(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂成型物の表面から深さ１００ｎｍ以上、未浸透部分を厚さ１００ｎｍ以上残すまでの深さに渡って、前記樹脂成型物の樹脂よりも屈折率が低い昇華性または揮発性有機化合物が蒸気として浸透分散して光導波路を形成し、光導波路部分の屈折率変化として、下記（Ｉ）式で定義される△Ｎ値が０．４以上２０以下の屈折率変化が誘起されていることを特徴とする光導波路。
【数１】
0003886115.tif 000004
（ここで、n１は未浸透樹脂の屈折率を表し、n２は浸透樹脂の屈折率を表す。）
【請求項２】
浸透される樹脂成型物の樹脂と親和性を有し前記樹脂成型物の樹脂よりも屈折率が低い昇華性または揮発性有機化合物と、前記樹脂成型物と、を空間内に設置し、前記空間を前記有機化合物の飽和蒸気圧状態に置き、前記有機化合物蒸気を前記樹脂成型物表面に均一に付着させ、付着した前記有機化合物を前記樹脂成型物表面から内部に蒸気として浸透分散させて光導波路を形成させ、光導波路部分の屈折率変化として、下記（Ｉ）式で定義される△Ｎ値として０．４以上２０以下の屈折率変化を誘起させることを特徴とする光導波路作製方法。
【数２】
0003886115.tif 000005
（ここで、n１は未浸透樹脂の屈折率を表し、n２は浸透樹脂の屈折率を表す。）
【請求項３】
請求項２に記載の光導波路作製方法において、屈折率の差が０．０１０以上０．３２以下である前記有機化合物と前記樹脂成型物を用いることを特徴とする光導波路作製方法。
【請求項４】
請求項３に記載の光導波路作製方法において、前記有機化合物としてフッ素原子を含有する有機化合物を用いることを特徴とする光導波路作製方法。
【請求項５】
請求項２に記載の光導波路作製方法において、前記有機化合物は、前記樹脂成型物に付着可能なように以下の（Ａ）ないし（Ｅ）の５つの態様からなる群の中から選択される少なくとも一つの態様で昇華源基板または気化源基板に付着または含有されていることを特徴とする光導波路作製方法。
（Ａ）前記有機化合物が単独で昇華源または気化源の表面に塗工または製膜されている
（Ｂ）前記有機化合物とバインダー樹脂とが昇華源基板または気化源基板の表面に塗工または製膜されている
（Ｃ）前記有機化合物を含浸している多孔質粒子が昇華源基板または気化源基板の表面に塗工または製膜されている
（Ｄ）前記有機化合物を含浸している多孔質粒子とバインダー樹脂とが昇華源基板または気化源基板の表面に塗工または製膜されている
（Ｅ）多孔性昇華源または多孔性気化源の基板表面の孔に前記有機化合物が含浸されている
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高い光学特性と機械特性を併有する光導波路およびその作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機化合物や高分子を用いた導波路や光ファイバーは、光集積回路に搭載したコンポーネント間の光伝送を行うための線路であり、更にあらゆる機関を結ぶ情報ハイウェイでもある。光導波路材料としては透明性、信頼性、加工性が要求されており、この内、民生用途では低コストにつながり加工性が強く要求されていることから、ポリマー系材料が主に検討されている。これらの導波路用ポリマー材料は広範囲に研究されてきたが透明性の面でポリメタクリル酸メチルなどのメタクリル系、耐熱性の面からポリイミド系が主流になってきた。また光導波路の作製方法では選択重合、リアクティブ・イオン・エッチング（Reactive ion etching;ＲＩＥ）、電子やレーザーによる直接描画、射出成型、フォトブリーチ等の方法が用いられている。上記の作製方法はコアに直接クラッド層を被覆して作製するものであるか、もしくは大気との屈折率の差で光を伝搬させることを設計指針としている。これらの方法で作製された導波路はステップインデックス（ＳＩ）型と呼ばれ、高速光伝送に適しないものであり、高速伝送に適した屈折率分布（ＧＩ）型導波路の作製は困難であった。
【０００３】
一方、樹脂成型物表面層の改質方法として、例えば、特開２０００−２８１８２１号報には、樹脂成型物の表面へ前記樹脂成型物の樹脂と親和性があり、かつ昇華性の有機化合物を均一に浸透・分散させ、樹脂表面層の改質および／または着色を行う方法が記載され、更にこの方法によりプラスチック光ファイバーの表面層の屈折率を変化させうることが記載されている。しかしながら、光導波路を作製するために必要な屈折率変化量やＧＩ型の光導波路への応用については一切記載されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ポリマー独自の加工性を損なわず、複雑な機械的な制御なしに容易に作成されるＧＩ型の光導波路を提供することを目的とする。本発明は、また、導波路の面積・体積の大小に関わらず容易にＧＩ型光導波路を作製する方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の光導波路は、任意の幅および長さの樹脂成型物の表面から深さ１００ｎｍ以上、未浸透部分を厚さ１００ｎｍ以上残すまでの深さに渡って、前記樹脂成型物の樹脂よりも屈折率が低い昇華性または揮発性有機化合物が蒸気として浸透・分散して光導波路を形成し、光導波路部分の屈折率変化として、下記（Ｉ）式で定義される△Ｎ値として０．４以上２０以下の屈折率変化が誘起されていることを特徴とする。
【０００６】
【数３】
0003886115.tif 000002
ここで、n１は未浸透樹脂の屈折率を表し、n２は浸透樹脂の屈折率を表す。また、屈折率差は光の干渉によって測定し、中心部の最も高い値と外周部の最も低い値から求めた。例えば、本発明の試料を測定用セル中の屈折率n３の浸漬溶液に浸して干渉顕微鏡にセットし、試料をセル中で微少量移動させると、ある干渉縞パターンが得られる。この干渉縞パターン（干渉縞間隔）、上記試料の移動量（干渉縞移動量）、入射光線の波長、試料の厚さと浸漬溶液の屈折率から屈折率分布が得られることができる。
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の光導波路作成方法は、浸透される樹脂成型物の樹脂と親和性を有し前記樹脂成型物の樹脂よりも屈折率が低い昇華性または揮発性有機化合物と、前記樹脂成型物と、を空間内に設置し、前記空間を前記有機化合物の飽和蒸気圧状態に置き、前記有機化合物蒸気を前記樹脂成型物表面に均一に付着させ、付着した前記有機化合物を前記樹脂成型物表面から蒸気として内部に浸透・分散させて光導波路を形成させ、光波路部分の屈折率変化として、前記（Ｉ）式で定義される△Ｎ値として０．４以上２０以下の屈折率変化を誘起させることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
コア・クラッドを有する光導波路を作製する場合、光が入射し、コア内の反射を繰り返しながら進んでいくこと考慮しなければならない。多くの場合入射された光はコアとクラッドの界面で反射するが、このときの反射角は少なくとも８５°以下であることが望ましい（光導波路の短軸を基準としての角度）。８５°以上であれば導波路への光の入射が困難である。なお、導波路の入射光は基本的には導波路と水平に（すなわち、９０°）するべきであり、上述の８５°の値はΔＮの値に関わらず一般的な入射光の上限である。
【０００９】
更に△Ｎが０．４以上の値を示すためには、浸透する低分子有機化合物は被浸透物である樹脂成型物より屈折率で０．０１以上低いことが必要であることを見いだした。０．０１未満では△Ｎ値は０．４以上にはならず、好ましい結果が得られなかった。
【００１０】
また透明性を有する樹脂成型物の内、本発明で適用できる最も屈折率が高いポリビニルカルバゾール（屈折率１．６８３）を用いた場合、極端に低い屈折率を有する低分子化合物とは相溶性が乏しい結果となった。鋭意研究を重ねた結果、例えば、屈折率１．５９２のポリスチレンに相溶性を示す最も低い屈折率を有する低分子は２−トリフルオロ−３，３，３−トリメチルプロピオン酸メチル（屈折率：１．２６９）であり、これにより、最も大きな屈折率の差をとることが可能になり、その差は０．３２３となった。更にこれらの樹脂成型物および低屈折率化合物を含め研究を重ねた結果、ΔＮは上限は２０であることを見いだした。
【００１１】
樹脂成型物の樹脂の表面から低分子化合物を浸透させる深さは、光導波路の損失をできる限り低くするためには、上記（Ｉ）式にて求めた△Ｎ値が０．４以上である場合、１００ｎｍ以上、未浸透部分を厚さ１００ｎｍ以上残すまでの深さであることが要求される。上記深さおよび未浸透部分の厚さが上述よりも浅いまたは薄い場合には光導波路としての性能が著しく低下する。樹脂成型物の表面から低分子化合物を浸透させる深さには処理時間の点で事実上の上限があり、深さ１ｍｍを越えて浸透させることは得策でない。通常の導波路の「厚さ」は数μｍないし数百μｍであることから、本発明の光導波路の作製方法は処理時間の点でも好適な方法である。
【００１２】
本発明で飽和蒸気圧とは熱力学系のある一定の温度における蒸気圧であって、物質が固体であれば、物質の固相表面で物質の蒸気圧が平衡状態にあることをいう。飽和蒸気圧は物質の量に依存せず、温度のみに依存し温度の上昇とともに単調に増加する。その変化の様子は以下の式（ＩＩ）に示すクラウジス−クラペイロン（Clausis-Clapeyron）の式で表せる。
【００１３】
【数４】
0003886115.tif 000003
ここでＱは単位質量の物質が（固体）が気体（蒸気）になるときに吸収する熱量を、ΔＶは固体から気体への相変化における単位質量あたりの体積差を、ｐは飽和蒸気圧を、Ｔは温度を表す。
【００１４】
本発明の光導波路作製方法は、前記有機化合物は前記樹脂成型物表面に付着可能なように、以下の（Ａ）ないし（Ｅ）の５種の様態からなる群の中から選択される少なくとも一つの様態で、昇華・気化源基板に付着または含有されていることを特徴とする。密閉式容器の内部を高速排気する場合、昇華性もしくは揮発性有機化合物が飛散しないように工夫する必要がある。万一、昇華性もしくは揮発性有機化合物の粉末もしくは液体が樹脂成型物の表面に付着すると上記有機化合物が直接樹脂中に浸透し、樹脂内への有機化合物の浸透・分散の均一性が損なわれるおそれがある。昇華性もしくは揮発性有機化合物が飛散しないようにするためには下記の５種の様態からなる群の中から選択される少なくとも一つ様態である昇華・気化源を用いる必要がある。
【００１５】
（Ａ）前記有機化合物が単独で昇華源または気化源の表面に塗工または製膜されている。
【００１６】
（Ｂ）前記有機化合物とバインダー樹脂とが昇華性基板または揮発性基板の表面に塗工または製膜されている。
【００１７】
（Ｃ）前記有機化合物が含浸している多孔質粒子が昇華源基板または気化源基板の表面に塗工または製膜されている。
【００１８】
（Ｄ）前記有機化合物を含浸している多孔質粒子とバインダー樹脂とが昇華源基板または気化源基板の表面に塗工または製膜されている。
【００１９】
（Ｅ）多孔性昇華源基板または多孔性気化源基板の表面の孔に前記有機化合物が含浸されている。
【００２０】
上記（Ｄ）において製膜する際、バインダー樹脂を用いる場合は、原則として昇華性化合物もしくは揮発性化合物と上記バインダー樹脂とが親和性・相溶性がなく、更に上記有機化合物を結晶または微粒子として分散させるものを選択して用いることが望ましい。
【００２１】
本発明の光導波路作製方法において、上記（Ａ）ないし（Ｅ）のいずれかの態様でその表面に前記有機化合物を付着または含有する前記昇華源基板または気化源基板の表面を前記樹脂成型物表面の近傍に配置することが好ましい。
【００２２】
ここで「近傍」とは前記昇華・気化源の表面と前記樹脂成型物の表面とが接触しない限りにおいてできる限り接近させることを意味する。例えば前記昇華・気化源の表面と前記樹脂成型物の表面がともにその凹凸が１μｍ未満の平滑性があれば、平面間の距離をμｍオーダーで接近させることが至適である。ただし、導波路作製時の操作の容易性を考慮するとこれを下限として、数ｍｍないし１０ｍｍ程度まで接近させることが望ましい。
【００２３】
また、上述の屈折率変化を誘起させるための本発明の光導波路作製方法の好ましい実施態様の一つは、前記樹脂成型物および前記有機化合物を一端が封止され他端が開放された容器に入れ、前記容器の他端開放口より容器内の圧力を室温以上であって有機化合物および／または前記樹脂成型物の樹脂の熱分解温度を超えない温度における前記有機化合物の飽和蒸気圧まで減圧し、前記容器の他端開放口を封止して密閉し密閉された容器内部の温度を減圧状態で有機化合物の分圧が飽和蒸気圧に達するまでの加熱し、所定の時間加熱後容器を徐冷するものである。
【００２４】
また樹脂成型物に分散・浸透される有機化合物が室温で液体の場合、前記有機化合物の設置場所を冷却する必要があり、冷却温度は前記有機化合物が固化し蒸気圧を示さない温度を上限とすることが望ましい。
【００２５】
また、上述の屈折率変化を誘起するための本発明の光導波路作製方法の好ましい他の実施態様は、前記樹脂成型物および有機化合物を一端が封止され他端が解放された容器内に入れ、室温以上であって前記有機化合物および／または前記樹脂成型物の樹脂の熱分解温度以下の温度まで加熱し、上記温度に保ちながら、前記容器内の圧力を上記温度における前記有機化合物の飽和蒸気圧まで減圧し、前記容器の他端開放口を封止して密閉し、所定時間加熱後、前記容器を徐冷するものである。ここで、密閉された容器内部の前記樹脂成型物および有機化合物を室温以上であって前記有機化合物および／または前記樹脂の熱分解温度以下の温度まで加熱することが好ましい。また、密閉された容器内部の前記樹脂成型物および有機化合物を、前記樹脂成型物のガラス転移温度以上であって前記有機化合物および／または前記樹脂の熱分解温度以下の温度まで加熱しても良い。
【００２６】
更に、上述の屈折率変化を誘起させるための本発明の光導波路作製方法の好ましい他の実施態様は、前記有機化合物および樹脂成型物を一端が開放している容器に入れ、前記有機化合物を室温以下から液体窒素温度以上に冷却し、前記容器の他端開放口より前記容器内の圧力を、前記有機化合物の冷却温度における飽和蒸気圧まで減圧し、その後前記容器の他端開放口を封止して密閉し、密閉された容器内部の温度を減圧下において前記有機化合物の分圧が飽和蒸気圧に到達する温度まで加熱し、所定時間加熱後、前記容器を徐冷することを特徴とする。
【００２７】
本発明で用いられる樹脂成型物は任意の形態であって良く、具体的には樹脂素材をブロック状、球状、半球状、ペレット状、円柱状、パイプ状、ロッド状、チューブ状、直方体、立方体、プリズム状、円錐、三角錐、四角錐、四角錐、平板状、シート状、フィルム状、薄膜状、ガラスなどの基板上に設けられた薄膜状、ファイバー状、等の形態に成型したもの、または射出成型法等の成型法によって任意の形状を賦与されたプラスチック成型物などを用いることができる。好ましくはファイバー状、シート状、フィルム状などである。
【００２８】
また本発明において樹脂とは、有機化合物の重合体、有機高分子化合物、プラスチック、ポリマー、オリゴマー、エラストマーを含む。具体例としては透明な非晶質高分子、例えば、ポリ−４−メチル−１−ペンテン、ポリスチレン、ポリ（α−メチルスチレン）、ポリビニルナフタレン、ポリビニルカルバゾール、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリビニルピリジン、ポリビニルホルマール、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリメタクリル酸ベンジル、ポリメタクリル酸フェニル、ポリメタクリル酸シクロヘキシル、ポリメタクリル酸が挙げられる。また、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、ジアリルフタレートプレポリマー、ジアリルイソフタレートプレポリマー、エチレンジメタクリレートプレポリマーなど熱硬化性高分子の前駆体も含まれる。更に有機ポリシラン、シリコーン樹脂なども挙げられる。また、上記モノマーによる共重合体、更に、上記モノマーを重水素化したポリマーも挙げられる。
【００２９】
浸透させる浸透物質としては前記樹脂成型物の樹脂の屈折率より低い屈折率を有する蒸気圧のある化合物であれば良いが、フッ素原子を含有する低分子化合物すなわちフルオロアリファティック化合物（Fluoro Aliphatic Compounds）が好ましい。フルオロアリファティック化合物としてはアルコール類、カルボン酸類、エポキシド類、メタクリレート類、アクリレート類、エステル類、エーテル類、アミン類、イオダイド類、オレフィン類などが挙げられ、中でもアルコール類、カルボン酸類、エポキシド類、メタクリレート類、アクリレート類、エステル類、エーテル類が望ましい。
【００３０】
また、回路間を光信号で結ぶ場合は集積回路と同一基板上に光導波路を作製する必要がある。本発明においても基板上に導波路を作製すること、つまり基板上製膜した高分子にも適用できる。このときの基板はガラス、シリコンウェハー、また、クロムやニッケル等の金属コートしたガラスが用いられる。光導波路のみならずこれら用いた変調器も、すなわち本研究で作製した光導波路を電極で挟んだ構造を有する光変調器も作製可能である。入射した光の偏光の回転を偏光子で強度変調する直線型の導波路を用いた変調器や、また二つの導波路に分離し、位相差による干渉で強度変調が可能であるマッハ・ツェンダー型の変調器も作製できる。
【００３１】
【実施例】
実施例１
図１に示すように２端を閉じたＴ字ガラス管１０（例えば外径１５ｍｍ、内径１２ｍｍ）内に蒸気圧を有する有機化合物２０として例えばヘプタフルオロ−ｎ−ブタン酸エチル（ｎｄ：１．３０２）の液体１００ｍｇを端部に設置し、冷媒４０としてドライアイス−メタノール混合液を用いて冷却した。次に、樹脂成型物である樹脂薄膜３０として例えばポリメタクリル酸メチル(ＰＭＭＡ)を熱プレス法で形成した樹脂プレート（ｎｄ：１．４９１）（厚さ：１ｍｍ、横：８ｍｍ、長さ：４０ｍｍ）を、閉管しているもう一方の端部に設置した。次いで、このガラス管１０の開放端を真空排気装置５０に接続して真空排気を行った。その後、図２に示すように真空廃棄装置５０に接続されたガラス管１０の開放端に近い部分をガラス管封管用のバーナー６０にて溶融封管して、図３に示すように、前記有機化合物２０および樹脂薄膜３０をガラス封管１１に密閉した。密閉の後、図２に示す冷媒４０を取り除き、有機化合物２０の冷却を中止し、図３に示すように徐々に室温まで戻した。これを、図４に示すように恒温槽７０の内部に置き、恒温槽７０の内部温度を３０分を要し１２０℃まで加熱した後、１２０℃で２４時間維持し、その後室温まで６時間を要し徐冷した。徐冷後ガラス管１１を切断して有機化合物２０が浸透・分散した樹脂成型物を取り出した。この導波路内部から外部方向への屈折率分布を測定した結果、ＧＩ型の導波路であることを確認した。前記（Ｉ）式より算出した△Ｎ値は０．９であった。
【００３２】
得られた樹脂成型物の他端からＨｅ・Ｎｅレーザーの光を入射させ、光伝送損失を評価した結果、０．１ｄＢ／ｃｍであった。一方、従来のＲＩＥによって作製したＳＩ型の光導波路の光伝送損失は約５〜１０ｄＢ／ｃｍであることから、この従来の光伝送損失以下の値を有する本願実施例１の光導波路は非常に良好な光伝送損失の光導波路であるといえる。
【００３３】
比較例１
実施例１においてヘプタフルオロ−ｎ−ブタン酸エチルがＰＭＭＡ中に浸透することでＧＩ型導波路が形成されたことを確認するため、ＰＭＭＡのみを加熱処理する比較実験を以下のように行った。すなわち、図５に示したように、一端を閉じたガラス管１２（例えば外径１５ｍｍ、内径１２ｍｍ、長さ２００ｍｍ）内にＰＭＭＡを熱プレス法で形成した樹脂プレート３１（厚さ：１ｍｍ、横：８ｍｍ、長さ：４０ｍｍ）のみを設置した。このガラス管１２の開放端を真空排気装置５１に接続して真空排気を行った。その後、図６に示すように、真空排気装置５１に接続されたガラス管１２の開放端に近い部分をガラス管封管用のバーナー６１にて溶融封管して、前記樹脂薄膜をガラス封管１２に密閉した。恒温槽７１の内部温度を１２０℃で２４時間維持し、その後室温まで徐令した（図８参照）。徐冷後ガラス管１２を切断して加熱処理した樹脂成型物を取り出した。この導波路内部から外部方向への屈折率分布を測定した結果、ＰＭＭＡの屈折率に変化が生じていないことを確認した。
【００３４】
比較例２
ヘプタフルオロ−ｎ−ブタン酸エチルの替わりにパーフルオロオクタンを用いた他は実施例１の場合と全く同様にＰＭＭＡの樹脂プレートを封管、加熱および徐冷して処理した後、屈折率分布を測定した結果、ＰＭＭＡの屈折率に変化はみられず、得られたプレートの紫外・可視・赤外吸収スペクトルを測定した結果、パーフルオロオクタンに帰属される吸収は確認できなかった。これらの結果等からパーフルオクタンはＰＭＭＡに親和性がなく、そのため樹脂プレートに浸透・分散が起こらないと解釈する。
【００３５】
以上、実施例１と比較例１および比較例２から減圧されたガラス封管内において加熱時、前記有機化合物が気化し、ガラス管内に蒸気が充満すること、その蒸気を冷却せずに加熱状態を保ち、そこに前記有機化合物と親和性のある樹脂膜を置くと樹脂膜中に有機分子が分子分散することが判った。
【００３６】
比較例３
特開２０００−２８１８２１号公報の実施例２を参考にして、ガラス基板（厚さ０．１４ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ２０ｍｍ）上に形成されたＰＭＭＡ薄膜（膜厚約１００μｍ）の表面層にｃｉｓ−１，２−ジシアノ−１，２−ビス（２，４，５−トリメチル−３−チエニル）エテンを表面から深さ２０μｍまで浸透させた。この薄膜の断面について屈折率の変化を調べたところ、表面から深さ２０μｍを境に、屈折率が階段状に変化していることが判った。これは、ＰＭＭＡに対するｃｉｓ−１，２−ジシアノ−１，２−ビス（２，４，５−トリメチル−３−チエニル）エテンの浸透によって、ＰＭＭＡ樹脂が可塑化されること、および、可塑化された部分の方がガラス転移温度が低く、浸透分子の移動度が高いことからｃｉｓ−１，２−ジシアノ−１，２−ビス（２，４，５−トリメチル−３−チエニル）エテンの浸透が「境界面」を形成して進行するためである。この境界面を境にして、一方はＰＭＭＡが単独で存在し、他方ではＰＭＭＡとｃｉｓ−１，２−ジシアノ−１，２−ビス（２，４，５−トリメチル−３−チエニル）エテンの混合物が存在するため、屈折率は階段状に変化する。したがって、得られた表面改質ＰＭＭＡ薄膜は、導波路として見た場合、ＳＩ型であり、ＧＩ型に比べて充分な特性を発揮できなかった。
【００３７】
一方、実施例１の場合は、ＰＭＭＡに対してヘプタフルオロ−ｎ−ブタン酸エチルは事実上「可塑化」を起こさずにＰＭＭＡ表面から内部へ浸透するため、ＧＩ型の屈折率変化を与えるものと推測される。
【００３８】
実施例２
ＰＭＭＡ２ｇをアセトン２００ｍｌに溶解し、この溶液をn−ヘキサン８００ｍｌ中へ強く撹拌しながら加えて析出した樹脂粉末を濾別した。この樹脂粉末を高真空下（１０-4パスカル以下）で加熱乾燥し（７０℃）残留溶媒、揮発成分を完全に除去した。この粉末１ｇを横８ｍｍ、長さ４０ｍｍ、厚さ４ｍｍの金型に挿入し、ほぼ金型と同型のＰＭＭＡプレートを作製した。ここで図１に示したように２端を閉じたＴ字ガラス管１０（例えば外径１５ｍｍ、内径１２ｍｍ）内に蒸気圧を有する有機化合物２０として例えばヘプタフルオロ−ｎ−ブタン酸エチル（ｎｄ：１．３０２）の液体１００ｍｇを設置し、更に冷媒４０としてドライアイス−メタノール混合液を用いて冷却した。もう一端に前述のＰＭＭＡプレート３０（ｎｄ：１．４８９）を設置した。このガラス管１０の開放端を真空排気装置５０に接続して真空排気を行った。その後、図２に示すようにガラス管１０の開放端に近い部分をガラス管封管用のバーナー６０にて溶融封管して、前記有機化合物２０および樹脂薄膜３０をガラス封管１１に密閉した。密閉の後、冷媒４０を取り除き、有機化合物２０の冷却を中止し、図３に示すように徐々に室温まで戻した。これを、図４に示すように恒温槽７０の内部に置き、恒温槽７０の内部温度を１２０℃まで３０分を要して加熱した後、１２０℃で２４時間維持し、その後室温まで６時間を要し徐冷した。徐冷後ガラス管１１を切断して浸透・分散した樹脂成型物を取り出した。この導波路内部から外部方向への屈折率分布を測定した結果ＧＩ型の導波路であることを確認した。前記（Ｉ）式より算出した△Ｎ値は０．９であった。
【００３９】
得られた樹脂成型物の他端からＨｅ・Ｎｅレーザーの光を入射させ、光伝送損失を評価した結果、０．１ｄＢ／ｃｍであった。
【００４０】
実施例３
図１に示すようにＴ字になっているガラス管１０の閉管している一端にＰＭＭＡを熱プレス法で形成した樹脂プレート３０（ｎｄ：１．４９１）（厚さ：１ｍｍ、横：８ｍｍ、長さ：４０ｍｍ）を設置した。更に閉管しているもう一方の端部にメチルパーフルオロオクタオクタノエート（ｎｄ：１．３０４）１００ｍｇを設置した。この端部を冷媒４０として液体窒素を用いて冷却し、ガラス管１０の開放端を真空排気装置５０に接続して真空排気を行った。その後、図２に示すようにガラス管１０の開放に近い部分をガラス管封管用のバーナー６０にて溶融封管して、前記有機化合物２０および樹脂薄膜３０をガラス封管１０に密閉した。本実施例では、図４に示したように恒温槽７０の内部温度を１２０℃で２４時間維持し、その後室温まで徐令した。徐冷後ガラス管１１を切断して浸透・分散した樹脂成型物を取り出した。この導波路内部から外部方向への屈折率分布を測定した結果ＧＩ型の導波路であることを確認した。前記（Ｉ）式より算出した△Ｎ値は０．８７であった。
【００４１】
得られた樹脂成型物の他端からＨｅ・Ｎｅレーザーの光を入射させ、光伝送損失を評価した結果、０．２ｄＢ／ｃｍであった。
【００４２】
実施例４
図１に示したようにＴ字になっているガラス管１０の閉管している一端にＰＭＭＡを押出成型法で形成した樹脂ロッド（ｎｄ：１．４９０）（半径：１ｍｍ、長さ：４０ｍｍ）を設置した。更に閉管しているもう一方の端部にパーフルオロオクタン酸メチル（ｎｄ：１．３０４）１００ｍｇを設置した。この端部を冷媒４０として液体窒素を用いて冷却し、このガラス管１０の開放端を真空排気装置５０に接続して真空排気を行った。その後、図２に示すようにガラス管１０の接続されている開放端に近い部分をガラス管封管用のバ−ナー６０にて溶融封管して、前記有機化合物２０および樹脂薄膜３０をガラス封管１０に密閉した。密閉の後、冷媒４０を取り除き、有機化合物２０の冷却を中止し、図３に示すように徐々に室温まで戻した。これを、図４に示すように恒温槽７０の内部に置き、恒温槽７０の内部温度を１２０℃まで３０分を要して加熱した後、１２０℃で２４時間維持し、その後室温まで６時間を要し徐冷した。徐冷後ガラス管１２を切断して浸透・分散した樹脂成型物を取り出した。この導波路内部から外周部方向への屈折率分布を測定した結果ＧＩ型の導波路であることを確認した。前記（Ｉ）式より算出した△Ｎ値は０．９５であった。
【００４３】
得られた樹脂成型物の他端からＨｅ・Ｎｅレーザーの光を入射させ、光伝送損失を評価した結果、０．１ｄＢ／ｃｍであった。
【００４４】
実施例５
パーフルオロオクタン酸メチルの替わりにヘプタフルオロ−ｎ−ブタン酸エチル（ｎｄ：１．３０２）を用いた他は実施例４の場合と全く同様にして、ＰＭＭＡを押出成型法で形成した樹脂ロッド（半径：１ｍｍ、長さ：４０ｍｍ）を処理し導波路を作製した。この導波路内部から外周部方向への屈折率分布を測定した結果ＧＩ型の導波路であることを確認した。前記（Ｉ）式より算出した△Ｎ値は０．９５であった。
【００４５】
得られた樹脂成型物の他端からＨｅ・Ｎｅレーザーの光を入射させ、光伝送損失を評価した結果、０．１ｄＢ／ｃｍであった。
【００４６】
実施例６
パーフルオロオクタン酸メチルの替わりに２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルメタクリレート（ｎｄ：１．３４５）を用いた他は実施例４の場合と全く同様にして、ＰＭＭＡを押出成型法で形成した樹脂ロッド（半径：１ｍｍ、長さ：４０ｍｍ）を処理し導波路を作製した。この導波路内部から外周部方向への屈折率分布を測定した結果ＧＩ型の導波路であることを確認した。前記（Ｉ）式より算出した△Ｎ値は０．９４であった。
【００４７】
得られた樹脂成型物の他端からＨｅ・Ｎｅレーザーの光を入射させ、光伝送損失を評価した結果、０．２ｄＢ／ｃｍであった。
【００４８】
実施例７
図９は本実施例で用いられる光導波路作製装置の概略構成を示す断面図である。樹脂成型物として押出成型法で形成した樹脂ロッド３００を用い、一方、低分子有機化合物（２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルメタクリレート）を多孔質スポンジにしみ込ませ気化源２４０（ウレタンスポンジ、例えば厚さ５ｍｍ、横１０ｍｍ、縦４００ｍｍ）を作製した。樹脂ロッド３００は密閉式容器１１０に設置され、気化源２４０は別の密閉式容器１２０に設置されている。二つの密閉式容器１１０，１２０は配管とバルブ１９５によって接続されている。樹脂ロッド３００が設置されている密閉式容１１０器の外壁はステンレスまたはアルミニウムからなり、基板の出し入れのために上下分割可能な構造（図示せず）とする。
【００４９】
密閉式容器１１０の内部１００は真空バルブ１９０および真空配管系１３０を経由して、真空排気系１５０に接続されており、室温下において密閉式容器１１０内部の圧力が１０-4パスカル以下になるまで排気を行ったのち真空バルブ１９０を閉じる。これによって密閉式容器１１０は密閉される。
【００５０】
加熱手段として用いられるヒーターである気化源基板ヒーター４１０、樹脂ロッドヒーター４００および真空バルブヒーター７９０は例えば真空仕様のシーズ電気発熱線を埋め込んだアルミニウムからなるものを用いることができる。伝熱性の高い材質からなるヒーターを隙間なく設置することで密閉式容器１１０の内部１００および真空バルブ１９０の部分を均一に加熱することができる。
【００５１】
本実施例の場合、密閉式容器１１０の内部１００を減圧し、上記加熱手段によって加熱を行い全体が設定温度に（例えばＰＭＭＡを用いた場合１２０℃）になるように温度制御を行った。また、気化源を密閉してある密閉式容器１２０も同様に加熱し、樹脂ロッド３００が設置してある密閉式容器１１０の設定温度よりも高温に加熱した（例えば１２５℃）。その後二つの密閉式容器１１０，１２０を接続してあるバルブ１９５を開け、２４時間設定温度で保持した。その後密閉式容器１１０，１２０の内部温度を２５℃まで徐々に低下させた。次いで、密閉式容器内部１１０を大気圧に戻し、樹脂ロッド３００を取り出した。得られた樹脂ロッド３００を外周部から中心部方向への屈折率分布を測定した結果、外周部から中心部に向かって徐々に屈折率が増加していることを確認し、ＧＩ型の導波路であることが明らかになった。前記（Ｉ）式より算出した△Ｎ値は０．９３であった。
【００５２】
この導波路の他端からＨｅ・Ｎｅレーザーの光を入射させ、光伝送損失を評価した結果、０．１ｄＢ/ｃｍであった。
【００５３】
実施例８
図１０〜図１４に本実施例の作製方法を示す。屈折率１．３３のガラス基板２００上にジアリルフタレートプレポリマー（屈折率１．５６）層５００をスピンコートした。ジアリルフタレートプレポリマー層５００（混合物）の上にフォトレジスト層６００を積層し、次にパターニングをフォトリソグラフィーおよび酸素によるＲＩＥ（Reactive ion etching）で行った（図１１）。その後フォトレジスト層６００をリフトオフして、ガラス基板２００上にコアのジアリルフタレートプレポリマー層のみ設置されている予備導波路を作製した（図１２）。図１３は本実施例で用いられる光導波路作製装置の概略構成を示す断面図である。実施例７と同様の作製方法において、樹脂ロッドの代わりに、この予備導波路３０５を用いた。一方、低分子有機化合物（２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルメタクリレート）を多孔質スポンジにしみ込ませ気化源２４５（ウレタンスポンジ、例えば厚さ５ｍｍ、横１０ｍｍ、縦４００ｍｍ）は実施例７と同様に作製した。予備導波路３０５は密閉式容器１１５に設置され、気化源２４５は別の密閉式容器１２５に設置されている。二つの密閉式容器１１５，１２５は配管とバルブ１９８によって接続されている。予備導波路３０５が設置されている密閉式容器１１５の外壁はステンレスまたはアルミニウムからなり、基板の出し入れのために上下分割可能な構造（図示せず）とする。
【００５４】
密閉式容器１１５の内部１０５は真空バルブ１９１および真空配管系１３５を経由して、真空排気系１５５に接続されており、室温下において密閉式容器１１５の内部１０５の圧力が１０-4パスカル以下になるまで排気を行ったのちバルブを閉じる。これによって密閉式容器１１５は密閉される。
【００５５】
加熱手段として用いられるヒーターである気化源基板ヒーター４１５、予備導波路ヒーター４０５および真空バルブヒーター７９５は例えば真空仕様のシーズ電気発熱線を埋め込んだアルミニウムからなるものを用いることができる。伝熱性の高い材質からなるヒーターを隙間なく設置することで密閉式容器１１５の内部１０５および真空バルブ１９１の部分を均一に加熱することができる。
【００５６】
本実施例の場合、密閉式容器内部１１５を減圧し、上記加熱手段によって加熱を行い全体が設定温度に（例えばジアリルフタレートプレポリマーを用いた場合１２０℃）になるように温度制御を行った。また、気化源２４５を密閉してある密閉式容器１２５も同様に加熱し、予備導波路３０５が設置してある密閉式容器１１５の設定温度よりも高温に加熱した（例えば１２５℃）。その後二つの密閉式容器１１５，１２５を接続してあるバルブ１９８を開け、２４時間設定温度で保持した。その後密閉式容器１１５の内部温度を２５℃まで徐々に低下させた。次いで、密閉容器内部１１５を大気圧に戻し、予備導波路３０５を取り出した。得られた導波路を外周部から中心部方向への屈折率分布を測定した結果、外周部から中心部に向かって徐々に屈折率が増加していることを確認し、ＧＩ型の導波路であることが明らかになった。前記（Ｉ）式より算出した△Ｎ値は０．９３であった。
【００５７】
この導波路の他端からＨｅ・Ｎｅレーザーの光を入射させ、光伝送損失を評価した結果、０．１ｄＢ／ｃｍであった。
【００５８】
また図１４に示すマッハ・ツェンダー型の光変調器も同等な作製手順で作製でき、２０ＧＨｚの変調特性を確保した。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の光導波路は、昇華性もしくは揮発性有機化合物を含有し不純物を含まない。また、本発明の光導波路作製方法を用いれば、昇華性もしくは揮発性有機化合物を含有し不純物を含まない有機膜が作製でき、更に低屈折率有機化合物と樹脂から構成されるＧＩ型の光導波路が効率良く作製できる。
【００６０】
また、浸透される樹脂成型物の厚さ、表面形状などを変化させずに、機械的な制御なしに、面積・体積の大小に関わらず、効率良く光導波路を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例１の光導波路作製方法の１段階（真空引きまで）における光導波路作製装置の概略を示す断面図である。
【図２】  実施例１の光導波路作製方法の１段階（封管まで）における光導波路作製装置の概略を示す断面図である。
【図３】  実施例１の光導波路作製方法の１段階（封管後）における光導波路作製装置の概略を示す断面図である。
【図４】  実施例１の光導波路作製方法の１段階（加熱時）における光導波路作製装置の概略を示す断面図である。
【図５】  比較例１の光導波路作製方法の１段階（真空引きまで）における光導波路作製装置の概略を示す断面図である。
【図６】  比較例１の光導波路作製方法の１段階（封管まで）における光導波路作製装置の概略を示す断面図である。
【図７】  比較例１の光導波路作製方法の１段階（封管後）における光導波路作製装置の概略を示す断面図である。
【図８】  比較例１の光導波路作製方法の１段階（加熱時）における光導波路作製装置の概略を示す断面図である。
【図９】  実施例７の光導波路作製方法における光導波路作製装置の概略を示す断面図である。
【図１０】  実施例８の光導波路作製方法の１段階（フォトレジスト塗布後）における予備光導波路の概略を示す外観図である。
【図１１】  実施例８の光導波路作製方法の１段階（露光およびエッチング後）における予備光導波路の概略を示す外観図である。
【図１２】  実施例８の光導波路作製方法の１段階（リフトオフ後）における予備光導波路の概略を示す外観図である。
【図１３】  実施例８の光導波路作製方法における光導波路作製装置の概略を示す断面図である。
【図１４】  実施例８の光導波路作製方法におけるマッハ・ツェンダー型光変調器の概略を示す外観図である。
【符号の説明】
１０  一端を封じたＴ字ガラス管、１１  両端を閉じたＴ字ガラス管、１２  一端を閉じた直線ガラス管、１３  両端を閉じたガラス管、２０  気化性低屈折率化合物、３０，３１  樹脂プレート、４０  冷却装置、５０，５１  真空排気装置、６０，６１  ガラス管封管用バーナー、７０，７１  恒温槽、１００，１０５  密閉式容器内部、１１０，１１５  密閉式容器、１２０，１２５  気化源が密閉してある密閉式容器、１３０，１３５  真空配管系、１５０，１５５  真空排気系、１９０，１９１  真空バルブ、１９５，１９８  気化源を密閉してある容器とを接続するヒーター付き真空バルブ、２００  ガラス基板、２４０，２４５  気化源、３００  樹脂ロッド、３０５  ガラス基板上に形成された予備導波路、４００，４０５  ヒーター、４１０，４１５  気化源を加熱するヒーター、５００  ガラス基板上に塗膜されたジアリルフタレートプレポリマー、６００フォトレジスト、７１０，７１５  ヒーター、７９０，７９５  バルブヒーター。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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