(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学機能部品及び、該光学機能部品との光学的接続部位を有するプラスチック構造体からなる光学機能部品付き光接続部材の製造方法であって、パルス幅が１０-12秒以下のレーザーの照射により、２つ以上の異種成分から構成されたブロック共重合体から構成され、２つのガラス転移温度を有し、低温側のガラス転移温度を示す成分が常温以下のガラス転移温度を示す成分であるプラスチック材料又はポリシラン系ポリマーが含まれているプラスチック材料からなり、光学機能部品が接触しているプラスチック構造体に、光学機能部品と光学的に接続された誘起構造部を形成することを特徴とする光学機能部品付き光接続部材の製造方法。
【請求項２】
誘起構造部が、プラスチック構造体内部に、レーザーの照射方向と平行又は垂直な方向に沿って延びている請求項１記載の光学機能部品付き光接続部材の製造方法。
【請求項３】
誘起構造部の屈折率と、プラスチック構造体における誘起構造部以外の部位の屈折率との屈折率差が、０．０００５以上である請求項１又は２記載の光学機能部品付き光接続部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック材料を用いた光学機能部品用接続材料および該接続材料を利用した光学機能部品の接続方法に関する技術分野に属しており、さらには光学機能部品が接しているプラスチック材料に超短パルスのレーザーを照射して構造や物性を変化させることにより、プラスチック材料の所定の部位に誘起構造部が形成されてなる光学機能部品用接続材料および該誘起構造部を利用して光学機能部品の接続部位を形成する光学機能部品の接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プラスチック構造体（部品）の表面や内部を高機能化する要求が高まってきている。このような高機能化の要求に対して、プラスチック構造体自身をポリマーアロイ化又は複合化する材料面での技術対応と、要求に合わせて機能部位を組み込んだり、構造の制御を行ったりする加工面での技術対応との２つの面での取り組みが行われている。例えば、プラスチック構造体の内部（バルク）の高機能化・高性能化では、電気や光の伝導性、光の透過性又は遮断性、水分やガスの透過性又は遮断性、熱・光・応力等の外部刺激に対する応答性又は記憶性などの様々な特性の要求に対応して、材料・加工面の両面から種々の技術的な取り組みがなされている。具体的には、プラスチック構造体の内部に、元のプラスチック内部の構造と異なった構造部位を形成する方法（技術）として、熱を加えることにより相分離（組成変化）、再結晶化（密度や結晶化度の変化）や熱反応を生じさせる方法、圧力や応力を加えることにより分子配向（配向度、光学的・機械的異方性）を促進したり電気的・光学的変化を促進したりする方法、光を照射することにより光反応（電気的化学結合反応）・光架橋（架橋や硬化）・光分解（結合の開裂）などを生じさせる方法が検討されてきている。このような方法（技術）の中で、熱や圧力などは、プラスチック構造体全体に作用させる場合が多く、プラスチック構造体内部における任意の場所（部位）に限定して作用させ、元のプラスチック構造体内部と異なる構造を形成するのは不向きである。一方、光は、本質的に、プラスチック構造体内部の任意の場所への作用させることに適した手段であり、より微細な構造制御による高機能化・高性能化の技術のトレンドに貢献できる可能性がある。
【０００３】
一方、レーザー光源に対する技術進歩は著しく、特に、パルスレーザーでは、ナノ秒（１０-9秒）のオーダーのパルス幅から、ピコ秒（１０-12秒）のオーダーのパルス幅へと超短パルス化が進んでおり、更に最近では、チタン・サファイア結晶などをレーザー媒質とするフェムト秒（１０-15秒）のオーダーのパルス幅を有するパルスレーザーなども開発されてきている。パルス幅が１０-12秒以下である（例えば、パルス幅がフェムト秒のオーダーである）超短パルスレーザー又はそのシステムは、通常のレーザーが持つ、指向性、空間的・時間的なコヒーレントなどの特徴を有するとともに、パルス幅が極めて狭いことから、同じ平均出力であっても、単位時間・単位空間当たりの電場強度が極めて高いという特徴を有している。そのため、この高い電場強度を利用して、超短パルスレーザーを物質中に照射して新たな構造（誘起構造）を形成させる試みが、無機ガラス材料を主な対象物として行われてきている。
【０００４】
また、高分子材料であるアモルファス・プラスチック等は、無機ガラス材料と比較して、ガラス転移温度が低い。これは、無機ガラス材料が共有結合で三次元的に結合してアモルファス構造が形成されているのに対して、高分子材料は、一次元的に共有結合で繋がった高分子鎖が三次元的に絡み合ってアモルファス構造が形成されていることを反映した結果である。従って、無機ガラス材料に対しては、大きな照射エネルギーで照射しないと、誘起構造が形成されないが、高分子材料では、高いエネルギーの照射は材料の劣化を引き起こす虞があるので、高いエネルギーの照射は回避する必要がある。
【０００５】
一方、光通信、光計測、光記録などの光利用分野などで光路のスイッチング、分岐・結合や、光波の偏光、増幅、干渉、回折などの目的で数多くの光学機能部品が使用されている。これらの光学機能部品は、予め、独立的に機能付与された部品として作製され、それぞれの機能を有する光学部品を組み合わせて、目的とするシステムが構築されている。このような光利用分野においても、電子利用分野と同様に、今後、光学装置の高密度や三次元積層による高集積システム化、小型システム化等の方向に向かうことが予測される。従って、光学機能部品のユニット化やモジュール化技術の開発が求められている。光学機能部品は、一般的に、無機ガラスや金属酸化物、プラスチック材料等の材料で構成された精密部品であり、ユニット化やモジュール化工程で、熱・圧力・反応性ガスなどによる作用は可能な限り時間的・空間的に限定することが望まれている。上述のように、光を利用した加工方法は、本質的に、任意の部位への作用が適した手段であり、高分子材料（プラスチック材料）を利用することにより、容易に光加工ができる可能性がある。具体的には、高分子材料は、熱伝導性が低いという特徴を有しているので、蓄熱し易い傾向がある。すなわち、高分子材料は熱運動が無機ガラス材料に比べて容易に起こり、運動や反応に必要な熱量が少なくて済むので、無機ガラス材料に比べて、比較的低い照射エネルギーでも誘起構造が形成される可能性がある。従って、特に超短パルスレーザーを用いた高分子材料の誘起構造の形成は、無機ガラスに比べて、低エネルギーのレーザーの照射によって任意の部位で且つその場で（ｉｎ−ｓｉｔｕ）形成できる利点を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高分子材料であるプラスチック構造体に関して、パルス幅が１０-12秒以下である（例えば、パルス幅がフェムト秒のオーダーである）超短パルスレーザーの照射による誘起構造形成の検討は、現在まで、無機ガラス材料ほどには行われていなかった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、光学機能部品が接しているプラスチック材料に、光学機能部品に損傷を与えずに光学機能部品との接続部位を形成して、円滑に光学機能部品との接続を行うことができる光学機能部品用接続材料および該誘起構造部を利用して光学機能部品の接続部位を形成する光学機能部品の接続方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、光学機能部品が接しているプラスチック材料に、光学機能部品との接続部位を任意の部位に設けて、三次元的に接続することができる光学機能部品用接続材料および該誘起構造部を利用して光学機能部品の接続部位を形成する光学機能部品の接続方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、光学装置の高密度や三次元積層による高集積システム化、小型システム化のための光学機能部品の有効なユニット化やモジュール化に必要な光学機能部品用接続材料および該誘起構造部を利用して光学機能部品の接続部位を形成する光学機能部品の接続方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成するため鋭意検討した結果、光学機能部品が接触しているプラスチック材料に、特定のパルス幅のレーザーを照射すると、光学機能部品に損傷を与えずに光学機能部品と接続された誘起構造部を形成することができ、該誘起構造部を利用すると、光学機能部品との接続部位を形成して、円滑に光学機能部品との接続を行うことができることを見出し、本発明を完成させた。
【０００９】
すなわち本発明は、光学機能部品及び、該光学機能部品との光学的接続部位を有するプラスチック構造体からなる光学機能部品付き光接続部材の製造方法であって、パルス幅が１０-12秒以下のレーザーの照射により、２つ以上の異種成分から構成されたブロック共重合体から構成され、２つのガラス転移温度を有し、低温側のガラス転移温度を示す成分が常温以下のガラス転移温度を示す成分であるプラスチック材料又はポリシラン系ポリマーが含まれているプラスチック材料からなり、光学機能部品が接触しているプラスチック構造体に、光学機能部品と光学的に接続された誘起構造部を形成することを特徴とする光学機能部品付き光接続部材の製造方法である。
【００１０】
前記誘起構造部は、プラスチック構造体内部に、レーザーの照射方向と平行又は垂直な方向に沿って延びていてもよい。
【００１１】
本発明では、誘起構造部の屈折率と、プラスチック構造体における誘起構造部以外の部位の屈折率との屈折率差は、０．０００５以上であることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の態様】
以下に、本発明を必要に応じて図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一の部材については、同一の符号を付している場合がある。
（誘起構造部の形成方法）
本発明では、光学機能部品が接触しているプラスチック材料に、パルス幅が１０-12秒以下のレーザー（「超短パルスレーザー」と称する場合がある）を外部から照射して、プラスチック材料に（例えば、プラスチック材料の表面又は内部に）光学機能部品との接続に利用される誘起構造部を形成している。図１は光学機能部品が接触しているプラスチック材料に誘起構造部を形成する方法の一例を示す概略鳥瞰図である。図１において、１はプラスチック材料、２は光学機能部品、３は誘起構造部、４は誘起構造未形成部、５はレンズ、６は超短パルスレーザー（単に「レーザー」と称する場合がある）、７は基板、Ｌはレーザー６の照射方向である。図１では、プラスチック材料１には予め光学機能部品２が接触して設けられており、具体的には、光学機能部品２の一部分（下部）がプラスチック材料１の内部に埋め込まれ且つ他の部分（上部）がプラスチック材料１の表面に現出している状態で、プラスチック材料１に光学機能部品２が接触して設けられている。この光学機能部品２が接触しているプラスチック材料１に、レーザー６を照射することにより、該レーザー６の照射による影響を受けて誘起構造部３が形成されている。誘起構造部３は、その端部の全部又は一部が光学機能部品２と接触している。
【００１５】
なお、誘起構造未形成部４は、レーザー６の照射による影響を受けておらず、誘起構造が形成されていない部位であり、元の構造を保持している。すなわち、誘起構造未形成部４は、元の状態又は形態を保持している。
【００１６】
レーザー６は、光学機能部品２が接触しているプラスチック材料１に向けて、照射方向Ｌの向きで、すなわちＺ軸と平行な方向で、照射している。なお、レーザー６はレンズ５を用いることにより焦点を絞って合わせることができる。従って、レーザーの焦点を絞って合わせる必要が無い場合等では、レンズを用いる必要はない。
【００１７】
また、プラスチック材料１は略直方体であり、その上面はＸ−Ｙ平面に対して平行、又はＺ軸に対して垂直となっている。なお、プラスチック材料１の形状としては、直方体を用いているが、如何なる形状のものであってもよく、またその大きさも特に制限されない。また、光学機能部品２が接触しているプラスチック材料１は、基板７上に設けられているが、該基板７はなくてもよい。
【００１８】
８ａはレーザー６の照射をし始めたときの焦点を合わせた最初の位置又はその中心位置（「照射開始位置」と称する場合がある）、８ｂはレーザー６の照射を終えたときの焦点を合わせた最終の位置又はその中心位置（「照射終了位置」と称する場合がある）であり、８ｃはレーザー６の照射の焦点又はその中心位置（単に「焦点位置」と称する場合がある）が照射開始位置８ａから照射終了位置８ｂに移動する移動方向である。８はレーザー６の照射の焦点位置又は焦点の中心位置が移動した軌跡（「焦点位置軌跡」と称する場合がある）である。すなわち、図１では、レーザー６の焦点位置を、照射開始位置８ａから照射終了位置８ｂにかけて、焦点位置の移動方向８ｃの方向で、連続的に直線的に移動させており、該移動した焦点位置の軌跡が焦点位置軌跡８である。該焦点位置軌跡８において、焦点位置が移動した方向８ｃは、レーザー６の照射方向Ｌと垂直な方向（図１では、Ｘ軸と平行な方向）となっている。
【００１９】
具体的には、光学機能部品２が接触しているプラスチック材料１にレーザー６が照射方向Ｌの方向で照射されて、前記レーザー６の焦点位置軌跡８上の各焦点位置及びその周辺部（近辺部）において、プラスチック材料１に誘起構造が形成されている。
【００２０】
また、レーザー６の照射に際して、その焦点の位置を連続的に移動させているので、プラスチック材料１の誘起構造が形成される部位も焦点位置の移動に応じて連続的に移動して、移動方向に延びて誘起構造が形成された部位からなる誘起構造部３が形成されている。図１に示すように、レーザー６の焦点位置を、移動方向８ｃの方向に、照射開始位置８ａから照射終了位置８ｂに移動させた場合、移動方向８ｃの方向に沿って形成された誘起構造部３を形成することができる。従って、誘起構造部３の長手方向は、移動方向８ｃの方向である。
【００２１】
このように、本発明では、レーザー６の焦点の位置を移動させることにより、焦点位置の移動方向に連続的に誘起構造が形成された誘起構造部３を形成させることができる。この際、照射開始位置や照射終了位置、或いは照射開始位置から照射終了位置にかけての部位を、光学機能部品の面又はその周辺部位とすることにより、誘起構造部のいずれかの端部の一部又は全部を、光学機能部品と接触させることができ、光学機能部品と接続された誘起構造部とすることができる。なお、図１では、誘起構造部３における照射終了位置８ｂ側の端面が、光学機能部品２の端面と接続されている。
【００２２】
レーザー６の焦点位置の移動方向は、特に制限されず、如何なる方向であってもよい。例えば、レーザー６の照射方向Ｌに対して、垂直な方向、平行な方向（レーザー６の照射方向と同一の方向又は反対の方向）、斜めの方向などが挙げられる。レーザー６の焦点位置は、何れかの方向のみに直線的に移動させることもでき、種々の方向に曲線的に移動させることもできる。また、レーザー６の焦点位置は、連続的又は間欠的に移動させることもできる。
【００２３】
レーザー６の焦点位置を移動させる速度（移動速度）は、特に制限されず、プラスチック材料の材質やレーザー６の照射エネルギーの大きさ等に応じて適宜選択することができる。なお、前記移動速度をコントロールすることにより、誘起構造部の大きさ等をコントロールすることも可能である。
【００２４】
また、超短パルスレーザーは、単数で用いてもよく、複数で用いてもよい。すなわち、超短パルスレーザーを照射する際には、１光束で照射する方法や、多光束干渉で照射する方法を採用することができる。なお、多光束干渉で照射する方法とは、複数のレーザーを多方向から照射して、その交点又はその近傍に誘起構造部を形成するような光の干渉を利用して照射する方法を意味しており、一光束で照射する方法とは、前記のような光の干渉を利用せずに、単一のレーザー（単光源）で照射する方法を意味している。例えば、２光束干渉でレーザーを照射する方法としては、２台のレーザーを用いて照射する方法や、ビームスプリッター（例えば、ハーフミラー、プリズム、グレーティングなど）を用いて１台のレーザーによる光を分光して照射する方法などを採用することができる。
【００２５】
本発明において、誘起構造部の形状としては、特に制限されず、例えば、円柱状、楕円柱状、円錐状、釣り鐘状、棚状、球状、直方体状、立方体状などの形状を含む種々の形状が挙げられる。なお、誘起構造部の形状が、球状、直方体状や立方体状の場合は、通常、超短パルスレーザーの照射点に直接的に各誘起構造部が独立して形成された形態となっており、一方、円柱状、楕円柱状、円錐状、釣り鐘状や棚状の場合は、通常、超短パルスレーザーの照射点が移動した方向に誘起された部位が連続的に形成されている形態となっている。
【００２６】
本発明では、例えば、図１で示されるように、誘起構造部は、超短パルスレーザーの焦点位置又は照射位置を起点にし、照射方向側に構造の変化等により形成された誘起構造部位が、焦点位置の移動方向（長手方向）に向かって連続して形成されているような状態又は形態として作製することができる。具体的には、焦点位置を照射方向に垂直な方向に直線的に移動させた場合、長手方向に対する垂直断面形状が、焦点位置を起点として（すなわち、上端として）、照射方向に延びた又は拡がるような略楕円形状又は略長方形状となり、該長手方向に対する垂直断面形状が焦点の移動方向（長手方向）に連続して形成されたような誘起構造部を形成することができる。
【００２７】
また、本発明では、レーザーの焦点位置は、二次元的や三次元的にも移動させることができるので、二次元的や三次元的な構造を有する誘起構造部（例えば、棚状の誘起構造部など）を形成することもできる。
【００２８】
本発明では、誘起構造部としては、例えば、構造の変化による構造変化部であってもよく、また孔（空洞部）が形成されることによる孔であってもよく、さらにまたプラスチック内部から隆起して独立的に形成されている円錐状ないし釣り鐘状の隆起物であってもよい。なお、前記構造変化部や孔は、二次元的のみならず、三次元的にも任意に形成することができる。
【００２９】
前記誘起構造部が構造変化部である場合、その構造の変化としては、相分離（例えば、結晶化などによる相転移など）による構造の変化が主として挙げられるが、その他に、熱溶融・冷却による構造の変化、架橋反応や硬化反応による構造の変化、分解反応による構造の変化などの物理的及び／又は化学的な構造の変化が挙げられる。なお、構造の変化としては、前記例示の構造の変化は、複数組み合わされていてもよく、例えば、相分離による構造の変化とともに、他の形態による構造の変化が併用されていてもよい。また、構造の変化の程度は、均一であってもよく、不均一であってもよい。従って、誘起構造部は、変化した程度が均一的であるように構造が変化して形成されているような構成であってもよく、また、誘起構造未形成部側の端部から内部又は焦点位置若しくはその中心に向かって、変化した程度が徐々に連続的に増加するように構造が変化して形成されているような構成であってもよい。従って、誘起構造部と、誘起構造未形成部との界面（又は境界）は、明瞭又は不明瞭となっていてもよい。
【００３０】
誘起構造部が孔である場合、例えば、プラスチック材料の大気と接触する面（表面）から焦点を合わせて、レーザーを照射し始めることにより、孔を形成する方法を採用することができる。このように表面から焦点を合わせると、焦点が合わせられた部位が気化して除去されて、孔が形成されると推察される。
【００３１】
誘起構造部がプラスチック内部から隆起して独立的に形成されている円錐状ないし釣り鐘状の隆起物である場合、その形成方法としては、プラスチック表面に前記隆起物をプラスチック内部から隆起させる形成方法であれば特に限定されないが、プラスチック表面から、例えば、５〜１５０μｍ（好ましくは１０〜１２０μｍ、さらに好ましくは２０〜１００μｍ）程度の深さにレーザーの焦点を合わせて照射する方法が好適である。
【００３２】
なお、本発明では、誘起構造部とプラスチック材料における誘起構造部以外の部位（誘起構造未形成部）との特性・特質の違いを利用して、外部からのエッチング作用により、誘起構造部と誘起構造未形成部とのうちいずれか一方の部位を選択的に除去して、接続部位として必要な部位を選択的に残存させることも可能である。例えば、誘起構造部を選択的に除去することにより、空洞部や溝部などを形成することができる。また、誘起構造未形成部を選択的に除去することにより、種々の形状又は形態で形成された誘起構造部のみからなる部位を形成することができる。外部からのエッチング作用としては、酸・アルカリ・有機溶剤などの化学的作用や、プラズマ・紫外線光などの高エネルギー作用を利用したものなどを採用することができる。
【００３３】
本発明では、１つのプラスチック材料において、誘起構造部の数は、特に制限されず、単数であってもよく、複数であってもよい。内部に複数の誘起構造部が形成されているプラスチック材料では、適度な間隔を隔てて誘起構造部を積層したような積層構造とすることも可能である。１つのプラスチック材料の内部に複数の誘起構造部が設けられている場合、誘起構造部間の間隔は、任意に選択することができる。前記誘起構造部間の間隔は、５μｍ以上であることが好ましい。プラスチック材料の内部に設けられた誘起構造部間の間隔が５μｍ未満であると、誘起構造部の作製時に誘起構造部同士が融合して、独立した複数の誘起構造部とすることができない場合がある。
【００３４】
本発明では、誘起構造部の大きさ、形状、構造の変化の程度などは、レーザーの照射時間、レーザーの焦点位置の移動方向やその速度、プラスチック材料の材質の種類、レーザーのパルス幅の大きさや照射エネルギーの大きさ、レーザーの焦点を調整するためのレンズの開口数や倍率などにより適宜調整することができる。
【００３５】
このように、超短パルスレーザーを、その焦点をレンズを利用して絞って合わせて、プラスチック材料の任意の部位（又は箇所）に照射し、必要に応じて前記レーザーの焦点位置（又は照射位置）を移動させることにより、誘起構造部を任意の部位（特に内部の部位）に設けることができる。前記レーザーの焦点位置の移動は、レーザー及びレンズと、プラスチック材料との相対位置を動かせることにより、例えば、レーザー及びレンズ、及び／又はプラスチック材料を移動させることにより、行うことができる。具体的には、例えば、２次元又は３次元の方向に精密に動かすことができるステージ上にプラスチック材料（照射サンプル）を設置し、超短パルスレーザー発生装置及びレンズを前記プラスチック材料に対して焦点が合うよう（任意の部位でよい）に固定し、前記ステージを動かせて焦点位置を移動させることにより、プラスチック材料の任意の部位に、目的とする形状の誘起構造部を作製することができる。なお、前記ステージの移動速度、移動方向や移動時間などをコントロールすることにより、レーザーの照射を２又は３次元的な連続性を持って任意に行うことができる。
【００３６】
このように、本発明では、超短パルスレーザーをその焦点を絞って照射して、必要に応じて前記焦点位置を移動させるという簡単な操作により、光学機能部品が接しているプラスチック材料の任意の部位（内部など）に円滑に誘起構造部を形成できる。そして、前記誘起構造部を利用して、光学機能部品が接しているプラスチック材料に光学機能部品との接続部位を任意の部位に設けることができ、光学機能部品と三次元的に接続された接続部位を形成することができる。このような接続部位としては、任意の部位に形成された誘起構造部をそのまま接続部位としてもよく、また、任意の部位に形成された誘起構造部に囲まれている誘起構造未形成部を接続部位としてもよい。
【００３７】
なお、具体的には、例えば、プラスチック材料に超短パルスレーザーが照射されると、プラスチック材料におけるレーザーが照射された照射部と、該照射部の近辺部とは、プラズマ発生など化学的・物理的作用を受けながら、局部的に高温状態となり、その後、照射の終了や、照射部の移動（例えば、二次元的な移動や三次元的な移動）に伴い、照射されていた照射部及びその近辺部は、通常は、常温に戻される。この照射により、任意の部位に誘起構造が形成された誘起構造部と、誘起構造が形成されていない誘起構造未形成部とが形成される。
【００３８】
本発明では、例えば、誘起構造部がプラスチック材料の内部に形成されている場合、誘起構造部（構造変化部や孔など）の大きさとしては、直径又は１辺の長さが１ｍｍ以下（好ましくは５００μｍ以下）であってもよい。なお、誘起構造部が孔である場合は、該孔の径（又は幅）としては、例えば、０．１〜１０００μｍ、好ましくは０．１〜１００μｍ、さらに好ましくは０．５〜３０μｍ程度の範囲から選択することができる。このように、誘起構造部の大きさが極めて小さくても、レーザーとして超短パルスレーザーを用いることにより、精密に誘起構造部を制御して作製することができる。また、誘起構造部がプラスチック材料の表面に形成されている場合（すなわち、プラスチック構造体がその表面に誘起構造部として隆起物を有している場合）、隆起物の円錐や釣り鐘の底面の直径は０．３〜３０μｍ（好ましくは１〜２０μｍ）程度であり、高さは０．１〜１０μｍ（好ましくは０．５〜８μｍ）程度であってもよい。なお、隆起物の間隔（底面の円の中心間距離）は、底面の直径と同じかそれ以上（例えば、直径〜直径の１０倍程度、好ましくは、直径〜直径の５倍程度）であることが好ましい。
【００３９】
［プラスチック材料］
プラスチック材料は、有機系高分子や無機系高分子などの各種ポリマー成分により構成されている。ポリマー成分は単独で又は２種以上組み合わせられていてもよい。前記有機系高分子としては、特に制限されず、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂など種々の有機系の樹脂を用いることができる。有機系高分子としては、熱可塑性樹脂、なかでも２つ以上のガラス転移温度（ガラス転移点）を有する熱可塑性樹脂材料を好適に用いることができる。プラスチック材料がこのような２つ以上のガラス転移温度（ガラス転移点）を有する熱可塑性樹脂材料であると、超短パルスレーザーの照射により相分離が生じて、構造が変化した誘起構造部を形成することができる。２つ以上のガラス転移温度を有する熱可塑性樹脂材料には、熱的な運動性が異なったお互いに相溶性のない２つ以上の成分を含んで構成された材料系が含まれる。このような材料系としては、２つ以上の異種材料のブレンド物（例えば、２種以上のホモポリマー及び／又はランダム共重合体のブレンド物、２種以上のブロック共重合体のブレンド物など）、２つ以上の異種成分から構成されたブロック共重合体などが挙げられる。
【００４０】
プラスチック材料が、ガラス転移温度が常温（例えば、２３℃）以下である場合、常温近傍の温度において十分な柔軟性を有している。そのため、非相溶性成分として、常温（例えば、２０〜２５℃、特に２３℃）以下のガラス転移温度を有するプラスチック材料を含むブレンド物の材料系では、各プラスチック材料の成分比を調整することにより、常温において任意に柔軟性を調整することができ、取り扱いを容易にすることが可能である。
【００４１】
また、例えば、２つ以上の異種成分から構成された２つのガラス転移温度を有する材料系において、常温（例えば２０〜２５℃、特に２３℃）以下のガラス転移温度（Ｔg1）を示す成分（Ｔg1成分）が低温側のガラス転移温度を示す成分である場合には、高温側のガラス転移温度を示す成分（Ｔg2成分）のガラス転移温度（Ｔg2）以上の温度（Ｔ3）から温度を降下させる（低下させる）と、まず、温度Ｔg2の近傍で、Ｔg2成分は運動性が低下して固化し、一方、Ｔg1成分はまだ十分な運動性を有した状態で常温（例えば２０〜２５℃、特に２３℃）まで冷却されることになる。このとき、特に、温度Ｔg1とＴ3とが一定の場合、２つのガラス転移温度（Ｔg1、Ｔg2）の温度差（Ｔg2−Ｔg1）が大きい程、Ｔg2成分はより速く固化することになり、常温までの冷却過程では、高温側のガラス転移温度を示す成分（Ｔg2成分）が固化した状態での低温側のガラス転移温度を示す成分（Ｔg1成分）のみの運動期間が長くなる。しかも、特に、低温側のガラス転移温度Ｔg1が常温（例えば、２０〜２５℃、特に２３℃）以下であると、常温まで冷却される過程で、すなわち、Ｔg2〜常温の温度領域で、Ｔg1成分による十分な運動性と緩和性とを保ちながら、相分離構造が形成され、誘起構造部が形成されることになる。この際、プラスチック材料が組成比が勾配を有している形態で複数の成分（ポリマー成分）を含有していると、多少の超短パルスレーザーのエネルギーのばらつきがあっても、プラスチック材料（被照射体）の構成成分の傾斜構造により緩和され、結果的に照射により得られた誘起構造部のサイズの制御が行い易くなる。従って、超短パルスレーザーのエネルギーにばらつきがあっても、誘起構造部の大きさ（厚みや長さなど）のばらつきの幅を低減して、一定又はほぼ一定の大きさに制御された誘起構造部を形成することも可能である。
【００４２】
なお、これらの材料系の中で、異種材料のブレンド物はブレンドする各成分の成分比を変えることや分散加工条件を変えることにより、その構造形態として、ドメイン状、シリンダー状、層状、共連続状などの様々な非相溶な形態を作り出す事が出来る。一方、ブロック共重合体並びにそれらのブレンド物（２種以上のブロック共重合体のブレンド物）は、ブロック的に結合された高分子鎖の非相溶性が系全体の非相溶性を担っているので、その構造形態としては前記例示の非相溶な形態が挙げられ、該非相溶な形態としては、ブレンド物よりもより一層微細なものにすることが出来る。
【００４３】
このように、プラスチック材料に、超短パルスレーザーの照射を行うと、超短パルスレーザーの照射部において、一旦ミクロドメイン熱溶融が起こり、照射の終了や照射部の移動により、再度相分離構造が形成され、この際、相分離構造の再生時に架橋（硬化）反応などが並列的に起こると、相分離が一層促進され、出来上がった相分離構造は、元の相分離構造よりもドメイン構造などの寸法や形態が大きくなる場合がある。従って、誘起構造部としては、ミクロ相分離構造の寸法又は形態が大きくなるように、構造が変化して形成されていることが好ましい。
【００４４】
特に、誘起構造部が、特定の成分を選択的に含んだり、架橋（硬化）や光異性化などを起こしたりすることにより、元の成分又はその構造とは異なるように化学的変化を起こし形成されている場合には、屈折率等の物理的特性にも変化（変調）が生じている場合がある。誘起構造部におけるドメインの構造部の屈折率が、誘起構造が形成されていない誘起構造未形成部におけるドメインの構造部の屈折率に対して、０．０００５以上異なっていれば（すなわち、前記各部の屈折率の差が０．０００５以上であれば）、光導波路などの光学的な機能材料として、使用出来る可能性がある。従って、本発明では、誘起構造部と、誘起構造未形成部との屈折率の差が０．０００５以上となるように、誘起構造部が形成されていることが好ましい。このような誘起構造部の屈折率と、誘起構造未形成部の屈折率との差としては、０．０００５以上（好ましくは０．０００８以上、さらに好ましくは０．００１以上）であることが望ましい。また、前記屈折率差は、０．００５以上（特に０．０１以上）であると、光学的な機能材料としてより一層有効に使用できる。
【００４５】
このようなプラスチック材料としては、各種の高分子材料を組み合わせて用いることができる。従って、本発明では、このような数多くある組み合わせを利用することができ、極めて有用な方法である。なお、高分子材料の相溶性やガラス転移温度などの各種特性は、例えば、ポリマーハンドブックなどに記載されている。なお、プラスチック材料は、相溶系であってもよく、非相溶系であってもよい。
【００４６】
具体的には、超短パルスレーザーの照射により相分離を起こすことができるとともに、２つ以上のガラス転移温度を発現する高分子材料の組み合わせの中で、例えば、低温側のガラス転移温度が常温（例えば、２０〜２５℃、特に２３℃）以下で光学的に透明性を有するアモルファスな成分としては、例えば、ポリイソプレンやポリブタジエンなどのポリジエン類；ポリイソブチレンなどのポリアルケン類；ポリアクリル酸ブチル、ポリアクリル酸エチルなどのポリアクリル酸エステル類；ポリブトオキシメチレンなどのポリビニルエステル類；ポリウレタン類；ポリシロキサン類；ポリサルファイド類；ポリフォスファゼン類；ポリトリアジン類；ポリカーボラン類などが挙げられる。なお、これらのうちポリジエン類、ポリアルケン類、ポリアクリル酸エステル類、ポロシロキサン類などは、ガラス転移温度が低いことを利用して粘着剤の構成成分として幅広く使用されている。
【００４７】
また、高温側にガラス転移温度を有し光学的に透明性の高い材料としては、ポリカーボネート（ＰＣ）；ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのメタクリレート系樹脂；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル系樹脂；ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）（ポリエーテルサルホン）；ポリノルボルネン；エポキシ系樹脂；ポリアリール；ポリイミド；ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）；ポリアミドイミド；ポリエステルイミド；ポリアミド；ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）などのスチレン系樹脂；ポリフェニレンエーテルなどのポリアリーレンエーテル；ポリアリレート；ポリアセタール；ポリフェニレンスルフィド；ポリスルホン（ポリサルホン）；ポリエーテルエーテルケトンやポリエーテルケトンケトンなどのポリエーテルケトン類などが挙げられる。
【００４８】
２つ以上のブロックからなるブロック共重合体の高分子鎖のミクロ相分離により、２つ以上のガラス転移温度を有するブロック共重合体は、上記の低温側にガラス転移温度を発現する成分と、高温側にガラス転移温度を発現する成分とを適当に組み合わせて、ブロック共重合体となるように重合（共重合）して、共重合化すれば良い。重合方法（共重合方法）としては、特に制限されず、例えば、リビングアニオン重合法、リビングカチオン重合法、リビングラジカル重合法などの公知のリビング重合法を採用することができる。
【００４９】
なお、このような熱可塑性樹脂材料のガラス転移温度は、２つ以上であれば、２つであってもよく、３つ以上であってもよい。該熱可塑性樹脂材料としては、２つのガラス転移温度を有するポリマーが好適であり、特に、２つのガラス転移温度を有するブロック共重合体からなるポリマーが好ましい。
【００５０】
また、フッ化ビニリデン系樹脂、ヘキサフルオロプロピレン系樹脂、ヘキサフルオロアセトン系樹脂等のフッ素系樹脂を用いることもできる。
【００５１】
さらにまた、ポリシラン等のポリシラン系ポリマーが配合されていても良い。プラスチック材料にポリシラン系ポリマーが含まれていると、プラスチック材料の機械的特性を向上させることができ、優れた作業性で誘起構造部を形成することができる。また、ポリシラン系ポリマーは、光照射により構造がケイ素−ケイ素結合（Ｓｉ−Ｓｉ結合）が切断されて、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合）やシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）が生成して、屈折率が大きく変化したり（例えば、低下したり）、ラジカルを発生したりするなどの特徴を有しており、複合材料として有用である。なお、ポリシラン系ポリマーは、ケイ素−ケイ素結合を有する主鎖から構成されているポリマーである。主鎖のケイ素原子に置換している置換基としては、特に制限されず、例えば、水素原子、有機基、ハロゲン原子などが挙げられる。ポリシラン系ポリマーは、ホモポリマーであってもよく、コポリマーであってもよい。具体的には、ポリシラン系ポリマーとしては、例えば、ポリ（ジメチルシラン）、ポリ（メチルエチルシラン）、ポリ（メチルプロピルシラン）、ポリ（メチルブチルシラン）、ポリ（メチルヘキシルシラン）、ポリ（ジヘキシルシラン）、ポリ（ジドデシルシラン）等のポリ（アルキルアルキルシラン）；ポリ（メチルシクロヘキシルシラン）等のポリ（アルキルシクロアルキルシラン）；ポリ（メチルフェニルシラン）等のポリ（アルキルアリールシラン）；ポリ（ジフェニルシラン）等のポリ（アリールアリールシラン）；ポリフェニルシリン、ポリメチルシリン等のケイ素原子の３次元構造を有する（ケイ素原子が３次元的に結合された構造を有する）ケイ素原子含有ポリマーなどのホモポリマーや、ポリ（ジメチルシラン−メチルシクロヘキシルシラン）、ポリ（ジメチルシラン−メチルフェニルシラン）などのコポリマーなどが挙げられる。
【００５２】
高分子材料（ポリマー）の分子量（重量平均分子量など）は特に制限されない。高分子材料の分子量（重量平均分子量など）は、目的とするプラスチック材料に応じて適宜選択することができ、例えば、１，０００以上（好ましくは１０，０００〜５００，０００程度）の範囲から選択することができる。
【００５３】
なお、本発明では、プラスチック材料は、無機化合物や金属化合物などの他の材料を分散状態で含んだ複合体や他の材料を層状の状態で含んだ積層体であってもよい。また、必要に応じて架橋剤、滑剤、静電防止剤、可塑剤、分散剤、安定剤、界面活性剤、無機あるいは有機の充填剤など含有していてもよい。
【００５４】
なお、プラスチック材料は、可視光波長領域（例えば、４００ｎｍ〜８００ｎｍ）において全光線透過率が１０％以上（好ましくは５０％以上、さらに好ましくは８５％以上）であることが好ましい。このように、１０％以上の光透過性を有していると、波長が可視光波長領域にある超短パルスレーザーの照射により、レーザー加工が容易に出来るようになる。従って、可視光の波長領域において、著しい光吸収や散乱を起こす着色したプラスチック材料や、散乱性粒子を多量に含むプラスチック材料は望ましくない。なお、プラスチック材料の透過率が１０％以上であると、超短パルスレーザー光の強度をサンプル中で減衰させることなく焦点を合わせることができる。また、プラスチック材料の透過率が１０％以上であると、プラスチック材料の内部の状態を視認することができるので、超短パルスレーザーの照射位置又は焦点位置や、構造の変化の度合いなどを視認することができ、プラスチック材料への超短パルスレーザーの照射を有効に行うことができる。
【００５５】
（レーザー）
プラスチック材料を加工する際に使用する超短パルスレーザーとしては、パルス幅が１０-12秒以下であれば特に制限されず、パルス幅が１０-15秒のオーダーのパルスレーザーを好適に用いることができる。パルス幅が１０-15秒のオーダーであるパルスレーザーには、パルス幅が１×１０-15秒〜１×１０-12秒であるパルスレーザーが含まれる。より具体的には、超短パルスレーザーとしては、パルス幅が１０×１０-15秒〜５００×１０-15秒（好ましくは５０×１０-15秒〜３００×１０-15秒）程度であるパルスレーザーが好適である。
【００５６】
パルス幅が１０-12秒以下である超短パルスレーザーは、例えば、チタン・サファイア結晶を媒質とするレーザーや色素レーザーを再生・増幅して得ることができる。
【００５７】
超短パルスレーザーにおいて、その波長としては、例えば、可視光の波長領域（例えば、４００〜８００ｎｍ）であることが好ましい。また、超短パルスレーザーにおいて、その繰り返しとしては、例えば、１Ｈｚ〜８０ＭＨｚの範囲から選択することができ、通常、１０Ｈｚ〜５００ｋＨｚ程度である。
【００５８】
なお、超短パルスレーザーの平均出力又は照射エネルギーとしては、特に制限されず、目的とする誘起構造部の大きさやその構造変化の種類又は該変化の程度等に応じて適宜選択することができ、例えば、５００ｍＷ以下（例えば、１〜５００ｍＷ）、好ましくは５〜３００ｍＷ、さらに好ましくは１０〜１００ｍＷ程度の範囲から選択することができる。このように、超短パルスレーザーの照射エネルギーは低くてもよい。そのため、プラスチック材料への超短パルスレーザーの照射による光学機能部品への熱的な影響を抑制又は防止することができ、光学機能部品がプラスチック材料に接触して予め設けられていても、光学機能部品に損傷を与えずに光学機能部品の接続部位の形成に利用する誘起構造部を形成することができる。
【００５９】
また、超短パルスレーザーの照射スポット径としては、特に制限されず、目的とする誘起構造部の大きさやその誘起構造の種類又は該誘起された構造の程度、レンズの大きさや開口数又は倍率などに応じて適宜選択することができ、例えば、０．１〜１０μｍ程度の範囲から選択することができる。
【００６０】
［光学機能部品の接続部位］
プラスチック材料に形成された誘起構造部は、通常、誘起構造未形成部と物性が異なっており、元の状態から物性が変化している。このような変化する物性は、特に制限されず、例えば、電気的特性（耐電圧、抵抗率、誘電率など）、光学的特性（着色性、光吸収性、発光性、屈折率、光線透過率、光学的角度偏差など）、機械的特性（強度、伸度、粘弾性など）、熱的特性（耐熱性など）、物理的特性（溶解度、ガス透過性、吸湿性など）などが挙げられる。特に本発明では、構造の変化により屈折率が変化した誘起構造部（屈折率変化部）を有していることが好ましい。すなわち、誘起構造部と誘起構造未形成部とは屈折率が異なっていることが好ましい。
【００６１】
本発明では、プラスチック材料に形成された誘起構造部は、プラスチック材料と接触している光学機能部品と接続して形成されており、光学機能部品の接続部位の形成に利用することができる。光学機能部品が接触しているプラスチック材料に、光学機能部品の接続部位として利用される誘起構造部が形成されたものとしては、例えば、図１で示されているように、プラスチック材料１の内部に、光学機能部品２の一部分が埋め込まれ且つ他の部分がプラスチック材料１の表面に現出している状態のものや、図２〜７で示される形態を有するものなどが挙げられる。図２〜７は、それぞれ、本発明の光学機能部品の接続方法の例を示す概略断面図である。
【００６２】
図２では、光学機能部品２１ａ及び光学機能部品２１ｂの一方の面（片面）にプラスチック材料１１が接触して予め設けられており、この光学機能部品（２１ａ，２１ｂ）が接触しているプラスチック材料１１に超短パルスレーザーを照射することにより、光学機能部品２１ａのみに接続された誘起構造部３１ａと、光学機能部品２１ａ及び光学機能部品２１ｂに接続された誘起構造部３１ｂとがプラスチック材料１１の内部に形成されている。前記誘起構造部３１ａは光学機能部品２１ａとの接続部位となり、前記誘起構造部３１ｂは光学機能部品２１ａ及び光学機能部品２１ｂとの接続部位となっている。なお、プラスチック材料１１の他方の面には、基材７１が設けられている。
【００６３】
図３では、光学機能部品２２ａ及び光学機能部品２２ｂの一方の面にプラスチック材料１２ａが接触して予め設けられ、他方の面にプラスチック材料１２ｂが接触して予め設けられており、この光学機能部品（２２ａ，２２ｂ）が接触しているプラスチック材料（１２ａ，１２ｂ）に超短パルスレーザーを照射することにより、光学機能部品２２ａのみに接続された誘起構造部３２ａがプラスチック材料１２ａの内部に形成され、且つ光学機能部品２２ａ及び光学機能部品２２ｂに接続された誘起構造部３２ｂがプラスチック材料１２ｂの内部に形成されている。前記誘起構造部３２ａは光学機能部品２２ａとの接続部位となり、前記誘起構造部３２ｂは光学機能部品２２ａ及び光学機能部品２２ｂとの接続部位となっている。なお、プラスチック材料１２ａの光学機能部品２２ａ及び光学機能部品２２ｂと反対側の面には、基材７２が設けられている。
【００６４】
図４では、光学機能部品２３ａ及び光学機能部品２３ｂの一方の面（片面）にプラスチック材料１３が接触して予め設けられており、この光学機能部品（２３ａ，２３ｂ）が接触しているプラスチック材料１３に超短パルスレーザーを照射することにより、光学機能部品２３ａに接続された誘起構造部３３ａがプラスチック材料１３の表面に円錐状や釣り鐘状の隆起物として形成され、且つ光学機能部品２３ｂに接続された誘起構造部３３ｂがプラスチック材料１３の表面に円錐状や釣り鐘状の隆起物として形成されている。前記誘起構造部３３ａは光学機能部品２３ａとの接続部位となり、前記誘起構造部３３ｂは光学機能部品２３ｂとの接続部位となっている。なお、光学機能部品２３ａ及び光学機能部品２３ｂのプラスチック材料１３と反対側の面には、基材７３が設けられている。
【００６５】
図５では、光学機能部品２４ａ及び光学機能部品２４ｂの一方の面（片面）にプラスチック材料１４が接触して予め設けられており、この光学機能部品（２４ａ，２４ｂ）が接触しているプラスチック材料１４に超短パルスレーザーを照射することにより、光学機能部品２４ａに接続された誘起構造部３４ａがプラスチック材料１４の内部に格子状の形態で形成され、且つ光学機能部品２４ｂに接続された誘起構造部３４ｂがプラスチック材料１４の内部に格子状の形態で形成されている。前記誘起構造部３４ａは光学機能部品２４ａとの接続部位となり、前記誘起構造部３４ｂは光学機能部品２４ｂとの接続部位となっている。なお、光学機能部品２４ａ及び光学機能部品２４ｂのプラスチック材料１４と反対側の面には、基材７４が設けられている。
【００６６】
図６では、プラスチック材料１５のそれぞれの面に光学機能部品２５ａ及び光学機能部品２５ｂと、光学機能部品２５ｃ及び光学機能部品２５ｄとが接触して設けられており、この光学機能部品（２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ）が接触しているプラスチック材料１５に超短パルスレーザーを照射することにより、プラスチック材料１５の内部には、光学機能部品２５ａにのみ接続された誘起構造部３５ａが形成され、且つ光学機能部品２５ｂ及び光学機能部品２５ｄに接続された誘起構造部３５ｂが形成されている。前記誘起構造部３５ａは光学機能部品２５ａとの接続部位となり、誘起構造部３５ｂは光学機能部品２５ｂ及び光学機能部品２５ｄとの接続部位となっている。なお、光学機能部品２５ａ及び光学機能部品２５ｂのプラスチック材料１５と反対側の面には基材７５ａが設けられ、光学機能部品２５ｃ及び光学機能部品２５ｄのプラスチック材料１５と反対側の面には基材７５ｂが設けられている。
【００６７】
図７では、光学機能部品２６がプラスチック材料１６に埋め込まれ、その上部が表面に現出している状態で、光学機能部品２６にプラスチック材料１６が接触して予め設けられており、この光学機能部品２６が接触しているプラスチック材料１６に超短パルスレーザーを照射することにより、光学機能部品２６に接続された誘起構造部３６ａと誘起構造部３６ｂとがプラスチック材料１６の内部に平行に形成されている。誘起構造未形成部のうち、前記誘起構造部３６ａ及び誘起構造部３６ｂに囲まれた部位４６が光学機能部品２６との接続部位となっている。なお、プラスチック材料１６には基材７６が設けられている。
【００６８】
なお、図４や図５で示される誘起構造部（３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂ）は、レンズや回折格子の機能を発揮することができるので、この機能による光の集光や回折の作用を利用して、光学機能部品（２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ）と接続することができる。そのため、図４で示される誘起構造部（３３ａ，３３ｂ）は光学機能部品（２３ａ，２３ｂ）と直接接続していないが、光の集光作用を発揮することにより接続されている。従って、本発明では、誘起構造部は、光学機能部品と直接又は間接的に接続されている形態を有することができる。また、本発明では、誘起構造部は、光学機能部品と光学的に接続されている形態を有していることが好ましい。
【００６９】
このように、本発明では、光学機能部品が接触しているプラスチック材料において、両者の接触している形態は特に制限されず、単数又は複数のプラスチック材料に、単数又は複数の光学機能部品が接触していおり、その接触している部位や状態は特に制限されない。例えば、図２〜６で示されるように、プラスチック材料の表面に光学機能部品が接触して設けられていてもよく、図７で示されるように、プラスチック材料の内部に埋め込まれる状態で光学機能部品がプラスチック材料に接触して設けられていてもよい（この場合、光学機能部品はすべてがプラスチック材料の内部に埋め込まれていてもよく、一部がプラスチック材料の表面から現出していてもよい）。なお、通常、プラスチック材料よりも光学機能部品の方が大きさは小さい。
【００７０】
また、誘起構造部は、前述のように、そのまま接続部位として利用してもよく、該誘起構造部を利用して誘起構造未形成部を接続部位としてもよい。誘起構造未形成部を接続部位とする場合は、例えば、誘起構造未形成部のうち誘起構造部に囲まれている部位を接続部位として用いることができる。
【００７１】
このような光学機能部品としては、特に制限されず、例えば、光スイッチング部品、光分合波部品、波長変換フィルター、光アイソレーター、光サーキュレータ、光コネクター、光外部変調器などが挙げられる。
【００７２】
本発明では、誘起構造部を利用して光学機能部品に接続されている接続部位が形成されたプラスチック材料は、そのまま用いてもよく、他の部材と組み合わせて用いてもよい。また、誘起構造部を利用して光学機能部品との接続部位が形成されているプラスチック材料には、光学機能部品に悪影響を与えない範囲で任意の加工や処理を施すこともできる。
【００７３】
本発明では、光学機能部品が接触しているプラスチック材料に、光学機能部品と接続される誘起構造部が形成されており、該誘起構造部を利用した光学機能部品との接続部位は、光路のスイッチング、分岐・結合や、光波の偏光、増幅、干渉、回折などの目的で使用されている光学機能部品の接続が三次元的に任意の部位で形成できるので、光学装置の高密度や三次元積層による高集積システム化、小型システム化を実現するための光学機能部品のユニット化・モジュール化に利用することができる。
【００７４】
【発明の効果】
本発明の光学機能部品用接続材料によれば、光学機能部品が接しているプラスチック材料に、光学機能部品に損傷を与えずに光学機能部品と接続している誘起構造部を形成することができるので、該誘起構造部を利用して、光学機能部品との接続部位を形成することができ、円滑に光学機能部品との接続を行うことができる。しかも、光学機能部品が接しているプラスチック材料の任意の部位に設けられた誘起構造部を利用して、光学機能部品との接続部位を光学機能部品が接しているプラスチック材料の任意の部位に設けることができ、三次元的に接続することができる。従って、光学装置の高密度や三次元積層による高集積システム化、小型システム化のための光学機能部品の有効なユニット化やモジュール化に必要な光学機能部品用接続材料および光学機能部品の接続方法を提供できる。
【００７５】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより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。なお、パルスレーザーを照射した各サンプルの評価では、光干渉顕微鏡（菱化システム社製）および反射型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（日立製作所社製）により、表面並びに断面の形態及び形状の観察を行った。
【００７６】
（実施例１）
表面の一部に予め光学機能部品が設置されている基板［光学ガラス（ＢＫ７）；厚さ：２．０ｍｍ］において、光学機能部品が設置されていない基板の表面の部位に、ポリシラン系ポリマー［ポリ（メチルフェニルシラン）］による薄膜（膜厚：約１０μｍ）をスピーンコート法で光学機能部品をマスキングして形成し、図８に示される断面を有する照射サンプル（「照射サンプルＡ」と称する）を作製した。なお、図８は実施例１に係る光学機能部品が接触しているプラスチック材料に、光学機能部品の接続部位として利用される誘起構造部が形成された状態を示す概略図であり、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は上面から見た概略図である。図８において、１７はポリシラン系ポリマーによる薄膜、２７は光学機能部品、３７ａ、３７ｂはそれぞれ誘起構造部、３７は誘起構造部（３７ａ，３７ｂ）からなる棚状の誘起構造部、４７は誘起構造部３７ａ及び誘起構造部３７ｂに囲まれた部位、７７は基板である。
【００７７】
照射サンプルＡのポリシラン系ポリマーによる薄膜１７の上面から深さが約３μｍである内部の且つ光学機能部品２７の端部から１０ｍｍの位置を焦点にして、図１に示されるような方法で、チタン・サファイア・フェムト秒パルスレーザー装置及び対物レンズ（倍率：２０倍）を使用して、超短パルスレーザー（照射波長：８００ｎｍ、パルス幅：１５０×１０-15秒、繰り返し：２００ｋＨｚ）を、照射エネルギー（平均出力）：２０ｍＷ、照射スポット径：約３μｍの条件で、照射サンプルＡを照射方向に垂直な方向に移動速度：約５００μｍ／秒で移動させながら、照射サンプルＡの上面側から２０秒照射したところ、照射サンプルＡの内部に、超短パルスレーザーの照射を開始した焦点位置（照射開始位置）から、照射を止めた焦点位置（照射終了位置）にかけて、ポリシラン系ポリマーによる薄膜１７の内部に、長さ：１０ｍｍ、厚さ：７μｍの図８で示されるような誘起構造部３７ａが光学機能部品２７の面における一方の端部側と接続された形態で形成された。さらに、同様の照射を、前記誘起構造部３７ａと平行に行ったところ、図８で示されるような誘起構造部（長さ：１０ｍｍ、厚さ：７μｍ）３７ｂが光学機能部品２７の同じ面における他方の端部側と接続された形態で形成された。この２本の誘起構造部が、２０μｍの間隔で、照射サンプルＡの移動方向に平行に配列された棚状の誘起構造部３７が、光学機能部品２７と接続された形態で形成された。
【００７８】
前記誘起構造部３７（３７ａ，３７ｂ）は、超短パルスレーザーの未照射部（誘起構造未形成部）に対して屈折率が約０．０３低い永久的な屈折率変調を起こしており、２枚の棚状の誘起構造部３７（３７ａ，３７ｂ）で囲まれた超短パルスレーザーの未照射部位（誘起構造未形成部）４７は屈折率の高い光導波路のコア部となり、一方、棚状の誘起構造部３７はクラッド部となり、光導波機能を有する光接続材料として機能した。
【００７９】
（実施例２）
重合用容器に、モノマー成分としてアクリル酸ブチル（ＢＡ）と、アクリル酸エチル（ＥＡ）とを等モル比の割合で入れ、重合開始剤として２−ブロモイソ酪酸エチル（前記モノマー成分全量に対して０．００１２モル％）、重合触媒として臭化銅（前記モノマー成分全量に対して０．００１２モル％）、助触媒として２、２´−ビピリジン系誘導体（前記モノマー成分全量に対して０．００３６モル％）を用いた公知のリビングラジカル重合法により、先ず、重量平均分子量約２５，０００のアクリル酸ブチル・アクリル酸エチルランダム共重合体［ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム共重合体］を作製した。
引き続いて、前記ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム共重合体を含む反応混合物に、ブロック共重合体を作製するための共重合性モノマー成分としてメチルメタアクリレート（ＭＭＡ）を追加して、さらにリビングラジカル重合を行うことにより、ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム共重合体に、ブロック的に、重量平均分子量が約５８，０００のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を結合させた、ＰＭＭＡ・（ポリ（ＢＡ・ＥＡ）ランダム共重合体）ブロック共重合体［ポリ（ＭＭＡ／ＢＡ・ＥＡ）ブロック共重合体］を得た。該ポリ（ＭＭＡ／ＢＡ・ＥＡ）ブロック共重合体（「ブロック共重合体Ａ」と称する場合がある）において、ブロック共重合体全体の重量平均分子量は約８３，０００であり、ＰＭＭＡの比率は７０重量％（重量平均分子量比）である。
【００８０】
表面の一部に予め光学機能部品が設置されている基板［シリコンウエハー；厚さ１．０ｍｍ］２組を、光学機能部品が設置されている表面が向かい合うように対向させ、その間に、上記ブロック共重合体Ａからなるフィルム（膜厚：５００μｍ）を光学機能部品と接触するような形態で配置し、図９に示されるような断面を有する照射サンプル（「照射サンプルＢ」と称する）を作製した。なお、図９は実施例２に係る光学機能部品が接触しているプラスチック材料に、光学機能部品の接続部位として利用される誘起構造部が形成された状態を示す概略断面図である。図９において、１８はブロック共重合体Ａからなるフィルム、２８ａ、２８ｂは光学機能部品、３８は誘起構造部、７８ａ、７８ｂはそれぞれ基板である。
【００８１】
照射サンプルＢのブロック共重合体Ａからなるフィルム１８における光学機能部品２８ａが接触している部位に対して他方の表面側に相当する部位（すなわち、光学機能部品２８ａから上方に５００μｍのブロック共重合体Ａの表面部位）を焦点にして、実施例１と同様のチタン・サファイア・フェムト秒パルスレーザー装置及び対物レンズ（倍率：２０倍）を使用して、超短パルスレーザー（照射波長：８００ｎｍ、パルス幅：１５０×１０-15秒、繰り返し：２００ｋＨｚ）を、照射エネルギー（平均出力）：２０ｍＷ、照射スポット径：約３μｍの条件で、照射サンプルＢを照射方向に平行な方向に移動速度：約５０μｍ／秒で移動させながら、照射サンプルＢの上面側から１０秒照射したところ、照射サンプルＢの内部に、超短パルスレーザーの照射を開始した焦点位置（照射開始位置）から、照射を止めた焦点位置（照射終了位置）にかけて、ブロック共重合体Ａからなるフィルム１８の内部に、長軸：３０μｍ、短軸：１５μｍの楕円状の断面を有する長さ：５００μｍの図９で示されるような誘起構造部３８が、光学機能部品２８ａと接続された形態で形成された。
【００８２】
前記誘起構造部３８は、超短パルスレーザーの未照射部（誘起構造未形成部）に対して屈折率が約０．００２高い永久的な屈折率変調を起こしており、屈折率の高い光導波路のコア部として利用でき、一方、未照射部はクラッド部となり、光導波機能を有する光接続材料として機能した。
【００８３】
（実施例３）
予め表面に光学機能部品が設置されている基板［シリコンウエハー；厚さ１．０ｍｍ］の光学機能部品が設置されている側の面に、上記実施例２で得られたブロック共重合体Ａからなるフィルム（膜厚：５００μｍ）を光学機能部品と接触するような形態で配置し、図１０に示されるような断面を有する照射サンプル（「照射サンプルＣ」と称する）を作製した。なお、図１０は実施例３に係る光学機能部品が接触しているプラスチック材料に、光学機能部品の接続部位として利用される誘起構造部が形成された状態を示す概略断面図である。図１０において、１９はブロック共重合体Ａからなるフィルム、２９は光学機能部品、３９は誘起構造部、７９は基板である。
【００８４】
照射サンプルＣのブロック共重合体Ａからなるフィルム１９の上面から深さが約７０μｍである内部の位置を焦点にして、実施例１と同様のチタン・サファイア・フェムト秒パルスレーザー装置及び対物レンズ（倍率：１０倍）を使用して、超短パルスレーザー（照射波長：８００ｎｍ、パルス幅：１５０×１０-15秒、繰り返し：２００ｋＨｚ）を、照射エネルギー（平均出力）：３０ｍＷ、照射スポット径：約３μｍの条件で、照射サンプルＣを照射方向に平行な方向に移動速度：約５００μｍ／秒で移動させながら、照射サンプルＣの上面側から２０秒照射し、さらに、同様の照射を１５μｍの間隔をあけて平行に行ったところ、照射サンプルＣの内部に、超短パルスレーザーの照射を開始した焦点位置（照射開始位置）から、照射を止めた焦点位置（照射終了位置）にかけて、ブロック共重合体Ａからなるフィルム１９の内部に、長さ：１０ｍｍの誘起構造部４０本がピッチ間隔：１５μｍで平行に形成された、棚状の断面を有する図１０で示されるような誘起構造部３９が、光学機能部品２９と接続された形態で形成された。
【００８５】
前記誘起構造部３９は、超短パルスレーザーの未照射部（誘起構造未形成部）に対して屈折率が約０．００１高い永久的な屈折率変調を起こしており、４０本の誘起構造部からなる誘起構造部３９は透過型回折格子機能を有する光接続材料として機能した。
【図面の簡単な説明】
【図１】光学機能部品が接触しているプラスチック材料に誘起構造部を形成する方法の一例を示す概略鳥瞰図である。
【図２】本発明の光学機能部品の接続方法の例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の光学機能部品の接続方法の例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の光学機能部品の接続方法の例を示す概略断面図である。
【図５】本発明の光学機能部品の接続方法の例を示す概略断面図である。
【図６】本発明の光学機能部品の接続方法の例を示す概略断面図である。
【図７】本発明の光学機能部品の接続方法の例を示す概略断面図である。
【図８】実施例１に係る光学機能部品が接触しているプラスチック材料に、光学機能部品の接続部位として利用される誘起構造部が形成された状態を示す概略図であり、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は上面から見た概略図である。
【図９】実施例２に係る光学機能部品が接触しているプラスチック材料に、光学機能部品の接続部位として利用される誘起構造部が形成された状態を示す概略断面図である。
【図１０】実施例３に係る光学機能部品が接触しているプラスチック材料に、光学機能部品の接続部位として利用される誘起構造部が形成された状態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１      プラスチック材料
２      光学機能部品
３      誘起構造部
４      誘起構造未形成部
５      レンズ
６      超短パルスレーザー
７      基板
Ｌ      レーザー６の照射方向
８ａ    レーザー６の照射開始位置
８ｂ    レーザー６の照射終了位置
８ｃ    レーザー６の焦点位置
８      レーザー６の焦点位置軌跡
１１    プラスチック材料
２１    光学機能部品
３１    誘起構造部
７１    基材
１２ａ  プラスチック材料
１２ｂ  プラスチック材料
２２    光学機能部品
３２ａ  誘起構造部
３２ｂ  誘起構造部
７２    基材
１３    プラスチック材料
２３    光学機能部品
３３    誘起構造部
７３    基材
１４    プラスチック材料
２４    光学機能部品
３４    誘起構造部
７４    基材
１５    プラスチック材料
２５ａ  光学機能部品
２５ｂ  光学機能部品
３５ａ  誘起構造部
３５ｂ  誘起構造部
７５ａ  基材
７５ｂ  基材
１６    プラスチック材料
２６    光学機能部品
３６ａ  誘起構造部
３６ｂ  誘起構造部
４６    誘起構造部３６ａ及び誘起構造部３６ｂに囲まれた部位
７６    基材
１７    ポリシラン系ポリマーによる薄膜
２７    光学機能部品
３７ａ  誘起構造部
３７ｂ  誘起構造部
３７    誘起構造部（３７ａ，３７ｂ）からなる棚状の誘起構造部
４７    誘起構造部３７ａ及び誘起構造部３７ｂに囲まれた部位
７７    基板
１８    ブロック共重合体Ａからなるフィルム
２８ａ  光学機能部品
２８ｂ  光学機能部品
３８    誘起構造部
７８ａ  基板
７８ｂ  基板
１９    ブロック共重合体Ａからなるフィルム
２９    光学機能部品
３９    誘起構造部
７９    基板
【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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