JP2005234025A - 光導波路装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光導波路と光ファイバの接着強度の改善を図り、湿気及び温度変化に対し信頼性の高い光導波路装置を提供する。
【解決手段】 下クラッド２４、コア２５及び上クラッド２６を有する光導波路２１の端面にシリコン酸化膜からなる酸化膜２７を形成する。そして、光ファイバ３２、３６を保持した光ファイバガイド２２、２３の端面と、酸化膜２７を形成された光導波路２１の端面とを接着剤により接着する。ここで用いる酸化膜２７としては、ＳｉＯｘ（１≦ｘ≦１.５）からなるものが望ましい。このような酸化膜２７は、安定な組成比よりも酸素原子数の比率が小さいので、表面にＯＨ基が発生しやすく、光導波路２１を構成する樹脂や接着剤３７と酸素原子を介して化学結合するので、結合強度や剥離強度が高くなる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、光通信用の光導波路装置に関する。特に、コア内で光を透過伝搬させる光導波路に光ファイバを接続した光導波路装置に関する。

光通信用の光ファイバケーブルの接続部や末端部では、その光ファイバケーブルを他の光ファイバケーブルや投光素子、受光素子と接続するために光導波路装置が用いられている。このような光導波路装置については、近年において高速で大容量のデータを伝送できる光通信の利用が進んでくるにつれ、より安価に製造でき、かつ、大量生産に適したものが要望されている。

このような要望に応えることのできる光導波路としては、高分子化合物（ポリマー）を用いたポリマー光導波路が提案されている。そして、ポリマー光導波路とガラスまたはポリマーで作製された光ファイバを一体化して光導波路装置を組み立てる場合に、従来は、主に高分子接着剤を用いてポリマー光導波路の端面と光ファイバを保持した光ファイバガイドの端面とを接着により接合させていた。

光ファイバと光ファイバアレイは石英ガラスで製作されているので、接着剤と光ファイバ、光ファイバアレイとの間は密着性が高い。これは、ガラスは表面にＯＨ基が多数存在し，接着剤との親水性が高いために接着剤がガラス表面に十分回り込み，ガラス表面のＯＨ基と水素結合やファンデルワールス力による結合を起こすためである。さらにシランカップリング剤を塗布した上でＵＶ硬化接着剤などを使用すれば化学結合を起こし、さらに密着性を向上させることができる。一方、ポリマー光導波路と接着剤の間の密着性についてはガラスと接着剤間ほど大きな密着性を得ることができない。高分子化合物は、硬化することによって各原子の結合手がほとんど全てつながっているため、光導波路の表面に接着剤と結合するＯＨ基が少なくなり、水素結合力やファンデルワールス力、化学結合力が弱いものであった。さらに、光導波路の端面は原子及び分子レベルで見れば凹凸が発生しており、光導波路の端面に表出しているＯＨ基のすべてが接着剤と結合するわけではない。このため、接着剤により接合されたポリマー光導波路と光ファイバガイドとの接着強度は弱く、温度や湿度により剥離し易く、接着強度の信頼性に問題があった。

図１は接着強度の信頼性を向上させるようにした従来例の概略断面図である。この光導波路装置１０においては、光ファイバガイド１１に保持された光ファイバ１２と光導波路１３のコア１４とを光学的に結合させ、その状態で光ファイバガイド１１と光導波路１３の端面どうしを接着剤１５で接合させている。さらに、光ファイバガイド１１と光導波路１３の接着面の外周部分にも接着剤１５を盛って硬化させ、光ファイバガイド１１と光導波路１３の接着面の剥離を防止している。また、接着面の外周部分に盛った接着剤１５の表面をＳｉＯ_２膜で覆って接着面への湿気の浸入を防止するものもあった（特許文献１）。

しかしながら、これらの方法は、湿気の浸入や接着面の外周部分からの剥離を防止することによって接着強度の低下を防止するものに過ぎず、根本的に光導波路と光ファイバとの接着強度を向上させるものではなかった。

特開平７−２７９４６号公報 特開平７−２８００８号公報

本発明の目的とするところは、ポリマー光導波路と光ファイバの接着強度の改善を図り、湿気及び温度変化に対し信頼性の高い光導波路装置を提供することにある。

本発明に係る光導波路装置は、コア及びクラッドを有するポリマー光導波路と、前記コアと光学的に結合するようにして接着剤により前記光導波路の端面に接続されている光ファイバとからなる光導波路装置において、前記光導波路の端面及び前記光ファイバの端面のうち少なくとも一方の端面と前記接着剤との間に酸化膜を形成したものである。

本発明の光導波路装置にあっては、光導波路又は光ファイバの端面と接着剤との間に酸化膜を形成しているので、酸化膜を介して光導波路又は光ファイバと接着剤との密着性を高くでき、光導波路と光ファイバとの接着強度を増すことができる。よって、本発明によれば、光導波路と光ファイバとの接着強度の信頼性が高い光導波路装置を提供することができる。また、酸化膜の酸素量を調整することによって水分又は水蒸気の透過率を減少させることができるので、高温高湿環境に対して耐久性のある光導波路装置を提供でき、光伝送品質を良好に保つことができる。

本発明の光導波路装置の実施態様においては、前記酸化膜を構成する材料の組成は、当該材料の安定な組成比よりも酸素原子数の比率が小さくなっている。本発明においては、光導波路又は光ファイバの端面と接着剤との間に酸化膜が形成されており、安定な組成よりも酸素原子数の比率を減らした酸化膜を形成することにより、酸化膜の表面層を不安定にして親水基（ＯＨ基）を自然に成長させることができる。そして、酸化膜の表面層に親水基を成長させることにより、酸化膜と接着剤および光導波路の密着性を高め、光導波路と光ファイバの接着強度を高めることができる。また、酸化膜における酸素原子数の比率を少なくすると、酸化膜の内部応力が小さくなるので、光導波路や光ファイバの端面のように酸化膜とは異質物質面で、しかもダイシングや研磨等によって表面が粗くなっている面に酸化膜を成膜しても、成膜時の温度変化に伴う熱膨張によって酸化膜や光導波路の端面にクラックが発生するのを防止できる。よって、このような実施態様によれば、湿気及び温度変化に対し信頼性の高い光導波路装置を製作することができる。

特に、酸化膜としてＳｉ酸化膜を用い、ＳｉＯ_２よりも酸素原子数の比率を減らしたＳｉＯｘ（１≦x≦１.５）からなる酸化膜を用いれば、光の透過率を保ちつつ接着強度を大きく向上させることができる。

また、本発明のさらに別な実施態様においては、前記酸化膜の膜厚は５００Å以上４０００Å以下とするのが好ましい。酸化膜の膜厚を５００Åよりも薄くすると、接着部分に水分もしくは水蒸気が浸入するのを防止する効果が低くなるからである。また、酸化膜の膜厚を４０００Åよりも厚くすると、光の透過率が低下したり、酸化膜の内部応力によるクラックが発生する恐れがあるからである。

また、本発明のさらに別な実施態様においては、前記ポリマー光導波路が、前記コア及び前記クラッドを無機質材料からなる基板の上に形成されたものであってもよい。コア及びクラッドを基板の上に形成することで、クラッドをスタンパを用いた複製法により容易に成形することができる。また、この場合において、前記クラッドと接着剤の接合面及び前記基板と接着剤の接合面のうち少なくとも一方の接合面に酸化膜を形成し、該酸化膜を介して前記クラッドと前記基板の接合面どうしを接着剤により接着させるようにすれば、クラッドと基板との接着強度も高めることができる。

また、本発明のさらに別な実施態様においては、前記ポリマー光導波路の表面に酸化膜を形成し、該酸化膜の上に金属膜を形成してもよい。ポリマー光導波路の表面にスパッタリング法などのＰＶＤ法やＣＶＤなどで酸化膜を形成しておき、その上に金属膜を形成すれば、酸化膜の表面張力が高いために金属膜の剥離強度を高めることができる。

なお、この発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に従って詳細に説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

図２は本発明の一実施形態による光導波路装置２０の斜視図、図３はその光導波路装置２０の分解斜視図である。光導波路装置２０は、シングルモードの光導波路２１とその両側に接合された入出力ポート用の光ファイバガイド２２、２３とからなる。光導波路２１は、比較的屈折率の高い透明樹脂によって形成された下クラッド２４の上面の一部に凹溝を形成し、この凹溝内に下クラッド２４よりも屈折率の高い透明樹脂を埋め込んでコア２５を形成し、下クラッド２４の上面にコア２５よりも屈折率の低い透明樹脂からなるプレート状の上クラッド２６を貼り合わせたものである。コア２５の両端面は、下クラッド２４及び上クラッド２６間で光導波路２１の端面において露出している。コア２５の幅及び高さは、シングルモード光導波路の場合であれば、６μｍ前後にすればよい。上クラッド２６の透明樹脂と下クラッド２４の透明樹脂とは、異なる樹脂であっても差し支えないが、同じ樹脂を用いるのが望ましい。

上下クラッド２６、２４やコア２５を成形するための樹脂としては、紫外線硬化型の透明樹脂を使用するのが好ましいが、この代わりに熱硬化型の透明樹脂を使用してもよい。また、上下クラッド２６、２４やコア２５を成形するための透明樹脂としては、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、photo−ＰＣＢ（光硬化型ポリクロロビフェニール）、脂環エポキシ樹脂、光カチオン重合開始剤、アクリレート系樹脂（Ｓｉ、Ｆ含有）、光ラジカル重合開始剤、フッ素化ポリイミドなどを用いることができる（これらの樹脂は、光硬化型に限らない。）。下クラッド２４を成形する方法としては、スタンパを用いた複製法が好ましいが、熱プレスやエッチング、射出成形などにより下クラッド２４を成形してもよい。

このような光導波路２１は、生産性を向上させるために量産時には、ガラスウエハ上に多数個が一度に製造される。こうしてウエハ上に多数製作された光導波路２１は、ダイシング法などによって断裁されて個々の光導波路２１に分割される。このとき、各光導波路２１の端面を研磨してコア２５の露出している両端面を平滑に仕上げてもよい。

この後、図４に示すように、光導波路２１の両端面の全面に、スパッタリング法、蒸着法、常温ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法などを用いて酸化膜２７を成膜する。例えば、珪素を用いたスパッタリング法により、光導波路２１の端面に酸化膜２７としてＳｉＯｘ膜を成膜する。この場合のスパッタリング条件は、アルゴンプラズマを用い、ターゲットには所望のｘ値を有するＳｉＯｘ（例えば、ＳｉＯ_１.３）を用いる。また、到達圧力は３×１０^−６Torrで、成膜圧力は５×１０^−３Torr、アルゴン流量は２０sccm、高周波出力は０.２ｋＷ、成膜時間は２分間とした。こうして成膜された酸化膜２７の膜厚は、１０００Åであった。

この工程においては、スパッタリング法、蒸着法などでは酸化膜２７の分子が運動エネルギーを持って光導波路２１の端面に到達するので、光導波路２１の端面に表出しているより多くのＯＨ基とイオン結合または化学結合する。その結果、接着剤を光導波路の端面に直接塗布する場合と比較して、光導波路２１と酸化膜２７の間の剥離強度を高めることができる。

酸化膜２７としては、シリコン酸化膜が好ましいが、透明で光ファイバと光導波路２１の結合効率を低下させなければよいので、アルミニウム、マグネシウム、ＳｉＯＮなどの透明な酸化物でもよい。酸化膜としては、最も安定な化学量論的組成よりも酸素原子が不足しているものが望ましく、例えばシリコン酸化膜の場合には、ＳｉＯ_２よりも酸素含有量が少なく、ＳｉＯｘ（ｘ＝１〜１.５）の組成のものが望ましい。アルミニウム酸化膜の場合には、Ａｌ_２Ｏ_３よりも酸素原子の比率が少ないものが望ましい。

酸化膜２７の厚さは、酸化膜２７における光の透過率の低下や、酸化膜２７の内部応力によるクラック発生を防止するために４０００Å以下となるように設けることが望ましく、さらに、酸化膜２７を通して光導波路２１に水もしくは水蒸気が浸入するのを防ぐために５００Å以上の厚さを確保することが望ましい。また、酸化膜２７の成膜工程は、光導波路２１を構成する樹脂への成膜となるので、光導波路２１を劣化させないためには、２００℃以下の低温成長法により酸化膜２７を成膜する必要がある。また、酸化膜２７を２０００Å以上の厚さに成膜する場合には、クラック防止のために成膜装置の基板温度が１００℃以上にならないようにすることでさらに品質を改善できる。

光ファイバガイド２２は、図３に示すように、上面に複数本のＶ溝２９を形成したガラス製又はプラスチック製の基板３０とファイバ押え３１とからなる。テープ心線２８Ａは先端部の被覆を剥いでコアとクラッドからなる各光ファイバ３２を露出させてあり、複数本の光ファイバ３２を基板３０の各Ｖ溝２９内に位置決め保持させ、その上に接着剤を塗布したファイバ押え３１を重ね、ファイバ押え３１で各光ファイバ３２を押さえるようにして基板３０とファイバ押え３１を接着一体化している。同様に、光ファイバガイド２３は、上面に１本のＶ溝３３を形成したガラス製又はプラスチック製の基板３４とファイバ押え３５とからなる。ファイバ心線２８Ｂも先端部の被覆を剥いでコアとクラッドからなる光ファイバ３６を露出させ、この光ファイバ３６を基板３４のＶ溝３３内に位置決め保持させ、その上に接着剤を塗布したファイバ押え３５を重ね、ファイバ押え３５で光ファイバ３６を押さえるようにして基板３４とファイバ押え３５を接着一体化している。なお、光ファイバ３２、３６はガラスファイバでも、プラスチックファイバでもよい。

こうして個々の光導波路２１と光ファイバガイド２２、２３が製作されると、図５に示すように、コア２５の中心と光ファイバ３２、３６の軸心とを一致させて両者を光学的に結合させるようにして光導波路装置２０が組み立てられる。図５は光導波路２１の両端に光ファイバガイド２２、２３を接着して光導波路装置２０を組み立てた状態を示す断面図である。すなわち、光導波路２１の両端面に形成された酸化膜２７と光ファイバガイド２２、２３との間に接着剤３７を塗布し、接着剤３７によって光導波路２１と光ファイバガイド２２、２３とを接合させ一体化している。このとき酸化膜２７と接着剤との密着性をより向上させるため、酸化膜２７の表面にプライマーコーティングなどを施してもよい。

光導波路２１の端面に酸化膜２７を形成しておくと、酸化膜２７と接着剤３７及び光導波路２１の密着性が向上するので、光導波路２１と光ファイバガイド２２、２３との接着強度が向上する。しかし、酸化膜２７としてＳｉＯ_２のように安定な組成のものを用いると、酸化膜２７と接着剤３７および光導波路２１との剥離強度が低く、光導波路２１と光ファイバガイド２２、２３との間の接着強度を十分高くすることができない。これに対し、酸化膜２７として、ＳｉＯｘ（１≦ｘ≦１.５）のように酸素原子の組成比の小さなものを用いると、酸化膜２７と接着剤３７および光導波路２１との剥離強度を高めることができ、光導波路２１と光ファイバガイド２２、２３との接着強度を十分に大きくすることができる。

次に、光導波路２１の端面に酸素原子の組成比が小さい酸化膜２７を設けると接着強度が向上する理由を説明する。光導波路２１の樹脂の表面にＳｉＯ_２を酸化膜２７として形成する場合、光導波路２１の樹脂の表面のＯＨ基と酸化膜２７のＯＨ基が化学結合することによって当該樹脂と酸化膜２７が結合する。しかし、ＳｉＯ_２は安定な組成であり、各原子の結合が飽和しているので、ＳｉＯ_２側には余分な結合の手が少ない。したがって、光導波路２１の樹脂の表面のＯＨ基に含まれていた酸素原子を介してＳｉＯ_２と樹脂が化学結合していると考えられるが、化学結合している結合手が少ないために、光導波路２１と酸化膜２７との間の剥離強度が低い。

同様に、ＳｉＯ_２を酸化膜２７として用いた場合の接着剤３７と酸化膜２７の間の結合についても、図６（ａ）に示すように、ＳｉＯ_２側に余分な結合の手が少ないので、図６（ｂ）に示すように、接着剤３７の表面のＯＨ基に含まれていた酸素原子を介してのＳｉＯ_２と接着剤３７の化学結合の結合手が少ない。よって、接着剤３７と酸化膜２７との剥離強度も低い。

これに対し、ＳｉＯｘ（１≦ｘ≦１.５）の場合には、酸素原子が欠乏しているために不飽和結合となっていて結合状態が不安定になっている。そのため、酸化膜２７であるＳｉＯｘに空気中のＨ原子が結びついてＳｉＯｘの表面に多くのＯＨ基が現れる。この結果、ＳｉＯｘのＯＨ基と光導波路２１の樹脂のＯＨ基とが、
ＯＨ⁻＋ＯＨ⁻→Ｏ^２−＋Ｈ_２Ｏ
というように反応し、Ｏ原子を介して多数化学結合する。そのため、酸化膜２７としてＳｉＯｘ（１≦ｘ≦１.５）を用いると、光導波路２１と酸化膜２７との間の剥離強度を高めることができる。

酸化膜２７としてＳｉＯｘ（１≦ｘ≦１.５）を用いた場合の接着剤３７と酸化膜２７の間の結合についても同様である。酸化膜２７は、酸素原子が欠乏して不飽和結合となり、結合状態が不安定になっているため、図７（ａ）に示すように、酸化膜２７であるＳｉＯｘに空気中のＨ原子が結びついてＳｉＯｘの表面に多くのＯＨ基が現れている。ＳｉＯｘのＯＨ基と接着剤３７のＯＨ基とが反応し、図７（ｂ）に示すように、Ｏ原子を介して多数化学結合する。そのため、酸化膜２７としてＳｉＯｘ（１≦ｘ≦１.５）を用いると、接着剤３７と酸化膜２７との間の剥離強度が高まる。

従って、酸化膜２７としてＳｉＯｘ（１≦ｘ≦１.５）を用いると、酸化膜２７と光導波路２１の間の剥離強度と、酸化膜２７と接着剤３７の間の剥離強度とを高めることができ、ひいては光導波路２１と接着剤３７との接着強度を高くすることができる。

図８は、ＳｉＯ_１.３、スパッタ酸化膜（ＳｉＯ_２）、熱酸化ＳｉＯ_２膜、ＮＳＧ（ＣＶＤ法によるＳｉＯ_２）をサンプルとしてＳｉ−ＯＨ結合付近のＩＲスペクトル強度を測定した結果を示す図である。この図においては横軸が波長、縦軸がＩＲスペクトル強度となっており、縦軸の値が大きいものほどＯＨ基の数が多く樹脂と酸化膜との間の剥離強度が高いことを示している。この図から分かるように、ＳｉＯ_２ではほとんどＯＨ基が発生していないが、ＳｉＯ_１.３ではその数倍のＯＨ基が発生していることが分かる。

また、ＳｉＯｘ（１≦ｘ≦１.５）の膜は、ＳｉＯ_２の膜に比べて内部応力が小さいことは一般に知られている。例えば、ＳｉＯ_１.３は、ＳｉＯ_２に比べて、内部応力が約１／５になる。実験によれば、ガラス基板の上にポリマー導波路を形成し、その上にＳｉＯ_２からなる酸化膜を形成し、その上にガラス基板を接着したサンプルでは、高温高湿条件下に２０時間保存した場合、ＳｉＯ_２からなる酸化膜は完全に破壊された。これに対し、ガラス基板の上にポリマー導波路を形成し、その上にＳｉＯ_１.３からなる酸化膜を形成し、その上にガラス基板を接着したサンプルでは、高温高湿条件下に２０時間保存した場合、ＳｉＯ_１.３からなる酸化膜には多少のしわが発生したが、破損することはなかった。よって、酸化膜２７としてＳｉＯｘ（１≦ｘ≦１.５）を用いることにより、高温高湿環境下でも劣化しにくくて信頼性に優れ、接着強度の高い光導波路装置２０を製作することができる。

次に、高温高湿環境下で特性が変動しやすい樹脂を用いた光導波路２１で、その端面に図９に示すようなシリコン酸化膜を形成したサンプルと、酸化膜のないサンプルとを作製し、各サンプルを高温（８５℃）高湿（８５％ＲＨ）の環境下に約２００時間放置した後、波長が１.３１μｍの光信号と波長が１.５５μｍの光信号を用いて、２００時間放置後の信号強度の減衰率を計測した。この結果を図９に示す。図９から分かるように、ＳｉＯ_１.８、ＳｉＯ_２、酸化膜なしのサンプルでは、いずれも劣化により大きな減衰を示したが、ＳｉＯ_１.３のサンプルでは減衰が非常に小さかった。

次に、上記のようにして製造した光導波路装置２０を用いて破壊試験を行った。破壊試験はサンプルの光導波路装置２０をＰＣＴ（プレッシャークッカー試験機）に投入して行った。その結果、５０時間以上の試験時間においても光導波路２１の端面に形成された酸化膜２７が破壊されず、接着強度が保たれることが確認された。

なお、上記実施形態では、シングルモードの光導波路について説明したが、マルチモードの光導波路についても、同様の製造方法により同様な構造のものを製作することができる。

図１０は光導波路２１の異なる実施形態を示す斜視図である。上記実施形態では、光導波路２１は下クラッド２４、コア２５及び上クラッド２６から構成されていたが、図１０に示す光導波路２１のように、無機質材料からなる下側基板３８と上側基板３９の間に下クラッド２４、コア２５及び上クラッド２６を挟み込むようにしてもよい。下側基板３８及び上側基板３９としては、無機質材料であるガラス基板などを用いればよい。また、ガラス基板の材料としては、石英、光学ガラスなどを用いてもよい。

この実施形態では、有機材料と無機材料からなる光導波路２１の端面に酸化膜２７を形成しておき、酸化膜２７を形成された光導波路２１の端面と光ファイバガイド２２及び２３とを接着剤３７によって接着させている。この実施形態でも、酸化膜２７としてＳｉＯ_２膜を成膜した場合には、高温高湿条件下に長時間放置されると酸化膜２７が破壊される。これに対し、酸化膜２７としてＳｉＯｘ（１≦ｘ≦１.５）膜を成膜した場合には、酸化膜２７の内部応力が小さくなるので、高温高湿条件下に長時間放置されても、酸化膜２７が破壊しなくなる。

図１１は本実施形態の変形例を示す断面図である。この変形例では、光ファイバガイド２２及び２３の接合側の端面に酸化膜２７を形成しておき、酸化膜２７を形成された光ファイバガイド２２、２３の端面と光導波路２１の端面とを接着剤３７によって接着させている。本実施形態においては光ファイバガイド２２、２３はプラスチックからできており、光ファイバ３２、３６もプラスチックでできているので、直接接着剤を塗布しても十分な接着強度が得られない。そこでその端面に酸化膜を形成することにより、光ファイバガイド２２、２３と接着剤３７との密着性を改善して光導波路２１と光ファイバガイド２２、２３の接着強度を高めることができる。また、接着剤３７による接着強度を劣化させる要因である湿気は、光ファイバ３２、３６を通じて接着剤３７の部分へ浸入することもあるが、光ファイバガイド２２、２３の端面に酸化膜２７を形成して光ファイバ３２、３６の端面を酸化膜２７で封止することにより湿気を酸化膜２７で遮断することができる。そのため、湿気が酸化膜２７に達しにくくなり、湿気による接着強度の低下を防止することができる。

図１２は本実施形態の別な変形例を示す断面図であって、この変形例では、光導波路２１の端面と光ファイバガイド２２、２３の端面とにそれぞれ酸化膜２７を形成し、光導波路２１の酸化膜２７と光ファイバガイド２２、２３の酸化膜２７の間を接着剤３７で接着している。これにより、光導波路２１と光ファイバガイド２２、２３がいずれもプラスチックからできている場合でも、接着剤３７と光導波路２１および光ファイバガイド２２、２３の密着性を改善して光導波路２１と光ファイバガイド２２、２３の接着強度を高めることができる。

図１３（ｂ）は本発明の別な実施形態に用いられる光導波路２１の断面図、図１３（ａ）はその製造工程を示す図である。この実施形態による光導波路２１にあっては、シリコン基板からなる下側基板３８の上にＳｉＯｘ（１≦ｘ≦２）等の酸化膜４０を形成し、その上にプライマー４１を塗布している。一方、ガラス基板からなる上側基板３９の下面には、コア２５を埋め込まれた上クラッド２６が形成されている。そして、図１３（ａ）に示すように、プライマー４１の上に下クラッド用樹脂４２を滴下し、上から上側基板３９を押し付けてプライマー４１と上クラッド２６との間に下クラッド用樹脂４２を押し広げ、紫外線照射等によって下クラッド用樹脂４２を硬化させて下クラッド２４を成形する。このようにして作製された図１３（ｂ）のような光導波路２１にあっては、酸化膜４０を設けたことによって下クラッド２４と下側基板３８との接着強度を向上させることができ、高湿度高温の環境下においても下クラッド２４と下側基板３８との間に剥離が生じにくくなる。

図１４（ｂ）は本発明のさらに別な実施形態に用いられる光導波路２１の断面図、図１４（ａ）はその製造工程を示す図である。この実施形態による光導波路にあっては、まず図１４（ａ）に示すように、ガラス基板からなる下側基板３８の上に下クラッド２４、コア２５及び上クラッド２６からなる導波路層４３を成形した後、導波路層４３の上にＳｉＯｘ（１≦ｘ≦２）等の酸化膜４０を形成する。ついで、電極等として使用される金属膜４４をスパッタ等によって酸化膜４０の上に成膜し、図１４（ｂ）のような光導波路２１を得る。

このようにして作製された図１４（ｂ）のような光導波路２１にあっては、酸化膜４０を設けたことによって導波路層４３と金属膜４４との接着強度を向上させることができ、高湿度高温の環境下においても金属膜４４の剥離が生じにくくなる。特に、金属膜４４の場合には、光導波路２１のダイシング工程において、カットされた端面において基板の欠けや金属膜の跳ねなどのために金属膜の剥離が起きやすいが、酸化膜４０の上に金属膜４４を成膜することで、ダイシング工程における金属膜４４の剥離強度を高めることができる。また、金属膜４４が電極として用いられる場合には、ここにボンディングワイヤが接合される場合がある。このような場合には、金属膜４４に剪断応力が加わることがあるが、酸化膜４０の上に金属膜４４を形成することでシェア強度を５倍以上にすることができた。

なお、上記実施形態では、光導波路の両側に光ファイバを結合した光導波路装置について説明したが、本発明の光導波路装置としては、受光素子や投光素子を実装又は接続した光トランシーバでも良い。また、ポリマー光導波路で構成されたカプラ、ＷＤＭカプラ、ＶＯＡ（可変光減衰器）、光スイッチ、マルチモード導波路デバイスなど種々の形態のものであってもよい。

従来例の概略断面図である。 本発明の一実施形態による光導波路装置の斜視図である。 図２に示した光導波路装置の分解斜視図である。 端面に酸化膜を形成された光導波路の斜視図である。 図２に示した光導波路装置の縦断面図である。 （ａ）（ｂ）は、ＳｉＯ_２と接着剤の結合状態を説明する図である。 （ａ）（ｂ）は、ＳｉＯｘと接着剤の結合状態を説明する図である。 ＳｉＯ_１.３酸化膜と各種ＳｉＯ_２酸化膜を形成されたサンプルにおける、Ｓｉ−ＯＨ結合付近のＩＲスペクトルを測定した結果を示す図である。 数種のシリコン酸化膜を端面に形成されたサンプルと、酸化膜を端面に形成されていないサンプル（従来例）を高温高湿環境下に約２００時間放置した後の光強度の減衰率を計測した結果を示す図である。 光導波路の異なる形態を示す斜視図である。 図２の実施形態における変形例を示す断面図である。 図２の実施形態における別な変形例を示す断面図である。 （ｂ）は本発明の別な実施形態に用いられる光導波路の断面図、（ａ）はその製造工程を示す図である。 （ｂ）は本発明のさらに別な実施形態に用いられる光導波路の断面図、（ａ）はその製造工程を示す図である。

符号の説明

２１ 光導波路
２２、２３ 光ファイバガイド
２４ 下クラッド
２５ コア
２６ 上クラッド
２７ 酸化膜
２８Ａ テープ心線
２８Ｂ ファイバ心線
３２ 光ファイバ
３６ 光ファイバ
３７ 接着剤
３８ 下側基板
３９ 上側基板
４０ 酸化膜

Claims (7)

1. コア及びクラッドを有するポリマー光導波路と、前記コアと光学的に結合するようにして接着剤により前記光導波路の端面に接続されている光ファイバとからなる光導波路装置において、
   前記光導波路の端面及び前記光ファイバの端面のうち少なくとも一方の端面と前記接着剤との間に酸化膜を形成したことを特徴とする光導波路装置。
2. 前記酸化膜を構成する材料の組成は、当該材料の安定な組成比よりも酸素原子数の比率が小さいことを特徴とする、請求項１に記載の光導波路装置。
3. 前記酸化膜の材質が、ＳｉＯｘ（１≦x≦１.５）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。
4. 前記酸化膜の膜厚が、５００Å以上４０００Å以下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。
5. 前記ポリマー光導波路は、前記コア及び前記クラッドを無機質材料からなる基板の上に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。
6. 前記クラッドの接合面及び前記基板の接合面のうち少なくとも一方の接合面に酸化膜を形成し、該酸化膜を介して前記クラッドと前記基板の接合面どうしを接着剤により接着させたことを特徴とする、請求項５に記載の光導波路装置。
7. 前記ポリマー光導波路の表面に酸化膜を形成し、該酸化膜の上に金属膜を形成したことを特徴とする、請求項１に記載の光導波路装置。

Images