JP2002258082A - 高分子光導波路及びその製造方法並びに導波路型光スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３次元高分子光導波路及び導波路型光スイッ
チに関し、光導波路の材料として高分子材料を用い、２
次元高分子光導波路（特に、埋め込み型光導波路）を複
数積層させて３次元光導波路を製造することで、光導波
路を、簡単に、かつ安価に製造できるようにしながら、
大容量のデータを高速で伝送できるようにする。 【解決手段】 高分子材料からなるコア１の周囲をコア
１の屈折率よりも低い屈折率の高分子材料からなるクラ
ッド２で覆った２次元高分子光導波路５１，５２，５３
を複数積層して３次元高分子光導波路５０を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高分子材料からな
る３次元高分子光導波路（高分子光導波路）及びその製
造方法並びに導波路型光スイッチに関し、例えば光通信
分野で用いられる光集積回路や光情報処理分野で用いら
れる光配線板等の光導波路部品として用いて好適の、３
次元高分子光導波路（高分子光導波路）及びその製造方
法並びに導波路型光スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、通信分野や情報処理分野において
は、音声情報や画像情報を含むマルチメディア情報のよ
うな大容量のデータを高速で伝送できるようにすること
が望まれている。また、波長多重伝送や双方向伝送等の
機能を付加することで高機能化を図ることも望まれてい
る。このため、光による伝送を行なうこと、特に、光導
波路を光信号の伝送路として用いることが望ましいと考
えられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光導波路
を、コアの周囲をコアの屈折率よりも低い屈折率のクラ
ッドで覆って、コアをクラッド内に埋め込まれた構造
（埋め込み型光導波路）とする場合、光の分岐や合成の
機能を実現するために、コアを回路状にパターン化して
形成することになる。

【０００４】ここで、一般的な光導波路の作製方法を説
明すると、（ａ）まず、下側クラッド層を兼ねた基板上
に、コア膜を形成し、（ｂ）次に、フォトリソグラフ
ィ，ドライエッチング等によってコア膜を所定パターン
にパターニングしてコア層とし、（ｃ）このコア層の周
囲を覆うように上側クラッド層を形成する。しかしなが
ら、このような方法では、同一平面上にしか所定パター
ン（コアパターン）を作製することができず、コアパタ
ーンを３次元的に配置することはできない。また、大容
量のデータを高速で伝送するには限界がある。さらに、
フォトリソグラフィ，ドライエッチングを行なうために
高価な設備も必要となるし、大量生産にも向かない。

【０００５】一方、従来、光導波路の材料としてはガラ
スや無機結晶材料等が用いられていたが、高分子材料
（樹脂材料，ポリマー材料）を用いることによって、光
導波路を安価に製造できるようにすることが考えられて
いる。このため、光導波路の材料として高分子材料を用
いるとともに、上述のような高価な設備を必要とせず、
パターニングを容易に行なえるようにして大量生産を可
能とするために、例えば金型やスタンパ等の型部材を用
いて所定パターン（凹凸パターン）を転写することでパ
ターニングを行なうことが考えられる。そして、大容量
のデータを高速で伝送できるようにすべく、所定パター
ンを転写することで凹凸部を有する複数の２次元光導波
路を作製し、これらを積層させることで３次元光導波路
とすることが考えられる。

【０００６】しかし、このような方法では、所定パター
ンを転写する際に、コアパターンとしての凹凸部（凹凸
パターン）が形成されるとともに基体部も一体のものと
して形成されてしまう。つまり、型部材を用いて所定パ
ターンを転写することによりパターニングを行なう場
合、作製される２次元光導波路は、凹凸部（凹凸パター
ン）だけでなく、基体部も含んだものとなってしまう。

【０００７】このため、２次元光導波路を積層させるこ
とで３次元化する場合、光導波路全体の厚さはできるだ
け薄くしたいが、型部材を用いて所定パターンをパター
ニングする場合、必ず基体部が形成されてしまうため、
基体部の厚さ分だけ３次元光導波路の厚さが厚くなって
しまう。また、凹凸部と基体部とは同一材料で形成され
てしまうため、樹脂材料として、転写性だけでなく、基
体として必要な性質（例えば強度等）も持ち合わせたも
のを採用することが必要となり、使用できる材料が制限
されてしまう。

【０００８】さらに、凹凸部を構成する個々の凹凸のそ
れぞれが同一材料で形成されてしまうため、複数の異種
材料を組み合わせて凹凸部を形成することができず、光
導波路の高機能化を実現するのが難しい。また、上述の
ような埋め込み型光導波路でなく、例えばコアをクラッ
ドで挟み込んだ挟み込み型光導波路（スラブ型光導波
路）のようなものであっても、２次元光導波路を積層さ
せて３次元化する場合には、光導波路全体の厚さをでき
るだけ薄くしたい。

【０００９】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、光導波路の材料として高分子材料を用い、２
次元高分子光導波路（特に、埋め込み型光導波路）を複
数積層させて３次元光導波路を製造することで、光導波
路を、簡単に、かつ安価に製造できるようにしながら、
大容量のデータを高速で伝送できるようにした、３次元
高分子光導波路（高分子光導波路）及びその製造方法並
びに導波路型光スイッチを提供することを目的とする。

【００１０】また、凹凸部と基体部又は凹凸部を構成す
る各凹凸部毎に異なる材料を用いることができるように
して、種々の材料を使用できるようにし、光導波路の高
機能化を実現できるようにすることも目的とする。さら
に、光導波路の膜厚を調整できるようにして、光導波路
の小型化することも目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明の
３次元高分子光導波路は、高分子材料からなるコア部の
周囲をコア部の屈折率よりも低い屈折率の高分子材料か
らなるクラッド部で覆った２次元高分子光導波路を複数
積層してなることを特徴としている。好ましくは、複数
の２次元高分子光導波路のうちの一の２次元高分子光導
波路が、少なくとも他の２次元高分子光導波路と光学的
に結合可能なものとして構成する（請求項２）。

【００１２】特に、一の２次元高分子光導波路及び他の
２次元高分子光導波路のコア部が、グレーティングを備
え、一の２次元高分子光導波路と他の２次元高分子光導
波路とが、グレーティングを介して光学的に結合可能な
ものとして構成するのが好ましい（請求項３）。請求項
４記載の３次元高分子光導波路の製造方法は、高分子材
料からなるコア部の周囲をコア部の屈折率よりも低い屈
折率の高分子材料からなるクラッド部で覆った２次元高
分子光導波路を複数積層してなる３次元高分子光導波路
の製造方法であって、コア部又はクラッド部の形成後に
研磨によりコア部又はクラッド部の一部を除去する工程
を含むことを特徴としている。

【００１３】請求項５記載の高分子光導波路は、高分子
材料からなるコア部と、コア部の屈折率よりも低い屈折
率の高分子材料からなるクラッド部とを備える高分子光
導波路であって、型部材を用いて凹凸部を有するコア部
を形成し、形成されたコア部の基体部を研磨により削り
取り、基体部を削り取られたコア部の凹凸部の周囲をク
ラッド部で覆うことを特徴としている。

【００１４】請求項６記載の導波路型光スイッチは、入
力側光導波路と、出力側光導波路と、入力側光導波路と
出力側光導波路との間に設けられ、入力側光導波路から
出力側光導波路へと伝送される光信号の光路を切り替え
る切替用光導波路とを備える導波路型光スイッチであっ
て、入力側光導波路及び出力側光導波路が、高分子材料
からなるコアと前記コアの屈折率よりも低い屈折率の高
分子材料からなるクラッドとから構成される２次元高分
子光導波路を複数積層してなる３次元高分子光導波路で
あり、切替用光導波路が、高分子材料からなるコアと前
記コアの屈折率よりも低い屈折率の高分子材料からなる
クラッドとから構成される可撓性光導波路であり、入力
側光導波路又は出力側光導波路のコア部に切替用光導波
路のコア部が接続されるように片持支持され、切替用光
導波路のコア部と出力側光導波路のコア部又は入力側光
導波路のコア部とが光学的に接続されるように、切替用
光導波路を撓ませて光信号の光路を切り替えることを特
徴としている。

【００１５】また、切替用光導波路を撓ませる光導波路
駆動手段を備えるのが好ましい（請求項７）。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態にかか
る３次元高分子光導波路（高分子光導波路）及びその製
造方法並びに導波路型光スイッチについて、図面を参照
しながら詳細に説明する。 （３次元高分子光導波路の説明）本実施形態にかかる３
次元高分子光導波路は、図１に示すように、高分子材料
からなるコア（コア層）１の周囲を、コア１の屈折率よ
りも低い屈折率の高分子材料からなるクラッド（クラッ
ド層）２で覆うことで、コア１が露出しないようにし
た、いわゆる埋め込み型の３次元高分子光導波路５０で
ある。

【００１７】本実施形態では、例えば金型やスタンパ等
の型部材を用いて凹凸部（凹凸パターン，所定パター
ン，コアパターン，パターニング部）を有するコア（コ
ア層）１を形成し、次に、形成されたコア１の基体部を
研磨により削り取り、次いで、基体部を削り取られたコ
ア１の凹凸部の周囲をクラッド２で覆って２次元高分子
光導波路５１，５２，５３をそれぞれ作製し、これらの
２次元高分子光導波路５１，５２，５３を複数積層させ
ることで３次元高分子光導波路５０を製造するようにし
ている。

【００１８】そして、２次元高分子光導波路５１，５
２，５３を積層させて３次元高分子光導波路５０を製造
する際に、コア１の基体部を削り取って除去すべく、コ
ア１を研磨(ポリッシュ)する研磨工程を含む点に特徴が
ある。ここで、研磨方法としては、化学機械的研磨（Ｃ
ＭＰ；Chemica1-Mechanica1po1ishing）や機械的研磨な
どを用いることができる。

【００１９】本実施形態では、コア１の厚さ方向（膜厚
方向）にコア１を研磨することで、コア１の基体部が削
り取られる。このようにコア１の基体部を削り取って凹
凸部のみとする際には、凹凸部を削り取られたコア１の
表面は平滑化される。このため、コア１の基体部を削り
取って除去すべくコア１を研磨すると、基体部が取り除
かれて凹凸部のみとされると同時に、コアの表面を平滑
化する平滑化処理が行なわれることになる。これによ
り、例えば光導波路や光スイッチ等の光学部品のＳ／Ｎ
比を向上させることができる。

【００２０】このような３次元高分子光導波路５０は、
例えば光通信分野（例えば家庭内データ通信）で用いら
れる光集積回路や光情報処理分野で用いられる光配線板
等の光学部品などに適用できる。具体的には、波長可変
フィルタ，波長変換素子，光スイッチ等の光学部品とし
て用いることが考えられる。次に、本実施形態にかかる
３次元高分子光導波路の製造方法について、図２〜図５
を参照しながら説明する。

【００２１】本３次元高分子光導波路の製造方法では、
図２（Ａ）に示すように、光伝送のための光伝送路を構
成する所望の凹凸パターン（凹凸形状）を転写しうるよ
うに、凹凸パターンを表面に刻まれた金属製スタンパ
（例えばニッケル製スタンパ等）１０のスタンパ面上
に、所定の膜厚（例えば完全硬化時に約１０〜約１００
μｍ）となるようにコア材（液状コア樹脂，液状光硬化
性樹脂，高分子材料）１Ａを塗布して、完全に硬化させ
る。

【００２２】このようにしてコア材１Ａを完全硬化させ
ると、表面に凹凸パターンを有する金属製スタンパ１０
から凹凸パターンが転写されて、凹凸部（凹凸パター
ン，所定パターン，コアパターン）１Ａａを有する樹脂
製のコア層１Ａが形成される（転写工程）。なお、コア
層１Ａとして機能する所望の樹脂材を溶媒に溶解したも
のを塗布・乾燥させる手法を採っても良い。

【００２３】次に、図２（Ｂ）に示すように、研磨によ
って、スタンパ１０上に形成された凹凸部１Ａａを有す
る樹脂製コア層（転写部材）１Ａの基体部１Ａｂの全部
を削り取って除去し、スタンパ１０上に樹脂製コア層１
Ａの凹凸部１Ａａのみを残す（研磨工程）。次いで、図
２（Ｃ）に示すように、その表面上に、所定の膜厚（例
えば完全硬化時に約１０〜約１００μｍ）となるよう
に、接着剤として機能しうる紫外線硬化性樹脂材（光硬
化性樹脂材）から成るクラッド材（液状クラッド樹脂，
液状光硬化性樹脂，高分子材料）２Ａを塗布した後、図
２（Ｄ）に示すように、このクラッド層２Ａの表面上に
基板３を載置して、コア材１Ａにクラッド材２Ａを介し
て基板３を接着する（接着工程）。なお、クラッド層２
Ａとして機能する所望の樹脂材を溶媒に溶解したものを
塗布・乾燥させる手法を採っても良い。

【００２４】なお、コア材１Ａやクラッド材２Ａの塗布
方法には、例えば、スピンコート法，ブレードコート
法，グラビアコート法，ダイコート法等があるが、塗布
膜厚と均一性を満足すればどのような塗布方法を用いて
もよい。そして、図２（Ｄ）に示すように、コア層１Ａ
と、クラッド層２Ａと、基板３とからなる第１積層体４
を一体としてスタンパ１０から剥離する。この第１積層
体４は、３次元高分子光導波路５０を構成する第１（こ
こでは最上層）の２次元高分子光導波路５１の一部を構
成する。

【００２５】次に、上述と同様の方法によって、図３
（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、３次元高分子光導波路５
０を構成する第１（ここでは最上層）の２次元高分子光
導波路５１を形成するとともに、グレーティング５ａを
有する第２（ここでは中間層）の２次元高分子光導波路
５２の一部を形成する。ここで、グレーティング（回折
格子）５ａは、コア層１Ｂの所定位置に設けられ、後述
するコア層１Ｃに形成されるグレーティング５ｂと協働
して、コア層１Ｂと、後述するコア層１Ｂに対向するコ
ア層１Ｃとを光学的に結合（層間結合）させるものであ
る。

【００２６】まず、図３（Ａ）に示すように、光伝送の
ための光伝送路を構成する所望の凹凸パターン及びグレ
ーティングを構成する所望のグレーティング用凹凸パタ
ーンを転写しうるように、凹凸パターン１０Ａａ及びグ
レーティング用凹凸パターン１０Ａｂを表面に刻まれた
金属製スタンパ（例えばニッケル製スタンパ等）１０Ａ
のスタンパ面上に、所定の膜厚（例えば完全硬化時に約
１０〜約１００μｍ）となるようにコア材（液状コア樹
脂，液状光硬化性樹脂，高分子材料）１Ｂを塗布して、
完全に硬化させる。

【００２７】このようにしてコア材１Ｂを完全硬化させ
ると、金属製スタンパ１０Ａの凹凸パターン１０Ａａ及
びグレーティング用凹凸パターン１０Ａｂが転写され
て、凸部１Ｂａ及びグレーティング５ａを有する樹脂製
のコア層１Ｂが形成される（転写工程）。なお、コア層
１Ｂとして機能する所望の樹脂材を溶媒に溶解したもの
を塗布・乾燥させる手法を採っても良い。

【００２８】次に、図３（Ｂ）に示すように、研磨によ
って、スタンパ１０Ａ上に形成された凸部１Ｂａ及びグ
レーティング５ａを有する樹脂製コア層（転写部材）１
Ｂの基体部１Ｂｂの全部を削り取って除去し、スタンパ
１０Ａ上に樹脂製コア層１Ｂの凸部１Ｂａ及びグレーテ
ィング５ａのみを残す（研磨工程）。次いで、図３
（Ｃ）に示すように、その表面上に、所定の膜厚（例え
ば完全硬化時に約１０〜約１００μｍ）となるように、
接着剤として機能しうる紫外線硬化性樹脂材（光硬化性
樹脂材）から成るクラッド材（液状クラッド樹脂，液状
光硬化性樹脂，高分子材料）２Ｂを塗布した後、図３
（Ｄ）に示すように、このクラッド層２Ｂの表面上に、
上述のようにして形成された第１積層体４を載置して、
凸部１Ｂａ及びグレーティング５ａを有するコア層１Ｂ
にクラッド層２Ｂを介して第１積層体４を接着する（接
着工程）。なお、クラッド層２Ｂとして機能する所望の
樹脂材を溶媒に溶解したものを塗布・乾燥させる手法を
採っても良い。

【００２９】なお、コア材１Ｂやクラッド材２Ｂの塗布
方法には、例えば、スピンコート法，ブレードコート
法，グラビアコート法，ダイコート法等があるが、塗布
膜厚と均一性を満足すればどのような塗布方法を用いて
もよい。そして、図３（Ｄ）に示すように、コア層１Ｂ
と、クラッド層２Ｂとからなる第２積層体６と、第１積
層体４とを一体としてスタンパ１０Ａから剥離する。こ
の第１積層体４及び第２積層体６は、３次元高分子光導
波路５０を構成する第１（ここでは最上層）の２次元高
分子光導波路５１及びグレーティング５を有する第２
（ここでは中間層）の２次元高分子光導波路５２の一部
を構成する。

【００３０】次に、上述と同様の方法によって、図４
（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、３次元高分子光導波路５
０を構成するグレーティング５ｂを有する第３（ここで
は最下層）の２次元高分子光導波路５３の一部を形成す
る。ここで、グレーティング（回折格子）５ｂは、上述
のコア層１Ｂのグレーティング５ａに対向するようにコ
ア層１Ｃの所定位置に設けられ、各コア層１Ｂ，１Ｃを
光学的に結合（層間結合）させるものである。

【００３１】まず、図４（Ａ）に示すように、光伝送の
ための光伝送路を構成する所望の凹凸パターン及びグレ
ーティングを構成する所望のグレーティング部用凹凸パ
ターンを転写しうるように、凹凸パターン１０Ｂａ及び
グレーティング部用凹凸パターン１０Ｂｂを表面に刻ま
れた金属製スタンパ（例えばニッケル製スタンパ等）１
０Ｂのスタンパ面上に、所定の膜厚（例えば完全硬化時
に約１０〜約１００μｍ）となるようにコア材（液状コ
ア樹脂，高分子材料）１Ｃを塗布して、完全に硬化させ
る。

【００３２】このようにしてコア材１Ｃを完全硬化させ
ると、金属製スタンパ１０Ｂから凹凸パターン１０Ｂａ
及びグレーティング部用凹凸パターン１０Ｂｂが転写さ
れて、凸部１Ｃａ及びグレーティング５ｂを有する樹脂
製のコア層１Ｃが形成される（転写工程）。なお、コア
層１Ｃとして機能する所望の樹脂材を溶媒に溶解したも
のを塗布・乾燥させる手法を採っても良い。

【００３３】次に、図４（Ｂ）に示すように、研磨によ
って、スタンパ１０Ｂ上に形成される凸部１Ｃａ及びグ
レーティング５ｂを有する樹脂製コア層（転写部材）１
Ｂの基体部１Ｃｂの全部を削り取って除去し、スタンパ
１０Ｂ上に樹脂製コア層１Ｃの凸部１Ｃａ及びグレーテ
ィング５ｂのみを残す（研磨工程）。次いで、図４
（Ｃ）に示すように、その表面上に、所定の膜厚（例え
ば完全硬化時に約１０〜約１００μｍ）となるように、
接着剤として機能しうる紫外線硬化性樹脂材（光硬化性
樹脂材）から成るクラッド材（液状クラッド樹脂，液状
光硬化性樹脂，高分子材料）２Ｃを塗布した後、図４
（Ｄ）に示すように、このクラッド層２Ｃの表面上に基
板３Ａを載置して、凸部１Ｃａ及びグレーティング５ｂ
を有するコア層１Ｃにクラッド層２Ｃを介して基板３Ａ
を接着する（接着工程）。なお、クラッド層２Ｃとして
機能する所望の樹脂材を溶媒に溶解したものを塗布・乾
燥させる手法を採っても良い。

【００３４】なお、コア材１Ｃやクラッド材２Ｃの塗布
方法には、例えば、スピンコート法，ブレードコート
法，グラビアコート法，ダイコート法等があるが、塗布
膜厚と均一性を満足すればどのような塗布方法を用いて
もよい。次いで、図４（Ｄ）に示すように、コア層１Ｃ
と、クラッド層２Ｃと、基板３Ａとからなる第３積層体
７を一体としてスタンパ１０Ｂから剥離する。この第３
積層体７は、３次元高分子光導波路５０を構成するグレ
ーティング５ｂを有する第３（ここでは最下層）の２次
元高分子光導波路５３の一部を構成する。

【００３５】そして、図５（Ａ）に示すように、上述の
ようにして一体に形成された第１積層体４及び第２積層
体６（第１の２次元高分子光導波路５１及びグレーティ
ング５ａを有する第２の２次元高分子光導波路５２の一
部）と、第３積層体７（グレーティング５ｂを有する第
３の２次元高分子光導波路５３の一部）とを、第２積層
体６のグレーティング５ａと第３積層体７のグレーティ
ング５ｂとが対向するように、クラッド材２Ｃを介して
接着する。

【００３６】つまり、図５（Ａ）に示すように、第２積
層体６のグレーティング５ａ又は第３積層体７のグレー
ティング５ｂの周囲を覆うように、その表面上に、所定
の膜厚（例えば完全硬化時に約１０〜約１００μｍ）と
なるように、接着剤として機能しうる紫外線硬化性樹脂
材（光硬化性樹脂材）から成るクラッド材（液状クラッ
ド樹脂，液状光硬化性樹脂，高分子材料）２Ｄを塗布し
た後、第２積層体６のグレーティング５ａと第３積層体
７のグレーティング５ｂとを対向させて接着する。

【００３７】なお、クラッド材２Ｄの塗布方法には、例
えば、スピンコート法，ブレードコート法，グラビアコ
ート法，ダイコート法等があるが、塗布膜厚と均一性を
満足すればどのような塗布方法を用いてもよい。また、
クラッド層２Ｄとして機能する所望の樹脂材を溶媒に溶
解したものを塗布・乾燥させる手法を採っても良い。そ
して、図５（Ｂ）に示すように、接着剤としてのクラッ
ド層２Ｄを硬化させて、第１積層体４と、第２積層体６
と、第３積層体７とを積層させてなる３次元高分子光導
波路５０が形成される。

【００３８】ここでは、第１積層体４，第２積層体６及
びクラッド層２Ｄは、３次元高分子光導波路５０を構成
する第１（ここでは最上層）の２次元高分子光導波路５
１及びグレーティング５を有する第２（ここでは中間
層）の２次元高分子光導波路５２を構成し、クラッド層
２Ｄ及び第３積層体７は、３次元高分子光導波路５０を
構成するグレーティング５ｂを有する第３（ここでは最
下層）の２次元高分子光導波路５３を構成する。

【００３９】このように、第１積層体４，第２積層体
６，クラッド層２Ｄ及び第３積層体７を積層させてなる
３次元高分子光導波路５０は、図１に示すように、光伝
送のための高分子材料からなるコア層１の周囲をコア層
１の屈折率よりも低い屈折率の高分子材料からなるクラ
ッド層２で覆った２次元高分子光導波路５１，５２，５
３を、複数層（ここでは３層）積層させたものとして構
成される。

【００４０】なお、図２〜図５は、本発明の特徴とな
る、コア１の基体部を削り取って除去するコア１を研磨
する研磨工程やグレーティング５等をわかりやすく説明
できるように作成しているため、図１に示す３次元高分
子光導波路５０の斜視図とは完全には整合していない。
ここで、本実施形態では、各コア層１に入力される光信
号を帯状に延びるコア層１内を水平方向（横方向）へ伝
送するだけでなく、スタンパ１０Ａ，１０Ｂからの転写
によってグレーティング５ａ，５ｂも形成することで、
各コア層１間の光信号のやりとりを行なえるように各コ
ア層１が光学的に結合されるようにして、各コア層間で
垂直方向（縦方向）へも伝送できるようになっている。
なお、グレーティング５ａ，５ｂを構成する凹凸部の形
状や間隔、伝送する光の波長などは、各コア層１間での
光信号のやり取りを確実に行なえるように設定する必要
がある。

【００４１】なお、ここでは、各コア層間の光信号のや
りとりをグレーティング５ａ，５ｂを介して行なうよう
にしているが、これに限られるものではなく、他の方法
によって各コア層１を光学的に結合するようにしても良
い。したがって、本実施形態にかかる３次元高分子光導
波路によれば、光導波路の材料として高分子材料（樹脂
材料）を用い、２次元高分子光導波路（特に、埋め込み
型光導波路）を複数積層させて３次元光導波路を製造す
ることで、光導波路を、簡単に、かつ安価に製造できる
ようになり、大容量のデータを高速で伝送できるように
なるという利点がある。

【００４２】また、高分子材料の柔軟性や強靭性を活か
したフレキシブルな光導波路の作製も可能となり、これ
により、光導波路の高機能化を図ることができる。さら
に、凹凸部と基体部又は凹凸部を構成する各凹凸部毎に
異なる材料を用いることができ、種々の材料を使用でき
るようになり、光導波路の高機能化を実現できるという
利点もある。

【００４３】また、研磨によって光導波路の膜厚を調整
でき、光導波路の小型化することもできるという利点も
ある。さらに、多層化（３次元化）することで、２次元
高分子光導波路よりも面積を小さくして小型化を図りな
がら、多機能の高分子光導波路を実現することができ
る。

【００４４】なお、ここでは、２次元高分子光導波路を
３層積層させた場合について説明したが、積層数はこれ
に限られるものではない。例えば、図７（Ｂ）に示すよ
うに、２層の２次元高分子光導波路５４，５５を積層さ
せて、３次元高分子光導波路５６を構成しても良い。ま
ず、３次元高分子光導波路５６を構成するグレーティン
グ５ｃを有する第１（ここでは上層）の２次元高分子光
導波路５４の一部を形成する。

【００４５】図６（Ａ）に示すように、光伝送のための
光伝送路を構成する所望の凹凸パターン及びグレーティ
ングを構成する所望のグレーティング用凹凸パターンを
転写しうるように、凹凸パターン１０Ｃａ及びグレーテ
ィング用凹凸パターン１０Ｃｂを表面に刻まれた金属製
スタンパ（例えばニッケル製スタンパ等，原盤，硬質ス
タンパ，金型）１０Ｃのスタンパ面上に、所定の膜厚
（例えば完全硬化時に約１０〜約１００μｍ）となるよ
うにコア材（液状コア樹脂，液状光硬化性樹脂，高分子
材料）１Ｄを塗布して、完全に硬化させる。

【００４６】このようにしてコア材１Ｄを完全硬化させ
ると、金属製スタンパ１０Ａから凹凸パターン１０Ｃａ
及びグレーティング用凹凸パターン１０Ｃｂが転写され
て、凸部１Ｄａ及びグレーティング５ｃを有する樹脂製
のコア層１Ｄが形成される（転写工程）。なお、コア層
１Ｄとして機能する所望の樹脂材を溶媒に溶解したもの
を塗布・乾燥させる手法を採っても良い。

【００４７】次に、図６（Ｂ）に示すように、研磨によ
って、スタンパ１０Ｃ上に形成された凸部１Ｄａ及びグ
レーティング５ｃを有する樹脂製コア層（転写部材）１
Ｄの基体部１Ｄｂの全部を削り取って除去し、スタンパ
１０Ｃ上に樹脂製コア層１Ｄの凸部１Ｄａ及びグレーテ
ィング５ｃのみを残す（研磨工程）。次いで、図６
（Ｃ）に示すように、その表面上に、所定の膜厚（例え
ば完全硬化時に約１０〜約１００μｍ）となるように、
接着剤として機能しうる紫外線硬化性樹脂材（光硬化性
樹脂材）から成るクラッド材（液状クラッド樹脂，液状
光硬化性樹脂，高分子材料）２Ｅを塗布した後、図６
（Ｄ）に示すように、このクラッド層２Ｅの表面上に基
板３Ｂを載置して、凸部１Ｄａ及びグレーティング５ｃ
を有するコア層１Ｄにクラッド層２Ｅを介して基板３Ｂ
を接着する（接着工程）。なお、クラッド層２Ｅとして
機能する所望の樹脂材を溶媒に溶解したものを塗布・乾
燥させる手法を採っても良い。

【００４８】なお、コア材１Ｄやクラッド材２Ｅの塗布
方法には、例えば、スピンコート法，ブレードコート
法，グラビアコート法，ダイコート法等があるが、塗布
膜厚と均一性を満足すればどのような塗布方法を用いて
もよい。そして、図６（Ｄ）に示すように、コア層１Ｄ
と、クラッド層２Ｅと、基板３Ｂとからなる第１積層体
８を一体としてスタンパ１０Ｃから剥離する。この第１
積層体８は、３次元高分子光導波路５６を構成するグレ
ーティング５ｃを有する第１（ここでは上層）の２次元
高分子光導波路５４の一部を構成する。

【００４９】なお、３次元高分子光導波路５６を構成す
るグレーティング５ｄを有する第２（ここでは下層）の
２次元高分子光導波路５５の一部としての第２積層体９
も、上述と同様の方法によって形成する。なお、第２積
層体９は、基板３Ｃ，コア層１Ｅの凸部１Ｅａ，グレー
ティング５ｄ，クラッド層２Fにより構成される。そし
て、図７（Ａ）に示すように、上述のようにして一体に
形成された第１積層体８（グレーティング５ｃを有する
第１の２次元高分子光導波路５４の一部）及び第２積層
体９（グレーティング５ｄを有する第２の２次元高分子
光導波路５５の一部）とを、第１積層体８のグレーティ
ング５ｃと第２積層体９のグレーティング５ｄとが対向
するように、クラッド材２Ｇを介して接着する。

【００５０】つまり、図７（Ａ）に示すように、第１積
層体８のグレーティング５ｃ又は第２積層体９のグレー
ティング５ｄの周囲を覆うように、その表面上に、所定
の膜厚（例えば完全硬化時に約１０〜約１００μｍ）と
なるように、接着剤として機能しうる紫外線硬化性樹脂
材（光硬化性樹脂材）から成るクラッド材（液状クラッ
ド樹脂，液状光硬化性樹脂，高分子材料）２Ｇを塗布し
た後、第１積層体８のグレーティング５ｃと第２積層体
９のグレーティング５ｄとを対向させて接着する。

【００５１】なお、クラッド材２Ｇの塗布方法には、例
えば、スピンコート法，ブレードコート法，グラビアコ
ート法，ダイコート法等があるが、塗布膜厚と均一性を
満足すればどのような塗布方法を用いてもよい。また、
クラッド層２Ｇとして機能する所望の樹脂材を溶媒に溶
解したものを塗布・乾燥させる手法を採っても良い。そ
して、図７（Ｂ）に示すように、接着剤としてのクラッ
ド層２Ｇを硬化させて、第１積層体８と、第２積層体９
とを積層させてなる３次元高分子光導波路５６が形成さ
れる。

【００５２】ここでは、第１積層体８及びクラッド層２
Ｇは、３次元高分子光導波路５６を構成するグレーティ
ング５ｃを有する第１（ここでは上層）の２次元高分子
光導波路５４を構成し、第２積層体９及びクラッド層２
Ｇは、３次元高分子光導波路５６を構成するグレーティ
ング５ｄを有する第２（ここでは下層）の２次元高分子
光導波路５５を構成する。つまり、３次元高分子光導波
路５６は、光伝送のための高分子材料からなるコア層１
Ｄａ，１Ｅａの周囲をコア層の屈折率よりも低い屈折率
の高分子材料からなるクラッド層２Ｅ，２Ｆ，２Ｇで覆
った複数（ここでは２層）の２次元高分子光導波路５
４，５５を積層させたものとして構成される。 （導波路型光スイッチの説明）ところで、３次元高分子
光導波路は、上述のようにして製造することができるた
め、これを応用して導波路型光スイッチを製造すること
ができる。

【００５３】まず、本実施形態にかかる導波路型光スイ
ッチの構造及び動作について、図８（Ａ），（Ｂ）を参
照しながら説明する。図８（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に、光導波路型光スイッチ６０は、基板８０上に、入力
側光導波路６１と、出力側光導波路６２と、入力側光導
波路６１と出力側光導波路６２との間に設けられ、入力
側光導波路６１から出力側光導波路６２へと伝送される
光信号の光路を切り替える切替用光導波路６３とを備え
るものとして構成される。

【００５４】ここで、入力側光導波路６１は、複数の２
次元高分子光導波路６９，７０を積層してなる３次元高
分子光導波路７１である。即ち、入力側光導波路６１
は、高分子材料からなるコア６４の周囲をコア６４の屈
折率よりも低い屈折率の高分子材料からなるクラッド６
６，６７で覆った２次元高分子光導波路６９と、高分子
材料からなるコア６５の周囲をコア６５の屈折率よりも
低い屈折率の高分子材料からなるクラッド６７，６８で
覆った２次元高分子光導波路７０とを、基板８０上にク
ラッド８２を介して積層してなる３次元高分子光導波路
７１である。ここでは、光信号はコア６４に入力され
る。なお、コア６５には光信号は入力されない。

【００５５】出力側光導波路６２は、複数の２次元高分
子光導波路６９Ａ，７０Ａを積層してなる３次元高分子
光導波路７１Ａである。即ち、出力側光導波路６２は、
高分子材料からなるコア６４Ａの周囲をコア６４Ａの屈
折率よりも低い屈折率の高分子材料からなるクラッド６
６Ａ，６７Ａで覆った２次元高分子光導波路６９Ａと、
高分子材料からなるコア６５Ａの周囲をコア６５Ａの屈
折率よりも低い屈折率の高分子材料からなるクラッド６
７Ａ，６８Ａで覆った２次元高分子光導波路７０Ａと
を、基板８０上にクラッド８２Ａを介して積層してなる
３次元高分子光導波路７１Ａである。ここでは、光信号
はコア６４Ａ，６４Ｂから出力される。

【００５６】切替用光導波路６３は、高分子材料からな
るコア６４Ｂの周囲をコア６４Ｂの屈折率よりも低い屈
折率の高分子材料からなるクラッド６６Ｂ，６７Ｂで覆
ってなる可撓性光導波路（２次元高分子光導波路）６９
Ｂである。この切替用光導波路６３は、入力側光導波路
６１に片持支持されており、入力側光導波路６１のコア
６４に切替用光導波路６３のコア６４Ｂが接続されてい
る。一方、切替用光導波路６３と出力側光導波路６２と
は切断されており、切替用光導波路６３のコア６４Ｂと
出力側光導波路６１のコア６４とは接続されていない。
また、切替用光導波路６３と基板８０との間には、中空
部（開口部，空洞）８１が形成されており、可撓性のあ
る切替用光導波路６３が撓むと、切替用光導波路６３が
中空部８１内へ移動するようになっている。

【００５７】なお、ここでは、切替用光導波路６３の中
空部８１側にはコア６５Ｂが形成されており、また、基
板８０の切替用光導波路６３に対応する部分の中空部８
１側にはクラッド８２Ｂが形成されているが、これらの
コア６５Ｂ及びクラッド８２Ｂは無くても良い。そし
て、図８（Ａ）に示すように、切替用光導波路６３を撓
ませない状態では、入力側光導波路６１のコア６４と切
替用光導波路６３のコア６４Ｂとが光学的に接続されて
おり、入力側光導波路６１のコア６４に入力された光信
号は、図８（Ａ）中、矢印で示すように、切替用光導波
路６３のコア６４Ｂを通って、出力側光導波路６２のコ
ア６４Ａを通じて出力されるようになっている。

【００５８】一方、図８（Ｂ）中、矢印で示すように、
切替用光導波路６３を撓ませた状態［即ち、切替用光導
波路６３の先端部近傍を基板８０の表面（ここでは、基
板８０上に形成されたクラッド８２Ｂの表面）に押し付
けた状態］では、切替用光導波路６３のコア６４Ｂと出
力側光導波路６２のコア６５Ａとが光学的に接続され
て、光信号の光路が切り替えられ、入力側光導波路６１
のコア６４に入力された光信号は、図８（Ｂ）中、矢印
で示すように、切替用光導波路６３のコア６４Ｂを通っ
て、出力側光導波路６２のコア６５Ａを通じて出力され
るようになっている。

【００５９】このように構成される導波路型光スイッチ
６０は、例えば金型やスタンパ等の型部材を用いて凹凸
部を有するクラッド層６８′を形成し、次に、形成され
たクラッド層６８′の基体部を研磨により削り取り、凸
部６８，６８Ａのみを残すことで、切替用光導波路６３
と基板８０との間の中空部８１を形成するようにしてい
る。

【００６０】次に、本実施形態にかかる導波路型光スイ
ッチの製造方法について、図９〜図１１を参照しながら
説明する。本導波路型光スイッチの製造方法では、図９
（Ａ）に示すように、切替用光導波路６３が移動しうる
中空部８１を形成すべく所望の凹凸パターン（凹凸形
状）を転写しうるように、凹凸パターンを表面に刻まれ
た金属製スタンパ（例えばニッケル製スタンパ等）１０
Ｄのスタンパ面上に、所定の膜厚（例えば完全硬化時に
約１０〜約１００μｍ）となるようにクラッド材（液状
クラッド樹脂，液状光硬化性樹脂，高分子材料）６８′
を塗布して、完全に硬化させる。このようにしてクラッ
ド材６８′を完全硬化させると、金属製スタンパ１０Ｄ
から凹凸パターンが転写されて、凹凸部６８ａ′を有す
る樹脂製のクラッド層６８′が形成される（転写工
程）。なお、クラッド層６８′として機能する所望の樹
脂材を溶媒に溶解したものを塗布・乾燥させる手法を採
っても良い。

【００６１】次に、図９（Ｂ）に示すように、研磨によ
って、スタンパ１０Ｄ上に形成された凹凸部６８ａ′を
有する樹脂製クラッド層６８′の基体部６８ｂ′の全部
を削り取って除去し、スタンパ１０Ｄ上に樹脂製クラッ
ド層６８′の凹凸部６８ａ′のみを残す（研磨工程）。
これにより、２次元高分子光導波路を複数層積層させて
３次元高分子光導波路を製造する場合に、できる限り３
次元高分子光導波路の厚さ（膜厚）を薄くすることがで
きることになる。

【００６２】次いで、図９（Ｃ）に示すように、その表
面上に、接着剤として機能しうる紫外線硬化性樹脂材
（光硬化性樹脂材）から成るクラッド材（液状クラッド
樹脂，液状光硬化性樹脂，高分子材料）８２′を塗布し
た後、図９（Ｄ）に示すように、このクラッド層８２′
の表面上に基板８０を載置して、クラッド層６８の凹凸
部６８ａ′に接着剤としてのクラッド層８２′を介して
基板８０を接着する（接着工程）。

【００６３】なお、クラッド材８２′の塗布方法には、
例えば、スピンコート法，ブレードコート法，グラビア
コート法，ダイコート法等があるが、塗布膜厚と均一性
を満足すればどのような塗布方法を用いてもよい。ま
た、クラッド層８２′として機能する所望の樹脂材を溶
媒に溶解したものを塗布・乾燥させる手法を採っても良
い。

【００６４】そして、図９（Ｄ）に示すように、クラッ
ド層６８の凹凸部６８ａ′と、接着剤としてのクラッド
層８２′と、基板８０とからなる第１積層体７２を一体
としてスタンパ１０Ｄから剥離する。この第１積層体７
２は、クラッド層６８の凹凸部６８ａ′の間に凹部７２
Ａを有し、凹凸部６８ａ′の一方が出力側光導波路６２
のクラッド層６８Ａとなり、凹凸部６８ａ′の他方が入
力側光導波路６１のクラッド層６８となり、凹部７２Ａ
が導波路型光スイッチ６０の切替用光導波路６３と基板
８０との間の中空部８１となる。

【００６５】次に、図１０（Ａ）に示すように、凹凸パ
ターンのない金属製スタンパ１０Ｅ上に、クラッド層６
６′，コア層６４′，クラッド層６７′を順に積層させ
る。つまり、所定の膜厚（例えば完全硬化時に約１０〜
約１００μｍ）となるようにクラッド材（液状クラッド
樹脂，液状光硬化性樹脂，高分子材料）６６′を塗布し
て、完全に硬化させる。次いで、その表面上に、所定の
膜厚（例えば完全硬化時に約１０〜約１００μｍ）とな
るようにコア材（液状コア樹脂，液状光硬化性樹脂，高
分子材料）６４′を塗布して、完全に硬化させる。次
に、その表面上に、所定の膜厚（例えば完全硬化時に約
１０〜約１００μｍ）となるようにクラッド材（液状ク
ラッド樹脂，液状光硬化性樹脂，高分子材料）６７′を
塗布して、完全に硬化させる。これにより、クラッド層
６６′と、コア層６４′と、クラッド層６７′とからな
る第２積層体７３が形成される。この第２積層体７３に
よって２次元高分子光導波路６９Ａ，６９Ｂが構成され
る。

【００６６】ここでは、凹凸パターンのない金属製スタ
ンパ１０Ｅを用いることで、２次元高分子光導波路６９
Ａ，６９Ｂを、コアをクラッドで挟み込んだ構造の挟み
込み型光導波路として構成しているが、光導波路の構成
はこれに限られるものではなく、例えば、上述の３次元
高分子光導波路のように（図１参照）、埋め込み型光導
波路として構成しても良い。

【００６７】これにより、２次元高分子光導波路を複数
層積層させて３次元化高分子光導波路を製造する場合
に、できる限り３次元高分子光導波路の厚さ（膜厚）を
薄くすることができるだけでなく、さらに、凹凸部と基
体部又は凹凸部を構成する各凹凸部毎に異なる材料を用
いることができ、種々の材料を使用できるようになり、
導波路型光スイッチにおいて光導波路の高機能化を実現
できることになる。

【００６８】なお、コア材６４′やクラッド材６６′，
６７′の塗布方法には、例えば、スピンコート法，ブレ
ードコート法，グラビアコート法，ダイコート法等があ
るが、塗布膜厚と均一性を満足すればどのような塗布方
法を用いてもよい。また、コア層６４′，クラッド層６
６′，６７′として機能する所望の樹脂材を溶媒に溶解
したものを塗布・乾燥させる手法を採っても良い。

【００６９】そして、図１０（Ｂ）に示すように、その
表面上に、所定の膜厚（例えば完全硬化時に約１０〜約
１００μｍ）となるように、接着剤として機能しうる紫
外線硬化性樹脂材（光硬化性樹脂材）から成るコア材
（液状コア樹脂，高分子材料）６５′を塗布した後、こ
のコア層６５′の表面上に、上述のようにして形成した
第１積層体７２を載置して、第２積層体７３を構成する
最上層のクラッド層６７′に接着剤としてのコア材６
５′を介して第１積層体７２を接着する。なお、コア層
６５′として機能する所望の樹脂材を溶媒に溶解したも
のを塗布・乾燥させる手法を採っても良い。

【００７０】次に、図１０（Ｃ）に示すように、第１積
層体７２と、接着剤として機能するコア層６５′と、第
２積層体７３とを一体としてスタンパ１０Ｅから剥離す
る。なお、図１０（Ｃ）では、剥離したものを上下反対
にしたものを示している。次いで、図１１に示すよう
に、上述のようにして形成される３次元高分子光導波路
７１′に対してダイシングソーで切り込みを入れる。

【００７１】このように、３次元高分子光導波路７１′
を構成する第２積層体７３及びコア層６５′と基板８０
との間に形成される中空部８１（７２Ａ）の一方の端部
（出力側）に沿うように、３次元高分子光導波路７１′
を構成する第２積層体７３及びコア層６５′に基板８０
の反対側からダイシングソーによって切り込みを入れる
ことで、第２積層体７３及びコア層６５′が片持支持さ
れることになる。

【００７２】この結果、図１１に示す第１積層体７２の
クラッド層６８ａ′（６８′），コア層６５′，第２積
層体７３のクラッド層６７′によって、図８（Ａ）に示
す入力側光導波路６１及び出力側光導波路６２を構成す
る１層の２次元高分子光導波路７０，７０Ａが構成され
る。なお、図１１及び図８（Ｂ）に示すように、コア層
６５Ａ（６５′）から光信号が出力されることになる
（出力２）。

【００７３】また、図１１に示す第２積層体７３（６
６′，６４′，６７′）によって、図８（Ａ）に示す入
力側光導波路６１，出力側光導波路６２及び切替用光導
波路６３を構成する１層の２次元高分子光導波路６９，
６９Ａ，６９Ｂが構成される。なお、図１１及び図８
（Ａ）に示すように、光信号はコア層６４（６４′）か
ら入力され、コア層６４Ｂ（６４′）を通じて導かれ、
コア層６４Ａ（６４′）から出力されることになる（出
力１）。

【００７４】そして、図８（Ａ）に示す２次元高分子光
導波路７０と２次元高分子光導波路６９とを積層させて
入力側光導波路６１を構成する３次元高分子光導波路７
１，が構成され、同様に、２次元高分子光導波路７０Ａ
と２次元高分子光導波路６９Ａとを積層させて出力側光
導波路６２を構成する３次元高分子光導波路７１Ａが構
成される。

【００７５】この結果、図１１に示す中空部８１（７２
Ａ）を有する３次元高分子光導波路（中空構造体）７
１′によって、図８（Ａ）に示す中空部８１を有する３
次元高分子光導波路（中空構造体）６０が構成される。
これにより、図８（Ａ）に示すように、入力側光導波路
６１及び出力側光導波路６２が、２次元高分子光導波路
７０，７０Ａと、２次元高分子光導波路６９，６９Ａと
を積層させた３次元高分子光導波路７１，７１Ａとして
構成される一方、切替用光導波路６３が、２次元高分子
光導波路６９Ｂと、コア層６５Ｂとから構成され、入力
側光導波路６１に片持支持された構造となる。

【００７６】これにより、上述のように構成される可携
性のある切替用光導波路６３を撓ませて、中空部８１内
へ移動させ、その先端部近傍を基板８０（クラッド層８
２Ｂ）の表面に押し付けることで、光伝送のための光路
を基板８０に対して垂直方向（縦方向）に切り替えるこ
とができるようになっている。このように光路を切り替
えることで、積層させた２次元高分子光導波路のいずれ
のコア層に対しても光信号を伝送することができるた
め、積層させた２次元高分子光導波路間（コア層間）が
光学的に結合されることになる。

【００７７】この結果、図８（Ａ）に示すように、切替
用光導波路６３を撓ませない状態では、入力側光導波路
６１のコア層６４に入力された光信号（入力信号）は、
切替用光導波路６３のコア層６４Ｂを通じて伝送され、
出力側光導波路６２のコア層６４Ａから出力されること
になる（出力１）。一方、図８（Ｂ）に示すように、切
替用光導波路６３を一方向（下側方向）へ撓ませた状態
では、入力側光導波路６１のコア層６４に入力された光
信号（入力信号）は、切替用光導波路６３のコア層６４
Ｂを通じて伝送され、出力側光導波路６２のコア層６５
Ａから出力されることになる（出力２）。

【００７８】ここで、図８（Ｂ）に示すように、切替用
光導波路６３を撓ませて出力２側へ出力する場合には、
切替用光導波路６３の先端部近傍を基板８０（クラッド
層８２Ｂ）に押し付けるため、入力側光導波路６１のコ
ア層６４と出力側光導波路６２のコア層６５Ａとの位置
合わせ（アライメント）を正確に行なうためには、切替
用光導波路６３を構成する中空部８１に面したコア層６
５Ｂ及びクラッド層６７Ｂ、基板８０の表面上に形成さ
れたクラッド層８２Ｂ、出力側光導波路６２のクラッド
層８２Ａ，６８Ａの膜厚が重要になる。

【００７９】なお、ここでは、切替用光導波路６３を形
成するのにダイシングソーによって切り込みを入れるた
め、この切替用光導波路６３と出力側光導波路６２との
間に空間（隙間）ができ、この空間部分を介して光信号
を伝送することになるが、光信号を伝送する入力側光導
波路６１及び出力側光導波路６２のコア層６４，６５Ａ
の厚さを十分に確保されていれば、光信号の伝送に支障
を来たすことはない。

【００８０】本実施形態では、片持支持された切替用光
導波路６３を自動的に撓ませた状態としたり、撓ませな
い状態としたりすることを可能とすべく、切替用光導波
路６３を駆動する駆動手段が設けられている。この駆動
手段は、切替用光導波路６３を駆動することで、切替用
光導波路６３を基板８０側へ撓ませ、その先端部近傍を
基板８０（クラッド層８２Ｂ）の表面上に押し付けるこ
とができるものとして構成される。

【００８１】ここで、駆動手段としては、機械的駆動手
段（例えばメカニカルスイッチ）、電気的駆動手段（例
えば簡単なリレー部や導電性ポリマー等をパターニング
した電極）、磁気的駆動手段（例えばパターニングされ
た金属膜と電磁石等）を採用することができる。このう
ち、機械的駆動の場合には、例えば切替用光導波路６３
にメカニカルスイッチを設け、このメカニカルスイッチ
を切り替えることで、切替用光導波路６３を機械的に駆
動させる。このメカニカルスイッチとしては、例えば基
板８０側に穴をあけ、そこから構造物（例えば棒状部
材）を挿入し、この構造物を動かすことで切替用光導波
路６３を動かすようにすれば良い。

【００８２】また、電気的駆動の場合には、例えば、切
替用光導波路６３の基板８０側と切替用光導波路６３と
の双方に例えば導電性ポリマー等による電極を設け、こ
れらの電極に電圧を印加して静電力を作用させ、切替用
光導波路６３に基板８０側への駆動力を加えることで、
切替用光導波路６３を電気的に駆動させる。さらに、磁
気的駆動の場合には、切替用光導波路６３に金属膜をパ
ターニングし、この金属膜に対して外部から電磁石等の
磁界を作用させて、その磁力によって切替用光導波路６
３を駆動させる。

【００８３】したがって、本実施形態にかかる導波路型
光スイッチによれば、上述の３次元高分子光導波路によ
る作用，効果に加え、従来よりも高いＳ／Ｎ比が得られ
るようにしながら、例えばＭＥＭＳ利用の光スイッチと
同じ構造のものを転写するだけで簡単に作製でき、安価
であるという利点がある。なお、上述の実施形態にかか
る導波路型光スイッチでは、ダイシングソーによる切断
位置を出力側とし、出力側光導波路６２と切替用光導波
路６３とを切断して、第２積層体７３及びコア層６５′
が、入力側光導波路６１に片持支持されるようにしてい
るが、これに限られるものではない。

【００８４】例えば、３次元高分子光導波路７１′を構
成する第２積層体７３及びコア層６５′と基板８０との
間に形成される中空部８１（７２Ａ）の他方の端部（入
力側）に沿うように、３次元高分子光導波路７１′を構
成する第２積層体７３及びコア層６５′に基板８０の反
対側からダイシングソーによって切り込みを入れること
で、入力側光導波路６２と切替用光導波路６３とを切断
し、第２積層体７３及びコア層６５′が、出力側光導波
路６２に片持支持されるようにすることもできる。この
場合、入力が２つになり、出力が１つになる。

【００８５】また、上述の実施形態にかかる導波路型光
スイッチでは、２次元高分子光導波路を２層積層させた
３次元高分子光導波路（２層のコア層を有する）として
いるが、これに限られるものではなく、２次元高分子光
導波路を複数層積層させても良い。積層数を増やせば、
伝送しうる入力信号（又は出力信号）の数を増やすこと
ができるようになる。

【００８６】例えば、図１２に示すように、２次元高分
子光導波路を３層積層させた３次元高分子光導波路（３
層のコア層を有する）としても良い。つまり、図１２に
示すように、上述のように構成される導波路型光スイッ
チの基板８０とは反対側に、さらに第１積層体７２と同
様の構造の第３積層体７４を、コア層９３を介して積層
させた後に、ダイシングソーによって切断することで、
３層の２次元高分子光導波路を積層させてなる３次元高
分子光導波路（３層のコア層を有する）９０としても良
い。

【００８７】ここで、第３積層体７４は、基板９１と、
クラッド層の凹凸部９２，９２Ａと、を備えて構成され
る。そして、第３積層体７４のクラッド層９２，コア層
９３，第２積層体７３のクラッド層６６からなる１層の
２次元高分子光導波路９５と、第１積層体７２のクラッ
ド層６８，コア層６５，第２積層体７３のクラッド層６
７からなる１層の２次元高分子光導波路７０と、第２積
層体７３（６６，６４，６７）からなる１層の２次元高
分子光導波路６９とを積層させた３次元高分子光導波路
９０によって、入力側光導波路６１が構成される。

【００８８】この入力側光導波路６１には、コア層９
３，６５には光信号は入力されず、コア層６４に光信号
が入力されるようになっている。同様に、第３積層体７
４のクラッド層９２Ａ，コア層９３Ａ，第２積層体７３
のクラッド層６６Ａからなる１層の２次元高分子光導波
路９５と、第１積層体７２のクラッド層６８Ａ，コア層
６５Ａ，第２積層体７３のクラッド層６７Ａからなる１
層の２次元高分子光導波路７０Ａと、第２積層体７３
（６６Ａ，６４Ａ，６７Ａ）からなる１層の２次元高分
子光導波路６９Ａとを積層させた３次元高分子光導波路
９０によって、出力側光導波路６２が構成される。

【００８９】この出力側光導波路６２には、コア層９３
Ａ，コア層６４Ａ，コア層６５Ａのそれぞれを通じて光
信号を伝送しうるようになっている。ここでは、コア層
９３Ａから出力される光信号を出力１とし、コア層６４
Ａから出力される光信号を出力２とし、コア層６５Ａか
ら出力される光信号を出力３としている。また、第２積
層体７３（６６Ｂ，６４Ｂ，６７Ｂ）からなる１層の２
次元高分子光導波路６９Ｂと、コア層６５Ｂと、コア層
９３Ｂ，中空部８１，９４によって、入力側光導波路６
１に片持支持された切替用光導波路６３が構成される。

【００９０】ここでは、切替用光導波路６３の両側（上
下両側）には、基板８０，９１との間に、中空部８１，
９４が形成されており、この中空部８１，９４内を切替
用光導波路６３が移動しうるようになっている。このよ
うに、切替用光導波路６３は、基板８０，９４に対して
垂直方向（上下方向）に沿っていずれの方向（両方向）
にも撓むことができるようになっている。

【００９１】これにより、可携性のある切替用光導波路
６３を撓ませて、中空部９４内へ移動させ、その先端部
近傍を基板９１の表面に押し付けることで、光伝送のた
めの光路を基板９１に対して垂直方向（上方向）に切り
替えることができるようになっている。このように光路
を切り替えることで、積層させた２次元高分子光導波路
のうちの最上層のコア層９３Ａに対して光信号を伝送す
ることができ、積層させた２次元高分子光導波路間（コ
ア層間）が光学的に結合されることになる。

【００９２】一方、可携性のある切替用光導波路６３を
撓ませて、中空部８１内へ移動させ、その先端部近傍を
基板８０（クラッド層８２Ｂ）の表面に押し付けること
で、光伝送のための光路を基板８０に対して垂直方向
（下方向）に切り替えることができるようになってい
る。このように光路を切り替えることで、積層させた２
次元高分子光導波路のうちの最下層のコア層６５Ａに対
しても光信号を伝送することができるため、積層させた
２次元高分子光導波路間（コア層間）が光学的に結合さ
れることになる。

【００９３】この結果、図１２に示すように、切替用光
導波路６３を撓ませない状態（中立状態，中立位置）で
は、入力側光導波路６１のコア層６４に入力された光信
号（入力信号）は、切替用光導波路６３のコア層６４Ｂ
を通じて伝送され、出力側光導波路６２のコア層６４Ａ
から出力されることになる（出力２）。また、上述のよ
うにして切替用光導波路６３を一方向（上側方向）へ撓
ませた状態（上方位置）では、入力側光導波路６１のコ
ア層６４に入力された光信号（入力信号）は、切替用光
導波路６３のコア層６４Ｂを通じて伝送され、出力側光
導波路６２のコア層９３Ａから出力されることになる
（出力１）。

【００９４】さらに、上述のようにして切替用光導波路
６３を他方向（下側方向）へ撓ませた状態（下方位置）
では、入力側光導波路６１のコア層６４に入力された光
信号（入力信号）は、切替用光導波路６３のコア層６４
Ｂを通じて伝送され、出力側光導波路６２のコア層６５
Ａから出力されることになる（出力３）。

【００９５】

【発明の効果】請求項１〜５記載の本発明の３次元高分
子光導波路によれば、光導波路の材料として高分子材料
を用い、２次元高分子光導波路（特に、埋め込み型光導
波路）を複数積層させて３次元光導波路を製造すること
で、光導波路を、簡単に、かつ安価に製造できるように
なり、大容量のデータを高速で伝送できるようになると
いう利点がある。

【００９６】また、凹凸部と基体部又は凹凸部を構成す
る各凹凸部毎に異なる材料を用いることができ、種々の
材料を使用できるようになり、光導波路の高機能化を実
現できるという利点もある。さらに、光導波路の膜厚を
調整でき、光導波路の小型化することもできるという利
点もある。請求項６及び７記載の本発明の導波路型光ス
イッチによれば、光導波路の材料として高分子材料を用
い、２次元高分子光導波路（特に、埋め込み型光導波
路）を複数積層させて３次元光導波路を製造すること
で、光導波路を、簡単に、かつ安価に製造できるように
なり、大容量のデータを高速で伝送できるようになると
いう利点がある。

【００９７】また、光導波路の膜厚を調整でき、導波路
型光スイッチの小型化を図ることができるという利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる３次元高分子光導
波路の全体構成を示す模式的斜視図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の一実施形態にかか
る３次元高分子光導波路の製造方法を説明するための図
である。

【図３】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の一実施形態にかか
る３次元高分子光導波路の製造方法を説明するための図
である。

【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の一実施形態にかか
る３次元高分子光導波路の製造方法を説明するための図
である。

【図５】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の一実施形態にかか
る３次元高分子光導波路の製造方法を説明するための図
である。

【図６】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の一実施形態の変形
例にかかる３次元高分子光導波路の製造方法を説明する
ための図である。

【図７】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の一実施形態の変形
例にかかる３次元高分子光導波路の製造方法を説明する
ための図である。

【図８】本発明の一実施形態にかかる導波路型光スイッ
チの全体構成を示す模式的断面図であって、（Ａ）は切
替用光導波路を撓ませていない状態を示しており、
（Ｂ）は切替用光導波路を撓ませた状態を示している。

【図９】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の一実施形態にかか
る導波路型光スイッチの製造方法を説明するための図で
ある。

【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の一実施形態にか
かる導波路型光スイッチの製造方法を説明するための図
である。

【図１１】本発明の一実施形態にかかる導波路型光スイ
ッチの製造方法を説明するための図である。

【図１２】本発明の一実施形態の変形例にかかる導波路
型光スイッチを説明するための図である。

【符号の説明】 １ コア（コア層） １Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ コア材（コア層，液状
コア樹脂，液状光硬化性樹脂，高分子材料） １Ａａ，１Ｂａ，１Ｃａ，１Ｄａ，１Ｅａ 凹凸部（凸
部，凹凸パターン，所定パターン，コアパターン） １Ａｂ，１Ｂｂ，１Ｃｂ，１Ｄｂ 基体部 ２ クラッド（クラッド層） ２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２F，２Ｇ クラッド
材（クラッド層，液状クラッド樹脂，液状光硬化性樹
脂，高分子材料） ３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ 基板 ４，８ 第１積層体 ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ グレーティング（回折格子） ６，９ 第２積層体 ７ 第３積層体 １０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ 金属
製スタンパ １０Ａａ，１０Ｂａ，１０Ｃａ 凹凸パターン １０Ａｂ，１０Ｂｂ，１０Ｃｂ グレーティング用凹凸
パターン ５０，５６ ３次元高分子光導波路 ５１，５２，５３，５４，５５ ２次元高分子光導波路 ６０ 光導波路型光スイッチ ６１ 入力側光導波路 ６２ 出力側光導波路 ６３ 切替用光導波路 ６４，６４′，６４Ａ，６４Ｂ，６５，６５′，６５
Ａ，６５Ｂ，９３，９３Ａ，９３Ｂ コア ６６，６６′，６６Ａ，６６Ｂ，６７，６７′，６７
Ａ，６７Ｂ，６８，６８′６８Ａ，８２，８２′，８２
Ａ，８２Ｂ，９２，９２Ａ クラッド ６８ａ′ 凹凸部 ６８ｂ′ 基体部 ６９，７０，６９Ａ，６９Ｂ，７０Ａ，９５ ２次元高
分子光導波路 ７１，７１′，７１Ａ，９０ ３次元高分子光導波路 ７２ 第１積層体 ７２Ａ 凹部 ７３ 第２積層体 ７４ 第３積層体 ８０，９１ 基板 ８１，９４ 中空部（開口部，空洞）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高分子材料からなるコアの周囲を前記コ
   アの屈折率よりも低い屈折率の高分子材料からなるクラ
   ッドで覆った２次元高分子光導波路を複数積層してなる
   ことを特徴とする、３次元高分子光導波路。
2. 【請求項２】 前記複数の２次元高分子光導波路のうち
   の一の２次元高分子光導波路が、少なくとも他の２次元
   高分子光導波路と光学的に結合可能であることを特徴と
   する、請求項１記載の３次元高分子光導波路。
3. 【請求項３】 前記一の２次元高分子光導波路及び前記
   他の２次元高分子光導波路のコア部が、グレーティング
   を備え、 前記一の２次元高分子光導波路と前記他の２次元高分子
   光導波路とが、前記グレーティングを介して光学的に結
   合可能であることを特徴とする、請求項２記載の３次元
   高分子光導波路。
4. 【請求項４】 高分子材料からなるコアの周囲を前記コ
   アの屈折率よりも低い屈折率の高分子材料からなるクラ
   ッドで覆った２次元高分子光導波路を複数積層してなる
   ３次元高分子光導波路の製造方法であって、 前記コア又は前記クラッドの形成後に研磨により前記コ
   ア又は前記クラッドの一部を除去する工程を含むことを
   特徴とする、３次元高分子光導波路の製造方法。
5. 【請求項５】 高分子材料からなるコアと、前記コアの
   屈折率よりも低い屈折率の高分子材料からなるクラッド
   とを備える高分子光導波路であって、 型部材を用いて前記凹凸部を有する前記コアを形成し、 形成された前記コアの基体部を研磨により削り取り、 前記基体部を削り取られた前記コアの凹凸部の周囲を前
   記クラッドで覆うことを特徴とする、高分子光導波路。
6. 【請求項６】 入力側光導波路と、出力側光導波路と、
   前記入力側光導波路と前記出力側光導波路との間に設け
   られ、前記入力側光導波路から前記出力側光導波路へと
   伝送される光信号の光路を切り替える切替用光導波路と
   を備える導波路型光スイッチであって、 前記入力側光導波路及び前記出力側光導波路が、高分子
   材料からなるコアと前記コアの屈折率よりも低い屈折率
   の高分子材料からなるクラッドとから構成される２次元
   高分子光導波路を複数積層してなる３次元高分子光導波
   路であり、 前記切替用光導波路が、高分子材料からなるコアと前記
   コアの屈折率よりも低い屈折率の高分子材料からなるク
   ラッドとから構成される可撓性光導波路であり、前記入
   力側光導波路又は前記出力側光導波路のコアに前記切替
   用光導波路のコアが接続されるように片持支持され、前
   記切替用光導波路のコアと前記出力側光導波路のコア又
   は前記入力側光導波路のコアとが光学的に接続されるよ
   うに、前記切替用光導波路を撓ませて光信号の光路を切
   り替えることを特徴とする、導波路型光スイッチ。
7. 【請求項７】 前記切替用光導波路を撓ませる光導波路
   駆動手段を備えることを特徴とする、請求項６記載の導
   波路型光スイッチ。