JP2001133650A - 光導波路基板、光導波路基板の製造方法、光導波路部品、及び光導波路部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プレス成形法を用いて中間クラッド層を形成
し、且つ熱膨張に起因する転写精度の低下を防止し、微
細パターンのコア部を有する光導波路基板の製造方法、
及び光ファイバを接続するための光導波路部品の製造方
法を実現すること。 【解決手段】 平面ガラス基板１０からなる下部クラッ
ド層上１１に、熱可塑性樹脂又は低融点ガラスからなる
プレート１２を載せる。コア形状の線状凸部を有するプ
レス型を用いて、プレート１２を加熱軟化させてプレス
し、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１５を溝部１４に充填し、
コア１８を形成する。そしてその上に平面ガラス基板１
２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、及び光導波
路基板の製造方法、光ファイバを接続するための光導波
路部品、及び光導波路部品の製造方法に関するものであ
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１
２３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、所定のコアのパターンに光学材料１
２２を加工し、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は、参考文献
として、河内著、オプトロニクス、Ｎｏ．８、８５、１
９８８に記載されている。）

【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
ことが困難となる。

【０００６】そこで最近では、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を加熱軟化させて平
板状にする。次に図１５（ｂ）で示すように、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１３４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、プレス成形法を用いて中間ク
ラッド層を形成し、且つ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、光導波路基板の製造方法、光ファイバを接続するた
めの光導波路部品、光導波路部品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】本願の請求項１の発明
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（１）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
熱可塑性樹脂又は低融点ガラスからなるプレートを載置
する工程（２）と、前記コアと同一形状を有する線状凸
部が形成されたプレス型を用いて前記プレートを押圧
し、前記プレス型と前記下部クラッド層とを加熱するこ
とにより前記プレート素材を軟化させ、前記プレス型の
線状凸部が前記下部クラッド層の光学的接合面に当たる
まで押圧と加熱を続ける工程（３）と、前記工程（３）
の完了後に前記プレス型を冷却すると共に、前記プレー
トへの押圧状態から前記プレス型を開放し、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
（４）と、前記中間クラッド層の前記溝部に、屈折率ｎ
３（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コアを得る工程（５）と、前記工程
（５）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（６）と、を有すること
を特徴とするものである。

【００１２】本願の請求項２の発明は、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
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を有する熱可塑性樹脂又は
低融点ガラスからなるプレートに対して、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，ｎ２，
ｎ１）を有する透明樹脂を充填して硬化させたコアと、
を有することを特徴とするものである。

【００１３】本願の請求項３の発明は、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（１）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第１のプレス型を
用いて前記被成形用ガラス基板を押圧し、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（２）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を有する熱
可塑性樹脂又は低融点ガラスからなるプレートを載置す
る工程（３）と、前記コアと同一形状を有する線状凸部
が形成された第２のプレス型を用い、前記線状凸部と前
記固定溝との中心線が一致するよう前記プレートを押圧
し、前記プレートを加熱することにより軟化させ、前記
第２のプレス型の線状凸部が前記被成形用ガラス基板の
平面部分に当たるまで押圧と加熱を続ける工程（４）
と、前記工程（４）の完了後に前記第２のプレス型を冷
却すると共に、前記プレートへの押圧状態から前記第２
のプレス型を開放し、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（５）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コアを
得る工程（６）と、前記工程（６）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（７）と、を有することを特徴とするものである。

【００１４】本願の請求項４の発明は、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を有する熱可塑性樹脂又は低融点ガラスから
なるプレートに対して、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て硬化
させたコアと、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
とするものである。

【００１５】本願の請求項５の発明は、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
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（１）と、前記下部クラッド層の光
学的接合面に、屈折率ｎ２（ｎ２＞ｎ１）を有する熱可
塑性樹脂又は低融点ガラスからなるプレートを載置する
工程（２）と、前記コアと同一形状を有する線状凹部を
形成したプレス型を用いて前記プレートを押圧し、前記
プレス型と前記下部クラッド層とを加熱することによ
り、前記プレート素材を軟化させ、前記プレス型の線状
凹部を除く平面部が前記下部クラッド層の光学的接合面
に当たるまで押圧と加熱を続ける工程（３）と、前記工
程（３）の完了後に前記プレス型を冷却すると共に、前
記プレートへの押圧状態から前記プレス型を開放するこ
とにより、前記下部クラッド層の上面にコアを形成する
工程（４）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（５）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（６）と、を有することを特徴とするものである。

【００１６】本願の請求項６の発明は、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
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＞ｎ１）を有する熱可塑性樹脂又は低融点ガラス
を用いて凸状に形成されたコアと、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す
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ものである。

【００１７】本願の請求項７の発明は、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（１）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第１のプレス型を
用いて前記被成形用ガラス基板を押圧し、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（２）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＞ｎ
１）を有する熱可塑性樹脂又は低融点ガラスからなるプ
レートを載置する工程（３）と、前記コアと同一形状を
有する溝部を形成した第２のプレス型を用いて前記プレ
ートを押圧し、前記プレートを加熱することによって軟
化させ、前記第２のプレス型の溝部を除く平面部が前記
下部クラッド層の上面に当たるまで押圧と加熱を続ける
工程（４）と、前記工程（４）の完了後に前記第２のプ
レス型を冷却すると共に、前記プレートへの押圧状態か
ら前記第２のプレス型を開放し、前記下部クラッド層の
上面にコアを形成する工程（５）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
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（６）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（７）と、を有することを特徴
とするものである。

【００１８】本願の請求項８の発明は、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、前記光ファイバの
固定溝の延長線と一致するよう設けられ、屈折率ｎ２
（ｎ２＞ｎ１）を有する熱可塑性樹脂又は低融点ガラス
を用いて凸状に形成されたコアと、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す
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
とを特徴とするものである。

【００１９】

【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。 （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１０からなる下部クラッド層１１を水
平に固定し、図１（ｂ）に示すように熱可塑性樹脂又は
低融点ガラスからなるプレート１２を下部クラッド層１
１の光学的接合面である上面に載せる。この熱可塑性樹
脂又は低融点ガラスは、屈折率ｎ２を有するものであ
る。

【００２０】次に、コアに相当する位置に、線状凸部を
有するプレス型（図示せず）を予め作成しておき、プレ
ート１２を加熱軟化させてプレス成形した。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１４を有する中間クラッド層１３が形成
された。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１５を充填
し、コア１８を形成した。その上に屈折率ｎ４（ｎ４＜
ｎ３）を有する平面ガラス基板１７からなる上部クラッ
ド層１６を設けると、図１（ｅ）の状態となり、光導波
路基板が完成した。

【００２１】図２は、本実施の形態の製造方法に用いる
プレス成形工程を示し、特に成形前の状態を示すプレス
成形機２０の断面図である。プレス型２３はコアを形成
するための線状凸部２３ａを有している石英製の型であ
る。この線状凸部２３ａ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。ここでは、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２３ａ（断面形状；高さ８μｍ×幅
８μｍの突起）を２５０μｍ間隔で４本設けた。

【００２２】一方、平面ガラス基板１０は、厚さ２ｍ
ｍ、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。このガラス基板１０にｎ１と同じ屈折率ｎ
２を有するポリオレフィン系の熱可塑性樹脂製からなる
プレート１２を載せた。続いて、前述した石英製のプレ
ス型２３に離型剤を塗布した後、プレート１２上にプレ
ス型２３を載せて、ヒーターが内蔵された下ヒーターブ
ロック２４上に置いた。

【００２３】この状態で、上ヒーターブロック２５及び
下ヒーターブロック２４を１８０℃に昇温させ、上ヒー
ターブロック２５を徐々に下降させ、圧力を加えてプレ
スした。図３に示すように、石英製のプレス型２３の線
状凸部２３ａの先端が、下部クラッド層１１となる平面
ガラス基板１０の表面に接するまでプレスを続け、その
ままの状態で冷却した。そして、室温となったところ
で、プレス型２３によるプレスを解放して、成形された
基板を取り出した。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、プレス型２３と中間クラッド層１３との熱収縮
差によるパターンずれが非常に小さくなり、プレス型２
３の形状がそのまま良好に転写されたものとなる。

【００２４】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１５を埋め込み、図１（ｄ）のようにコア１８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１７からなる上部クラッド層１
６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。

【００２５】この光導波路基板は、エポキシ樹脂をコア
１８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、ポリオレフィン樹脂を中間クラ
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１
８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。

【００２６】（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もの
である。まず超硬合金素材を用いて第１のプレス型（図
示せず）を製作した。第１のプレス型を得るには、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
を施した。ここでは外形寸法が厚さ１０ｍｍ、縦１０ｍ
ｍ×横５ｍｍとし、線状山型突起の間隔は２５０μｍで
４本形成した。この第１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。

【００２７】次に図５（ａ）に示すように、ベース基板
として被成形用ガラス基板５０（屈折率ｎ１＝１．５、
熱膨張係数７０×１０^-7／Ｋ、厚さ２ｍｍ、縦１０ｍｍ
×横５ｍｍ）を用意し、前述した第１のプレス型の下に
被成形用ガラス基板５０が位置するよう固定した。次に
被成形用ガラス基板５０と第１のプレス型とを加熱し、
被成形用ガラス基板５０を７００℃で加熱軟化させてプ
レス成形を行った。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とが一体化されたベース基
板５３が形成された。

【００２８】次に、予めコア部分に相当する線状凸部を
有する第２のプレス型（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、コア部分のパターンを形成し
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凸部（断
面形状；高さ８μｍ×幅８μｍの突起）を２５０μｍ間
隔で４本形成した。

【００２９】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）のポリオレフィン系の熱可塑性樹脂からなるプレー
ト５４を載せた。そして第２のプレス型の表面に離型剤
を塗布し、図２に示すプレス成形機２０にセットした。
このとき、固定溝５１の中心線と線状凸部の中心線が一
致するように第２のプレス型をガイドを用いて固定し
た。この状態で、上ヒーターブロック２５、下ヒーター
ブロック２４を夫々１８０℃に昇温させ、上ヒーターブ
ロック２５を徐々に下降させ、圧力を加えてプレスし
た。図２に示す第２のプレス型２３の線状凸部２３ａの
先端が、図５（ｄ）に示す下部クラッド層５９となるベ
ース基板５３の表面に接するまでプレスを続けた。

【００３０】そしてそのままの状態で第２のプレス型
と、上ヒーターブロック２５及び下ヒーターブロック２
４とを冷却し、室温となったところでプレスを解放し
て、成形された基板を取り出した。このときの基板は図
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が形成された。

【００３１】引き続いて、形成された溝部５５ａに対し
て、図６（ｅ）に示すようにプレート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５６を埋め込んだ。更にその上部から、屈折率ｎ４
（ｎ４＝ｎ１）の平面ガラス基板５７を上部クラッド層
６０として貼り合わせ、図６（ｆ）に示すような状態、
即ちベース基板に光ファイバ接合部と光導波路基板とを
合体した状態にした。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６
１、上部クラッド層６０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。

【００３２】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６１
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、第２のプレス型と中間
クラッド層５５と、コア６１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、第２のプレス型の形状
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。

【００３３】（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７０からなる下部ク
ラッド層７１を用意した。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）の熱可塑性樹脂又は低融点ガラスからな
るプレート７２を載せた。

【００３４】一方、コア部分に相当する位置に線状凹部
が形成されたプレス型（図示せず）を用意し、プレート
７２を加熱軟化させてプレス成形すると、図７（ｃ）の
ように互いに独立した帯状のコア７３が複数本形成され
た。次に、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７６を塗布することによ
り、図７（ｄ）に示すような上部クラッド層７４が形成
された。そして上部クラッド層７４上に保護用平面ガラ
ス基板７５を接合することにより、図７（ｅ）に示すよ
うな構造の光導波路基板が得られた。

【００３５】図８は、本実施の形態の製造方法に用いら
れるプレス成形機８０を構造を示す断面であり、特に成
形前の状態を示す。このプレス成形機８０は、実施の形
態１のプレス成形機と同様に、上下動可能な上ヒータブ
ロック８１と、固定の下ヒータブロック８２を有し、内
蔵ヒータによりプレス温度を制御するようになってい
る。

【００３６】プレス型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８３
ａを形成するには、厚さ５ｍｍ、縦５ｍｍ×横５ｍｍの
超硬合金基板を用意し、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とドライエッチング
法とを用いてコア部分に相当する位置をエッチングし
た。こうして断面形状として深さ８μｍ×幅８μｍの線
状凹部８３ａを２５０μｍ間隔で４本形成した。そして
プレス面に貴金属合金保護膜を成膜してプレス型８３と
した。

【００３７】次に厚さ２ｍｍ、縦５ｍｍ×横５ｍｍの平
面に研磨した平面ガラス基板７０（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、下ヒータブロック
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ｎ２を有する低融点ガラスからなるプレート
７２を平面ガラス基板７０の上面に載せた。続いて、前
述した超硬合金製のプレス型８３をプレート７２の上面
に載せた。図８はこの状態を示す。

【００３８】次に、上ヒーターブロック８１、下ヒータ
ーブロック８２を夫々５５０℃に昇温させ、上ヒーター
ブロック８１を徐々に下降させて圧力を加えてプレスし
た。図９に示すように、超硬合金製のプレス型８３の先
端が、下部クラッド層となる平面ガラス基板７０の表面
に接するまでプレスを続け、そのままの状態で冷却し
た。室温となったところでプレスを解放して、成形され
た基板を取り出した。この状態で図７（ｃ）に示したよ
うに下部クラッド層７１上に複数本のコア７３が形成さ
れた。ここでは各コア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、プレス型８３とコア材料との熱収縮差によるパタ
ーンずれが非常に小さくなり、プレス型８３の形状をそ
のまま良好に転写することができた。

【００３９】引き続いて、プレス成形された基板に、下
部クラッド層７１と同一屈折率を有するエポキシの樹脂
７６をコア７３を包み込むように塗布し、更にその上部
から保護用平面ガラス基板７５を貼り合わせた。このよ
うにして、図１０に示すような光導波路基板を作製し
た。

【００４０】この光導波路基板は、樹脂７６を上部クラ
ッド層７４とし、平面ガラス基板７０を下部クラッド層
７１とし、プレート７２の一部をコア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。

【００４１】（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
金素材を用いて第１のプレス型（図示せず）を製作す
る。このため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。ここで用
意した第１のプレス型は、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。ここではプレ
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２５０μｍ
で４本形成した。この第１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。

【００４２】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、前述した第１のプレス型の下方に固定した。
そして第１のプレス型を加熱し、被成形用ガラス基板１
１０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。

【００４３】次に、予めコア部分に相当する位置に溝部
を有する第２のプレス型（図示せず）を以下の方法で作
製した。厚さ５ｍｍ、縦５ｍｍ×横５ｍｍの超硬合金基
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し
た。そして、ドライエッチング法を用いて超硬合金基板
の表面にコア部分に相当する位置に溝部（断面形状；高
さ８μｍ×幅８μｍの溝）を２５０μｍ間隔で４本形成
した。そして、プレス面に貴金属合金保護膜を成膜し
た。

【００４４】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の低融点ガラ
スからなるプレート１１４を載せた。そして溝部を有す
る第２のプレス型の表面に離型剤を塗布し、図８に示す
プレス成形機８０にセットした。このとき、固定溝１１
１の中心線と溝部の中心線が一致するように第２のプレ
ス型をガイドを用いて固定した。この状態で、上ヒータ
ーブロック８１、下ヒーターブロック８２を夫々５５０
℃に昇温させ、上ヒーターブロック８１を徐々に下降さ
せ、圧力を加えてプレスした。図８に示す超硬合金製の
第２のプレス型８３の先端面が、図１１（ｄ）に示す下
部クラッド層１１６の表面に接するまでプレスを続け
た。

【００４５】そしてそのままの状態で第２のプレス型及
び上ヒーターブロック８１、下ヒーターブロック８２を
冷却し、室温となったところでプレスを解放して、成形
された基板を取り出した。このときの基板は図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。

【００４６】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１１７をコア１１５を包
み込むように塗布して上部クラッド層１１９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１１３、コア１１５、上部クラッ
ド層１１９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。

【００４７】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、第２のプレス型とコ
ア材料との熱収縮差によるパターンずれが非常に小さく
なり、プレス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。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プレス型材と被成形物の熱膨張係数の差により、成形時
の冷却工程で発生する熱収縮によるパターンずれを著し
く小さくできる。このため、効率良く精度の高いコアパ
ターンの成形が可能となる。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図である。

【図２】実施の形態１の光導波路基板の製造に用いられ
るプレス成形機において、プレス型をセットした状態を
示す概略図である。

【図３】実施の形態１の光導波路基板の製造に用いられ
るプレス成形機において、プレス成形工程が完了した状
態を示す概略図である。

【図４】実施の形態１の製造方法で製造された光導波路
基板の断面構成図である。

【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図（その１）である。

【図６】実施の形態２における光導波路部品の製造方法
の概略工程図（その２）である。

【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図である。

【図８】実施の形態３の光導波路基板の製造に用いられ
るプレス成形機において、プレス型をセットした状態を
示す概略図である。

【図９】実施の形態３の光導波路基板の製造に用いられ
るプレス成形機において、プレス成形工程が完了した状
態を示す概略図である。

【図１０】実施の形態３における光導波路基板の断面構
成図である。

【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図（その１）である。

【図１２】実施の形態４における光導波路部品の製造方
法の概略工程図（その２）である。

【図１３】従来の一般的な光導波路基板の断面構成図で
ある。

【図１４】従来の一般的な光導波路基板の製造方法の概
略工程図である。

【図１５】従来のプレス成形による光導波路基板の製造
方法の概略工程図である。

【符号の説明】

１０，１７，５７，７０ 平面ガラス基板 １１，５９，７１，１１６ 下部クラッド層 １２，５４，７２，１１４ プレート １３，５５ 中間クラッド層 １４，５５ａ 溝部 １５，５６ 透明樹脂 １６，６０，７４，１１９ 上部クラッド層 １８，６１，７３，１１５ コア ２０，８０ プレス成形機 ２３，８３ プレス型 ２３ａ 線状凸部 ２４，８２ 下ヒーターブロック ２５，８１ 上ヒーターブロック 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 ７６，１１７ 樹脂 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
   （１）と、 前記下部クラッド層の光学的接合面に、屈折率ｎ２を有
   する熱可塑性樹脂又は低融点ガラスからなるプレートを
   載置する工程（２）と、 前記コアと同一形状を有する線状凸部が形成されたプレ
   ス型を用いて前記プレートを押圧し、前記プレス型と前
   記下部クラッド層とを加熱することにより前記プレート
   素材を軟化させ、前記プレス型の線状凸部が前記下部ク
   ラッド層の光学的接合面に当たるまで押圧と加熱を続け
   る工程（３）と、 前記工程（３）の完了後に前記プレス型を冷却すると共
   に、前記プレートへの押圧状態から前記プレス型を開放
   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（４）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
   とによりコアを得る工程（５）と、 前記工程（５）後の中間クラッド層の上面に、屈折率ｎ
   ４（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（６）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を有する熱可塑性樹脂又は低融点ガラス
   からなるプレートに対して、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て硬化させ
   たコアと、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（１）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
   が形成された第１のプレス型を用いて前記被成形用ガラ
   ス基板を押圧し、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
   （２）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を有する熱可塑性樹脂又は低融点ガラスからな
   るプレートを載置する工程（３）と、 前記コアと同一形状を有する線状凸部が形成された第２
   のプレス型を用い、前記線状凸部と前記固定溝との中心
   線が一致するよう前記プレートを押圧し、前記プレート
   を加熱することにより軟化させ、前記第２のプレス型の
   線状凸部が前記被成形用ガラス基板の平面部分に当たる
   まで押圧と加熱を続ける工程（４）と、 前記工程（４）の完了後に前記第２のプレス型を冷却す
   ると共に、前記プレートへの押圧状態から前記第２のプ
   レス型を開放し、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（５）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
   によりコアを得る工程（６）と、 前記工程（６）後の中間クラッド層の上面に、屈折率ｎ
   ４（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（７）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を有する熱可塑性樹脂又は低融点ガラ
   スからなるプレートに対して、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て硬化させたコア
   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
   （１）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）を有する熱可塑性樹脂又は低融点ガラスから
   なるプレートを載置する工程（２）と、 前記コアと同一形状を有する線状凹部を形成したプレス
   型を用いて前記プレートを押圧し、前記プレス型と前記
   下部クラッド層とを加熱することにより、前記プレート
   素材を軟化させ、前記プレス型の線状凹部を除く平面部
   が前記下部クラッド層の光学的接合面に当たるまで押圧
   と加熱を続ける工程（３）と、 前記工程（３）の完了後に前記プレス型を冷却すると共
   に、前記プレートへの押圧状態から前記プレス型を開放
   することにより、前記下部クラッド層の上面にコアを形
   成する工程（４）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（５）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（６）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）を有する熱可塑性樹脂又は低融点ガラスを用いて凸
   状に形成されたコアと、 前記コアを包み込むように屈折率ｎ３（ｎ３＜ｎ２）を
   有する樹脂を塗布す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（１）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
   が形成された第１のプレス型を用いて前記被成形用ガラ
   ス基板を押圧し、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
   （２）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）を有する熱可塑性樹脂又は低融
   点ガラスからなるプレートを載置する工程（３）と、 前記コアと同一形状を有する溝部を形成した第２のプレ
   ス型を用いて前記プレートを押圧し、前記プレートを加
   熱することによって軟化させ、前記第２のプレス型の溝
   部を除く平面部が前記下部クラッド層の上面に当たるま
   で押圧と加熱を続ける工程（４）と、 前記工程（４）の完了後に前記第２のプレス型を冷却す
   ると共に、前記プレートへの押圧状態から前記第２のプ
   レス型を開放し、前記下部クラッド層の上面にコアを形
   成する工程（５）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（６）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（７）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、前記光ファ
   イバの固定溝の延長線と一致するよう設けられ、屈折率
   ｎ２（ｎ２＞ｎ１）を有する熱可塑性樹脂又は低融点ガ
   ラスを用いて凸状に形成されたコアと、 前記コアを包み込むように屈折率ｎ３（ｎ３＜ｎ２）を
   有する樹脂を塗布することにより、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。