JP2002071993A - 光導波路基板とその製造方法、及び光導波路部品とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コア成形時に熱膨張に起因する転写精度の低
下を生じることのない、微細パターンのコアを有する光
導波路基板の構成及び製造方法を提供する。 【解決手段】 平面ガラス基板からなる下部クラッド層
１１上に、紫外線硬化樹脂１２を塗布する。コア形状の
線状凸部を有する紫外線を透過する型の裏面より紫外線
を照射し、紫外線硬化樹脂１２を硬化させ、溝部１４を
有する中間クラッド層１３を形成する。次に屈折率の異
なる透明樹脂を溝部１４に充填し、コア１５を形成す
る。そして、その上に平面ガラス基板からなる上部クラ
ッド層１７を固定し、光導波路基板を製作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、安価な方法で製造
できる高精度で信頼性の高い光導波路基板とその製造方
法、及び光ファイバを接続するための光導波路部品とそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１３は、一般的な石英系シングルモー
ドの光導波路基板の構造を示す断面図である。この光導
波路基板は、下部クラッド層１２１及び上部クラッド層
１２３よりも屈折率の高いコア１２２ａの部分に光ビー
ムが案内されて、光ビームが光導波路の軸方向に伝搬す
る構成となっている。

【０００３】このような従来の光導波路基板の製造方法
を、図１４を用いて説明する。図１４（ａ）に示すよう
に、下部クラッド層１２１を兼ねた石英基板上に、火炎
堆積法などを用いて、下部クラッド層１２１よりも屈折
率の高い光学材料１２２を成膜し、図１４（ｂ）のよう
な状態にする。次にフォトリソグラフ法並びにドライエ
ッチング法により、光学材料１２２を所定のコアのパタ
ーンに加工し、図１４（ｃ）のようにコア１２２ａを形
成する。最後に図１４（ｄ）に示すように、コア１２２
ａを覆うよう上部クラッド層１２３を形成して、光導波
路基板に仕上げる。このような製造方法を記載した参考
文献としては、河内著、オプトロニクス、Ｎｏ．８、８
５、１９８８等がある。

【０００４】一方、樹脂材料は、石英に比べて光の透過
性能や信頼性が劣るが、成形が容易である。このため光
導波路基板の低コスト化を図るべく、樹脂を用いた光導
波路基板も検討されている。樹脂製の光導波路基板の製
造方法は、クラッド層及びコア層を順次形成し、石英製
の光導波路基板の製造と同様に、コアをドライエッチン
グ法によりパターニングして製造する。

【０００５】しかしながら、コアのパターニングにフォ
トリソグラフ法及びドライエッチング法を用いた場合、
複雑で高精度な設備が多数必要となる。従って、このよ
うな方法で光導波路基板を製造していたのでは、材料は
安価であるが、実質的に光導波路基板を安価に製造する
ことが困難である。

【０００６】最近では、特開平８−３２０４２０号公報
に開示されているように、図１５に示したような光導波
路基板の製造方法が用いられている。この製造方法で
は、図１５（ａ）に示すように、ガラスのような熱可塑
性材料からなる被成形物１３１を用い、これを加熱軟化
させて平板状にする。次に図１５（ｂ）に示すように、
コアパターンの反転形状（凸部）を有するプレス型でプ
レス成形し、冷却後に成形物を取り出す。こうするとコ
アパターンの転写が行われ、凹部１３１ａが形成され
る。この平板状部材を光導波路基板にするには、図１５
（ｃ）に示すように、屈折率の異なる樹脂１３２を凹部
１３１ａに埋め込む。次に図１５（ｄ）に示すように、
上部クラッド層１３３となる基板を下部クラッド層１３
４の上面に形成して光導波路基板を作製する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな転写方法では、加熱軟化した被成形物をプレス型と
接触させて冷却するので、被成形物とプレス型との熱膨
張係数の差に起因して熱応力が発生する。その結果、被
成形物に転写されるパターンの精度が低下する。特に、
プレス型の中心から外周に向けて距離が長くなるほど、
パターンずれが大きくなる。特に、被成形物に樹脂材料
を用いた場合は、型の材料として用いられる石英などの
材料と比べると、１〜２桁程度も熱膨張係数が大きいの
で、ひどい場合には、プレス型で樹脂材料がえぐられる
ようになる。

【０００８】実際、本発明者が具体的に検討したところ
によると、プレス型を用いて樹脂基板に転写すると、ミ
クロンオーダのレベルで溝の幅が広がり、溝形状が乱れ
てしまった。この現象は、冷却時に樹脂基板がプレス型
よりも大きく収縮し、樹脂基板がその転写中央部に向か
って収縮した結果であると考えられる。このように、樹
脂材料は低温で成形できる長所があり、製造コスト上も
有利であるにもかかわらず、プレス成形によりパターン
を転写しようとすると、微細なパターンを正確に転写で
きなくなるという問題があった。

【０００９】また、光導波路基板全体を樹脂で構成した
場合、熱膨張係数が大きいために、周囲の温度変化によ
り光導波路パターンが変形し、信頼性が十分確保されな
くなるという課題があった。

【００１０】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、従来の熱間による成形法を用
いることなく、紫外線硬化樹脂を中間クラッド層あるい
はコアに用いて、熱膨張に起因する転写精度の低下を防
止し、微細パターンのコアを有する光導波路基板、光フ
ァイバを接続するための光導波路部品、及びそれらの製
造方法を実現することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の光導波路基板
は、光ビームをコア内で拘束して前記コアの軸に沿って
伝搬させる光導波路基板である。また本発明の光導波路
部品は、光ビームをコア内で拘束して前記コアの軸に沿
って伝搬させる光導波路基板と光ファイバとを結合させ
る光導波路部品である。本発明の製造方法は、それらの
光導波路基板あるいは光導波路部品を製造する方法であ
る。

【００１２】本発明の第１の光導波路基板の製造方法
は、屈折率ｎ１のガラス基板を所定形状に加工して、一
方の平面を光学的接合面とする下部クラッド層を得る工
程と、前記下部クラッド層の光学的接合面に、屈折率ｎ
２を有する紫外線硬化樹脂を塗布する工程と、前記コア
と同一形状を有する線状凸部が形成された紫外線を透過
する型を用いて前記紫外線硬化樹脂を押圧し、前記型の
線状凸部を前記下部クラッド層の光学的接合面に当接さ
せる工程と、前記型の裏面より紫外線を照射することに
より、前記紫外線硬化樹脂を硬化させた後、前記型を離
型し、前記コアの空間となる溝部が形成された中間クラ
ッド層を得る工程と、前記中間クラッド層の前記溝部
に、屈折率ｎ３（ｎ３＞ｎ２，ｎ１）を有する透明樹脂
を充填して、硬化させることにより前記コアを得る工程
と、前記コアが形成された後の前記中間クラッド層の上
面に、屈折率ｎ４（ｎ４＜ｎ３）を有する平面ガラス基
板を接合することにより上部クラッド層を形成する工程
とを有する。

【００１３】本発明の第１の光導波路基板は、屈折率ｎ
１の平面ガラス基板からなる下部クラッド層と、屈折率
ｎ４の平面ガラス基板からなる上部クラッド層と、前記
下部クラッド層と前記上部クラッド層とに挟持され、屈
折率ｎ２を有する紫外線硬化樹脂からなり、前記コアの
空間となる溝部が設けられた中間クラッド層と、前記中
間クラッド層の溝部に、屈折率ｎ３（ｎ３＞ｎ４，ｎ
２，ｎ１）を有する透明樹脂を充填し硬化させて得た前
記コアとを有する。

【００１４】本発明の第１の光導波路部品の製造方法
は、屈折率ｎ１のガラス基板を所定形状に加工して、一
方の平面を光学的接合面とする被成形用ガラス基板を得
る工程と、前記光ファイバの固定溝を形成するための線
状山型突起が形成されたプレス型を用いて前記被成形用
ガラス基板を押圧するとともに、前記被成形用ガラス基
板を加熱することにより軟化させ、前記被成形用ガラス
基板の一部に前記固定溝を形成するとともに、前記被成
形用ガラス基板の他の部分に下部クラッド層を形成する
工程と、前記被成形用ガラス基板の下部クラッド層の上
面に、屈折率ｎ２を有する紫外線硬化樹脂を塗布する工
程と、前記コアと同一形状を有する線状凸部が形成され
た紫外線を透過する型を用いて、前記線状凸部と前記光
ファイバの固定溝の中心線が一致するように前記紫外線
硬化樹脂を押圧し、前記型の線状凸部を前記被成形用ガ
ラス基板の下部クラッド層の平面部分に当接させる工程
と、前記型の裏面より紫外線を照射することにより前記
紫外線硬化樹脂を硬化させた後、前記型を開放し、前記
コアの空間となる溝部が形成された中間クラッド層を得
る工程と、前記中間クラッド層の溝部に、屈折率ｎ３
（ｎ３＞ｎ２，ｎ１）を有する透明樹脂を充填して硬化
させることにより前記コアを得る工程と、前記コアが形
成された後の中間クラッド層の上面に、屈折率ｎ４（ｎ
４＜ｎ３）を有する平面ガラス基板を接合することによ
り上部クラッド層を形成する工程とを有する。

【００１５】本発明の第１の光導波路部品は、屈折率ｎ
１のガラス基板からなり、前記ガラス基板の一部に光学
的接合面が形成された下部クラッド層、及び前記ガラス
基板の他の部分に前記光ファイバの固定溝が形成された
光ファイバ接合部を有するベース基板と、前記ベース基
板の下部クラッド層の光学的接合面に設けられ、屈折率
ｎ２を有する紫外線硬化樹脂からなり、前記コアの空間
となる溝部が前記光ファイバの固定溝の延長線上に設け
られた中間クラッド層と、前記中間クラッド層の溝部
に、屈折率ｎ３（ｎ３＞ｎ２，ｎ１）を有する透明樹脂
を充填し硬化させて得た前記コアと、前記コアと中間ク
ラッド層の上面に、屈折率ｎ４（ｎ４＜ｎ３）を有する
平面ガラス基板を接合して形成された上部クラッド層と
を有する。

【００１６】本発明の第２の光導波路基板の製造方法
は、屈折率ｎ１のガラス基板を所定形状に加工して、一
方の平面を光学的接合面とする下部クラッド層を得る工
程と、前記下部クラッド層の光学的接合面に、屈折率ｎ
２（ｎ２＞ｎ１）を有する紫外線硬化樹脂を塗布する工
程と、前記コアと同一形状を有する線状凹部を形成した
紫外線を透過する型を用いて前記紫外線硬化樹脂を押圧
し、前記型の線状凹部を除く平面部を前記下部クラッド
層の光学的接合面に当接させる工程と、前記型の裏面よ
り紫外線を照射することにより前記紫外線硬化樹脂を硬
化させ、押圧状態から前記型を開放することにより、前
記下部クラッド層の上面に前記コアを形成する工程と、
前記コアを包み込むように屈折率ｎ３（ｎ３＜ｎ２）を
有する透明樹脂を塗布し硬化させることにより、平板状
の上部クラッド層を形成する工程と、前記上部クラッド
層の上面に保護用平面ガラス基板を形成する工程とを有
する。

【００１７】本発明の第２の光導波路基板は、屈折率ｎ
１の平面ガラス基板からなる下部クラッド層と、前記下
部クラッド層の上面に、屈折率ｎ２（ｎ２＞ｎ１）を有
する紫外線硬化樹脂を用いて凸状に形成された前記コア
と、前記コアを包み込むように屈折率ｎ３（ｎ３＜ｎ
２）を有する透明樹脂を塗布し硬化させることにより平
板状に形成された上部クラッド層と、前記上部クラッド
層の上面に形成された保護用平面ガラス基板とを有す
る。

【００１８】本発明の第２の光導波路部品の製造方法
は、屈折率ｎ１のガラス基板を所定形状に加工して、一
方の平面を光学的接合面とする被成形用ガラス基板を得
る工程と、前記光ファイバの固定溝を形成するための線
状山型突起が形成されたプレス型を用いて前記被成形用
ガラス基板を押圧するとともに、前記被成形用ガラス基
板を加熱することにより軟化させ、前記被成形用ガラス
基板の一部に前記光ファイバの固定溝を形成すると共
に、前記被成形用ガラス基板の他の部分に下部クラッド
層を形成する工程と、前記被成形用ガラス基板の下部ク
ラッド層の上面に、屈折率ｎ２（ｎ２＞ｎ１）を有する
紫外線硬化樹脂を塗布する工程と、前記コアと同一形状
を有する線状凹部を形成した紫外線を透過する型を用い
て、前記線状凹部と前記光ファイバの固定溝の中心線が
一致するように前記紫外線硬化樹脂を押圧し、前記型の
凹部を除く平面部を前記下部クラッド層の上面に当接さ
せる工程と、前記型の裏面より紫外線を照射することに
より前記紫外線硬化樹脂を硬化させ、押圧状態から前記
型を開放することにより、前記下部クラッド層の上面に
前記コアを形成する工程と、前記コアを包み込むように
屈折率ｎ３（ｎ３＜ｎ２）を有する透明樹脂を塗布する
ことにより、平板状の上部クラッド層を形成する工程
と、前記上部クラッド層の上面に保護用平面ガラス基板
を形成する工程とを有する。

【００１９】本発明の第２の光導波路部品は、屈折率ｎ
１のガラス基板からなり、前記ガラス基板の一部に光学
的接合面が形成された下部クラッド層、及び前記ガラス
基板の他の部分に前記光ファイバの固定溝が形成された
光ファイバ接合部を有するベース基板と、前記ベース基
板の下部クラッド層の上面に設けられ、屈折率ｎ２（ｎ
２＞ｎ１）を有する紫外線硬化樹脂からなり、前記光フ
ァイバの固定溝の延長線と一致するよう凸状に形成され
た前記コアと、前記コアを包み込むように屈折率ｎ３
（ｎ３＜ｎ２）を有する樹脂を塗布し硬化させることに
より、平板状に形成された上部クラッド層と、前記上部
クラッド層の上面にガラス基板を接合することにより形
成された保護用平面ガラス基板とを有する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。

【００２１】（実施の形態１）本発明の実施の形態１に
おける光導波路基板の構造とその製造方法について、図
１〜図４を用いて説明する。光導波路基板とは、光ビー
ムをコア内で拘束してコアの軸に沿って伝搬させるもの
である。図１は、本実施の形態における光導波路基板の
製造方法の概略工程図である。図１（ａ）に示すよう
に、屈折率ｎ１の平面ガラス基板からなる下部クラッド
層１１を水平に固定し、図１（ｂ）に示すように紫外線
硬化樹脂１２を、下部クラッド層１１の光学的接合面で
ある上面に塗布する。この紫外線硬化樹脂１２は、屈折
率ｎ２を有するものである。

【００２２】次に、コアに相当する位置に、線状凸部を
有する紫外線を透過する型（図示せず）を予め作成して
おき、その型で紫外線硬化樹脂１２を押圧し、型の裏面
より紫外線を照射することにより、紫外線硬化樹脂１２
を硬化させ、型を離型する。そうすると、図１（ｃ）に
示すように、コアと同一厚みで、コアに相当する溝部１
４を有する中間クラッド層１３が形成される。そして図
１（ｄ）に示すように、溝部１４に屈折率ｎ３（ｎ３＞
ｎ２，ｎ１）の透明樹脂を充填し、コア１５を形成す
る。その上に、図１（ｅ）に示すように、屈折率ｎ４
（ｎ４＜ｎ３）を有する平面ガラス基板からなる上部ク
ラッド層１６を設け、光導波路基板が完成する。

【００２３】図２は、本実施の形態の製造方法に於い
て、紫外線硬化樹脂１２の硬化工程に用いる紫外線照射
装置２０を示す断面図である。図２は、硬化前の状態を
示す。紫外線を透過する型２１は、コアを形成するため
の線状凸部２１ａを有する石英製の型である。この線状
凸部２１ａは、本実施の形態に基く実施例では、厚さ５
ｍｍ、縦５ｍｍ×横５ｍｍの石英ガラス基板を平面に研
磨した後、通常のフォトレジストを用いたパターニング
法により形成した。実施例では、石英ガラス基板に対し
て帯状のパターンを形成した後、ドライエッチング法を
用いて石英ガラス基板表面に、線状凸部２１ａ（断面形
状；高さ８μｍ×幅８μｍの突起）を２５０μｍ間隔で
４本設けた。

【００２４】一方、下部クラッド層１１として用いた平
面ガラス基板は、厚さ２ｍｍ、縦５ｍｍ×横５ｍｍの平
面に研磨したもので、屈折率ｎ１＝１．５、熱膨張係数
７０×１０^-7／Ｋの特性を有している。この下部クラッ
ド層１１にｎ１と同じ屈折率ｎ２を有する紫外線硬化樹
脂１２を、スピンコーティングにより均一の厚みで塗布
した。続いて、前述した石英製の型２１に離型剤を塗布
した後、紫外線硬化樹脂１２上に型２１を載せて、下ブ
ロック２２上に置いた。

【００２５】この状態で、紫外線を発生する光源２４を
内蔵した上ブロック２３を徐々に下降させ、圧力を加え
て押圧した。図３に示すように、石英製の型２１の線状
凸部２１ａの先端が、下部クラッド層１１の表面に接す
るまで押圧を続け、型２１の裏面より紫外線を照射し、
紫外線硬化樹脂１２を硬化させた後、型２１を離型させ
た。このときの基板は図３に示すように、下部クラッド
層１１上に、コアと同一厚みで、コアに相当する溝部を
有する中間クラッド層１３が形成された。この基板で
は、中間クラッド層１３がコアで互いに分離されて帯状
になっている。さらに帯状の中間クラッド層１３は、下
部クラッド層１１に強固に接着されているので、型２１
と中間クラッド層１３とのパターンずれが非常に小さく
なり、型２１の形状がそのまま良好に転写されたものと
なる。

【００２６】引き続いて、図１（ｃ）、（ｄ）に示すよ
うに、形成された溝部１４に、中間クラッド層１３より
も０．３％程度高い屈折率ｎ３を有するエポキシ製の透
明樹脂を埋め込み、図１（ｄ）のようにコア１５を形成
した。そして更にその上部から下部クラッド層１１と同
一の平面ガラス基板からなる上部クラッド層１６を貼り
合わせた。このようにして、図４に示す光導波路基板を
作製した。

【００２７】この光導波路基板は、エポキシ樹脂をコア
１５とし、平面ガラス基板を上部クラッド層１６及び下
部クラッド層１１とし、紫外線硬化樹脂を中間クラッド
層１３として備えている。このように上下のクラッド層
の平面ガラス基板により、透明樹脂からなるコア１５と
中間クラッド層１３を強固に挟み込む構造となってい
る。このため、周囲環境の温度変化によって形状変化が
ほとんど生じないことが判った。従って、この光導波路
基板は十分な実用性を備えているといえる。

【００２８】（実施の形態２）次に本発明の実施の形態
２における光導波路部品の構造とその製造方法につい
て、図５及び図６を用いて説明する。光導波路部品と
は、光ビームをコア内で拘束してコアの軸に沿って伝搬
させる光導波路基板と、光ファイバとを結合させる部品
である。まず超硬合金素材を用いてプレス型（図示せ
ず）を製作する。プレス型には、光ファイバを固定する
Ｖ字状の固定溝と、光導波路基板を形成するための平面
部（光学的接合面）とを一体化するようなプレス面が必
要である。このため、固定溝を形成するための複数の線
状山型突起と、線状山型突起に隣接した平面部とが同時
に形成されるよう、硬合金素材に加工を施す。本実施の
形態に基く実施例では、外形寸法が厚さ１０ｍｍ、縦１
０ｍｍ×横５ｍｍとし、線状山型突起の間隔は２５０μ
ｍで４本形成した。このプレス型のプレス面に離型用保
護膜として貴金属合金膜を成膜した。

【００２９】次に図５（ａ）に示すように、ベース基板
用の被成形用ガラス基板５０（例えば屈折率ｎ１＝１．
５、熱膨張係数７０×１０^-7／Ｋ、厚さ２ｍｍ、縦１０
ｍｍ×横５ｍｍ）を用意し、前述したプレス型（図示せ
ず）の下に被成形用ガラス基板５０が位置するよう固定
する。次に被成形用ガラス基板５０とプレス型とを加熱
し、被成形用ガラス基板５０を例えば７００℃で加熱軟
化させてプレス成形を行う。この結果、図５（ｂ）に示
すように、光ファイバを固定するためのＶ字状の固定溝
５１が光ファイバ接合部として形成され、下部クラッド
層の光学的接合面となる平面部５２と一体化されたベー
ス基板５３が形成される。

【００３０】次に、予めコア部分に相当する線状凸部を
有する紫外線を透過する型（図示せず）を、以下の方法
で作製する。例えば、厚さ５ｍｍ、縦５ｍｍ×横５ｍｍ
の石英ガラス基板を平面に研磨した後、通常のフォトレ
ジストを用いたパターニング法により、コア部分のパタ
ーンを形成する。そして、ドライエッチング法を用いて
石英ガラス基板の表面であってコアに相当する位置に、
線状凸部（断面形状；高さ８μｍ×幅８μｍの突起）を
２５０μｍ間隔で４本形成する。

【００３１】次に図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、ベ
ース基板５３の平面部５２に、屈折率ｎ２（ｎ２＝ｎ
１）の紫外線硬化樹脂５４をスピンコーティングにより
塗布する。そして紫外線を透過する型の表面に離型剤を
塗布し、図２に示す紫外線硬化樹脂の硬化工程に用いた
紫外線照射装置２０に設置する。このとき、固定溝５１
の中心線と線状凸部の中心線が一致するように、紫外線
を透過する型２１をガイドを用いて固定する。この状態
で、上ブロック２３、下ブロック２２の間に設置し、上
ブロック２３を徐々に下降させ、圧力を加えて押圧す
る。図２に示したような型２１の線状凸部２１ａの先端
が、図５（ｄ）に示すように、ベース基板５３における
下部クラッド層５９となる部分の表面に接するまでプレ
スを続ける。

【００３２】そしてそのままの状態で型の裏面から、上
ブロック２３に内蔵した紫外線の光源２４を点灯し、紫
外線を照射して紫外線硬化樹脂５４を硬化させ、型２１
を離型させる。その結果図５（ｄ）に示すように、下部
クラッド層５９の上面に、コアと同一厚みで、コア部分
に相当する溝部５５ａを有する中間クラッド層５５が形
成される。

【００３３】引き続いて、形成された溝部５５ａに対し
て、図６（ｅ）に示すように紫外線硬化樹脂５４よりも
屈折率が０．３％程度高い屈折率ｎ３を有するエポキシ
の透明樹脂を埋め込んでコア５６を形成する。更にその
上部から、図６（ｆ）に示すように、屈折率ｎ４（ｎ４
＝ｎ１）の平面ガラス基板を上部クラッド層５７として
貼り合わせ、ベース基板５３に光ファイバ接合部と光導
波路基板とを合体した状態とする。このようにして光フ
ァイバ接合部と、下部クラッド層５９、中間クラッド層
５５、コア５６、上部クラッド層５７からなる光導波路
基板とを有する光導波路部品を作製した。

【００３４】本実施の形態の製造方法により作製した光
導波路部品では、帯状の中間クラッド層５５がコア５６
を介して互いに分離され、更に下部クラッド層５９に強
固に接着されている。このため、紫外線を透過する型と
中間クラッド層５５と、コア５６の材料との収縮差によ
るパターンずれが非常に小さくなり、紫外線を透過する
型の形状をそのまま良好に転写することができる。しか
も、光ファイバを固定するためのＶ字状の固定溝５１
が、光導波路基板のコアと高精度に位置合わせされてい
るので、光ファイバを固定溝に並べるだけで、容易に光
導波路部品を分波器等に組み込むことができる。

【００３５】（実施の形態３）次に本発明の実施の形態
３における光導波路基板の構造とその製造方法につい
て、図７〜図１０を用いて説明する。図７は光導波路基
板の製造方法を示す工程図である。図７（ａ）に示すよ
うに、屈折率ｎ１の平面ガラス基板からなる下部クラッ
ド層７１を用意する。次に図７（ｂ）に示すように、下
部クラッド層７１の光学的接合面に屈折率ｎ２（ｎ２＞
ｎ１）の紫外線硬化樹脂７２をスピンコーティングによ
り塗布する。

【００３６】一方、コア部分に相当する位置に線状凹部
が形成された紫外線を透過する型（図示せず）を用意
し、紫外線硬化樹脂７２を型で押圧し、型の裏面より紫
外線を照射して、紫外線硬化樹脂を硬化させて、図７
（ｃ）のように互いに独立した帯状のコア７３を複数本
形成する。次に図７（ｄ）に示すように、コア７３の部
分を包み込むように屈折率ｎ３（ｎ３＜ｎ２）を有する
樹脂を塗布することにより、上部クラッド層７４を形成
する。そして図７（ｅ）に示すように、上部クラッド層
７４上に保護用平面ガラス基板７５を接合することによ
り、構造の光導波路基板が得られる。

【００３７】図８は、本実施の形態の製造方法に於い
て、紫外線硬化樹脂の硬化工程に用いる紫外線照射装置
８０の構造を示す断面図であり、硬化前の状態を示す。
この紫外線照射装置８０は、実施の形態１の紫外線照射
装置と同様に、上下動可能な上ブロック８１と、固定の
下ブロック８２を有し、上ブロック８１には、紫外線を
発生する光源８４が内蔵されている。

【００３８】紫外線を透過する型８３は、コア部分に相
当する位置に線状凹部８３ａを有するものである。この
線状凹部８３ａは、実施例では、厚さ５ｍｍ、縦５ｍｍ
×横５ｍｍの石英ガラス基板を平面に研磨した後、通常
のフォトレジストを用いたパターニング法により形成さ
れた。また、石英ガラス基板に対して帯状のパターンを
形成した後、ドライエッチング法を用いて石英ガラス基
板表面に線状凹部８３ａ（断面形状；深さ８μｍ×幅８
μｍの突起）を２５０μｍ間隔で４本設けた。

【００３９】次に厚さ２ｍｍ、縦５ｍｍ×横５ｍｍの平
面に研磨した平面ガラス基板（屈折率ｎ１＝１．５、熱
膨張係数７０×１０^-7／Ｋ、耐熱温度７００℃）を下部
クラッド層７１として用意し、下ブロック８２に載置し
た。そして屈折率がｎ１より０．３％程度高い屈折率ｎ
２を有する紫外線硬化樹脂７２を平面ガラス基板の上面
に、スピンコーティングにより塗布した。続いて、前述
した石英ガラス製の型８３を紫外線硬化樹脂７２の上面
に載せた。図８はこの状態を示す。

【００４０】次に、上ブロック８１を徐々に下降させて
圧力を加えて押圧した。図９に示すように、石英ガラス
製の型８３の先端が、下部クラッド層７１を形成する平
面ガラス基板の表面に接するまで押圧を続け、紫外線の
光源を点灯させ、型８３の裏面より、紫外線を照射し
た。紫外線硬化樹脂７２が硬化したところで、型８３を
離型した。この状態で図７（ｃ）に示したように下部ク
ラッド層７１上に４本のコア７３が形成された。実施例
では、各コア７３が２５０μｍ間隔で分離され、更に下
部クラッド層７１に強固に接着された。このため、紫外
線を透過する型８３とコア材料とのパターンずれが非常
に小さくなり、型８３の形状をそのまま良好に転写する
ことができた。

【００４１】引き続いて、下部クラッド層７１と同一屈
折率を有するエポキシ樹脂をコア７３を包み込むように
塗布して上部クラッド層７４とし、更にその上部から保
護用平面ガラス基板７５を貼り合わせ、図１０に示すよ
うな光導波路基板を作製した。

【００４２】この光導波路基板は、樹脂を上部クラッド
層７４とし、平面ガラス基板を下部クラッド層７１と
し、紫外線硬化樹脂をコア７３とし、更に、上部クラッ
ド層７４の上に保護用平面ガラス基板７５を備えた構造
となっている。このように上下の平面ガラス基板によ
り、エポキシ樹脂からなる上部クラッド層７４を強固に
挟み込んでいるので、周囲環境の温度変化による形状変
化はほとんど生じないことが判った。従って、この光導
波路基板は十分な実用性を備えていると言える。

【００４３】（実施の形態４）次に本発明の実施の形態
４における光導波路部品の構造とその製造方法につい
て、図１１及び図１２を用いて説明する。まず、超硬合
金素材を用いてプレス型（図示せず）を製作する。プレ
ス型には、光ファイバを固定するためのＶ字状の固定溝
と、光導波路基板を形成するための平面部とを一体化す
るようプレス面を形成しなければならない。実施例で用
意したプレス型は、超硬合金素材に加工を施し、Ｖ字状
の固定溝に対する型として線状山型突起を複数本形成
し、更に、その横に平面部を形成したものであった。プ
レス型の外形は厚さ１０ｍｍ、縦１０ｍｍ×横５ｍｍの
寸法を有するものとし、線状山型突起の間隔は２５０μ
ｍで４本形成した。このプレス型のプレス面に離型用保
護膜として貴金属合金膜を成膜した。

【００４４】次に図１１（ａ）に示すように、被成形用
ガラス基板１１０（屈折率ｎ１＝１．５、熱膨張係数７
０×１０^-7／Ｋ、厚さ２ｍｍ、縦１０ｍｍ×横５ｍｍ）
を用意し、前述したプレス型の下方に固定した。そして
プレス型を加熱し、被成形用ガラス基板１１０を７５０
℃で加熱軟化させてプレス成形を行った。この結果、図
１１（ｂ）に示すように、光ファイバを固定するための
Ｖ字状の固定溝１１１と、光導波路基板を形成するため
の平面部１１２とが一体化されたベース基板１１３が形
成された。

【００４５】次に、予めコア部分に相当する位置に線状
凹部を有する紫外線を透過する型（図示せず）を以下の
方法で作製した。厚さ５ｍｍ、縦５ｍｍ×横５ｍｍの石
英ガラスの基板を平面に研磨した後、通常のフォトレジ
ストを用いたパターニング法により、コア部分が溝とな
るパターンを形成した。そして、ドライエッチング法を
用いて石英ガラス基板の表面であって、コアに相当する
位置に線状凹部（断面形状；深さ８μｍ×幅８μｍの突
起）を２５０μｍ間隔で４本形成した。

【００４６】次に図１１（ｂ）、（ｃ）に示すように、
ベース基板１１３の平面部１１２（光学的接合面）上
に、ｎ１より０．３％程度高い屈折率ｎ２の紫外線硬化
樹脂１１４をスピンコーティングにより塗布した。そし
て線状凹部を有する紫外線を透過する型の表面に離型剤
を塗布し、図８に示した紫外線照射装置８０にセットし
た。このとき、固定溝１１１の中心線と溝部の中心線が
一致するように紫外線を透過する型をガイドを用いて固
定した。この状態で、下ブロック８２の上面に載置し、
上ブロック８１を徐々に下降させ、圧力を加えて押圧し
た。図８に示す石英ガラス製の型８３の先端面が、図１
１（ｄ）に示すベース基板１１３の下部クラッド層１１
６の部分の表面に接するまで押圧を続けた。

【００４７】そしてそのままの状態で、紫外線の光源８
４を点灯させ、石英ガラス製の型８３の裏面より、紫外
線を照射し、紫外線硬化樹脂１１４を硬化させ、コア１
１５を形成し、型８３を離型した。この結果、図１１
（ｄ）に示すように、下部クラッド層１１６の光学的接
合面に４本のコア１１５が形成された。

【００４８】引き続いて取り出した基板全体に対して、
図１２（ｅ）に示すように、下部クラッド層１１６と同
一屈折率ｎ３のエポキシの樹脂をコア１１５を包み込む
ように塗布して上部クラッド層１１７を形成した。更に
その上部から保護用平面ガラス基板１１８を貼り合わ
せ、図１２（ｆ）に示すように、光ファイバ接合部と、
下部クラッド層１１６、コア１１５、上部クラッド層１
１７からなる光導波路基板とを有する光導波路部品を作
製した。

【００４９】本実施の形態の製造方法により作製した光
導波路部品は、図１２（ｆ）に示すように、４本のコア
１１５が互いに分離され、更に下部クラッド層１１６に
強固に接着されている。このため、紫外線を透過する型
とコア材料とのパターンずれが非常に小さくなり、紫外
線を透過する型の形状をそのまま良好に転写することが
できる。しかも、光ファイバを固定するためのＶ字状の
固定溝１１１が高精度に光導波路基板のコアと位置合わ
せされる。このため、光ファイバを固定溝１１１に並べ
るだけで、容易に光導波路部品を分波器等に組み込むこ
とができる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、紫外線を透過する型と
紫外線硬化樹脂の間では、紫外線照射による紫外線硬化
樹脂の硬化工程で発生する収縮によるパターンずれを著
しく小さくできるため、効率良く精度の高いコアパター
ンの形成が可能となる。従って、安価な光導波路基板及
び光導波路部品を効率よく製造することができる。ま
た、本発明の光導波路基板及び光導波路部品は、周囲温
度の変化に対する形状変化が小さくなり、非常に信頼性
の高いものが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における光導波路基板の
製造方法の概略工程を示す断面図

【図２】実施の形態１の光導波路基板の製造に用いられ
る紫外線照射装置において、紫外線を透過する型をセッ
トした状態を示す概略断面図

【図３】実施の形態１の光導波路基板の製造に用いられ
紫外線照射装置において、紫外線硬化樹脂の硬化工程が
完了した状態を示す概略断面図

【図４】実施の形態１の製造方法で製造された光導波路
基板の断面構成図

【図５】本発明の実施の形態２における光導波路部品の
製造方法の概略工程（その１）を示す斜視図

【図６】実施の形態２における光導波路部品の製造方法
の概略工程（その２）を示す斜視図

【図７】本発明の実施の形態３における光導波路基板の
製造方法の概略工程を示す断面図

【図８】実施の形態３の光導波路基板の製造に用いられ
る紫外線照射装置において、紫外線を透過する型をセッ
トした状態を示す概略断面図

【図９】実施の形態３の光導波路基板の製造に用いられ
る紫外線照射装置において、紫外線硬化樹脂の硬化工程
が完了した状態を示す概略断面図

【図１０】実施の形態３における光導波路基板の断面構
成図

【図１１】本発明の実施の形態４における光導波路部品
の製造方法の概略工程（その１）を示す斜視図

【図１２】実施の形態４における光導波路部品の製造方
法の概略工程（その２）を示す斜視図

【図１３】従来の一般的な光導波路基板の断面構成図

【図１４】従来の一般的な光導波路基板の製造方法の概
略工程を示す断面図

【図１５】従来のプレス成形による光導波路基板の製造
方法の概略工程を示す断面図

【符号の説明】

１１，５９，７１，１１６ 下部クラッド層 １２，５４，７２，１１４ 紫外線硬化樹脂 １３，５５ 中間クラッド層 １４，５５ａ 溝部 １５，５６，７３，１１５ コア １６，５７，７４，１１７ 上部クラッド層 ２０，８０ 紫外線照射装置 ２１，８３ 紫外線を透過する型 ２１ａ 線状凸部 ２２，８２ 下ブロック ２３，８１ 上ブロック ５０，１１０ 被成形用ガラス基板 ５１，１１１ 固定溝 ５２，１１２ 平面部 ５３，１１３ ベース基板 ７５，１１８ 保護用平面ガラス基板 ８３ａ 線状凹部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームをコア内で拘束して前記コアの
   軸に沿って伝搬させる光導波路基板の製造方法であっ
   て、 屈折率ｎ１のガラス基板を所定形状に加工して、一方の
   平面を光学的接合面とする下部クラッド層を得る工程
   と、 前記下部クラッド層の光学的接合面に、屈折率ｎ２を有
   する紫外線硬化樹脂を塗布する工程と、 前記コアと同一形状を有する線状凸部が形成された紫外
   線を透過する型を用いて前記紫外線硬化樹脂を押圧し、
   前記型の線状凸部を前記下部クラッド層の光学的接合面
   に当接させる工程と、 前記型の裏面より紫外線を照射することにより、前記紫
   外線硬化樹脂を硬化させた後、前記型を離型し、前記コ
   アの空間となる溝部が形成された中間クラッド層を得る
   工程と、 前記中間クラッド層の前記溝部に、屈折率ｎ３（ｎ３＞
   ｎ２，ｎ１）を有する透明樹脂を充填して、硬化させる
   ことにより前記コアを得る工程と、 前記コアが形成された後の前記中間クラッド層の上面
   に、屈折率ｎ４（ｎ４＜ｎ３）を有する平面ガラス基板
   を接合することにより上部クラッド層を形成する工程と
   を有することを特徴とする光導波路基板の製造方法。
2. 【請求項２】 光ビームをコア内で拘束して前記コアの
   軸に沿って伝搬させる光導波路基板であって、 屈折率ｎ１の平面ガラス基板からなる下部クラッド層
   と、 屈折率ｎ４の平面ガラス基板からなる上部クラッド層
   と、 前記下部クラッド層と前記上部クラッド層とに挟持さ
   れ、屈折率ｎ２を有する紫外線硬化樹脂からなり、前記
   コアの空間となる溝部が設けられた中間クラッド層と、 前記中間クラッド層の溝部に、屈折率ｎ３（ｎ３＞ｎ
   ４，ｎ２，ｎ１）を有する透明樹脂を充填し硬化させて
   得た前記コアとを有することを特徴とする光導波路基
   板。
3. 【請求項３】 光ビームをコア内で拘束して前記コアの
   軸に沿って伝搬させる光導波路基板と光ファイバとを結
   合させる光導波路部品の製造方法であって、 屈折率ｎ１のガラス基板を所定形状に加工して、一方の
   平面を光学的接合面とする被成形用ガラス基板を得る工
   程と、 前記光ファイバの固定溝を形成するための線状山型突起
   が形成されたプレス型を用いて前記被成形用ガラス基板
   を押圧するとともに、前記被成形用ガラス基板を加熱す
   ることにより軟化させ、前記被成形用ガラス基板の一部
   に前記固定溝を形成するとともに、前記被成形用ガラス
   基板の他の部分に下部クラッド層を形成する工程と、 前記被成形用ガラス基板の下部クラッド層の上面に、屈
   折率ｎ２を有する紫外線硬化樹脂を塗布する工程と、 前記コアと同一形状を有する線状凸部が形成された紫外
   線を透過する型を用いて、前記線状凸部と前記光ファイ
   バの固定溝の中心線が一致するように前記紫外線硬化樹
   脂を押圧し、前記型の線状凸部を前記被成形用ガラス基
   板の下部クラッド層の平面部分に当接させる工程と、 前記型の裏面より紫外線を照射することにより前記紫外
   線硬化樹脂を硬化させた後、前記型を開放し、前記コア
   の空間となる溝部が形成された中間クラッド層を得る工
   程と、 前記中間クラッド層の溝部に、屈折率ｎ３（ｎ３＞ｎ
   ２，ｎ１）を有する透明樹脂を充填して硬化させること
   により前記コアを得る工程と、 前記コアが形成された後の中間クラッド層の上面に、屈
   折率ｎ４（ｎ４＜ｎ３）を有する平面ガラス基板を接合
   することにより上部クラッド層を形成する工程とを有す
   ることを特徴とする光導波路部品の製造方法。
4. 【請求項４】 光ビームをコア内で拘束して前記コアの
   軸に沿って伝搬させる光導波路基板と光ファイバとを結
   合させる光導波路部品であって、 屈折率ｎ１のガラス基板からなり、前記ガラス基板の一
   部に光学的接合面が形成された下部クラッド層、及び前
   記ガラス基板の他の部分に前記光ファイバの固定溝が形
   成された光ファイバ接合部を有するベース基板と、 前記ベース基板の下部クラッド層の光学的接合面に設け
   られ、屈折率ｎ２を有する紫外線硬化樹脂からなり、前
   記コアの空間となる溝部が前記光ファイバの固定溝の延
   長線上に設けられた中間クラッド層と、 前記中間クラッド層の溝部に、屈折率ｎ３（ｎ３＞ｎ
   ２，ｎ１）を有する透明樹脂を充填し硬化させて得た前
   記コアと、 前記コアと中間クラッド層の上面に、屈折率ｎ４（ｎ４
   ＜ｎ３）を有する平面ガラス基板を接合して形成された
   上部クラッド層とを有することを特徴とする光導波路部
   品。
5. 【請求項５】 光ビームをコア内で拘束して前記コアの
   軸に沿って伝搬させる光導波路基板の製造方法であっ
   て、 屈折率ｎ１のガラス基板を所定形状に加工して、一方の
   平面を光学的接合面とする下部クラッド層を得る工程
   と、 前記下部クラッド層の光学的接合面に、屈折率ｎ２（ｎ
   ２＞ｎ１）を有する紫外線硬化樹脂を塗布する工程と、 前記コアと同一形状を有する線状凹部を形成した紫外線
   を透過する型を用いて前記紫外線硬化樹脂を押圧し、前
   記型の線状凹部を除く平面部を前記下部クラッド層の光
   学的接合面に当接させる工程と、 前記型の裏面より紫外線を照射することにより前記紫外
   線硬化樹脂を硬化させ、押圧状態から前記型を開放する
   ことにより、前記下部クラッド層の上面に前記コアを形
   成する工程と、 前記コアを包み込むように屈折率ｎ３（ｎ３＜ｎ２）を
   有する透明樹脂を塗布し、硬化させることにより、平板
   状の上部クラッド層を形成する工程と、 前記上部クラッド層の上面に保護用平面ガラス基板を形
   成する工程とを有することを特徴とする光導波路基板の
   製造方法。
6. 【請求項６】 光ビームをコア内で拘束して前記コアの
   軸に沿って伝搬させる光導波路基板であって、 屈折率ｎ１の平面ガラス基板からなる下部クラッド層
   と、 前記下部クラッド層の上面に、屈折率ｎ２（ｎ２＞ｎ
   １）を有する紫外線硬化樹脂を用いて凸状に形成された
   前記コアと、 前記コアを包み込むように屈折率ｎ３（ｎ３＜ｎ２）を
   有する透明樹脂を塗布し硬化させることにより平板状に
   形成された上部クラッド層と、 前記上部クラッド層の上面に形成された保護用平面ガラ
   ス基板とを有することを特徴とする光導波路基板。
7. 【請求項７】 光ビームをコア内で拘束して前記コアの
   軸に沿って伝搬させる光導波路基板と光ファイバとを結
   合させる光導波路部品の製造方法であって、 屈折率ｎ１のガラス基板を所定形状に加工して、一方の
   平面を光学的接合面とする被成形用ガラス基板を得る工
   程と、 前記光ファイバの固定溝を形成するための線状山型突起
   が形成されたプレス型を用いて前記被成形用ガラス基板
   を押圧するとともに、前記被成形用ガラス基板を加熱す
   ることにより軟化させ、前記被成形用ガラス基板の一部
   に前記光ファイバの固定溝を形成すると共に、前記被成
   形用ガラス基板の他の部分に下部クラッド層を形成する
   工程と、 前記被成形用ガラス基板の下部クラッド層の上面に、屈
   折率ｎ２（ｎ２＞ｎ１）を有する紫外線硬化樹脂を塗布
   する工程と、 前記コアと同一形状を有する線状凹部を形成した紫外線
   を透過する型を用いて、前記線状凹部と前記光ファイバ
   の固定溝の中心線が一致するように前記紫外線硬化樹脂
   を押圧し、前記型の凹部を除く平面部を前記下部クラッ
   ド層の上面に当接させる工程と、 前記型の裏面より紫外線を照射することにより前記紫外
   線硬化樹脂を硬化させ、押圧状態から前記型を開放する
   ことにより、前記下部クラッド層の上面に前記コアを形
   成する工程と、 前記コアを包み込むように屈折率ｎ３（ｎ３＜ｎ２）を
   有する透明樹脂を塗布することにより、平板状の上部ク
   ラッド層を形成する工程と、 前記上部クラッド層の上面に保護用平面ガラス基板を形
   成する工程とを有することを特徴とする光導波路部品の
   製造方法。
8. 【請求項８】 光ビームをコア内で拘束して前記コアの
   軸に沿って伝搬させる光導波路基板と光ファイバとを結
   合させる光導波路部品であって、 屈折率ｎ１のガラス基板からなり、前記ガラス基板の一
   部に光学的接合面が形成された下部クラッド層、及び前
   記ガラス基板の他の部分に前記光ファイバの固定溝が形
   成された光ファイバ接合部を有するベース基板と、 前記ベース基板の下部クラッド層の上面に設けられ、屈
   折率ｎ２（ｎ２＞ｎ１）を有する紫外線硬化樹脂からな
   り、前記光ファイバの固定溝の延長線と一致するよう凸
   状に形成された前記コアと、 前記コアを包み込むように屈折率ｎ３（ｎ３＜ｎ２）を
   有する樹脂を塗布し硬化させることにより、平板状に形
   成された上部クラッド層と、 前記上部クラッド層の上面にガラス基板を接合すること
   により形成された保護用平面ガラス基板とを有すること
   を特徴とする光導波路部品。