JP2003177264A - 光導波路装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光導波路、特にポリマー材料系の光導波路の
作製時に、コア材料が基板上の溝から流出しないように
することにより、光導波路の形状および光屈折手段（レ
ンズ等）の形状の安定性を高め、光結合効率の向上を図
ることができる光導波路装置を提供する。 【解決手段】 基板１の表面に溝２が形成され、この溝
２にコア材料を充填して成形法により光導波路４が形成
された光導波路装置であって、基板１に垂直な方向から
見て、溝２は全周が閉じた形状に形成され、かつ、この
溝２内に隙間無くコア材料を充填して光導波路４が形成
されるので、光導波路４の作製時に、コア材料が基板１
上の溝２から流出することがなくなり、これにより、光
導波路４の形状の安定性が高まり、光結合効率の向上が
図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ファクシミリ、コ
ピー機、スキャナ等の原稿読み取り装置や、光通信装
置、あるいはＣＤディスク等における光学系に用いられ
る光導波路装置に関し、特に、コア材料としてポリマー
材料を用いた光導波路装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】コア材料としてポリマー材料を用いた光
導波路装置は、無機材料を用いた光導波路装置よりも安
価で、大量生産に適しているため、ポリマー材料を用い
た光導波路装置が多く用いられるようになってきてい
る。このような光導波路装置を安価に製造する方法とし
て、従来から知られているスピンコート法やディップコ
ート法などがある。

【０００３】このような光導波路装置の製造方法では、
微細な溝が表面に形成された高分子クラッド基板の表面
に、モノマー状態のコア材料を滴下し、このコア材料を
重合および硬化させて光導波路を形成するようにしてい
るので、たとえ光導波路を形成する基板の面積が大き
く、光導波路のパターンが複雑で密に詰まっている場合
であっても、溝が形成された基板を射出成形等で作製す
ることにより、安価に大量生産でき、低価格のポリマー
材料系の光導波路装置を実現できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な光導波路装置を製造する製造方法においては、光導波
路を作製時に、コア材料を基板の溝に滴下して、次の処
理工程で例えば基板を移動させたり回転させたりする
と、溝の端面が基板の端面まで延びているため、その移
動や回転の反動によりコア材料が溝から流出し、コア材
料が均一に溝に充填されず、形状の不均一な光導波路が
形成されるという問題があった。特に、光導波路の端部
にレンズが形成されているような場合は、光導波路形状
の不均一性のため、所望の場所に光が集光しないという
問題があった。

【０００５】また、コア材料のバリが生じると、そのバ
リにより光が漏れて光ファイバなどとの光結合効率が低
下する。そのバリを除去するために、コア材料の端をカ
ットすると、その端面荒れが生じ、その端面での光の散
乱のために光結合効率の向上を図れなかった。また、カ
ットされた端面を平らにするために、端面を熱溶融で加
工すると、光導波路の溶けたコア材料の樹脂が基板材料
に混じることがあり、これにより、光導波路の形状が損
なわれ、光伝搬効率が低下するという問題があった。

【０００６】なお、特開昭５７−１８６７１０号公報に
開示された光回路基板とその製造方法では、図１に示す
ように基板３１上の溝３０に形成された光導波路３２の
両端面にレンズ３３，３４が形成されており、この光導
波路３２の両端面が素子実装部３５，３６まで延びてい
るため（光導波路３２の溝３０と素子実装部３５，３６
の領域（凹部）３７，３８とが連通しているため）、光
導波路３２の作製時に、コア材料が基板３１上の溝３０
から流出し素子実装部３５，３６の領域（凹部）３７，
３８へ漏れる虞がある。したがって、このような従来技
術では、コア材料が基板３１上の溝３０から流出した場
合、光導波路３０の形状およびレンズ３３，３４（光導
波路３０に含まれる）の形状が不均一になり、所望の場
所に光を集光させられなくなる。また光導波路３０の形
状およびレンズ３３，３４の形状の不均一を修正するた
めの処理工程も必要となり、製造コストも高くなる傾向
にある。

【０００７】

【発明の開示】本発明は、上記の従来例の問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、光導
波路、特にポリマー材料系の光導波路の作製時に、コア
材料が基板上の溝から流出しないようにすることによ
り、光導波路の形状および光屈折手段（レンズ等）の形
状の安定性を高め、光結合効率の向上を図ることができ
る光導波路装置を提供することにある。

【０００８】本発明にかかる光導波路装置は、基板の表
面に溝が形成され、この溝にコア材料を充填して成形法
により光導波路が形成された光導波路装置であって、前
記基板に垂直な方向から見て、前記溝は全周が閉じた形
状に形成され、かつ、この溝内に隙間無くコア材料を充
填して光導波路が形成されていることを特徴としてい
る。

【０００９】本発明の光導波路装置によれば、前記基板
に垂直な方向から見て、前記溝は全周が閉じた形状に形
成され、かつ、この溝内に隙間無くコア材料を充填して
光導波路が形成されているので、光導波路の作製時に、
コア材料が基板上の溝から流出してバリやコア材料のは
み出し等が生じることがなくなり、これにより、光導波
路の形状の安定性が高まり、光結合効率の向上が図れ
る。

【００１０】請求項２に記載の実施態様によれば、前記
コア材料はポリマー材料であるので、安価で大量生産が
可能な光導波路装置を提供できる。

【００１１】請求項３に記載の実施態様によれば、前記
光導波路の端部に光屈折作用を有する光学素子が形成さ
れており、その端部に形成された光学素子が例えばレン
ズ機能を有していた場合、そのレンズ機能により集光が
可能になる。したがって、光伝送精度および集光精度が
高く、レンズ機能やプリズム機能付きの安価な光導波路
装置を提供できる。

【００１２】請求項４に記載の実施態様によれば、前記
光導波路の側縁が、光導波路の軸心方向に対して傾斜し
ているので、光導波路を伝搬する光は傾いた側縁で反射
することによって軸心に対する光の角度（進行方向）が
変わり、それによって光導波路端面からの出射光の角度
を変えられる。

【００１３】本発明にかかる光導波路の製造方法は、基
板の表面にコア材料からなる光導波路を形成された光導
波路装置の製造方法であって、前記基板の表面に、該基
板に垂直な方向から見て全周が閉じた形状の溝を形成し
た後、前記溝内に、該基板に垂直な方向から見て隙間無
くコア材料を充填して樹脂成形法により該溝内に光導波
路を形成することを特徴としている。

【００１４】本発明の光導波路の製造方法によれば、基
板の表面に、該基板に垂直な方向から見て全周が閉じた
形状の溝を形成した後、前記溝内に、該基板に垂直な方
向から見て隙間無くコア材料を充填して樹脂成形法によ
り該溝内に光導波路を形成しているので、光導波路の作
製時に、コア材料が基板上の溝から流出することがなく
なり、これにより、光導波路の形状および光屈折手段の
形状の安定性が高まり、光結合効率の向上が図れる。

【００１５】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図２は本発明
の第１の実施形態にかかる光導波路装置の概略構成を示
す平面図である。図３は図２における光導波路装置をＡ
−Ａ線に沿って切断した断面図であり、図４は図２にお
ける光導波路装置をＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図で
ある。以下、図２〜図４を参照して、この光導波路装置
の構成を説明する。

【００１６】この光導波路装置は、透明樹脂から成る基
板（射出成形基板）１の表面に溝２が形成され、この溝
２に基板材料である透明樹脂よりも屈折率の高い透明樹
脂をコア材料として充填して樹脂成形法によって形成さ
れた光導波路４を有する。詳しくは、この光導波路装置
では、基板１の表面に、該基板１に垂直な方向から見て
全周が閉じた形状の溝２が形成された後、溝２内に、該
基板１に垂直な方向から見て隙間無くコア材料を充填し
て樹脂成形法により該溝２内に光導波路４が形成されて
いる。また、溝２の両端面は、基板１の両端面の内側に
形成され、溝２の端部には光屈折手段（光屈折作用を有
する光学素子）としての例えばレンズ３を形成するため
の形状が設けられ、基板１に垂直な方向から見て、この
形状を含む溝２にコア材料が隙間無く充填され、レンズ
３が溝２の端部に位置する光導波路４が形成されてい
る。レンズ３の耳の幅は、レンズ３を形成するまでの光
導波路４の幅よりも大きいので、例えば、光導波路４内
に存在する不純物などによって乱反射して光導波路４か
ら散乱した光も、レンズ３の耳で集光することができ
る。前記コア材料としてはポリマー材料を用いるので、
安価で大量生産が可能な光導波路装置を提供できる。

【００１７】このようなレンズ機能を有した光導波路４
の両端面を、基板１の両端面の内側に形成することによ
り、光導波路４の作製時に、コア材料が基板１上の溝２
から流出しなくなり、光導波路の端面にバリ等が生じな
くなる。これにより、バリ取り等の後、加工を行わなく
ても、光導波路形状およびレンズ形状の安定性が高ま
り、光結合効率の向上が図れる。したがって、光伝送精
度および集光精度が高く、レンズ機能付きの安価な光導
波路装置を提供できる。なお、レンズの代わりにプリズ
ムを光導波路４に形成すれば、プリズム機能付きの光導
波路装置を提供することができる。また、このような光
導波路装置によれば、光導波路の端にレンズ等を設けて
も、当該レンズ等が基板の外に現れないので、基板の外
側にレンズ等による凹凸の部分が生じることがない。よ
って、光導波路装置を例えば矩形状に保つことができ、
光導波路装置の取り扱いが容易になる。

【００１８】なお、従来では光導波路の作製時に、コア
材料を基板上の溝に充填するために行う基板の回転等に
より、コア材料が基板上の溝から流出しないようにする
コア材料流出防止用の壁を、光導波路を形成する溝の端
面に設けているものもある。

【００１９】例えば、図１に示すような従来の光導波路
装置おいて、基板３１上に光導波路３２を形成する際
に、素子実装部３５の領域３７，３８の端面と光導波路
部３２を形成する溝３０の端面との境界に対応する溝３
０の端面にコア材料流出防止用の壁（図示せず）を設け
ることにより、コア材料が光導波路３２を形成する溝３
０から流出しないようにしているが、本実施形態では図
２に示すように溝２の端面を基板１の端面の内側に形成
し、この溝２内に隙間無くコア材料を充填して光導波路
４を形成しているので、従来のようなコア材料流出防止
用の壁を元々設ける必要がなくなる。したがって、本実
施形態では従来のようなコア材料流出防止用の壁を設け
なくて済むので、この分、処理工程が少なくなり、これ
により、光導波路装置の生産性が高まり、コストダウン
を図ることもできる。

【００２０】（第２の実施形態）また、基板１上に光導
波路４が形成された状態のものを多数個得て、光導波路
装置を大量生産する際の切断工程において、基板１の端
面を切断するような場合、光導波路４の端面と基板１の
端面との間が空いており、光導波路４の端面には切断に
よる影響を受けないので、光導波路４の端面の切断荒れ
が発生せず、その光導波路４の端面がレンズ構成であっ
た場合でも、安定したレンズ機能を実現できる。

【００２１】一方、基板１の端面における切断荒れが問
題となる場合には、プラスチックファイバの場合と同様
に、図５に示すように例えば表面が平滑なホットプレー
ト７による熱溶融にて基板１の端面の切断荒れを無くす
る処理方法を採用できる。この場合、基板１の端面の切
断荒れを熱溶融にて修正する処理を行っても、光導波路
４の端面は、基板１の端面の内側にあるので、基板１の
端面の熱溶融により、光導波路４が溶融され、変形され
ることがない。また、基板１の端面の熱溶融時に、複数
の樹脂（この例の場合基板１と光導波路４）を同時に溶
融するようなことが無いため、基板１の端面で基板材料
と光導波路４のコア材料とが混じり合って光導波路４と
基板１の端面が消失したり、変形したりすることがな
い。

【００２２】（第３の実施形態）なお、前記第１の実施
形態では図２に示すような形状のレンズ３を光導波路４
の端面に形成したが、これに限らず、図６に示すような
形状のレンズ５を光導波路６の端面に形成しても良い。
図６によれば、光導波路６の端面に形成されたレンズ５
の幅は光導波路６の幅と同じである。このような形状の
レンズ５を有する光導波路６は全体として形状が簡単で
あるため、コア材料の充填も溝２の隅々まで行き渡り易
くなり、容易に光導波路６を作製することができる。

【００２３】（第４の実施形態）図７は本発明の第４の
実施形態にかかる光導波路装置の概略構成を示す平面図
である。この光導波路装置では、基板８上の溝１２は、
全周が閉じた形状に形成されている。詳しくは、溝１２
は、側縁が軸心方向に対して傾斜して形成されており、
また、溝１２の端面は、基板８の端面の内側に形成され
ている。そして、溝１２に隙間無くコア材料を充填して
形成された光導波路９は、側縁が光導波路９の軸心方向
に対して傾斜して形成されており、光導波路９を伝搬す
る光は傾いた側縁で反射することによって軸心に対する
光の角度（進行方向）が変わり、それによって光導波路
９の端面からの出射光の角度を変えられる。これによ
り、この光導波路９はレンズと同等の集光作用を呈する
ことが可能になる。また、この光導波路９の端面は、基
板８の端面の内側に形成されている。このような構成に
より、例えば、光ファイバ１０から出射された光は、光
導波路９で集光され、受光素子１１に入射される。な
お、光導波路９の図から見て奥行き方向の厚みは、光導
波路９を形成する溝１２の底面の傾きにより設定でき
る。

【００２４】このように光導波路９の端面を、基板８の
端面の内側に形成することにより、光導波路９の作製時
に、コア材料が基板８上の溝１２から流出しなくなり、
光導波路形状の安定化を図れる。

【００２５】また、基板８上に光導波路９を形成したも
のを多数個得て、光導波路装置を大量生産する際の切断
工程において、基板８の端面を切断するような場合、光
導波路９の端面と基板８の端面との間が空いているの
で、光導波路９の端面の切断荒れが発生せず、出射光の
角度が安定した光導波路９を得ることができ、また、光
導波路９の端面が例えばレンズ形状であった場合は安定
したレンズ機能を実現できる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明の光導波路装置によ
れば、基板に垂直な方向から見て、溝は全周が閉じた形
状に形成され、かつ、この溝内に隙間無くコア材料を充
填して光導波路が形成されているので、光導波路の作製
時に、コア材料が基板上の溝から流出することがなくな
り、これにより、光導波路の形状の安定性が高まり、光
結合効率の向上が図れる。

【００２７】本発明の光導波路の製造方法によれば、前
記基板の表面に、該基板に垂直な方向から見て全周が閉
じた形状の溝を形成した後、前記溝内に、該基板に垂直
な方向から見て隙間無くコア材料を充填して樹脂成形法
により該溝内に光導波路を形成しているので、光導波路
の作製時に、コア材料が基板上の溝から流出することが
なくなり、これにより、光導波路の形状の安定が高ま
り、光結合効率の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の光回路基板とその製造方法（特開昭５７
−１８６７１０号公報）における光回路基板の平面図で
ある。

【図２】本発明の第１の実施形態にかかる光導波路装置
の概略構成を示す平面図である。

【図３】図２における光導波路装置をＡ−Ａ線に沿って
切断した断面図である。

【図４】図２における光導波路装置をＢ−Ｂ線に沿って
切断した断面図である。

【図５】本発明の第２の実施形態において例えばホット
プレートによる熱溶融にて基板の端面の切断荒れを無く
する処理方法を説明するための基板およびホットプレー
トの概略構成を示す正面図である。

【図６】本発明の第３の実施形態にかかる光導波路装置
の概略構成を示す平面図である。

【図７】本発明の第４の実施形態にかかる光導波路装置
の概略構成を示す平面図である。

【符号の説明】

１，８ 基板 ２，１２ 溝 ３，５ レンズ（光学素子） ４，６，９ 光導波路

フロントページの続き (72)発明者 細川 速美 京都府京都市下京区塩小路通堀川東入南不 動堂町801番地 オムロン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H047 KA03 LA05 MA05 MA07 PA26 PA28 QA05 TA00

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の表面に溝が形成され、この溝にコ
   ア材料を充填して成形法により光導波路が形成された光
   導波路装置であって、 前記基板に垂直な方向から見て、前記溝は全周が閉じた
   形状に形成され、かつ、この溝内に隙間無くコア材料を
   充填して光導波路が形成されていることを特徴とする光
   導波路装置。
2. 【請求項２】 前記コア材料は、ポリマー材料であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の光導波路装置。
3. 【請求項３】 前記光導波路の端部に光屈折作用を有す
   る光学素子が形成されていることを特徴とする請求項１
   に記載の光導波路装置。
4. 【請求項４】 前記光導波路の側縁は、光導波路の軸心
   方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１に
   記載の光導波路装置。
5. 【請求項５】 基板の表面にコア材料からなる光導波路
   を形成された光導波路装置の製造方法であって、 前記基板の表面に、該基板に垂直な方向から見て全周が
   閉じた形状の溝を形成した後、 前記溝内に、該基板に垂直な方向から見て隙間無くコア
   材料を充填して樹脂成形法により該溝内に光導波路を形
   成することを特徴とする光導波路装置の製造方法。