(57)【要約】【課題】曲率半径の小さい曲面に光導波路（曲線導波路）を有する小型の光導波路構造体を、信頼性を高めながら、高効率かつ簡便に作製できるようにする。【解決手段】光導波路構造体の製造方法を、曲面２上に溝３を有するクラッド構造体１を作製する工程と、溝３に液状コア材料４を充填するとともに、溝３を表面が平滑な部材５で覆う工程と、部材５によって覆われた状態で液状コア材料４を硬化させる工程と、液状コア材料４を硬化させた後、部材５を取り除く工程と、硬化された液状コア材料４が覆われるように液状クラッド材料６を塗布する工程と、液状クラッド材料６を硬化させる工程とを含むものとする。【選択図】図１
2009116084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲面上に溝を有するクラッド構造体を作製する工程と、
前記溝に液状コア材料を充填するとともに、前記溝を表面が平滑な部材で覆う工程と、
前記部材によって覆われた状態で前記液状コア材料を硬化させる工程と、
前記液状コア材料を硬化させた後、前記部材を取り除く工程と、
硬化された前記液状コア材料が覆われるように液状クラッド材料を塗布する工程と、
前記液状クラッド材料を硬化させる工程とを含むことを特徴とする光導波路構造体の製造方法。
【請求項２】
前記溝に前記液状コア材料を充填するとともに、前記溝を前記部材で覆う工程において、前記曲面上に前記液状コア材料を滴下し、前記溝を前記部材で覆いながら、前記溝に前記液状コア材料を充填することを特徴とする、請求項１記載の光導波路構造体の製造方法。
【請求項３】
前記クラッド構造体は、前記曲面上に前記曲面の一端から他端まで延びる溝が形成されており、
前記溝を前記部材で覆う際に、前記溝を、前記液状コア材料が滴下された側から反対側へ向けて覆っていくことを特徴とする、請求項２記載の光導波路構造体の製造方法。
【請求項４】
前記溝に前記液状コア材料を充填するとともに、前記溝を前記部材で覆う工程において、前記溝に前記液状コア材料を塗布することによって前記溝に前記液状コア材料を充填し、前記液状コア材料が充填された前記溝を前記部材で覆うことを特徴とする、請求項１記載の光導波路構造体の製造方法。
【請求項５】
前記部材が、柔軟性のあるフィルムであることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光導波路構造体の製造方法。
【請求項６】
前記液状コア材料を硬化させる工程において、前記液状コア材料を半硬化させ、
前記液状クラッド材料を硬化させる工程において、前記液状クラッド材料を硬化させるとともに前記液状コア材料を本硬化させることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光導波路構造体の製造方法。
【請求項７】
前記液状コア材料を硬化させる工程において、前記液状コア材料を本硬化させることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光導波路構造体の製造方法。
【請求項８】
前記クラッド構造体が透明なクラッド材料からなり、
前記液状コア材料が光硬化性樹脂材料からなり、
前記溝に前記液状コア材料を充填するとともに、前記溝を前記部材で覆う工程の後に、前記クラッド構造体を通して光を照射して前記液状コア材料を硬化させることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光導波路構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば光通信などに用いる光導波路構造体の製造方法に関し、例えばレーザダイオードなどの光素子と例えば光ファイバなどの伝送媒体とを結合するのに好適の光導波路構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば面発光レーザやフォトダイオード（フォトディテクタ）などの面型光素子を備える多チャンネル光トランシーバ（例えば波長多重多チャンネル光トランシーバ）の開発が進められている。
例えば多チャンネル光トランシーバなどの光モジュールにおいて、面発光レーザやフォトダイオードなどの面型光素子を使用する場合、面型光素子の光入射面又は光出射面は実装基板に対して平行になるため、実装基板に対して垂直に光を入射又は出射させることになる。
【０００３】
一方、このような光モジュールにおいては、小型化、薄型化を図ることが必要である。
小型化、薄型化を図るためには、光ファイバ（光ファイバアレイ）を実装基板に対して平行に配置するのが望ましい。この場合、光ファイバの端面と面型光素子の光入射面又は光出射面とは略直角の位置関係になる。
このため、基板上に実装された面型光素子の光入射面又は光出射面に対して垂直に入射又は出射する光の経路（光路）を略９０度曲げて、光ファイバと面型光素子とを光学的に接続することが必要になる。
【０００４】
そこで、例えば光トランシーバなどの装置内の狭いスペースで光の経路を急峻に曲げるために、略直角の曲面上に光導波路（曲線導波路）を有する光導波路構造体を用い、面型光素子に対して入射又は出射する光を、曲面に沿って導いて、光ファイバアレイに結合させる技術が提案されている（例えば特許文献１の図２７，図２８参照）。
この特許文献１では、このような光導波路構造体の製造方法として、曲面上に液状コア材料を滴下し、その上にフィルムを貼り付け、シリコンゴムのような柔らかい素材を用いて一定の圧力で押さえ付けることによって液状コア材料を薄く延ばし、紫外線照射によって硬化させることが記載されている（例えば段落００８２〜００８４、図４１、図４２参照）。
【特許文献１】特開２００５−１１５３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に開示されているような光導波路構造体において、曲面上に貼り付けられるフィルムは、最終製品としての光導波路構造体のクラッド部を構成する。このため、フィルムには、（１）屈折率が導波路コアとなる液状コア材料よりも少し（例えば１％）低いこと、（２）使用波長の光に対して透明であること、（３）所定の曲率に容易に曲げることができ、かつ、十分な曲げ強度を有することなどが要求される。
【０００６】
しかしながら、このような要求を満たすフィルムは極めて限定されている。特に、全体の小型化のために曲げ半径を小さくするのには限界がある。
例えば、上記特許文献１に開示されているように、ポリオレフィン系樹脂で厚さ５０μｍのフィルムを形成し、曲率半径が例えば約１ｍｍになるように曲げる場合、その内周／外周には破断応力と同等の大きな圧縮応力／引張応力がかかり、クラックが発生することが懸念される。特に、最終製品としての光導波路構造体のクラッド部が曲がった状態のフィルムによって構成される場合、製造後時間が経ってからクラックが発生してしまう場合もあり、このような事態を防ぎ、製品の長期信頼性を高めることが望まれている。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、曲率半径の小さい曲面に光導波路（曲線導波路）を有する小型の光導波路構造体を、信頼性を高めながら、高効率かつ簡便に作製できるようにした、光導波路構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため、本光導波路構造体の製造方法は、曲面上に溝を有するクラッド構造体を作製する工程と、溝に液状コア材料を充填するとともに、溝を表面が平滑な部材で覆う工程と、前記部材によって覆われた状態で液状コア材料を硬化させる工程と、液状コア材料を硬化させた後、前記部材を取り除く工程と、硬化された液状コア材料が覆われるように液状クラッド材料を塗布する工程と、液状クラッド材料を硬化させる工程とを含むことを要件とする。
【発明の効果】
【０００９】
したがって、本光導波路構造体の製造方法によれば、曲率半径の小さい曲面に光導波路（曲線導波路）を有する小型の光導波路構造体を、信頼性を高めながら、高効率かつ簡便に作製できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる光導波路構造体の製造方法について、図１（ａ）〜（ｇ）を参照しながら説明する。
本光導波路構造体の製造方法は、図１（ａ）〜（ｇ）に示すような各工程を含む。
まず、図１（ａ）に示すように、構造体表面の曲面２上に、曲面２の一端から他端まで延びる溝（導波路用溝；細溝）３を有する曲面構造体（クラッド構造体；透明構造体）１を、例えばオレフィン系ポリマ（ポリオレフィン；透明なクラッド材料からなる透明部材）を用い、モールド成型によって作製する。つまり、予め曲面２上に溝３が形成されている曲面構造体（モールド母材；モールド光導波路）１を作製する。
【００１１】
次に、図１（ｂ）に示すように、ディスペンサ（定量ディスペンサ；液体コア材料滴下装置）によって、曲面構造体１の溝３の一端側又は他端側の溝３を含む曲面２上に所定量の液状コア材料（導波路コア液；透明ポリマ液；透明液体；透明接着剤）４を滴下する。
次いで、図１（ｃ）に示すように、液状コア材料４が滴下された側から反対側へ向けて、柔軟性のあるフィルム（例えばオレフィン系フィルム）５を徐々に押し付けて覆っていきながら（即ち、フィルム５をラミネートしていきながら）、溝３に液状コア材料４を充填していく。
【００１２】
なお、ここでは、溝３をフィルム５で覆う際に、溝３を、液状コア材料４が滴下された側から反対側へ向けて覆っていくようにして、溝３に液状コア材料４を充填しているが、これに限られるものではなく、溝３に液状コア材料４を充填するとともに、溝３がフィルム５で覆われるようにすれば良い。
例えば、液状コア材料４が滴下された側から反対側へ向けてフィルム５で溝３を覆っていく必要はなく、曲面２上に液状コア材料４を滴下し、溝３をフィルム５で覆いながら、溝３に液状コア材料４を充填すれば良い。
【００１３】
また、例えば、液状コア材料４を滴下し、フィルム５で覆いながら、溝３に液状コア材料４を充填していく必要はなく、溝３に液状コア材料４を塗布し、液状コア材料４が塗布された溝３をフィルム５で覆うようにしても良い。
また、ここでは、柔軟性のあるフィルム５を貼り付けて曲面２上の溝３を徐々に覆っていくようにして溝３に液状コア材料４を充填しているが、溝３に液状コア材料４を充填することができれば良いため、柔軟性のあるフィルムである必要はなく、表面が平滑な部材を用いれば良い。例えばフィルムよりも厚い板状の部材などを用いても良い。
【００１４】
また、フィルム５は、液状コア材料４を溝３に充填し、これを硬化させるプロセスにおいて必要なだけである。そのため、後述するように、フィルム５は、液状コア材料４を硬化させた後に剥がされ、最終製品には残らない。したがって、フィルム５は、表面が平滑で、離型性が良く、所望の曲率に曲げられるものであれば何でもよく、光学特性は不問となる。つまり、フィルム材料の選択の幅が広がるという利点がある。
【００１５】
次に、図１（ｄ）に示すように、フィルム５によって覆われた状態で（即ち、フィルム５を曲面２上に押し付けたままの状態で）、例えば紫外線を照射して液状コア材料（例えばＵＶエポキシ樹脂；紫外線硬化性樹脂材料；光硬化性樹脂材料）４を硬化（ここでは半硬化；仮硬化）させる。このように、この段階で液状コア材料４を半硬化させるだけに留めておくことにより、次の工程で、フィルム５を剥がしやすくなる。
【００１６】
なお、本実施形態では、この段階で液状コア材料４を半硬化状態に留めておくため、その後の液状クラッド材料６を硬化させる工程において、液状クラッド材料６を硬化させるのと同時に液状コア材料４を完全に、或いは、略完全に硬化させることになる。なお、本明細書では、以下、このように、完全に、或いは、略完全に硬化させることを「本硬化」という。
【００１７】
ここでは、透明曲面構造体１の裏面側から曲面構造体１を通して例えば紫外線を照射して液状コア材料４を硬化（ここでは半硬化）させるようにしている。なお、フィルム５として透明フィルムを用いる場合、表面側からフィルム５を通して例えば紫外線を照射して液状コア材料４を硬化（ここでは半硬化）させるようにしても良い。
なお、ここでは、液状コア材料４は、この段階では半硬化させるようにしているが、これに限られるものではなく、この段階で本硬化させるようにしても良い。
【００１８】
このようにして液状コア材料４を硬化（ここでは半硬化）させた後、図１（ｅ）に示すように、フィルム５を剥がして取り除く。このように、液状コア材料４を硬化（ここでは半硬化）させた後にフィルム５を剥がして開放させるため、従来構造のものにおいてクラッドフィルムとコアとの間に残留していた内部応力がなくなり、長期信頼性を高めることができる。なお、フィルムを引き剥がす作業を容易にするために、あらかじめフィルム表面にフッ素処理などの離型性を高めるための処理を行なっても良い。
【００１９】
次いで、図１（ｆ）に示すように、溝３に充填され、硬化された液状コア材料４（ここでは半硬化状態になっている）の表面が覆われるように液状クラッド材料６を塗布（上塗り）する。なお、液状クラッド材料６は、液状コア材料４よりも屈折率の低い透明ポリマ液（透明液体）である。また、液状クラッド材料６はクラッド液又はカバー樹脂ともいう。
【００２０】
その後、図１（ｇ）に示すように、液状クラッド材料６を硬化させる。本実施形態では、これと同時に液状コア材料４が本硬化することになる。これにより、下部クラッドとしての曲面構造体１の曲面２上に形成された曲線状のコア４をカバーするように、上部クラッドとしてのクラッド層６が形成されることになる。このように、液状クラッド材料を塗布し、硬化させることでクラッド層６を形成するため、従来の製造方法において用いられていたフィルムの材料系では困難であった極小径の曲線導波路を有する光導波路構造体を作製することが可能となる。
【００２１】
このようにして、曲面２上にチャネル状の光導波路（曲線導波路；光路）７を備える光導波路構造体８を製造する。なお、光導波路構造体８は、ポリマを主材料とするポリマ光導波路であり、光導波路部材ともいう。
なお、このようにして作製される光導波路構造体８は、例えば、入力された電気信号を光信号に変換し、アレイ状の光ファイバを介して送信する機能（光送信機）と、光ファイバアレイを介して入力された光信号を電気信号に変換して受信する機能（光受信機）とを備える多チャンネル光トランシーバに用いられる。
【００２２】
この場合、多チャンネル光トランシーバは、例えば図２に示すように、プリント基板（回路基板）３０と、表面に入射面を有する複数の面型受光素子からなる面型受光素子アレイ３１と、表面に出射面を有する複数の面型発光素子からなる面型発光素子アレイ３２と、ドライバＩＣ３５と、レシーバＩＣ３６と、複数の曲線導波路７を備える光導波路構造体８とを備えるものとして構成される。なお、送信側４チャンネル、受信側４チャンネルの光トランシーバを例に挙げている。
【００２３】
なお、ここでは、面型受光素子は、フォトダイオード（フォトディテクタ；ＰＤ；Photo detector）であり、面型受光素子アレイ３１はＰＤアレイチップである。また、面型発光素子は、面発光レーザ［ＶＣＳＥＬ（Vertical-Cavity Surface−Emitting Laser）］であり、面型発光素子アレイ３２はＶＣＳＥＬアレイチップある。
そして、光導波路構造体８は、その一の端面を介してプリント基板３０上に実装され、この一の端面に直交する他の端面には、複数の光ファイバからなる光ファイバアレイ３３が光学的に接続される。なお、ここでは、光ファイバアレイ３３はリボンファイバである。また、ここでは、光コネクタ３４付きの光ファイバアレイ３３を用いている。
【００２４】
なお、プリント基板３０は、装置側電気コネクタを介して外部装置と電気的に接続されており、電気信号が入力又は出力（電気Ｉ／Ｏ）されるようになっている。
したがって、本実施形態にかかる光導波路構造体の製造方法によれば、曲率半径の小さい曲面に光導波路７を有する小型の光導波路構造体８を、信頼性を高めながら、高効率かつ簡便に作製できるという利点がある。
【００２５】
また、導波路コア４を覆うクラッド６を、クラッド液を塗布し、硬化させることによって形成しているため、曲率半径の小さい曲面に光導波路７を有する光導波路構造体８であっても、導波路コア４を覆うクラッド６にクラックが発生しにくくなり、製品の信頼性を高めることができるという利点もある。特に、従来のように曲がった状態のクラッドフィルムが最終製品に残らないため、製造後時間が経ってからクラックが発生してしまうのを防ぐことができ、製品の長期信頼性を高めることができる。
【００２６】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することができる。
また、上述の実施形態では、液体コア材料４として、例えばＵＶエポキシ樹脂材料などの紫外線硬化性樹脂材料を用い、紫外線を照射して硬化させるようにしているが、これに限られるものではなく、例えば、液体コア材料として光硬化性樹脂材料を用い、光を照射して硬化させるようにしても良い。また、液体コア材料として熱硬化性樹脂材料を用い、熱を加えて硬化させるようにしても良い。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。
本実施例では、上述の実施形態で説明した製造方法（プロセスフロー）によって、曲面上に光導波路を有する光導波路構造体（ポリマ光導波路）のサンプルを作製し、表面に発生したクラックを、従来の製造方法によって作製したサンプルと比較した。
【００２８】
本実施例では、透明曲面構造体１をモールド成型によって作製して用いた。つまり、曲率半径２.０ｍｍの曲面（１／４円弧）を凸面とし、この凸面を構成する曲面２に沿って縦０．０５ｍｍ×横０．０５ｍｍの形状を有する８本の溝（導波路溝）３が平行に形成されたモールド成型体を曲面構造体１として用いた。材料はポリオレフィンを用いた。波長８５０ｎｍでの屈折率は１．５であった。
【００２９】
充填用のコア液（第１のポリマ液）４には、硬化後の屈折率が１．６となる紫外線硬化型エポキシ樹脂を用いた。
コア液４が充填された溝（導波路溝）３の上部を覆い、曲面に押し当てられるフィルム５には、ポリオレフィン製で厚さ０．０５ｍｍのフィルム（透明フィルム；オレフィンフィルム）を用いた。
【００３０】
コア液４の硬化後、フィルム５を剥がした後に表面に塗布されるクラッド液（第２のポリマ液）６には、硬化後の屈折率が１．５となるエポキシ樹脂を用いた。
これらを用いて、以下のようにして光導波路構造体８のサンプルを作製した。
まず、透明曲面構造体１の曲面２上の溝部分に、定量ディスペンサによって例えば０．１ｃｃのコア液（第１のポリマ液）４を滴下した。
【００３１】
次に、その表面にフィルム５を押し当てながら、溝３にコア液４を完全に充填し、同時に溝３以外の部分のコア液４を排除した。
この状態でコア液４に紫外線を照射して半硬化させた後、フィルム５を引き剥がした。なお、ここではコア液４を半硬化させるに留めているが、この段階で本硬化させても良い。
【００３２】
続いて、溝３に充填されているコア液４（半硬化したもの）が覆われるように曲面２上にディスペンサによってクラッド液（第２のポリマ液）６を塗布し、スピンコータを用いて薄く延ばした。なお、厚さは５μｍ程度以上であれば必ずしも均一である必要はないが、応力低減のために、できるだけ薄いことが望ましい。
そして、これをオーブンに入れて１２０℃で６０分にわたって加熱してクラッド液６を硬化させるとともに、コア液４を本硬化させた。
【００３３】
一方、比較例として、従来の製造方法によって作製したサンプルも用意した。つまり、コア液を半硬化させた後、フィルムを剥がさずにそのままオーブンに投入して１２０℃で６０分にわたって加熱して本硬化させて作製したサンプルを用意した。
このようにして得られたサンプルの表面を観察し、コア４の上部のクラッド６でのクラックの有無を評価した。
【００３４】
従来の製造方法によって作製したサンプルでは、２０サンプル中、１４個にクラックが観察されたが、本発明の製造方法によって作製したサンプルでは、クラックが発生したものは、２０サンプル中、３個に留まっていた。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（ａ）〜（ｇ）は、本発明の一実施形態にかかる光導波路構造体の製造方法を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる光導波路構造体を用いた多チャンネル光トランシーバを説明するための模式的斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  曲面構造体（クラッド構造体）
２  曲面（凸面）
３  溝（導波路用溝）
４  液状コア材料（導波路コア液）
５  フィルム
６  液状クラッド材料（クラッド液）
７  光導波路（曲線導波路）
８  光導波路構造体（ポリマ光導波路）
３０  プリント基板（回路基板）
３１  面型受光素子アレイ（ＰＤアレイチップ）
３２  面型発光素子アレイ（ＶＣＳＥＬアレイチップ）
３３  光ファイバアレイ（リボンファイバ）
３４  光コネクタ
３５  ドライバＩＣ
３６  レシーバＩＣ
【図１】
2009116084.tif 000003
【図２】
2009116084.tif 000004