(57)【要約】      （修正有）【課題】光ファイバーへの出力信号を安定しノイズを少なく伝播させる波長多重光信号用の簡単な構成の合波用光導波路を実現する。【解決手段】合波用光導波路１００は、Ｙ字分岐形状の主導波路コア１０と、主導波路コア１０に近接する２つの副導波路コア５０Ａ，５０Ｂとを備え、副導波路コア５０Ａ，５０Ｂの一方の端部には、合流部Ｐの側面１２Ａ，１２Ｂと各々平行で、且つ合流後導波路コア２０の光軸方向Ａと傾斜角θをなす副傾斜面５２Ａ，５２Ｂをそれぞれ設ける。主導波路コア１０と副導波路コア５０Ａ，５０Ｂとは、合流部Ｐの側面１２Ａ，１２Ｂの各々と副傾斜面５２Ａ，５２Ｂの各々とがクラッド部４０を介して対向し、且つ合流前導波路コア３０Ａ，３０Ｂにおける光軸方向Ｂ１、Ｂ２延長線上に副傾斜面５２Ａ，５２Ｂが各々位置するように近接して配置する。【選択図】図１
2007052340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光路及び第２光路を有し、さらに当該第１光路及び第２光路が合流し伝播した光を合波して同一光軸で伝播すると共に光路幅が当該第１光路及び第２光路の合計幅未満である主光路を有する主導波路コアと、
前記第１光路及び第２光路と前記主光路との合流部における一方の側面に対向し且つ前記第１光路の光軸延長上に位置する副傾斜面を有する第１副導波路コアと、
前記第１光路及び第２光路と前記主光路との合流部における他方の側面に対向し且つ前記第２光路の光軸延長上に位置する副傾斜面を有する第２副導波路コアと、
を有することを特徴とする合波用光導波路。
【請求項２】
前記第１副導波路コア及び前記第２副導波路コアを、前記主光路から離れる方向に屈曲又は湾曲させて配置したことを特徴とする請求項１に記載の合波用光導波路。
【請求項３】
前記第１副導波路コア及び前記副第２導波路コアにおける副傾斜面とは反対の端部に、当該副導波路コアを伝播する光をモニターするモニター用受光素子を接続したことを特徴とする請求項１に記載の合波用光導波路。
【請求項４】
前記副導波路コアを、黒色の色材が０．１重量％以上含有した樹脂、又は、低透過率の樹脂で構成したことを特徴とする請求項１に記載の合波用光導波路。
【請求項５】
前記主導波路コアにおける合流部の側面と前記第１副導波路コア及び前記第２副導波路コアにおける前記副傾斜面との間隔をＤc、前記主導波路コアの幅をＤ1としたとき、下記式（１）の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の合波用光導波路。
式（１）：  ０．１Ｄ1≦Ｄc≦Ｄ1
【請求項６】
前記主導波路コアの幅をＤ1、前記第１副導波路コア及び前記第２副導波路コアの幅をＤ2としたとき、下記式（２）の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の合波用光導波路。
式（２）：  Ｄ1≦Ｄ2≦１０Ｄ1
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の合波用光導波路を製造するための合波用光導波路の製造方法であって、
少なくとも、１）鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層から形成され、少なくとも厚み方向に前記主導波路コア及び前記第１及び第２副導波路コアに相当する凹部と、該凹部の樹脂進入端及び樹脂排出端にそれぞれ連結される貫通孔とが設けられた鋳型を準備する工程、２）前記鋳型に該鋳型とのクラッド用基材を密着させる工程、３）前記主導波路コア及び前記第１及び第２副導波路コアに相当する凹部の樹脂進入端に連結される貫通孔に各々コア形成用硬化性樹脂を充填し、該コア形成用硬化性樹脂を前記樹脂進入端に接触させて前記主導波路コア及び前記第１及び第２副導波路コアに相当する凹部に進入させる工程、及び４）進入させたコア形成用硬化性樹脂を硬化させる工程を含むことを特徴とする合波用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、光ファイバーを用いて２つ以上の波長を多重化して光信号を伝達するための送信モジュールを構成する合波用光導波路及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１本の光ファイバーを利用して２波長以上の光信号を送信するためのモジュールとしては、モジュール内に波長選択性のある反射板、たとえば波長λ２の光だけを反射し他の波長を透過する性質を持つ反射板を光ファイバーの光軸に対して４５度の角度に挿入して、波長λ１の発光素子と波長λ２の発光素子を、それらの光軸が９０度の関係になりかつ前記反射板を通るように配置する方法がよく用いられている。しかし、この構成は集光レンズのほかに波長選択性をもつ反射板を別途設けなければならないため、モジュールとしてのコストアップが避けられない。また９０度の関係に発光素子を２つ配置する場合、配置領域が大きくなりやすく、小型化が難しくなる問題もある。
【０００３】
また、波長多重光を出力する送信モジュールを実現する方法としては、導波路パターンでＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ：アレイ導波路格子）を用いたものもある。これは波長１．３〜１．５μｍ以上のシングルモードＬＤ（発光素子）光源を対象とした場合は有効だが、安価に入手可能な波長０．８５μｍ以下のマルチモードＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）光源、もしくはＬＥＤ光源の場合は適用が困難であった。
【０００４】
また、単純なＹ形状の分岐・合流導波路を用いて複数の光源からの光を合流させ、多重波長として光ファイバーに結合する送信モジュールも考えられる。この場合はマルチモード光源でも問題はないが、複数の光源からの光の進行方向、すなわち光軸方向を連続的に変化させて合流部で同一方向にそろえるためには、導波路の合流部側面をテーパ形状にして合流後の導波路幅を漸次細くして合流前導波路幅と同等にするか、もしくは合流後の導波路幅を合流前導波路の幅を合計した以上にする必要がある。
【０００５】
導波路の合流部側面をテーパ形状とした場合は、かならずある程度の漏れ光が発生する。合流部から光ファイバーと結合する導波路コア端部までの距離がごく短い場合、漏れ光が前記導波路コア端部のごく近傍のクラッド端面に分布して、これが原因となり光ファイバーの結合位置がわずかに動いただけでモード雑音が大きくなる問題があった。そのためこの構成では十分な小型化が難しかった。
【０００６】
一方、合流後の導波路幅を合流前導波路幅の合計以上にするのは、面積の不適合が生じるため、導波路と光ファイバーの結合損失もしくは導波路と発光素子の結合損失が極端に増加する問題があった。
【０００７】
この問題に対して、特開２００４−１９９０３２ではクラッド全体に黒色顔料を分散して対処しているが、黒色顔料が分散性のよい高分子材料に限定される上、コアを透過する光の減衰も大きくなる問題があった。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１９９０３２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、簡易な構成の波長多重の光信号を用いた送信モジュールを実現するためには、光ファイバーへの出力信号を安定しノイズを少なく伝播させるモジュールが不可欠であるが、そのようなモジュールを構成するための技術は十分でない。
【００１０】
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、光ファイバーへの出力信号を安定しノイズを少なく伝播させる簡易な構成の波長多重の光信号を用いた送信モジュールを実現する簡単な構成の合波用光導波路を実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題は、以下の本発明により達成される。すなわち本発明は、
＜１＞  第１光路及び第２光路を有し、さらに第１光路及び第２光路を有し、さらに当該第１光路及び第２光路が合流し伝播した光を合波して同一光軸で伝播すると共に光路幅が当該第１光路及び第２光路の合計幅未満である主光路を有する主導波路コアと、
前記第１光路及び第２光路と前記主光路との合流部における一方の側面に対向し且つ前記第１光路の光軸延長上に位置する副傾斜面を有する第１副導波路コアと、
前記第１光路及び第２光路と前記主光路との合流部における他方の側面に対向し且つ前記第２光路の光軸延長上に位置する副傾斜面を有する第２副導波路コアと、
を有することを特徴とする合波用光導波路。
【００１２】
＜２＞  前記第１副導波路コア及び前記第２副導波路コアを、前記主光路から離れる方向に屈曲又は湾曲させて配置したことを特徴とする＜１＞に記載の合波用光導波路。
【００１３】
＜３＞  前記第１副導波路コア及び前記副第２導波路コアにおける副傾斜面とは反対の端部に、当該副導波路コアを伝播する光をモニターするモニター用受光素子を接続したことを特徴とする＜１＞に記載の合波用光導波路。
【００１４】
＜４＞  前記副導波路コアを、黒色の色材が０．１重量％以上含有した樹脂、又は、低透過率の樹脂で構成したことを特徴とする＜１＞に記載の合波用光導波路。
【００１５】
＜５＞  前記主導波路コアにおける合流部の側面と前記第１副導波路コア及び前記第２副導波路コアにおける前記副傾斜面との間隔をＤc、前記主導波路コアの幅をＤ1としたとき、下記式（１）の関係を満たすことを特徴とする＜１＞に記載の合波用光導波路。
式（１）：  ０．１Ｄ1≦Ｄc≦Ｄ1
【００１６】
＜６＞  前記主導波路コアの幅をＤ1、前記第１副導波路コア及び前記第２副導波路コアの幅をＤ2としたとき、下記式（２）の関係を満たすことを特徴とする＜１＞に記載の合波用光導波路。
式（２）：  Ｄ1≦Ｄ2≦１０Ｄ1
【００１７】
＜７＞  ＜１＞〜＜６＞のいずれか１項に記載の合波用光導波路を製造するための合波用光導波路の製造方法であって、
少なくとも、１）鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層から形成され、少なくとも厚み方向に前記主導波路コア及び前記第１及び第２副導波路コアに相当する凹部と、該凹部の樹脂進入端及び樹脂排出端にそれぞれ連結される貫通孔とが設けられた鋳型を準備する工程、２）前記鋳型に該鋳型とのクラッド用基材を密着させる工程、３）前記主導波路コア及び前記第１及び第２副導波路コアに相当する凹部の樹脂進入端に連結される貫通孔に各々コア形成用硬化性樹脂を充填し、該コア形成用硬化性樹脂を前記樹脂進入端に接触させて前記主導波路コア及び前記第１及び第２副導波路コアに相当する凹部に進入させる工程、及び４）進入させたコア形成用硬化性樹脂を硬化させる工程を含むことを特徴とする合波用光導波路の製造方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の合波用光導波路によれば、光ファイバーへの出力信号を安定しノイズを少なく伝播させる簡易な構成の波長多重の光信号を用いた送信モジュールを実現する簡単な構成の合波用光導波路を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を詳細に説明する。
＜合波用光導波路＞
本発明の合波用光導波路は、第１光路及び第２光路を有し、さらに第１光路及び第２光路を有し、さらに当該第１光路及び第２光路が合流し伝播した光を同一光軸で伝播すると共に光路幅が当該第１光路及び第２光路の合計幅未満である主光路を有する主導波路コアと、第１光路及び第２光路と主光路との合流部における一方の側面に対向し且つ前記第１光路の光軸延長上に位置する副傾斜面を有する第１副導波路コアと、第１光路及び第２光路と前記主光路との合流部における他方の側面に対向し且つ第２光路の光軸延長上に位置する副傾斜面を有する第２副導波路コアと、を有することを特徴としている。
【００２０】
まず、本発明の合波用光導波路の構造について図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の合波用光導波路（以下、単に「光導波路」という場合がある）の構成の一例と、これに光ファイバー、発光素子が接続された合波用モジュールを示す概略構成図（平面図）である。なお、本発明において、光導波路とは、後述する導波路コアとクラッド用基板等を含めた全体の構成だけでなく、導波路コアにより構成される導波路構造自体をも意味する。
【００２１】
ここで、導波路コアはグラッドで覆われて構成されるが、わかり易くするために図中では導波路コアを実線で示す。
【００２２】
図１に示すように、本発明の合波用光導波路１００は、クラッド用基材１２０の表面に、Ｙ字分岐形状の主導波路コア１０（分岐・合流導波路）と、クラッド部４０を介し主導波路コア１０に近接する２つの副導波路コア５０Ａ，５０Ｂ（第１副導波路コア及び第２副導波路コア）とを備えている。
【００２３】
主導波路コア１０は、合流部Ｐで２つの合流前導波路コア３０Ａ，３０Ｂ（第１光路及び第２光路）の一端が１つの合流後導波路コア２０（主光路）と合流するように連結されている。合流後導波路コア２０の幅Ｄ1は、合流前導波路コア３０Ａ，３０Ｂの合計幅（Ｄ1×２）未満であり（本例では、合流後導波路コア２０と合流前導波路コア３０Ａ，３０Ｂとの幅は同一とし、Ｄ1は主導波路コア１０の幅とする）、合流部Ｐの幅は合流前導波路コア３０Ａ，３０Ｂ側から合流後導波路コア２０側に向かって漸次細くなり、合流部Ｐの側面１２Ａ，１２Ｂがテーパ形状となっている。また、合流後導波路コア２０の端面（合流部Ｐ側とは反対の端面）には、光ファイバー１５０が接続されている。
【００２４】
２つの合流前導波路コア３０Ａ，３０Ｂは連続的に光軸方向が変化するように曲線状に形成されており、本例ではＳ字状に形成されている。そして、２つの合流前導波路コア３０Ａ，３０Ｂの他端面３２Ａ，３２Ｂ（合流部Ｐとは反対側の端面）には、発光素子ＬＤ１，ＬＤ２がそれぞれ接続されている。このような、２つの合流前導波路コア３０Ａ，３０Ｂの設計は、例えば反転した形状の２つの円弧導波路を重ね合わせることによって、連続的に光軸方向を変化させた形状を作製できる。
【００２５】
副導波路コア５０Ａ，５０Ｂの一方の端部には、合流部Ｐの側面１２Ａ，１２Ｂと各々平行で、且つ合流後導波路コア２０の光軸方向（矢印Ａ）と傾斜角θをなす副傾斜面５２Ａ，５２Ｂがそれぞれ設けられている。主導波路コア１０と副導波路コア５０Ａ，５０Ｂとは、合流部Ｐの側面１２Ａ，１２Ｂの各々と副傾斜面５２Ａ，５２Ｂの各々とがクラッド部４０を介して対向し、且つ合流前導波路コア３０Ａ，３０Ｂにおける光軸方向（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）延長線上に副傾斜面５２Ａ，５２Ｂが各々位置するように近接して配置されている。なお、光軸方向（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）延長線上とは、合流前導波路コア３０Ａ，３０Ｂにおける合流部Ｐ直前の光軸方向である。図中、θは合流後導波路コア２０の光軸方向（矢印Ａ）と平行な仮想線とのなす角で示している。
【００２６】
副導波路コア５０Ａ，５０Ｂは、合流後導波路コア２０の光軸に対して所定の角度で外側に広がる直線形状となるように形成され、その他端面５４Ａ，５４Ｂ（副傾斜面とは反対側の端面）が光ファイバー１５０と接続される合流後導波路コア２０の端面２２と離れるように配置されている。
【００２７】
主導波路コア１０における合流部Ｐの側面１２Ａ，１２Ｂの各々と、副導波路コア５０Ａ，５０Ｂにおける副傾斜面５２Ａ，５２Ｂの各々とは、クラッド部４０を介して一定間隔Ｄcをおいて対向している。この間隔Ｄcはその原理上はどのような値を取っても漏れ光を結合できればかまわないが、製造のしやすさから考えて、主導波路コア１０の幅をＤ1としたとき、下記式（１）を満たすことがよい。
式（１）：  ０．１Ｄ1≦Ｄc≦Ｄ1
式（１）で示すように、狭い間隔Ｄcとしては主導波路コアの幅Ｄ1の１０％程度を限度とすることがよく、また、間隔Ｄcが離れるほど製造は容易になるが、漏れ光成分を副導波路コア５０Ａ，５０Ｂに再結合させるのが難しくなるため間隔ＤcをＤ1程度までに抑えるのが望ましい。なお、好ましくは、式（１−１）０．２Ｄ1≦Ｄc≦Ｄ1を満たすことである。
【００２８】
また、副導波路コア５０Ａ，５０Ｂの幅Ｄ2は、漏れ光成分を再結合できればどのような値でもかまわない。漏れ光成分を途中である程度の曲率でまげて効率良く光ファイバーから遠ざけるため、及び後述するモニター用発光素子に効率良く導くためには幅Ｄ2は小さい値のほうが望ましい。一方、幅Ｄ2が小さくなると漏れ光成分を再結合させることが難しくなる。そこで、主導波路コア１０の幅をＤ1としたとき、下記式（２）を満たすことがよい。
式（２）：  Ｄ1≦Ｄ2≦１０Ｄ1
式（２）で示す関係になるように幅Ｄ2を定めることによって、漏れ光を効率良く、副導波路コア５０Ａ，５０Ｂに再結合し、なおかつ光ファイバー１５０から遠ざけ、さらに場合によっては後述するモニター用受光素子まで導くことが可能となる。なお、モニター用受光素子を用いる場合は、モニター用受光素子の受光径やモニター光の導波特性を考慮すると、式（２−１）Ｄ1≦Ｄ2≦３Ｄ1を満たすことが望ましい。
【００２９】
ここで、主導波路コア１０の幅Ｄ1は、合流前導波路コア３０Ａ，３０Ｂの幅、合流後導波路コアの幅が異なるときは、これらの平均値を採用する。副導波路コア５０Ａ，５０Ｂの幅Ｄ2が一定でないときは、両端と中央部の幅の平均値とする。
【００３０】
本発明の合波用光導波路１００では、発光素子ＬＤ１，ＬＤ２から照射した光（信号）はそれぞれ合流前導波路コア３０Ａ，３０Ｂを伝播し、合流部Ｐで合波され、合流後導波路コア２０を同一の光軸方向で伝播し、光ファイバー１５０へと到達する。
【００３１】
その際、合流後導波路コア２０の幅Ｄ1が合流前導波路コア３０Ａ，３０Ｂの合計幅（Ｄ1×２）未満であると、２つの合流前導波路コア３０Ａ，３０Ｂを介して、合流部Ｐの領域に到達する発光素子ＬＤ１，ＬＤ２からの光には、全反射条件を満たさないでそのまま透過する、すなわち漏れる成分が生じる。この漏れ成分は、クラッド用基材１２０内の放射モードとして光ファイバーに結合する合流後導波路コア２０の端面２２の近傍に到達する。光ファイバー１５０に結合する合流後導波路コア２０の端面２２と合流部Ｐの距離（合流後導波路コア２０の長さＤL）が十分に離れていれば拡散してしまうため特に問題は生じないが、この距離がたとえば５ｍｍ以下と短い場合は、合流後導波路コア２０に閉じ込められた光に対して周辺の光がある程度の強度を保ったままなのでモード雑音の原因となる。
【００３２】
このような状態では光ファイバー１５０と合流後導波路コア２０（合波用光導波路）端面の光学的な結合を得るための工程で誤差が生じやすく、また工程終了後も環境条件の変化でわずかに光ファイバー１５０と合流後導波路コア２０の端面２２の位置が変化するような場合にノイズが発生しやすくなる。
【００３３】
そこで、本発明の合波用光導波路１００は、合流部Ｐの側面１２Ａ，１２Ｂにそれぞれ対向して配置された副傾斜面５２Ａ，５２Ｂを持つ副導波路コア５０Ａ，５０Ｂを有するので、ノイズの発生原因となる合流部Ｐからの漏れ光成分は副導波路コア５０Ａ，５０Ｂへ結合してしまうため、当該漏れ光成分を大幅に減少させることができる。光ファイバー１５０への出力信号が安定しノイズを少なく伝播させる簡易な構成の波長多重の光信号を用いた送信モジュールを実現する簡単な構成の合波用光導波路が実現される。特に、合流後導波路コア２０の端面２２と合流部Ｐの距離（合流後導波路コア２０の長さＤL）が５ｍｍ以下の短距離である、Ｙ分岐形状の合波用光導波路１００が実現できる。そのため小型化も容易に実現できる。
【００３４】
ここで、副導波路コア５０Ａ，５０Ｂは、図２に示すように、合流後導波路コア２０から離れるように円弧状に湾曲させ、その他端面（副傾斜面とは反対側の端面）が光ファイバー１５０と接続される合流後導波路コア２０端面と離れるように配置させてもよい。図２では、副導波路コア５０Ａ，５０Ｂの他端面が合波用光導波路１００における合流後導波路コア２０の端面２２（光ファイバー１５０接続面）が有する側面とは異なる面に位置するように、副導波路コア５０Ａ，５０Ｂを円弧状に湾曲させている。そして、副導波路コア５０Ａ，５０Ｂの他端面にはそれぞれ、発光素子ＬＤ１，ＬＤ２からの光（信号）をモニターするためのモニター用受光素子ＰＤ１，ＰＤ２が接続されている。なお、副導波路コア５０Ａ，５０Ｂは、円弧状に湾曲させる形態に限らず、屈曲させて合流後導波路コア２０から離れるように配置してもよい。また、モニター用受光素子ＰＤ１，ＰＤ２は、副導波路コア５０Ａ，５０Ｂの端面５４Ａ，５４Ｂでの光軸延長線上に配設してもよい。
【００３５】
このように、副導波路コア５０Ａ，５０Ｂを、合流後導波路コア２０から離れるように円弧状に湾曲させ、その他端面（副傾斜面とは反対側の端面）が光ファイバー１５０と接続される合流後導波路コア２０端面と離れるように配置させているので、ノイズ低減をより効果的に実現できる。そして、副導波路コア５０Ａ，５０Ｂに結合する光（漏れ光成分）は本来そのまま放射モードとなっていたものなので、副導波路コア５０Ａ，５０Ｂの他端面にそれぞれモニター用受光素子ＰＤ１，ＰＤ２を接続することで、光ファイバー１５０に対する結合効率をまったく落とすことなく、発光素子ＬＤ１，ＬＤ２の出力をモニターすることができる。
【００３６】
また、本発明の合波用光導波路は、複数の発光素子を接続するすべての通信モジュールに適用できるため、拡張性に富み、さらにコストダウンを図ることが可能である。また、波長選択フィルターやハーフミラーなどの別部品を必要とせず、さらに、発光素子への戻り光を最小にして安定した発光状態で送信することができる。また、本発明の合波用光導波路の製造方法によれば、光導波路を作る工程に余計な手間がかからないため、コストダウンを図ることができるだけでなく、高品質の光導波路を簡易に作製することができる。
【００３７】
以上説明した本発明の合波用光導波路は、通常、クラッド用基材（場合によっては基板上にクラッド層を設けたもの）の表面に、所望の形状の導波路コアを形成し、さらにその表面に上部クラッド層を形成することによって作製される。導波路コアの材料としては、石英などの無機系やポリイミドなどのポリマー系のいずれを用いてもよい。なお、クラッド用基材等の詳細については後述する。
【００３８】
ここで、各導波路コアの形成は、一般によく用いられるフォトリソグラフィやＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を利用した製法でも作製可能であるが、一般にコスト高になる問題点がある。特に、本発明では２種類の屈折率をもつコア形状を作製することが望ましいため、さらにコスト高になる問題がある。このため、本発明の合波用光導波路の作製には、例えば、後述するような本発明者ら既に提案している特開２００４−２９５０７号公報に記載の高分子光導波路の製造方法を応用した製法を用いることが低コスト化の観点から好ましい。
【００３９】
＜合波用光導波路の製造方法＞
本発明の合波用光導波路の製造方法は、前記本発明の合波用光導波路の製造方法であって、  少なくとも、１）鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層から形成され、少なくとも厚み方向に前記主導波路コア及び前記第１及び第２副導波路コアに相当する凹部と、該凹部の樹脂進入端及び樹脂排出端にそれぞれ連結される貫通孔とが設けられた鋳型を準備する工程、２）前記鋳型に該鋳型とのクラッド用基材を密着させる工程、３）前記主導波路コア及び前記第１及び第２副導波路コアに相当する凹部の樹脂進入端に連結される貫通孔に各々コア形成用硬化性樹脂を充填し、該コア形成用硬化性樹脂を前記樹脂進入端に接触させて前記主導波路コア及び前記第１及び第２副導波路コアに相当する凹部に進入させる工程、及び４）進入させたコア形成用硬化性樹脂を硬化させる工程を含むことを特徴とする。
【００４０】
このような製造方法により光導波路を作製することにより、屈折率の異なる導波路コアを同時に形成することができ、製造の効率化、低コスト化が図れるだけでなく、エッチング法等の場合のように何回にも分けて異なる導波路コアを形成しなくてよいため、形成済みの導波路コアを他の導波路コア形成工程で傷めることがなく、高品質の光導波路を作製することができる。
【００４１】
まず、本発明の合波用光導波路の製造方法の基本プロセスについて、概略を導波路コアを１本設ける場合により説明する。
【００４２】
図３（Ａ）〜（Ｇ）は、前記光導波路の製造の各工程を表す概念図である。図３（Ａ）は原盤２００を示し、２２０は導波路コアに相当する凸部（以下、「導波路コア用凸部」ということがある）である。この原盤２００の凸部形成面に、鋳型形成用硬化性樹脂を塗布又は注型した後硬化させる（図３（Ｂ）参照）。図３（Ｂ）中、３００ａは硬化樹脂層である。その後硬化樹脂層３００ａを剥離すると、導波路コアに相当する凹部（以下、「導波路コア用凹部」ということがある）が形成された硬化樹脂層３００ａが得られる（図示せず）。導波路コア用凹部３２０が形成された硬化樹脂層３００ａに、導波路コア用凹部３２０に連通する貫通孔３６０及び３８０を凹部両端に打ち抜き等により形成して鋳型３００（図３（Ｃ）参照）を得る。なお、鋳型３００において、導波路コア用凹部３２０の貫通孔３６０側の端部は樹脂入力端３７０となり、貫通孔３８０側の端部は樹脂出力端３９０となる。
【００４３】
次に、図３（Ｄ）が示すように、鋳型３００にクラッド用基材４００を密着させる。その後鋳型に形成されている貫通孔３６０にコア形成用硬化性樹脂を入れ樹脂入力端３７０に該樹脂を接触させ、毛細管現象あるいは貫通孔３８０を通じて樹脂出力端３９０から減圧吸引して、鋳型の導波路コア用凹部３２０にコア形成用硬化性樹脂を充填する。その後該樹脂を硬化させ鋳型を剥離すると、図３（Ｅ）に示されるように、クラッド用基材４００の上に導波路コア４２０が形成される。
【００４４】
この後、上部クラッド層５００を形成し（図３（Ｆ）参照）、最後に貫通孔３６０及び３８０内で硬化した樹脂部分をダイサー等で切り落として光導波路とする１１０（図３（Ｇ）参照）。
【００４５】
なお、上記例では鋳型３００を用いて導波路コアを形成した後に、鋳型３００を剥離して上部クラッド層５００を設けているが、本発明においては、鋳型の材質によっては後述するように前記鋳型３００を剥離せず、鋳型をそのまま上部クラッド層として用いることもできる。
【００４６】
以下、本発明の合波用光導波路の製造方法の一例を、図４を用いて工程順に説明する。なお、図４（Ａ）〜（Ｅ）は、図１に示した合波用光導波路を作製する工程を順に示した概略図（平面図）である。以下、図４（Ａ）〜（Ｅ）では、説明をわかりやすくするために、導波路コア、及びそれ作製するための凹部、凸部を実線で示し、他の部分（部材）は省略して示す場合がある。
【００４７】
（鋳型を準備する工程）
鋳型の作製は、前記のように導波路コアに相当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、原盤を用いる方法を説明する。
【００４８】
まず、図４（Ａ）に示すように、シリコン基板２０２上に前記主導波路コア用凸部２２２及び副導波路コア用凸部２２４Ａ，２２４Ｂに加えて、さらに副導波路コアの相当する凹部の樹脂出力端を設けるために、副導波路コア用凸部２２４Ａ，２２４Ｂの先端に直線状の空気抜き通路（連通路）用凸部２２６Ａ，２２６Ｂを加えたものを原盤２１０として準備する。
【００４９】
上記凸部を形成した原盤２１０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やＲＩＥ法、機械加工法などを特に制限なく用いることができる。原盤に形成される導波路コアに対応する凸部の大きさ（コア径）は、一般的に５〜５００μｍ程度、好ましくは４０〜２００μｍ程度であり、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４０〜１５０μｍ角程度のコアが一般的に用いられるが、ＰＯＦ対応等の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。
【００５０】
空気抜き通路用凸部２２６Ａ，２２６Ｂの寸法は、最終的に完成した光導波路において、この部分から光が散逸する恐れがあるため、望ましくは副導波路コアに相当する副導波路コア用凸部２２４Ａ，２２４Ｂより充分に細いことが望ましい。これにより、後述するようにこの部分から吸引してコア形成用の樹脂を進入させる場合、この部分に該樹脂が充填されにくくなる利点がある。
【００５１】
鋳型となる硬化樹脂層は、前記のようにして作製した原盤の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たりして、また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。
【００５２】
図４（Ｂ）に、作製された鋳型を前記剥離面と反対側から見た状態を示す。この硬化樹脂層からなる鋳型３１０には、それぞれのコアに対応する主導波路コア用凹部３２２及び副導波路コア用凹部３２４Ａ，３２４Ｂに加えて、さらに副導波路コアの相当する凹部の樹脂出力端を設けるために、副導波路コア用凹部３２４Ａ，３２４Ｂの先端に直線状の空気抜き通路用凹部３２６Ａ，３２６Ｂ（連通路３２６Ａ，３２６Ｂ）が形成されている。
【００５３】
また、硬化樹脂層からなる鋳型３１０には、上記各凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填するための樹脂進入端、及び前記各凹部から前記硬化性樹脂を排出させるための樹脂排出端が形成されているが、これらを形成する方法としては、図４（Ｂ）に示すように、硬化樹脂層における凹部の両端（及び連通路用凹部の端部）に貫通孔３６２Ａ，３６２Ｂ、３６４Ａ，３６４Ｂ、３８２、３８４Ａ，３８４Ｂを設けることが有効である。
【００５４】
これらの貫通孔を設けることにより、同時に前記樹脂進入端及び樹脂排出端が形成され、さらに樹脂進入端側の貫通孔は液（樹脂）溜まりとして利用でき、樹脂排出端の貫通孔は減圧吸引管をその中に挿入して凹部内部を減圧吸引装置に接続することができる。また、樹脂進入端側の貫通孔をコア形成用硬化性樹脂の注入管に連結して該樹脂を加圧注入することも可能である。
【００５５】
前記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。
【００５６】
鋳型形成用硬化性樹脂の未硬化状態では、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のコア部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、ある適正の粘度、たとえば、５００〜７０００ｍＰａ・ｓの範囲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他の部材に悪影響が出ない程度に加えることもある。
【００５７】
前記鋳型形成用硬化性樹脂としては、前記のような剥離性、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、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。
【００５８】
前記硬化性オルガノポリシロキサンとしては、硬化後ゴム状態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。
【００５９】
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（ＰＤＭＳ）ゴムが密着性、剥離性、強度及び硬度の制御性から好ましい。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としての硬化樹脂層は、クラッド基材から剥離させずに、そのまま上部クラッド層として利用することができる。この場合には、硬化樹脂層と、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。
【００６０】
前記液状シリコーンゴムの粘度は、光導波路のコア部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の範囲程度のものが好ましく、さらには、２０００〜５０００ｍＰａ・ｓの範囲程度のものがより好ましい。
【００６１】
硬化樹脂層からなる鋳型３１０の硬度は、ショアＡ硬度で１０〜５０の範囲が好ましい。このような柔らかいゴム状特性の硬化樹脂層を用いることで、コア部形成後の剥離の成型特性を上げ、精密なコア形成能力を付与させることができる。なお、硬化樹脂層の厚さとしては、高精度で、コア形成用硬化性樹脂の注入時の振動や圧力変化に対して成形精度を維持できるような適正値を選択できる。
なお、上記鋳型３１０の硬度（ショアＡ硬度）は、デュロメーターを用いてＪＩＳ  Ｋ  ６２５３にしたがって測定することができる。
【００６２】
また、硬化樹脂層からなる鋳型３１０の表面エネルギーは、７〜３０ｍＮ／ｍの範囲が好ましく、１２〜２１ｍＮ／ｍの範囲がより好ましい。表面エネルギーが上記範囲にあることが、クラッド基材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。
本発明において、上記表面エネルギーはＺｉｓｍａｎ法による臨界表面張力を算出する手法により測定される。
【００６３】
さらに、硬化樹脂層からなる鋳型３１０の凹部の算術平均粗さＲａは、０．１μｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは０．０５μｍ以下である。凹部の表面粗さを上記範囲にすることにより、形成されたコア部の光導波特性において光損失を大幅に低減できる。
なお、本発明において上記算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ（Ｂ０６０１）の条件で測定することができる。
【００６４】
（鋳型をクラッド用基材に密着させる工程）
本発明において用いるクラッド用基材はシリコン基板又は電子回路基板などであり、その基材としては、シリコンウェハー、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。
【００６５】
また、屈折率が適正な基材の場合はそのままクラッド用基材として用いるが、屈折率制御を必要するものは、前記クラッド用基材に全面又は部分的にクラッド層として樹脂コートや無機材料をＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で着膜したものも用いられる。なお本発明においては、上記クラッド層を設けた基材もクラッド用基材という。
【００６６】
本発明におけるクラッド用基材（前記クラッド層を設ける場合にはクラッド層）の屈折率は、主導波路コアの屈折率より０．０１以上、さらに望ましくは０．０２以上小さいことが望ましい。これは、２波長を合流させるためのマルチモード曲げ導波路の構造において、不必要に漏れ光を増やさないためである。
なお、上記各基材や層の屈折率は、プリズムカップラーやエリプソメータ、アッベ屈折率計を用いて測定される（他のコア部等の屈折率の測定も同様である）。
【００６７】
また、クラッド用基材の特性としては、平滑性において表面の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以下で、鋳型（硬化樹脂層）との密着性に優れ、両者を密着させた場合、鋳型の凹部以外に空隙が生じないものが好ましい。また、クラッド基材が鋳型及び／又はコア部との密着性が余り良好でない場合には、オゾン雰囲気による処理、波長３００ｎｍ以下の紫外線照射処理を行って、鋳型等との密着性を改善することが好ましい。
【００６８】
クラッド用基材として、前記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、その屈折率、光透過性等の光学的特性、機械的強度、表面平滑性、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。
【００６９】
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、又は前記樹脂のブレンド物等が挙げられる。
【００７０】
前記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・クラッド間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高分子光導波路の作製に適している。
【００７１】
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とを考慮して適切に選ばれ、一般的には０．０３ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲程度が好ましい。
また、用いるフィルム基材表面の平滑性は、算術平均粗さＲａで１０μｍ以下が好ましく、より好ましくは１μｍ以下、更に好ましくは０．１μｍ以下である。
【００７２】
（鋳型の凹部にコア形成用硬化性樹脂進入させる工程）
鋳型の凹部にコア形成用硬化性樹脂を進入させるには、鋳型に鋳型より一回り大きいサイズのクラッド用基材を密着させ、凹部の樹脂進入端にコア形成用硬化性樹脂を少量垂らし毛細管現象を利用して充填したり、凹部の樹脂進入端にコア形成用硬化性樹脂を加圧充填したり、凹部の樹脂排出端を減圧吸引したり、あるいは該加圧充填と減圧吸引との両方を行うなどにより充填することができる。
【００７３】
図４（Ｃ）に、鋳型を用いて、導波路コア用凹部にコア形成用硬化性樹脂を進入させている状態を示す。図４（Ｃ）においては、クラッド用基材としてのフィルム基材４１０に密着させた鋳型３１０の貫通孔３６２Ａ，３６２Ｂ、３６４Ａ，３６４Ｂに、主導波路コア用と副導波路コア用とで屈折率が異なるようにコア形成用硬化性樹脂を充填し、貫通孔３８２、３８４Ａ，３８４Ｂから減圧吸引することにより、図における左側の２つの樹脂進入端から、主導波路コア用凹部３２２及び副導波路コア用凹部３２４Ａ，３２４Ｂに一度に前記樹脂を進入させている。
【００７４】
この場合、特に副導波路コア用凹部３２４Ａ，３２４Ｂについては、連通路３２６Ａ，３２６Ｂ（空気抜き通路用凹部３２６Ａ，３２６Ｂ）側から吸引する必要がある。最終的に形成される副導波路コアの主導波路側の先端部は、特に発光素子の出力光が漏れないような形状精度が要求される。したがって、前記先端部（樹脂排出端）には、図に示すように連通路３２６Ａ，３２６Ｂ（空気抜き通路用凹部３２６Ａ，３２６Ｂ）のような細い吸引口を設け、この部分に樹脂が到達しても連通路３２６Ａ，３２６Ｂには該樹脂がごく一部にしか充填されないようにすることが望ましい。
【００７５】
このように、副導波路コア用凹部３２４Ａ，３２４Ｂの先端側の樹脂排出端に、細い連通路３２６Ａ，３２６Ｂを設け吸引を行い副導波路コアを形成することにより、副導波路コアの先端の連通路と交わる部分に若干の形状欠陥が発生するが（図４（Ｄ）参照）、その大きさを１０μｍ以下にすることができるため、大きな損失要因とならないようにすることができる。
なお、上記連通路３２６Ａ，３２６Ｂの幅は、副導波路コアの幅Ｄ2に対して０．５Ｄ2以下とすることが好ましい。
【００７６】
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との混合物が好ましく用いられる。特に、オリゴマーの混合は硬化の速度を助けたり、形状の精度向上に役に立つ。
前記紫外線硬化性樹脂としてエポキシ系、アクリル系紫外線硬化性樹脂が好ましく用いられる。
【００７７】
特に、コア形成用硬化樹脂のうち、副導波路コア形成用硬化樹脂としては、モニター用受光素子を用いない場合、硬化後の透過率が低いものを用いることがよく、透過率として具体的には例えば０．１〜１０％が好ましく、より好ましくは０．１〜１％である。
【００７８】
また、モニター用受光素子を用いない場合の副導波路コア形成用硬化樹脂としては、黒色の色材を０．１重量％以上（好ましくは０．１重量％〜２０重量％）含有した樹脂を用いてもよい。黒色の色材としては、例えばカーボンブラックが好適に用いられる。
【００７９】
このように、副導波路コアを、低透過率の樹脂で構成したり、黒色の色材を所定量した樹脂で構成することで、有害なノイズ光を減らすことができる。
【００８０】
さらにモニター用受光素子を用いる場合は、副導波路コア形成用硬化樹脂は透過率が主導波路コアと同等程度で、かつ屈折率が高いものが望ましい。具体的にはクラッドの屈折率に対して０．０３以上、望ましくは０．０５以上高い屈折率が望ましい。このようにすることでモニター用受光素子に主導波路コアからの漏れ光を導きつつ、有害なノイズ光を減らすことができる。
【００８１】
コア形成用硬化性樹脂は、鋳型とクラッド用基材との間に形成された空隙（鋳型の凹部）に充填させることが可能なように十分低粘度であることが必要である。前記コア形成用硬化性樹脂の未硬化時の粘度は、好ましくは５０ｍＰａ・ｓ〜２０００ｍＰａ・ｓの範囲、より好ましく１００ｍＰａ・ｓ〜１０００ｍＰａ・ｓの範囲、更に好ましくは３００ｍＰａ・ｓ〜７００ｍＰａ・ｓの範囲にするのが、充填速度、コア形状の良さ及び光損失の少なさの点から望ましい。
【００８２】
この他に、原盤に形成された導波路コアに相当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大の原因になる。したがって、前記硬化性樹脂としては体積変化ができるだけ小さいものが望ましく、好ましくは１０％以下、より好ましくは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。
【００８３】
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、かつ該硬化性樹脂の屈折率、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。
【００８４】
コア形成用硬化性樹脂の硬化物の屈折率は、クラッド用基材（又はクラッド層、さらにクラッド部）より大きいことが必要である。コアとクラッド用基材との屈折率の差は、マルチモード導波路かシングルモード導波路かによって異なるが、マルチモード導波路の場合で０．０１以上、好ましくは０．０２以上である。また光ファイバーを接続する主導波路コアの場合は、その光ファイバーの開口数とマッチングが取れるようにコアとクラッドの屈折率差を定めるのが望ましい。
【００８５】
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（常圧に対して−０．１〜−１００ｋＰａ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。
【００８６】
（進入させたコア形成用硬化性樹脂を硬化させる工程）
本工程では、進入させたコア形成用硬化性樹脂を種々の手段により硬化させる。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の硬化を加速させる手段も有効である。
【００８７】
本発明においては、必要により以下のような工程を設けることができる。
（鋳型をクラッド用基材から剥離する工程）
本工程は、コア形成用硬化性樹脂を硬化させる工程の後、鋳型をクラッド用基材から剥離する工程である。なお前述のように、前記各工程で用いる鋳型としての硬化樹脂層は、屈折率等の条件を満たせばそのまま上部クラッド層として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上部クラッド層として利用する。この場合、鋳型と導波路コアと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。
【００８８】
本発明においては、鋳型を繰り返し使用することが低コスト化等の観点から好ましく、本工程及び下記上部クラッド層形成工程が通常行われる。
図４（Ｄ）に、鋳型が剥離された状態の導波路コアが形成されたクラッド用基材の平面図を示す。図に示すように、フィルム基材４１０上には前記貫通孔内で硬化した樹脂部分１７Ａ，１７Ｂ、５７Ａ，５７Ｂが端部に残った状態の主導波路コア１６及び副導波路コア５６Ａ，５６Ｂが、クラッド部４２を介して近接して形成されている。なお、前述のように副導波路コアの先端には、拡大図で示すように、若干の形状欠陥（凸部）が見られる。
【００８９】
（コア部が形成されたクラッド用基材上に上部クラッド層を形成する工程）
本工程では、導波路コアが形成されたクラッド用基材上に上部クラッド層を形成するが、上部クラッド層としてはフィルム
（たとえば前記クラッド用基材の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。前記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との混合物が用いられる。
【００９０】
前記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、該硬化性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。
【００９１】
上部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。用いる接着剤としては、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との混合物が用いられる。また、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、上部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。
【００９２】
なお、本発明においては、図４（Ｄ）に示すように前記主導波路コア１６と副導波路コア５６Ａ，５６Ｂとが近接し、主導波路コアの合流部側面と副傾斜面との間にクラッド部４２が設けられる場合には、前記上部クラッド層形成時に同時にクラッド部４２に硬化性樹脂等を充填することができる。この場合、クラッド部４２に充填される樹脂は、前記上部クラッド層と同一の樹脂であってもよいし、異なる樹脂であってもよい。また、上部クラッド層をフィルムとしクラッド部４２を空気層としてもよい。
【００９３】
前記クラッド用基材と上部クラッド層との屈折率差は小さい方が好ましく、その差は好ましくは０．１以内、より好ましくは０．０５以内、更に好ましくは０．００１以内であり、差がないことが光の閉じ込めの点からみて最も好ましい。
【００９４】
以上説明した光導波路の製造において、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樹脂、中でも液状ジメチルシロキサン液を用い、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）、素早く凹部に硬化性樹脂を充填することができる。
【００９５】
この後、図４（Ｅ）に示すように、最後に貫通孔内で硬化した樹脂部分１７Ａ，１７Ｂ、５７Ａ，５７Ｂをダイサー等で切り落として合流前主導波路コアの端面３４Ａ，３４Ｂ、副導波路コアの端面５８Ａ，５８Ｂを形成し、さらに合流後主導波路コアの端面２４を形成して光導波路１１１とする。なお、切り落として形成された各端部のコア端面は鏡面平滑性を有している。
【実施例】
【００９６】
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。
【００９７】
（実施例１）
（合波用光導波路の作製）
−鋳型の作製−
図４（Ａ）示すような、Ｓｉ基板２０２上に厚膜レジスト（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露光し、現像して、Ｙ字分岐形状の主導波路コア用凸部２２２（幅Ｄ1：５０μｍ、高さ：５０μｍ）、副導波路コア用凸部２２４Ａ，２２４Ｂ（幅：Ｄ2、高さ：５０μｍ）、及び副導波路コア用凸部の先端につながる空気抜き（連通路）用凸部２２６Ａ，２２６Ｂ（幅２０μｍ、高さ５０μｍ）を形成した。これを１２０℃でポストベークし、光導波路コア作製用の原盤２１０を作製した。
【００９８】
なお上記において、主導波路コア用凸部２２２は半径５ｍｍ、円弧角度１０度の円弧形状を組み合わせたＳ字形状をさらに左右２つ組み合わせた分岐形状とし、その両端に長さ約０．３ｍｍの直線部を付与した形状となっている（図１参照）。
【００９９】
そして、副導波路コア用凸部２２４Ａ，２２４Ｂの副傾斜面は主導波路コアの合流部であるテーパ形状の側面に対して、間隔Ｄcが２５μｍとなる間隔で近接するように対向配置し、主導波路コアの合流後導波路コアの光軸に対して１５度の角度で外側に広がる直線形状となっている。また、副傾斜面は、主導波路コア用凸部の直線部（合流後導波路コアの光軸方向に対して１５°となっている。
【０１００】
次に、この原盤２１０に離型剤を塗布した後、熱硬化性ジメチルシロキサン樹脂（ダウコウニングアジア社製：ＳＹＬＧＡＲＤ１８４）及びその硬化剤を流し込み、１２０℃で３０分間加熱して硬化させた。硬化後、硬化樹脂層を剥離して、主導波路コア、副導波路コア及び空気抜き用穴に対応する凹部を持った型（厚さ：５ｍｍ）を作製した。
【０１０１】
さらに、図４（Ｂ）に示すように、主導波路コア用凹部３２２の両端が露出するように鋳型に直径３ｍｍの貫通孔３６２Ａ，３６２Ｂ、３８２を開け、また、副導波路コア用凹部３２４Ａ，３２４Ｂの副傾斜面のない側の端部及び前記空気抜き穴用凹部３２６Ａ，３２６Ｂの端部にも同様に貫通孔３６４Ａ，３６４Ｂ、３８４Ａ，３８４Ｂを開け、下記コア形成用硬化性樹脂の樹脂入力端及び樹脂排出端を作り鋳型３１０とした。
【０１０２】
−導波路コア及び上部クラッド層の形成−
図４（Ｃ）に示すように、この鋳型３１０と膜厚１８８μｍのフィルム基材４１０（アートンフイルム、ＪＳＲ（株）製、屈折率１．５１０）とを密着させた。次に、鋳型３１０に形成されている主導波路コア用凹部３２２の貫通孔３６２Ａ，３６２Ｂに、粘度が８００ｍＰａ・ｓの紫外線硬化性樹脂（硬化後の屈折率：１．５３）を充分に満たして、逆側にある貫通孔３８２からダイヤフラム式吸引ポンプ（最大吸引圧：−３３．２５ｋＰａ）を用い、−２０ｋＰａの吸引力で吸引したところ、前記主導波路コア用凹部３２２に紫外線硬化性樹脂が充填された。
【０１０３】
同時に、鋳型に形成されている副導波路コア用凹部３２４Ａ，３２４Ｂの貫通孔３６４Ａ，３６４Ｂに、粘度が１７００ｍＰａ・ｓの紫外線硬化性樹脂（硬化後の屈折率：１．５７）を充分に満たして、空気抜き用凹部３２６Ａ，３２６Ｂに連結される貫通孔３８４Ａ，３８４Ｂからダイヤフラム式吸引ポンプ（最大吸引圧：−３３．２５ｋＰａ）を用い、−２０ｋＰａの吸引力で吸引したところ、空気抜き用穴を除く前記副導波路コア用凹部３２４Ａ，３２４Ｂに紫外線硬化性樹脂が充填された。このときの充填時間は約２０秒で行われた。
【０１０４】
次いで、光強度が５０ｍＷ／ｃｍ2のＵＶ光を前記鋳型側から５分間照射して紫外線硬化性樹脂を硬化させた後、型を剥離し、もう１枚の上部クラッド層としてのアートンフィルムを用意し、屈折率が１．５１０の紫外線硬化性樹脂を接着剤として、前記導波路コアを挟むようにして接着した。なおこのとき、前記主導波路コアと副導波路コアとの隙間部分にも前記接着剤を充填した。
【０１０５】
その後、光強度が５０ｍＷ／ｃｍ2のＵＶ光を５分間照射して硬化させ、最後に導波路フィルム端部をダイサーにより切断して、図４（Ｅ）に示すような合波用光導波路を得た。主導波路コアの光ファイバー接続側の端面と、副導波路コアの端面（副傾斜面と反対側の端面）との距離は１００μｍであった。
【０１０６】
（合波用光導波路の評価）
図１に示すように、作製した合波用光導波路の主導波路コア端部（合流後導波路コア２０の端面２２）に、通信用光ファイバー１５０としてコア径が５０μｍ、開口数ＮＡｆが０．２のＧＩ型マルチモードファイバーを近接させて出力光を受けた。なお測定には、マッチングオイルを使用した。
【０１０７】
合波用デバイスとしては、主導波路コアのＹ字側端面（合流前導波路コアの端面）には２つの発光素子（ＬＤ）としてＶＣＳＥＬ（富士ゼロックス製、発光波長：８５０ｎｍ及び７８０ｎｍ）を光学接着剤で取り付けた。
【０１０８】
上記条件で、主導波路コア端部に対して誤差なく光ファイバーを接続した場合の出力を基準出力とし、ファイバー中心位置を左右に５０μｍずらした場合の出力をノイズ出力としてｄＢ評価（数字の絶対値が大きいほど減衰が大きい）した。また副導波路コア端面からの出力も同様にｄＢ評価した。
【０１０９】
その結果、ノイズ出力は−１５ｄＢであり、副導波路コア端面の出力は−６ｄＢであった。
【０１１０】
（実施例２）
実施例１において、副導波路コアの幅Ｄ2を２００μｍとし、主導波路コアの光ファイバー接続側の端面と、副導波路コアの端面（副傾斜面と反対側の端面）との距離を５０μｍとなる形状にしたところ、ノイズ出力が−２０ｄＢとなった。また、副導波路コア端面からの出力は  −６ｄＢであった。
【０１１１】
（実施例３）
実施例１において、副導波路コアの幅Ｄ2を５０μｍとし、主導波路コア（合流後導波路コア）と離れるように、曲率半径１．５ｍｍで外側に曲げた形状にしたところ（図２参照）、ノイズ出力が−２０ｄＢとなった。また、副導波路コア端面からの出力は−１０ｄＢであった。
【０１１２】
（実施例４）
実施例２と同様な副導波路構成において、合波用光導波路全体の寸法を長さ５ｍｍ、幅３ｍｍとし、直線部分（合流後導波路コア）を延長したところ、副導波路コアの端面を基板側面（合流後導波路コア端面が形成される面とは異なる面）に出る形状を実現できた。これにより、基板側面もしくはその延長線上に出力モニター用受光素子（ＰＤ）を配置できるようになった。
【０１１３】
（実施例５）
副導波路コア用凹部３２４Ａ，３２４Ｂの貫通孔３６４Ａ，３６４Ｂに満たす硬化性樹脂として、黒色色材としてカーボンブラックを１０重量％含有させた、粘度が１０００ｍＰａ・ｓの紫外線硬化性樹脂（透過率３％）を用いた以外は、実施例１と同様にして光導波路を作製し、評価したところ、ノイズ出力が−３０ｄＢとなった。
【０１１４】
（比較例１）
副導波路コアを備えない以外は実施例１と同様の構成にしたところ、ノイズ出力が−４ｄＢに達し、組立調整工程が困難になった。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の合波用光導波路を含む合波用モジュールの一例を示す平面図である。
【図２】本発明の合波用光導波路を含む合波用モジュールの他の一例を示す平面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｇ）は、導波路の作製プロセスを示す概念図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明の双方向通信用光導波路の製造プロセスの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１０、１６    主導波路コア
１２Ａ，１２Ｂ       側面
２０   合流後導波路コア（主光路）
３０Ａ，３０Ｂ       合流前導波路コア（第１光路及び第２光路）
４０，４２    クラッド部
５０Ａ，５０Ｂ       副導波路コア
５２Ａ，５２Ｂ       副傾斜面
５６Ａ，５６Ｂ       副導波路コア
１００、１１１       合波用光導波路
１２０ クラッド用基材
１５０ 光ファイバー
２００ 原盤
２０２ シリコン基板
２１０ 原盤
２２２ 主導波路コア用凸部
２２４Ａ，２２４Ｂ   副導波路コア用凸部
３００、３１０       鋳型
３２０ 導波路コア用凹部
３２２ 主導波路コア用凹部
３２４Ａ，３２４Ｂ   副導波路コア用凹部
３２６Ａ，３２６Ｂ   空気抜き通路用凹部（連通路）
４００ クラッド用基材
４１０ フィルム基材
４２０ 導波路コア
５００ 上部クラッド層
Ｐ     合流部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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