(57)【要約】【課題】光導波路コアの屈折率をコア中心部に向かい傾斜させた高分子光導波路を、簡便な方法により低コストで製造する方法を提供すること。【解決手段】１）鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層から形成され、光導波路コア凸部に対応する凹部を有する鋳型を準備する工程、２）鋳型にクラッド用基材を密着させる工程、３）クラッド用基材を密着させた鋳型の凹部に２種またはそれ以上のそれぞれ硬化時の屈折率が異なるコア形成用硬化性樹脂を、断面形状が同心円形状又は同心多角形状を有する多重構造の注入ヘッドから充填する工程、４）充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させる工程、５）鋳型をクラッド用基材から剥離する工程、６）コアが形成されたクラッド用基材の上にクラッド層を形成する工程、を有する高分子光導波路の製造方法。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１）鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層から形成され、光導波路コア凸部に対応する凹部を有する鋳型を準備する工程、２）鋳型にクラッド用基材を密着させる工程、３）クラッド用基材を密着させた鋳型の凹部に２種またはそれ以上のそれぞれ硬化時の屈折率が異なるコア形成用硬化性樹脂を、断面形状が同心円形状又は同心多角形状を有する多重構造の注入ヘッドから充填する工程、４）充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させる工程、５）鋳型をクラッド用基材から剥離する工程、６）コアが形成されたクラッド用基材の上にクラッド層を形成する工程、を有する高分子光導波路の製造方法。
【請求項２】
前記鋳型が、光導波路コア凸部に対応する凹部を有する鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層と、前記硬化樹脂層を補強する強化部材を有することを特徴とする請求項１に記載の高分子光導波路の製造方法。
【請求項３】
前記鋳型形成用硬化性樹脂が、液状シリコーンゴムで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の製造方法。
【請求項４】
前記液状シリコーンゴムが、液状ジメチルシロキサンゴムであることを特徴とする請求項３に記載の高分子光導波路の製造方法。
【請求項５】
前記３）の工程において、加圧充填を行うのと同期して鋳型凹部のコア形成用硬化性樹脂排出側から減圧吸引することを特徴とする請求項１に記載の高分子光導波路の製造方法。
【請求項６】
前記加圧充填において圧力を段階的に増加させ、前記減圧吸引において圧力を段階的に減少させることを特徴とする請求項５に記載の高分子光導波路の製造方法。
【請求項７】
前記鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層の、凹部が形成されていない部分を剛性材料で置換することを特徴とする請求項１に記載の高分子光導波路の製造方法。
【請求項８】
前記鋳型の硬化樹脂層の厚さが、１０μｍ〜５０ｍｍで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の製造方法。
【請求項９】
前記強化部材が、金属材料又はセラミック材料からなることを特徴とする請求項１に記載の高分子光導波路の製造方法。
【請求項１０】
前記強化部材の厚さが、１ｍｍ〜４０ｍｍで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の製造方法。
【請求項１１】
前記２）の工程において、クラッド用基材を保持部材の上に置き、鋳型の強化部材と保持部材を固定することを特徴とする請求項２に記載の高分子光導波路の製造方法。
【請求項１２】
前記鋳型の表面エネルギーが、１０ｄｙｎ／ｃｍ〜３０ｄｙｎ／ｃｍで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の製造方法。
【請求項１３】
前記鋳型のシェア（Ｓｈａｒｅ）ゴム硬度が、１５〜８０で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の製造方法。
【請求項１４】
前記鋳型の表面粗さが、０．５μｍ以下で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の製造方法。
【請求項１５】
前記鋳型が、紫外領域及び／又は可視領域において光透過性で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の製造方法。
【請求項１６】
前記クラッド用基材が、クラッド用フィルム基材で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の製造方法。
【請求項１７】
前記コア形成用硬化性樹脂を硬化させたときの体積変化が、１０％以下で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の製造方法。
【請求項１８】
前記２種またはそれ以上のそれぞれ硬化時の屈折率が異なるコア形成用硬化性樹脂の屈折率の相互の差が、０．３以下で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の製造方法。
【請求項１９】
コアの屈折率が、コア中心部の方が高いことを特徴とする請求項１に記載の高分子光導波路の製造方法。
【請求項２０】
１）鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層から形成され、光導波路コア凸部に対応する凹部を有する鋳型を準備する工程、２）鋳型にクラッド用基材を密着させる工程、３）クラッド用基材を密着させた鋳型の凹部に２種またはそれ以上のそれぞれ硬化時の屈折率が異なるコア形成用硬化性樹脂を、断面形状が同心円形状又は同心多角形状を有する多重構造の注入ヘッドから充填する工程、４）充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させる工程、を有する高分子光導波路の製造方法であって、前記鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層が光透過性であり、かつその屈折率と前記４）の工程で形成されるコアの屈折率の差が０．０１以上あることを特徴とする高分子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、光導波路、特にフレキシブルな高分子光導波路の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高分子導波路の製造方法としては、（１）フイルムにモノマーを含浸させてコア部を選択的に露光して屈折率を変化させフイルムを張り合わせる方法（選択重合法）、（２）コア層及びクラッド層を塗布後、反応性イオンエッチングを用いてクラッド部を形成する方法（ＲＩＥ法）、（３）高分子材料中に感光性の材料を添加した紫外線硬化樹脂を用いて、露光・現像するフォトリソグラフィー法を用いる方法（直接露光法）、（４）射出成形を利用する方法、（５）コア層及びクラッド層を塗布後、コア部を露光してコア部の屈折率を変化させる方法（フォトブリーチング法）等が提案されている。
然し、（１）の選択重合法はフイルムの張り合わせに問題があり、（２）や（３）の方法は、フォトリソグラフィー法を使うためコスト高になり、（４）の方法は、得られるコア径の精度に課題がある。また、（５）の方法はコア層とクラッド層との十分な屈折率差がとれないと言う問題がある。
現在、性能的に優れた実用的な方法は、（２）や（３）の方法だけであるが前記のごときコストの問題がある。そして（１）ないし（５）のいずれの方法も、大面積でフレキシブルなプラスチック基材に高分子導波路を形成するのに適用しうるものではない。
【０００３】
また、高分子光導波路を製造する方法として、キャピラリーとなる溝のパターンが形成されたパターン基板（クラッド）にコア用のポリマー前駆体材料を充填し、その後硬化させてコア層を作り、その上に平面基板（クラッド）を貼り合わせる方法が知られているが、この方法ではキャピラリー溝にだけでなく、パターン基板と平面基板の間にも全面的にポリマー前駆体材料が薄く充填され硬化されてコア層と同じ組成の薄い層が形成される結果、この薄い層を通って光が漏洩してしまうという問題があった。
この問題を解決する方法の１つとして、デビット・ハートはキャピラリーとなる溝のパターンが形成されたパターン基板と平面基板とをクランプ用治具で固着し、さらにパターン基板と平面基板との接触部分を樹脂でシールなどした後減圧して、モノマー（ジアリルイソフタレート）溶液をキャピラリーに充填して、高分子光導波路を製造する方法を提案した（以下の特許文献１を参照）。この方法はコア形成用樹脂材料としてポリマー前駆体材料を用いる代わりにモノマーを用いて充填材料を低粘度化し、キャピラリー内に毛細管現象を利用して充填させ、キャピラリー以外にはモノマーが充填されないようにする方法である。
しかし、この方法はコア形成用材料としてモノマーを用いているため、モノマーが重合してポリマーになる際の体積収縮率が大きく、高分子光導波路の透過損失が大きくなるいう問題がある。
また、この方法は、パターン基板と平面基板とをクランプで固着する、あるいはこれに加えさらに接触部を樹脂でシールするなど煩雑な方法であり、量産にはむかず、その結果コスト低下を期待することはできない。また、クラッドとして厚さがｍｍオーダーあるいは１ｍｍ以下のフィルムを用いる高分子光導波路の製造に適用することは不可能である。
【０００４】
また、最近、ハーバード大学のＧｅｏｒｇｅ  Ｍ．  Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓらは、ナノ構造を作る新技術として、ソフトリソグラフィーの一つとして毛細管マイクロモールドという方法を提唱している。これは、フォトリソグラフィーを利用してマスター基板を作り、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）の密着性と容易な剥離性を利用してマスター基板のナノ構造をＰＤＭＳの鋳型に写し取り、この鋳型に毛細管現象を利用して液体ポリマーを流し込んで固化させる方法である。以下の非特許文献１には詳しい解説記事が記載されている。
【０００５】
又はバード大学のＧｅｏｒｇｅ  Ｍ．  ＷｈｉｔｅｓｉｄｅｓのグループのＫｉｍ  Ｅｎｏｃｈらによって毛細管マイクロモールド法に関する特許が出願されている（以下の特許文献２を参照）。
しかし、この特許に記載の製造方法を高分子光導波路の製造に適用しても、光導波路のコア部は断面積が小さいので、コア部を形成するのに時間がかかり、量産に適さない。また、モノマー溶液が重合して高分子になるときに体積変化を起こしコアの形状が変化し、透過損失が大きくなるという欠点を持つ。
【０００６】
また、ＩＢＭチュリッヒ研究所のＢ．  ＭｉｃｈｅｌらはＰＤＭＳを用いた高解像度のリソグラフィー技術を提案しており、この技術により数十ｎｍの解像力が得られると報告している。詳しい解説記事は、以下の非特許文献２に記載されている。
このように、ＰＤＭＳを使ったソフトリソグラフィー技術や、毛細管マイクロモールド法は、ナノテクノロジーとして最近、米国を中心に注目を集めている技術である
【０００７】
しかしながら、前記のごときマイクロモールド法を用いて光導波路を作製すると、硬化時の体積収縮率を小さくする（したがって透過損失を小さくする）ことと、充填を容易にするために充填液体（モノマー等）を低粘度化することを両立させえない。したがって、透過損失を小さくすることを優先的に考慮すると、充填液体の粘度をある限度以下にすることができず、充填速度が遅くなり、量産は望めない。また前記のマイクロモールド法は、基板としてガラスやシリコン基板を用いることが前提になっており、フレキシブルなフィルム基材を用いることは考慮されていない。
【０００８】
これに対し、本発明者らは既に、フレキシブルなフイルム基材をクッラド基材と兼ねさせ、該フイルム基材に高分子導波路を形成する方法を提案した（特願２００３−５８８７１号、特願２００３−５８８７２号）。この高分子光導波路の製造方法により、従来不可能であったフレキシブルな高分子光導波路を精度よく、低コストで作製することが可能になった。
【０００９】
ところで、光導波路コアの屈折率をコア中心部に向かい傾斜させ、中心部に近いほど屈折率を高くすると、高周波数通信波長帯に適応できたり、不要モードの発生を防いだり、光の導波損失を低減できたりなど、光導波路としての各種特性を大きく向上させることができる。しかしながら、従来、光導波路コアの屈折率をコア中心部に向けて傾斜させたグレードインデックス型（ＧＩ型）高分子光導波路、特にフレキシブルな高分子光導波路を量産性よく低コストで製造する方法は知られていない。
【００１０】
【特許文献１】
特許公報３１５１３６４号明細書
【特許文献２】
米国特許６３５５１９８号明細書
【特許文献３】
【特許文献４】
【非特許文献１】
ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ  ＡＭＥＲＩＣＡＮ  ＳＥＰＴＥＭＢＥＲ  ２００１（日経サイエンス２００１年１２月号）
【非特許文献２】
ＩＢＭ  Ｊ．  ＲＥＶ．  ＆  ＤＥＶ．  ＶＯＬ．  ４５  ＮＯ．  ５  ＳＥＰＴＥＭＢＥＲ  ２００１
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記のごとき問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光導波路コアの屈折率をコア中心部に向かい傾斜させた高分子光導波路を、簡便な方法により低コストで製造する方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、以下の高分子光導波路の製造方法を提供することにより解決される。
（１）１）鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層から形成され、光導波路コア凸部に対応する凹部を有する鋳型を準備する工程、２）鋳型にクラッド用基材を密着させる工程、３）クラッド用基材を密着させた鋳型の凹部に２種またはそれ以上のそれぞれ硬化時の屈折率が異なるコア形成用硬化性樹脂を、断面形状が同心円形状又は同心多角形状を有する多重構造の注入ヘッドから充填する工程、４）充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させる工程、５）鋳型をクラッド用基材から剥離する工程、６）コアが形成されたクラッド用基材の上にクラッド層を形成する工程、を有する高分子光導波路の製造方法。
【００１３】
（２）前記鋳型が、光導波路コア凸部に対応する凹部を有する鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層と、前記硬化樹脂層を補強する強化部材を有することを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（３）前記鋳型形成用硬化性樹脂が、液状シリコーンゴムであることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（４）前記液状シリコーンゴムが、液状ジメチルシロキサンゴムであることを特徴とする前記（３）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（５）前記３）の工程において、加圧充填を行うのと同期して鋳型凹部のコア形成用硬化性樹脂排出側から減圧吸引することを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（６）前記加圧充填において圧力を段階的に増加させ、前記減圧吸引において圧力を段階的に減少させることを特徴とする前記（５）に記載の高分子光導波路の製造方法。
【００１４】
（７）前記鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層の、凹部が形成されていない部分を剛性材料で置換することを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（８）前記鋳型の硬化樹脂層の厚さが、１０μｍ〜５０ｍｍであることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（９）前記強化部材が、金属材料又はセラミック材料からなることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１０）前記強化部材の厚さが、１ｍｍ〜４０ｍｍであることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
【００１５】
（１１）前記２）の工程において、クラッド用基材を保持部材の上に置き、鋳型の強化部材と保持部材を固定することを特徴とする前記（２）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１２）前記鋳型の表面エネルギーが、１０ｄｙｎ／ｃｍ〜３０ｄｙｎ／ｃｍであることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１３）前記鋳型のシェア（Ｓｈａｒｅ）ゴム硬度が、１５〜８０であることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１４）前記鋳型の表面粗さが、０．５μｍ以下であることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１５）前記鋳型が、紫外領域及び／又は可視領域において光透過性であることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
【００１６】
（１６）前記クラッド用基材が、クラッド用フィルム基材であることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１７）前記コア形成用硬化性樹脂を硬化させたときの体積変化が、１０％以下であることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１８）前記２種またはそれ以上のそれぞれ硬化時の屈折率が異なるコア形成用硬化性樹脂の屈折率の相互の差が、０．３以下であることを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
（１９）コアの屈折率が、コア中心部の方が高いことを特徴とする前記（１）に記載の高分子光導波路の製造方法。
【００１７】
（２０）１）鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層から形成され、光導波路コア凸部に対応する凹部を有する鋳型を準備する工程、２）鋳型にクラッド用基材を密着させる工程、３）クラッド用基材を密着させた鋳型の凹部に２種またはそれ以上のそれぞれ硬化時の屈折率が異なるコア形成用硬化性樹脂を、断面形状が同心円形状又は同心多角形状を有する多重構造の注入ヘッドから充填する工程、４）充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させる工程、を有する高分子光導波路の製造方法であって、前記鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層が光透過性であり、かつその屈折率と前記４）の工程で形成されるコアの屈折率の差が０．０１以上あることを特徴とする高分子光導波路の製造方法。。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の高分子光導波路の製造方法は以下の１）から６）の工程を有することを特徴とする。
１）鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層から形成され、光導波路コア凸部に対応する凹部を有する鋳型を準備する工程
２）鋳型にクラッド用基材を密着させる工程
３）３）クラッド用基材を密着させた鋳型の凹部に２種またはそれ以上のそれぞれ硬化時の屈折率が異なるコア形成用硬化性樹脂を、断面形状が同心円形状又は同心多角形状を有する多重構造の注入ヘッドから充填する工程
４）充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させる工程
５）鋳型をクラッド用基材から剥離する工程
６）コアが形成されたクラッド用基材の上にクラッド層を形成する工程
【００１９】
前記のごとき本発明の高分子光導波路の製造方法により、高精度のコア形状をもち、光導波路コアの屈折率をコア中心部に向けて傾斜させたグレードインデックス型（ＧＩ型）高分子光導波路、特にフレキシブルな高分子光導波路を、極めて単純化された方法で量産性よく製造することができるため、本発明の製造方法により、損失ロスが少なく、また、ギガ周波数対応が可能な光伝送ができ、ノイズが少なく、多モードにならない、波長として有効な光伝播を行える光導波路を低コストで作製することが可能である。
また、本発明の高分子光導波路の製造方法により、高分子光導波路の形状等を自由に設定することができる他、各種機器への自由な装填を可能とするフレキシブルな高分子光導波路が低コストで得られる。
【００２０】
最初に、図１及び図２を用いて本発明の高分子光導波路の製造方法の概要を説明する。図１（Ａ）ないし図１（Ｇ）は、本発明の各製造工程を表す概念図であり、図２は、鋳型を鋳型より一回り大きいクラッド用基材に密着させた状態（図１（Ｄ）で示される工程）を示す斜視図である。
図１（Ａ）は光導波路コアに対応する凸部１２が形成された原盤１０を、凸部１２の長手方向に直角に切断した切断面を示す。
次に、図１（Ｂ）が示すように、原盤１０の凸部１２が形成された面に、鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層２０ａを形成する。図１（Ｂ）は原盤１０に鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層２０ａを形成したものを、凸部１２の長手方向に直角に切断した切断面を示す。
次に、鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層２０ａを原盤１０から剥離して型をとり（図示せず）、次いで型の両端を、前記凹部２２が露出するように切断することにより、凹部２２にコア形成用硬化性樹脂を充填するための進入口２２ａ（図２参照）、及び前記凸部１２に対応する凹部２２から前記樹脂を排出させるための排出口２２ｂ（図２参照）を形成して、鋳型２０を作製する。
【００２１】
このようにして作製した鋳型２０にクラッド用基材３０を密着させる（図１（Ｄ）及び図２を参照）。図１（Ｄ）は、鋳型とフィルム基材を密着させたものを凹部長手方向に直角に切断した断面図を示す（図２のＡ−Ａ切断面）。次に、鋳型の進入口２２ａに注入ヘッドを取り付けて（図示せず）、コア形成用硬化性樹脂４０ａを鋳型の凹部２２に充填する。凹部２０の他の先端部にある排出口２２ｂからはコア形成用硬化性樹脂が排出される（図示せず）。図１（Ｅ）は鋳型の凹部に硬化性樹脂が充填されたものを凹部長手方向に直角に切断した断面図を示す。
その後、鋳型凹部内のコア形成用硬化性樹脂を硬化させ、鋳型を剥離する。図１（Ｆ）は、クラッド用基材の上に光導波路コア４０が形成されたものを、コア長手方向に直角に切断した切断面を示す。
さらに、クラッド用基材のコア形成面にクラッド層５０を形成することにより、本発明の高分子光導波路６０が作製される。図１（Ｇ）は、高分子光導波路６０をコア長手方向に直角に切断した切断面を示す。
【００２２】
また、図３に、コアが形成されたフィルム基材の上にクラッドとなるフィルムを接着剤により接着させる例を示す。図３（Ａ）から図３（Ｆ）までは、図１（Ａ）から図１（Ｆ）で表される工程と共通で、原盤からスタートして、クラッド用基材の上にコアを形成する工程までを示す。図３（Ｇ）は、フィルム基材のコア形成面に接着剤５４を用いてクラッド５２を貼り合わせる工程により得られた高分子光導波路シート６０を、コア長手方向に直角に切断した切断面を示す。
【００２３】
以下に、本発明による高分子光導波路の製造方法を工程順に説明する。
１）鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層から形成され、光導波路コア凸部に対応する凹部を有する鋳型を準備する工程
鋳型の作製は、光導波路コアに対応する凸部を形成した原盤を用いて行うのが好ましいが、これに限定されるものではない。以下では、原盤を用いる方法について説明する。
＜原盤の作製＞
光導波路コアに対応する凸部を形成した原盤の作製には、従来の方法、たとえばフォトリソグラフィー法を特に制限なく用いることができる。また、本出願人が先に出願した電着法又は光電着法により高分子光導波路を作製する方法（特願２００２−１０２４０号）も、原盤を作製するのに適用できる。原盤に形成される光導波路コアに対応する凸部の大きさは一般的に５〜５００μｍ程度、好ましくは４０〜２００μｍ程度であり、高分子光導波路の用途等に応じて適宜決められる。例えばシングルモード用の光導波路の場合には、１０μｍ角程度のコアを、マルチモード用の光導波路の場合には、５０〜１００μｍ角程度のコアが一般的に用いられるが、用途によっては数百μｍ程度と更に大きなコア部を持つ光導波路も利用される。
【００２４】
光導波路コアに対応する凸部の断面形状としては、多角形（正方形、長方形、５角形、６角形、８角形）それ以上の多角形）のものが挙げられる。
多角形が５角形以上の場合は、図４に示すように凸部の底辺の左右から立ち上がる辺とがなす角度が、鋳型をクラッド用基材から剥離する際に剥離に支障をきたさないような角度にすることが好ましい。たとえば図４が示すものは、底辺に対する左右の辺がほぼ直角である。また、多角形の一辺以上を円弧状にすることもできる（図４の（Ａ）及び（Ｄ）を参照）。光導波路コアに対応する凸部の断面形状はこれらに限定されるものでなく、コアの光導波路特性や製造工程の容易さ等を考慮して適宜選択できる。
【００２５】
＜鋳型の作製＞
鋳型は、前記のようにして作製した原盤の光導波路コアに対応する凸部が形成された面に、鋳型形成用硬化性樹脂を塗布したり注型し、必要に応じ乾燥処理をした後、該樹脂を硬化させ、次いでその硬化樹脂層を剥離して作製される。また、鋳型には、前記凸部に対応する凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填するための進入口、及び前記凸部に対応する凹部から前記樹脂を排出させるための排出口が形成されるが、その形成方法は特に制限はない。原盤に予め進入口や排出口に対応する凸部を設けておくこともできるが、簡便な方法としては、例えば、原盤に鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層を形成した後剥離して型をとり、その後、型の両端を前記凹部が露出するように切断することにより進入口及び排出口を形成する方法が挙げられる。
前記硬化樹脂層の厚さは、鋳型としての取り扱い性を考慮して適宜決められるが、一般的に０．１〜５０ｍｍ程度が適切である。
また、前記原盤にはあらかじめ離型剤塗布などの離型処理を行なって鋳型との剥離を促進することが望ましい。
【００２６】
鋳型形成用硬化性樹脂としては、その硬化物が原盤から容易に剥離できること、鋳型（繰り返し用いる）として一定以上の機械的強度・寸法安定性を有すること、凹部形状を維持する硬さ（硬度）を有すること、クラッド用基材との密着性が良好なことが好ましい。鋳型形成用硬化性樹脂には、必要に応じて各種添加剤を加えることができる。
鋳型形成用硬化性樹脂は、原盤の表面に塗布や注型等することが可能で、また、原盤に形成された個々の光導波路コアに対応する凸部を正確に写し取らなければならないので、ある限度以下の粘度、たとえば、５００〜７０００ｍＰａ・ｓ程度を有することが好ましい。（なお、本発明において用いる「鋳型形成用硬化性樹脂」の中には、硬化後、弾性を有するゴム状体となるものも含まれる。）また、粘度調節のために溶剤を、溶剤の悪影響が出ない程度に加えることができる。
【００２７】
前記鋳型形成用硬化性樹脂としては、前記のごとき剥離性、機械強度・寸法安定性、硬度、クラッド用基材との密着性の点から、硬化後、シリコーンゴム（シリコーンエラストマー）又はシリコーン樹脂となる硬化性オルガノポリシロキサンが好ましく用いられる。前記硬化性オルガノポリシロキサンは、分子中にメチルシロキサン基、エチルシロキサン基、フェニルシロキサン基を含むものが好ましい。また、前記硬化性オルガノポリシロキサンは、一液型のものでも硬化剤と組み合わせて用いる二液型のものでもよく、また、熱硬化型のものでも室温硬化型（例えば空気中の水分で硬化するもの）のものでもよく、更に他の硬化（紫外線硬化等）を利用するものであってもよい。
【００２８】
前記硬化性オルガノポリシロキサンとしては、硬化後シリコーンゴムとなるものが好ましく、これには通常液状シリコーンゴム（「液状」の中にはペースト状のように粘度の高いものも含まれる）と称されているものが用いられ、硬化剤と組み合わせて用いる二液型のものが好ましく、中でも付加型の液状シリコーンゴムは、表面と内部が均一にかつ短時間に硬化し、またその際副生成物が無く又は少なく、かつ離型性に優れ収縮率も小さいので好ましく用いられる。
【００２９】
前記液状シリコーンゴムの中でも特に液状ジメチルシロキサンゴムが密着性、剥離性、強度及び硬度の制御性点から好ましい。また、液状ジメチルシロキサンゴムの硬化物は、一般に屈折率が１．４３程度と低いために、これから作った鋳型は、クラッド用基材から剥離させずに、そのままクラッド層として利用することができる。この場合には、鋳型と、充填したコア形成用樹脂及びクラッド用基材とが剥がれないような工夫が必要になる。
【００３０】
前記液状シリコーンゴムの粘度は、光導波路コアに対応する凸部を正確に写し取り、かつ気泡の混入を少なくして脱泡し易くする観点と、数ミリの厚さの鋳型形成の点から、５００〜７０００ｍＰａ・ｓ程度のものが好ましく、さらには、２０００〜５０００ｍＰａ・ｓ程度のものがより好ましい。
【００３１】
さらに、鋳型の表面エネルギーは、１０ｄｙｎ／ｃｍ〜３０ｄｙｎ／ｃｍ、好ましくは１５ｄｙｎ／ｃｍ〜２４ｄｙｎ／ｃｍの範囲にあることが、基材フィルムとの密着性と、コア形成用硬化性樹脂の浸透速度の点からみて好ましい。
鋳型のシェア（Ｓｈａｒｅ）ゴム硬度は、１５〜８０、好ましくは２０〜６０であることが、型取り性能、凹部形状の維持、剥離性の点からみて好ましい。
鋳型の表面粗さ（二乗平均粗さ（ＲＭＳ））は、０．５μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下、より好ましくは０．０５μｍ以下にすることが、形成されたコアの光導波特性において光損失を大幅に低減できる。
【００３２】
また、鋳型は、紫外領域及び／又は可視領域において光透過性であることが好ましい。鋳型が可視領域において光透過性であることが好ましいのは、以下の２）の工程において鋳型をクラッド用基材に密着させる際、位置決めが容易に行え、また、以下の３）の工程においてコア形成用硬化性樹脂が鋳型凹部に充填される様子が観察でき、充填完了等が容易に確認しうるからである。また、鋳型が紫外領域において光透過性であることが好ましいのは、コア形成用硬化性樹脂として紫外線硬化性樹脂を用いる場合に、鋳型を透して紫外線硬化を行うためであり、鋳型の、紫外領域（２５０ｎｍ〜４００ｎｍ）における透過率が８０％以上であることが好ましい。
【００３３】
前記硬化性オルガノポリシロキサン、中でも硬化後シリコーンゴムとなる液状シリコーンゴムは、クラッド用基材との密着性と剥離性という相反した特性に優れ、ナノ構造を写し取る能力を持ち、シリコーンゴムとクラッド用基材とを密着させると液体の進入さえ防ぐことができる。このようなシリコーンゴムを用いた鋳型は高精度に原盤を写し取り、クラッド用基材に良く密着するため、鋳型とクラッド用基材の間の凹部のみに効率よくコア形成用樹脂を充填することが可能となり、さらにクラッド用基材と鋳型の剥離も容易である。したがって、この鋳型からは高精度に形状を維持した高分子光導波路を、極めて簡便に作製することができる。
【００３４】
また、前記硬化樹脂層、とりわけ硬化樹脂層がゴム弾性を有する場合、硬化樹脂層の一部すなわち原盤凸部を写し取る部分以外の部分を他の剛性材料に置き換えることができ、この場合、鋳型のハンドリング性が向上する。
【００３５】
２）前記鋳型にクラッド用基材を密着させる工程
本発明において用いるクラッド用基材としては、ガラス基材、セラミック基材、プラスチック基材等のものが制限なく用いられる。また屈折率制御のために前記基材に樹脂コートしたものも用いられる。クラッド用基材の屈折率は、１．５５より小さく、１．５０より小さいものがより好ましい。特に、コア材の屈折率より０．０５以上小さいことが必要である。また、クラッド基材としては、平坦で、鋳型との密着性に優れ、両者を密着させた場合、鋳型凹部以外に空隙が生じないものが好ましい。
プラスチック基材の中でも、フレキシブルなフィルム基材を用いた高分子光導波路は、カプラー、ボード間の光配線や光分波器等としても使用できる。前記フィルム基材は、作製される高分子光導波路の用途に応じて、その屈折率、光透過性等の光学的特性、機械的強度、耐熱性、鋳型との密着性、フレキシビリティー（可撓性）等を考慮して選択される。
【００３６】
前記フィルム基材の材料としては、アクリル系樹脂（ポリメチルメタクリレート等）、脂環式アクリル樹脂、スチレン系樹脂（ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体等）、オレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体等）、脂環式オレフィン樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、ビニルアルコール系樹脂、ビニルブチラール系樹脂、アリレート系樹脂、含フッ素樹脂、ポリエステル系樹脂（ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等）、ポリカーボネート系樹脂、二又は三酢酸セルロース、アミド系樹脂（脂肪族、芳香族ポリアミド等）、イミド系樹脂、スルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリオキシメチレン系樹脂、または前記樹脂のブレンド物等が挙げられる。
【００３７】
前記脂環式アクリル樹脂としてはトリシクロデカン等の脂肪族環状炭化水素をエステル置換基に導入した、ＯＺ−１０００、ＯＺ−１１００（日立化成（株）製）等が用いられる。
また、脂環式オレフィン樹脂としては主鎖にノルボルネン構造を有するもの、及び主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基（アルキル基としては炭素数１から６のものやシクロアルキル基）等の極性基をもつものが挙げられる。中でも前記のごとき主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基等の極性基をもつ脂環式オレフィン樹脂は、低屈折率（屈折率が１．５０近辺であり、コア・クラッドの屈折率の差を確保できる）及び高い光透過性等の優れた光学的特性を有し、鋳型との密着性に優れ、さらに耐熱性に優れているので特に本発明の高分子光導波路の作製に適している。
【００３８】
前記フィルム基材の屈折率は、コアとの屈折率差を確保するため、１．５５より小さく、好ましくは１．５３より小さくすることが望ましい。
また、前記フィルム基材の厚さはフレキシビリティーと剛性や取り扱いの容易さ等を考慮して適切に選ばれ、一般的には０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度が好ましい。
また、クラッド用基材に鋳型を密着させることに先立って、クラッド用基材及び／又は鋳型にオゾン処理や波長３００ｎｍ以下の紫外線照射を行うことにより、クラッド用基材と鋳型の密着性や、クラッド用基材とコア又はクラッド層との密着性を改善することができる。
【００３９】
３）クラッド用基材を密着させた鋳型の凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填する工程
この工程においては、鋳型の進入口からコア形成用硬化性樹脂を毛細管現象により前記鋳型の凹部に充填する一方、前記排出口からは凹部に充填されたコア形成用硬化性樹脂を排出させる。鋳型の進入口には、その断面形状が進入口の断面形状と同じであり、かつその断面形状が同心円形状又は同心多角形状を有する多重構造の注入ヘッドが連結され、該ヘッドから２種またはそれ以上のそれぞれ硬化時の屈折率が異なるコア形成用硬化性樹脂が同心円形状又は同心多角形状の層流として鋳型凹部に充填される。前記注入ヘッド端部に至るまでは、屈折率の異なる２種以上のコア形成用硬化性樹脂は相互に混じらないように別々に送液される。例えば二重管や三重管などが用いられる。
【００４０】
注入ヘッドの断面（端部）形状は、前記鋳型凹部の端面形状と一致しており、図５で示す断面（輪郭）形状は、図４で示した原型凸部の断面形状に対応している。注入ヘッドは用いるコア形成用硬化性樹脂の種類の数に応じた流路を有しており、各流路は隔壁により互いに隔てられている。
用いられる注入ヘッドの端部を図に示す。注入ヘッドの端部が、図５（Ａ）は３つの流路を有する円型を、図５（Ｂ）は３つの流路を有する正方形型を、図５（Ｃ）は３つの流路を有する矩形型を、図５（Ｄ）は４つの流路を有する円型を、図５（Ｅ）は４つの流路を有する６角形型（内部の隔壁は８角形）をそれぞれ示す。図５（Ａ）〜（Ｅ）中、１、２、３、４、５はそれぞれ注入ヘッドを、１ａ、２ａ、３ａ、４ａ、５ａは屈折率の異なるコア形成用硬化性樹脂を相互に隔てるための隔壁を、１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂはコア形成用硬化性樹脂の流路をそれぞれ示す。そして、コア中心部の方が屈折率が高くなるように、それぞれの流路にコア形成用硬化性樹脂が流される。
【００４１】
また、鋳型凹部へのコア形成用硬化性樹脂の充填を促進するため、鋳型凹部注入口から加圧充填してもよく、また、これに加え鋳型凹部排出口を減圧吸引してもよい。前記加圧充填と減圧吸引は同期して行うことが好ましく、また、前記加圧充填において圧力を段階的に増加させ、前記減圧吸引において圧力を段階的に減少させることが、鋳型が安定して固定された状態でコア形成用硬化性樹脂をより高速に注入する相反則を両立させる点からみて好ましい。
【００４２】
図６に、鋳型凹部の断面形状が正方形である凹部に、コア形成用硬化性樹脂を充填する工程の１態様を示す。また、図７に、鋳型凹部の断面形状が６角形である凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填する工程の他の態様を示す。
図６中、２０は鋳型、２２は鋳型に形成された凹部、３０はクラッド用基材、２１ａはコア形成用硬化性樹脂注入管、２１ｂは前記注入管の端部に設けられ鋳型凹部の進入口に取り付けられた注入ヘッド、２１ｃは鋳型凹部のすべての排出口（図示せず）を減圧吸入するための共通の減圧脱気管をそれぞれ示す。
また、図７中、２０、２２、３０、２１ａ、２１ｂは図と同じものを意味し、２１ｄはそれぞれの鋳型凹部排出口に取り付けられた減圧脱気管であり、２１ｅはそれぞれの減圧脱気管を減圧吸引装置に連結するための管である。
各注入ヘッドの中心部からは屈折率が高いコア形成用硬化性樹脂を鋳型凹部進入口に注入し、中心部から離れるに従い屈折率のより低い樹脂を注入する。鋳型凹部進入口にコア形成用硬化性樹脂が注入され、凹部長手方向に充填されるに従い、屈折率の異なる各層が界面の微小エリアで相互に拡散し、界面における急激な屈折率差が失われていき、傾斜した屈折率分布が形成される。その結果、硬化後中心部に近い方が高い屈折率を有するグレードインデックス（ＧＩ）型のコアが得られる。
また、前記の複数種類のそれぞれ硬化時の屈折率が異なるコア形成用硬化性樹脂の屈折率は、相互の屈折率差が、０．３以下であることが好ましい。
【００４３】
コア形成用硬化性樹脂としては放射線硬化性、電子線硬化性、熱硬化性等の樹脂を用いることができ、中でも紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂が好ましく用いられる。
前記コア形成用の紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂としては、紫外線硬化性又は熱硬化性のモノマー、オリゴマー若しくはモノマーとオリゴマーの混合物が好ましく用いられる。
また、前記紫外線硬化性樹脂としてエポキシ系、ポリイミド系、アクリル系紫外線硬化性樹脂が好ましく用いられる。
【００４４】
コア形成用硬化性樹脂は、毛細管現象により鋳型とフィルム基材との間に形成された空隙（鋳型の凹部）に充填させるため、用いるコア形成用硬化性樹脂はそれが可能なように十分低粘度であることが必要である。前記硬化性樹脂の粘度は、１０ｍＰａ・ｓ〜２０００ｍＰａ・ｓ、望ましくは１００ｍＰａ・ｓ〜１０００ｍＰａ・ｓ、更に好ましくは３００ｍＰａ・ｓ〜７００ｍＰａ・ｓにするのが、充填速度、コア形状の良さ及び光損失の少なさの点から好ましい。
このほかに、原盤に形成された光導波路コアに対応する凸部が有する元の形状を高精度に再現するため、前記硬化性樹脂の硬化前後の体積変化が小さいことが必要である。例えば、体積が減少すると導波損失の原因になる。したがって、前記硬化性樹脂は、体積変化ができるだけ小さいものが望ましく、１０％以下、好ましくは０．０１〜４％の範囲にあることが望ましい。溶剤を用いて低粘度化することは、硬化前後の体積変化が大きいのでできれば避ける方が好ましい。
コア形成用硬化性樹脂の硬化後の体積変化（収縮）を小さくするため、前記樹脂にポリマーを添加することができる。前記ポリマーはコア形成用硬化性樹脂との相溶性を有し、かつ該樹脂の屈折率、弾性率、透過特性に悪影響を及ぼさないものが好ましい。またポリマーを添加することにより体積変化を小さくする他、粘度や硬化樹脂のガラス転移点を高度に制御できる。前記ポリマーとしては例えばアクリル系、メタクリル酸系、エポキシ系のものが用いられるが、これらに限定されるものではない。
【００４５】
コア形成用硬化性樹脂の硬化物の屈折率は１．２０から１．６０の範囲、より好ましくは１．４から１．６の範囲が好ましく、硬化物の屈折率が前記範囲内に入る２種類以上の屈折率の異なる樹脂が用いられる。
コア形成用硬化性樹脂の硬化物の屈折率は、クラッドとなる前記フィルム基材（以下の５）の工程におけるクラッド層を含む）より大きいことが必要である。コアとクラッド（クラッド用基材及びクラッド層）との屈折率の差は、０．０１以上、好ましくは０．０５以上である。
【００４６】
また、この工程において、毛細管現象によるコア形成用硬化性樹脂の鋳型凹部への充填を促進するために、系全体を減圧（０．１〜２００Ｐａ程度）することが望ましい。
また、前記充填を促進するため、前記系の減圧に加えて、鋳型の進入口から充填するコア形成用硬化性樹脂を加熱することにより、より低粘度化することも有効な手段である。
【００４７】
４）充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させる工程
充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させる。紫外線硬化性樹脂を硬化させるには、紫外線ランプ、紫外線ＬＥＤ、ＵＶ照射装置等が用いられる。また、熱硬化性樹脂を硬化させるには、オーブン中での加熱等が用いられる。
【００４８】
５）鋳型をクラッド用基材から剥離する工程
前記４）の工程の後、鋳型をクラッド用基材から剥離する。また、前記１）〜３）の工程で用いる鋳型は、屈折率等の条件を満たせばそのままクラッド層に用いることも可能で、この場合は、鋳型を剥離する必要はなくそのままクラッド層として利用する。この場合、鋳型とコア材料の接着性を向上させるために鋳型をオゾン処理することが好ましい。
【００４９】
６）コアが形成されたフィルム基材の上にクラッド層を形成する工程
コアが形成されたフィルム基材の上にクラッド層を形成するが、クラッド層としてはフィルム（たとえば前記２）の工程で用いたようなクラッド用基材が同様に用いられる）や、クラッド用硬化性樹脂を塗布して硬化させた層、高分子材料の溶剤溶液を塗布して乾燥して得られる高分子膜等が挙げられる。クラッド用硬化性樹脂としては紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂が好ましく用いられ、例えば、紫外線硬化性又は熱硬化性のモノマー、オリゴマー若しくはモノマーとオリゴマーの混合物が用いられる。
クラッド形成用硬化性樹脂の硬化後の体積変化（収縮）を小さくするために、該樹脂と相溶性を有し、また該樹脂の屈折率、弾性率、透過特性に悪影響を及ぼさないポリマー（例えばメタクリル酸系、エポキシ系）を該樹脂に添加することができる。
【００５０】
クラッド層としてフィルムを用いる場合は、接着剤を用いて貼り合わされるが、その際、接着剤の屈折率が該フィルムの屈折率と近いことが望ましい。用いる接着剤は紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂が好ましく用いられ、例えば、紫外線硬化性又は熱硬化性のモノマー、オリゴマー若しくはモノマーとオリゴマーの混合物が用いられる。
前記紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂の硬化後の体積変化（収縮）を小さくするために、クラッド層に添加するポリマーと同様のポリマーを添加することができる。
また、前記クラッド用基材とクラッド層との屈折率差は小さい方が好ましく、その差は０．０５以内、好ましくは０．００１以内、更に好ましくは差がないことが光の閉じ込めの点からみて好ましい。
【００５１】
本発明の高分子光導波路の製造方法において、特に、鋳型形成用硬化性樹脂として硬化してゴム状になる液状シリコーンゴム、中でも液状ジメチルシロキサンゴムを用い、クラッド用基材として主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基等の極性基をもつ脂環式オレフィン樹脂を用いる組み合わせは、両者の密着性が特に高く、また、鋳型凹部構造の変形がなく、さらに凹部構造の断面積が極めて小さくても（たとえば１０×１０μｍの矩形）毛細管現象により素早く凹部に硬化性樹脂を充填することができる。
【００５２】
また、本発明の高分子光導波路の製造方法においては、前記１）鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層から形成され、光導波路コア凸部に対応する凹部を有する鋳型を準備する工程において、前記硬化樹脂層を強化部材によって補強することが好ましく、前記強化部材には少なくとも注入ヘッドにコア形成用硬化性樹脂を送液するため送液管を通す開口部が備えられる。
本発明の高分子光導波路の製造方法において、前記のように充填速度を上げるため、鋳型の進入口からコア形成用硬化性樹脂を加圧充填したり、これに加え鋳型凹部の排出口を減圧吸引すると、加圧又は減圧の圧力変化が起きた場合鋳型とクラッド用基材との間で位置ずれが生じたり、鋳型全体や部分で振動が発生して鋳型が変形したり、クラッド用基材との密着性が損なわれるなどの虞がある。しかし、強化部材を設けることにより前記のごとき不具合がなくなり、コア形状の精度を犠牲にすることなく、充填速度を大きくすることができる。
また、鋳型の排出口を減圧吸引する場合には、強化部材に、減圧吸引管を通すための開口部が設けられる。減圧吸引管は、鋳型凹部が複数ある場合、すべての鋳型凹部排出口に共通な管を１本設けても、また、各排出口にそれぞれ別の減圧吸引管を取り付けてもよい。
【００５３】
以下に、強化部材を設けた鋳型を用いる場合について説明する。図８（Ａ）はクラッド用基材に強化部材を設けた鋳型を密着させた斜視図を示す。図８（Ａ）中２４は強化部材であり鋳型凹部形成領域（紫外線等の照射領域）は強化部材を切り欠いた構造のものとなっている。また２１ａは注入管を、２１ｃは脱気管をそれぞれ示し、６０は鋳型強化部材２４とクラッド用基材３０とがわずかでも位置ズレを起こさないようにするために、両者を固定するためのネジである。２３は鋳型の硬化樹脂層であり、この部分は強化部材により覆われていない。
図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＡ−Ａ断面図であり、２２は鋳型凹部を示す。
図８（Ｃ）は、図８（Ａ）で示されるものを鋳型凹部２２及び注入管２１ａ、脱気管２１ｃが顕れるように、長手方向に沿って切断した断面図を表す。２１ａは二重構造になっていて、硬化後の屈折率が異なる２種類のコア形成用硬化性樹脂が送液されるようになっている。
【００５４】
次に図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、図８と同様な強化部材を備えた鋳型を用いる例を示し、クラッド用基材と鋳型が位置づれしないように、クラッド用基材を保持する保持部（凹部）を有する保持部材６２を用いるもので、これも特にクラッド用基材としてフレキシブルフィルムを用いる場合に有効である。また、この例では、鋳型凹部形成領域（紫外線等の照射領域）に石英板、ガラス板、硬質プラスチック板のように光透過性の天板２４ａを用いている。
また、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、保持部材６２に固定用の嵌合用溝６３を設け、一方鋳型の強化部材に嵌合用部材２９を設け、嵌合用部材２９を嵌合用溝６３の中に嵌め込んで固定するものである。
【００５５】
前記強化部材の材料としては金属材料、セラミック材料、硬質プラスチック材料等で作られ、その厚さは１ｍｍ〜４０ｍｍ程度が適切である。
【００５６】
【実施例】
以下に実施例を示し本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
実施例１
ガラス基板に紫外線硬化型厚膜レジスト（マイクロケミカル（株）製、ＳＵ−８）をスピンコート法で塗布した後、８０℃でプリベークし、フォトマスクを通して高圧水銀灯で露光し、現像して、断面が正方形の凸部（幅：５０μｍ、高さ：５０μｍ、長さ：５０ｍｍ）を５本形成した。次に、これを１２０℃でポストベークして、光導波路コア作製用原盤を作製した。
次に、この原盤に離型剤を塗布した後、熱硬化性液状ジメチルシロキサンゴム（ダウコウニングアジア社製：ＳＹＬＧＡＲＤ１８４、粘度５０００ｍＰａ．ｓ）及びその硬化剤を混合したものを流し込み、１２０℃で３０分間加熱して硬化させた後、剥離して、前記断面が正方形の凸部に対応する凹部を持った型（型の厚さ：３ｍｍ）を作製した。その後、凹部長手方向における両端部を切断し、進入口及び排出口を形成した。この鋳型の凹部が形成された面と、鋳型より一回り大きい膜厚１８８μｍのフィルム基材（アートンフイルム、ＪＳＲ（株）製、屈折率１．５１０）を密着させた。
【００５７】
さらに、図６に示すように、鋳型凹部進入口の各々に、先端に注入ヘッドを取り付けた注入管を接続し、鋳型凹部排出口に脱気管を接続し、注入管からは加圧注入が、また、脱気管は減圧吸引装置に連結して減圧吸引が可能なようにした。注入ヘッドは、図５（Ｂ）で示すような３種類のコア形成用硬化性樹脂を注入可能な同心正四角形の３重構造のものを用いた。
コア形成用硬化性樹脂は、粘度が１３１０ｍＰａ・ｓで硬化時屈折率が１．５２６のもの、粘度が１３５０ｍＰａ・ｓで屈折率が１．５５２のもの、及び粘度が１３７０ｍＰａ・ｓで屈折率が１．５８１の３種類の紫外線硬化性樹脂を用い、注入ヘッドの中心部の方から、より屈折率の高い樹脂が注入されるようにした。
脱気管から減圧吸入を行い、また注入管からは減圧の圧力の４０％低い加圧注入を行って、鋳型凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填した。３種類の紫外線硬化性樹脂は層流に近い状態で加圧充填された。１２０秒で鋳型凹部にコア形成用硬化性樹脂が充填された。
鋳型凹部に樹脂が充填されたものに、鋳型を透して８０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を１０分間照射して硬化させ、その後鋳型を剥離した。断面形状が正方形で、屈折率がコア中心部から周辺に向かって１．５８１〜１．５２６に傾斜したＧＩ型コアが得られた。
コアが形成されたクラッド用基材の上に、屈折率がアートンフイルムと同じ１．５１の紫外線硬化樹脂を塗布した後、８０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を１０分間照射して固化させ、フレキシブルな高分子光導波路を形成した。この高分子光導波路の損失は、０．１９ｄＢ／ｃｍであった。３本の導波光損失は、０．１９±０．００３ｄＢ／ｃｍの範囲であった。
【００５８】
実施例２
実施例１と同様にして断面（輪郭）形状が図４（Ｅ）で示すような６角形状（底辺の長さ１００μｍ）で長さが１００ｍｍの凸部を１０本持った光導波路作製用原盤を作製した。次に、実施例１と同様にして凹部を持った型を作製し、両端部を切断して進入口及び排出口を形成した。この型をこれより一回り大きいアートンフイルムと密着させた。
次に、図７に示すように、鋳型凹部進入口の各々に、先端に注入ヘッドを取り付けた注入管を接続し、鋳型凹部排出口に脱気管を接続し、注入管からは加圧注入が、また、脱気管は減圧吸引装置に連結して減圧吸引が可能なようにした。注入ヘッドはその断面輪郭形状が図５（Ｅ）で示されるようなもので、かつ３種類のコア形成用硬化性樹脂を注入可能な、隔壁が同心８角形の３重構造のものを用いた。
３種類のコア形成用硬化性樹脂は、粘度が７１０ｍＰａ・ｓで硬化時屈折率が１．５３２のもの、粘度が８５０ｍＰａ・ｓで屈折率が１．５６４のもの、及び粘度が９７０ｍＰａ・ｓで屈折率が１．５９１の紫外線硬化樹脂を用い、注入ヘッドの中心部の方から、より屈折率の高い樹脂が注入されるようにした。
３種類のコア形成用硬化性樹脂を注入管から注入ヘッドを経て鋳型凹部に加圧充填し、排出側を減圧吸引した。３種の紫外線硬化樹脂は層流に近い状態で加圧充填された。次いで、鋳型を透して紫外線を７５ｍＷ／ｃｍ２で照射し、コア形成用硬化性樹脂を硬化させた。鋳型を剥離したところ、断面が６角形で屈折率が中心部から周辺に向かって１．５３２〜１．５９１に傾斜したコアが得られた。
次に、コアが形成されたクラッド用基材の上に、屈折率がアートンフイルムと同じ１．５１の熱硬化樹脂液を塗布した後、加熱硬化させてフレキシブルな高分子光導波路を形成した。
この高分子光導波路の平均光損失は、０．２１ｄＢ／ｃｍであった。また、１０本の導波路の光損失は、０．２１±０．００３ｄＢ／ｃｍの範囲に入り、導波特性のバラツキの少ないものであった。また、３０ＧＨｚの８５０ｎｍの光伝送においてもノイズが少なく多モードにならない光伝播が行えた。
【００５９】
実施例３
実施例１と同様にして断面形状が正四角形（５０μｍ×５０μｍ）で長さが２１０ｍｍの凸部を１０本持った光導波路作製用原盤を作製した。次に、実施例１と同様にして凹部を持った型を作製し、両端部を切断して進入口及び排出口を形成した。この型をこれより一回り大きいガラス基板（厚さ５００μｍ、屈折率１．５０）と密着させた。
次に、図６に示すように、鋳型凹部進入口の各々の先端に注入ヘッドを取り付けた注入管を接続し、鋳型凹部排出口に脱気管を接続し、注入管からは加圧注入が、また、脱気管は減圧吸引装置に連結して減圧吸引が可能なようにした。注入ヘッドは、その断面輪郭形状が正四角形で、かつ３種類のコア形成用硬化性樹脂を注入可能な同心正四角形の３重構造のものを用いた。
３種類のコア形成用硬化性樹脂は、粘度が９８０ｍＰａ・ｓで硬化時屈折率が１．５３１のもの、粘度が８９０ｍＰａ・ｓで屈折率が１．５５４のもの、及び粘度が９７０ｍＰａ・ｓで屈折率が１．５８７の紫外線硬化性樹脂を用い、注入ヘッドの中心部の方から、より屈折率の高い樹脂が注入されるようにした。
３種類のコア形成用硬化性樹脂を注入管から注入ヘッドを経て鋳型凹部に加圧充填し、排出側を減圧吸引した。３種類の紫外線硬化性樹脂は層流に近い状態で加圧充填された。次いで、鋳型を通して紫外線を８０ｍＷ／ｃｍ２で照射し、コア形成用硬化性樹脂を硬化させた。鋳型を剥離したところ、ガラス基板上に、断面が正方形で屈折率が中心部から周辺に向かって１．５３１〜１．５８７に傾斜したＧＩ型コアが得られた。
次に、コアが形成されたガラス基板の上に、クラッド層材として硬化後の屈折率が１．５１の紫外線硬化性樹脂を塗布した後、その後８０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を１５分間照射して硬化させ、ガラス基板型高分子光導波路を形成した。
この高分子光導波路の損失は、０．２１±０．００４ｄＢ／ｃｍの範囲に１０本の全てが入った。また、３０ＧＨｚの８５０ｎｍの光伝送においても、ノイズが少なく多モードにならない光伝播が行えた。
【００６０】
実施例４
実施例１で用いた原盤を用い、実施例１と同様にして凹部を持った型を作製し、両端部を切断して進入口及び排出口を形成した。この型をこれより一回り大きいアートンフイルムと密着させた。次に、図８（Ｃ）で示すように、前記型をアルミ製強化部材（露光部は切り欠き部となっている）で補強し、強化部材を通って注入管及び脱気管が鋳型硬化樹脂層の注入口及び排出口に連結された構造のものを組み立てた。注入ヘッドは実施例１と同じものを用い、注入ヘッドの中心部の方から、より屈折率の高い樹脂が注入されるようにした。
実施例１で用いた３種類のコア形成用硬化性樹脂を注入管から鋳型凹部に加圧充填し、排出側を減圧吸引した。３種の紫外線硬化樹脂は層流に近い状態で加圧充填された。次いで、強化部材の切り欠き部から実施例１と同様に紫外線露光してコア形成用硬化性樹脂を硬化させた。鋳型を剥離したところ、実施例１と同様なコアが得られた。
コアが形成されたクラッド用基材の上に、屈折率がアートンフイルムと同じ１．５１の紫外線硬化樹脂を塗布した後、８０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を１０分間照射して固化させ、フレキシブルな高分子光導波路を形成した。
【００６１】
比較例１
実施例１において、コア形成用硬化性樹脂として３種類のものを用いず、コア形成用硬化性樹脂として粘度１３７０ｍＰａ・ｓで屈折率１．５８１の紫外線硬化性樹脂を用いる他は、実施例１と同様にして、屈折率が均一なコア（Ｓ−Ｉ型）を作製した。この高分子光導波路の損失を測定したところ、導波損失は平均値で０．３３ｄＢ／ｃｍであった。
【００６２】
【発明の効果】
前記のごとき本発明の高分子光導波路の製造方法により、高精度のコア形状をもち、光導波路コアの屈折率をコア中心部に向けて傾斜させたグレードインデックス型（ＧＩ型）高分子光導波路、特にフレキシブルな高分子光導波路を、極めて単純化された方法で量産性よく製造することができるため、本発明の製造方法により、損失ロスが少なく、また、ギガ周波数対応が可能な光伝送ができ、ノイズが少なく、多モードにならない、波長として有効な光伝播を行える光導波路を低コストで作製することが可能である。
また、本発明の高分子光導波路の製造方法により、高分子光導波路の形状等を自由に設定することができる他、各種機器への自由な装填を可能とするフレキシブルな高分子光導波路が低コストで得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高分子光導波路の製造工程の一態様を示す概念図である。
【図２】クラッド用基材に鋳型を密着させた状態を示す斜視図である。
【図３】本発明の高分子光導波路の製造工程の他の一態様を示す概念図である。
【図４】本発明で用いる原盤の凸部の断面形状を示す図である。
【図５】本発明のコア材料充填工程に用いる注入ヘッドの断面形状を示す図である。
【図６】本発明のコア材料充填工程を説明するための概念図である。
【図７】本発明のコア材料充填工程を説明するための他の概念図である。
【図８】強化部材を備えた鋳型を用いるコア材料充填工程を説明するための概念図である。
【図９】強化部材を備えた鋳型を用いるコア材料充填工程を説明するための他の概念図である。
【図１０】強化部材を備えた鋳型を用いるコア材料充填工程を説明するための他の概念図である。
【符号の説明】
１０    原盤
１２    光導波路コアに対応する凸部
２０    鋳型
２１ａ  コア形成用硬化性樹脂の注入管
２１ｂ  注入ヘッド
２１ｃ  脱気管
２２    鋳型凹部
２２ａ  コア形成用硬化性樹脂の進入口
２２ｂ  コア形成用硬化性樹脂の排出口
３０    クラッド用基材
４０ａ  コア形成用硬化性樹脂
４０    コア
５０    クラッド層
６０    高分子光導波路
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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