JPH1054918A

JPH1054918A - 光導波路及びその製造方法

Info

Publication number: JPH1054918A
Application number: JP21253496A
Authority: JP
Inventors: Masatake Takashima; 正武高島; Seiichiro Hayakawa; 誠一郎早川
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1996-08-12
Filing date: 1996-08-12
Publication date: 1998-02-24

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の回線の伝送路を支持体上に同時形成可
能な光導波路及び、複数の回線の光導波路の大型化を容
易にする製造方法をも提供するものである。【解決手段】熱可塑性樹脂製の長尺状基材に回転ロー
ルによって長手方向に延びる細溝が穿設され、該細溝に
伝送路を形成する透明樹脂前駆体が充填され、硬化され
てなることを特徴とする光導波路。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光導波路及びその製
造方法に関する。更に詳しくは、光導波路をシート上に
連続的に形成するのに好適な光導波路及びその製造法に
関するもので、複数の回線の光ファイバーを支持体上に
同時に形成できるため、製造コストが格段に低減され
る。また、シート状の複数の光ファイバーケーブルにで
きるため、伝送線を壁面や天井面等の室内に敷設する手
段が容易である。

【０００２】

【従来の技術】現在、情報信号の電送系は高信頼化、高
速化及び大容量化に適した光信号電送系に置き換えられ
つつある。例えば、従来の幹線の伝送路では、シングル
モードのガラスファイバーを用いている。しかし、シン
グルモードのガラスファイバーによる光ファイバーは、
接続に精度を要し、接続するデバイスも高価な物とな
る。そのため、シングルモードのガラスファイバー方式
を使用するときは、その効率を高めるために多数の末端
からの信号を時分割方式等によって混合し高速伝送し、
受信端近くで、再び、もとの信号に分離を行っており、
装置がますます大型化している。一方、端末との接続に
幹線ほどの電送速度は要求されず、また、伝送距離も短
い使用形態も多く存在する。

【０００３】このような末端での光伝送路には、低価格
で簡便に配線できる光伝送路が要求されている。また、
配線に必要な回線数が多くなるため末端の光伝送路は低
コストで製造できるマルチモードのコヒーレント光を用
い、有機光ファイバー（ＰＯＦ）が使われている。マル
チモードの光ファイバーは、シングルモードのガラスフ
ァイバー程に細い径は必要とせず、接続の容易性を重視
し、１０μｍ〜数１００μｍの径のものが、実用されは
じめている。しかし、現在、ＰＯＦの製造方法は、一本
ずつの光ファイバーを作り、束ねて複数の回線とする方
法が実用されているに過ぎない。

【０００４】従来、支持体となる樹脂上に平面的に平行
に光伝送路を形成する手段としては、平面状の支持体、
例えばＰＭＭＡ等のシートに、フォトファブリケーショ
ン法により、所望の光伝送路のネガ画像に対応するレジ
スト層を形成し、ドライエッチング法により窪みを形成
し、窪みに光伝送路を形成する材料となる樹脂原料、例
えばポリシロキサン等のモノマーを充填し、その後、該
モノマーを硬化させて、導波路としている。この方法に
よると、フォトファブリケーションの複雑な工程を必要
とするため、非常に高価なものとなる上に、また、製造
できる大きさは、ドライエッチング装置により制限を受
けている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、複数
の回線の光伝送路を支持体上に容易に同時形成できる光
導波路を提供するものである。また、複数の回線の光導
波路の大型化を容易にする製造方法をも提供するもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
のため、鋭意検討した結果、基材にエンボス法により伝
送路用の凹部を設けることで、容易に優れた光導波路を
製造することができることを見出し、本発明に到達し
た。即ち、本発明は、熱可塑性樹脂製の長尺状基材に回
転ロールによって長手方向に延びる細溝が穿設され、該
細溝に伝送路を形成する透明樹脂前駆体が充填され、硬
化されてなることを特徴とする光導波路、及び、下記工
程（ａ）〜工程（ｃ）からなることを特徴とする光導波
路の製造法を提供するものである。（ａ）長尺状の基材にロールを用いて長手方向に延びる
細溝を形成する工程（ｂ）細溝に透明樹脂前駆体を充填する工程（ｃ）透明樹脂前駆体を硬化させる工程

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明光導波路１は、図１に示す
ように長尺状の基材２に、長手方向に延びる細溝３，３
を複数本併行して穿設し、該細溝３，３に透明樹脂前駆
体を充填した後、透明樹脂前駆体を硬化して伝送路４，
４を形成する。なお、図１においては透明樹脂前駆体を
充填した後、その上面にカバーフィルム５を添着して伝
送路４，４を保護している。

【０００８】本発明で使用する基材２としては、ロール
により凹部を形成できる材料であれば、特に限定される
ものではないが、好ましくは、熱可塑性樹脂であり、ポ
リエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、フッソ系樹
脂、ポリ塩化ビニル、メタクリル樹脂、アセタール樹脂
等が用いられる。より好ましくは、メタクリル樹脂、ア
セタール樹脂が挙げられる。基材２の厚さとしては、用
途により種々選択可能であるが、１００μｍ〜１ｃｍの
範囲から選ばれることが好ましい。

【０００９】本発明で使用される細溝３，３の穿設法と
しては、公知のエンボス法が採用でき、所望の凹部に相
当する凸部を有するエンボスロールを基材表面に圧着さ
せることで行うのが一般的である。エンボスロール６と
しては、図２に示すように回転軸７によって回転する回
転ロール８の外周面に細溝３，３を形成する突条９，９
が周方向に設けられている。本発明での凹部の形状とし
ては、目的とする伝送路の形状に近いことが好ましく、
伝送路の形状は、通常は１０〜１０００μｍの直径を有
する円柱状である。

【００１０】本発明で使用する透明樹脂前駆体として
は、熱又は紫外線（ＵＶ）等の光で硬化する透明樹脂前
駆体を含有し、硬化後は光導波路の機能を有するもので
ある。透明樹脂前駆体としては、重合性モノマーあるい
は重合性のオリゴマーが使用され、エポキシ化合物、分
子中に（メタ）アクリロイル基を１〜１０個有する（メ
タ）アクリレート化合物等の熱又は、ＵＶ、レーザー光
等で重合、硬化するものが好適に使用できる。重合特
性、光学特性の観点からは多官能（メタ）アクリレート
化合物が好ましい。また、レーザーによる光信号伝送で
多く使われている１５００ｎｍのレーザー光対応のため
には、伝送路の硬化性樹脂としてポリシロキサンの重水
素置換体等の１５００ｎｍでの吸収の少ない材料を選ぶ
ことが好ましい。

【００１１】透明樹脂前駆体には、好ましくは、重合開
始剤を含有させる。重合開始剤には、適用する重合方法
に応じた公知のラジカル発生剤、増感剤の組み合わせ等
を選択することができる。光重合開始剤としては、ホス
フィンオキサイド系化合物が好適に使用でき、具体的に
は、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォ
スフィンオキシド、ベンゾフェノン等である。熱重合開
始剤としては、パーオキシエステル系化合物等が好適に
使用でき、具体的にはベンゾイルパーオキシド、ジイソ
プロピルパーオキシカーボネート等を挙げることができ
る。これ等重合開始剤は、モノマーの１％以下を用いれ
ばよい。その他、塗布性改良等のため、溶剤、界面活性
剤等を配合することもできる。

【００１２】硬化後の透明樹脂の屈折率は、１．４５〜
１．６５の範囲内で選択でき、基材樹脂の屈折率の範囲
は１．４３〜１．６０の範囲内で選択できるが、伝送さ
れる光が、伝送路と基材の境界で全反射される条件は伝
送路（コア）の屈折率が基材（クラッド）より大きい場
合であり、このためには、基材樹脂の屈折率は１．４３
〜１．５５の範囲から選択する事になり、好ましくは、
１．５０以下とし、透明樹脂は１．５５〜１．６５の範
囲を選択し、好ましくは１．６０以上とすると最も好ま
しい。１０μｍ径の導波路では実験的に伝送路と基材の
屈折率差は０．００４以上であることが好ましいが、伝
送路径が太くなるほど、伝送路と基材の境界面で進行す
る光の角度が大きくなるため、漏れ光の発生する可能性
が高くなる。従って、更に好ましくは、０．０１以上と
する。伝送する光の吸収率は、光の入力端で入射された
信号強度が出力端で受信可能な強度は−２０ｄＢ以下の
減衰とすると、端末近辺で使われることから−２０ｄＢ
／１００ｍの信号減衰以下でなければならないので、光
の吸収は、３．５％／ｍ以下が好ましい。

【００１３】本発明光導波路１を製造する方法を図３に
基づいて更に詳細に説明すると、ロール巻きにされた長
尺状の基材２がロール６でエンボスされて細溝３，３が
形成される。ロール６は加熱されることが望ましく、４
０〜２５０℃、好ましくは６０℃〜２００℃に加熱して
押圧される。細溝３，３が形成された基材２は、透明樹
脂前駆体充填機構１０に送給されて細溝３，３に透明樹
脂前駆体が充填される。図においては、ロールコーター
法が用いられ、ロール１１によって充填される。充填手
段は特に限定されるものではなく、凹部を有する基材に
塗布するためのロール法、バーコート法、ドクタブレー
ド法等による塗布方法を用いることができる。また、細
溝３，３に合せた間隔でノズルを設け、ノズルより糸状
に透明樹脂前駆体を吐出して細溝３，３に充填してもよ
い。

【００１４】塗布方法を用いるときは、塗布後、細溝
３，３以外の部分に付着する前駆体を除去する操作が行
われる。除去手段としては、ブレード法、カバーフィル
ムを圧着させることで凹部以外の塗布面に付着した透明
樹脂前駆体を除去する押圧法等を用いることができる。
図においては、塗布された面の上側にカバーフィルム５
を重ねて加圧絞りロール１３，１３で挟圧してカバーフ
ィルム５を添着すると共に過剰の前駆体を絞り出して除
去している。ここで、カバーフィルム５としては、その
後の硬化工程をＵＶ等の光を用いて行う場合には、該光
の透過率の高いものが好ましく、特に基材と同一の材料
が特に好ましい。具体的には、ポリエステル、ポリアミ
ド、ポリカーボネート、ポリメタアクリル酸系樹脂、ポ
リプロピレン、フッソ系樹脂、ポリ塩化ビニル等を用い
ることができる。押圧の条件としては、透明樹脂前駆体
を完全に除去できる圧力であれば、特に限定されるもの
ではない。

【００１５】過剰の前駆体が除去された基材２は硬化装
置１４に送給されて透明樹脂前駆体は硬化される。硬化
方法については光及び／又は熱を使用する通常の方法が
採用できるが、好ましくは、ＵＶ、可視光領域の高出力
の露光装置が好ましい。本発明の光導波路には用途によ
っては、曲げ強度等が要求されるため、硬化工程の後に
補強材層１５を積層することが好ましい。また、光信号
伝送路としての強度を付与するために更にその外周を保
護膜１６，１６で被覆することが望ましい。保護膜１６
の材質は補強材１５と同様の熱可塑性樹脂を用いること
ができる。

【００１６】

【実施例】以下、図面を用いて、本発明をより具体的に
説明するが、本発明の要旨を越えない限り、以下の実施
例に限定されるものではない。図３に示した装置にて、
基材シート２にメタクリル樹脂（屈折率＝１．４８、ｔ
＝０．８ｍｍ）の薄板を用い、エンボスローラ６の表面
は図２に示す形状とし、温度１４５℃に加熱し、圧力＝
１．５ｋｇ／ｃｍで、加圧して基材シート２に溝３を形
成した。溝を形成した基材シート２は、ポリウレタン製
の塗布ローラ１０によって光導波路を形成する樹脂の光
重合開始剤を配合した透明樹脂用モノマー組成物（モノ
マーとしてｐ−ビス（β−メタクリロイルオキシエチル
チオ）キシレン、屈折率１．６０）を塗布し、カバーフ
ィルム５（メタクリル樹脂、屈折率＝１．４８、ｔ＝
０．５ｍｍ）でカバーし、絞りローラ１３（ステンレス
製、圧力＝２ｋｇ／ｃｍ）によって、カバーフィルムを
圧着すると同時に、過剰なモノマー組成物を絞り取っ
た。絞りローラ１３を通過したシートを、硬化室１４に
導入し、紫外線ランプ（２キロワット×２）によって硬
化させた。本実施例の場合シートの搬送速度は２００ｍ
ｍ／ｓｅｃ〜３００ｍｍ／ｓｅｃで行ったが、この速度
は硬化のために要する紫外線照射エネルギーにより決め
たもので、保護フィルムを張り付け後、巻き取り状態で
ポストキュアーを進行させる場合、１０倍以上にあげる
ことが出来る。この条件は光導波路として用いる硬化性
樹脂の特性により選択することができる。

【００１７】上記製造の光導波路は、目的の長さに切断
し、両端面を研磨して、マッチングオイルを用いて、他
の信号伝送の光ファイバーと接続して使用することがで
きる。上記製造の光導波路の、使用状態での光伝送能力
は、１ｍの伝送路で７８０ｎｍのレーザー光に対して−
３ｄｂ／ｍであった。また、２ｍで計測した値は−４５
ｄｂであったことから光導波路の減衰率は−１．５ｄｂ
／ｍとなる。この結果から上記製造の伝送路を室内の光
信号伝送路として用いた場合は５〜１０ｍの伝送が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明光導波路の実施例を示す図で（Ａ）は平
面図、（Ｂ）は側面図。

【図２】エンボスロールを示す図で（Ａ）は側面図、
（Ｂ）はロール表面の部分拡大図。

【図３】本発明光導波路の製造例を示す説明図。

【符号の説明】

１：光導波路２：基材３：細溝４：伝送路５：カバーフィルム６：ロール１０：透明樹脂前駆体充填機構１４：硬化装置１５：補強材１６：保護膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性樹脂製の長尺状基材に回転ロー
ルによって長手方向に延びる細溝が穿設され、該細溝に
伝送路を形成する透明樹脂前駆体が充填され、硬化され
てなることを特徴とする光導波路。
【請求項２】透明樹脂前駆体が充填された細溝上にカ
バーフィルムが添着されてなる請求項１記載の光導波
路。
【請求項３】基材の屈折率よりも、伝送路を形成する
透明樹脂の屈折率が０．００４以上大きいことを特徴と
する請求項１又は２記載の光導波路。
【請求項４】基材が、熱可塑性樹脂からなり、かつ、
透明樹脂前駆体が多官能メタクリレート化合物からなる
請求項１〜３いずれかに記載の光導波路。
【請求項５】下記工程（ａ）〜工程（ｃ）からなるこ
とを特徴とする光導波路の製造方法。（ａ）長尺状の基材にロールを用いて長手方向に延びる
細溝を形成する工程（ｂ）細溝に透明樹脂前駆体を充填する工程（ｃ）透明樹脂前駆体を硬化させる工程
【請求項６】細溝に透明樹脂を充填した後、過剰の透
明樹脂前駆体を除去する工程を有する請求項５記載の光
導波路の製造方法。
【請求項７】細溝に透明樹脂を充填し、必要に応じて
過剰の透明樹脂前駆体を除去した後、その上面にカバー
フィルムを添着する工程を有する請求項５又は６記載の
光導波路の製造方法。
【請求項８】カバーフィルムが基材と同一の樹脂フィ
ルムである請求項５〜７いずれかに記載の光導波路の製
造方法。
【請求項９】基材の屈折率よりも、伝送路を形成する
透明樹脂の屈折率が０．００４以上大きいことを特徴と
する請求項５〜８いずれかに記載の光導波路の製造方
法。
【請求項１０】基材が、熱可塑性樹脂からなり、か
つ、透明樹脂前駆体が多官能メタクリレート化合物から
なることを特徴とする請求項５〜９いずれかに記載の光
導波路の製造方法。