(57)【要約】【課題】プレス成形により作製され、高性能で低コストの光学素子を提供する。【解決手段】コア溝１１を有する下部クラッド基板１０と、コア溝１１に充填されているコア材料１４と、コア溝１１を覆うように下部クラッド基板１０に設置された上部クラッド基板１３とを備える光学素子１において、下部クラッド基板１０の、コア溝１１が形成されている面には、プレス成形時に金型より離型しやすいように、テーパ面１５ａを有する凹凸部１５が少なくとも一箇所は形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア溝を有する下部クラッド基板と、前記コア溝に充填されているコア材料と、前記コア溝を覆うように前記下部クラッド基板に設置された上部クラッド基板とを備える光学素子において、
前記下部クラッド基板の、前記コア溝が形成されている面には、プレス成形時に金型より離型しやすいように、テーパ面を有する凹凸部が少なくとも一箇所は形成されていることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記凹凸部は、前記コア溝を挟むように形成されている、請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記下部クラッド基板は、前記コア溝に光ファイバを接続するためのファイバガイド溝をさらに有し、
前記コア溝と前記ファイバガイド溝との間には段差が形成されている、請求項１に記載の光学素子。
【請求項４】
前記凹凸部は、前記ファイバガイド溝を挟むように形成されている、請求項３に記載の光学素子。
【請求項５】
前記凹凸部は、突起および溝の少なくともどちらか一方によって構成されている、請求項１に記載の光学素子。
【請求項６】
前記凹凸部は複数の突起であって、
前記上部クラッド基板の位置決めをするように、前記各突起間には、前記上部クラッド基板が挿入されている、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光学素子。
【請求項７】
前記下部クラッド基板および前記上部クラッド基板は、ガラスよりなる、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の光学素子。
【請求項８】
コア材料が充填されるコア溝を有する下部クラッド基板を、プレス成形によって作製するための成形金型であって、
前記コア溝を形成するためのコア溝成形用パターンと、
プレス成形時に離型しやすいように、テーパ面を有する凹凸形状の離型用パターンとが設けられていることを特徴とする成形金型。
【請求項９】
前記離型用パターンは、前記コア溝成形用パターンが形成されている箇所を挟むように設けられている、請求項８に記載の成形金型。
【請求項１０】
前記下部クラッド基板に、光ファイバを固定するためのファイバガイド溝をプレス成形により形成するためのファイバガイド溝成形用パターンをさらに備えていて、
前記溝成形用パターンと前記ファイバガイド溝成形用パターンとの間には段差が形成されている、請求項８に記載の成形金型。
【請求項１１】
前記離型用パターンは、前記ファイバガイド溝成形用パターンが形成されている箇所を挟むように設けられている、請求項１０に記載の成形金型。
【請求項１２】
前記離型用パターンは、突起および溝の少なくともどちらか一方で構成されている、請求項８に記載の成形金型。
【請求項１３】
前記離型用パターンは、前記下部クラッド基板に上部クラッド基板を設置する場合に、前記上部クラッド基板を位置決めするための複数の突起を、前記下部クラッド基板に形成するような形状である、請求項８に記載の成形金型。
【請求項１４】
前記成形金型を構成する母材および該母材の表面に形成された保護膜を備え、
前記母材は、超硬合金、サーメットおよびセラミックスのうちの少なくとも一つを含み、
前記超硬合金は、タングステンカーバイト（ＷＣ）を主成分とし、
前記サーメットは、チタンナイトライド（ＴｉＮ）、チタンカーバイド（ＴｉＣ）、クロムカーバイド（Ｃｒ3Ｃ2）およびアルミナ（Ａ１2Ｏ3）のいずれかを主成分とし、
前記セラミックスは、アルミナ、サファイヤ（Ａ１2Ｏ3）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、クロムカーバイド（Ｃｒ3Ｃ2）、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）および窒化硼素（ＢＮ）のいずれかよりなり、
前記母材表面に形成された保護膜は、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）、ルテニウム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）、タングステン（Ｗ）およびタンタル（Ｔａ）のうちの少なくとも一つ、あるいは、少なくとも一つを主成分とする合金である、請求項８ないし請求項１３のいずれかに記載の成形金型。
【請求項１５】
下部クラッド基板の材料となる基板を加熱し、
前記下部クラッド基板の主面に、コア材料が充填されるコア溝をプレス成形によって形成するためのコア溝成形用パターンと、プレス成形時に離型しやすくするためのテーパ面を有する凹凸形状の離型用パターンとが設けられている成形金型を加熱し、
前記基板に前記成形金型をプレスして、コア溝成形用パターンおよび前記離型用パターンを転写し、前記基板に前記コア溝およびテーパ面を有する凹凸部を形成することで前記下部クラッド基板を形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項１６】
前記成形金型は、光ファイバを固定するためのファイバガイド溝を形成するためのファイバガイド溝成形用パターンをさらに備え、
前記成形金型を前記基板にプレスする際に、前記ファイバガイド溝成形用パターンも転写して、前記基板に前記ファイバガイド溝も形成する、請求項１５に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１７】
前記下部クラッドに形成された前記凹凸部は突起である、請求項１５に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１８】
上部クラッド基板が前記コア溝を覆い、かつ前記突起によって挟まれるように設置されるように、前記上部クラッド基板を前記下部クラッド基板に設置する、請求項１７に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１９】
前記突起を除去した後に、前記上部クラッド基板が前記コア溝を覆うように、前記上部クラッド基板を前記下部クラッド基板に設置する、請求項１７に記載の光学素子の製造方法。
【請求項２０】
上部クラッド基板が前記コア溝を覆い、かつ前記突起の間に挿入されるように、前記上部クラッド基板を前記下部クラッド基板に設置する、請求項１７に記載の光学素子の製造方法。
【請求項２１】
前記下部クラッド基板および前記上部クラッド基板はガラスよりなる、請求項１５ないし請求項２０のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主として、光通信に用いられる光学素子、光学素子を成形工法（プレス成形）で作製する際に使用する成形金型および前記成形工法による光学素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信はめざましく発展しており、ＣＡＴＶ（ｃａｂｌｅ−ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）やコンピュータネットワーク等においては実用に至っている。しかし、ＦＴＴＨ（ｆｉｂｅｒ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｈｏｍｅ）をはじめ、より広い普及のためには、光部品の大幅な低コスト化、大量生産化および小型化などの課題の解決が要望されている。
【０００３】
例えば、光送受信器においては、集積化、小型化のために光導波路を用いた光実装回路基板化が提案されている。これは、シリコン基板上に所望の機能を有する石英系導波路を形成し、さらに金属電極を配線して半導体素子や電気回路を実装するものである。さらに、基板に形成された、Ｖ形状のファイバガイド溝によって光ファイバをアレイ状に配列させ、光ファイバと光導波路とを接続させた構成である（例えば、特許文献１または特許文献２参照）。このような構成により、集積化、小型化された光モジュールが実現できる。
【０００４】
しかしながら、このような光モジュールにおいてはコスト面で課題を有していた。まず、第１の問題は、光導波路が高コストである点である。光導波路は、火炎堆積法やＣＶＤによる膜形成や、フォトリソグラフィ、ドライエッチングによるコアパターニングなどの半導体プロセスを用いて製造されている。しかし、比較的チップサイズが大きいため、量産してもコスト削減効果が期待できない。
【０００５】
次に、第２の問題は、光導波路と光ファイバとの接続コストが高い点である。光導波路が形成された基板と光ファイバ固定用のファイバガイド溝が形成された基板とは個々に独立、分離されている。光ファイバおよび光導波路間の光損失を抑制するには、シングルモードの場合には±１μｍ以下の位置調整、組立および固定等が必要となる。このように、高精度が要求される光軸調整においては、何軸もの自動調整機構を備えたシステムで現状行われており、量産性、経済性の面で多大な問題を有している。また、ファイバガイド溝（Ｖ溝）の作製についても、シリコン基板の選択ウエットエッチングや各種基板の研削加工法により行われているが、それぞれの方法において、量産性や溝形状の再現性に乏しいという問題がある。
【０００６】
前記第１および第２の問題を解決する方法として、プレス成形を用いて光ファイバ固定用のファイバガイド溝と光導波路のコアに対応するコア溝とを形成する方法がある。コア溝を形成後は、樹脂などのコア材料をコア溝に埋め込んで光導波路を作製し、光学素子を作製する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。また、このようなプレス成形を用いる方法は、非球面レンズの製造方法としても既に実用化されている。
【０００７】
まず、プレス成形によって作製された従来の光学素子の構成について説明する。図７は、従来の光学素子の構成を示す斜視図である。図７を用いて、従来の光学素子１０７について具体的に説明する。光学素子１０７は、下部クラッド基板１７０および上部クラッド基板１７３を備えている。下部クラッド基板１７０には、光導波路のコアとなるＹ字型形状をしたコア溝１７１と、光ファイバを設置固定するためのファイバガイド溝１７２とが形成されている。また、コア溝１７１には、コア材料１７４が充填されていて、コアを形成している。ファイバガイド溝１７２は、光ファイバ（図示せず）を設置固定するための溝であり、その断面はＶ字形状をしている。
【０００８】
上部クラッド基板１７３は、コア材料１７４が充填されたコア溝１７１を覆うように、下部クラッド基板１７０上に設置されている。上部クラッド基板１７３とコア材料１７４と下部クラッド基板１７０とで光導波路が形成されていて、この光導波路のコアと結合するような位置に光ファイバが設置されるように、ファイバガイド溝１７２が形成されている。
【０００９】
図８は、図７に示す従来の光学素子１０７の作製に用いる成形金型１０８の構成を示す斜視図である。従来の成形金型１０８は、凸形状のファイバガイド溝成形パターン１８２およびコア溝成形パターン１８１を有している。この成形金型１０８をガラス等の被加工物と共に加熱し、軟化した被加工物に成形金型１０８を押し付ける。それにより、ファイバガイド溝成形パターン１８２およびコア溝成形パターン１８１の反転形状を被加工物に転写する。その後、成形金型１０８および被加工物を冷却させて、被加工物を成形金型１０８から取り出す。このような方法で、図７に示すような凹状のファイバガイド溝１７２およびコア溝１７１が形成されている下部クラッド基板１７０が作製される。この方法を用いると、ファイバガイド溝１７２およびコア溝１７１を形状再現性良く、さらに効率良く大量に生産できる。
【００１０】
その後、コア溝１７１に樹脂などのコア材料１７４を埋め込み、コアを覆うように、上部クラッド基板１７３を設置すれば、光導波路として機能する光学素子１０７となる。また、ファイバガイド溝１７２に光ファイバを設置するだけで、光導波路と結合する位置に配置される。成形金型１０８を用いて、ファイバ固定用のファイバガイド溝１７２および光導波路用のコア溝１７１を形成することで、これらの相対位置を正確に、かつ、特別な位置調整も不要で簡単に作製することができる。
【００１１】
しかし、微細な構造のコア溝１７１およびファイバガイド溝１７２をプレス成形により転写する場合に以下の問題がある。光導波路がシングルモードである場合は、コア溝１７１は断面の幅および深さともに数ミクロン程度の矩形形状である。また、光ファイバ固定溝１７２の断面はＶ字形状であり、断面の最大幅が１４０μｍ程度で、深さは１００μｍ程度である。そのため、光学素子１０７を形成するための成形金型１０８のファイバガイド溝成形パターン１８２およびコア溝成形パターン１８１が形成された面は、図８に示すように大半が平坦面１８５である。プレス成形においては、加熱により軟化したガラスなどの被加工物に押し付けた成形金型１０８を取り外す際に、この成形金型１０８および被加工物を冷却させてから取り外す。このとき、平坦面１８５の面積が広いと、成形金型１０８の平坦部１８５と被加工物の平坦部１７５が吸着状態（リンキング）になり、容易に被加工物を成形金型１０８から取り出すことができない。また、取り出せたとしても、成形金型１０８の表面に形成されたファイバガイド溝成形パターン１８２およびコア溝成形パターン１８１等のうちの、非常に微細な凹凸パターンを破損させてしまう可能性がある。
【００１２】
また、成形金型１０８の熱収縮率とガラス等の被加工物の熱収縮率とが異なるため、成形金型１０８のファイバガイド溝成形パターン１８２およびコア溝成形パターン１８１や、被加工物（下部クラッド基板１７０）に転写されたファイバガイド溝１７２およびコア溝１７１が熱収縮差により破壊されてしまうという問題もある。
【００１３】
また、成形金型１０８と被加工物の熱収縮率が同じであれば、上述した吸着現象（リンキング）がさらにひどくなる。そこで、例えば、成形金型１０８表面に炭素を主成分とする離型膜を形成したり（例えば、特許文献４参照）、離型剤を塗布したりすることで、これらの問題を防止する方法が提案されている。
【特許文献１】特開平５−６０９４０号公報
【特許文献２】特開平５−２７４１０号公報
【特許文献３】特開平７−２８７１４１号公報
【特許文献４】特開２００２−２２０２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、これらの成形金型１０８の表面に離型膜（例えば、カーボン）や離型剤を形成しても、成形回数の増加とともにそれら離型膜や離型剤の材料が徐々に揮発したり、被加工物に付着したりすることにより、消耗し減少する。成形金型１０８の表面に形成された離型膜や離型剤は、繰り返しのプレス成形には耐えられず、所定の成形回数毎に再度、成形金型１０８の表面に、離型膜や離型剤を形成する必要がある。
【００１５】
また、成形回数の増加により、成形金型１０８の表面に形成されたコア溝成形パターン１８１やファイバガイド溝成形パターン１８２の形状が変化してしまうという問題もある。これは、離型膜や離型剤の消耗により、コア溝成形パターン１８１やファイバガイド溝成形パターン１８２の形状が変化するために起きる。そのため、下部クラッド基板１７０に形成されたコア溝１７１やファイバガイド溝１７２の形成における寸法精度が悪い。このように、離型膜や離型剤を形成した成形金型１０８を用いて作製した光学素子１０７は、性能が悪く、高コストである。
【００１６】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、プレス成形により作製され、高性能で低コストの光学素子を提供することを目的とする。
【００１７】
また、本発明は、高性能で低コストの光学素子をプレス成形するための成形金型およびその光学素子の製造方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の光学素子は、コア溝を有する下部クラッド基板と、前記コア溝に充填されているコア材料と、前記コア溝を覆うように前記下部クラッド基板に設置された上部クラッド基板とを備える光学素子において、前記下部クラッド基板の、前記コア溝が形成されている面には、プレス成形時に金型より離型しやすいように、テーパ面を有する凹凸部が少なくとも一箇所は形成されていることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の成形金型は、コア材料が充填されるコア溝を有する下部クラッド基板を、プレス成形によって作製するための成形金型であって、前記コア溝を形成するためのコア溝成形用パターンと、プレス成形時に離型しやすいように、テーパ面を有する凹凸形状の離型用パターンとが設けられていることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の光学素子の製造方法は、下部クラッド基板の材料となる基板を加熱し、前記下部クラッド基板の主面に、コア材料が充填されるコア溝をプレス成形によって形成するためのコア溝成形用パターンと、プレス成形時に離型しやすくするためのテーパ面を有する凹凸形状の離型用パターンとが設けられている成形金型を加熱し、前記基板に前記成形金型をプレスして、コア溝成形用パターンおよび前記離型用パターンを転写し、前記基板に前記コア溝およびテーパ面を有する凹凸部を形成することで前記下部クラッド基板を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の光学素子によれば、プレス成形によって作製される高性能で低コストな光学素子を提供することができる。また、本発明の成形金型によれば、プレス成形において離型しやすい成形金型を提供することができる。また、本発明の光学素子の製造方法は、高性能な光学素子を低コストで作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本実施の形態の光学素子によれば、テーパ面を有する凹凸部が少なくとも一箇所形成されているため、下部クラッド基板をプレス成形する際に金型より離型しやすい。それにより、下部クラッド基板が反ったり、微細形状であるコア溝が壊れていない高精度の下部クラッド基板を得ることができる。そのため、高精度で、容易に低コストで作製することができる光学素子を提供することができる。
【００２３】
また、好ましくは、前記凹凸部は、前記コア溝を挟むように形成されている。それにより、離型の際に、吸着（リンキング）現象が生じやすい平坦部の面積が減少するため、離型がしやすい。
【００２４】
また、好ましくは、前記下部クラッド基板は、前記コア溝に光ファイバを接続するためのファイバガイド溝をさらに有し、前記コア溝と前記ファイバガイド溝との間には段差が形成されている。それにより、光導波路と光ファイバとを容易に結合することができる光学素子を提供することができる。
【００２５】
また、好ましくは、前記凹凸部は、前記ファイバガイド溝を挟むように形成されている。それにより、平坦部の面積が少なくなる。そのため、プレス成形時の離型が容易に行われて、コア溝およびファイバガイド溝が変形することがない。また、上部クラッド基板が下部クラッド基板上に隙間なく設置されている。したがって、光の漏れの無い高性能な光学素子を提供することができる。
【００２６】
また、前記凹凸部は、突起および溝の少なくともどちらか一方によって構成されていればよい。
【００２７】
また、好ましくは、前記凹凸部は複数の突起であって、前記上部クラッド基板の位置決めをするように、前記各突起間には、前記上部クラッド基板が挿入されている。それにより、少なくとも１つの突起により、容易に上部クラッド基板の位置決めができ、さらに固定することができる。
【００２８】
また、好ましくは、前記下部クラッド基板および前記上部クラッド基板は、ガラスよりなる。それにより、精密形状の転写が可能であり、光の損失が少ない。
【００２９】
本実施の形態の成形金型によれば、テーパ面を有する凹凸形状の離型用パターンを備えているため、プレス成形する際に、成形金型と下部クラッド基板との平坦部どうしの吸着（リンキング）現象が起こることがなく離型しやすい。そのため、下部クラッド基板の微細形状パターンを破損することなく、精密な形状転写が可能となる。
【００３０】
また、好ましくは、前記離型用パターンは、前記コア溝成形用パターンが形成されている箇所を挟むように設けられている。それにより、平坦部の面積が少なくなり、プレス成形時に被加工物と吸着（リンキング）現象が起こることがない。そのため、離型が容易に行われる成形金型を提供することができる。
【００３１】
また、好ましくは、前記下部クラッド基板に、光ファイバを固定するためのファイバガイド溝をプレス成形により形成するためのファイバガイド溝成形用パターンをさらに備えていて、前記溝成形用パターンと前記ファイバガイド溝成形用パターンとの間には段差が形成されている。それにより、コア溝だけでなく、光ファイバを固定するためのファイバガイド溝もプレス成形によって作製することができる成形金型を提供することができる。
【００３２】
また、好ましくは、前記離型用パターンは、前記ファイバガイド溝成形用パターンが形成されている箇所を挟むように設けられている。それにより、平坦部の面積が少なくなり、プレス成形時に被加工物と吸着（リンキング）現象が起こることがない。そのため、離型が容易に行われる成形金型を提供することができる。
【００３３】
また、前記離型用パターンは、突起および溝の少なくともどちらか一方で構成されることとすればよい。
【００３４】
また、好ましくは、前記離型用パターンは、前記下部クラッド基板に上部クラッド基板を設置する場合に、前記上部クラッド基板を位置決めするための複数の突起を、前記下部クラッド基板に形成するような形状である。それにより、上部クラッド基板の位置決めおよび固定を容易に行なうことができる下部クラッド基板を、プレス成形にて作製することができる成形金型を提供することができる。
【００３５】
また、好ましくは、前記成形金型を構成する母材および該母材の表面に形成された保護膜を備え、前記母材は、超硬合金、サーメットおよびセラミックスのうちの少なくとも一つを含み、前記超硬合金は、タングステンカーバイト（ＷＣ）を主成分とし、前記サーメットは、チタンナイトライド（ＴｉＮ）、チタンカーバイド（ＴｉＣ）、クロムカーバイド（Ｃｒ3Ｃ2）およびアルミナ（Ａ１2Ｏ3）のいずれかを主成分とし、前記セラミックスは、アルミナ、サファイヤ（Ａ１2Ｏ3）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、クロムカーバイド（Ｃｒ3Ｃ2）、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）および窒化硼素（ＢＮ）のいずれかよりなる。また、前記母材表面に形成された保護膜は、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）、ルテニウム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）、タングステン（Ｗ）およびタンタル（Ｔａ）のうちの少なくとも一つ、あるいは、少なくとも一つを主成分とする合金である。
【００３６】
それにより、成形金型の母材耐熱性、耐食性、熱伝導性に優れ、耐高温強度を有し、高温時のプレス成形により変形しない。また、成形金型の保護膜は、高温度で機械強度を有し、耐酸化性および耐ガラス反応性に優れている。そのため、繰り返しのプレス成形により形状が変化したり、高温で酸化したり、表面が荒れたり、被加工物であるガラスが融着することがない成形金型を提供することができる。
【００３７】
本実施の形態による光学素子の製造方法は、プレス成形時に離型しやすいように、テーパ面を有する凹凸形状の離型用パターンを備えた成形金型を用いる。それにより、下部クラッド基板と成形金型とに吸着（リンキング）現象が生じず、容易に離型を行なうことができる。そのため、離型し難いことから生じる、成形金型のパターンの破損や下部クラッド基板の形状の欠陥が生じない。さらに、上部クラッド基板が下部クラッド基板上に隙間なく設置される。したがって、低コストで、光の漏れの無い高性能な光学素子を製造することができる。
【００３８】
また、好ましくは、前記成形金型は、光ファイバを固定するためのファイバガイド溝を形成するためのファイバガイド溝成形用パターンをさらに備え、前記成形金型を前記基板にプレスする際に、前記ファイバガイド溝成形用パターンも転写して、前記基板に前記ファイバガイド溝も形成する。それにより、光導波路に結合させる光ファイバを固定するためのファイバガイド溝を有する光学素子を製造することができる。
【００３９】
また、前記下部クラッドに形成された前記凹凸部は突起であることとしてもよい。
【００４０】
また、上部クラッド基板が前記コア溝を覆い、かつ前記突起によって挟まれるように設置されるように、前記上部クラッド基板を前記下部クラッド基板に設置してもよい。
【００４１】
また、好ましくは、前記突起を除去した後に、前記上部クラッド基板が前記コア溝を覆うように、前記上部クラッド基板を前記下部クラッド基板に設置する。それにより、光学素子を小型化することができる。
【００４２】
また、好ましくは、上部クラッド基板が前記コア溝を覆い、かつ前記突起の間に挿入されるように、前記上部クラッド基板を前記下部クラッド基板に設置する。それにより、少なくとも１つの突起により、上部クラッド基板が高精度で位置決めされる光学素子を製造することができる。
【００４３】
また、好ましくは、前記下部クラッド基板および前記上部クラッド基板はガラスよりなる。それにより、精密形状転写が容易に行なえるとともに、光の損失が少ない高性能な光学素子を製造することができる。
【００４４】
以下、本発明のさらに具体的な実施の形態について説明する。
【００４５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る光学素子、成形金型および光学素子の製造方法について図を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る光学素子１の構成を示す斜視図である。実施の形態１の光学素子は、光導波路と光ファイバを設置固定するためのファイバガイド溝とを有している。ファイバガイド溝と光導波路のコアとの配置は、ファイバガイド溝に光ファイバを設置した場合に、光導波路と光ファイバとが結合するような配置である。
【００４６】
実施の形態１の光学素子１は、クラッドである下部クラッド基板１０と上部クラッド基板１３とを備えている。下部クラッド基板１０は、例えば、アルミノシリケートガラス（軟化点６２０℃）よりなり、その大きさは、縦８ｍｍ、横１８ｍｍ、厚み２ｍｍである。また、例えば、下部クラッド基板１０における平面形状の平坦部１６の表面は鏡面加工されていて、表面粗さは、Ｒａ＝１．０ｎｍである。また、下部クラッド基板１０に形成された平坦部１６には、コア材料１４が充填されてコアとなるコア形状を有するＹ字型形状を有するコア溝１１と、光ファイバ（図示せず）を設置固定するためのファイバガイド溝１２とが形成されている。ファイバガイド溝１２は、光ファイバを設置した場合に、コア溝１１に光ファイバが接続するように形成されている。このとき、光ファイバとコア溝１１とが結合するように、例えば、コア溝１１とファイバガイド溝１２との間に図１に示すような段差を設けてもよい。
【００４７】
さらに、下部クラッド基板１０には、コア溝１１およびファイバガイド溝１２が形成された面に、テーパ面１５ａを有する突起部１５が形成されている。突起部１５は、コア溝１１およびファイバガイド溝１２を挟むように形成されている。突起部１５が形成されていることで、光学素子１の下部クラッド基板１０をプレス成形によって作製する際に、成形金型と離型しやすいという効果を奏する。なお、突起部１５は、コア溝１１およびファイバガイド溝１２のうち少なくともどちらかを挟むように形成されていてもよい。
【００４８】
コア溝１１の断面形状は矩形であって、例えば、幅８．０μｍで、深さ８．０μｍである。コア溝１１は、例えば、２分岐形状を有している。また、このコアの光学素子１の長手方向に対する長さは９．０ｍｍである。また、ファイバガイド溝１２の断面形状は、最大幅１４６μｍで、深さ１０５μｍのＶ字形状で、長さは９．０ｍｍとなっている。テーパ面１５ａを有する突起部１５は、最大幅１．０ｍｍで、高さ５０μｍである。また、コア溝１１には、コア材料１４が充填されている。コア材料１４としては、例えば、エポキシ系樹脂が用いられ、その屈折率は、下部クラッド基板１０の屈折率よりも大きい。それにより、ファイバガイド溝１２に固定される光ファイバからの光をコア溝１１の内部に閉じこめることが可能となる。
【００４９】
また、下部クラッド基板１０には、コア材料１４が充填されたコア溝１１を覆うように上部クラッド基板１３が設置固定されている。なお、上部クラッド基板１３は、突起部１５と干渉しないような大きさに設計されている。例えば、上部クラッド基板１３の大きさは、縦は５．８ｍｍで、横は９．０ｍｍで、厚みは２．０ｍｍである。
【００５０】
次に、光学素子１を製造する際に用いる、プレス成形用の成形金型について説明する。図２は、実施の形態１に係る成形金型２の構成を示す斜視図である。成形金型２は、プレス成形によって、図１に示す下部クラッド基板１０を製造する際に使用する。成形金型２は、プレス成形における高温でのプレス圧力に耐え得る強度を有している。例えば、成形金型２はタングステンカーバイド（ＷＣ）を主成分とする超硬合金よりなり、表面には、保護膜として、耐ガラス反応性、耐酸化性および高温強度に優れた白金−イリジウム（Ｐｔ−Ｉｒ）が形成されている。成形金型２の大きさは、縦は９ｍｍで、横は２０ｍｍで、厚みは５ｍｍである。成形金型２の平坦部２５の表面は、鏡面加工され、表面粗さはＲａ＝１．０ｎｍとされている。
【００５１】
また、成形金型２には、図１に示す下部クラッド基板１０のコア溝１１およびファイバガイド溝１２の反転形状を有するコア溝成形パターン２１およびファイバガイド溝成形パターン２３が設置されている。なお、コア溝成形パターン２１およびファイバガイド溝成形パターン２２の間に図２に示すような段差があってもよい。さらに、成形金型２には、テーパ面２３ａを有する離型用パターン２３が、コア溝成形パターン２１およびファイバガイド溝成形パターン２２を挟むように設置されている。この離型用パターン２３を形成することで、プレス成形時の離型を容易に行なうことができる。なお、離型用パターン２３は、ファイバガイド溝成形パターン２２を挟むように設置されていてもよい。なお、離型用パターン２３は、少なくとも一箇所に形成されていればよい。
【００５２】
例えば、コア溝成形パターン２１の断面形状は矩形で、幅は８．０μｍで、高さは８．０μｍである。コア溝成形パターン２１は２分岐形状を有していて、成形金型２の長手方向に対する長さは１０．０ｍｍである。また、ファイバガイド溝成形パターン２２の断面形状は、最大幅（底辺）は１４６μｍで、高さは１０５μｍの逆Ｖ字形状で、長さは１０．０ｍｍである。また、離型用パターン２３は、幅が１．５ｍｍで、高さが３０μｍである。
【００５３】
次に、実施の形態１に係る、成形金型２を用いた光学素子１の製造方法について説明する。図３（ａ）〜（ｅ）は光学素子１の製造方法を説明する工程図である。まず、成形金型２を下部クラッド基板の材料となる基板である被加工物１０ａ上に設置して、成形金型２および被加工物１０ａをプレス温度６２０℃に加熱する（図３（ａ））。なお、被加工物１０ａは、例えば、ガラスよりなり、大きさは、縦が７．５ｍｍで、横が１７．５ｍｍで、厚みが２．５ｍｍである。
【００５４】
被加工物１０ａが加熱により軟化したら、加熱したまま成形金型２を被加工物１０ａに押圧成形する（図３（ｂ））。このときの、プレス圧力は、例えば、４５０ｋｇｆ／ｃｍ2である。これにより、成形金型２の表面に形成されたコア溝成形パターン２１、ファイバガイド溝成形パターン２３（図２）および離型用パターン２３の形状を被加工物１０ａの表面に転写して形成する。
【００５５】
次に、プレス圧力を解放し、成形金型２および被加工物（下部クラッド基板１０）を冷却して型開きし、下部クラッド基板１０を得る（図３（ｃ））。下部クラッド基板１０には、コア溝１１および突起部１５が形成されている。また、ファイバガイド溝１２（１２）も形成されている。この際、成形金型２に離型用パターン２３が形成されているため、吸着（リンキング）現象が起こることがなく、容易に離型を行なうことができる。そのため、成形金型２および下部クラッド基板１０に破損が生じることがない。
【００５６】
次に、下部クラッド基板１０のコア溝１１の内部に、例えば、エポキシ系ＵＶ硬化樹脂よりなるコア材料１４を塗布形成する（図３（ｄ））。
【００５７】
最後に、突起部１５を避けるようにし、かつ、コア溝１１を覆うように、上部クラッド基板１３を下部クラッド基板１０上に設置固定する（図３（ｅ））。この状態で、上部クラッド基板１３を介して、コア溝１１内のコア材料１４にＵＶ照射し、コア材料１４を固化させることにより光学素子１を得る。得られた光学素子１のファイバガイド溝１２に光ファイバを設置固定することで、光ファイバと光導波路とを精密に位置決めすることができる。
【００５８】
このように、実施の形態１にかかる光学素子の製造方法は、プレス成形を用いているので、量産が可能であり、しかも、プレス成形によって高精度の成形が可能であるため、高性能な光学素子を作製できる。
【００５９】
次に図７に示した従来の光学素子１０７を実際に作製し、実施の形態１の光学素子１と比較する。光学素子１０７の下部クラッド基板１７０は、図１に示した下部クラッド基板１０と同様に、ガラス（アルミノシリケートガラス）よりなり、その大きさは、縦が８ｍｍで、横が１８ｍｍで、厚みが２ｍｍである。また、下部クラッド基板１７０の表面は鏡面加工がされていて、表面粗さはＲａ＝１．０ｎｍである。また、下部クラッド基板１７０には、コア溝１７１とファイバガイド溝１７２とが形成されている。
【００６０】
コア溝１７１の断面形状は、矩形であって、幅は８．０μｍで、深さは８．０μｍである。コア溝１７１は、２分岐形状を有している。また、このコアで構成される光導波路長さは９．０ｍｍである。また、ファイバガイド溝１７２の断面形状は、最大幅１４６μｍ、深さ１０５μｍのＶ形状で、長さ９．０ｍｍとなっている。
【００６１】
コア溝１７１には、エポキシ系の樹脂よりなるコア材料１７４が充填されている。さらに、下部クラッド基板１７０上には、コア溝１７１を覆うように上部クラッド基板１７３が設置固定されている。上部クラッド基板１７３の大きさは、縦が８ｍｍで、横が９．０ｍｍで、厚みが２．０ｍｍである。
【００６２】
次に、図７に示す下部クラッド基板１７０をプレス成形により作製する場合に用いる成形金型１０８を実際に作製した。成形金型１０８は、実施の形態１の成形金型２と同様にタングステンカーバイド（ＷＣ）を主成分とする超硬合金よりなり、表面には保護膜として、耐ガラス反応性、耐酸化性および高温強度に優れた白金−イリジウム（Ｐｔ−Ｉｒ）が形成されている。成形金型１０８の大きさは、縦が９ｍｍで、横が２０ｍｍで、厚みが５ｍｍである。また、成形金型１０８の平坦部１８５の表面は、鏡面加工され、表面粗さはＲａ＝１．０ｎｍとされている。
【００６３】
成形金型１０８には、コア溝成形パターン１８１およびファイバガイド溝成形パターン１８２が形成されている。コア溝成形パターン１８１の断面形状は矩形で、幅が８．０μｍで、高さが８．０μｍである。コア溝成形パターン１８１は２分岐形状を有していて、成形金型１０８の長手方向に対する長さは１０．０ｍｍである。また、ファイバガイド溝成形パターン１８２の断面形状は、最大幅（底辺）が１４６μｍで、高さが１０５μｍの逆Ｖ字形状で、長さが１０．０ｍｍである。
【００６４】
また、上記成形金型１０８の他に、成形金型１０８の表面に形成された前記白金−イリジウム（Ｐｔ−Ｉｒ）の保護膜上にさらに、エチレングリコールよりなる離型剤が形成されている成形金型も用意した。
【００６５】
一方、図８に示した成形金型１０８を使用して、図７の光学素子１０７を作製した場合について説明する。成形金型１０８の表面は、微細なコア溝成形パターン１８１およびファイバガイド溝成形パターン１８２が形成されているが、大部分は鏡面加工された平面形状である平担部１８５が形成されている。そのため、離型の際に、成形金型１０８の平担部１８５と下部クラッド基板１７０の平坦部１７５とが吸着（リンキング）現象を引き起こし、成形金型１０８より下部クラッド基板１７０を離型することが非常に困難であった。また、成形条件の工夫により下部クラッド基板１７０を成形金型１０８より離型することが可能な場合でも、下部クラッド基板１７０の平坦度が非常に悪くなり、数十μｍ以上の反りが発生した。このような反りの大きい下部クラッド基板１７０を使用して光学素子１０７を製作した際、下部クラッド基板１７０と上部クラッド基板１７３とが密着せず、それらの間に隙間が発生した。それにより、コア材料１７４が充填されたコア溝１７１から光が漏れだし、十分な光の伝搬が得られず、性能が非常に悪かった。
【００６６】
また、成形金型１０８の材料であるタングステンカーバイド（ＷＣ）を主成分とする超硬合金の熱膨張係数は６．０×１０-7である。また、下部クラッド基板１７０の材料であるガラスの熱膨張係数は、室温〜ガラス転移点において１０．０×１０-7であり、ガラス転移点以上の場合はさらに大きくなる。つまり、成形金型１０８に比べて、下部クラッド基板１７０の熱収縮量が大きい。そのため、離型するための冷却時に、下部クラッド基板１７０と成形金型１０８との間に熱収縮による剪断応力が発生し、コア溝成形パターン１８１およびファイバガイド溝成形パターン１８２を破壊、破損することがあった。さらに、下部クラッド基板１７０に転写されたコア溝１７１およびファイバガイド溝１７２の形状も非常に精度が悪く、破壊、破損することがあった。
【００６７】
また、表面にエチレングリコールよりなる離型剤が形成された成形金型１０８を用いた場合は、吸着（リンキング）現象による離型不良や、破損といった問題は軽減された。しかし、成形金型１０８表面に形成された離型剤は、成形工程を繰り返すとともに徐々に消耗する。そのため、コア溝成形パターン１８１およびファイバガイド溝成形パターン１８２の形状が、プレス成形を繰り返すともに徐々に変化し、良好でなかった。また、下部クラッド基板１７０の表面にエチレングリコールが付着することがあり、そのためこのコア材料１７４が充填されたコア溝１７１における光の伝搬性能は良好でなかった。さらに、消耗した離型剤は、約３０ショット毎に再度再形成する必要があり、高コストであった。
【００６８】
一方、図１に示す実施の形態１の光学素子１を、図２に示す成形金型２を用いて実際に作製した場合について説明する。実施の形態１に係る光学素子１の製造方法においては、図３を参照して前述したように、成形金型２と下部クラッド基板１０とを冷却し、型開きする工程において、型開きおよび離型が容易に行なうことができた（図３（ｃ））。この理由を以下に説明する。
【００６９】
下部クラッド基板１０は、例えば、ガラス（室温〜ガラス転移点における熱膨張係数が１０．０×１０-7であり、ガラス転移点以上は熱膨張率がさらに大きくなる）よりなる。また、成形金型２は、タングステンカーバイド（ＷＣ）を主成分とする超硬合金（熱膨張係数が６．０×１０-7）よりなる。したがって、下部クラッド基板１０は成形金型２に比べて熱収縮量が大きい。そのため、高温下でのプレス成形（図３（ｂ））の後に、プレス荷重を解放し、その状態で下部クラッド基板１０と成形金型２とを冷却した際に、離型用パターン２３が転写されて形成された二つの突起部１５（図３（ｃ））どうしの間の収縮量が、二つの離型用パターン２３どうしの間の収縮量よりも大きい。冷却によって成形金型２および下部クラッド基板１０が熱収縮すると、離型用パターン２３がテーパ面２３ａ（図２）を有しているので、突起部１５の内側のテーパ面が、離型用パターン２３のテーパ面２３ａ（図２）を滑りながら下方に移動する。したがって、吸着（リンキング）現象を引き起こすことがない。そのため、容易に型開き、離型が可能となる。
【００７０】
このように、図３（ｃ）に示すように、下部クラッド基板１０を成形金型２から取り出す際に、成形金型２の表面に形成されたコア溝成形パターン２１およびファイバガイド溝成形パターン２２（図２）を破損することがない。また、転写されたコア溝１１およびファイバガイド溝１２（図１）の形状を損なうことなく、高精度に成形されたコア溝１１およびファイバガイド溝１２を有する下部クラッド基板１０を得ることができた。また、成形金型２の表面に形成された保護膜（Ｐｔ−Ｉｒ）は、離型の際に剥離することはなく、１００００回の繰り返しプレス成形に耐え得ることができた。
【００７１】
また、図３（ｅ）に示している上部クラッド基板１３の設置工程においても、コアからの光の漏れ出しがないように、上部クラッド基板１３を設置することができた。上部クラッド基板１３の寸法は、下部クラッド基板２に形成されている突起部１５と干渉することのない程度に小さい大きさとしたので、上部クラッド基板１３でコア溝１１を完全に覆うことが可能である。それにより、下部クラッド基板１０および上部クラッド基板１３の間の隙間を十分に小さくできるので、コア溝１１に形成されたコア材料１４からの光の漏れ出しは、非常に小さかった。そのため、高性能な光学素子１を作製することができた。以上のように、上記従来の光学素子に比べて、低コストで、高性能な光学素子を作製することができた。
【００７２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る光学素子、成形金型および光学素子の製造方法について図面を用いて説明する。図４は、実施の形態２に係る光学素子４の構成を示す斜視図である。実施の形態２の光学素子４は、クラッドである下部クラッド基板４０と上部クラッド基板４３とを備えている。下部クラッド基板４０は、例えば、アノレミノシリケートガラス（軟化点６２０℃）よりなり、その大きさは、縦が８ｍｍで、横が２０．０ｍｍで、厚みが２ｍｍである。また、例えば、下部クラッド基板４０における平面形状の平坦部４６の表面は鏡面加工されていて、表面粗さはＲａ＝１．３ｎｍである。また、下部クラッド基板４０には、コア材料４４が充填されてコアとなるコア形状を有するコア溝４１と、光ファイバ（図示せず）を設置固定するためのファイバガイド溝４２とが形成されている。ファイバガイド溝４２は、光ファイバを設置した場合に、コア溝４１に光ファイバが接続するように形成されている。このとき、光ファイバとコア溝４１とが結合するように、例えば、コア溝４１とファイバガイド溝４２との間に図４に示すような段差を設けてもよい。
【００７３】
さらに、下部クラッド基板４０には、コア溝４１およびファイバガイド溝４２が形成された面に、テーパ面４５ａを有する２つの突起部４５が２つ形成されている。突起部４５は、コア溝４１を挟むように形成されている。突起部４５が形成されていることで、光学素子４の下部クラッド基板４０をプレス成形によって作製する際に、成形金型と離型しやすいという効果を奏する。なお、突起部４５は、コア溝４１およびファイバガイド溝４２の少なくとも一方を挟むように形成されていてもよい。
【００７４】
コア溝４１の断面形状は矩形であって、例えば、幅が６．０μｍで、高さが６．０μｍである。コア溝４１は、例えば、２分岐形状を有している。また、このコアの光学素子４の長手方向に対する長さは１０．０ｍｍである。また、ファイバガイド溝４２の断面形状は、最大幅が１４６μｍで、深さが１０５μｍのＶ字形状で、長さは１０．０ｍｍとなっている。テーパ面４５ａを有する、断面が逆Ｖ字形状の突起部４５は、最大幅１００μｍで、高さ１２０μｍで、各突起部４５間の最も近い箇所（下部クラッド基板４０の表面）での距離は５．０ｍｍである。また、下部クラッド基板４０に形成されたコア溝４１には、コア材料４４としてエポキシ系の樹脂が充填されていて、その屈折率は下部クラッド基板４０の屈折率よりも大きい。それにより、例えば、ファイバガイド溝４２に固定される光ファイバから送られてきた光を、コア溝４１と結合し、光をコア溝４１の内部に閉じこめることが可能となる。
【００７５】
また、コア材料４４をコア溝４１の内部に形成した下部クラッド基板４０の表面上には、コア溝４１を覆うように上部クラッド基板４３が設置固定されている。その際に、突起部４５とは干渉しない位置に上部クラッド基板４３を設置するようにする。なお、上部クラッド基板４３は、下部クラッド基板４０に形成された各突起部４５間内に挿入できるような大きさとすればよい。例えば、上部クラッド基板４３の大きさは、縦が４．５ｍｍで、横が１０．０ｍｍで、厚みが２．０ｍｍである。一方、各突起部４５間の距離は、前述のように例えば５.０ｍｍである。このような場合には、各突起部４５間に上部クラッド基板４３を固定することが可能である。すなわち、各突起部４５のいずれか一つを基準にして、その突起部４５に沿うように上部クラッド基板４３を固定することができる。それにより、光学素子を容易に作製することができる。また、この上部クラッド基板４３をさらに精密に加工し（例えば、縦を４.９５ｍｍとして）、各突起部４５間の距離である５.０ｍｍに近づけることにより、さらに高精度に精密な光学素子を作製することができる。ここで、突起部４５は二つとしたが、上部クラッド基板４３の位置決めが可能であればそれ以上の数でもよい。
【００７６】
次に、光学素子４を製造する際に用いる、プレス成形用の成形金型５について説明する。図５は、実施の形態２に係る成形金型５の構成を示す斜視図である。成形金型５は、プレス成形によって下部クラッド基板４０を製造する際に使用する。成形金型５は、プレス成形における高温でのプレス圧力に耐え得る強度を有している。例えば、成形金型５はタングステンカーバイド（ＷＣ）を主成分とする超硬合金よりなり、表面には、保護膜として、耐ガラス反応性、耐酸化性および高温強度に優れた白金−タンタル（Ｐｔ−Ｔａ）が形成されている。成形金型５の大きさは、縦が９ｍｍで、横が２１．０ｍｍで、厚みが５ｍｍである。成形金型５の平坦部５５の表面は鏡面加工され、表面粗さはＲａ＝１．２ｎｍとされている。
【００７７】
また、成形金型５に形成された平坦部５５の表面には、下部クラッド基板４０のコア溝４１およびファイバガイド溝４２の反転形状を有するコア溝成形パターン５１およびファイバガイド溝成形パターン５２が設置されている。なお、コア溝成形パターン５１およびファイバガイド溝成形パターン５２との間に図５に示すような段差があってもよい。さらに、成形金型５の表面には、テーパ面５３ａを有するＶ字形状の２つの溝である離型用パターン５３が、コア溝５１を挟むように設置されている。この離型用パターン５３を形成することで、プレス成形時の離型を容易に行なうことができる。なお、離型用パターン５３は、ファイバガイド溝成形パターン５２を挟むように形成されていてもよい。また、離型用パターン５３は、二箇所以上に形成されていても構わない。
【００７８】
例えば、コア溝成形パターン５１の断面形状は矩形で、幅が６．０μｍで、高さが６．０μｍである。コア溝成形パターン５１は２分岐形状を有していて、成形金型５の長手方向に対する長さは１０．５ｍｍである。また、ファイバガイド溝成形パターン５２の断面形状は、最大幅（底辺）が１４６μｍで、高さが１０５μｍの逆Ｖ字形状で、長さは１０．５ｍｍである。また、２つの離型用パターン５３は、幅が１００μｍで、深さが１２０μｍであり、各離型用パターン５３どうしの、最も近い箇所（成形金型５の表面）での距離は５．０ｍｍである。
【００７９】
次に、成形金型５を用いた、光学素子４の製造方法について説明する。図６（ａ）〜（ｅ）は光学素子４の製造方法を説明する工程図である。まず、成形金型５を下部クラッド基板の材料となる基板である被加工物４０ａ上に設置して、成形金型５および被加工物４０ａをプレス温度６３０℃に加熱する（図６（ａ））。なお、被加工物４０ａは、例えば、ガラスよりなり、大きさは、縦が７．５ｍｍで、横が１９．５ｍｍで、厚みが２．５ｍｍである。
【００８０】
被加工物４０ａが加熱により軟化したら、加熱したまま成形金型５を被加工物４０ａに押圧成形する（図６（ｂ））。このときの、プレス圧力は、例えば、４６０ｋｇｆ／ｃｍ2である。これにより、成形金型５の表面に形成されたコア溝成形パターン５１、ファイバガイド溝成形パターン５２（図５）および離型用パターン５３の形状を被加工物４０ａの表面に転写して形成する。
【００８１】
次に、プレス圧力を解放し、成形金型５および被加工物（下部クラッド基板４０）を冷却して型開きし、下部クラッド基板４０を得る（図６（ｃ））。下部クラッド基板４０には、コア溝４１および突起部４５が形成されている。また、ファイバガイド溝４２（図４）も形成されている。離型する際、成形金型５に離型用パターン５３が形成されているため、吸着（リンキング）現象が起こることがなく、容易に離型を行なうことができる。そのため、成形金型５および下部クラッド基板４０に破損が生じることがない。
【００８２】
次に、下部クラッド基板４０のコア溝４１の内部に、例えば、エポキシ系ＵＶ硬化樹脂よりなるコア材料４４を塗布形成する（図６（ｄ））。
【００８３】
最後に、２つの突起部４５の間に挿入され、かつ、コア溝４１を覆うように、上部クラッド基板４３を下部クラッド基板４０上に設置固定する（図６（ｅ））。この状態で、上部クラッド基板４３を介して、コア溝４１内のコア材料４４にＵＶ照射し、コア材料４４を固化させることにより光学素子４を得る。得られた光学素子４は、ファイバガイド溝４２に光ファイバを設置固定することで、光ファイバと光導波路とが精密に位置決めすることができる。
【００８４】
以上に説明したように、図４に示す実施の形態２の光学素子４を、図５に示す成形金型５を用いて実際に作製した。その際、図６（ｃ）に示す、成形金型５と下部クラッド基板４０とを冷却し、型開きする工程において、型開きおよび離型が容易に行なうことができた。下部クラッド基板４０は、例えば、ガラス（室温〜ガラス転移点における熱膨張係数が１０．０×１０-7であり、ガラス転移点以上は熱膨張率がさらに大きくなる）よりなる。また、成形金型２は、タングステンカーバイド（ＷＣ）を主成分とする超硬合金（熱膨張係数が６．０×１０-7）よりなる。したがって、下部クラッド基板４０は成形金型５に比べて熱収縮量が大きい。そのため、高温下でのプレス成形（図６（ｂ））の後に、プレス荷重を解放し、その状態で下部クラッド基板４０と成形金型５とを冷却した際に、離型用パターン５３が転写されて形成された二つの突起部４５（図６（ｃ））どうしの間の収縮量が、二つの離型用パターン５３どうしの間の収縮量よりも大きい。冷却によって成形金型５および下部クラッド基板４０が熱収縮すると、離型用パターン５３がテーパ面５３ａ（図５）を有しているので、突起部４５の内側のテーパ面が、離型用パターン５３のテーパ面５３ａ（図５）の内側を滑りながら下方に移動する。したがって、吸着（リンキング）現象を引き起こすことがない。そのため、容易に型開き、離型が可能となる。
【００８５】
下部クラッド基板４０を成形金型５から取り出す際に、成形金型５の表面に形成されたコア溝成形パターン５１およびファイバガイド溝成形パターン５２を破損することがない。また、転写されたコア溝４１およびファイバガイド溝４２の形状を損なうことなく、高精度な形状のコア溝４１およびファイバガイド溝４２を有する下部クラッド基板４０を得ることができた。また、成形金型５の表面に形成された保護膜（Ｐｔ−Ｔａ））は、離型の際に剥離することはなく、８０００回の繰り返しプレス成形に耐え得ることができた。
【００８６】
また、光学素子４の下部クラッド基板４０上に設置固定する上部クラッド基板４３は、その大きさが、下部クラッド基板４０上に配置された突起部４５と接触することなく、かつ、コア溝４１を覆うことが可能な大きさとする。それにより、下部クラッド基板４０および上部クラッド基板４３の間の隙間を十分に小さくできるので、コア溝４１に形成されたコア材料４４からの光の漏れ出しは、非常に小さく、高性能な光導波路を形成することができた。また、２つの突起部４５の間に、上部クラッドが挿入されるように設計すれば、上部クラッド基板４３を１つの突起部４５で位置決めし、固定することができる。
【００８７】
実施の形態１および２の光学素子１および４は、コア溝１１および４１とファイバガイド溝１２および４２を備えているが、コア溝１１および４１のみを備えていればよい。その場合には、成形金型２および５も、ファイバガイド溝成形パターン２２および５２を備えていないこととすればよい。
【００８８】
なお、実施の形態１および２において、下部クラッド基板１０および４０に形成された突起部１５および４５の代りに、その他の形状のテーパ面を有する溝や突起等の凹凸部が形成されていてもよい。それら凹凸部や突起部１５および４５は、少なくとも一箇所に形成されていればよい。また、形成箇所もコア溝１１および４１と、ファイバガイド溝１２および４２と、それらの間に形成された段差との箇所以外であればどこでもよい。例えば、突起部１５および４５は、コア溝１１および４１またはファイバガイド溝１２および４２を挟むように形成されていればよい。また、コア溝１１および４１とファイバガイド溝１２および４２との両方を挟むように形成されていもよい。なお、突起部１５および４５は、ファイバガイド溝１２、４２側または光導波路側（コア溝１１および４１側）のどちらかでもよいし、両方にまたがって形成されていてもよい。
【００８９】
また、成形金型２および５においても、同様に、離型用パターン２３および５３は、少なくとも一箇所形成されていればよく、その形状は、テーパ面を有する溝や突起等の凹凸形状であればよい。また、形成箇所もコア溝成形用パターン２１および５１と、ファイバガイド溝成形用パターン２２および５２と、それらの間に形成された段差との箇所以外であればどこでもよい。例えば、離型用パターン２３および２４は、コア溝成形用パターン２１および５１とファイバガイド溝成形用パターン２２および５２との少なくとも一方を挟むように形成されていればよい。また、ファイバガイド溝成形用パターン２２および５２側または光導波路側（コア溝成形用パターン２１および５１側）のどちらでもよいし、両方にまたがって形成されていてもよい。
【００９０】
また、実施の形態１および２において、成形金型２および５を構成する母材としては、タングステンカーバイト（ＷＣ）を主成分とする超硬合金を用い、保護膜として白金−イリジウム（Ｐｔ−Ｉｒ）または白金タンタル（Ｐｔ−Ｔａ）を用いた。しかし、これら以外であっても、成形金型２および５の母材として、超硬合金、サーメットおよびセラミックスのうちの少なくとも一つを含むものを用いればよい。なお、前記超硬合金は、タングステンカーバイト（ＷＣ）を主成分とするものであり、前記サーメットは、チタンナイトライド（ＴｉＮ）、チタンカーバイド（ＴｉＣ）、クロムカーバイド（Ｃｒ3Ｃ2）およびアルミナ（Ａ１2Ｏ3）のいずれかを主成分とするものであり、前記セラミックスは、アルミナ、サファイヤ（Ａ１2Ｏ3）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、クロムカーバイド（Ｃｒ3Ｃ2）、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）および窒化硼素（ＢＮ）のいずれかよりなるものであればよい。
【００９１】
また、保護膜として、その他のニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Ｐｔ）・パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏｓ）、ルテニウム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）、タングステン（Ｗ）およびタンタル（Ｔａ）の少なくとも一つ、あるいは、少なくとも一つを主成分とする合金を使用してもよい。
【００９２】
また、コア溝１１および４２およびファイバガイド溝１２および４２の断面形状も、上述以外の形状であってもよく、コア溝１１および４２も２分岐以外のものでもよい。
【００９３】
また、下部クラッド基板１０および４０および上部クラッド基板１３および４３は、アルミノシリケートガラスを使用しなくても、樹脂等のその他の材料を使用しても良い。また、コア材料１４、４４としてエポキシ系ＵＶ硬化樹脂を使用したが、その他の材料を使用しても良い。
【００９４】
また、実施の形態１および２の製造方法では、下部クラッド基板１０および４０（被加工物１０ａおよび４０ａ）のみをプレス成形したが、上部クラッド基板１３、４３をも成形により製作しても良く、その際には、上部クラッド基板１３および４３、あるいは、上部クラッド基板１３および４３と下部クラッド基板１０および４０の両方に凹凸形状を設けて、離型しやすくすればよい。なお、その場合は、それらの凹凸形状を干渉させずに組み立てることができるようにすれば望ましい。例えば、下部クラッド基板１０および４０には、ファイバガイド溝１２および４２側に凹凸形状を設けるようにすれば、上部クラッド基板１３および４３に凹凸形状があっても干渉することがない。
【００９５】
また、下部クラッド基板１０および４０に形成された突起部１５および４５を機械加工等により除去した後、上部クラッド基板１３および４３を下部クラッド基板１０および４０に設置固定してもよい。それにより、上部クラッド基板１３および４３の設置位置が限定されることがない。
【００９６】
なお、実施の形態１および２で具体的に示した、部品の材料や、構造は、あくまでも一例であり、本発明はこれらの具体例のみに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明は、プレス成形によって作製される高性能で低コストな光学素子等として有用である。また、本発明は、プレス成形において離型しやすい成形金型等として有用である。また、本発明は、高性能な光学素子を低コストで作製することができる光学素子の製造方法等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】実施の形態１に係る光学素子の構成を示す斜視図
【図２】実施の形態１に係る成形金型の構成を示す斜視図
【図３】実施の形態１に係る光学素子の製造方法を説明する工程図であって、図３（ａ）〜（ｅ）は各工程図
【図４】実施の形態２に係る光学素子の構成を示す斜視図
【図５】実施の形態２に係る成形金型の構成を示す斜視図
【図６】実施の形態２に係る光学素子の製造方法を説明する工程図であって、図６（ａ）〜（ｅ）は各工程図
【図７】従来の光学素子の構成を示す斜視図
【図８】従来の成形金型の構成を示す斜視図
【符号の説明】
【００９９】
１、４、１０７  光学素子
２、５、１０８  成形金型
１０、４０、１７０  下部クラッド基板
１１、４１、１７１  コア溝
１２、４２、１７２  ファイバガイド溝
１３、４３、１７３  上部クラッド基板
１４、４４、１７４  コア材料
１５、４５  突起部
１５ａ、２３ａ、４５ａ、５３ａ  テーパ面
１６、２６、４６、５６、１７５、１８５  平坦部
２１、５１、１８１  コア溝成形用パターン
２２、５２、１８２  ファイバガイド溝成形用パターン
２３、５３  離型用パターン
【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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