JP2000028839A

JP2000028839A - 光導波路部品およびその製造方法

Info

Publication number: JP2000028839A
Application number: JP19188398A
Authority: JP
Inventors: Tsuguhiro Korenaga; 継博是永; Hiroyuki Asakura; 宏之朝倉
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-07-07
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 2000-01-28

Abstract

(57)【要約】【課題】コアパターン溝が形成された第１の光学部材及
び第２の光学部材を含み、前記第１の光学部材及び第２
の光学部材に設けられた各コアパターン溝を対向して重
なる位置に貼り合わすことにより、生産性よく成形し、
金型に大きな負荷を与えることなく製造でき、光ファイ
バや能動素子との高精度位置決めが簡単に、かつ大量に
できる光導波路部品、およびその製造方法を提供する。【解決手段】第１の光学部材(21)及び第２の光学部材(2
2)の表面に、金型(20)を用いて所定のコアパターン溝(2
0a)を形成するためプレス成形し、前記第１及び第２の
光学部材によって高屈折率材料を挟み、コア層(23a)と
する。別な方法として、第１の光学部材及び第２の光学
部材の表面に、所定のコアパターン溝をプレス成形し、
前記第１及び第２の光学部材を直接接合後、前記コアパ
ターン状の空洞内に毛細管現象により高屈折率材料を充
填する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光通信、光学センサ
などを対象とするもので、技術分野としては光導波路を
ベースとした光回路部品とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信、光学センサなどの分野におい
て、高度な光信号処理やセンシングを行うことを目的
に、各種機能を持つ光回路の研究開発がさかんになって
いる。光回路は、光の通り道となる光導波路を基本要素
としているが、光導波路は屈折率の高いコア領域を相対
的に屈折率の低いクラッド内に設けることによってコア
領域に光を閉じこめて伝搬させるものであり、コアをパ
ターン化して配列することで、種々の機能を実現してい
る。なお、光導波路を電気回路のようにパターン状に配
線しているものを光回路と定義する。

【０００３】以下、一例として光通信で用いられる光回
路について詳細説明を行う。図８は一般的な石英系シン
グルモード光導波路の断面概略図を示している。コア８
１は一辺が８μｍの正方形断面をもつ。コア８１は石英
系クラッド８２によって被覆されている。光は矢印Ｘの
方向に伝搬する。

【０００４】図９（ａ）〜（ｃ）は従来の光導波路の製
造工程で最も一般的なものであり（例えば河内、オプト
ロニクス No.8,85頁,1988年）、下記の工程からなる。（ａ）下部クラッド層を兼ねた石英基板９１の表面に、
火炎堆積法により、例えばＧｅをドープしたＳｉＯ₂ か
らなるコア膜９２を形成する（図９（ａ））。石英基板
以外の基板を用いる場合には、先に下部クラッド層を火
炎堆積法にて形成しておく。（ｂ）フォトリソグラフィ及びドライエッチングを用い
ることで、コア膜９２を所定のパターンにパターニング
してコア部９２ａを形成する（図９（ｂ））。（ｃ）最後に上部クラッド層９３を火炎堆積法にて形成
し、前記コア部９２ａを被覆する（図９（ｃ））。

【０００５】このような方法で低損失な光導波路を作製
でき、複雑な光回路を実現することができる。また、膜
堆積法としてはＣＶＤ法、蒸着法を用いたものも検討さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年になってこのよう
な光導波路デバイスには低コスト性、大量生産性がより
強く求められるようになっている。

【０００７】光通信分野においてはＦＴＴＨ（ファイバ
トゥザホーム）に代表されるように光ファイバは
幹線系から加入者系へ伸長されつつあり、光導波路を基
本とする光電気変換モジュールを大量に、安価で製造す
ることが必要となっている。

【０００８】図９（ａ）〜（ｃ）のような従来の光導波
路の製造方法は、高性能で複雑な光回路でも作製できる
という利点を有する。しかしコア、クラッドは薄膜形成
プロセスにより作製するため、成膜、熱処理に長いタク
トタイムが必要であった。また、コアパターニングに用
いているフォトリソグラフィ、ドライエッチングは複雑
で多くの工程が必要であった。そのため、アレー導波路
格子のような複雑で高性能、高付加価値な光回路の製造
には適しているが、コスト低減に限界があるために、Ｙ
分岐スプリッタのような単純な光回路の製造には必ずし
も向いているとはいえなかった。

【０００９】このような光導波路の製造上の課題に対
し、いろいろなアイデアが提案されている。例えばプレ
ス成形は有望なプロセスのひとつである。プレス成形の
提案例としては、特開平８−３２０４２０号公報などが
あり、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、金型１００
に所望のコアパターン１００ａを形成しておき、これを
下部クラッドを兼ねた母材（第１のガラス基板１０１）
に高温下で押しつけ（図１０（ａ））、次に金型１００
から第１のガラス基板１０１を取り出して、表面に紫外
線硬化樹脂１０３を塗布し、コア部１０３ａにも充填
し、その後紫外線を照射して硬化させ（図１０
（ｂ））、次に紫外線硬化樹脂１０３を除去し、その後
第２のガラス基板１０２を貼り合わせることでコアパタ
ーン溝を一括で形成するものである（図１０（ｃ））。
このような方法であれば大量生産が可能で、従来用いて
いたフォトリソグラフィ、ドライエッチング工程を省略
でき、樹脂を充填すれば簡単にコアを実現できるため有
望な光導波路プロセスと考えられる。

【００１０】しかしながら、本発明者らの検討によれ
ば、図１０（ａ）〜（ｃ）の方法では一辺が８μｍ程度
の正方形断面をもつコアパターンをもつ型でガラス硝材
にプレス成形すると、断面のアスペクト比が大きいた
め、パターン部分に大きな集中応力がかかり、金型が破
損しやすく、頻繁に金型交換を行う必要があった。ま
た、金型と熱膨張差の大きい硝材をプレス成形すると大
きな熱応力が金型上のパターンを締め付けるように作用
するために、金型と硝材の離型性が悪く、良好なパター
ン転写を実現することが困難であることがわかった。

【００１１】本発明は、前記従来の問題を解決するた
め、生産性のよい成形法で、金型に大きな負荷を与える
ことなく製造でき、光ファイバや能動素子との高精度位
置決めが簡単に、かつ大量にできる光導波路部品、およ
びその製造方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の光導波路部品は、所定のコアパターン溝が
形成された第１の光学部材及び第２の光学部材を含み、
前記第１の光学部材及び第２の光学部材に設けられた前
記各コアパターン溝が対向して重なる位置に貼り合われ
ていることを特徴とする。すなわち、同一の導波路パタ
ーンが形成された２つの基板をパターンを合わせて重ね
ることで１つの光導波路を構成したことを特徴としてい
る。

【００１３】前記光導波路部品においては、光学部材に
発光素子または受光素子を集積化していることが好まし
い。本発明の光導波路部品は第１の光学部材及び第２の
光学部材を貼り合わせて光導波路を形成すると同時に、
素子を搭載するプラットホーム（基板）として用いるこ
とができる。発光素子、および受光素子を搭載するステ
ージを前記第１の光学部材及び第２の光学部材のいずれ
かに設けておき、光導波路とステージの間に十分な相対
位置精度があれば光導波路と発光素子または受光素子を
正確に位置合わせでき、光損失の小さい光送受信モジュ
ールを実現することができる。

【００１４】また、前記光導波路部品においては、光学
部材がガラス系であることが望ましい。この例によれ
ば、ガラス系材料は耐環境性、耐熱性、機械的強度に優
れているため信頼性の高い光導波路部品を実現できる。

【００１５】また、前記光導波路部品においては、第１
の光学部材と第２の光学部材が熱膨張率差が少なくとも
３０×１０^-7／℃以上ある材質の組み合わせで構成され
ていることが望ましい。この例によれば、周囲温度が変
化すると両部材の熱膨脹差のために内部応力が発生し、
光導波路に複屈折性が誘起され、結果的に光導波路を伝
搬する光の偏光状態が敏感に変化するため、逆に光の偏
光状態を観測することにより、温度センサとして用いる
ことができる。

【００１６】また前記光導波路部品においては、光学部
材が厚み方向にくさび形をしていることが好ましい。こ
の例によれば光を光導波路に入力する際、部品端面と光
導波路が垂直でないため反射光が逆戻りせず、信号ノイ
ズ発生を防止することができる。

【００１７】また、前記光導波路部品においては、光学
部材に光ファイバ保持用のガイドを設けることが好まし
い。この例によればガイドと光導波路の間に十分な相対
位置精度を確保することで、光ファイバをガイドに固定
するだけで光ファイバと光導波路の正確な位置合わせが
できる。

【００１８】また、前記光導波路部品においては、光学
部材に位置合わせマーカーを備えたことが好ましい。こ
の例によれば、両部材に設けられたそれぞれのマーカー
を合わせることで、精度良く光導波路溝の位置合わせを
することが可能となる。

【００１９】また、前記光導波路部品においては、第
１、第２の光学部材の一方に凹形状のヒンジ、他方に前
記凹形状と同一パターンの凸形状のヒンジを設けたこと
が好ましい。この例によれば、両部材にそれぞれ設けら
れた、凹形状、凸形状のヒンジを合わせることで精度良
く光導波路溝の位置合わせをすることが可能となる。

【００２０】また前記光導波路部品においては、第１、
第２の光学部材それぞれに形成される溝の光の進行方向
に対する溝断面が、貼り合わせ面に対して対称形状であ
ることが好ましい。特に上下から溝パターンを合わせた
ときに最終的なコア断面が円、または正方形などの対称
型となる形状である半円、直角二等辺三角形などが最も
望ましい。それは導波路の偏光特性差を解消するには対
称型のコア断面が適しておりプレス成形の観点からは、
金型の微細形状部分に集中的な応力がかかりにくい断面
パターンが望ましいためである。

【００２１】次に本発明の第１番目の光導波路部品の製
造方法は、第１の光学部材及び第２の光学部材の表面
に、所定のコアパターン溝をプレス成形し、前記第１及
び第２の光学部材によって高屈折率材料を挟み、前記高
屈折率材料を硬化させてコア層とすることを特徴とす
る。成形工法によりコアパターン溝を作製することによ
り、型によって同一のパターン溝をもつ基板を大量に生
産することができ、コスト面で有利である。

【００２２】次に本発明の第２番目の光導波路部品の製
造方法は、第１の光学部材及び第２の光学部材の表面
に、所定のコアパターン溝をプレス成形し、前記第１及
び第２の光学部材を直接接合後、前記コアパターン状の
空洞内に毛細管現象により高屈折率材料を充填すること
を特徴とする。このような方法を採用すると、コア中に
気泡が含まれることがなく、高性能な光導波路部品を製
造することができる。また。コア材料として液体を用
い、端部を封止すれば簡単にコア内に充填することがで
きる。

【００２３】前記第１番目の製造方法においては、高屈
折率材料が、紫外線硬化樹脂及び熱硬化樹脂から選ばれ
る少なくとも一つの樹脂であることが好ましい。この例
によれば、エポキシ系、またはアクリル系の樹脂などが
あげられる。

【００２４】前記第２番目の製造方法においては、高屈
折率材料として液体を用い、空洞内に充填後、コアパタ
ーン端を封止することが好ましい。この例によれば粘度
が１０ｃｐ以下のもの、例えばシリコーン変性オリゴマ
ーを含む紫外線硬化樹脂、フッ素化ポリイミドのポリア
ミド酸溶液、あるいはシロキサン系モノマーあるいはベ
ンゼン、デカリンの混合液などを用いることができる。

【００２５】前記第１〜２番目の製造方法においては、
第１及び第２の光学部材のそれぞれに形成される溝の光
の進行方向に対する溝断面が、貼り合わせ面に対して対
称形状であることが好ましい。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態により本発明を
より具体的に説明する。（実施の形態１）本発明の光導波路は図１（ａ）（断面
図）及び図１（ｂ）（図１（ａ）のI-I断面図）に示す
基本構成をもつ。基本的に同じ溝パターンをもつ第１の
基板１１と第２の基板１２どうしを貼り合わせることで
構成した。基板材料としては光学的に透明なものならば
よく、具体的には石英系ガラス、ＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴ
ａＯ₃、ＺｎＯ、ＰＬＺＴ、金属酸化物（Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎ
ｂ₂Ｏ₅など）、有機系ポリマーなどがあげられる。１
３，１４，１５はコア部である。

【００２７】以下に図１の光導波路部品の具体的な製造
方法として、基板にガラスを用いた例について、図２
（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。図２（ａ）におい
て、ガラス基板２１にプレス成形により、所望の光導波
路コアパターン溝２０ａを形成した。実施したプレス成
形は、従来の非球面ガラスの成形工法と基本的に同じ工
程である。金型２０としては、母材には変形しにくく、
破壊強度の高い超硬合金、ジルコニア、サーメット、ダ
イヤモンド、炭化ケイ素のいずれかを用いており、所望
のコアパターン形状２０ａを残して母材を加工した。加
工方法としてはドライエッチング、または機械加工等で
もよい。加工後に母材表面に保護膜として貴金属合金膜
をスパッタにより形成することにより金型を完成させ
た。

【００２８】プレス成形は次のような手順で行った。金
型２０とガラス基板２１（ここでは＃７００を使用）を
プレス成形機（図示せず）にセットし、６５０℃程度に
加熱して金型をガラス基板に押圧することで、ガラス上
に溝パターン２０ａを転写した。溝の断面は直角二等辺
三角形をしており、等辺の一辺が８μｍの寸法を有する
ものである。従来の図１０の溝形成に用いる金型では８
μｍの深さが必要であるが、このようにすればコアパタ
ーン部分の最大高さは約５．７μｍ（８／ルート２）で
浅いパターンでよい。また金型にはコアパターン以外に
アライメント用のマーカーパターンも具備させてあり、
プレス成形時に同時にガラス基板上にマーカーパターン
を形成できる。なお、コアパターン溝の断面形状として
は、上下の溝断面形状が貼り合わせ面に対して対称であ
ることが望ましく、特に上下から溝パターンを合わせた
ときに最終的なコア断面が円、または正方形などの対称
型となる形状である半円、直角二等辺三角形などが最も
望ましい。それは導波路の偏光特性差を解消するには対
称型のコア断面が適しておりプレス成形の観点からは、
金型の微細形状部分に集中的な応力がかかりにくい断面
パターンが望ましいためである。

【００２９】図２（ｃ）に示すガラス基板２２も上記と
全く同じ方法でガラス基板２１と同じ溝パターンを転写
させた。このとき、必ずしもガラス基板２１の成形時と
同一の金型を用いる必要はなく、金型の一部に同じコア
パターン溝が形成されていればよい。

【００３０】次にガラス基板２１もしくは２２の溝パタ
ーン形成面にスピンコートにより、ガラス基板よりも高
屈折率の紫外線硬化樹脂２３（ＮＴＴアドバンステクノ
ロジー製エポキシ系樹脂（屈折率調整品））を塗布し、
溝にも充填してコア部２３ａとした（図２（ｂ））。樹
脂としては粘度が100cps以下で室温で流動性を持つもの
が望ましい。その後、雰囲気を100torr程度に減圧しな
がら、もう一方のガラス基板を貼り合わせた。このとき
光導波路端に先球加工した光ファイバ２４を、その先球
部分を上下からコア溝で挟みつけるようにして接続し
た。最後に赤外光を使って、両基板上に形成されたマー
カーにより、±１μｍレベルの位置合わせを行って仮固
定後、紫外線を照射することで樹脂を硬化させ、光導波
路部品を完成させた（図２（ｃ）〜（ｄ））。このとき
位置決めを簡単に行うために、両基板に同一パターンで
凹凸のヒンジを設け、これらをかん合することで正確な
位置決めを行うことができた。例えばピンと穴の組み合
わせで十分な位置決め精度が得られた。これらのヒンジ
については、成形でコア溝と同時に形成できた。以上の
製造方法を経て完成した部品は十分な実用性を有するこ
とを確認した。

【００３１】本実施形態の光導波路部品は、プレス成形
を用いており、図９の従来の光導波路の製造方法に比
べ、短時間で簡単に光導波路を製造することができる。
また光導波路の溝深さは浅くてよいため、金型への負荷
が小さく、かつ形状も半円、三角形などにできるため硝
材と金型の離型性がよい。その結果として図１０のプレ
ス成形に対して金型を１０倍以上長寿命化でき、生産性
を高くすることができる。また、光導波路のクラッドと
して望ましい屈折率１．５程度のガラス材料は、レンズ
に多用される屈折率１．６以上のガラス材料に比べ、成
形温度を決定するガラス屈伏点が高く、深い微細パター
ンを成形することは難しいが本実施形態の光導波路部品
は、このようなガラス材料をも使用することが可能にな
る。

【００３２】さらに従来の光導波路部品で大きな課題と
なっていた光ファイバと導波路コアの接続についても、
本実施の形態のごとく行えば、従来必要であった何ヶ所
もの高精度位置決めを行う必要がない。また、光ファイ
バ端をコア溝に直接埋め込むことで、従来の光導波路に
おいて必要であった端面の研磨を省略することができ
る。また、紫外線硬化樹脂の屈折率と接続する光ファイ
バのコア屈折率とを整合させれば反射損失もなく、カッ
プリングロスを小さくすることができる。光導波路の近
傍に光ファイバの位置決め用にＶ溝を設ければ、安定に
光ファイバと光導波路を接続することができる。Ｖ溝は
光導波路溝と同時に成形で形成することができる。

【００３３】また、素子固定用のテラスと位置合わせマ
ーカーを基板上に設ければ、レーザやフォトダイオード
との接続についても安定して行うことができる。このテ
ラスはプレス成形によって光導波路溝と同時に形成する
ことができる。なお、ガラス基板のコアパターン部分を
図３のように厚み方向にくさび状、すなわちテーパ状
で、光学部材の対向する面に８°程度の角度をつけるこ
とにより、光導波路のコアと導波路端面が垂直でなく、
端面反射によるレーザへの戻り光を抑制できるためレー
ザの高速応答性を損なうことがなく有用である。すなわ
ち、図３のように端面３４に対し、コア３３を垂直から
８°程度ずらすこととするのである。

【００３４】以上、説明したように本構成の光導波路部
品は簡単に製造でき、かつ光ファイバとの接続が容易
で、レーザ、フォトダイオードとの集積化に適しており
光通信用のみならず、光学センサ、光計測デバイスなど
あらゆる光応用分野に展開することが可能である。

【００３５】なお、本実施の形態の製造方法においては
耐環境性が高く、かつ透明性に優れているガラスを基板
材料として用いた。しかしながらこれに限るものではな
く、例えばポリメチルメタクリレート、ポリカーボネー
ト等のポリマー材料を用いてもよい。この場合、成形工
法としてはプレス成形に限らず、例えば射出成形や押出
成形でも成形できる。

【００３６】また、本実施例としてはコア材料に紫外線
硬化樹脂を用いたが、耐熱性の基板を用いる場合には熱
硬化樹脂でもよい。（実施の形態２）図１（ａ）〜（ｂ）に示す基本構成を
もつ光導波路部品の別の具体的な製造方法を図４（ａ）
〜（ｃ）を用いて説明する。

【００３７】図４（ａ）に示すように第１のガラス基板
４１上に金型４０をプレス成形機によってプレスし、コ
アパターン溝４３を形成した。この工程については前記
実施の形態１と同様であるのでここでは省略する。成形
により、同一のコアパターン溝４３が作製された２つの
ガラス基板をコアパターンが重なるように位置調整し直
接接合した。直接接合はガラス基板同士を高温下で接触
させ、加圧することで貼り合わせる。６００℃、圧力３
００ｋｇｆで直接接合すれば、図４（ｂ）のようにコア
パターン部分４３が空洞状４４となった。このとき位置
決めを簡単に行うために、両基板に同一パターンで凹凸
のヒンジを設け、これらをかん合することで正確な位置
決めを行うことができた。例えばピンと穴の組み合わせ
で十分な位置決め精度が得られた。これらのヒンジにつ
いては成形でコア溝と同時に形成できた。

【００３８】次に、このコアパターンの一方を封止し、
残る一方をコア材となる樹脂液として、ここではフッ素
化ポリイミドのポリアミド酸溶液に浸し、周辺を大気圧
に減圧した。その後、大気圧まで徐々に圧力を復帰させ
ることで毛細管現象により空洞内にコア材を充填し、未
封止端を封止した。その後、樹脂液を硬化させてコア部
４５を形成し、光導波路部品を完成した（図４
（ｃ））。完成した部品は十分な実用性を有していた。

【００３９】コア材としては所定のコア屈折率をもつ材
料であればよく、粘度が１０ｃｐｓ以下のものが望まし
い。例えば紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂を用いてもよ
い。コア材については封止後も硬化させる必要はなく液
体のほうがコア空洞内から気泡を完全に除去することが
可能であり、性能上望ましい。

【００４０】本実施形態の光導波路部品はプレス成形を
用いており図９の従来の光導波路の製造方法に比べ、短
時間で簡単に光導波路を製造することができるため、有
用である。また光導波路の溝深さは浅くてよいため金型
への負荷が小さく、かつ形状も半２円、三角形などにで
きるため硝材と金型の離型性がよく、結果として図１０
のプレス成形に対して金型を１０倍以上長寿命化できる
ので生産性を極めて高くすることができる。なお、コア
パターン溝の断面形状としては、上下の溝断面形状が貼
り合わせ面に対して対称であることが望ましく、特に上
下から溝パターンを合わせたときに最終的なコア断面が
円、または正方形などの対称型となる形状である半円、
直角二等辺三角形などが最も望ましい。また、光導波路
のクラッドとして望ましい屈折率１．５程度のガラス材
料は、レンズに多用される屈折率１．６以上のガラス材
料に比べ、成形温度を決定するガラス屈伏点が高く、深
い微細パターンを成形することは難しいが本発明の光導
波路部品はこのようなガラス材料をも使用することが可
能になる。

【００４１】さらに従来の光導波路部品にて大きな課題
となっていた光ファイバと導波路コアの接続について
も、先球加工した光ファイバを用いて光導波路端面を封
止してやれば必要であった何ヶ所もの高精度位置決めを
行う必要がない。また、光ファイバ端がコア材と直接接
するので従来の光導波路において必要であった端面の研
磨を省略することができる。また、充填したコア材料の
屈折率と接続する光ファイバのコア屈折率とを整合させ
れば反射損失もなく、カップリングロスを非常に小さく
することができる。光導波路の近傍に光ファイバの位置
決め用にＶ溝を設ければ安定に光ファイバと光導波路を
接続することができる。Ｖ溝は光導波路溝と同時に成形
で形成することができる。

【００４２】また、素子固定用のテラスと位置合わせマ
ーカーを基板上に設ければ、レーザやフォトダイオード
との接続についても安定して行うことができる。このテ
ラスはプレス成形によって光導波路溝と同時に形成する
ことができる。なお、ガラス基板のコアパターン部分を
図３のように厚み方向にくさび状にすれば、光導波路コ
アと導波路端面が垂直でなく端面反射によるレーザへの
戻り光を抑制できるためレーザの高速応答性を損なうこ
とがなく有用である。

【００４３】以上説明したように本実施形態の光導波路
部品は簡単に製造でき、かつ光ファイバとの接続が容易
で、レーザ、フォトダイオードとの集積化に適しており
光通信用のみならず、光学センサ、光計測デバイスなど
あらゆる光応用分野に展開することが可能である。

【００４４】なお、本実施の形態においては耐環境性が
高く、かつ透明性に優れているガラスを基板材料として
用いた。しかしながらこれに限るものではなく、例えば
プラスチックなどの有機材料を用いてもよい。この場
合、成形工法としてはプレス成形に限らず、例えば射出
成形や押出成形でもよい。

【００４５】（実施の形態３）図５は本発明の光導波路
部品の実施の１形態を示す図である。この光導波路部品
は上下で異種の基板を貼り合わせた構成をしている。基
板材料としては屈折率が同程度で、熱膨張係数に差のあ
る材料の組み合わせが望ましい。このような組み合わせ
として、例えばホウ珪酸ガラス（＃７０９、熱膨張係
数：６５×１０^-7／℃、可視屈折率：１．５２２）５１
と亜鉛クラウンガラス（＃８０１、熱膨張係数：１１１
×１０^-7／℃、可視屈折率１．５２３）５２の組み合わ
せがある。このような材料を基板とし、紫外線硬化樹脂
などの剛性材料をコア５３に用いて光導波路部品を構成
した。

【００４６】図５の構成の光導波路部品は温度センサと
して有用である。図６は２本のアーム長の異なるマッハ
ツェンダ干渉計を構成したものである。図６において、
入力光口６１から光が入り、光路６２と６３に分光さ
れ、出力光口６４から出光する。両アーム６２，６３の
光路長差ΔＬにより、出力光強度Ｐ_T を検出できる。６
５はガラス基板である。

【００４７】周囲温度が変化すると両基板は伸縮する
が、熱膨張係数の違いにより内部応力が誘起され、コア
内に複屈折が発生することにより導波光の位相が変化す
る。図６の干渉計にＴＥ、もしくはＴＭモードの光を入
力し、その温度に対する出力光の強度変化を観測すれ
ば、図７のような周期的なパワーが得られた。すなわち
出力光を観測すれば温度センサとして用いることができ
た。温度に対するパワー変動が少なく、感度が低い場合
にはＴＥ、ＴＭ両モードに対して出力光の温度依存性を
測定し、その差を観測してもよい。または曲がり導波路
を用いて両アームの光路長差を大きくしてもよい。

【００４８】従来、導波路型の温度センサは導波路の屈
折率そのものが温度によって変化することを利用するも
のが一般的であった（例えば「光集積回路」,402頁,オ
ーム社刊）。しかしながら、温度に対する屈折率変化が
１０^-5／℃オーダーと小さく感度の良いセンサが難しい
ともに、ガラスなどの、温度に対する屈折率変化の小さ
い材料を用いることは困難であった。

【００４９】しかしながら本発明の光導波路部品は、基
板材料そのものの屈折率変化だけでなく、複合基板によ
って発生する光弾性効果をも重畳しているためにガラス
材料を用いても高感度の温度センシングが可能となる。
また、例えば実施の形態１に述べた製造方法を用いるこ
とにより、簡単に作製することができた。すなわち、安
価で高性能な温度センサを大量に製造することが可能と
なり、大きな効果を有する。

【００５０】なお、本実施の形態にて例示した光導波路
部品の構成材料は、これのみに限るものではない。また
温度センサの構成についてもこれに限らない。

【００５１】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の光導波路部
品はコア形成にプレス成形を用いているために簡単に製
造でき、光ファイバとの接続も容易であるため生産性が
高く、低コストな導波路デバイスが実現できる。また、
受動デバイスだけでなく、温度センサをはじめとする能
動デバイスも容易に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における光導波路部品
の構造を示し、（ａ）は長さ方向に直交する断面図、
（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。

【図２】本発明の実施の形態１における光導波路部品
の製造工程を示し（ａ）は金型に第１のガラス基板をプ
レス成形によりコア溝を成形する工程を示し、（ｂ）は
ガラス基板の表面に紫外線硬化樹脂塗布し硬化した工程
を示し、（ｃ）は第２のガラス基板を貼り合わせ、かつ
光ファイバーを接続した工程を示し、（ｄ）は（ｃ）の
II-II線断面を示す工程断面図である。

【図３】同、くさび状基板を用いた光導波路部品を示
す図。

【図４】本発明の実施の形態２における光導波路部品
の製造工程を示し、（ａ）はプレス成形工程図、（ｂ）
は２枚の基板を直接接合して空洞を形成する工程図、
（ｃ）はコア材料を充填する工程図である。

【図５】本発明の実施の形態３における光導波路部品
の構造を示す斜視図である。

【図６】図５の構成の光導波路部品を用いたマッハツ
ェンダ型温度センサの断面図である。

【図７】同、温度変化量と出力光強度の関係を示す図
である。

【図８】従来の一般的な石英系シングルモード光導波
路の断面概略図である。

【図９】従来の一般的な光導波路の製造方法を示し、
（ａ）は火炎堆積法によるコア膜の形成工程を示し、
（ｂ）はフォトリソグラフィ及びドライエッチングを用
いてコア膜を所定のパターンにパターニングして形成す
る工程を示し、（ｃ）は火炎堆積法により上部クラッド
膜を形成する工程を示す。

【図１０】従来のプレス成形による光導波路の製造方
法を示し、（ａ）は金型に第１のガラス基板を押し付け
てコア溝を成形する工程を示し、（ｂ）はガラス基板の
表面に紫外線硬化樹脂塗布し硬化した工程を示し、
（ｃ）は第２のガラス基板を貼り合わせることでコア部
を形成した工程を示す。

【符号の説明】

２０，４０，１００金型２０ａ溝パターン２１，３１，４１，１０１第１のガラス基板２２，３２，４２，１０２第２のガラス基板２３，１０３紫外硬化樹脂２３ａ，３３，４３，５３コア部２４先球加工した光ファイバ３４第１のガラス基板の端面５１ホウ珪酸ガラス基板５２亜鉛クラウンガラス基板６１入力光口６２，６３光路６４出力光口６５ガラス基板８１コア８２石英系クラッド９１石英基板９２コア膜９２ａコア部９３上部クラッド膜Ｘ光の伝搬方向１００金型１０１第１のガラス基板１０２第２のガラス基板１０３ａコア部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定のコアパターン溝が形成された第１
の光学部材及び第２の光学部材を含み、前記第１の光学
部材及び第２の光学部材に設けられた前記各コアパター
ン溝が対向して重なる位置に貼り合われている光導波路
部品。
【請求項２】光学部材に発光素子または受光素子を集
積化している請求項１に記載の光導波路部品。
【請求項３】光学部材がガラス系材料である請求項１
に記載の光導波路部品。
【請求項４】第１の光学部材と第２の光学部材の熱膨
張率差が少なくとも３０×１０^-7／℃以上あることを特
徴とする請求項１に記載の光導波路部品。
【請求項５】光学部材が、厚み方向にくさび形をして
いる請求項１に記載の光導波路部品。
【請求項６】光学部材に光ファイバ保持用のガイドを
設けた請求項１に記載の光導波路部品。
【請求項７】光学部材に位置合わせマーカーを備えた
請求項１に記載の光導波路部品。
【請求項８】第１、第２の光学部材の一方に凹形状の
ヒンジ、他方に前記凹形状と同一パターンの凸形状のヒ
ンジを設けた請求項１に記載の光導波路部品。
【請求項９】第１、第２の光学部材それぞれに形成さ
れる溝の光の進行方向に対する溝断面が、貼り合わせ面
に対して対称形状である請求項１に記載の光導波路部
品。
【請求項１０】第１の光学部材及び第２の光学部材の
表面に、所定のコアパターン溝をプレス成形し、前記第
１及び第２の光学部材によって高屈折率材料を挟み、前
記高屈折率材料を硬化させてコア層とする光導波路部品
の製造方法。
【請求項１１】第１の光学部材及び第２の光学部材の
表面に、所定のコアパターン溝をプレス成形し、前記第
１及び第２の光学部材を直接接合後、前記コアパターン
状の空洞内に毛細管現象により高屈折率材料を充填する
光導波路部品の製造方法。
【請求項１２】高屈折率材料が、紫外線硬化樹脂及び
熱硬化樹脂から選ばれる少なくとも一つの樹脂である請
求項１０に記載の光導波路部品の製造方法。
【請求項１３】高屈折率材料として液体を用い、空洞
内に充填後、コアパターン端を封止する請求項１１に記
載の光導波路部品の製造方法。
【請求項１４】第１及び第２の光学部材のそれぞれに
形成される溝の光の進行方向に対する溝断面が、貼り合
わせ面に対して対称形状である請求項１０または１１に
記載の光導波路部品の製造方法。