(57)【要約】【課題】直線状の回折格子が形成された樹脂からなる光通信用の回折光学素子を射出成形により製造する際に、樹脂材の流れを円滑にして形状転写性を向上させる光通信用の回折光学素子の射出成形金型を提供すること。【解決手段】回折格子パターンが形成された第１の金型と、当該第１の金型に対向する第２の金型とにより形成される空間内に樹脂材を充填して光通信用の回折光学素子を成形する光通信用の回折光学素子の射出成形金型において、前記回折格子パターンは、直線状であり、第１の金型の回折格子パターンが形成される部位に樹脂材を供給するゲート通路の方向に対して平行に設けられている。【選択図】図５
2007268856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回折格子パターンが形成された第１の金型と、当該第１の金型に対向する第２の金型とにより形成される空間内に樹脂材を充填して光通信用の回折光学素子を成形する光通信用の回折光学素子の射出成形金型において、
前記回折格子パターンは、直線状であり、前記第１の金型の前記回折格子パターンが形成される部位に樹脂材を供給するゲート通路の方向に対して平行に設けられていることを特徴とする光通信用の回折光学素子の射出成形金型。
【請求項２】
前記ゲート通路は、前記回折格子パターンの幅方向において、前記樹脂材の出口側に向けて広がっていることを特徴とする請求項１に記載の光通信用の回折光学素子の射出成形金型。
【請求項３】
前記ゲート通路に樹脂材を供給するランナー通路を有し、
前記ランナー通路は、前記ゲート通路と接する端部が前記回折格子パターンの幅方向に広がっており、
前記ゲート通路は、前記樹脂材の出口側に向けて平行に伸びていることを特徴とする請求項１に記載の光通信用の回折光学素子の射出成形金型。
【請求項４】
前記回折格子パターンの幅方向における前記ゲート通路の前記樹脂材の出口側の幅は、前記回折格子パターンの幅の１／３以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光通信用の回折光学素子の射出成形金型。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の光通信用の回折光学素子の射出成形金型を用いることを特徴とする光通信用の回折光学素子の製造方法。
【請求項６】
射出成形により成形される回折格子を有する光通信用の回折光学素子において、
前記回折格子は、直線状であり、射出成形後にカットされるゲート部の位置対して平行に設けられていることを特徴とする光通信用の回折光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信用の回折光学素子の射出成形金型、光通信用の回折光学素子の製造方法及び光通信用の回折光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速インターネット、ＩＰ電話等の通信媒体として光ファイバーを用いた光通信システムが普及してきている。光通信システムにおいては、波長の異なる複数の光信号を双方向に伝送するために、送信端末及び受信端末には、双方向光通信モジュールが用いられている。特許文献１には、直線状の回折格子が形成された樹脂からなる回折光学素子を備える双方向光通信モジュールが記載されている。
【０００３】
一方、特許文献２には、射出成形により光学素子を製造することが記載されている。溶融した樹脂材を中央通路に送り込み、送り込まれた樹脂材を複数の分配通路を介して分配し、分配された樹脂材を狭いゲート通路を介して光学素子の成形型（キャビティ）に充填している。
【特許文献１】特開２００５−２７５０６０号公報
【特許文献２】特開２００４−９６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
回折光学素子を射出成形により製造する際には、金型に形成された微小な回折格子パターンに対して、ゲート通路を介して送り込まれたキャビティ内の樹脂材を当該微小な回折格子パターン形状に追随させる必要がある。
【０００５】
本発明は、直線状の回折格子が形成された樹脂からなる光通信用の回折光学素子を射出成形により製造する際に、樹脂材の流れを円滑にして形状転写性を向上させる光通信用の回折光学素子の射出成形金型、光通信用の回折光学素子の製造方法及び光通信用の回折光学素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の光通信用の回折光学素子の射出成形金型は、回折格子パターンが形成された第１の金型と、当該第１の金型に対向する第２の金型とにより形成される空間内に樹脂材を充填して光通信用の回折光学素子を成形する光通信用の回折光学素子の射出成形金型において、前記回折格子パターンは、直線状であり、前記第１の金型の前記回折格子パターンが形成される部位に樹脂材を供給するゲート通路の方向に対して平行に設けられていることを特徴としている。
【０００７】
本発明の光通信用の回折光学素子の製造方法は、本発明の光通信用の回折光学素子の射出成形金型を用いることを特徴としている。
【０００８】
本発明の光通信用の回折光学素子は、射出成形により成形される回折格子を有する光通信用の回折光学素子において、前記回折格子は、直線状であり、射出成形後にカットされるゲート部の位置対して平行に設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、金型における直線状の回折格子パターンが、ゲート通路の方向に沿って形成されているので、ゲート通路を介して送り込まれたキャビティ内の樹脂材は金型の直線状の格子パターンに沿って円滑に移動することになる。これにより、樹脂材は金型に形成された微小な回折格子パターン形状に追随することができ、形状転写性の良好な光通信用の回折光学素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（双方向光通信モジュールの構成）
図１は、本実施形態に係る双方向光通信モジュールを半割にして、内部を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る双方向光通信モジュールの概略の断面図である。
【００１１】
図１、図２に示すように、双方向光通信モジュール１０は、略円筒状の筐体１９内に、発光素子１１、受光素子１２、光学素子１３を備えている。例えば、発光素子１１はレーザダイオード（ＬＤ）、受光素子１２はフォトディテクタ（ＰＤ）が用いられる。発光素子１１と受光素子１２は共通の基台１６上に設けられ、基台１６は筐体に固定されている。
【００１２】
発光素子１１と受光素子１２は、基台１６から外部に突出した複数の接続ピン１７に電気的に接続されている。この接続ピン１７を用いて、発光素子１１の駆動、受光素子１２の駆動、受光素子１２の出力の不図示の機器への送出等が行われる。なお、発光素子１１と受光素子１２は異なる基台に設けられ、それぞれの基台を筐体に固定したものであってもよい。
【００１３】
また、光ファイバ１を支持するファイバホルダ２が筐体１９内に挿入され固定されており、光ファイバ１の端部の面３が筐体１９の内部に形成された空洞１４に露出している。光ファイバ１は波長多重方式による双方向光ファイバ通信のために、外部の光ファイバ等の光伝送路に接続される。
【００１４】
光学素子１３は、筐体１９内で光ファイバ１の端部の面３と発光素子１１、受光素子１２の間に配置されている。この光学素子１３は、光ファイバ１の端部の面３に対向する面には直線状のエシュロン格子が形成され、発光素子１１、受光素子１２に対向する面には非球面の光学面が形成されている。
【００１５】
図３は、光学素子１３に形成された直線状のエシュロン格子の一例を示す概略模式図である。図３（ａ）は、光学素子１３を光ファイバ１の端部の面３側から見た平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＣ−Ｃ線で切断した断面を拡大した、エシュロン格子部の概略断面を示す図である。
【００１６】
図３（ａ）に示すように、光学素子１３の光ファイバ１側の光学有効面１３ｒには直線状にエシュロン格子１５が形成されており、図３（ｂ）に示すように、エシュロン格子１５の断面は階段形状をピッチｐで繰り返す形状に形成されている。なお、１３ｆは光学素子１３のフランジ部である。
【００１７】
光学素子１３は、図２に示す発光素子１１、受光素子１２を結ぶ線と図３（ａ）に示す一点鎖線が略一致するように、筐体１９に組み付けられている。
【００１８】
以上のような構成により、図２に示す如く、発光素子１１が発する光ビームは同図に示す光路ｂ０をたどり、光学素子１３の光学面及びエシュロン格子１５を通過して、０次の回折光として光ファイバ１の端部の面３に集光されて入射し、光ファイバ１を通して外部の光伝送路に送出することができる。
【００１９】
一方、外部の光伝送路から伝送され、光ファイバ１の端部の面３から射出される光ビームはエシュロン格子１５により回折される。回折された所定（例えば１次）の回折光は、光学素子１３の光学面により集光され、同図に示す光路ｂ１方向に偏向して受光素子１２に入射する。
【００２０】
（回折光学素子の樹脂材料）
本発明に用いられる光学素子としての樹脂には、特開２００４−１４４９５１号、特開２００４−１４４９５４号、特開２００４−１４４９５３号等に記載されているような樹脂を適宜好ましく採用することができる。
【００２１】
樹脂材料は、温度が上昇することにより、屈折率が低下してしまうが、無機粒子には温度が上昇すると屈折率が上昇するものがある。そこでこれらの性質をあわせて打ち消しあうように作用させることにより、屈折率変化が生じないようにすることも知られている。本発明の光学素子の材料として、母材となる上述した樹脂に３０ナノメートル以下、好ましくは２０ナノメートル以下、さらに好ましくは１０〜１５ナノメートルの無機粒子を分散させた材料を利用することで、屈折率の温度依存性が無いか、あるいはきわめて低い光学素子を提供できる。
【００２２】
たとえば、アクリル樹脂に、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）の微粒子を分散させている。母材となる樹脂は、体積比で８０、酸化ニオブは２０程度の割合であり、これらを均一に混合する。微粒子は凝集しやすいという問題があるが、粒子表面に電荷を与えて分散させる等の技術により、必要な分散状態を生じさせることが出来る。
【００２３】
母材となる樹脂と粒子との混合・分散は、光学素子の射出成形時にインラインで行うことが好ましい。いいかえると、混合・分散した後は、光学素子に成形される迄、冷却・固化されないことが好ましい。
【００２４】
なお、この体積比率は、屈折率の温度に対する変化の割合をコントロールするために、適宜増減できるし、複数種類のナノサイズ無機粒子をブレンドして分散させることも可能である。
【００２５】
比率では、上記の例では８０：２０、すなわち４：１であるが、９０：１０（９：１）から６０：４０（３：２）までの間で適宜調整可能である。９：１よりも少ないと温度変化抑制の効果が小さくなり、逆に３：２を越えると樹脂の成形性に問題が生じるために好ましくない。
【００２６】
微粒子は無機物であることが好ましく、さらに酸化物であることが好ましい。そして酸化状態が飽和していて、それ以上酸化しない酸化物であることが好ましい。
【００２７】
無機物であることは、高分子有機化合物である母材となる樹脂との反応を低く抑えられるために好ましく、また酸化物であることによって、使用に伴う劣化を防ぐことが出来る。特に高温化や、レーザ光を照射されるという過酷な条件において、酸化が促進されやすくなるが、このような無機酸化物の微粒子であれば、酸化による劣化を防ぐことが出来る。
【００２８】
また、その他の要因による樹脂の酸化を防止するために、酸化防止剤を添加することも勿論可能である。
【００２９】
プラスチック樹脂として例えば熱可塑性樹脂中に分散される無機微粒子としては特に限定はなく、得られる熱可塑性樹脂組成物の温度による屈折率の変化率（以後、｜ｄｎ／ｄＴ｜とする）が小さいという目的の達成を可能とする無機微粒子の中から任意に選択することができる。具体的には酸化物微粒子、金属塩微粒子、半導体微粒子などが好ましく用いられ、この中から、光学素子として使用する波長領域において吸収、発光、蛍光等が生じないものを適宜選択して使用することが好ましい。
【００３０】
用いることができる酸化物微粒子としては、金属酸化物を構成する金属が、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｗ、Ｉｒ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ及び希土類金属からなる群より選ばれる１種または２種以上の金属である金属酸化物を用いることができ、具体的には、例えば、酸化珪素、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化インジウム、酸化錫、酸化鉛、これら酸化物より構成される複酸化物であるニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム、アルミニウム・マグネシウム酸化物（ＭｇＡｌ2Ｏ4）等が挙げられる。また、本発明において用いられる酸化物微粒子として希土類酸化物を用いることもでき、具体的には酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化プラセオジム、酸化ネオジム、酸化サマリウム、酸化ユウロピウム、酸化ガドリニウム、酸化テルビウム、酸化ジスプロシウム、酸化ホルミウム、酸化エルビウム、酸化ツリウム、酸化イッテルビウム、酸化ルテチウム等も挙げられる。金属塩微粒子としては、炭酸塩、リン酸塩、硫酸塩などが挙げられ、具体的には炭酸カルシウム、リン酸アルミニウム等が挙げられる。
【００３１】
また、上述した半導体微粒子とは、半導体結晶組成の微粒子を意味し、該半導体結晶組成の具体的な組成例としては、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、錫等の周期表第１４族元素の単体、リン（黒リン）等の周期表第１５族元素の単体、セレン、テルル等の周期表第１６族元素の単体、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の複数の周期表第１４族元素からなる化合物、酸化錫（IV）（ＳｎＯ2）、硫化錫（II，IV）（Ｓｎ（II）Ｓｎ（IV）Ｓ3）、硫化錫（IV）（ＳｎＳ2）、硫化錫（II）（ＳｎＳ）、セレン化錫（II）（ＳｎＳｅ）、テルル化錫（II）（ＳｎＴｅ）、硫化鉛（II）（ＰｂＳ）、セレン化鉛（II）（ＰｂＳｅ）、テルル化鉛（II）（ＰｂＴｅ）等の周期表第１４族元素と周期表第１６族元素との化合物、窒化ホウ素（ＢＮ）、リン化ホウ素（ＢＰ）、砒化ホウ素（ＢＡｓ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、リン化アルミニウム（ＡｌＰ）、砒化アルミニウム（ＡｌＡｓ）、アンチモン化アルミニウム（ＡｌＳｂ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）、アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、砒化インジウム（ＩｎＡｓ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）等の周期表第１３族元素と周期表第１５族元素との化合物（あるいはIII−Ｖ族化合物半導体）、硫化アルミニウム（Ａｌ2Ｓ3）、セレン化アルミニウム（Ａｌ2Ｓｅ3）、硫化ガリウム（Ｇａ2Ｓ3）、セレン化ガリウム（Ｇａ2Ｓｅ3）、テルル化ガリウム（Ｇａ2Ｔｅ3）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、硫化インジウム（Ｉｎ2Ｓ3）、セレン化インジウム（Ｉｎ2Ｓｅ3）、テルル化インジウム（Ｉｎ2Ｔｅ3）等の周期表第１３族元素と周期表第１６族元素との化合物、塩化タリウム（Ｉ）（ＴｌＣｌ）、臭化タリウム（Ｉ）（ＴｌＢｒ）、ヨウ化タリウム（Ｉ）（ＴｌＩ）等の周期表第１３族元素と周期表第１７族元素との化合物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、硫化水銀（ＨｇＳ）、セレン化水銀（ＨｇＳｅ）、テルル化水銀（ＨｇＴｅ）等の周期表第１２族元素と周期表第１６族元素との化合物（あるいはII−VI族化合物半導体）、硫化砒素（III）（Ａｓ2Ｓ3）、セレン化砒素（III）（Ａｓ2Ｓｅ3）、テルル化砒素（III）（Ａｓ2Ｔｅ3）、硫化アンチモン（III）（Ｓｂ2Ｓ3）、セレン化アンチモン（III）（Ｓｂ2Ｓｅ3）、テルル化アンチモン（III）（Ｓｂ2Ｔｅ3）、硫化ビスマス（III）（Ｂｉ2Ｓ3）、セレン化ビスマス（III）（Ｂｉ2Ｓｅ3）、テルル化ビスマス（III）（Ｂｉ2Ｔｅ3）等の周期表第１５族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ2Ｏ）、セレン化銅（Ｉ）（Ｃｕ2Ｓｅ）等の周期表第１１族元素と周期表第１６族元素との化合物、塩化銅（Ｉ）（ＣｕＣｌ）、臭化銅（Ｉ）（ＣｕＢｒ）、ヨウ化銅（Ｉ）（ＣｕＩ）、塩化銀（ＡｇＣｌ）、臭化銀（ＡｇＢｒ）等の周期表第１１族元素と周期表第１７族元素との化合物、酸化ニッケル（II）（ＮｉＯ）等の周期表第１０族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化コバルト（II）（ＣｏＯ）、硫化コバルト（II）（ＣｏＳ）等の周期表第９族元素と周期表第１６族元素との化合物、四酸化三鉄（Ｆｅ3Ｏ4）、硫化鉄（II）（ＦｅＳ）等の周期表第８族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化マンガン（II）（ＭｎＯ）等の周期表第７族元素と周期表第１６族元素との化合物、硫化モリブデン（IV）（ＭｏＳ2）、酸化タングステン（IV）（ＷＯ2）等の周期表第６族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化バナジウム（II）（ＶＯ）、酸化バナジウム（IV）（ＶＯ2）、酸化タンタル（Ｖ）（Ｔａ2Ｏ5）等の周期表第５族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化チタン（ＴｉＯ2、Ｔｉ2Ｏ5、Ｔｉ2Ｏ3、Ｔｉ5Ｏ9等）等の周期表第４族元素と周期表第１６族元素との化合物、硫化マグネシウム（ＭｇＳ）、セレン化マグネシウム（ＭｇＳｅ）等の周期表第２族元素と周期表第１６族元素との化合物、酸化カドミウム（II）クロム（III）（ＣｄＣｒ2Ｏ4）、セレン化カドミウム（II）クロム（III）（ＣｄＣｒ2Ｓｅ4）、硫化銅（II）クロム（III）（ＣｕＣｒ2Ｓ4）、セレン化水銀（II）クロム（III）（ＨｇＣｒ2Ｓｅ4）等のカルコゲンスピネル類、バリウムチタネート（ＢａＴｉＯ3）等が挙げられる。なお、Ｇ．Ｓｃｈｍｉｄら；Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，４巻，４９４頁（１９９１）に報告されている（ＢＮ）７５（ＢＦ２）１５Ｆ１５や、Ｄ．Ｆｅｎｓｋｅら；Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．，２９巻，１４５２頁（１９９０）に報告されているＣｕ146Ｓｅ73（トリエチルホスフィン）22のように構造の確定されている半導体クラスターも同様に例示される。
【００３２】
一般的に熱可塑性樹脂のｄｎ／ｄＴは負の値を持つ、即ち温度の上昇に伴い屈折率が小さくなる。従って、熱可塑性樹脂組成物の｜ｄｎ／ｄＴ｜を効率的に小さくする為には、ｄｎ／ｄＴが大きい微粒子を分散させることが好ましい。熱可塑性樹脂のｄｎ／ｄＴと同符号の値を持つ微粒子を用いる場合には、微粒子のｄｎ／ｄＴの絶対値が、母材となる熱可塑性樹脂のｄｎ／ｄＴよりも小さいことが好ましい。更に、母材となる熱可塑性樹脂のｄｎ／ｄＴと逆符号のｄｎ／ｄＴを有する微粒子、即ち、正の値のｄｎ／ｄＴを有する微粒子が好ましく用いられる。このような微粒子を熱可塑性樹脂に分散させることで、少ない量で効果的に熱可塑性樹脂組成物の｜ｄｎ／ｄＴ｜を小さくすることができる。分散される微粒子のｄｎ／ｄＴは、母材となる熱可塑性樹脂のｄｎ／ｄＴの値により適宜選択することができるが、一般的に光学素子に好ましく用いられる熱可塑性樹脂に微粒子を分散させる場合は、微粒子のｄｎ／ｄＴが−２０×１０-6よりも大きいことが好ましく、−１０×１０-6よりも大きいことが更に好ましい。ｄｎ／ｄＴが大きい微粒子として、好ましくは、例えば、窒化ガリウム、硫化亜鉛、酸化亜鉛、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムなどが用いられる。
【００３３】
一方、熱可塑性樹脂に微粒子を分散させる際には、母材となる熱可塑性樹脂と微粒子の屈折率の差が小さいことが望ましい。発明者らの検討の結果、熱可塑性樹脂と分散される微粒子の屈折率の差が小さいと、光を透過させた場合に散乱を起こし難いということがわかった。熱可塑性樹脂に微粒子を分散させる際、粒子が大きい程、光を透過させた時の散乱を起こしやすくなるが、熱可塑性樹脂と分散される微粒子の屈折率の差が小さいと、比較的大きな微粒子を用いても光の散乱が発生する度合いが小さいことを発見した。熱可塑性樹脂と分散される微粒子の屈折率の差は、０〜０．３の範囲であることが好ましく、更に０〜０．１５の範囲であることが好ましい。
【００３４】
光学材料として好ましく用いられる熱可塑性樹脂の屈折率は、１．４〜１．６程度である場合が多く、これらの熱可塑性樹脂に分散させる材料としては、例えばシリカ（酸化ケイ素）、炭酸カルシウム、リン酸アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、アルミニウム・マグネシウム酸化物などが好ましく用いられる。
【００３５】
また、発明者らの研究により、比較的屈折率の低い微粒子を分散させることで、熱可塑性樹脂組成物のｄｎ／ｄＴを効果的に小さくすることができることがわかった。屈折率が低い微粒子を分散した熱可塑性樹脂組成物の｜ｄｎ／ｄＴ｜が小さくなる理由について、詳細はわかっていないものの、樹脂組成物における無機微粒子の体積分率の温度変化が、微粒子の屈折率が低いほど、樹脂組成物の｜ｄｎ／ｄＴ｜を小さくする方向に働くのではないかと考えられる。比較的屈折率が低い微粒子としては、例えばシリカ（酸化ケイ素）、炭酸カルシウム、リン酸アルミニウムが好ましく用いられる。
【００３６】
熱可塑性樹脂組成物のｄｎ／ｄＴの低減効果、光透過性、所望の屈折率等を全て同時に向上させることは困難であり、熱可塑性樹脂に分散させる微粒子は、熱可塑性樹脂組成物に求める特性に応じて、微粒子自体のｄｎ／ｄＴの大きさ、微粒子のｄｎ／ｄＴと母材となる熱可塑性樹脂のｄｎ／ｄＴとの差、及び微粒子の屈折率等を考慮して適宜選択することができる。更に、母材となる熱可塑性樹脂との相性、即ち、熱可塑性樹脂に対する分散性、散乱を引き起こし難い微粒子を適宜選択して用いることは、光透過性を維持する上で好ましい。
【００３７】
例えば、光学素子に好ましく用いられる環状オレフィンポリマーを母材として用いる場合、光透過性を維持しながら｜ｄｎ／ｄＴ｜を小さくする微粒子としては、シリカが好ましく用いられる。
【００３８】
上記の微粒子は、１種類の無機微粒子を用いてもよく、また複数種類の無機微粒子を併用してもよい。異なる性質を有する複数種類の微粒子を用いることで、必要とされる特性を更に効率よく向上させることもできる。
【００３９】
また、用いる無機微粒子は、平均粒子径が１ｎｍ以上、３０ｎｍ以下が好ましく、１ｎｍ以上、２０ｎｍ以下がより好ましく、さらに好ましくは１ｎｍ以上、１０ｎｍ以下である。平均粒子径が１ｎｍ未満の場合、無機微粒子の分散が困難になり所望の性能が得られない恐れがあることから、平均粒子径は１ｎｍ以上であることが好ましく、また平均粒子径が３０ｎｍを超えると、得られる熱可塑性材料組成物が濁るなどして透明性が低下し、光線透過率が７０％未満となる恐れがあることから、平均粒子径は３０ｎｍ以下であることが好ましい。ここでいう平均粒子径は各粒子を同体積の球に換算した時の直径（球換算粒径）の体積平均値を言う。
【００４０】
さらに、無機微粒子の形状は、特に限定されるものではないが、球状の微粒子が好適に用いられる。具体的には、粒子の最小径（微粒子の外周に接する２本の接線を引く場合における当該接線間の距離の最小値）／最大径（微粒子の外周に接する２本の接線を引く場合における当該接線間の距離の最大値）が０．５〜１．０であることが好ましく、０．７〜１．０であることが更に好ましい。
【００４１】
また、粒子径の分布に関しても特に制限されるものではないが、効果をより効率よく発現させるためには、広範な分布を有するものよりも、比較的狭い分布を持つものが好適に用いられる。
【００４２】
（回折光学素子の成形）
［第１の実施形態］
図４は、本実施形態に係る成形金型の断面図である。図４（ａ）に示すように、上型２１と下型２２とを合わせた状態で、型内には、上型２１の上面から図の下方に向かって拡がるように延在する中央通路２３Ａと、中央通路２３Ａの下端近傍から放射状に伸びる分配通路２３Ｂ（ランナー通路ともいう）と、分配通路２３Ｂの延長線上に配置されたキャビティ２３Ｄと、キャビティ２３Ｄと分配通路２３Ｂとの間を結ぶ、分配通路２３Ｂより断面積の小さいゲート通路２３Ｃとが形成されている。
【００４３】
図４（ａ）の状態において、上型２１のノズル口２１ａより溶融した樹脂材を中央通路２３Ａに流入させると、樹脂材は、分配通路２３Ｂ及びゲート通路２３Ｃを介してキャビティ２３Ｄに充填される。
【００４４】
その後、図４（ｂ）に示すように、上型２１と下型２２とを型開きすると、固化した樹脂材より成形品３０が得られる。成形品３０は、中央通路２３Ａ内の樹脂材が固化して形成されたスプルー部３１と、分配通路２３Ｂ内の樹脂材が固化して形成されたランナー部３２と、ゲート通路２３Ｃ内の樹脂材が固化して形成されたゲート部３３と、キャビティ２３Ｄ内の樹脂材が固化して形成された光学素子素材３４とを有している。
【００４５】
図５は、本実施形態に係る下型２２の上面図である。中央通路２３Ａを中心として６つの分配通路２３Ｂが放射状に伸びている。分配通路２３Ｂの延長線上にはゲート通路２３Ｃを介してキャビティ２３Ｄが配置されている。
【００４６】
キャビティ２３Ｄ内の下型２２には、直線状のエシュロン格子パターン２４が形成されている。エシュロン格子パターン２４は、図３（ａ）に示す光学素子１３の光学有効面１３ｒに直線状のエシュロン格子１５を転写するためのパターンである。エシュロン格子パターン２４の直線の方向は、図に示すように、ゲート通路２３Ｃに向かう方向と平行な方向に一致している。
【００４７】
図６は、図５の下型２２を用いて成形した成型品３０のゲート部３３周辺の拡大図である。図６（ａ）は、成型品３０のゲート部３３周辺の上面図（図２における上型２１から下型２２の方向に成型品３０を見る方向と一致）である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した成型品３０のゲート部３３周辺の概略断面図である。
【００４８】
本実施形態では、図６（ａ）に示すように、光学素子素材３４に形成された直線状のエシュロン格子１５は、ゲート部３３に向かう方向と平行な方向に一致している。これは、図５に示したように、下型２２に形成されたエシュロン格子パターン２４の直線の方向が、ゲート通路２３Ｃに向かう方向と平行な方向に一致しているためである。
【００４９】
このように、下型２２においてエシュロン格子パターン２４がゲート通路２３Ｃの方向に沿って形成されているので、ゲート通路２３Ｃを介して送り込まれたキャビティ２３Ｄ内の樹脂材は下型２２の直線状のエシュロン格子パターン２４に沿って円滑に移動することになる。これにより、樹脂材は下型２２に形成された微小なエシュロン格子パターン２４の形状に追随することができ、形状転写性の良好な光学素子素材３４を得ることができる。
【００５０】
また、図６（ａ）に示すように、エシュロン格子１５の幅ＥＷに対してゲート部３３の幅ＧＷは、ＧＷ≧ＥＷ／３（別言すると、下型２２のゲート通路２３Ｃの幅がエシュロン格子パターン２４の幅の１／３以上）であることが好ましい。上限については、光学素子素材３４の幅（例えば、円形形状であれば外径）以下であれば特に制限はない。このような関係を満たすようにゲート通路２３Ｃの幅を設定すると、ゲート通路２３Ｃを通過した樹脂材が、エシュロン格子パターン２４の幅方向端部に存在するエシュロン部に対しても屈曲せずに直線に近い形で円滑に流れ込むようになる。そのため、樹脂材は下型２２に形成された微小なエシュロン格子パターン２４の形状に追随することができ、形状転写性の良好な光学素子素材３４を得ることができる。
【００５１】
［第２の実施形態］
第１の実施形態とは、ゲート部３３の形状が異なっている以外は、第１の実施形態と同様である。第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、第１の実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００５２】
図７は、第２の実施形態に係る成型品３０のゲート部３３周辺の拡大図である。図７（ａ）は、成型品３０のゲート部３３周辺の上面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した成型品３０のゲート部３３周辺の概略断面図である。
【００５３】
第２の実施形態では、図７（ａ）に示すように、ゲート部３３は、入口が細く絞られ、出口に向けて扇状に広がっている。エシュロン格子１５の幅ＥＷに対してゲート部３３の出口側の幅ＧＷは、ＧＷ≧ＥＷ／３（別言すると、下型２２のゲート通路２３Ｃの出口側の幅がエシュロン格子パターン２４の幅の１／３以上）となるように設定することが好ましい。上限については、光学素子素材３４の幅（例えば、円形形状であれば外径）以下であれば特に制限はない。
【００５４】
このように、ゲート部の入口が細く絞られていても、その後出口に向けてゲート部の幅が広がっているので、下型２２のエシュロン格子パターン２４の幅方向端部に存在するエシュロン部に対しても樹脂材が屈曲せずに直線に近い形で円滑に流れ込むようになる。このため、下型２２に形成された微小なエシュロン格子パターン２４の形状に対しても樹脂材は追随することができ、形状転写性の良好な光学素子素材３４を得ることができる。
【００５５】
［第３の実施形態］
第１の実施形態とは、ランナー部３２の先端及びゲート部３３の形状が異なっている以外は、第１の実施形態と同様である。第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、第１の実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００５６】
図８は、第３の実施形態に係る成型品３０のゲート部３３周辺の拡大図である。図８（ａ）は、成型品３０のゲート部３３周辺の上面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した成型品３０のゲート部３３周辺の概略断面図である。
【００５７】
第３の実施形態では、図８（ａ）に示すように、ランナー部３２は、先端部がエシュロン格子１５の幅方向と一致する方向にＴ字状に広がっている。ゲート部３３は、Ｔ字状に広がったランナー部３２の先端から光学素子素材３４に向かって平行に伸びるとともに、図８（ｂ）に示すように光学素子素材３４の厚み方向において細くなるように絞られている。エシュロン格子１５の幅ＥＷに対してゲート部３３の幅ＧＷは、ＧＷ≧ＥＷ／３（別言すると、下型２２のゲート通路２３Ｃの出口側の幅がエシュロン格子パターン２４の幅の１／３以上）となるように設定することが好ましい。上限については、光学素子素材３４の幅（例えば、円形形状であれば外径）以下であれば特に制限はない。
【００５８】
このように、ゲート部が細く絞られていても幅広いゲート幅を有するので、下型２２のエシュロン格子パターン２４の幅方向端部に存在するエシュロン部に対しても樹脂材がより平行に近い形で円滑に流れ込むようになる。このため、下型２２に形成された微小なエシュロン格子パターン２４の形状に対しても樹脂材は追随することができ、形状転写性の良好な光学素子素材３４を得ることができる。
【００５９】
上記第１乃至第３の実施形態によれば、下型２２においてエシュロン格子パターン２４がゲート通路２３Ｃの方向に沿って形成されているので、ゲート通路２３Ｃを介して送り込まれたキャビティ２３Ｄ内の樹脂材は下型２２の直線状のエシュロン格子パターン２４に沿って円滑に移動することになる。これにより、樹脂材は下型２２に形成された微小なエシュロン格子パターン２４の形状に追随することができ、形状転写性の良好な光学素子素材３４を得ることができる。
【００６０】
本実施形態においては、下型２２として図５に示したものを用いたが、例えば、図９〜図１１に示すものを用いることもできる。
【００６１】
図９に示す下型２２においては、中央通路２３Ａから４方向に放射状に伸びた分配通路２３Ｂは、途中で放射方向に対して直交する方向に屈曲している。屈曲した分配通路２３Ｂの先端にゲート通路２３Ｃを介してキャビティ２３Ｄが配置されている。
【００６２】
キャビティ２３Ｄ内の下型２２には、直線状のエシュロン格子パターン２４が形成されている。エシュロン格子パターン２４の直線の方向は、図に示すように、ゲート通路２３Ｃに向かう方向と平行な方向に一致している。
【００６３】
図１０に示す下型２２においては、中央通路２３Ａから４方向に放射状に伸びた分配通路２３Ｂは、途中で放射方向に対して直交する方向に屈曲した後、当該屈曲方向とは逆方向に再度屈曲している。屈曲した分配通路２３Ｂの先端にゲート通路２３Ｃを介してキャビティ２３Ｄが配置されている。
【００６４】
キャビティ２３Ｄ内の下型２２には、直線状のエシュロン格子パターン２４が形成されている。エシュロン格子パターン２４の直線の方向は、図に示すように、ゲート通路２３Ｃに向かう方向と平行な方向に一致しているとともに、樹脂流入部である中央通路２３Ａの中心Ｃに向かう方向と平行な方向にも一致している。
【００６５】
上型２１と下型２２とが型開きした際には、キャビティ２３Ｄ内の樹脂材は樹脂流入部である中央通路２３Ａの中心Ｃに向かう方向に（図中点線方向）収縮する。
【００６６】
図１０に示す下型２２においては、冷却収縮の際に樹脂材が樹脂流入部である中央通路２３Ａの中心Ｃに向かって収縮したとしても、樹脂材はキャビティ２３Ｄ内の下型２２における直線状のエシュロン格子パターン２４の方向に沿って収縮することになるので、光学素子素材３４表面のエシュロン格子のエッジ損傷等を抑制することができる。
【００６７】
図１１に示す下型２２においては、中央通路２３Ａから互いに反対方向に伸びた２つの分配通路２３Ｂのそれぞれの通路は、途中からＴ字路状に分岐している。分岐したそれぞれの分配通路２３Ｂは、途中で屈曲している。屈曲した分配通路２３Ｂの先端には、ゲート通路２３Ｃを介してキャビティ２３Ｄが配置されている。
【００６８】
キャビティ２３Ｄ内の下型２２には、直線状のエシュロン格子パターン２４が形成されている。エシュロン格子パターン２４の直線の方向は、図に示すように、ゲート通路２３Ｃに向かう方向と平行な方向に一致しているとともに、樹脂流入部である中央通路２３Ａの中心Ｃに向かう方向と平行な方向にも一致している。
【００６９】
上型２１と下型２２とが型開きした際には、キャビティ２３Ｄ内の樹脂材は樹脂流入部である中央通路２３Ａの中心Ｃに向かう方向に（図中点線方向）収縮する。
【００７０】
図１１に示す下型２２においては、冷却収縮の際に樹脂材が樹脂流入部である中央通路２３Ａの中心Ｃに向かって収縮したとしても、樹脂材はキャビティ２３Ｄ内の下型２２における直線状のエシュロン格子パターン２４の方向に沿って収縮することになるので、光学素子素材３４表面のエシュロン格子のエッジ損傷等を抑制することができる。
【００７１】
本実施形態においては、直線状の回折格子として、階段形状のエシュロン構造のものを用いたが、一例であり、バイナリー構造、ブレーズ構造等の構造のものを用いることもできる。
【００７２】
本実施形態においては、回折格子を集光レンズの片側の面に一体的に形成したが、例えば、集光レンズとは別に回折格子が形成された部材を設けることも可能である。例えば図１２に示すように、表面に互いに平行な溝Ｄが形成された回折格子を有する平板状の樹脂板４０を用いることができる。当該回折格子を有する平板状の樹脂板についても本実施形態に示した金型を用いて成形を行う。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本実施形態に係る双方向光通信モジュール１０を半割にして、内部を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係る双方向光通信モジュール１０の概略の断面図である。
【図３】光学素子１３に形成された直線状のエシュロン格子の一例を示す概略模式図である。図３（ａ）は、光学素子１３を光ファイバ１の端部の面３側から見た平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＣ−Ｃ線で切断した断面を拡大した、エシュロン格子部の概略断面を示す図である。
【図４】本実施形態に係る成形金型の断面図である。図４（ａ）は、上型２１と下型２２とを合わせた状態、図４（ｂ）は、上型２１と下型２２とを型開きした状態を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る下型２２の上面図である。
【図６】図５の下型２２を用いて成形した成型品３０のゲート部３３周辺の拡大図である。図６（ａ）は、成型品３０のゲート部３３周辺の上面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した成型品３０のゲート部３３周辺の概略断面図である。
【図７】第２の実施形態に係る成型品３０のゲート部３３周辺の拡大図である。図７（ａ）は、成型品３０のゲート部３３周辺の上面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した成型品３０のゲート部３３周辺の概略断面図である。
【図８】第３の実施形態に係る成型品３０のゲート部３３周辺の拡大図である。図８（ａ）は、成型品３０のゲート部３３周辺の上面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した成型品３０のゲート部３３周辺の概略断面図である。
【図９】他の実施形態に係る下型２２の上面図である。
【図１０】他の実施形態に係る下型２２の上面図である。
【図１１】他の実施形態に係る下型２２の上面図である。
【図１２】表面に互いに平行な溝が形成された回折格子を有する樹脂平板の斜視図である。
【符号の説明】
【００７４】
１３  光学素子
１５  エシュロン格子
２１  上型
２２  下型
２３Ｂ  分配通路（ランナー通路）
２３Ｃ  ゲート通路
２４  エシュロン格子パターン
３３  ゲート部
３４  光学素子素材
【図１】
2007268856.tif 000003
【図２】
2007268856.tif 000004
【図３】
2007268856.tif 000005
【図４】
2007268856.tif 000006
【図５】
2007268856.tif 000007
【図６】
2007268856.tif 000008
【図７】
2007268856.tif 000009
【図８】
2007268856.tif 000010
【図９】
2007268856.tif 000011
【図１０】
2007268856.tif 000012
【図１１】
2007268856.tif 000013
【図１２】
2007268856.tif 000014