇ）、（ｈ）と、コア用樹脂３４とクラッド用樹脂３５を第１の基板３２と第２の基板３６で挟み込み加圧している状態で、コア用樹脂３４とクラッド用樹脂３５を硬化させる第８ステップ（図示せず）から構成される。なお、コア用樹脂３４およびクラッド用樹脂３５は、それぞれ本発明の第１の光学材料および第２の光学材料としての一例である。
【００３９】
次に、本実施の形態３の光分岐結合器の作製方法について説明する。
【００４０】
まず、第１の基板３２（第１ステップ）と、金型３０（第２ステップ）を用意する。金型３０は、実施の形態１の光分岐器５の導波路（コア）６または実施の形態２のＭＭＩカプラー２０の導波路（コア）６´の２次元形状と同形状面の凸部３１を有している。そして、第１の基板３２の表面に金型３０を押し付け（第３ステップ（ａ））、第１の基板３２から金型３０を離型する（第４ステップ（ｂ））ことにより、第１の基板３２の表面に、実施の形態１の光分岐器５の導波路（コア）６または実施の形態２のＭＭＩカプラー２０の導波路（コア）６´と同形状の溝部３３を形成させる。なお、第３ステップで第１の基板３２の表面に金型３０を押し付ける際に、第１の基板３２と金型３０の少なくともいずれかを加熱した状態で行なうことが望ましい。
【００４１】
光分岐器の導波路形状の溝部３３を形成させた第１の基板３２の表面に、第１の基板３２の屈折率よりも高い屈折率を有するコア用樹脂３４を塗布し（第５ステップ（ｃ））、拡散する（第５ステップ（ｄ））。そして、第２の基板３６上に、コア用樹脂３４の屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド用樹脂３５を、コア用樹脂３４の塗布量よりも多く塗布して（第６ステップ（ｅ））、拡散する（第６ステップ（ｆ））。第１の基板３２と第２の基板３６で、拡散したコア用樹脂３４とクラッド用樹脂３５を挟み込み（第７ステップ（ｇ））、加圧する（第７ステップ（ｈ））。そして、コア用樹脂３４とクラッド用樹脂３５を第１の基板３２と第２の基板３６で挟み込み加圧している状態で、コア用樹脂３４とクラッド用樹脂３５を硬化させる（第８ステップ）ことにより、実施の形態１の光分岐器５または実施の形態２のＭＭＩカプラー２０が作製される。
【００４２】
実施の形態１の光分岐器５の導波路（コア）６または実施の形態２のＭＭＩカプラー２０の導波路（コア）６´の光導波路形状では、図７の従来例のＣ−Ｃ´点で示すような、導波路の内側面の間隔が途中で狭くなる部分が存在しないので、上記の第３ステップ（ａ）および第４ステップ（ｂ）の基板成型時に、第１の基板３２上に細い凸部分が生じることがなく、導波路のような精細な形状でも金型による成型が可能となる。
【００４３】
第１の基板３２上に拡散したコア用樹脂３４は、基板成型で第１の基板３２上に形成された溝部３３からはみ出る（第５ステップ（ｄ））。溝部３３からはみ出た部分のコア用樹脂３４の層の厚さをｍとする。第２の基板３６には、コア用樹脂３４の塗布量よりも多い量のクラッド用樹脂３５を拡散する（第６ステップ（ｆ））。この時に、第２の基板３６上に形成されるクラッド用樹脂３５の層の厚さをｍ´とする。第１の基板３２と第２の基板３６で拡散したコア用樹脂３４とクラッド用樹脂３５を挟み込み、第１の基板３２と第２の基板３６が所定の間隔になるよう加圧する（第７ステップ（ｈ））。第１の基板３２と第２の基板３６の所定の間隔は、ｎ＋ｎ´であり、この時のコア用樹脂３４とクラッド用樹脂３５の層の厚さは、各々ｎ、ｎ´となる。コア用樹脂３４の塗布量よりも多い量のクラッド用樹脂３５を塗布、拡散することで、コア用樹脂３４の層の厚さｍはクラッド用樹脂３５の層の厚さｍ´に比べて相対的に薄くなり、そして、コア用樹脂３４の層の厚さｎはクラッド用樹脂３５の層の厚さｎ´に比べて相対的に薄くなるので、光導波時の光の漏れを低減できる。
【００４４】
従って、塗布するクラッド用樹脂３５の量が多ければ多いほどコア用樹脂３４の層の厚さｎが薄くなるので、塗布するクラッド用樹脂３５の量はできるだけ多くする。なお、塗布するクラッド用樹脂３５の量は多いほど良いので、複数回に分けて塗布、拡散を繰り返しても良いし、また、コア用樹脂３４の屈折率よりも低い複数種類のクラッド用の樹脂を塗布、拡散しても良い。
【００４５】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の光分岐結合器の作製方法のフロー概要図を図４に示す。
【００４６】
本実施の形態４の光分岐結合器の作製方法は、図４に示すように、第１の基板３２を用意する第１ステップ（図示せず）と、作製する光分岐結合器の導波路の２次元形状と同形状面の凸部３１を有する金型３０を用意する第２ステップ（図示せず）と、第１の基板３２の表面に金型３０を押し付ける第３ステップ（ａ）と、第１の基板３２から金型３０を離型する第４ステップ（ｂ）と、光分岐結合器の導波路形状の溝部３３が形成された第１の基板３２の表面にコア用樹脂３４を塗布して拡散する第５ステップ（ｃ）、（ｄ）と、第１の基板３２上に拡散したコア用樹脂３４の上にクラッド用樹脂３５を塗布して拡散する第６ステップ（ｅ）、（ｆ）と、第１の基板３２と第２の基板３６で、拡散したコア用樹脂３４とクラッド用樹脂３５を挟み込み加圧する第７ステップ（ｇ）、（ｈ）と、コア用樹脂３４とクラッド用樹脂３５を第１の基板３２と第２の基板３６で挟み込み加圧している状態で、コア用樹脂３４とクラッド用樹脂３５を硬化させる第８ステップ（図示せず）から構成される。
【００４７】
次に、本実施の形態４の光分岐結合器の作製方法について説明する。
【００４８】
まず、第１の基板３２（第１ステップ）と、金型３０（第２ステップ）を用意する。金型３０は、実施の形態１の光分岐器５の導波路（コア）６または実施の形態２のＭＭＩカプラー２０の導波路（コア）６´の２次元形状と同形状面の凸部３１を有している。そして、第１の基板３２の表面に金型３０を押し付け（第３ステップ（ａ））、第１の基板３２から金型３０を離型する（第４ステップ（ｂ））ことにより、第１の基板３２の表面に、実施の形態１の光分岐器５の導波路（コア）６または実施の形態２のＭＭＩカプラー２０の導波路（コア）６´と同形状の溝部３３を形成させる。なお、第３ステップで第１の基板３２の表面に金型３０を押し付ける際に、第１の基板３２と金型３０の少なくともいずれかを加熱した状態で行なうことが望ましい。
【００４９】
光分岐器の導波路形状の溝部３３を形成させた第１の基板３２の表面に、第１の基板３２の屈折率よりも高い屈折率を有するコア用樹脂３４を塗布し（第５ステップ（ｃ））、拡散する（第５ステップ（ｄ））。そして、第１の基板３２上に拡散したコア用樹脂３４の上に、コア用樹脂３４の屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド用樹脂３５を、コア用樹脂３４の塗布量よりも多く塗布して（第６ステップ（ｅ））、拡散する（第６ステップ（ｆ））。第１の基板３２と第２の基板３６で、拡散したコア用樹脂３４とクラッド用樹脂３５を挟み込み（第７ステップ（ｇ））、加圧する（第７ステップ（ｈ））。そして、コア用樹脂３４とクラッド用樹脂３５を第１の基板３２と第２の基板３６で挟み込み加圧している状態で、コア用樹脂３４とクラッド用樹脂３５を硬化させる（第８ステップ）ことにより、実施の形態１の光分岐器５または実施の形態２のＭＭＩカプラー２０が作製される。
【００５０】
実施の形態１の光分岐器５の導波路（コア）６または実施の形態２のＭＭＩカプラー２０の導波路（コア）６´の光導波路形状では、図７の従来例のＣ−Ｃ´点で示すような導波路の内側面の間隔が途中で狭くなる部分が存在しないので、上記の第３ステップ（ａ）と第４ステップ（ｂ）の基板成型時に、第１の基板３２上に細い凸部分が生じることがなく、導波路のような精細な形状でも金型による成型が可能となる。
【００５１】
第１の基板３２上に拡散したコア用樹脂３４は、基板成型で第１の基板３２上に形成された溝部３３からはみ出る（第５ステップ（ｄ））。溝部３３からはみ出た部分のコア用樹脂３４の層の厚さをｍとする。第１の基板３２上に拡散させたコア用樹脂３４の層の上に、コア用樹脂３４の塗布量よりも多い量のクラッド用樹脂３５を拡散する（第６ステップ（ｆ））。この時に、コア用樹脂３４の層の上に形成されるクラッド用樹脂３５の層の厚さをｍ´とする。第１の基板３２と第２の基板３６で拡散したコア用樹脂３４とクラッド用樹脂３５を挟み込み、第１の基板３２と第２の基板３６が所定の間隔になるよう加圧する（第７ステップ（ｈ））。第１の基板３２と第２の基板３６の所定の間隔は、ｎ＋ｎ´であり、この時のコア用樹脂３４とクラッド用樹脂３５の層の厚さは、各々ｎ、ｎ´となる。コア用樹脂３４の塗布量よりも多い量のクラッド用樹脂３５を塗布、拡散することで、コア用樹脂３４の層の厚さｍはクラッド用樹脂３５の層の厚さｍ´に比べて相対的に薄くなり、そして、コア用樹脂３４の層の厚さｎはクラッド用樹脂３５の層の厚さｎ´に比べて相対的に薄くなり、光導波時の光の漏れを低減できる。
【００５２】
従って、塗布するクラッド用樹脂３５の量が多ければ多いほどコア用樹脂３４の層の厚さｎが薄くなるので、塗布するクラッド用樹脂３５の量はできるだけ多くする。なお、塗布するクラッド用樹脂３５の量は多いほど良いので、複数回に分けて塗布、拡散を繰り返しても良いし、また、コア用樹脂３４の屈折率よりも低い複数種類のクラッド用の樹脂を塗布、拡散しても良い。
【００５３】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５の光分岐結合器の作製方法のフロー概要図を図５に示す。
【００５４】
本実施の形態５の光分岐結合器の作製方法は、図５に示すように、第１の基板３２を用意する第１ステップ（図示せず）と、作製する光分岐結合器の導波路の２次元形状と同形状の窓５２を有するマスク５１を用意する第２ステップ（図示せず）と、第１の基板３２の表面にマスク５１を載せ、その上から荷電粒子または電磁波５０を照射する第３ステップ（ａ）、（ｂ）と、第１の基板３２からマスク５１を除去する第４ステップ（図示せず）と、光分岐結合器の導波路形状の溝部３３が形成された第１の基板３２の表面にコア用樹脂３４を塗布して拡散する第５ステップ（ｃ）、（ｄ）と、第２の基板３６の上にクラッド用樹脂３５を塗布して拡散する第６ステップ（ｅ）、（ｆ）と、第１の基板３２と第２の基板３６で、拡散したコア用樹脂３４とクラッド用樹脂３５を挟み込み加圧する第７ステップ（ｇ）、（ｈ）と、コア用樹脂３４とクラッド用樹脂３５を第１の基板３２と第２の基板３６で挟み込み加圧している状態で、コア用樹脂３４とクラッド用樹脂３５を硬化させる第８ステップ（図示せず）から構成される。なお、マスク５１が有している窓５２は、本発明の、導波路パターンの形状の窓部としての一例である。
【００５５】
次に、本実施の形態５の光分岐結合器の作製方法について説明する。
【００５６】
まず、第１の基板３２（第１ステップ）と、マスク５１（第２ステップ）を用意する。マスク５１は、実施の形態１の光分岐器５の導波路（コア）６または実施の形態２のＭＭＩカプラー２０の導波路（コア）６´の２次元形状と同形状の窓５２を有している。そして、第１の基板３２の表面にマスク５１を載せ（第３ステップ（ａ））、上から荷電粒子または電磁波５０を照射する（第３ステップ（ｂ））ことでエッチングにより、第１の基板３２の表面に、実施の形態１の光分岐器５の導波路（コア）６または実施の形態２のＭＭＩカプラー２０の導波路（コア）６´と同形状の溝部３３を形成させる。そして、第１の基板３２からマスク５１を除去する（第４ステップ）。
【００５７】
光分岐器の導波路形状の溝部３３を形成させた第１の基板３２の表面に、第１の基板３２の屈折率よりも高い屈折率を有するコア用樹脂３４を塗布して（第５ステップ（ｃ））、拡散する（第５ステップ（ｄ））。そして、第２の基板３６の上にコア用樹脂３４の屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド用樹脂３５を、コア用樹脂３４の塗布量よりも多く塗布して（第６ステップ（ｅ））、拡散する（第６ステップ（ｆ））。第１の基板３２と第２の基板３６で、拡散したコア用樹脂３４とクラッド用樹脂３５を挟み込み（第７ステップ（ｇ））、加圧する（第７ステップ（ｈ））。そして、コア用樹脂３４とクラッド用樹脂３５を第１の基板３２と第２の基板３６で挟み込み加圧している状態で、コア用樹脂３４とクラッド用樹脂３５を硬化させる（第８ステップ）ことにより、実施の形態１の光分岐器５または実施の形態２のＭＭＩカプラー２０が作製される。
【００５８】
実施の形態１の光分岐器５の導波路（コア）６または実施の形態２のＭＭＩカプラー２０の導波路（コア）６´の光導波路形状では、図７の従来例のＣ−Ｃ´点で示すような導波路の内側面の間隔が途中で狭くなる部分が存在しないので、上記の第３ステップ（ａ）と第４ステップの、第１の基板３２の溝部加工時に第１の基板３２上に細い凸部分が生じることがなく、導波路のような精細な形状でもエッチングによる加工が可能となる。
【００５９】
なお、照射用の荷電粒子または電磁波５０として、加速イオン等またはレーザーなどが使用できる。
【００６０】
また、コア用樹脂３４を塗布して拡散する第５ステップ以降の工程（ｃ）〜（ｈ）は、実施の形態３の第５ステップ以降の工程（図３（ｃ）〜（ｈ））と同様である。つまり、コア用樹脂３４の塗布量よりも多い量のクラッド用樹脂３５を第２の基板３６に拡散することで、コア用樹脂３４の層の厚さｎをクラッド用樹脂３５の層の厚さｎ´よりも相対的に薄くでき、光導波時の光の漏れを低減できる。そして、塗布するクラッド用樹脂３５の量が多ければ多いほどコア用樹脂３４の層の厚さｎが薄くなるので、塗布するクラッド用樹脂３５の量はできるだけ多くする。
【００６１】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６の光分岐結合器の作製方法のフロー概要図を図６に示す。
【００６２】
本実施の形態６の光分岐結合器の作製方法は、図６に示すように、第１の基板３２を用意する第１ステップ（図示せず）と、作製する光分岐結合器の導波路の２次元形状と同形状の窓５２を有するマスク５１を用意する第２ステップ（図示せず）と、第１の基板３２の表面にマスク５１を載せ、その上から荷電粒子または電磁波６０を照射する第３ステップ（ａ）、（ｂ）と、第１の基板３２からマスク５１を除去する第４ステップ（図示せず）と、第２の基板３６を第１の基板３２の上に貼り合わせる第５ステップ（ｃ）から構成される。なお、マスク５１が有している窓５２は、本発明の、導波路パターンの形状の窓部としての一例である。また、第２の基板３６は、本発明の第３の光学材料としての一例である。
【００６３】
次に、本実施の形態６の光分岐結合器の作製方法について説明する。
【００６４】
まず、第１の基板３２（第１ステップ）と、マスク５１（第２ステップ）を用意する。マスク５１は、実施の形態１の光分岐器５の導波路（コア）６または実施の形態２のＭＭＩカプラー２０の導波路（コア）６´の２次元形状と同形状の窓５２を有している。そして、第１の基板３２の表面にマスク５１を載せ（第３ステップ（ａ））、上から荷電粒子または電磁波５０を照射することで、第１の基板３２表面の窓５２に重なる部分を、第１の基板３２の屈折率よりも高い屈折率を有する高屈折率化部分６１に変化させる（第３ステップ（ｂ））。これにより、第１の基板３２の表面に、実施の形態１の光分岐器５の導波路（コア）６または実施の形態２のＭＭＩカプラー２０の導波路（コア）６´が形成される。そして、第１の基板３２からマスク５１を除去する（第４ステップ）。
【００６５】
そして、高屈折率化部分６１の屈折率よりも低い屈折率を有する第２の基板３６を、第１の基板３２の上に高屈折率化部分６１を覆うように貼りあわせる（第５ステップ（ｃ））ことにより、実施の形態１の光分岐器５または実施の形態２のＭＭＩカプラー２０が作製される。なお、本実施の形態６における第２の基板３６は、本発明の、高屈折率化部分６１よりも低い屈折率を有する第３の光学材料としての一例である。
【００６６】
なお、照射用の荷電粒子または電磁波として、加速イオン等またはレーザーなどが使用できる。本実施の形態６で加速イオンを使用する場合は、実施の形態５で加速イオンを使用する場合に比べて、価数の小さいイオンで対応可能である。また、本実施の形態６でレーザーを使用する場合も、実施の形態５でレーザーを使用する場合よりも小さいパワーのレーザーで対応可能である。
【００６７】
なお、各実施の形態において、第１の基板３２および第２の基板３６の材料は、ガラス、樹脂、セラミックなどの光学材料である。また、コア用樹脂３４とクラッド用樹脂３５の種類として、アクリル系、シリコン系、ポリカーボネート系、エポキシ系などが挙げられる。樹脂の硬化方法は、樹脂の種類によりＵＶ硬化や熱硬化などが挙げられる。
【００６８】
また、各実施の形態において、光分岐器で説明したが、いずれの実施の形態においても、光合成器にも同様に利用でき、同様の効果が得られる。
【００６９】
【発明の効果】
以上述べたことから明らかなように、本発明は、成型あるいはエッチングで作製可能な光分岐結合器を提供することができる。
【００７０】
また、別の本発明は、コア用樹脂の部分から光がもれない光分岐結合器の作製方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の光分岐器の構成概要図
【図２】本発明の実施の形態２のＭＭＩカプラーの構成概要図
【図３】本発明の実施の形態３の光分岐結合器の作製方法のフロー概要図
【図４】本発明の実施の形態４の光分岐結合器の作製方法のフロー概要図
【図５】本発明の実施の形態５の光分岐結合器の作製方法のフロー概要図
【図６】本発明の実施の形態６の光分岐結合器の作製方法のフロー概要図
【図７】従来技術の、ＭＭＩを利用した光分岐器の構成概要図
【符号の説明】
１  マルチモード導波路
２  入力導波路
３  第１出力導波路
４  第２出力導波路
５  光分岐器
６、６´  導波路（コア）
７  基板
８  第１狭幅直線導波路
９  第２狭幅直線導波路
１０  第１誘導導波路
１１  第２誘導導波路
２０  ＭＭＩカプラー
２１  第１入力導波路
２２  第２入力導波路
３０  金型
３１  凸部
３２  第１の基板
３３  溝部
３４  コア用樹脂
３５  クラッド用樹脂
３６  第２の基板
５０  荷電粒子または電磁波
５１  マスク
５２  窓
６０  荷電粒子または電磁波
６１  高屈折率化部分
【図１】
2004279637.tif 000003
【図２】
2004279637.tif 000004
【図３】
2004279637.tif 000005
【図４】
2004279637.tif 000006
【図５】
2004279637.tif 000007
【図６】
2004279637.tif 000008
【図７】
2004279637.tif 000009