(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する透明容器に光硬化性樹脂液を充填し、当該光硬化性樹脂液を自己形成的に光硬化させて軸状のコアを形成する光導波路の製造方法において、
第１の光硬化性樹脂液を前記透明容器に充填した後、この第１の光硬化性樹脂液を除去することにより、少なくとも前記透明容器内部のコアが接すべき部分に第１の光硬化性樹脂液を付着させる第１液付着工程と、
前記第１液付着工程において前記透明容器内部に付着された前記第１の光硬化性樹脂液を乾燥又は硬化させることなく未硬化の状態で、第２の光硬化性樹脂液を、前記透明容器内部のコアが形成されるべき部分に充填する第２液充填工程と、
前記第１の光硬化性樹脂液と前記第２の光硬化性樹脂液とをいずれも硬化させる波長の光で前記軸状のコアを形成する硬化工程とを有し、
前記第１の光硬化性樹脂液と前記第２の光硬化性樹脂液とは共重合可能であり、
前記第１の光硬化性樹脂液は、その硬化物の前記透明容器に対する密着性が前記第２の光硬化性樹脂液の硬化物よりも高い樹脂液である
ことを特徴とする光導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光硬化性樹脂液を自己形成的に光硬化させてコアを形成し、その外周をクラッド材で覆うことによる光導波路の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願出願人は、「光硬化性樹脂組成物を自己形成的に光硬化させる」ことで、光導波路のコアとして用いることができる軸状の硬化物を開発し、現在に至るまで様々な提案を行ってきた。例えば下記特許文献１及び２が挙げられる。
【０００３】
特許文献２の技術は、自己形成光導波路のコアを形成する光硬化性樹脂液に、容器内面、フィルタ又はミラー等の保持部材に対して硬化時に接着性を有する樹脂液を使用するものである。この保持部材への接着性を高める手段としては、光硬化性樹脂中にシランカップリング剤を添加する方法や、シランカップリング剤又はウレタン系、エポキシ系等のプライマーを保持部材の表面に塗布する方法がある。これにより、光導波路の保持部材への接着性が高められる。また、特許文献３には、光伝送構造体の接合に際し、「粗化面」の形成やプラズマ処理等による光配線の表面改質処理が開示されている。
【特許文献１】特許第３４４４３５２号公報
【特許文献２】特開２００２−３６５４５９号公報
【特許文献３】特開２００４−００４４８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の第１の方法である、光硬化性樹脂液にシランカップリング剤を添加すると、シランカップリング剤の反応により経時的に光硬化性樹脂液の粘度が上昇する可能性がある。粘度変化は、作製した自己形成光導波路の特性変化につながる。すなわち、光硬化性樹脂液の経時安定性に問題が生じる。また、光硬化性樹脂液にシランカップリング剤を添加すると、シランカップリング剤の反応に伴い生じる低分子成分などが硬化後の樹脂（自己形成光導波路）の安定性や伝送特性に影響する。更に光硬化性樹脂液にシランカップリング剤を添加すると、硬化樹脂のミクロな不均一性によって光散乱が生じ、自己形成光導波路の伝送特性が悪化する。
【０００５】
上記従来の第２の方法である、保持部材にカップリング剤又はプライマーを塗布する場合、塗布工程の他に乾燥工程もしくは硬化工程を必要とするため、生産性が低下する。
【０００６】
上記従来の第３の方法である、保持部材に粗化面を形成する処理工程は、環境負荷の高い有害な化学薬品を用いたり、大がかりな装置を用いる必要があったり、洗浄工程などの工程が必要となったりするため、処理そのものが容易ではなく、生産性の点からも問題であった。さらに、面粗度の条件によっては伝送特性の劣化を生じる。
【０００７】
上記従来の第４の方法である、保持部材のプラズマ処理などの表面処理は、大がかりな処理装置が必要となり、また、その処理工程は従来の自己形成光導波路作製法で行っている光硬化性樹脂液を用いたプロセスとは一貫性に欠ける。
【０００８】
本発明は、従来の自己形成光導波路作製法と同様に光硬化性樹脂液を用いる一貫したプロセスにより、伝送特性や生産性を損ねることなく自己形成光導波路と透明容器、光ファイバ、光部品などとの密着性を向上させることを、特別な装置を用いることなく安価で容易に、かつ、安定して実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、開口部を有する透明容器に光硬化性樹脂液を充填し、当該光硬化性樹脂液を自己形成的に光硬化させて軸状のコアを形成する光導波路の製造方法において、第１の光硬化性樹脂液を透明容器に充填した後、この第１の光硬化性樹脂液を除去することにより、少なくとも透明容器内部のコアが接すべき部分に第１の光硬化性樹脂液を付着させる第１液付着工程と、第１液付着工程において透明容器内部に付着された第１の光硬化性樹脂液を乾燥又は硬化させることなく未硬化の状態で、第２の光硬化性樹脂液を、透明容器内部のコアが形成されるべき部分に充填する第２液充填工程と、第１の光硬化性樹脂液と第２の光硬化性樹脂液とをいずれも硬化させる波長の光で軸状のコアを形成する硬化工程とを有し、第１の光硬化性樹脂液と第２の光硬化性樹脂液とは共重合可能であり、第１の光硬化性樹脂液は、その硬化物の透明容器に対する密着性が第２の光硬化性樹脂液の硬化物よりも高い樹脂液であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本願出願人による一連の自己形成光導波路においては、一般に密着性が低いと言われている光硬化性樹脂を主要な材料として用いている。対象となる材料（接着する相手、容器内面、フィルタ又はミラー等の保持部材）に合わせて密着性の良い光硬化性樹脂を選択すると、得られる自己形成光導波路の伝送特性や生産性が必ずしも良いものとはならなかった。そこで本発明は、密着性の良い光硬化性樹脂をコアの全体に用いないとの発想により、密着性の必要なコア端と、その必要性の無いコア主要部で実質的に異なる光硬化性樹脂を選択可能とするものである。
【００１１】
本発明がいわゆるプライマーによる技術と異なる部分は、あくまでも前処理を行う必要がないことであり、それは第１の光硬化性樹脂液と第２の光硬化性樹脂液とをいずれも硬化させる波長の光で軸状のコアを形成する硬化工程を有することに特徴付けられる。当該硬化工程が、コアの容器内面への密着性を生じさせるものである。
【００１２】
第１の光硬化性樹脂液と第２の光硬化性樹脂液は共重合可能であるので、それらが混合した部分においても、硬化物は渾然一体的に形成される。また、第１の光硬化性樹脂液と第２の光硬化性樹脂液の組み合わせとして、相溶性の良好な組み合わせを使用すれば、両者の混合による白濁等の不具合を避けることができる。また、第１の光硬化性樹脂液は透明容器内面との接着性の面から、第２の光硬化性樹脂液は他の伝送特性の面から選択できるので、光硬化性樹脂液の選択の自由度が著しく向上する。また、これにより、透明容器内面との接着性と、コアにおける伝送特性の向上を困難無く両立させることができる。
【００１３】
第１の光硬化性樹脂液の第１液付着工程は、低粘度樹脂液の選択により短時間で終了することができ、また、乾燥工程や硬化工程を必要としないため、自己形成光導波路の生産性を低下させない。
【００１４】
以上のように、自己形成光導波路コアと透明容器（筐体）との密着性、及び、自己形成光導波路コアと光ファイバとの密着性に優れる。さらに、フィルターやミラーなどの光部品を挿入する際は、光部品と自己形成光導波路コアとの密着性も優れたものとすることができる。この時、低伝送損失な自己形成光導波路を短時間に作製することができる。コアの両端を除く大部分において、密着性の良くない光硬化性樹脂材料を用いて自己形成光導波路を作製することができる。コアの両端は容器その他の保持部材と良好に密着しているので、例えばクラッド材を充填する前にコア表面と容器内面を洗浄する工程を設けても、コアが剥がれることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
第１の光硬化性樹脂液と第２の光硬化性樹脂液とは適度に相溶し、硬化後に十分密着する組み合わせを使用すると良い。例えば、それら両者ともアクリレートモノマーを用いたり、両者ともエポキシモノマーを用いたりすれば、どちらの場合も共重合可能であって、強固な密着性を示す。
【００１６】
第１の光硬化性樹脂液として比較的低粘度の材料を使用すれば、取扱いが容易で、材料の充填及び除去、或いは塗布の時間を短縮できる。尚、「密着性が良い」ものとしては、重合性官能基１個あたりの分子量が小さいモノマー又はオリゴマーが好ましい。この点で、２官能性モノマー（オリゴマー）が好ましく、３官能性以上がより好ましい。また、より分子量の小さいものが好ましい。第２の光硬化性樹脂液は、その硬化物がコアとなるので、屈折率の高い材料が好ましい。例えば芳香環を有するものが好ましい。或いは他の観点から、ポリオキシエチレン鎖やポリオキシプロピレン鎖を有するものが好ましい。尚、第１の光硬化性樹脂液、第２の光硬化性樹脂液共、各々が混合物であることは構わない。
【００１７】
透明容器及び光ファイバ表面に付着した第１の光硬化性樹脂液の量を少なくすれば、第１の光硬化性樹脂液の硬化物における伝送特性の劣化を無視できる程度にすることができる。第１の光硬化性樹脂液の硬化後の屈折率を透明容器、光ファイバ、自己形成光導波路コアとマッチングさせれば、伝送特性の劣化を引き起こさないと言う意味でさらによい。
【実施例１】
【００１８】
和光純薬工業社製トリメチロールプロパントリアクリレート１０ｇに、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製ＤＡＲＯＣＵＲ  １１７３光重合開始剤を０．１ｇ加え、十分に攪拌して溶解させた。この組成物を光硬化性樹脂液１とする（第１の光硬化性樹脂液）。新中村化学工業社製Ａ−ＢＰＥ−１０（変性ビスフェノールＡジアクリレート）６ｇと、ＡＰＧ−４００（ポリプロピレングリコールジアクリレート）４ｇに、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製ＤＡＲＯＣＵＲ  １１７３光重合開始剤を０．０４ｇ加え、十分に攪拌して溶解させた。この組成物を光硬化性樹脂液２とする（第２の光硬化性樹脂液）。
【００１９】
図１．Ａのように、直方体の上面が開口となった形のアクリル製の透明容器３に光ファイバ（三菱レイヨン社製エスカメガ）４を固定し、コア４０の端面４０ｃを透明容器３の内部に配置させた。そこに光硬化性樹脂液１をスポイトで注入し（図１．Ｂ）、すぐに、その透明容器から、光硬化性樹脂液１を未硬化のままスポイトで吸い出して除去した。この時、透明容器３の内面及び透明容器３内の光ファイバ４のコア４０の表面には、未硬化の光硬化性樹脂液１が付着し、残存した（図１．Ｃ）。次に、その透明容器３へ光硬化性樹脂液２を追加して注入した（図１．Ｄ）。この時、図１．Ｃの段階で透明容器３表面に付着していた光硬化性樹脂液１と追加した光硬化性樹脂液２とは一部混合したが、完全に均一に混じり合うことはなかった。即ち透明容器３の内面及びコア４０表面部分では、光硬化性樹脂液１のみか、或いはその濃度が高くなっていた。次に、光ファイバ４を通して波長４０８ｎｍ、強度３０ｍＷのレーザー光を透明容器３内部に照射し、自己集光性によって軸状の自己形成光導波路コア２０を形成した（図１．Ｅ）。このとき自己形成光導波路２０の透明容器３及び光ファイバ４のコア４０の端面４０ｃとの接続部分１０は、光硬化性樹脂液１の硬化物の濃度が高くなっていたと考えられる。未硬化の光硬化性樹脂液１及び２を取り除いたところ、自己形成光導波路コア２０は光ファイバ４と透明容器３にしっかりと接着しており、自己形成光導波路コア２０に触れてもずれることなく固定されていた（図１．Ｆ）。
【００２０】
こうして作製した自己形成光導波路コア２０の周辺に、特許文献２と同様な方法でクラッドを形成した。クラッド材料には新中村化学工業社製ＡＰＧ−７００（ポリプロピレングリコールジアクリレート）にチバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製ＩＲＧＡＣＵＲＥ  １８００光重合開始剤を０．５ｗｔ％添加した組成物を使用し、紫外線ランプにより硬化した。作製した長さ１４ｍｍの直線光導波路デバイスに関して、波長６４０ｎｍにおける挿入損失を測定したところ、０．１３ｄＢという優れた伝送特性を示した。
【００２１】
〔比較例１〕
実施例１と同様に、直方体の上面が開口となった形のアクリル製の透明容器３に光ファイバ（三菱レイヨン社製エスカメガ）４を固定し、コア４０の端面４０ｃを透明容器３の内部に配置させた（図２．Ａ）。そこに実施例１で調整した光硬化性樹脂液２を注入した（図２．Ｂ）。次に、光ファイバ４を通して波長４０８ｎｍ、強度３０ｍＷのレーザー光を照射し、自己集光性によって軸状の自己形成光導波路コア２０を形成した（図２．Ｃ）。未硬化の光硬化性樹脂液２を取り除いたところ（図２．Ｄ）、自己形成光導波路コア２０と透明容器３内面との密着性は不十分であり、自己形成光導波路コア２０を軽く触れると、自己形成光導波路コア２０と透明容器３内面との接触部分がずれてしまった。
【実施例２】
【００２２】
新中村化学工業社製７０１Ａ（２−ヒドロキシ−３−アクリロイロキシプロピルメタクリレート）１０ｇにチバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製ＩＲＧＡＣＵＲＥ  １８００光重合開始剤を０．０８ｇ加え、十分に攪拌して溶解させた。この組成物を光硬化性樹脂液１１とする（第１の光硬化性樹脂液）。新中村化学工業社製Ａ−ＢＰＥ−１０（変性ビスフェノールＡジアクリレート）６ｇと、ＡＰＧ−４００（ポリプロピレングリコールジアクリレート）４ｇに、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製ＩＲＧＡＣＵＲＥ  １８００光重合開始剤を０．０４ｇ加え、十分に攪拌して溶解させた。この組成物を光硬化性樹脂液１２とする（第２の光硬化性樹脂液）。
【００２３】
図３．Ａのように、直方体の上面が開口となった形のガラス製の透明容器３外側に光ファイバ４（三菱レイヨン社製エスカメガ）を固定し、コア４０の端面４０ｃを透明容器３の外壁に接着して光ファイバ４の他端から透明容器３の内部に光を導入できるようにした。その透明容器３に光硬化性樹脂液１１をスポイトで注入し（図３．Ｂ）、すぐに、その透明容器３から、光硬化性樹脂液１１を未硬化のままスポイトで吸い出して除去した。この時、透明容器３の内面には未硬化の光硬化性樹脂液１１が付着し、残存した（図３．Ｃ）。次に、その透明容器３内部に光硬化性樹脂液１２を追加して注入した（図３．Ｄ）。この時、図３．Ｃの段階で透明容器３の表面に付着していた光硬化性樹脂液１１と追加した光硬化性樹脂液１２とは一部混合したが、完全に均一に混じり合うことはなかった。即ち、透明容器３の内面では、光硬化性樹脂液１１のみか、或いはその濃度が高くなっていた。次に、光ファイバ４を通して波長４５７ｎｍ、強度４ｍＷのレーザー光を透明容器３内部に照射し、自己集光性によって軸状の自己形成光導波路コア１２０を形成した（図３．Ｅ）。このとき自己形成光導波路２０の透明容器３との接続部分１１０には、光硬化性樹脂液１１の硬化物の濃度が高くなっていたと考えられる。未硬化の光硬化性樹脂液１１及び１２を取り除いたところ、自己形成光導波路コア２０は透明容器３にしっかりと接着していた（図３．Ｆ）。
【００２４】
〔比較例２〕
光硬化性樹脂液１１を透明容器３に注入及び除去する工程を行わないこと以外は実施例２と同様に自己形成光導波路コア１２０を作製した。自己形成光導波路コア１２０と透明容器３内面との密着性は不十分であり、自己形成光導波路コア１２０を軽く触れると、自己形成光導波路コア１２０と透明容器３内面との接触部分がずれてしまった。 
【実施例３】
【００２５】
実施例２と同様に、直方体の上面が開口となった形のガラス製の透明容器３外側に光ファイバ（三菱レイヨン社製エスカメガ）４を固定した（図４．Ａ）。その透明容器３内面で、後に形成する自己形成光導波路コアと接続させる予定の場所に光硬化性樹脂液１１を塗布した（図４．Ｂ）。次に、光硬化性樹脂液１１が未硬化の状態のまま、その透明容器３に光硬化性樹脂液１２を注入した（図４．Ｃ）。この時、図４．Ｂの段階で透明容器３内面に塗布していた光硬化性樹脂液１１と注入した光硬化性樹脂液１２とは一部混合したが、完全に均一に混じり合うことはなかった。即ち、透明容器３の内面では、光硬化性樹脂液１１のみか、或いはその濃度が高くなっていた。次に、光ファイバを通して波長４５７ｎｍ、強度４ｍＷのレーザー光を照射し、自己集光性によって軸状の自己形成光導波路コア１２０を形成した（図４．Ｄ）。このとき自己形成光導波路１２０の透明容器３内面との接続部分１１０には、光硬化性樹脂液１１の硬化物の濃度が高くなっていたと考えられる。未硬化の光硬化性樹脂液１１及び１２を取り除いたところ、自己形成光導波路コア１２０は光ファイバと透明容器３にしっかりと接着していた（図４．Ｅ）。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の具体的な一実施例に係る光導波路の製造方法を示す工程図（断面図）。
【図２】比較例に係る光導波路の製造方法を示す工程図（断面図）。
【図３】本発明の具体的な他の実施例に係る光導波路の製造方法を示す工程図（断面図）。
【図４】本発明の具体的な更に他の実施例に係る光導波路の製造方法を示す工程図（断面図）。
【符号の説明】
【００２７】
１、１１：第１の光硬化性樹脂液
２、１２：第２の光硬化性樹脂液
１０、１１０：自己形成光導波路コアの端部で透明容器３又は光ファイバ４のコア４０の端面４０ｃと接続する部分
２０、１２０：自己形成光導波路コア
３：透明容器
４：光ファイバ
４０：光ファイバ４のコア
４０ｃ：光ファイバ４のコア４０の端面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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