JP2003161851A - 光導波路の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コアとクラッドの間の空隙の発生の抑制と、
クラッド内におけるコア材からなるコアと連続する中間
層の形成を抑制して、光導波性能を向上し、しかも簡略
化された工程にて光導波路を製造することができる光導
波路の製造方法を提供する。 【解決手段】 クラッド材で形成されると共に上面にコ
ア形成用の溝２が設けられた基材１の上面上と溝２内と
に液体状のコア材料３を配置する。コア材料３を硬化さ
せて溝２内にコア６を形成する。このコア材料３の硬化
途中において基材１の上面上からコア材料３の過剰分を
除去する。クラッド材からなるカバー材４を基材１の上
面に配置すると共にこのカバー材４にて溝２の上部開口
を閉塞する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信分野、光情
報分野で使用される光デバイスを構成するための光導波
型素子等における光導波路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、平面型光導波路のスプリッタ等の
作製は、材料として、石英ガラスや誘電体結晶等を用い
る場合が多く、その製法は、フォトリソグラフィ、ドラ
イエッチングプロセスの組み合わせが中心で、プロセス
が複雑で、装置コストも高価であるために、大量生産に
は適しない工程であり、材料コストも高価であった。

【０００３】そこで、近年は高分子系材料を用いた光導
波路の作製が注目されている。具体的な材料としてはＰ
ＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）やポリスチレン等
のような透明性に優れた高分子材料をコア材とし、コア
材よりも屈折率が低い高分子材料をクラッド材としたコ
ア−クラッド構造の平面型光導波路（ポリマー導波路）
が作製されている。

【０００４】ポリマー導波路の作製方法としては、基材
の作製にあたって、フォトレジストを用いて一枚毎に反
応性イオンエッチングを行う方法や、導波路のコアパタ
ーンを表面に加工した型を用いる射出成形や、溶融状態
の高分子に金型を押し当て形状を転写するホットエンボ
ス法等といった量産性に優れた製造方法の検討がなされ
ている。また、これらの方法で作製された基材に設けら
れた溝等のコア形成領域に基材よりも屈折率の高いコア
樹脂を滴下し、これを硬化させてコア−クラッド構造を
形成する方法も検討されている。

【０００５】しかし、コア樹脂は硬化の際収縮するた
め、この方法ではコア樹脂液の滴下量制御が難しく、多
すぎると図１３（ａ）に示すようにカバー材４と基材１
の隙間から光が漏れ、また少なすぎるとクラッドと光が
導波するコア６との間に隙間が生じ、その隙間部分で導
波する光があり、その分、光の導波効率が低下してしま
う（図１３（ｃ）参照）。そのため、コア樹脂の滴下、
硬化というプロセスを複数回行うなどの対策が検討され
ている（特開２００１−２２８３５０公報参照）。しか
し、この方法では複数回コア樹脂の滴下、過剰樹脂除
去、樹脂硬化を複数回繰り返すこととなるため、作製に
時間を要するという問題がある。

【０００６】また、特開平８−３２７８４２号公報に開
示されているように、硬化収縮の少ない材料を用いてコ
アを形成することも提案されているが、それでも収縮を
ゼロにすることは難しいものである。またこの公報に
は、収縮を考慮して予めコア樹脂を多く滴下し、余剰分
をコア樹脂硬化後にドライエッチングや研磨等により除
去する製造方法も記載されているが、コア樹脂の硬化後
の除去は、コア表面の粗度が増大するため光導波性能が
低下したり、工程が複雑になってしまうといった問題が
ある。特に、コア樹脂表面の粗度は光導波路の光学特性
に大きく関与するために、本来可能な限り平滑にするこ
とが好ましい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の点に鑑
みてなされたものであり、コアとクラッドの間の空隙の
発生を抑制すると共に、クラッド内にコア材からなる中
間層がコア材と連続するように形成されることを抑制し
て、光導波性能を向上することができ、しかも簡略化さ
れた工程にて光導波路を製造することができる光導波路
の製造方法を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る光導波路
の製造方法は、クラッド材で形成されると共に上面にコ
ア形成用の溝２が設けられた基材１の上面上と溝２内と
に液体状のコア材料３を配置し、コア材料３を硬化させ
て溝２内にコア６を形成し、このコア材料３の硬化途中
において基材１の上面上からコア材料３の過剰分を除去
することを特徴とするものである。

【０００９】また請求項２の発明は、請求項１におい
て、クラッド材からなるカバー材４をコア材料３が配置
されている基材１の上面側から基材１に向けて、カバー
材４と基材１上面との間隔がコア材料３を介して所定の
長さとなるまで押圧することにより、基材１の上面から
コア材料３の過剰分を除去することを特徴とするもので
ある。

【００１０】また請求項３の発明は、請求項１又は２に
おいて、クラッド材からなるカバー材４を基材１の上面
側に配置した状態で、カバー材４の上面でころ状の回転
体７を回転させながら移動させると共にこの回転体７か
らカバー材４に向けて押圧力をかけることにより、基材
１の表面からコア材料３の過剰分を除去することを特徴
とするものである。

【００１１】また請求項４の発明は、請求項３におい
て、外周面が弾性体８にて被覆された回転体７を用いる
ことを特徴とするものである。

【００１２】また請求項５の発明は、請求項１におい
て、基材１上面に配置されたコア材料３の過剰分をスキ
ージングにより除去して基材１表面におけるコア材料３
の厚みが所定の厚みとなるようにすることを特徴とする
ものである。

【００１３】また請求項６の発明は、請求項１乃至５の
いずれかにおいて、基材１の上面側に対して、予めコア
材料３との濡れ性を向上させる表面処理を施すことを特
徴とするものである。

【００１４】また請求項７の発明は、請求項６におい
て、コア材料３との濡れ性を向上させる表面処理を、基
材１の溝２の内面にのみに施すことを特徴とするもので
ある。

【００１５】また請求項８の発明は、請求項１乃至７の
いずれかにおいて、溝２内に配置されたコア材料３を選
択的に硬化させることを特徴とするものである。

【００１６】また請求項９の発明は、請求項８におい
て、コア材料３として特定の電磁波Ｄの照射を受けて硬
化するものを用い、パターンマスク９を介してコア材料
３に電磁波Ｄを照射することにより溝２内に配置された
コア材料３に対して選択的に電磁波Ｄを照射してコア材
料３を硬化させることを特徴とするものである。

【００１７】また請求項１０の発明は、請求項８におい
て、コア材料３として特定の波長の光の照射を受けて硬
化するものを用い、前記の特定の波長を有するレーザ光
ＬＳを溝２内に配置されたコア材料３に照射してコア材
料３を硬化させることを特徴とするものである。

【００１８】また請求項１１の発明は、請求項８におい
て、コア材料３として特定の電磁波Ｄの照射を受けて硬
化するものを用い、溝２の端部から溝２内に向けて前記
の特定の電磁波Ｄを照射することにより溝２内のコア材
料３内に電磁波Ｄを導波させてコア材料３を硬化させる
ことを特徴とするものである。

【００１９】また請求項１２に係る光導波路の製造方法
は、クラッド材で形成されると共に上面にコア形成用の
溝２が設けられた基材１の溝２内に、液体状のコア材料
をその液面の位置が溝の上部開口と同一位置又はそれよ
りも低い位置となるように配置し、コア材料３を硬化さ
せて溝２内にコア６を形成し、溝２内にクラッド材から
なるカバー材４をコア６に密接させて設けることを特徴
とするものである。

【００２０】また請求項１３の発明は、請求項１２にお
いて、基材１の溝２内にコア材料３を配置した後、伸縮
性を有するカバー材４を基材１の上面に溝２の上部開口
を閉塞するように配置して基材１に接合し、この状態で
コア材料３を硬化させて、コア材料３の硬化収縮に追随
してカバー材４を伸長させることにより、溝２内に形成
されるコア６に対してカバー材４を密接させることを特
徴とするものである。

【００２１】また請求項１４の発明は、請求項１２にお
いて、基材１の溝２内にコア材料３を配置した後、コア
材料３を硬化させて溝２内にコア６を形成し、次いで液
体状のクラッド材料を基材１の上面上と、溝２内のコア
６よりも上方とに配置し、このクラッド材料を硬化させ
てその硬化成形物からなるカバー材４を基材１に接合す
ることを特徴とするものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００２３】まず、図１〜１３に示す実施形態について
説明する。

【００２４】本実施形態における光導波路Ａの製造工程
は、基材１形成工程、コア材料配置工程、半硬化工程、
過剰分除去工程、本硬化工程及びカバー材接合工程で構
成される。

【００２５】基材１形成工程では、光導波路Ａのクラッ
ド５を構成する基材１を作製する。この基材１はコア６
よりも屈折率が小さい高分子材料の成形体であるクラッ
ド材から構成されるものであり、その材質は、コア６を
構成する材料（コア材）との関係で適宜選択される。

【００２６】基材１は図示の例では平板状に形成され、
上面は平坦に形成される。この基材１の上面には上方に
開口するコア形成用の溝２が設けられる。

【００２７】基材１を作製するにあたっては、例えばま
ず上面が平坦なクラッド材からなる基材１を金型成形等
で作製し、この基材１を加熱軟化させた状態でその上面
に、溝２の形状に合致する突部を設けた金型を押圧する
ことにより溝２を基材１に転写するホットエンボス加工
を行うことができる。また、液状樹脂からなるクラッド
材料による射出成形等の金型成形によってクラッド材か
らなる基材１を作製すると共に、この金型成形におい
て、成形用の金型に予め溝２に対応する突部を設けてお
き、基材１の成形と同時に溝２を形成することもでき
る。

【００２８】この溝２の本数や形状は、光導波路Ａの用
途に応じて適宜設計されるものであり、一本の溝２を形
成しても、複数本の溝２を形成しても良く、また複数の
分岐を有するスプレッド状の溝２を形成しても良い。

【００２９】コア材料配置工程では、上記のように形成
される基材１に対して液体状のコア材料３を配置する。
コア材料３としては、モノマーあるいオリゴマーと、重
合開始剤等との混合物から構成される光硬化性又は熱硬
化性の液状樹脂を用いることができ、成形硬化すること
により高分子材料の成形体であるコア材が得られるもの
を用いる。

【００３０】コア材料３は、基材１の上面側に塗布する
などして配置される。このときコア材料３は基材１の溝
２内にも流入させて配置する。すなわち、このときコア
材料３は、溝２内に完全に充填されるために必要とされ
る量よりも過剰な量が基材１の上面側に配置され、これ
により、コア材料３が基材１の溝２内に充填されて配置
されると共に、更に溝２の上方に盛られて配置される。

【００３１】半硬化工程では、コア材料配置工程におい
て基材１に対して配置されたコア材料３の硬化を進行さ
せて、完全には硬化されていない半硬化状態とする。こ
の硬化方法は、コア材料３の種類に応じた適宜の方法が
用いられるものであり、例えばコア材料３として熱硬化
性の液状樹脂を用いる場合には加熱を行い、また光硬化
性の液状樹脂を用いる場合はこのコア材料３を硬化させ
る特定波長の電磁波Ｄを照射する。

【００３２】過剰分除去工程では、半硬化工程を経た後
に、基材１の上面からコア材料３の過剰分を除去する。

【００３３】本硬化工程では、過剰分除去工程を経た
後、半硬化工程と同様の手法によりコア材料３の硬化を
更に進行させてコア材料３を完全に硬化させ、コア材か
らなるコア６を形成する。

【００３４】カバー材接合工程では、クラッド材から形
成されるカバー材４を基材１の上面側に配置して接合
し、基材１の溝２の上部開口をカバー材４にて閉塞す
る。カバー材４の接合を行う時期は、本硬化工程の後に
は限られず、上記各工程の詳細に応じて、コア材料配置
工程と半硬化工程との間、半硬化工程と本硬化工程との
間、あるいはこれらの工程の途中などに行う場合もあ
る。

【００３５】上記のクラッド材及びコア材料３の組成
や、溝２の寸法（すなわち形成されるコア６の寸法）
は、適宜設定されるものである。

【００３６】その具体例を挙げると、一般的な光通信用
波長帯である１．５μｍや１．３μｍの単一モード（シ
ングルモード）の光波を導波させる場合には、例えばコ
ア材料３として成形硬化することによりメタクリレート
系樹脂（波長１３００ｎｍでの屈折率１．４８５１）か
らなるコア材を形成する液状樹脂を用い、また基材１及
びカバー材４を構成するクラッド材としてポリメチルメ
タクリレート（波長１３００ｎｍでの屈折率１．４８１
０）を用いることができる。このとき、基材１に形成す
る溝２は、幅４〜１０μｍ、深さ４〜１０μｍの、断面
略正方形状に形成することが好ましいものであり、６μ
ｍ×６μｍ程度の寸法に形成することが最適である。

【００３７】またマルチモードの光波を導波させる場合
には、例えばコア材料３として成形硬化することにより
メタクリレート系樹脂（波長６５０ｎｍでの屈折率１．
５６）からなるコア材を形成する液状樹脂を用い、また
基材１及びカバー材４を構成するクラッド材としてポリ
メチルメタクリレート（波長６５０ｎｍでの屈折率１．
４９１０）を用いることができる。このとき、基材１に
形成する溝２は、断面略正方形状に形成することが好ま
しいものであり、１２０μｍ×１２０μｍ程度の寸法に
形成することが最適である。

【００３８】上記のような工程を経ることにより、溝２
内に形成されたコア材からなるコア６の周囲に、基材１
とカバー材４とからなるクラッド５が配置されたコア−
クラッド構造を有する光導波路Ａが形成される。

【００３９】本発明では、コア材料配置工程にて配置さ
れたコア材料３を半硬化工程にて半硬化させた後に、過
剰分除去工程でコア材料３の過剰分を除去するために、
コア材料３の硬化物であるコア材を溝２内に容易に過不
足なく充填することができ、光導波路Ａの光導波性能を
向上することができる。

【００４０】すなわち、半硬化工程及び本硬化工程にお
けるコア材料３の硬化の過程では、コア材料３の硬度と
体積との経時変化は図１５に示すようなものとなり、コ
ア材料３は硬化が進行するに従って硬化収縮により体積
が減少する、いわゆるトレードオフの関係にある。ここ
で、コア材料３の硬化が進行していない状態では過剰分
のコア材料３を除去しようとしても、それ以後に発生す
るコア材料３の硬化収縮が大きいために正確に過剰分を
除去することが困難でコア材を溝２内に過不足なく充填
することが難しくなるものであり、またコア材料３が完
全に硬化してコア材が形成された後に、このコア材から
過剰分を除去しようとしても、硬度の高いコア材から過
剰分を除去するのは困難となり、また研磨等により過剰
分を除去しようとするとコア材の外面が粗面化されて光
導波性能が劣化してしまう。

【００４１】これに対して本発明では、コア材料３の硬
化反応を進行させて半硬化状態とすることによりコア材
料３の硬化収縮を進行させた後に、コア材料３の過剰分
を除去するようにして、コア材料３の硬化過程の途中で
コア材料３の除去を行うようにしたものであり、このた
め、コア材料３の過剰分の除去後のコア材料３の硬化収
縮が低減されることとなって、コア材を溝２内に過不足
なく充填させるためのコア材料３の除去量の調整が容易
となり、除去量が多すぎて図１３（ｃ）に示すように硬
化収縮によって溝２内に空隙が形成されたり、また除去
量が少なすぎて図１３（ａ）に示すようにクラッド５を
構成する基材１とカバー材４との間に残存するコア材料
３によりコア６と連続する中間層２７が形成されたりす
ることを防止することができる。このため、図１３
（ｂ）に示すような、コア６とクラッド５の間の空隙の
発生が抑制されると共に、クラッド５内にコア材からな
る中間層２７がコア材と連続するように形成されること
が抑制された光導波路Ａを得ることができ、光導波路Ａ
の光導波性能を向上することができるものである。

【００４２】また、半硬化状態にあるコア材料３の過剰
分を除去することから、コア材料３の粘性が低く流動性
が確保された状態で過剰分の除去を行うことができ、こ
の過剰分の除去が容易に行われるものであり、また過剰
分が除去された後に形成されるコア材の表面が粗面とな
るのを抑制して、コア６における光導波性能の劣化を防
止することができるものである。

【００４３】以下に、具体的な光導波路Ａの製造工程を
説明する。

【００４４】図１に光導波路Ａの製造工程の一例を示
す。

【００４５】図１（ａ）は基材１形成工程にて得られた
基材１を示すものであり、上面側には複数本（四本）の
溝２が並列に形成されている。

【００４６】図１（ｂ）はコア材料配置工程により基材
１にコア材料３が配置された様子を示すものであり、塗
布などにより配置されたコア材料３は、溝２内を完全に
充填すると共に、基材１の上面の略全面に亘って上方に
盛り上がるように配置されている。但し、コア材料３の
粘度によっては、上方に盛り上がらない場合もある。

【００４７】次いで、図１（ｃ）に示す半硬化工程にお
いて、コア材料３の硬化を進行させてコア材料３を半硬
化状態とする。図示の例ではコア材料３として紫外線硬
化性の液状樹脂を用いた例を示しており、基材１の下面
側からコア材料３に向けて、ＵＶランプ等からの例えば
出力１２５Ｗ、ピーク波長３６５ｎｍの紫外線Ｌを１０
秒間程度照射することにより、コア材料３を半硬化状態
とする。

【００４８】次いで、過剰分除去工程において、図１
（ｄ）に示すように、カバー材４を基材１の上方側に配
置し、シリンダ機構等で駆動するプレス治具２０をカバ
ー材４の上面に向けて駆動することにより、カバー材４
を基材１に向けて押圧する。このとき基材１の表面上に
配置されたコア材料３の過剰分が、基材１とカバー材４
との間の隙間から外方に流出して除去される。

【００４９】次に、図１（ｅ）に示す本硬化工程におい
て、溝２内に配置されている半硬化状態のコア材料３に
更に上記の紫外線Ｌを照射し、完全に硬化させることに
より溝２内にコア６を形成する。そして、このとき同時
にカバー材４とコア材料３が接着され、カバー材４と基
材１とが接合される。またこの過程では、コア材料３の
硬化収縮量が低減されているために、溝２内に空隙が発
生することが防止され、溝２内がコア材料３によって隙
間無く充填される。これにより、基材１とカバー材４と
が一体となったクラッド５によってコア６が囲まれたコ
ア−クラッド構造が形成されるものである。

【００５０】このように形成された光導波路Ａは、優れ
た光導波性能を有するものであり、例えばシングルモー
ドの光導波路Ａを形成した場合に、図１４に示すように
光導波路Ａの端面に露出するコア６の端部にそれぞれ光
ファイバーケーブル２６を接続して、コア６の一端側に
接続された光ファイバーケーブル２６からコア６内にシ
ングルモードの光波を送出すると共に、他端側に接続さ
れた光ファイバーケーブル２６から光波を導出するなど
して、コア６内にシングルモードの光波を導波させた際
における伝搬損失を、０．３ｄＢ／ｃｍ程度にまで抑制
することが可能となる。

【００５１】上記の例ではカバー材４はコア材料３を半
硬化状態とした後に基材１に対して配置しているが、硬
化工程の前に基材１の上面側に押圧力をかけずに配置し
た後、硬化工程においてコア材料３の硬化反応を進行さ
せ、この硬化途中に基材１に向けて押圧して過剰分のコ
ア材料３を除去するようにしてもよい。また上記の例で
はコア材料３として紫外線硬化性の液状樹脂を用いた場
合を挙げており、コア材料３の硬化はＵＶランプからの
紫外線の照射により行っているが、コア材料３の硬化は
コア材料３の種類に応じた適宜の手法が用いられる。

【００５２】図２に、コア材除去工程におけるコア材料
３の過剰分の除去方法の他例を挙げる。図示の例では、
図１（ａ）〜（ｃ）に示すような工程を経て基材１に配
置されたコア材料３を半硬化状態とした後、図１（ｄ）
に示すものと同様にカバー材４を基材１の上面側に配置
して、このカバー材４を基材１側に向けて押圧するもの
であるが、このとき、カバー材４は基材１との間の間隔
が所定の長さとなるまで押圧し、カバー材４と基材１と
の間の間隔がこのような所定の長さとなったら、その状
態を保持する。このとき基材１の表面上に配置されたコ
ア材の過剰分が、基材１とカバー材４との間の隙間から
外方に流出して除去されて、基材１とカバー材４との間
には基材１とカバー材４との間隔に依存した所定量のコ
ア材料３が残存する。

【００５３】次いで、基材１に残存するコア材料３に紫
外線を照射するなどして硬化反応を進行させることによ
り完全に硬化させて、溝２内にコア６を形成する（本硬
化工程）。この過程では、コア材料３の硬化収縮によっ
て基材１とカバー材４の間に配置されていたコア材料３
が溝２内に引き込まれ、溝２内がコア材料３によって隙
間無く充填されるものである。またこのように基材１の
表面上のコア材料３が溝２内に侵入するに伴って、基材
１とカバー材４との間の間隔が縮小して基材１とカバー
材４とが密接すると共にカバー材４が溝２の上部開口を
閉塞する。

【００５４】そして、カバー材４は本硬化工程により形
成されるコア材が接着層となることにより、基材１に密
着・接合され、基材１とカバー材４とが一体となったク
ラッド５が形成される。そして溝２内に形成されたコア
６は、このクラッド５によって囲まれることとなり、コ
ア−クラッド構造が形成される。

【００５５】このようにすると、本硬化工程においても
コア材料３はわずかに硬化収縮するものであるが、コア
材を溝２内に過不足なく充填するための、コア材料３の
硬化収縮に伴う不足分を、基材１とカバー材４との間に
残存させることができ、溝２内における空隙の発生を更
に確実に防止することができる。

【００５６】ここで、カバー材４の押圧時のカバー材４
と基材１との間の間隔は、コア材料３である液状樹脂の
組成、カバー材４の配置時におけるコア材料３の硬化反
応の進行度合い、雰囲気温度等に応じて適宜調整され、
基材１とコア材料３との間に残存するコア材料３の量
が、コア材料３の硬化収縮の際に形成されるコア材によ
って溝２内が完全に充填されると共に、コア材料３の硬
化後に溝２の部分以外の基材１とカバー材４との間にコ
ア材料３が残存しなくなる量となるようにする。例えば
本実施形態において、溝２の深さ及び幅寸法が５〜１０
μｍの範囲のときには、カバー材４と基材１との間の間
隔を０．５〜５μｍの範囲とすることが好ましい。但
し、コア６における光の導波を阻害しない程度であれ
ば、基材１とカバー材４との間におけるコア６と連続す
るコア材料３の残存が許容されるものであり、本実施形
態においては基材１とカバー材４との間にコア材料３の
残存によりコア材から成る層（中間層２７）が形成され
ても、その厚みが１μｍ以下であれば、良好な光導波性
能が得られる。

【００５７】また、過剰分除去工程においてカバー材４
に押圧力をかけることによりコア材料３の過剰分を除去
するにあたっては、図３に示すように、回転体７を用い
ることもできる。

【００５８】図示の例では、まず上記と同様の条件でコ
ア材料３を半硬化状態とした後、基材１の上面側にカバ
ー材４を配置する。

【００５９】次いで、円柱ころ状の軸回転可能な回転体
７を、その周面がカバー材４の上面と接触するようにし
てカバー材４の一端縁に配置し、この回転体７にカバー
材４に向かう一定の押圧力をかけながら回転させて、カ
バー材４の他端縁に向けて移動させる。このとき回転体
７はプランジャー２２に対して軸回転自在に接続すると
共にこのプランジャー２２をエアシリンダに接続し、エ
アシリンダを駆動することにより回転体７からカバー材
４に、例えば０．１９６〜４．９ＭＰａ（２〜５０ｋｇ
／ｃｍ²）の所定の押圧力がかかるようにする。

【００６０】このとき、カバー材４には一端縁から他端
縁にかけて順に一定の押圧力がかけられ、これに伴って
基材１の表面上に配置されたコア材の過剰分が、基材１
とカバー材４との間の隙間から絞り出されて除去され
る。

【００６１】次いで、上記の場合と同様にしてコア材料
３を硬化させてコア−クラッド構造を形成するものであ
る。

【００６２】上記の回転体７は、本実施形態では直径１
０ｍｍ程度のものを用いることができるが、この回転体
７の直径は、基材１、カバー材４、溝２等の寸法などに
応じて、適宜設定することが可能である。

【００６３】このようにしてコア材料３の過剰分を除去
するようにすると、カバー材４の全面に亘って均一な押
圧力をかけることが容易となり、コア材料３の過剰分を
高精度に除去することが可能となる。すなわち、図１
（ｄ）や図２に示すようにプレス治具２０を介してカバ
ー材４を押圧する場合には、カバー材料４の上面とプレ
ス治具２０の押圧面とが正しく平行になっていないとカ
バー材料４の全面に均一な押圧力をかけることが困難と
なり、このカバー材料４の上面とプレス治具２０の押圧
面の位置関係の調整が煩雑となるが、図３に示すもので
はカバー材４と回転体７との間の精密な位置関係の調整
を行うことなく、カバー材４の全面に亘って容易に均一
な押圧力をかけることができる。このため過剰分の除去
後に基材１とカバー材４との間を全面に亘って密着さ
せ、あるいは基材１とカバー材４の間隔を全面に亘って
均一なものとすることができ、基材１とカバー材４との
間におけるコア材料３の残存量を高精度に制御すること
ができるものである。

【００６４】また、このように回転体７を用いてカバー
材４に押圧力をかける場合には、図４に示すように、回
転体７としてその外周面がゴム等の弾性体８で被覆され
たものを用いることが好ましい。このようにすると、回
転体７にてカバー材４を押圧する際に回転体７の外周と
カバー材４とが密着して、カバー材４に均一な押圧力を
かけることが更に容易なものとなり、また、回転体７を
回転させてカバー材４上を移動させる際にはカバー材４
と回転体７との間の摩擦係数が大きくなって、回転体７
の外周とカバー材４との間に滑りが発生しにくくなる。
このように回転体７が滑らずにカバー材４上を回転して
移動すると、カバー材４に対して横向きの摩擦力がかか
らなくなり、カバー材４の押圧時にカバー材４が基材１
に対して移動して位置ずれすることが防止される。

【００６５】図５に、コア材料３の過剰分の除去方法の
他例を挙げる。図示の例では、上記と同様の条件でコア
材料３を半硬化状態とした後、基材１の上面側にスキー
ジ２３をかけて（スキージング）、コア材料３の過剰分
を除去する。このとき、基材１の上面に配置されたコア
材料３を全て除去しても良いが、本硬化工程におけるコ
ア材料３の硬化収縮に伴うコア材料３の不足分を確保し
て空隙の発生を確実に抑制するためには、好ましくは基
材１の上面から突出するコア材料３の液面高さが２〜３
μｍとなるようにコア材料３を除去する。

【００６６】このようにスキージングによりコア材料３
の過剰分を除去すると、この過剰分の除去を高精度に行
うことができる。スキージ２３は、金属等からなるブレ
ード状のものを用いることができ、特にその先端をナイ
フ状等の鋭利な形状とすると、コア材料３の除去量を更
に高精度に制御することができる。

【００６７】次に、図示はしていないが、基材１の上面
側にカバー材４を配置し、この状態で基材１に残存する
コア材料３の硬化を進行させて完全に硬化させ、溝２内
にコア６を形成する。この過程では、コア材料３の硬化
収縮によって基材１の表面上に配置されていたコア材料
３が溝２内に引き込まれ、溝２内がコア材料３によって
隙間無く充填されるものである。またこのように基材１
の表面上のコア材料３が全て溝２内に侵入するに伴っ
て、基材１とカバー材４との間の間隔が縮小して基材１
とカバー材４とが密接すると共にカバー材４が溝２の上
部開口を閉塞する。

【００６８】そして、カバー材４は本硬化工程により形
成されるコア材が接着層となることにより、基材１に密
着・接合され、基材１とカバー材４とが一体となったク
ラッド５が形成される。そして溝２内に形成されたコア
６は、このクラッド５によって囲まれることとなり、コ
ア−クラッド構造が形成される。

【００６９】上記の例においても、コア材料３の硬化は
コア材料３の種類に応じた適宜の手法が用いられる。

【００７０】また、基材１に残存させるコア材料３の基
材１表面からの突出する液面の高さは、コア材料３であ
る液状樹脂の組成、カバー材４の配置時におけるコア材
料３の硬化反応の進行度合い、雰囲気温度等に応じて適
宜調整され、基材１とコア材料３との間に残存するコア
材料３の量が、コア材料３の硬化収縮の際に形成される
コア材によって溝２内が完全に充填されると共に、コア
材料３の硬化後に溝２の部分以外の基材１とカバー材４
との間にコア材料３が残存しない量となるようにする。
但し、コア６における光の導波を阻害しない程度であれ
ば、基材１とカバー材４との間におけるコア材料３の残
存が許容されるものであり、本実施形態においては基材
１とカバー材４との間にコア材料３の残存によりコア材
から成る層（中間層２７）が形成されても、その厚みが
１μｍ以下であれば、良好な光導波性能が得られる。

【００７１】また、超音波振動を付与したりして、過剰
分のコア材料３の排出を促進させることも有効な手段で
ある。また、基材１とカバー材４との間から真空脱気に
よりコア材料３の排出を促進させる手段もある。

【００７２】尚、過剰分除去工程におけるコア材料３の
過剰分の除去方法は上記のようなものに限られず、他の
機械的な方法を用いたり、エッチング処理を施したり、
あるいは吸着材によりコア材料３を吸着したりしても良
い。

【００７３】また、カバー材接合工程における基材１と
カバー材４との接合方法は本硬化工程にて形成されるコ
ア材を接着層とするものに限られず、各工程の詳細な態
様に応じた適宜の手法が用いられるものであり、例えば
カバー材４に熱を付与して基材１に融着したり、熱硬化
性又は光硬化性の接着剤により接着しても良い。

【００７４】上記のような光導波路Ａの製造工程におい
ては、コア材料配置工程に先だって、基材１のコア材料
３が配置される面に、予めコア材料３との濡れ性を向上
させるための表面処理を施すことが好ましい。このよう
にすると、コア材料配置工程においてコア材料３を基材
１の上面側に配置する場合にコア材料３を基材１に対し
て容易に配置することができるものであり、特に溝２の
内面にコア材料３が容易に流入して配置され、コア材料
３が溝２内に空隙なく配置される。

【００７５】基材１に対する表面処理としては、例えば
基材１の上面及び溝２の内面にプラズマ処理を施すこと
ができる。

【００７６】具体的には、まず溝２が形成された基材１
を真空チャンバー内に配置し、この真空チャンバー内に
酸素を供給して減圧酸素雰囲気（０．１〜１０Ｐａ）と
する。この状態で、真空チャンバー内に出力１００Ｗ程
度でプラズマを発生させて３０秒間程度処理することに
より、基材１表面に図６（ａ）に示すようにプラズマＰ
を作用させ、基材１表面を改質するものである。

【００７７】表面改質処理は、上記のようなプラズマ処
理に限られるものではなく、コア材料３やクラッド材料
の種類に応じた、適宜の処理を行うことができる。また
上記のようにプラズマ処理を行う場合には、その雰囲
気、プラズマ出力等の処理条件は基材１を構成するクラ
ッド材料の種類に応じた適宜の条件とすることができる
が、プラズマ出力が高すぎると基材１表面におけるプラ
ズマの衝突による表面粗化の度合いが大きくなりすぎて
光導波路Ａの光導波特性が低下するため、このような不
具合が発生しないように、適宜処理条件を調整するよう
にする。

【００７８】また、このように基材１に対して表面処理
を施すにあたっては、基材１の上面側において溝２の内
面のみにコア材料３との濡れ性を向上させるための表面
処理を施すことができる。このようにすれば、コア材料
配置工程において基材１の上面側にコア材料３を配置し
た際に、コア材料３が溝２内に集中的に配置されて空隙
の発生が更に抑制される。また、本硬化工程における硬
化収縮に伴う不足分のコア材料３を基材１の上面に残存
させる場合には、本硬化工程において、コア材料３との
濡れ性が向上されていない基材１の上面に配置されたコ
ア材料３が硬化収縮に伴って溝２内に容易に侵入するこ
ととなり、コア６における空隙の発生が更に抑制される
と共に基材１とカバー材４との間の中間層２７の形成が
更に抑制されて、更に光導波性能が向上する。

【００７９】このように基材１の上面において溝２の内
面のみに表面処理を行うにあたっては、例えば上記のよ
うなプラズマ処理による表面処理を行う場合には、図６
（ｂ）に示すように、予め基材１の上面の、溝２の形成
位置を除く全面に紫外線硬化性樹脂等からなる保護マス
ク２４を設けておく。このようにすると、基材１の上面
では溝２が形成された箇所が保護マスク２４により保護
されてプラズマ処理が施されなくなり、溝２の内面のみ
にプラズマ処理が施される。そして、プラズマ処理の終
了後、コア材料配置工程に先だって、保護マスク２４を
除去しておくものである。

【００８０】また、表面処理をレーザ光の照射により行
うようにして、このレーザ光の照射を溝２の内面のみに
行うようにしても良い。例えば、溝２が形成された基材
１を減圧酸素雰囲気中に配置し、この状態で、ＫｒＦエ
キシマレーザをエネルギー密度０．５〜１０ｍＪ／ｍｍ
²の条件で溝２の内面のみに照射すると、溝２の内面の
みに容易に表面処理を施すことができる。

【００８１】また、上記の場合とは逆に、基材１の上面
側の、溝２の内面を除く上面に、コア材料３との濡れ性
を低減させる表面処理を施すことにより、溝２の内面に
おけるコア材料３との濡れ性を相対的に向上させること
もできる。この濡れ性を低減させる表面処理としては、
例えばヘキサフロオロイオウ、テトラフルオロメタン、
ヘキサフルオロエタン等のフッ素化合物を用いたプラズ
マ処理により、溝２がマスクにより遮蔽された状態の基
材１の表面をフッ素基に置換する方法等がある。このよ
うにしても、上記の場合と同様に、コア６における空隙
の発生を更に抑制すると共に基材１とカバー材４との間
の中間層２７の形成を更に抑制し、光導波性能を更に向
上することができる。

【００８２】また、半硬化工程では、溝２内に配置され
たコア材料３を選択的に硬化させることが好ましいもの
であり、このようにすれば、コア材料３の過剰分を除去
する前にコア材料３を半硬化状態とするときに、溝２内
に配置されているコア材料３を選択的に半硬化状態とす
ると共に、基材１の上面に配置されたコア材料３の硬化
を進行させないようにすることができる。この状態でコ
ア材料３の過剰分を除去すると、硬化が進行せずに流動
性が維持されたコア材料３を除去することとなって、コ
ア材料３の過剰分を容易に除去することができ、過剰分
の除去量の制御が更に容易となり、中間層２７の形成を
更に確実に抑制することができる。またコア材料３を局
所的に硬化させれば良いものであるから、コア材料３を
効率良く硬化させることができる。

【００８３】コア材料３を選択的に硬化させるにあたっ
ては、例えばコア材料３として紫外線硬化性の液状樹脂
を用いる場合には、図７に示すように紫外線Ｌを基材１
の上面側以外の方向、例えば側方や下方から溝２内のコ
ア材料３に向けて照射するようにし、このとき好ましく
は指向性の高い紫外線レーザを照射したり、あるいは紫
外線をレンズ等で溝２内のコア材料３に集光する。この
ようにすれば、基材１の上面に配置されたコア材料３に
は紫外線が照射されず、溝２内において選択的にコア材
料３が硬化される。また、このとき溝２の両端のコア材
料３を先に硬化させる場合には過剰なコア材料３の排出
が阻害されるので、基材１の中央部付近から端部に向け
て順次コア材料３を硬化させることが望ましい。

【００８４】また、図示の例では紫外線Ｌを基材１の側
方から照射するものであるが、このとき紫外線Ｌが照射
される側の基材１の側方において、基材１の上面から盛
り上がったコア材料３への紫外線Ｌの照射を遮蔽するマ
スク材２５を配置しているものであり、このため、基材
１の上面から盛り上がったコア材料３の硬化が進行する
ことを更に確実に防止することができる。

【００８５】また、コア材料３として、紫外線以外の電
磁波Ｄの照射を受けて硬化するものを用いる場合でも、
上記の場合と同様に溝２内に電磁波Ｄを集光して、コア
材料３を選択的に硬化させることができる。

【００８６】また、コア材料３として熱硬化性の液状樹
脂を用いる場合には、赤外線を上記の紫外線等の場合と
同様に、赤外線を基材１の上面側以外の方向、例えば側
方や下方から溝２内のコア材料３に向けて照射するよう
にし、このとき好ましくは指向性の高い赤外線を照射し
たり、あるいは赤外線をレンズ等で溝２内のコア材料３
に集光する。このようにすれば、基材１の上面に配置さ
れたコア材料３には赤外線が照射されず、溝２内におい
て選択的にコア材料３が硬化される。

【００８７】また、上記のように紫外線や赤外線等の特
定の電磁波Ｄの照射を受けて硬化するコア材料３を用い
る場合に、基材１にこの特定の電磁波Ｄを吸収し、ある
いは反射するパターンマスク９を設けることにより、溝
２内に配置されたコア材料３に選択的に電磁波Ｄを照射
することができる。このパターンマスク９の材質として
は、紫外線によりコア材料３を硬化させる場合には例え
ばＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等を用いるこ
とができる。

【００８８】図８に示す例では、溝２の形成位置と合致
する位置に開口を有するパターンマスク９を基材１の下
面側に配置し、基材１の下面側からこのパターンマスク
９を介して紫外線等の電磁波Ｄを照射するようにしてい
る。このとき基材１を構成するクラッド材としては、こ
の特定の電磁波Ｄが透過する材質が選択される。

【００８９】また、特定の電磁波の照射を受けて硬化す
るコア材料３を用いる場合に、図９に示すように、この
電磁波としてレーザ光ＬＳを照射するようにすると、レ
ーザ光ＬＳはスポット的に特定の部位に照射することが
可能であるため、溝２内に配置されたコア材料３に選択
的に照射して、このコア材料３を選択的に硬化させるこ
とが可能となる。特に溝２の幅及び深さ寸法を４〜１０
μｍに形成してシングルモードの光導波路Ａを形成する
場合には、溝２の寸法が小さくなって上記のような手法
では選択的なコア材料３の硬化が困難な場合があるが、
レーザ光ＬＳを用いればコア材料３の選択的な硬化を容
易に行える。

【００９０】このようにレーザ光ＬＳを用いる場合、本
実施形態のように紫外線硬化性のコア材料３を用いると
きには、例えばレーザ光ＬＳとしてＡｒガスレーザ光を
１ｍＷ／ｍｍ²〜１００Ｗ／ｍｍ²の範囲で照射し、二枚
の駆動反射ミラーを有するガルバノスキャナを用いるな
どして、レーザ光ＬＳを溝２内のコア材料３に照射する
と共にその溝２内における照射位置を移動させる。この
とき、必要に応じて、同一位置に複数回レーザ光ＬＳを
照射する。このとき、レーザ光ＬＳのエネルギー密度が
大きすぎるとコア材料３が蒸発する場合があるため、適
正なエネルギー密度でレーザ光ＬＳを照射するように照
射条件を適宜調整するものである。

【００９１】また、特定の電磁波Ｄの照射を受けて硬化
するコア材料３を用いる場合、図１０に示すように、紫
外線等の特定の電磁波Ｄを基材１の端縁における溝２の
端部から溝２内に向けて照射することにより、溝２内の
コア材料３に選択的に電磁波Ｄを照射して硬化させるこ
とができる。

【００９２】このとき基材１と基材１の溝２内に配置さ
れているコア材料３とは、溝２の上部開口がクラッド材
にて覆われていないことを除けばコア−クラッド構造を
構成しており、このため電磁波は溝２内の未硬化のコア
材料３内を導波して、この溝２内のコア材料３に選択的
に照射されるものである。

【００９３】このように溝２内のコア材料３に特定の電
磁波Ｄを導波させる場合には、例えば基材１の端縁にお
ける溝２の端部に光ファイバーケーブルの一端を接続す
ると共にこの光ファイバーケーブルの他端から特定の電
磁波Ｄを光ファイバーケーブル内に送出することによ
り、溝２内に電磁波Ｄを照射することができる。また特
定の電磁波Ｄを集光レンズにて集光させて溝２の端部に
照射したり、あるいはレーザ光を直接溝２の端部に照射
するようにしても良い。特にレーザ光を用いると、指向
性が高いことから、コア材料３を効率よく硬化して、硬
化に要する時間を短縮することができる。

【００９４】例えばコア材料３として紫外線硬化性の液
状樹脂を用いる場合には、出力１ｍＷ〜１００ｍＷのア
ルゴンイオンレーザ等の紫外線レーザ光を、直接溝２の
端部に照射するようにして、コア材料３を選択的に硬化
させることができる。

【００９５】また、上記のようにして光導波路Ａを作製
するにあたっては、基材１の上面には、上記のようなコ
ア形成用の溝２のほかに、コア材料３の収縮量調整用の
溝１０を形成することが好ましい。図１１に示す例で
は、コア形成用の溝２として、一本の溝２から二本の溝
２を分岐し、この分岐した溝２から更にそれぞれ二本の
溝２を分岐して形成した１×４スプリッタの構造を有す
る。コア材料３の収縮量調整用の溝１０は、コア形成用
の溝２の両側方のうち、隣接する溝２が形成されていな
い側、あるいは隣接する溝２が形成されてはいるが、溝
２間の間隔が広くなっている側に設けることが好まし
く、図示の例では、分岐される前の一本の溝２の両側方
と、それから分岐された二本の溝２の各両側方と、更に
分岐された四本の溝２のうち、両外側に形成された各溝
２の更に外側とに、それぞれ収縮量調整用の溝１０が形
成されている。

【００９６】このような溝２が設けられない場合には
（図１２参照）、両側方にそれぞれ隣接する溝２が形成
されていると共にその間隔がある程度短い溝２では、隣
合う溝２同士の間における基材１の上面に配置されたコ
ア材料３は、硬化工程における硬化収縮時に隣り合う両
方の溝２内に引き込まれ、図１２（ｂ）（ｃ）に示すよ
うに溝２の間の上面でのコア材料３の残存が防止される
ものであるが、側方に隣接する溝２が形成されていない
か、あるいは形成されていてもその間隔が長い場合に
は、図１２（ｂ）（ｄ）に示すように、その溝２の側方
における基材１の上面に配置されたコア材料３は、一つ
の溝２にしか引き込まれず、この箇所においてカバー材
４と基材１との間に中間層２７が形成されて、光導波性
能が低下するおそれがあり、例えばシングルモードの光
導波路Ａを形成した場合にそのシングルモードの光波の
伝搬特性が劣化したり、伝搬モードの不整合により、複
数のモードが発生したりして、伝搬特性に悪影響を及ぼ
し、伝搬損失が大きくなるなどの問題が生じる。

【００９７】これに対して、収縮量調整用の溝１０を設
けると、コア形成用の溝２と収縮量調整用の溝１０の間
の上面に配置されたコア材料３は、硬化収縮時にコア形
成用の溝２と収縮量調整用の溝１０とに引き込まれるこ
ととなり、図１１（ｂ）に示すように、コア形成用の側
方においてカバー材４と基材１との間に中間層２７が形
成されることを防止することができる。

【００９８】隣り合う溝２同士の間隔がどの程度離れて
いる場合に、その溝２の側方に収縮量調整用の溝２を設
けるかは、使用するコア材料３の組成や、コア材料３の
過剰分を除去した時点でのコア材料３の硬化度合い、コ
ア形成用の溝２の寸法等に応じて適宜設定されるもので
あるが、本実施形態においては、溝２間の寸法が３００
μｍ以上離れている場合にこの溝２の側方に収縮量調整
用の溝１０を形成することが好ましい。また、コア形成
用の溝２と、その側方に形成される収縮量調整用の溝１
０との間隔も、前記のような条件に応じて適宜調整され
るものであるが、本実施形態においては、コア形成用の
溝２，２間の間隔を２５０μｍとしたときに、コア形成
用の溝２と収縮量調整用の溝１０間の間隔を２００〜３
００μｍの範囲とすることが好ましい。

【００９９】次に、図１６〜１８に示す実施形態につい
て説明する。本実施形態における光導波路Ａの製造工程
は、基材１形成工程、コア材料配置工程、硬化工程及び
カバー材接合工程で構成される。

【０１００】基材１形成工程では、光導波路Ａのクラッ
ド５を構成する基材１を作製する。この基材１はコア６
よりも屈折率が小さい高分子材料の成形体であるクラッ
ド材から構成されるものであり、その材質は、コア６を
構成する材料（コア材）との関係で適宜選択される。

【０１０１】図示の例では、基材１は平板状に形成さ
れ、上面は平坦に形成される。この基材１の上面には上
方に開口するコア形成用の溝２が設けられる。

【０１０２】基材１を作製するにあたっては、例えばま
ず上面が平坦なクラッド材からなる基材１を金型成形等
で作製し、この基材１を加熱軟化させた状態でその上面
に、溝２の形状に合致する突部を設けた金型を押圧する
ことにより溝２を基材１に転写するホットエンボス加工
を行うことができる。また、液状樹脂からなるクラッド
材料による射出成形等の金型成形によってクラッド材か
らなる基材１を作製すると共に、この金型成形におい
て、成形用の金型に予め溝２に対応する突部を設けてお
き、基材１の成形と同時に溝２を形成することもでき
る。

【０１０３】この溝２の本数や形状は、光導波路Ａの用
途に応じて適宜設計されるものであり、一本の溝２を形
成しても、複数本の溝２を形成しても良く、また複数の
分岐を有するスプレッド状の溝２を形成しても良い。

【０１０４】コア材料配置工程では、上記のように形成
される基材１に対して液体状のコア材料３を配置する。
コア材料３としては、モノマーあるいオリゴマーと、重
合開始剤等との混合物から構成される光硬化性又は熱硬
化性の液状樹脂を用いることができ、成形硬化すること
により高分子材料の成形体であるコア材が得られるもの
を用いる。

【０１０５】コア材料３は、基材１の溝２内に滴下する
などして配置される。このときコア材料３は基材１の溝
２内に配置し、その液面が基材１の上面と略同一高さと
なるか、あるいは液面が基材１の上面よりも低くなるよ
うにする。

【０１０６】硬化工程では、コア材料配置工程において
基材１に対して配置されたコア材料３の硬化を進行させ
て完全に硬化させ、溝２内にコア材からなるコア６を形
成する。この硬化方法は、コア材料３の種類に応じた適
宜の方法が用いられるものであり、例えばコア材料３と
して熱硬化性の液状樹脂を用いる場合には加熱を行い、
また光硬化性の液状樹脂を用いる場合はこのコア材料３
を硬化させる特定波長の電磁波を照射する。

【０１０７】カバー材接合工程では、クラッド材から形
成されるカバー材４を基材１の上面側に配置して接合
し、基材１の溝２の上部開口をカバー材４にて閉塞する
と共に、カバー材４をコア６に密接させる。カバー材４
の接合を行う時期は、硬化工程の後には限られず、上記
各工程の詳細に応じて、コア材料配置工程と硬化工程と
の間、あるいはこれらの工程の途中などに行う場合もあ
る。

【０１０８】上記のクラッド材及びコア材料３の組成
や、溝２の寸法（すなわち形成されるコア６の寸法）
は、適宜設定されるものである。

【０１０９】その具体例を挙げると、一般的な光通信用
波長帯である１．５μｍや１．３μｍの単一モード（シ
ングルモード）の光波を導波させる場合には、例えばコ
ア材料３として成形硬化することによりメタクリレート
系樹脂（波長１３００ｎｍでの屈折率１．４８５１）か
らなるコア材を形成する液状樹脂を用い、また基材１及
びカバー材４を構成するクラッド材としてポリメチルメ
タクリレート（波長１３００ｎｍでの屈折率１．４８１
０）を用いることができる。このとき、基材１に形成す
る溝２は、幅４〜１２μｍ、深さ６〜１４μｍとすると
共に幅寸法よりも深さ寸法が大きい断面矩形状に形成す
ることが好ましい。

【０１１０】また、コア材料配置工程における溝２内の
配置量は、コア材料３の硬化収縮を考慮して、硬化後に
得られるコア材の断面形状が所望のコア６の形状となる
ように、適宜調整する。特にシングルモードの光導波路
Ａを形成する場合には、硬化後のコア材の断面形状が略
正方形状となるようにする。

【０１１１】上記のような工程を経ることにより、溝２
内に形成されたコア材からなるコア６の周囲に、基材１
とカバー材４とからなるクラッド５が配置されたコア−
クラッド構造を有する光導波路Ａが形成される。

【０１１２】本発明では、コア材料配置工程にて溝２内
のみにコア材料３を配置することから、コア材料３を硬
化成形して得られるコア材が溝２の外部にあふれ出すこ
とがなくなる。またカバー材４をコア材からなるコア６
に密接して配置することから、コア６とクラッド５との
間に空隙が生じることを防止できる。このため、コア材
料３の硬化物であるコア材を溝２内に容易に過不足なく
充填することができ、光導波路Ａの光導波性能を向上す
ることができる。

【０１１３】以下に、具体的な光導波路Ａの製造工程を
説明する。

【０１１４】図１６に光導波路Ａの製造工程の一例を示
す。

【０１１５】図１６（ａ）は基材１形成工程にて得られ
た基材１を示すものであり、上面側には複数本（四本）
の溝２が並列に形成されている。

【０１１６】図１６（ｂ）はコア材料配置工程により基
材１にコア材料３が配置された様子を示すものであり、
図示の例では滴下などにより溝２内に配置されたコア材
料３は、その液面が基材１の上面よりも低くなってい
る。

【０１１７】次いで、硬化工程において、コア材料３を
完全に硬化させてコア材を形成する。例えばコア材料３
として紫外線硬化性の液状樹脂を用いた場合は、コア材
料３に向けて、ＵＶランプ等からの例えば出力１２５
Ｗ、ピーク波長３６５ｎｍの紫外線を照射することによ
り、コア材料３を硬化する。

【０１１８】この硬化工程では、コア材料３の硬化収縮
のために、溝２内に形成されるコア６の上面の配置位置
が当初のコア材料３の液面より低くなる。

【０１１９】次いで、図１６（ｃ）に示すように、溝２
内にカバー材４を配置すると共に、このカバー材４をコ
ア６に密接させる。カバー材４は基材１と同様のクラッ
ド材にて形成することができ、幅寸法が溝２の幅寸法と
同一又はそれよりも僅かに小さくなるような、断面略矩
形状に形成される。そしてこのカバー材４を加熱して熱
融着させるなどして、カバー材４と基材１とを接合す
る。

【０１２０】このようにして、溝２内に形成されたコア
材からなるコア６の周囲に、基材１とカバー材４とから
なるクラッド５が配置されたコア−クラッド構造を有す
る光導波路Ａが形成され、このときコア材は溝２内に過
不足なく充填されて、光導波路Ａの光導波性能が向上さ
れる。

【０１２１】カバー材４は、このようなものに限られ
ず、例えばカバー材４をクラッド材からなるシート状の
ものとして形成し、このカバー材４を基材１の上面側
に、溝２内のコア６と密接するように貼着しても良い
し、あるいは液状のクラッド材を溝２内に滴下して硬化
成形することによりカバー材４を形成するようにしても
良い。

【０１２２】図１７に光導波路Ａの製造工程の他例を示
す。

【０１２３】図１７（ａ）は基材１形成工程にて得られ
た基材１を示すものであり、上面側には複数本（四本）
の溝２が並列に形成されている。

【０１２４】図１７（ｂ）はコア材料配置工程により基
材１にコア材料３が配置された様子を示すものであり、
図示の例では滴下などにより溝２内に配置されたコア材
料３は、その液面が基材１の上面と面一となっている。

【０１２５】次いで、図１７（ｃ）に示すように、基材
１の上面にクラッド材からなる伸縮性のあるカバー材４
を基材１の上面の全面に亘って溝２の開口を覆うように
配置し、このカバー材４を加熱して熱融着により基材１
に接合する。このときコア材料３の液面がカバー材４と
密接することとなる。

【０１２６】次いで、硬化工程において、コア材料３を
完全に硬化させてコア材を形成する。例えばコア材料３
として紫外線硬化性の液状樹脂を用いた場合は、コア材
料３に向けて、ＵＶランプ等からの例えば出力１２５
Ｗ、ピーク波長３６５ｎｍの紫外線を照射することによ
り、コア材料３を硬化する。

【０１２７】この硬化工程では、コア材料３の硬化収縮
のために、溝２内に形成されるコア６の上面の配置位置
が当初のコア材料３の液面より低くなる。また、このコ
ア材料３が硬化する過程では、コア材料３の硬化伸縮に
伴って、コア材料３の液面と密接していたカバー材４が
伸長し、カバー材４が溝２の内面とコア６の表面に沿っ
て配置される。

【０１２８】このようにして、図１７（ｄ）に示すよう
に、溝２内に形成されたコア材からなるコア６の周囲
に、基材１とカバー材４とからなるクラッド５が配置さ
れたコア−クラッド構造を有する光導波路Ａが形成さ
れ、このときコア材は溝２内に過不足なく充填されて、
光導波路Ａの光導波性能が向上される。

【０１２９】上記のカバー材４は、コア材料３の硬化収
縮に追随して変形することが可能な程度の伸縮性を有す
るものが用いられるものであり、好ましくはシート状に
成形された伸縮性が向上されたものが用いられる。例え
ば、基材１をＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）か
らなるクラッド材にて形成すると共に、カバー材４を同
一のクラッド材にて形成する場合には、カバー材４を数
μｍ〜数十μｍの厚みを有するシート状のものとする
と、硬化工程においてコア材料３の硬化収縮に容易に追
随して伸長させることができる。またコア材料３を、基
材１と同一の屈折率を有するエポキシ系樹脂からなるク
ラッド材で構成すると、厚みを２００μｍに形成しても
硬化工程においてコア材料３の硬化収縮に容易に追随し
て伸長させることができる。このとき伸縮性のあるカバ
ー材４として、基材１と同じ屈折率を有するモノマーを
半硬化状態としたシート状のものを用いても良い。

【０１３０】また、図１８に示す例では、図１７に示す
場合と同様にして基材１形成工程、コア材料配置工程、
硬化工程を順次経た後、図１８（ａ）に示すような、溝
２内にコア６が形成された基材１に対して、カバー材接
合工程において、液体状のクラッド材料を基材１の上面
と、溝２内のコア６よりも上方とに配置した後、このク
ラッド材料を硬化させて、図１８（ｂ）に示すようにク
ラッド材からなるカバー材４を形成すると共に、このカ
バー材４を基材１に接合するものである。

【０１３１】クラッド材料は、成形硬化されることによ
り基材１と同一の屈折率を有するクラッド材を形成する
液状樹脂であり、モノマーあるいオリゴマーと、重合開
始剤等との混合物から構成される光硬化性又は熱硬化性
の液状樹脂を用いることができる。例えばコア材料３と
して成形硬化することによりメタクリレート系樹脂（波
長１３００ｎｍでの屈折率１．４８５１）からなるコア
材を形成する液状樹脂を用い、クラッド材としてポリメ
チルメタクリレート（波長１３００ｎｍでの屈折率１．
４８１０）を用いる場合において、クラッド材料とし
て、成形硬化することによりメタクリレート系樹脂（波
長１３００ｎｍでの屈折率１．４８１０）からなるクラ
ッド材を形成するものを用いることができる。

【０１３２】クラッド材料は塗布や滴下等の手法によ
り、基材１の上面と、溝２内とに配置するものであり、
このとき溝２内ではクラッド材料がコア６の上方におい
て隙間なく充填されるようにし、基材１の上面では全面
に亘ってクラッド材料が基材１の上面から盛り上がるよ
うにして配置される。

【０１３３】この状態で、クラッド材料を硬化させて、
クラッド材からなるカバー材４を形成する。このカバー
材４は基材１及びコア６と接合された状態で形成される
ものであり、溝２の開口を閉塞すると共に基材１の上面
側に配置される。

【０１３４】このようにしてカバー材４を形成する過程
においては、溝２内においてクラッド材料が硬化収縮し
ても基材１の上面側に配置されているクラッド材料が溝
２内に引き込まれることとなり、溝２内にはクラッド材
が隙間なく形成されて、カバー材４とコア６との間には
空隙が形成されなくなる。

【０１３５】上記のような工程を経ることにより、溝２
内に形成されたコア材からなるコア６の周囲に、基材１
とカバー材４とからなるクラッド５が配置されたコア−
クラッド構造を有する光導波路Ａが形成されるものであ
り、このときコア材は溝２内に過不足なく充填されて、
光導波路Ａの光導波性能が向上される。

【０１３６】

【発明の効果】上記のように請求項１に係る光導波路の
製造方法は、クラッド材で形成されると共に上面にコア
形成用の溝が設けられた基材の上面上と溝内とに液体状
のコア材料を配置し、コア材料を硬化させて溝内にコア
を形成し、このコア材料の硬化途中において基材の上面
上からコア材料の過剰分を除去するため、溝内に形成さ
れたコアの周囲に、基材からなるクラッドが配置された
コア−クラッド構造を有する光導波路を形成することが
でき、このときコア材料の硬化反応を進行させて半硬化
状態とすることによりコア材料の硬化収縮を進行させた
後に、基材の過剰分を除去するようにして、コア材料の
硬化過程の途中でコア材料の除去を行うことから、コア
材料の過剰分の除去後のコア材料の硬化収縮が低減され
ることとなって、コア材を溝内に過不足なく充填させる
ためのコア材料の除去量の調整が容易となり、除去量が
多すぎて硬化収縮によってコアとクラッドの間に空隙が
形成されたり、除去量が少なすぎてクラッドを構成する
基材とカバー材との間に残存するコア材によりコアと連
続する中間層が形成されたりすることを防止することが
でき、光導波路の光導波性能を向上することができるも
のである。また、半硬化状態にあるコア材料の過剰分を
除去することから、コア材料の粘性が低く流動性が確保
された状態で過剰分の除去を行うことができ、この過剰
分の除去が容易に行われるものであり、また過剰分が除
去された後に形成されるコア材の表面が粗面となるのを
抑制して、コアにおける光導波性能の劣化を防止するこ
とができるものである。

【０１３７】また請求項２の発明は、請求項１におい
て、クラッド材からなるカバー材をコア材料が配置され
ている基材の上面側から基材に向けて、カバー材と基材
上面との間隔がコア材料を介して所定の長さとなるまで
押圧することにより、基材の上面からコア材料の過剰分
を除去するため、基材とカバー材とからなるクラッドが
配置されたコア−クラッド構造を有する光導波路を形成
することができ、また本硬化工程においてコアを溝内に
過不足なく充填するための、コア材料の硬化収縮に伴う
不足分を、基材とカバー材との間に残存させることがで
き、コアとクラッドとの間における空隙の発生を更に確
実に防止することができるものである。

【０１３８】また請求項３の発明は、請求項１又は２に
おいて、クラッド材からなるカバー材を基材の上面側に
配置した状態で、カバー材の上面でころ状の回転体を回
転させながら移動させると共にこの回転体からカバー材
に向けて押圧力をかけることにより、基材の表面からコ
ア材料の過剰分を除去するため、基材とカバー材とから
なるクラッドが配置されたコア−クラッド構造を有する
光導波路を形成することができ、またカバー材と回転体
との間の精密な位置関係の調整を行うことなく、カバー
材の全面に亘って容易に均一な押圧力をかけることがで
き、コア材料の過剰分の除去後に基材とカバー材との間
を全面に亘って密着させ、あるいは基材とカバー材の間
隔を全面に亘って均一なものとすることができて、基材
とカバー材との間におけるコア材料の残存量を高精度に
制御することができるものである。

【０１３９】また請求項４の発明は、請求項３におい
て、外周面が弾性体にて被覆された回転体を用いるた
め、回転体にてカバー材を押圧する際に回転体の外周と
カバー材とが密着して、カバー材に均一な押圧力をかけ
ることが更に容易なものとなり、また、回転体の外周と
カバー材との間に滑りが発生しにくくなって、カバー材
に対して横向きの摩擦力がかからなくなり、カバー材の
押圧時にカバー材が基材に対して移動して位置ずれが発
生することを防止することができるものである。

【０１４０】また請求項５の発明は、請求項１におい
て、基材上面に配置されたコア材料の過剰分をスキージ
ングにより除去して基材表面におけるコア材料の厚みが
所定の厚みとなるようにするため、コア材を溝内に過不
足なく充填するための、コア材料の硬化収縮に伴う不足
分を、基材とカバー材との間に残存させることができ、
しかもコア材料の過剰分の除去量を高精度に制御するこ
とができて、中間層の形成や空隙の発生を更に確実に防
止することができるものである。

【０１４１】また請求項６の発明は、請求項１乃至５の
いずれかにおいて、基材の上面側に対して、予めコア材
料との濡れ性を向上させる表面処理を施すため、コア材
料を基材の上面側に配置する場合にコア材料を基材に対
して容易に配置することができ、特に溝の内面にコア材
料を確実に流入させて、コア材料を溝内に空隙なく配置
し、空隙のないコア−クラッド構造を形成することがで
きるものである。

【０１４２】また請求項７の発明は、請求項６におい
て、コア材料との濡れ性を向上させる表面処理を、基材
の溝の内面にのみに施すため、基材の上面側にコア材料
を配置した際に、コア材料が溝内に容易に流入して空隙
の発生が防止されて、更に光導波性能を向上することが
できる。

【０１４３】また請求項８の発明は、溝内に配置された
コア材料を選択的に硬化させるため、溝内を除く基材の
上面上に配置されたコア材料の硬化を進行させないよう
にすることができ、コア材料の過剰分を除去する際に硬
化が進行していないコア材料を除去するようにすること
ができて、コア材料の過剰分を容易に除去することがで
き、過剰分の除去量の制御が更に容易となるものであ
る。またコア材料を局所的に硬化させれば良いものであ
るから、コア材料を効率良く硬化させることができるも
のである。

【０１４４】また請求項９の発明は、請求項８におい
て、コア材料として特定の電磁波の照射を受けて硬化す
るものを用い、パターンマスクを介してコア材料に電磁
波を照射することにより溝内に配置されたコア材料に対
して選択的に電磁波を照射してコア材料を硬化させるた
め、このようにしてコア材料の選択的な硬化を確実に行
うことができるものである。

【０１４５】また請求項１０の発明は、請求項８におい
て、コア材料として特定の波長の光の照射を受けて硬化
するものを用い、前記の特定の波長を有するレーザ光を
溝内に配置されたコア材料に照射してコア材料を硬化さ
せるため、レーザ光はスポット的に特定の部位に照射す
ることが可能であり、溝内に配置されたコア材料に選択
的に照射して、このコア材料を選択的に硬化させること
が可能となるものである。

【０１４６】また請求項１１の発明は、請求項８におい
て、コア材料として特定の電磁波の照射を受けて硬化す
るものを用い、溝の端部から溝内に向けて前記の特定の
電磁波を照射することにより溝内のコア材料内に電磁波
を導波させてコア材料を硬化させるため、基材と基材の
溝内に配置されているコア材料とは、溝の上部開口がク
ラッド材にて覆われていないことを除けばコア−クラッ
ド構造を構成することとなり、電磁波は溝内の未硬化の
コア材料内を導波して溝内のコア材料に選択的に照射す
ることができるものである。

【０１４７】また請求項１２に係る光導波路の製造方法
は、クラッド材で形成されると共に上面にコア形成用の
溝が設けられた基材の溝内に、液体状のコア材料をその
液面の位置が溝の上部開口と同一位置又はそれよりも低
い位置となるように配置し、コア材料を硬化させて溝内
にコアを形成し、溝内にクラッド材からなるカバー材を
コアに密接させて設けるため、溝内に形成されたコアの
周囲に、基材とカバー材とからなるクラッドが配置され
たコア−クラッド構造を有する光導波路を形成すること
ができ、このときコアが溝の外部にあふれ出すことがな
く、かつカバー材をコア材からなるコアに密接して配置
することから、コアとクラッドとの間に空隙が生じるこ
とを防止でき、コア材料の硬化物であるコア材を溝内に
容易に過不足なく充填することができて、光導波路の光
導波性能を向上することができるものである。

【０１４８】また請求項１３の発明は、請求項１２にお
いて、基材の溝内にコア材料を配置した後、伸縮性を有
するカバー材を基材の上面に溝の上部開口を閉塞するよ
うに配置して基材に接合し、この状態でコア材料を硬化
させて、コア材料の硬化収縮に追随してカバー材を伸長
させることにより、溝内に形成されるコアに対してカバ
ー材を密接させるため、簡便な工程にてカバー材をコア
に対して密接して配置することができ、空隙のないコア
−クラッド構造を形成することができるものである。

【０１４９】また請求項１４の発明は、請求項１２にお
いて、基材の溝内にコア材料を配置した後、コア材料を
硬化させて溝内にコアを形成し、次いで液体状のクラッ
ド材料を基材の上面上と、溝内のコアよりも上方とに配
置し、このクラッド材料を硬化させてその硬化成形物か
らなるカバー材を基材に接合するため、溝内においてク
ラッド材料が硬化収縮しても基材の上面側に配置されて
いるクラッド材料が溝内に引き込まれることとなり、溝
内にはクラッド材が隙間なく形成されて、カバー材とコ
アとの間の空隙の形成を更に確実に抑制することができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示すものであり、
（ａ）乃至（ｅ）はそれぞれ断面図である。

【図２】過剰分除去工程の他例を示す断面図である。

【図３】同上の更に他例を示す断面図である。

【図４】同上の更に他例を示す断面図である。

【図５】同上の更に他例を示す断面図である。

【図６】基材に対して表面処理を行う工程を示すもので
あり、（ａ）（ｂ）はそれぞれ断面図である。

【図７】半硬化工程の一例を示す断面図である。

【図８】同上の他例を示す断面図である。

【図９】同上の更に他例を示す断面図である。

【図１０】同上の更に他例を示す斜視図である。

【図１１】（ａ）はコア形成用の溝と基材の収縮量調整
用の溝とを併設した基材を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）
に示す基材を用いて作製された光導波路を示す断面図で
ある。

【図１２】（ａ）はコア形成用の溝を設けると共に基材
の収縮量調整用の溝を形成していない基材を示す斜視
図、（ｂ）は（ａ）に示す基材を用いて作製された光導
波路を示す断面図、（ｃ）は（ｂ）のハ部分の拡大図、
（ｄ）は（ｂ）のロ部分の拡大図である。

【図１３】（ａ）は中間層が形成された光導波路を示す
断面図、（ｂ）は溝内にコアが過不足無く形成された光
導波路を示す断面図、（ｃ）はコアとクラッドとの間に
空隙が形成された光導波路を示す断面図である。

【図１４】光導波路に対して光ファイバーケーブルを接
続した様子を示す斜視図である。

【図１５】基材の硬化過程における硬度と体積の経時変
化を示すグラフである。

【図１６】本発明の実施の形態の他例を示すものであ
り、（ａ）乃至（ｃ）はそれぞれ断面図である。

【図１７】同上の更に他例を示すものであり、（ａ）乃
至（ｄ）はそれぞれ断面図である。

【図１８】同上の更に他例を示すものであり、（ａ）
（ｂ）はそれぞれ断面図である。

【符号の説明】

１ 基材 ２ 溝 ３ コア材料 ４ カバー材 ６ コア ７ 回転体 ８ 弾性体 ９ パターンマスク １０ 溝 Ｄ 電磁波 ＬＳ レーザ光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小牧 克次 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 2H047 KA03 PA02 PA24 PA28 QA05 TA27 TA43

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クラッド材で形成されると共に上面にコ
   ア形成用の溝が設けられた基材の上面上と溝内とに液体
   状のコア材料を配置し、コア材料を硬化させて溝内にコ
   アを形成し、このコア材料の硬化途中において基材の上
   面上からコア材料の過剰分を除去することを特徴とする
   光導波路の製造方法。
2. 【請求項２】 クラッド材からなるカバー材をコア材料
   が配置されている基材の上面側から基材に向けて、カバ
   ー材と基材上面との間隔がコア材料を介して所定の長さ
   となるまで押圧することにより、基材の上面からコア材
   料の過剰分を除去することを特徴とする請求項１に記載
   の光導波路の製造方法。
3. 【請求項３】 クラッド材からなるカバー材を基材の上
   面側に配置した状態で、カバー材の上面でころ状の回転
   体を回転させながら移動させると共にこの回転体からカ
   バー材に向けて押圧力をかけることにより、基材の表面
   からコア材料の過剰分を除去することを特徴とする請求
   項１又は２に記載の光導波路の製造方法。
4. 【請求項４】 外周面が弾性体にて被覆された回転体を
   用いることを特徴とする請求項３に記載の光導波路の製
   造方法。
5. 【請求項５】 基材上面に配置されたコア材料の過剰分
   をスキージングにより除去して基材表面におけるコア材
   料の厚みが所定の厚みとなるようにすることを特徴とす
   る請求項１に記載の光導波路の製造方法。
6. 【請求項６】 基材の上面側に対して、予めコア材料と
   の濡れ性を向上させる表面処理を施すことを特徴とする
   請求項１乃至５のいずれかに記載の光導波路の製造方
   法。
7. 【請求項７】 コア材料との濡れ性を向上させる表面処
   理を、基材の溝の内面にのみに施すことを特徴とする請
   求項６に記載の光導波路の製造方法。
8. 【請求項８】 溝内に配置されたコア材料を選択的に硬
   化させることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに
   記載の光導波路の製造方法。
9. 【請求項９】 コア材料として特定の電磁波の照射を受
   けて硬化するものを用い、パターンマスクを介してコア
   材料に電磁波を照射することにより溝内に配置されたコ
   ア材料に対して選択的に電磁波を照射してコア材料を硬
   化させることを特徴とする請求項８に記載の光導波路の
   製造方法。
10. 【請求項１０】 コア材料として特定の波長の光の照射
    を受けて硬化するものを用い、前記の特定の波長を有す
    るレーザ光を溝内に配置されたコア材料に照射してコア
    材料を硬化させることを特徴とする請求項８に記載の光
    導波路の製造方法。
11. 【請求項１１】 コア材料として特定の電磁波の照射を
    受けて硬化するものを用い、溝の端部から溝内に向けて
    前記の特定の電磁波を照射することにより溝内のコア材
    料内に電磁波を導波させてコア材料を硬化させることを
    特徴とする請求項８に記載の光導波路の製造方法。
12. 【請求項１２】 クラッド材で形成されると共に上面に
    コア形成用の溝が設けられた基材の溝内に、液体状のコ
    ア材料をその液面の位置が溝の上部開口と同一位置又は
    それよりも低い位置となるように配置し、コア材料を硬
    化させて溝内にコアを形成し、溝内にクラッド材からな
    るカバー材をコアに密接させて設けることを特徴とする
    光導波路の製造方法。
13. 【請求項１３】 基材の溝内にコア材料を配置した後、
    伸縮性を有するカバー材を基材の上面に溝の上部開口を
    閉塞するように配置して基材に接合し、この状態でコア
    材料を硬化させて、コア材料の硬化収縮に追随してカバ
    ー材を伸長させることにより、溝内に形成されるコアに
    対してカバー材を密接させることを特徴とする請求項１
    ２に記載の光導波路の製造方法。
14. 【請求項１４】 基材の溝内にコア材料を配置した後、
    コア材料を硬化させて溝内にコアを形成し、次いで液体
    状のクラッド材料を基材の上面上と、溝内のコアよりも
    上方とに配置し、このクラッド材料を硬化させてその硬
    化成形物からなるカバー材を基材に接合することを特徴
    とする請求項１２に記載の光導波路の製造方法。