(57)【要約】【課題】低損失で高信頼性の光導波路を安価で簡便に量産するため、成形工法により光導波路コア形状の溝を形成し、余剰のコア材の除去工程無しにコア部製造する新しい光導波路構成と製造方法を提供する。【解決手段】ガラス成形工法によりコア部深さよりも深い溝形状を形成し、硬化収縮の大きい樹脂材料を充填することによって、コア部上面の平坦な矩形のコア部を有する光導波路を作製する。【選択図】　図１
2004101876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦な基板表面に溝を形成し、前記溝中にコア材料を充填して光導波路コア部を形成する光導波路において、前記溝は、所望の光導波路コア部の幅を有し、かつ、前記コア部よりも深い深さを有することを特徴とする光導波路。
【請求項２】
前記溝中に充填するコア材料が、硬化収縮の大きな樹脂の硬化物からなることを特徴とする請求項１記載の光導波路。
【請求項３】
前記コア材料が、分岐型ポリシランとポリシロキサンの混合物の硬化物からなることを特徴とする請求項１または２記載の光導波路。
【請求項４】
前記コア材料が、３００℃以上の温度で熱硬化した樹脂からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光導波路。
【請求項５】
前記溝の深さが、前記コア部の深さよりも０．５μｍ以上大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光導波路。
【請求項６】
前記表面に溝を形成した基板が、ガラスからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光導波路。
【請求項７】
表面に溝を形成した基板が、ガラス成形工法により製造されたことを特徴とする請求項５記載の光導波路。
【請求項８】
前記基板表面の溝中にコア材料を充填して形成した光導波路コア部上に、前記基板と同等の屈折率を有する樹脂層を形成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光導波路。
【請求項９】
前記基板と同等の屈折率を有する樹脂層が熱硬化樹脂からなることを特徴とする請求項７記載の光導波路。
【請求項１０】
平坦な基板表面に所望の光導波路コア部の幅を有し、かつ、前記コア部の深さよりも深い溝を形成し、前記溝中にコア材料を充填して光導波路コア部を形成する光導波路の製造方法において、
溝形状に対応する凸部を有する金型とガラス基板を軟化点付近の温度まで加熱し、前記金型を軟化したガラス基板に押しつけ加圧し、ガラス基板の表面に溝を形成するガラス成形工程と、
前記ガラス基板の表面に硬化によりコア材となる樹脂層を形成する塗工工程と、
前記ガラス基板の表面に形成した樹脂層を硬化させる硬化工程からなり、
前記硬化工程において、樹脂を硬化収縮させることにより、所望の光導波路コア部を形成することを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項１１】
前記樹脂の硬化収縮率が１０〜７０％であることを特徴とする請求項１０記載の光導波路の製造方法。
【請求項１２】
前記樹脂層を形成する塗工方法が、ブレードコーティング、バーコーティングであることを特徴とする請求項１０または１１記載の光導波路の製造方法。
【請求項１３】
前記樹脂の硬化工程が、加熱処理であることを特徴とする請求項１０記載の光導波路の製造方法。
【請求項１４】
前記樹脂の硬化工程の後、前記基板と同等の屈折率を有する第２の樹脂層を形成することを特徴とする請求項１０記載の光導波路の製造方法。
【請求項１５】
前記基板と同等の屈折率を有する第２の樹脂層が、熱硬化樹脂からなり、前記光導波路コア部を形成する第１の樹脂の硬化温度以下の温度で加熱処理することを特徴とする請求項１４記載の光導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野において分波器、合波器、光スイッチングなどの光受動部品などに用いられ、また、光集積回路にも適応可能な光導波路、特にシングルモード光導波路およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信市場の進展に伴い、光学部品には性能とコストとの両立が求められている。特に、それ自身は動作しない光受動部品、中でも光導波路は注目されており、低価格化の要望が高まっている。
【０００３】
光導波路は、高屈折率材料から成るコアの周辺を低屈折率材料から成るクラッドで被覆したものである。図５は、一般的な石英系シングルモード光導波路の平面図（図５（ａ））、および断面図（図５（ｂ）：図５（ａ）のＡ−Ａ断面図）である。コア５１はクラッド５２よりも屈折率が高いので、特定の条件を満たす光はコアパターン内に閉じこめられて伝達される。コア５１を図５（ａ）のようにパターン化することにより光回路を構成できる。波長１．３〜１．５５μｍ帯においては、コア５１は、一般には一辺が６〜８μｍ程度の正方形の断面を有する。コア形状、およびコア表面荒さは光の伝搬性能に大きく影響する。
【０００４】
光導波路は非常に微細で正確なパターンを必要とする。とりわけシングルモードの光導波路に関してはパターン精度スペックが厳しい。
【０００５】
そのため、光導波路の製造には、半導体プロセスに多用されているフォトリソグラフィ、ドライエッチングが用いられる。
【０００６】
以下、光通信用のシングルモード光導波路の製造プロセスについて図を参照しながら説明する。
【０００７】
図６は、従来の石英系光導波路の一般的な製造方法を示した工程図である（例えば、非特許文献１参照）。図示した工程においては、まず、下部クラッド層を兼ねた石英基板６２に火炎堆積法によりコア膜６１が形成される（図６（ａ））。なお、石英基板以外の材料の基板を用いる場合には、先に下部クラッド層６３を火炎堆積法にて形成しておく。次に、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを用いることにより、コア膜６１を所定のパターンにパターニングする（図６（ｂ））。さらに上部クラッド層６３を火炎堆積法により形成する（図６（ｃ））。このような方法により、低損失な光導波路が作製されてきた。
【０００８】
また、樹脂材料による光導波路の製造においても、主にスピンコートでコア層およびクラッド層を形成し、コア層のパターニングはフォトリソグラフィおよびドライエッチングを用いられていた。
【０００９】
以上のように、従来の光導波路の製造においては、石英系、樹脂とも、２０ミクロン以上の厚膜であるクラッドを複数回形成し、フォトリソグラフィ、ドライエッチングを用いてコアを凸状にパターニングすることが行われており、複雑で高価な多くの設備が必要なプロセスを用いているため、コスト、生産性において課題を有していた。
【００１０】
樹脂材料は加工が容易なため、樹脂材料を用いた高分子光導波路の製造方法においては、低コスト、高生産性を目指した様々な検討がなされている。中でも、金型を用いた成形工法は量産が容易なため盛んに検討されている。
【００１１】
例えば、特許文献１ではポリイミド樹脂のプレス成形によって、コア部の溝形状を有するクラッド層を形成し、溝部にポリイミド樹脂を充填した光導波路が提案されている。しかしながら、上記の製造方法では、成形工法によって容易にコア部の溝形状は形成できるものの、溝部にポリイミド樹脂を充填した後、新たに、クラッド表面に残存する余剰のコア材を取り除く研磨工程または反応性イオンエッチング工程の導入が必要であった。しかしながら、性能に影響なく、余剰部分だけ正確に除去することはむずかしく、限界があった。
【００１２】
また、特許文献２では、余剰のコア材料の除去のため、コア部分を透明にした金型を用い、金型の凹み形状部に封入されている液状の光硬化樹脂を硬化させ、金型の凹み部以外に存在する光硬化樹脂を溶媒で洗い流す光導波路の製造方法が提案されている。しかしながら、特殊な金型を用いるため、コスト高になる。
【００１３】
また、特許文献３では、スキージによる除去処理後の残存樹脂の影響を少なくするため、二段の溝形状の光導波路が提案されている。余剰のコア材料の除去は容易になるものの、コア上面が凹み形状になると共に、特殊な金型を用いるため、コスト高になる。
【００１４】
また、特許文献４では、基板上に、コア用の溝とその両側に凸字形状を設けた逆Ｗ字断面のクラッドにポリマ材料を塗布、硬化させ、溝の両側の凸字形状部の作用によりポリマーコア部が形成し、余剰ポリマーの除去を必要としない製造方法が提案されているが、基板上にコア用の凹字形状の溝とその両側に凸字形状突起があり、金型形成が難しくコスト高になっている。
【００１５】
一方、特許文献５では、透過性能および信頼性、耐熱性の向上を目的として、ガラス成形による光導波路が提案されている。クラッド材のガラス材料を成形し、コアの溝形状を有するクラッドを形成し、更にこのクラッドを金型として、コア材のガラス材料をプレス成形し、溝形状に充填した光導波路である。
【００１６】
しかしながら、溝形状部から溢れ出ているガラスについては、樹脂の場合と同様に研削、研磨、エッチングの除去工程の導入を図っている。
【００１７】
【特許文献１】
特開２０００−５６１４７号公報
【特許文献２】
特開平１０−９０５４４号公報
【特許文献３】
特開平１１−７４２４７号公報
【特許文献４】
特開平９−１０１４２５号公報
【特許文献５】
特開平８−３０４６４９号公報
【非特許文献１】
河内著「オプトロニクス」１９８８年Ｎｏ．８、ｐ．８５
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、成形工法によって容易にコア部の溝形状は形成できるものの、現在提案されている溝充填による光導波路作製では余剰コア材料の除去が低コスト化と性能確保を両立する上で課題となっている。
【００１９】
そこで、本発明は上記課題を解決し、伝搬損失が小さく、余剰の材料の除去を必要としない光導波路およびその製造方法を提供することを目的としている。
【００２０】
また、本発明は、高分子光導波路の課題である耐熱性の向上した光導波路およびその製造方法を提供することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の光導波路は、平坦な基板表面に溝を形成し、前記溝中にコア材料を充填して光導波路コア部を形成する光導波路において、前記溝は、所望の光導波路コア部の幅を有し、かつ、前記コア部よりも深い深さを有するものである。
【００２２】
本発明の光導波路は、前記溝中に充填するコア材料が、硬化収縮の大きな樹脂の硬化物からなるものである。
【００２３】
本発明の光導波路は、コア材料が、分岐型ポリシランとポリシロキサンの混合物の硬化物からなるものである。
【００２４】
本発明の光導波路は、コア材料が、３００℃以上の温度で熱硬化した樹脂からなるものである。
【００２５】
本発明の光導波路は、溝の深さが、前記コア部の深さよりも０．５μｍ以上大きいものである。
【００２６】
本発明の光導波路は、表面に溝を形成した基板が、ガラスからなるものである。
【００２７】
本発明の光導波路は、ガラス成形工法によりガラス基板表面に溝を形成するものである。
【００２８】
本発明の光導波路は、基板表面の溝中にコア材料を充填して形成した光導波路コア部上に、前記基板と同等の屈折率を有する樹脂層を形成したものである。
【００２９】
本発明の光導波路は、基板と同等の屈折率を有する樹脂層が熱硬化樹脂からなるものである。
【００３０】
更に、本発明の光導波路の製造方法は、基板表面に所望の光導波路コア部の幅を有し、かつ、前記コア部の深さよりも深い溝を形成し、前記溝中にコア材料を充填して光導波路コア部を形成する光導波路の製造方法において、溝形状に対応する凸部を有する金型とガラス基板を軟化点付近の温度まで加熱し、前記金型を軟化したガラス基板に押しつけ加圧し、ガラス基板の表面に溝を形成するガラス成形工程と、ガラス基板の表面に硬化によりコア材となる第１の樹脂層を形成する塗工工程と、前記ガラス基板の表面に形成した第１の樹脂層を硬化させる硬化工程からなり、前記硬化工程において、前記樹脂を硬化収縮させることにより、光導波路コア部を形成するものである。
【００３１】
本発明の光導波路の製造方法は、硬化によりコア材となる第１の樹脂の硬化収縮率が１０〜７０％を用いるものである。
【００３２】
本発明の光導波路の製造方法は、第１の樹脂層を形成する塗工方法が、ブレードコーティング、バーコーティングである。
【００３３】
本発明の光導波路の製造方法は、第１の樹脂層の硬化工程が、加熱処理である。
【００３４】
本発明の光導波路の製造方法は、第１の樹脂層の硬化工程の後、前記ガラス基板と同等の屈折率を有する第２の樹脂層を形成するものである。
【００３５】
本発明の光導波路の製造方法は、基板と同等の屈折率を有する第２の樹脂層が、熱硬化樹脂からなり、前記光導波路コア部を形成する第１の樹脂の硬化温度以下の温度で加熱処理するものである。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい形態について説明する。
【００３７】
（実施の形態１）
まず、本発明の光導波路について説明する。
【００３８】
図１は本発明の光導波路の断面構成を示している。下クラッドとして、光導波路用のコア部深さよりも深い溝１４が形成されたガラス基板１１、上クラッドとして、ガラス基板１１と同等の屈折率を有する第２の樹脂層１２、コアとしてクラッドよりも大きな屈折率を有する硬化した第１の樹脂１３よりなっている。
【００３９】
光導波路コア部の寸法は８ミクロン角、コアとクラッドの屈折率差、すなわちガラス基板１１、硬化した樹脂層１２硬化した第１の樹脂１３の比屈折率差は０．２５％である。このような光導波路は光通信としてよく用いられる波長１．３ミクロンおよび１．５５ミクロンでシングルモードとなる。
【００４０】
コア材としての第１の樹脂１３としては、分岐型ポリシランとポリシロキサンの混合物が適当である。この樹脂は、加熱または紫外線照射により硬化反応を起こす。すなわち、分子中の有機成分の脱離とポリシラン分子中のＳｉＳｉ結合の分解により３次元化反応を起こし、その結果、屈折率の低下と光通信の中心波長１．３〜１．５５μｍ帯における透明化が進み、導波損失の低下が実現できるものであり、また、硬化反応によるＳｉＯ成分の増加はガラス基板との密着性を向上させるとともに、無機化を進展し、信頼性も増すものである。
【００４１】
硬化処理温度は３００℃以上が、光透過性、耐熱性、信頼性の点から望ましい。
【００４２】
３００℃以下では、硬化反応が不十分となる。
【００４３】
樹脂成分中のポリシロキサンは、表面張力が低く、硬化過程の初期においては、溝壁面との付着力を小さくし、また樹脂のせん断力を小さくするため、硬化収縮時の樹脂の変形は容易に起こり、また、溝壁面への付着が小さいため、収縮による凹みの発生がない。
【００４４】
しかしながら、加熱温度の上昇に伴って、ポリシロキサンの揮発、分解によりその効果は小さくなると共に分岐型ポリシランの分解反応が加速され、網目構造の構築と溝壁面への付着力の向上によって、溝壁面に強力に接着される。
【００４５】
上記の２成分の効果によって、溝中に上面の平坦な樹脂硬化物の充填がなされ、矩形のコア部が形成されるものである。
【００４６】
樹脂の硬化収縮率は、１０〜７０％が好ましく、さらに好ましくは２０〜５０％である。１０％より小さい場合には、コア部と平坦部の硬化樹脂の分離が不十分となり、７０％よりも大きな場合には、平坦部と分離の良いコア部形成には深い溝が必要であり、樹脂の溝充填およびガラス成形による溝形成が困難になる。
【００４７】
なお、樹脂の硬化収縮率は、樹脂組成の変更、加熱条件により変更することができる。
【００４８】
硬化収縮率は、硬化処理後、硬化収縮により減少した膜厚を硬化処理前の樹脂層の膜厚で除したものである。樹脂溶液から樹脂層を形成する場合、予備加熱後（溶媒の残存率１０％以下）を硬化処理前とした。無溶剤タイプの硬化樹脂である場合は塗工膜厚を硬化処理前とした。
【００４９】
下クラッドとして溝を形成するガラス基板としては、光学ガラスを用いる。光学レンズ用として、屈折率が精密に制御され、ガラス成形可能な光学ガラスが市販されており、利用可能である。ガラスは樹脂に比較して１桁小さい熱膨張係数を持っているので、ガラス成形により作製したガラス基板は、寸法精度の高いコア形状、コアパターンを実現できるので、性能の高い光導波路が可能である。
【００５０】
上クラッドの第２の樹脂としては、下クラッドであるガラス板と同等の屈折率を有し、屈折率の精密制御が可能なものを用いる。また、環境信頼性得るためには、硬化樹脂が望ましく、更に、耐熱性を確保するため、熱硬化樹脂が望ましい。コア材料で用いる分岐型ポリシランとポリシロキサンの混合物の同系統の樹脂が、下クラッドであるガラス基板およびコアである分岐型ポリシランとポリシロキサンの混合物（樹脂１）の硬化物とも良好な接着性を有するため、最適である。
【００５１】
ガラス基板１１に形成する溝の深さは、コアの深さより０．５ミクロン以上深いことが望ましい。０．５ミクロン未満の場合には、ガラス基板１１の平坦部の余剰のクラッド材と連続した構成となり、光の漏れが発生し、導波性能が低下するものである。
【００５２】
つぎに、光導波路の製造方法について実施例を用い説明する。
【００５３】
【実施例】
（実施例１）
図１の光導波路を実現する光導波路の製造方法を図２に示す。図３は今回用いたプレス成形装置を示している。
【００５４】
図２（ａ）のようにガラス基板２１に光導波路用の深さ８．９ミクロンの溝２４をガラス成形工法を用いて形成した。
【００５５】
詳細を図３を用いて説明する。図３のプレス成形装置は上下１対のヒーターブロック３１、３２を備えている。上部ヒーターブロック３１は上下方向に可動であり、下部ヒーターブロック３２は固定である。
【００５６】
２０ミリ角サイズの上型３３は、成形面にドライエッチングによって微細加工された凸状の光導波路パターンを備えており、表面には、ガラスとの離型および耐食性のため貴金属系の保護膜を備えている。導波路パターンの溝の断面サイズは幅８ミクロン、深さ８．９ミクロンであり、コアよりも０．９ミクロン深い。
【００５７】
１５ミリ角サイズのガラス基板３４（屈折率１．５８１、軟化点５２０℃の光学ガラス１）を下部ヒーターブロック３２上に固定された平面状の下型３５の上に設置した。
【００５８】
窒素をチャンバー３６内に充填し、上型３３を固定した上部ヒータブロック３１を下方動かし、５０ｋｇ／ｃｍ２以下の低加重で金型成形面をガラス基板３４に接するようにした。この状態で上下のヒータブロック３１、３２に通電しガラス基板３４をガラス基板の軟化点付近５２０℃まで加熱して軟化させた。次いで、加重を４００ｋｇ／ｃｍ２まで増加させ、０．２ｍｍ変形したところで、加重を止め、ヒータへの通電を止め、冷却を開始した。その後、室温付近まで冷却されガラス基板３４を成形機から取り出した。
【００５９】
取り出した成形ガラス基板の表面及び断面を光学顕微鏡、電子顕微鏡にて観察したところガラス基板全面にわたって、金型の凸パターンが正確に転写された微細パターンの溝が確認できた。
【００６０】
次に図２（ｂ）のように光導波路溝を作製したガラス基板２１にブレードコーティング法により分岐型ポリシランとポリシロキサンの混合物（組成１：硬化収縮率１０％）からなる樹脂溶液を塗布し、溝２４に樹脂層２３を形成した。平坦部には、若干の掃き残しがあるものの、１２０℃３０分の予備加熱後の平坦部の膜厚は０．１ミクロン以下である。
【００６１】
なお、本実施例ではプレードコーティング法を使用したが、基板表面に滴下した溶液を掃き除く方式、バーコーティング法も用いることができる。これらの塗工法では、基板平坦部の樹脂層の膜厚を非常に薄く薄く、または、無しで、溝部の樹脂の充填が可能となり、余剰のコア材の影響の防止ができる。
【００６２】
次いで、予備加熱後３５０℃まで昇温し、３５０℃３０分の加熱処理により樹脂硬化を行った。
【００６３】
硬化後、光学顕微鏡にて観察したところ溝部への充填不十分や接着不良による気泡や異物の生成は観察されず、樹脂の硬化物は光導波路溝に充填されていた。この段階で、断面を電子顕微鏡で観察したところ、図２（ｃ）のように、樹脂の硬化収縮により、平坦部２２と溝２４の樹脂層は分離され、上面の平らな８ミクロン角の矩形のコア２５が形成された。
【００６４】
なお、加熱処理温度は、光学特性、耐熱性、信頼性の観点より膜への悪影響がない範囲で高い方が良く、３００℃〜４００℃の範囲が好ましい。３００℃より低い場合には、透明化が不十分となり、導波損失が大きく、４００℃を越えるとクラックが発生しやすくなる。
【００６５】
なお、紫外線照射によっても、樹脂硬化は可能であるが、加熱による硬化は均一性が高く、また、アニール効果も合わせ持つため、歪みや欠陥の発生が少なく光導波路の硬化方法として適している。
【００６６】
次いで、コア２５を形成したガラス基板２１の表面に分岐型ポリシランとポリシロキサンの混合物からなる厚み２０ミクロンの樹脂層２６（組成５）を形成した（図２（ｄ））。更に、３５０℃３０分の加熱処理を行い、下クラッドであるガラス板と同等の屈折率に調節した上クラッド２７を形成した。
【００６７】
光学顕微鏡にて観察したところ溝部への充填不十分や接着不良による気泡や異物の生成は観察されなかった。
【００６８】
コア部を形成する第１の樹脂を硬化処理した後、第２の樹脂層を形成するため、塗工時の第２の樹脂溶液によるコア部への影響、膜表面の荒れや樹脂成分の混合を防止することができる。
【００６９】
また、樹脂層２６の形成前後で、コア部の樹脂層２５の屈折率を測定したところ、変化は見られなかった。
【００７０】
第１の樹脂の硬化温度以下の温度で加熱処理することにより、加熱処理によるコア部樹脂の追加の硬化反応を防止することができ、屈折率変化を防止するものである。
【００７１】
なお、本実施例では、上クラッドとして、組成５を用い、樹脂組成により、屈折率を制御したが、コア材と同じ組成１の樹脂を用い、加熱温度により屈折率を調節しても良い。
【００７２】
このようにして作製した光導波路サンプルを数カ所、ダイシングで切り出し、断面を電子顕微鏡で観察したところ、コア部上面は平坦な形状で８ミクロン角の矩形のコア部が形成されていた。
【００７３】
また作製したシングルモード光導波路にシングルモードの石英系光ファイバを接続した場合、波長１．５５ミクロンにおける伝搬ロスの測定値は約０．１２ｄＢ／ｃｍであり実用上問題ないことが確認された。
【００７４】
（実施例２）
実施例１と同様にして、図３のプレス成形装置を用いて、１５ミリ角サイズのガラス基板３４（屈折率１．５６９、軟化点５４２℃の光学ガラス）に光導波路溝をガラス成形工法を用いて形成した。導波路パターンの溝の断面サイズは幅８ミクロン、深さ１０．５ミクロンであり、コアよりも２．５ミクロン深い。
【００７５】
形成した成形ガラス基板の表面及び断面を光学顕微鏡、電子顕微鏡にて観察したところガラス基板全面にわたって、金型の凸パターンが正確に転写された微細パターンの溝が確認できた。
【００７６】
次に図２（ｂ）のように光導波路溝を作製したガラス基板２１にブレードコーティング法により分岐型ポリシランとポリシロキサンの混合物（組成２：硬化収縮率２４％）からなる樹脂溶液を塗布し、樹脂層２３を形成した。１２０℃３０分の予備加熱後の平坦部の膜厚は０．１ミクロン以下である。
【００７７】
次いで、予備加熱後３７０℃まで昇温し、３７０℃３０分の加熱処理により樹脂硬化を行った。光学顕微鏡にて観察したところ溝部への充填不十分や接着不良による気泡や異物の生成は観察されず、樹脂の硬化物は光導波路溝に充填されていた。この段階で、断面を電子顕微鏡で観察したところ、図２（ｃ）のように、樹脂の硬化収縮により、平坦部２２から溝２４の樹脂層は分離され、上面の平らな８ミクロン角の矩形のコア２５が形成された。
【００７８】
次いで、コア２５を形成したガラス基板２１の表面に分岐型ポリシランとポリシロキサンの混合物からなる厚み２０ミクロンの樹脂層２６（組成６）を形成した（図２（ｄ））。更に、３５０℃３０分の加熱処理を行い、下クラッドであるガラス板と同等の屈折率に調節した上クラッド２７を形成した。
【００７９】
このようにして作製した光導波路サンプルを数カ所、ダイシングで切り出し、断面を電子顕微鏡で観察したところ、コア部上面は平坦な形状で８ミクロン角の矩形のコア部が形成されていた。
【００８０】
また、作製したシングルモード光導波路にシングルモードの石英系光ファバを接続した場合、波長１．５５ミクロンにおける伝搬ロスの測定値は約０．１０ｄＢ／ｃｍであり実用上問題ないことが確認された。
【００８１】
（実施例３）
実施例１と同様にして、図３のプレス成形装置を用いて、１５ミリ角サイズのガラス基板３４（屈折率１．５６９、軟化点５４２℃の光学ガラス２）に光導波路溝をガラス成形工法を用いて形成した。導波路パターンの溝の断面サイズは幅８ミクロン、深さ１６ミクロンであり、コアよりも８ミクロン深い。
【００８２】
形成した成形ガラス基板の表面及び断面を光学顕微鏡、電子顕微鏡にて観察したところガラス基板全面にわたって、金型の凸パターンが正確に転写された微細パターンの溝が確認できた。
【００８３】
次に図２（ｂ）のように光導波路溝を作製したガラス基板２１にブレードコーティング法により分岐型ポリシランとポリシロキサンの混合物（組成３：硬化収縮率５０％）からなる樹脂溶液を塗布し、樹脂層２３を形成した。１２０℃３０分の予備加熱後の平坦部２２の膜厚は０．１ミクロン以下である。
【００８４】
次いで、予備加熱後３７０℃まで昇温し、３７０℃３０分の加熱処理により樹脂硬化を行った。光学顕微鏡にて観察したところ溝部への充填不十分や接着不良による気泡や異物の生成は観察されず、樹脂３の硬化物は光導波路溝に充填されていた。この段階で、断面を電子顕微鏡で観察したところ、図２（ｃ）のように、樹脂の硬化収縮により、平坦部２２と溝２４の樹脂層は分離され、上面の平らな８ミクロン角の矩形のコア２５が形成された。
【００８５】
次いで、コア２５を形成したガラス基板２１の表面に分岐型ポリシランとポリシロキサンの混合物からなる厚み２０ミクロンの樹脂層２６（組成６）を形成した（図２（ｄ））。更に、３５０℃３０分の加熱処理を行い、下クラッドであるガラス板と同等の屈折率に調節した上クラッド２７を形成した。
【００８６】
このようにして作製した光導波路サンプルを数カ所、ダイシングで切り出し、断面を電子顕微鏡で観察したところ、コア部上面は平坦な形状で８ミクロン角の矩形のコア部が形成されていた。
【００８７】
また作製したシングルモード光導波路にシングルモードの石英系光ファバを接続した場合、波長１．５５ミクロンにおける伝搬ロスの測定値は約０．０．０８ｄＢ／ｃｍであり実用上問題ないことが確認された。
【００８８】
以上、実施例１〜３においては、ブレードコーティング法によりコア用の溝部への樹脂充填を行った場合について示したが、実施例４〜６においては、従来、高分子光導波路の製造で一般的に用いられてきたスピンコーティング法の場合について説明する。図４に製造方法を示す。
【００８９】
（実施例４）
実施例１と同様にして、図３のプレス成形装置を用いて、１５ミリ角サイズのガラス基板３４（屈折率１．５６９、軟化点５４２℃の光学ガラス２）に光導波路溝をガラス成形工法を用いて形成した（図４（ａ））。導波路パターンの溝４４の断面サイズは幅８ミクロン、深さ１０ミクロンであり、コアよりも２ミクロン深い。
【００９０】
形成した成形ガラス基板の表面及び断面を光学顕微鏡、電子顕微鏡にて観察したところガラス基板全面にわたって、金型の凸パターンが正確に転写された微細パターンの溝が確認できた。
【００９１】
次に図４（ｂ）のように光導波路溝を作製したガラス基板４１にスピンコーティング法により分岐型ポリシランとポリシロキサンの混合物（組成３：硬化収縮率５０％）からなる樹脂溶液を塗布し、樹脂層４３を形成した。１２０℃３０分の予備加熱後の平坦部４２の膜厚は６ミクロンであった。
【００９２】
次いで、予備加熱後３７０℃まで昇温し、３７０℃３０分の加熱処理により樹脂硬化を行った。光学顕微鏡にて観察したところ溝部への充填不十分や接着不良による気泡や異物の生成は観察されず、樹脂３の硬化物は光導波路溝に充填されていた。この段階で、断面を電子顕微鏡で観察したところ、図４（ｃ）のように、樹脂の硬化収縮により、平坦部４６と溝部４４の樹脂層は分離され、上面の平らな８ミクロン角の矩形のコア４５が形成された。
【００９３】
コア深さよりも深い溝と硬化収縮の大きな樹脂によって溝部と平坦部の樹脂層の分離が可能となり、平坦部に残存する余剰のコア材への光の漏れを防止することができると共に余剰のコア材の除去工程が不要になるものである。
【００９４】
スピンコーティング法による溝部への樹脂充填の場合には、溝深さを浅くできるという特徴がある。すなわち、実施例３の場合と比較して、溝深さを６ミクロン浅くできている。
【００９５】
次いで、コア４５を形成したガラス基板４１の表面に分岐型ポリシランとポリシロキサンの混合物からなる厚み２０ミクロンの樹脂層４７（組成６）を形成した（図４（ｄ））。更に、３５０℃３０分の加熱処理を行い、下クラッドであるガラス板と同等の屈折率に調節した上クラッド４８を形成した。
【００９６】
このようにして作製した光導波路サンプルを数カ所、ダイシングで切り出し、断面を電子顕微鏡で観察したところ、コア部上面は平坦な形状で８ミクロン角の矩形のコア部が形成されていた。
【００９７】
また作製したシングルモード光導波路にシングルモードの石英系光ファイバを接続した場合、波長１．５５ミクロンにおける伝搬ロスの測定値は約０．０８ｄＢ／ｃｍであり実用上問題ないことが確認された。
【００９８】
（実施例５）
実施例１と同様にして、図３のプレス成形装置を用いて、ガラス基板（屈折率１．５４９、軟化点５３６℃の光学ガラス）に光導波路溝をガラス成形工法を用いて形成した。
【００９９】
導波路パターンの溝の断面サイズは幅８ミクロン、深さ１２ミクロンであり、コアよりも４ミクロン深い。
【０１００】
形成した成形ガラス基板の表面及び断面を光学顕微鏡、電子顕微鏡にて観察したところガラス基板全面にわたって、金型の凸パターンが正確に転写された微細パターンの溝が確認できた。
【０１０１】
次に図４（ｂ）のように光導波路溝を作製したガラス基板４１にスピンコーティング法により分岐型ポリシランとポリシロキサンの混合物（組成４：硬化収縮率７０％）からなる樹脂溶液を塗布し、樹脂層４３を形成した。１２０℃３０分の予備加熱後の平坦部４２の膜厚は１５ミクロンであった。
【０１０２】
次いで、予備加熱後３７０℃まで昇温し、３７０℃３０分の加熱処理により樹脂硬化を行った。光学顕微鏡にて観察したところ溝部への充填不十分や接着不良による気泡や異物の生成は観察されず、樹脂３の硬化物は光導波路溝に充填されていた。この段階で、断面を電子顕微鏡で観察したところ、図４（ｃ）のように。樹脂の硬化収縮により、平坦部４６と溝４４の樹脂層は分離され、上面の平らな８ミクロン角の矩形のコア４５が形成された。
【０１０３】
このようにして作製した光導波路サンプルを数カ所、ダイシングで切り出し、断面を電子顕微鏡で観察したところ、コア部上面は平坦な形状で８ミクロン角の矩形のコア部が形成されていた。
【０１０４】
次いで、コア４５を形成したガラス基板４１の表面に分岐型ポリシランとポリシロキサンの混合物からなる厚み２０ミクロンの樹脂層４７（組成７）を形成した（図４（ｄ））。更に、３５０℃３０分の加熱処理を行い、下クラッドであるガラス板と同等の屈折率に調節した上クラッド４８を形成した。
【０１０５】
また作製したシングルモード光導波路にシングルモードの石英系光ファイバを接続した場合、波長１．５５ミクロンにおける伝搬ロスの測定値は約０．０６ｄＢ／ｃｍであり実用上問題ないことが確認された。
【０１０６】
（実施例６）
実施例１と同様にして、図３のプレス成形装置を用いて、１５ミリ角サイズのガラス基板３４（屈折率１．５６９、軟化点５４２℃の光学ガラス２）に光導波路溝をガラス成形工法を用いて形成した。導波路パターンの溝の断面サイズは幅８ミクロン、深さ８．５ミクロンであり、コアよりも０．５ミクロン深い。
【０１０７】
形成した成形ガラス基板の表面及び断面を光学顕微鏡、電子顕微鏡にて観察したところガラス基板全面にわたって、金型の凸パターンが正確に転写された微細パターンの溝が確認できた。
【０１０８】
次に図４（ｂ）のように光導波路溝を作製したガラス基板４１にスピンコーティング法により分岐型ポリシランとポリシロキサンの混合物（組成２：硬化収縮率２４％）からなる樹脂溶液を塗布し、樹脂層４３を形成した。１２０℃３０分の予備加熱後の平坦部４２の膜厚は２ミクロンであった。次いで、予備加熱後３７０℃まで昇温し、３７０℃３０分の加熱処理により樹脂硬化を行った。光学顕微鏡にて観察したところ溝部への充填不十分や接着不良による気泡や異物の生成は観察されず、樹脂３の硬化物は光導波路溝に充填されていた。この段階で、断面を電子顕微鏡で観察したところ、図４（ｃ）のように。樹脂の硬化収縮により、平坦部４６と溝４４の樹脂層は分離され、上面の平らな８ミクロン角の矩形のコア４５が形成された。
【０１０９】
このようにして作製した光導波路サンプルを数カ所、ダイシングで切り出し、断面を電子顕微鏡で観察したところ、コア部上面は平坦な形状で８ミクロン角の矩形のコア部が形成されていた。
【０１１０】
次いで、コア４５を形成したガラス基板２１の表面に分岐型ポリシランとポリシロキサンの混合物からなる厚み２０ミクロンの樹脂層４７（組成７）を形成した（図４（ｄ））。更に、３５０℃３０分の加熱処理を行い、下クラッドであるガラス板と同等の屈折率に調節した上クラッド４８を形成した。
【０１１１】
このようにして作製したシングルモード光導波路にシングルモードの石英系光ファイバを接続した場合、波長１．５５ミクロンにおける伝搬ロスの測定値は約０．１０ｄＢ／ｃｍであり実用上問題ないことが確認された。
【０１１２】
本発明に従えば、ガラス表面に高精度にコア部形成用の溝を作成することができ、硬化収縮の大きな樹脂を用いることによって、平坦部と溝部のコア材料を分離することができ、所望の寸法を持った矩形のコア部を形成することができ、余剰のコア材を処理する工程を導入することなく高性能な光導波路を形成できる。
【０１１３】
なお、本発明はシングルモード光導波路について最も有効であるが、マルチモード導波路についても適用できることを付け加えておく。
【０１１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明はガラス成形によって、寸法精度の良いによりコア部溝を形成することが出来、余剰のコア材料を除去することなく、透過特性の良いコア材料を充填することができ、さらに、ガラス基板と高温処理による硬化物をコア材、上クラッド材として使用しており、耐熱性、信頼性の高いものであり、シングルモード光導波路として実用性能、経済性、生産性を兼ね備えており非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光導波路の断面図
【図２】実施例１から３における光導波路の製造工程を示す図
【図３】実施例１から６において光導波路溝の形成に用いたプレス成形機の構成を示す図
【図４】実施例４から６における光導波路の製造工程を示す図
【図５】（ａ）一般的なシングルモード光導波路の平面図
（ｂ）一般的なシングルモード光導波路の断面図
【図６】従来の一般的な光導波路の製造方法を示す工程図
【符号の説明】
１１，２１，４１　ガラス基板
１２　樹脂層
１３　樹脂
１４，２４，４４　溝
２２，４２，４６　平坦部
２３，４３　樹脂層
２５，４５　コア
２６　樹脂層
２７　上クラッド
３１　上部ヒータブロック
３２　下部ヒータブロック
３３　上型
３４　ガラス基板
３５　下型
３６　チャンバー
４７　樹脂層
４８　上クラッド
５１　コア
５２　クラッド
６１　コア膜
６２　石英基板
６３　クラッド層
【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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