JP2007086223A - Optical waveguide and method for manufacturing optical waveguide - Google Patents

Optical waveguide and method for manufacturing optical waveguide Download PDF

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英一 圷
Shigemi Otsu
茂実 大津
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敬司 清水
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和敏 谷田
Toshihiko Suzuki
俊彦 鈴木
Toru Fujii
徹 藤居
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical waveguide that facilitates an optical connection with an optical fiber and can reduce optical loss, and to provide a method for manufacturing the optical waveguide. <P>SOLUTION: The optical waveguide has a holding member on an end face in the light guiding direction of the optical waveguide main body, the holding member to hold an optical fiber in such a manner that the end part in the light guiding direction of the optical fiber to be optically connected to the end face of the optical waveguide core is aligned at least coaxial to the end part in the light guiding direction of the optical waveguide core. The method for manufacturing the optical waveguide includes: a step of providing the end face in the light guiding direction of the optical waveguide main body with a holding member that can hold an optical fiber in such a manner that the end part in the light guiding direction of the optical fiber to be optically connected with the end face of the optical waveguide core is aligned at least coaxial to the end part in the light guiding direction of the optical waveguide core; and a step of optically connecting the end face of the optical waveguide core and the optical fiber held by the holding member, with a photosetting adhesive. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光導波路及び光導波路の製造方法に関する。   The present invention relates to an optical waveguide and a method for manufacturing the optical waveguide.

光導波路の製造方法としては、(1)フィルムにモノマーを含浸させてコア部を選択的に露光して屈折率を変化させフィルムを貼り合わせる方法(選択重合法)、(2)コア層及びクラッド層を塗布後、反応性イオンエッチングを用いてクラッド部を形成する方法(RIE法)、(3)高分子材料中に感光性の材料を添加した紫外線硬化樹脂を用いて、露光・現像するフォトリソグラフィー法を用いる方法(直接露光法)、(4)射出成形を利用する方法、(5)コア層及びクラッド層を塗布後、コア部を露光してコア部の屈折率を変化させる方法(フォトブリーチング法)等を応用したものが提案されている。   The optical waveguide manufacturing method includes (1) a method of impregnating a film with a monomer and selectively exposing the core portion to change the refractive index and bonding the film (selective polymerization method), and (2) a core layer and a cladding. A method of forming a clad portion by reactive ion etching after applying a layer (RIE method), (3) Photo exposure and development using an ultraviolet curable resin in which a photosensitive material is added to a polymer material. A method using a lithography method (direct exposure method), (4) a method using injection molding, (5) a method of changing the refractive index of the core part by exposing the core part after coating the core layer and the clad layer (photo A method using a bleaching method) has been proposed.

しかし、上記(1)の選択重合法はフィルムの張り合わせに問題があり、上記(2)や上記(3)の方法は、フォトリソグラフィー法を使うためコスト高になり、上記(4)の方法は、得られるコア径の精度に課題がある。また、上記(5)の方法はコア層とクラッド層との十分な屈折率差がとれないと言う問題がある。
現在、光導波路の性能的に優れた実用的な方法は、上記(2)や上記(3)の方法だけであるが前記のごときコストの問題がある。そして上記(1)から上記(5)のいずれの方法も、大面積でフレキシブルなプラスチック基材に高分子導波路を形成するのに適用しにくい。
However, the selective polymerization method of (1) has a problem in film lamination, and the methods of (2) and (3) are expensive due to the use of a photolithography method, and the method of (4) is There is a problem in the accuracy of the obtained core diameter. Further, the method (5) has a problem that a sufficient difference in refractive index between the core layer and the clad layer cannot be obtained.
At present, the practical methods excellent in the performance of the optical waveguide are only the methods (2) and (3), but there is a problem of cost as described above. Any of the methods (1) to (5) is difficult to apply to forming a polymer waveguide on a flexible plastic substrate having a large area.

また、光導波路を製造する方法として、キャピラリーとなる溝のパターンが形成されたパターン基板(クラッド)にコア用のポリマー前駆体材料を充填し、その後硬化させてコア層を作り、その上に平面基板(クラッド)を貼り合わせる方法が知られているが、この方法ではキャピラリー溝にだけでなく、パターン基板と平面基板の間にも全面的にポリマー前駆体材料が薄く充填され硬化されてコア層と同じ組成の薄い層が形成される結果、この薄い層を通って光が漏洩してしまうという問題があった。   In addition, as a method of manufacturing an optical waveguide, a polymer substrate material for a core is filled in a pattern substrate (clad) on which a groove pattern serving as a capillary is formed, and then cured to form a core layer, on which a planar surface is formed. A method of bonding a substrate (cladding) is known, but in this method, not only the capillary groove but also the entire surface of the pattern substrate and the flat substrate is thinly filled with a polymer precursor material and cured to form a core layer. As a result of the formation of a thin layer having the same composition as the above, there is a problem that light leaks through the thin layer.

この問題を解決する方法の1つとして、デビット・ハートはキャピラリーとなる溝のパターンが形成されたパターン基板と平面基板とをクランプ用治具で固着し、さらにパターン基板と平面基板との接触部分を樹脂でシールなどした後、減圧してコア用のモノマー(ジアリルイソフタレート)溶液をキャピラリーに充填して、光導波路を製造する方法を提案した(以下の特許文献1を参照)。
この方法はコア形成用樹脂材料としてポリマー前駆体材料を用いる代わりにモノマーを用いて充填材料を低粘度化し、キャピラリー内に毛細管現象を利用して充填させ、キャピラリー以外にはモノマーが充填されないようにする方法である。この方法はコア形成用材料としてモノマーを用いているため、モノマーが重合してポリマーになる際の体積収縮率が大きく、コア部分内部に空隙を生じやすく、光導波路の光透過損失が大きくなる問題がある。
また、この方法は、パターン基板と平面基板とをクランプで固着する、あるいはこれに加えさらに接触部を樹脂でシールするなど煩雑な方法であり、量産性は困難度が高い。その結果としてコスト低下を期待することはできない。クラッドとして厚さがmmオーダーあるいは1mm以下のフィルムを用いる光導波路の製造に適用することは不可能である。
As one method for solving this problem, Debit Hart uses a clamping jig to fix the pattern substrate on which a groove pattern serving as a capillary is formed and a flat substrate, and further, the contact portion between the pattern substrate and the flat substrate. After sealing with a resin, a method of manufacturing an optical waveguide by reducing the pressure and filling the capillary with a monomer solution (diallyl isophthalate) for the core was proposed (see Patent Document 1 below).
In this method, instead of using the polymer precursor material as the core forming resin material, the viscosity of the filling material is reduced by using a monomer, and the capillary is filled using the capillary phenomenon so that the monomer is not filled except the capillary. It is a method to do. Since this method uses a monomer as the core forming material, the volume shrinkage when the monomer is polymerized into a polymer is large, voids are likely to occur inside the core, and the light transmission loss of the optical waveguide increases. There is.
Further, this method is a complicated method in which the pattern substrate and the flat substrate are fixed with a clamp, or in addition, the contact portion is sealed with resin, and mass productivity is high. As a result, cost reduction cannot be expected. It cannot be applied to the production of an optical waveguide using a film having a thickness of the order of mm or 1 mm or less as the cladding.

また、最近、ハーバード大学のGeorge M. Whitesidesらは、ナノ構造を作る新技術として、ソフトリソグラフィーの一つとして毛細管マイクロモールドという方法を提唱している。   Recently, George M. Whitesides and others at Harvard University have proposed a method called capillary micromolding as one of the soft lithography as a new technology for creating nanostructures.

これは、フォトリソグラフィーを利用してマスター基板を作り、ポリジメチルシロキサン(PDMS)の密着性と容易な剥離性を利用してマスター基板のナノ構造をPDMSのゴム鋳型に写し取り、このゴム鋳型に毛細管現象を利用して液体ポリマーを流し込んで固化させる方法である。以下の非特許文献1には詳しい解説記事が記載されている。
またはハーバード大学のGeorge M. WhitesidesのグループのKim Enochらによって毛細管マイクロモールド法に関する特許が出願されている(特許文献2参照)。
This is because a master substrate is made using photolithography, and the nanostructure of the master substrate is copied to a PDMS rubber mold using the adhesion and easy peelability of polydimethylsiloxane (PDMS). This is a method in which a liquid polymer is poured and solidified using a capillary phenomenon. The following non-patent document 1 describes detailed explanation articles.
Alternatively, a patent on capillary micromolding has been filed by Kim Enoch et al. Of George M. Whitesides group at Harvard University (see Patent Document 2).

この特許に記載の製造方法を光導波路の製造に適用しても、光導波路のコア部は断面積が小さいので、コア部を形成するのに時間がかかり、量産に適さない。また、モノマー溶液が重合して高分子になるときに体積変化を起こしコアの形状が変化し、透過損失が大きくなるという欠点を持つ。   Even if the manufacturing method described in this patent is applied to the manufacture of an optical waveguide, since the core portion of the optical waveguide has a small cross-sectional area, it takes time to form the core portion and is not suitable for mass production. In addition, when the monomer solution is polymerized to become a polymer, the volume is changed, the core shape is changed, and the transmission loss is increased.

また、IBMチュリッヒ研究所のB. MichelらはPDMSを用いた高解像度のリソグラフィー技術を提案しており、この技術により数十nmの解像力が得られると報告している。詳しい解説記事は、以下の非特許文献2に記載されている。このように、PDMSを使ったソフトリソグラフィー技術や、毛細管マイクロモールド法は、ナノテクノロジーとして最近、米国を中心に注目を集めている技術である   B. Michel et al. Of the IBM Zurich Research Institute have proposed a high-resolution lithography technique using PDMS, and reported that this technique can achieve a resolution of several tens of nanometers. Detailed commentary articles are described in Non-Patent Document 2 below. In this way, soft lithography technology using PDMS and capillary micromolding are technologies that have recently attracted attention as nanotechnology mainly in the United States.

しかし、前記のマイクロモールド法を用いて光導波路を作製すると、硬化時の体積収縮率を小さくする(したがって透過損失を小さくする)ことと、充填を短時間に容易に完了するために充填液体(モノマー等)の低粘度化することを両立させえない。したがって、透過損失を小さくすることを優先的に考慮すると、充填液体の粘度をある限度以下にすることができず、充填速度が遅くなり、量産製造は望めない。   However, when an optical waveguide is produced using the above-mentioned micromold method, the volume shrinkage during curing is reduced (thus, transmission loss is reduced), and the filling liquid ( It is impossible to reduce the viscosity of the monomer and the like. Therefore, if priority is given to reducing the transmission loss, the viscosity of the filling liquid cannot be reduced below a certain limit, the filling speed becomes slow, and mass production cannot be expected.

また前記のマイクロモールド法は、基板としてガラスやシリコンウエハー基板等の平滑で剛体である基板を用いることが前提になっており、フレキシブルなフィルム基材を用いることは考慮されていない。そのため形成する導波路形状に歪を生じ、十分な光伝搬性能の導波路は作製できない。   The micromold method is based on the premise that a smooth and rigid substrate such as glass or a silicon wafer substrate is used as the substrate, and does not consider the use of a flexible film base material. As a result, the shape of the waveguide to be formed is distorted, and a waveguide having sufficient light propagation performance cannot be produced.

これに対し、本発明者らは既に、フレキシブルなフィルム基材をクッラド基材と兼ねさせ、該フィルム基材に高分子導波路を形成する方法を提案した(特許文献3または特許文献4参照)。この光導波路の製造方法により、従来不可能であったフレキシブルな光導波路を精度よく、同種類の材料系で全デバイスが構成され、光学端面が精度の高い切断工程で得られ、低コスト化が可能となった。   On the other hand, the present inventors have already proposed a method in which a flexible film base material is also used as a clad base material and a polymer waveguide is formed on the film base material (see Patent Document 3 or Patent Document 4). . With this optical waveguide manufacturing method, flexible optical waveguides, which were impossible in the past, are precisely configured, all devices are made of the same type of material system, and the optical end face is obtained by a highly accurate cutting process, resulting in lower costs. It has become possible.

ここで、近年、IC技術やLSI技術において、信号遅延やノイズの抑制及び集積度向上のために、金属配線に代わって機器装置間、機器装置内のボード間、チップ内において光配線を行なうことが行われている。具体的には、光導波路に光ファイバーを光接続することが行われている。このような光接続については、光の導波損失を抑制することが必要であるが、このような目的に適用可能な技術として、例えば、発光素子と受光素子の間を光導波路で接続する技術が示されている(例えば、特許文献5から特許文献7参照)。   Here, in recent years, in IC technology and LSI technology, in order to suppress signal delay and noise, and to improve integration, optical wiring is performed between equipment devices, between boards in equipment equipment, and in chips instead of metal wiring. Has been done. Specifically, an optical fiber is optically connected to the optical waveguide. For such optical connection, it is necessary to suppress the waveguide loss of light. As a technique applicable to such a purpose, for example, a technique of connecting a light emitting element and a light receiving element with an optical waveguide (For example, see Patent Documents 5 to 7).

前記特許文献5に記載の光配線素子は、発光素子からの光をコアに入射させるための入射側ミラーと、コアからの光を受光素子に出射させるための出射側ミラーを有し、さらに、発光素子から入射側ミラーおよび出射側ミラーから受光素子に至る光路に相当する箇所でクラッド層を凹状に形成し、発光素子からの光および出射側ミラーからの光を収束させるものである。また、前記特許文献6に記載の光配線素子は、コアの光入射端面を発光素子に向かって凸面となるように形成し、発光素子からの光を収束させて導波損失を抑えるものである。   The optical wiring element described in Patent Document 5 includes an incident side mirror for causing light from the light emitting element to enter the core, and an emission side mirror for emitting light from the core to the light receiving element. A clad layer is formed in a concave shape at a position corresponding to an optical path from the light emitting element to the incident side mirror and from the output side mirror to the light receiving element, and the light from the light emitting element and the light from the output side mirror are converged. The optical wiring element described in Patent Document 6 is such that the light incident end face of the core is formed to be convex toward the light emitting element, and the light from the light emitting element is converged to suppress the waveguide loss. .

さらに、前記特許文献7には、電子素子と光素子とを集積化した光電融合回路基板の上に光導波路回路が直接組み立てられた光電子集積回路が記載されている。これらの技術を用いて、光ファイバーを光導波路に光接続する方法が考えられる。
特許公報3151364号明細書 米国特許6355198号明細書 特願2003−58871号公報 特願2003−58872号公報 特開2000−39530号公報 特開2000−39531号公報 特開2000−235127号公報 SCIENTIFIC AMERICAN SEPTEMBER 2001(日経サイエンス2001年12月号) IBM J. REV. & DEV. VOL. 45 NO. 5 SEPTEMBER 2001
Further, Patent Document 7 describes an optoelectronic integrated circuit in which an optical waveguide circuit is directly assembled on a photoelectric fusion circuit substrate in which electronic elements and optical elements are integrated. A method of optically connecting an optical fiber to an optical waveguide using these techniques can be considered.
Japanese Patent No. 3151364 US Pat. No. 6,355,198 Japanese Patent Application No. 2003-58871 Japanese Patent Application No. 2003-58887 JP 2000-39530 A JP 2000-39531 A JP 2000-235127 A SCIENTIFIC AMERICAN SEPTEMBER 2001 (Nikkei Science December 2001 issue) IBM J. REV. & DEV. VOL. 45 NO. 5 SEPTEMBER 2001

しかし、前記特許文献5及び特許文献6に記載の技術ではその構造が複雑であるため、その作製にも非常に煩瑣な工程が必要となるという問題がある。また、上記特許文献7に記載の技術では、が、光導波路の作製はコストが高いフォトリソ法が用いられている。したがって、光電子集積回路も必然的に高価なものとなる。   However, the techniques described in Patent Literature 5 and Patent Literature 6 have a complicated structure, and therefore, there is a problem that a very complicated process is required for the production. Moreover, in the technique described in the above-mentioned Patent Document 7, a photolithographic method with high cost is used for manufacturing an optical waveguide. Therefore, the optoelectronic integrated circuit is inevitably expensive.

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、光ファイバーとの光接合を容易に行うことができると共に、光損失を低減可能な光導波路及び光導波路の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an optical waveguide capable of easily performing optical joining with an optical fiber and capable of reducing optical loss and an optical waveguide manufacturing method. Objective.

前記課題は、以下の光導波路及び光導波路の製造方法を提供することにより解決される。   The above-described problems are solved by providing the following optical waveguide and method for manufacturing the optical waveguide.

すなわち、本発明の光導波路は、コア形成用硬化性樹脂よりなる光導波路コアと、前記光導波路コアの周囲を取り囲み該光導波路コアより屈折率の小さいクラッド層と、を有する光導波路であって、光導波路本体の光導波方向端面に、前記光導波路コアの端面と光接合される光ファイバーの光導波方向端部と該光導波路コアの光導波方向端部とが少なくとも同軸となるように、該光ファイバーを保持しうる保持部材を備えることを特徴としている。   That is, the optical waveguide of the present invention is an optical waveguide having an optical waveguide core made of a curable resin for core formation and a cladding layer surrounding the periphery of the optical waveguide core and having a refractive index smaller than that of the optical waveguide core. The optical waveguide end of the optical waveguide core and the optical waveguide end of the optical waveguide core are at least coaxial with the end surface of the optical waveguide core on the end surface of the optical waveguide body. A holding member capable of holding the optical fiber is provided.

本発明の光導波路は、光導波方向端面に、光導波路コアの端面と光接合される光ファイバーの光導波方向端部と、光導波路コアの光導波方向端部とが少なくとも同軸となるように、光ファイバーを保持することのできる保持部材を備えているので、光導波路コアの端面と光ファイバーの光導波方向端部とを光接合するときには、光ファイバーをこの保持部材によって保持した後に光接合すれば、簡易な構成で光導波路の光導波路コアと光ファイバーとを精度良く且つ光損失を低減しつつ容易に実行することができる。
従って、光ファイバーとの光接合を容易に行うことができると共に、光損失を低減可能な光導波路を提供することができる。
In the optical waveguide of the present invention, the optical waveguide end of the optical fiber that is optically bonded to the end surface of the optical waveguide core and the optical waveguide end of the optical waveguide core are at least coaxial with the end surface of the optical waveguide. Since the holding member capable of holding the optical fiber is provided, when optically joining the end face of the optical waveguide core and the optical waveguide direction end of the optical fiber, the optical fiber is held by the holding member and then optically joined. With this configuration, the optical waveguide core and the optical fiber of the optical waveguide can be easily executed with high accuracy and reduced optical loss.
Accordingly, it is possible to provide an optical waveguide that can easily perform optical joining with an optical fiber and reduce optical loss.

前記保持部材は、前記光ファイバーの外周に沿って屈曲された屈曲部を有し、該屈曲部に前記光ファイバーを保持することができる。このように、保持部材は、光ファイバーの外周に沿って屈曲された屈曲部により光ファイバーを保持するので、安定して光ファイバーを容易に保持することができる。   The holding member has a bent portion bent along the outer periphery of the optical fiber, and can hold the optical fiber in the bent portion. Thus, since the holding member holds the optical fiber by the bent portion bent along the outer periphery of the optical fiber, the optical fiber can be stably and easily held.

なお、前記屈曲部は、光ファイバーの外周に沿って屈曲された形状であればよく、円弧状であってもよく、また、U字状、弓形などであってもよい。   The bent portion may be any shape that is bent along the outer periphery of the optical fiber, and may have an arc shape, a U shape, an arc shape, or the like.

前記保持部材は、前記光ファイバーの外周に沿った形状の孔部を有する環状体であり、該孔部に該光ファイバーを保持することができる。このため、光ファイバーとの光接合を容易に行うことができると共に、光損失を低減可能な光導波路を提供することができる。   The holding member is an annular body having a hole having a shape along the outer periphery of the optical fiber, and the optical fiber can be held in the hole. For this reason, while being able to perform optical joining with an optical fiber easily, the optical waveguide which can reduce optical loss can be provided.

また、保持部材は、光導波路本体の光導波方向端面側へ近づくほど連続的に内周径が縮まり、該保持部材の最小内周径は、前記光ファイバーの外周径より大きいので、光ファイバーを、該光ファイバーと光導波路コアとが同軸となるように、容易に保持部材へ保持することができる。   Further, the holding member continuously decreases in inner diameter as it approaches the end face side of the optical waveguide main body in the optical waveguide direction, and the minimum inner diameter of the holding member is larger than the outer diameter of the optical fiber. It can be easily held on the holding member so that the optical fiber and the optical waveguide core are coaxial.

なお以下の光導波路の製造方法によって、光ファイバーとの光接合を容易に行うことができると共に、光損失を低減可能な光導波路の製造方法を提供することができる。
具体的には、本発明の光導波路の製造方法は、ゴム鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層から形成され、光導波路コアに対応する凹部を有するゴム鋳型を準備する工程と、前記ゴム鋳型にクラッド用基材を密着させる工程と、前記クラッド用基材が密着された前記ゴム鋳型の凹部に光導波路コア形成用硬化性樹脂を充填する工程と、充填された前記光導波路コア形成用硬化性樹脂を硬化させて光導波路コアを形成する工程と、前記ゴム鋳型を前記クラッド用基材から剥離する工程と、前記光導波路コアが形成された前記クラッド用基材上に、クラッド層を形成する工程と、前記光導波路コアの端部を切断する工程と、前記光導波路コアの端面と光接合される光ファイバーの光導波方向端部と該光導波路コアの光導波方向端部とが少なくとも同軸となるように、該光ファイバーを保持しうる保持部材を、光導波路本体の光導波方向端面に設ける工程と、前記光導波路コアの端面と前記保持部材に保持された光ファイバーとを、光硬化型接着剤料により光接合する工程と、を有している。
Note that the following optical waveguide manufacturing method can easily perform optical joining with an optical fiber, and can provide an optical waveguide manufacturing method capable of reducing optical loss.
Specifically, the method for producing an optical waveguide of the present invention comprises a step of preparing a rubber mold formed of a cured resin layer of a curable resin for forming a rubber mold and having a recess corresponding to the optical waveguide core, and the rubber mold A step of closely adhering the clad substrate, a step of filling the concave portion of the rubber mold to which the clad substrate is adhered, and a hardening resin for forming the optical waveguide core, and the filling of the filled optical waveguide core A step of forming an optical waveguide core by curing a functional resin, a step of peeling the rubber mold from the cladding substrate, and forming a cladding layer on the cladding substrate on which the optical waveguide core is formed A step of cutting the end portion of the optical waveguide core, an optical waveguide end portion of the optical fiber optically joined to the end face of the optical waveguide core, and an optical waveguide end portion of the optical waveguide core at least coaxially. As described above, the step of providing a holding member capable of holding the optical fiber on the end surface of the optical waveguide main body in the optical waveguide direction, and the end surface of the optical waveguide core and the optical fiber held by the holding member are made into a photocurable adhesive. And a step of optically bonding with a material.

なお、前記光硬化型接着剤の硬化前の粘度が、30mPa・s以上1000mPa・s以下である。
また、前記光硬化型接着剤の屈折率は、前記光導波路コアの屈折率の-7%以上+7%以下の範囲内である。
In addition, the viscosity before hardening of the said photocurable adhesive is 30 mPa * s or more and 1000 mPa * s or less.
The refractive index of the photocurable adhesive is in the range of −7% to + 7% of the refractive index of the optical waveguide core.

また、前記光硬化型接着剤は、波長500nm〜900nmの波長域の光に対する透過損失が1dB以下であることを特徴としている。   The photo-curing adhesive has a transmission loss of 1 dB or less with respect to light in a wavelength range of 500 nm to 900 nm.

さらに、前記ゴム鋳型は、前記硬化樹脂層に前記光導波路コア形成用硬化性樹脂の進入口及び排出口を有すると共に、前記光導波路コア形成用硬化性樹脂を圧入するための注入口を備え前記硬化樹脂層を補強するための強化部材と、を有することを特徴としている。   Further, the rubber mold has an inlet and an outlet for the optical waveguide core forming curable resin in the cured resin layer, and includes an injection port for press-fitting the optical waveguide core forming curable resin. And a reinforcing member for reinforcing the cured resin layer.

前記強化部材は、金属材料、セラミック材料、及びプラスチック材料のうちの何れか1つからなり、前記硬化樹脂層は、シリコーン系ゴムとすることができる。また、前記ゴム鋳型のゴム鋳型形成用硬化性樹脂のシェアゴム硬度は、10以上50以下の範囲内である。   The reinforcing member may be any one of a metal material, a ceramic material, and a plastic material, and the cured resin layer may be a silicone rubber. Further, the shear rubber hardness of the rubber mold forming curable resin of the rubber mold is in the range of 10 to 50.

本発明の光導波路は、光導波路本体の光導波方向端面に、前記光導波路コアの端面と光接合される光ファイバーの光導波方向端部と該光導波路コアの光導波方向端部とが少なくとも同軸となるように、該光ファイバーを保持しうる保持部材を備えている。また、本発明の光導波路の製造方法は、光導波路コアの端面と光接合される光ファイバーの光導波方向端部と該光導波路コアの光導波方向端部とが少なくとも同軸となるように、該光ファイバーを保持しうる保持部材を、光導波路本体の光導波方向端面に設ける工程と、前記光導波路コアの端面と前記保持部材に保持された光ファイバーとを、光硬化型接着剤料により光接合する工程と、を有する。このため、光ファイバーとの光接合を容易に行うことができると共に、光損失を低減可能な光導波路及び光導波路の製造方法を提供することができる、という効果が得られる。   In the optical waveguide according to the present invention, the optical waveguide end of the optical fiber that is optically bonded to the end surface of the optical waveguide core and the optical waveguide end of the optical waveguide core are at least coaxial with the end surface of the optical waveguide body. A holding member capable of holding the optical fiber is provided. Further, the optical waveguide manufacturing method of the present invention is such that the optical waveguide end of the optical fiber optically joined to the end face of the optical waveguide core and the optical waveguide end of the optical waveguide core are at least coaxial. The step of providing a holding member capable of holding an optical fiber on the end surface of the optical waveguide main body in the optical waveguide direction and the end surface of the optical waveguide core and the optical fiber held by the holding member are optically bonded with a photo-curing adhesive. And a process. For this reason, it is possible to provide an optical waveguide capable of easily performing optical joining with an optical fiber, and to provide an optical waveguide capable of reducing optical loss and an optical waveguide manufacturing method.

本発明の光導波路の製造方法は以下の工程を有することを特徴としている。
すなわち、本発明の光導波路の製造方法は、
(1)ゴム鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層から形成され、光導波路コアに対応する凹部を有するゴム鋳型を準備する工程と、
(2)前記ゴム鋳型にクラッド用基材を密着させる工程と、
(3)前記クラッド用基材が密着された前記ゴム鋳型の凹部に光導波路コア形成用硬化性樹脂を充填する工程と、
(4)充填された前記光導波路コア形成用硬化性樹脂を硬化させて光導波路コアを形成する工程と、
(5)前記ゴム鋳型を前記クラッド用基材から剥離する工程と、
(6)前記光導波路コアが形成された前記クラッド用基材上に、クラッド層を形成する工程と、
(7)前記光導波路コアの端部を切断する工程と、
(8)前記光導波路コアの端面と光接合される光ファイバーの光導波方向端部と該光導波路コアの光導波方向端部とが少なくとも同軸となるように、該光ファイバーを保持しうる保持部材を、光導波路本体の光導波方向端面に設ける工程と、
(9)前記光導波路コアの端面と前記保持部材に保持された前記光ファイバーとを、光硬化型接着剤料により光接合する工程と、を有している。
The optical waveguide manufacturing method of the present invention is characterized by the following steps.
That is, the manufacturing method of the optical waveguide of the present invention is:
(1) preparing a rubber mold formed from a cured resin layer of a curable resin for forming a rubber mold and having a recess corresponding to the optical waveguide core;
(2) adhering a clad substrate to the rubber mold;
(3) filling the concave portion of the rubber mold to which the clad substrate is in close contact with a curable resin for forming an optical waveguide core;
(4) curing the filled optical waveguide core forming curable resin to form an optical waveguide core;
(5) peeling the rubber mold from the clad substrate;
(6) forming a cladding layer on the cladding substrate on which the optical waveguide core is formed;
(7) cutting the end of the optical waveguide core;
(8) A holding member capable of holding the optical fiber so that the optical waveguide direction end of the optical fiber to be optically bonded to the end face of the optical waveguide core and the optical waveguide direction end of the optical waveguide core are at least coaxial. Providing the optical waveguide body on the end face in the optical waveguide direction;
(9) A step of optically bonding the end face of the optical waveguide core and the optical fiber held by the holding member with a photocurable adhesive.

本発明の光導波路の製造工程について1つの態様を説明する。図1(A)から図1(G)は、本発明の製造方法における各工程を表す概念図であり、図2は、ゴム鋳型をゴム鋳型より一回り大きい面積のクラッド用基材に密着させた状態(図1(D)で示される工程)を示す斜視図である。   One aspect of the optical waveguide manufacturing process of the present invention will be described. 1 (A) to 1 (G) are conceptual diagrams showing each step in the manufacturing method of the present invention, and FIG. 2 is a diagram in which a rubber mold is brought into close contact with a base material for cladding that is one area larger than the rubber mold. It is a perspective view which shows the state (process shown by FIG.1 (D)).

図1(A)は、光導波路コアに対応する凸部12が形成された原盤10を、凸部12の長手方向に直角に切断した切断面を示す。   FIG. 1A shows a cut surface obtained by cutting the master 10 on which the convex portion 12 corresponding to the optical waveguide core is formed at right angles to the longitudinal direction of the convex portion 12.

次に、原盤10の凸部12が形成された面に、ゴム鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層20aを形成する。図1(B)には、原盤10に、ゴム鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層20aを形成したものを、凸部12の長手方向に直角に切断した切断面を示す。   Next, a cured resin layer 20a of a curable resin for forming a rubber mold is formed on the surface of the master 10 on which the convex portions 12 are formed. FIG. 1B shows a cut surface obtained by cutting the master 10 on which the cured resin layer 20a of the curable resin for rubber mold formation is cut at right angles to the longitudinal direction of the convex portion 12. FIG.

次に、ゴム鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層20aを原盤10から剥離して型をとり(図示省略)、次いで型の両端を、前記凸部12に対応する凹部22が露出するように切断することにより、凹部22に光導波路コア形成用硬化性樹脂を充填するための進入口22a(図2参照)、及び前記凸部12に対応する凹部22から光導波路コア形成用硬化性樹脂を排出させるための排出口22b(図2参照)を切削形成して、ゴム鋳型20を作製する(図1(C)、及び図2参照)。   Next, the cured resin layer 20a of the rubber mold-forming curable resin is peeled off from the master 10 to take a mold (not shown), and then the concave portions 22 corresponding to the convex portions 12 are exposed at both ends of the mold. By cutting, the entrance 22a (see FIG. 2) for filling the concave portion 22 with the optical waveguide core-forming curable resin, and the optical waveguide core-forming curable resin from the concave portion 22 corresponding to the convex portion 12. The discharge port 22b (see FIG. 2) for discharging is cut and formed to produce the rubber mold 20 (see FIG. 1 (C) and FIG. 2).

このようにして作製したゴム鋳型20に、導電性パターン31が形成され、且つゴム鋳型20より一回り大きい面積のクラッド用基材30を密着させる(図2のA―A切断面)。クラッド用基材30は、詳細は後述するが、第1のクラッド層を有している。なお、クラッド用基材30は、第1のクラッド層と一体的に設けられていてもよい。   A clad substrate 30 having a conductive pattern 31 formed thereon and having a slightly larger area than that of the rubber mold 20 is brought into close contact with the rubber mold 20 thus produced (AA cut surface in FIG. 2). Although the details of the clad substrate 30 will be described later, the clad substrate 30 has a first clad layer. The clad substrate 30 may be provided integrally with the first clad layer.

次に、ゴム鋳型20の進入口22aに光導波路コア形成用硬化性樹脂40aを数滴垂らし、毛細管現象と減圧/加圧注入法により、ゴム鋳型20の凹部22に該光導波路コア形成用硬化性樹脂を充填する。凹部22の他端部にある排出口22bからは光導波路コア形成用硬化性樹脂が排出される(図示省略)。図1(E)には、ゴム鋳型20の凹部22に光導波路コア形成用硬化性樹脂が充填されたものを凹部長手方向に直角に切断した断面図を示す。   Next, several drops of the optical waveguide core-forming curable resin 40a are dropped on the entrance 22a of the rubber mold 20, and the optical waveguide core-forming curing is applied to the recess 22 of the rubber mold 20 by capillary action and pressure reduction / pressure injection. Fill with functional resin. The optical waveguide core-forming curable resin is discharged from the discharge port 22b at the other end of the recess 22 (not shown). FIG. 1E shows a cross-sectional view of the rubber mold 20 in which the concave portion 22 is filled with a curable resin for forming an optical waveguide core, cut at right angles to the longitudinal direction of the concave portion.

次に、ゴム鋳型20の凹部22内の光導波路コア形成用硬化性樹脂40aをUV光硬化させることにより、光導波路コア40を形成する。この光導波路コア40が形成されたゴム鋳型20を、原盤10から剥離する。図1(F)には、クラッド用基材30の上に、光導波路コア40が形成されたものを、光導波路コア長手方向に直角に切断した切断面を示す。   Next, the optical waveguide core 40 is formed by UV-curing the optical waveguide core-forming curable resin 40 a in the recess 22 of the rubber mold 20. The rubber mold 20 on which the optical waveguide core 40 is formed is peeled from the master 10. FIG. 1F shows a cut surface obtained by cutting an optical waveguide core 40 formed on a clad substrate 30 at a right angle to the longitudinal direction of the optical waveguide core.

さらに、クラッド用基材30の光導波路コア40の形成面に、光導波路コア形成用硬化性樹脂による第2のクラッド層50を形成することにより、本発明の光導波路60が作製される。図1(G)には、光導波路を光導波路コア長手方向に直角に切断した切断面を示す。   Furthermore, the optical waveguide 60 of the present invention is manufactured by forming the second cladding layer 50 of the optical waveguide core-forming curable resin on the formation surface of the optical waveguide core 40 of the cladding substrate 30. FIG. 1G shows a cut surface obtained by cutting the optical waveguide perpendicularly to the longitudinal direction of the optical waveguide core.

また、図3には、光導波路コア40が形成された第1のクラッド層によるクラッド用基材の上に、第2のクラッド層となるフィルムを接着剤により接着させる例を示した。   FIG. 3 shows an example in which a film to be the second cladding layer is adhered to the base material for the cladding by the first cladding layer on which the optical waveguide core 40 is formed by an adhesive.

図3(A)から図3(F)までは、図1(A)から図1(F)で表される工程と共通であり、原盤10からスタートして、第1のクラッド層を有する基材としてのクラッド用基材30の上に光導波路コア40を形成する工程までを示した。   FIGS. 3A to 3F are common to the steps shown in FIGS. 1A to 1F, and start from the master 10 and have the first clad layer. The process up to the step of forming the optical waveguide core 40 on the clad substrate 30 as the material is shown.

図3(G)には、クラッド用基材30の光導波路コア40の形成面に接着剤層54を用いて第2のクラッド層(クラッドフィルム)52を貼り合わせる工程により得られた光導波路60を、光導波路コア長手方向に直角に切断した切断面を示す。 In FIG. 3G, the optical waveguide 60 obtained by the step of bonding the second clad layer (clad film) 52 to the formation surface of the optical waveguide core 40 of the clad substrate 30 using the adhesive layer 54. The cut surface which cut | disconnected this at right angles to the optical waveguide core longitudinal direction is shown.

さらに、図4に、ゴム鋳型の硬化樹脂層を補強する強化部材を設け、さらにクラッド用基材30の光導波路コアを形成する側に導電性パターン31を設けた例を示す。図4(A)から図4(F)までは、図3(B)から図3(G)で表される工程と共通で、原盤10からスタート(省略)して、導電性パターン31が形成されたクラッド用基材30の上に光導波路コアを形成する工程までを示す。図4(F)は、クラッド用基材30の光導波路コア形成面に接着剤層54を用いて第2のクラッド層(クラッドフィルム)52を貼り合わせる工程により得られた光導波路60を、光導波路コア長手方向に直角に切断した切断面を示す。また、この例では、ゴム鋳型凹部形成領域(紫外線等の照射領域)に石英板、ガラス板、硬質プラスチック板のように光透過性の天板24aを用いている。本発明においては、ゴムからなるゴム鋳型を用いるため、図4のように導電性パターン31が光導波路コア40の形成側に設けられていても、該導電性パターン31に悪影響を与えることなく、光導波路コア40を形成することができる。   FIG. 4 shows an example in which a reinforcing member that reinforces the cured resin layer of the rubber mold is provided, and the conductive pattern 31 is provided on the side of the clad substrate 30 on which the optical waveguide core is formed. 4 (A) to 4 (F) are the same as the steps shown in FIGS. 3 (B) to 3 (G), and the conductive pattern 31 is formed by starting (omitting) the master 10. Up to the step of forming the optical waveguide core on the clad base material 30 will be shown. FIG. 4F shows an optical waveguide 60 obtained by bonding a second clad layer (clad film) 52 to the optical waveguide core forming surface of the clad substrate 30 using an adhesive layer 54. The cut surface cut | disconnected at right angles to the waveguide core longitudinal direction is shown. In this example, a light-transmitting top plate 24a such as a quartz plate, a glass plate, or a hard plastic plate is used in a rubber mold recess forming region (an irradiation region such as ultraviolet rays). In the present invention, since a rubber mold made of rubber is used, even when the conductive pattern 31 is provided on the side where the optical waveguide core 40 is formed as shown in FIG. 4, the conductive pattern 31 is not adversely affected. The optical waveguide core 40 can be formed.

次に、図5に示すように、上述のようにして形成された本発明の光導波路60の、光導波路コア40の端部を、光学端面にするために、ダイサー等により切断した後に、光導波路60の光導波方向端面に、光導波路コア40の端面と光接合される光ファイバー82(図5(C)参照)の光導波方向端部と、光導波路コア40の光導波方向端部と、が少なくとも同軸となるように、光ファイバー82を保持しうる保持部材80を、光硬化型接着剤料より接着する。   Next, as shown in FIG. 5, in order to make the end portion of the optical waveguide core 40 of the optical waveguide 60 of the present invention formed as described above into an optical end surface, it is cut by a dicer or the like, An optical waveguide direction end of an optical fiber 82 (see FIG. 5C) optically joined to an end surface of the optical waveguide core 40 on an optical waveguide direction end surface of the waveguide 60, an optical waveguide direction end of the optical waveguide core 40, The holding member 80 capable of holding the optical fiber 82 is bonded by a photo-curing adhesive so that the optical fiber 82 is at least coaxial.

この保持部材80は、上述のように、光導波路コア40の端面と光接合される光ファイバー82の光導波方向端部と、光導波路コア40の光導波方向端部と、が少なくとも同軸となるように、光ファイバー82を保持しうる形状であれば特に限定されるものではないが、光ファイバー82の外周に沿って屈曲された屈曲部を有するものであればよい。
なお、この屈曲部は、光ファイバー82の外周に沿った円弧状であることが好ましい。
As described above, the holding member 80 is configured such that the optical waveguide direction end of the optical fiber 82 optically joined to the end face of the optical waveguide core 40 and the optical waveguide direction end of the optical waveguide core 40 are at least coaxial. In addition, the shape is not particularly limited as long as the optical fiber 82 can be held, but any shape having a bent portion bent along the outer periphery of the optical fiber 82 may be used.
The bent portion is preferably arcuate along the outer periphery of the optical fiber 82.

具体的には、保持部材80としては、光ファイバー82の外周に沿った形状の孔部81A(前記屈曲部に相当)を有する環状の保持部材80A(図6(A))、及び光ファイバー82の外周に沿った形状の孔部81Bを有する円錐台形状の保持部材80B(図6(B))等が挙げられる。   Specifically, as the holding member 80, an annular holding member 80A (FIG. 6A) having a hole portion 81A (corresponding to the bent portion) shaped along the outer periphery of the optical fiber 82, and the outer periphery of the optical fiber 82 A truncated cone-shaped holding member 80B (FIG. 6B) having a hole portion 81B having a shape extending along the axis.

また、保持部材80は、環状ではなく、円弧状やU字状等であってもよい。具体的には、図6(C)に示すように、光ファイバー82の外周に沿って屈曲された屈曲部が円弧状である保持部材80C、光ファイバー82の外周に沿った円弧状の領域を有するU字状の保持部材80E(図6(E)参照)、及びU字状の保持部材80Eの両端部の距離が除々に離間されるように設けられた形状の保持部材80F(図6(F))などが挙げられる。   Further, the holding member 80 may be arcuate or U-shaped instead of being annular. Specifically, as shown in FIG. 6C, a holding member 80 </ b> C in which a bent portion bent along the outer periphery of the optical fiber 82 has an arc shape, and a U-shaped region having an arc-shaped region along the outer periphery of the optical fiber 82. A holding member 80E (see FIG. 6 (E)) having a letter shape and a holding member 80F having a shape provided so that the distance between both ends of the U-shaped holding member 80E is gradually separated (FIG. 6 (F)). ) And the like.

なお、保持部材80は、光導波路60に設けられたときに、保持部材80における、光導波路60と光硬化型接着剤(詳細後述)を介して接触する端面の面積が、該保持部材80の該端面に対向する端面の面積より広くなるように、該保持部材80の外壁が、該端面に垂直な方向に対して傾斜していてもよい(図6(D)保持部材80D参照)。
このような形状とすることによって、保持部材80の光導波路60の接着力を向上させることができる。
Note that when the holding member 80 is provided on the optical waveguide 60, the area of the end surface of the holding member 80 that contacts the optical waveguide 60 via a photocurable adhesive (detailed later) is the same as that of the holding member 80. The outer wall of the holding member 80 may be inclined with respect to the direction perpendicular to the end surface so as to be wider than the area of the end surface facing the end surface (see the holding member 80D in FIG. 6D).
By setting it as such a shape, the adhesive force of the optical waveguide 60 of the holding member 80 can be improved.

また、保持部材80は、光導波路60に設けられたときに、保持部材80における、光導波路60と光硬化型接着剤(詳細後述)を介して接触する端面の面積が、該保持部材80の該端面に対向する端面の面積よりも広くなるように、該保持部材80の内壁が、該端面に垂直な方向に対して傾斜していてもよい。   In addition, when the holding member 80 is provided on the optical waveguide 60, the area of the end surface of the holding member 80 that comes into contact with the optical waveguide 60 via a photocurable adhesive (described later in detail) The inner wall of the holding member 80 may be inclined with respect to the direction perpendicular to the end face so as to be wider than the area of the end face facing the end face.

同様に、保持部材80は、環状に形成される場合には、光導波路60との接合端面側へ近づくほど連続的に内周径が縮まり、該保持部材80の最小内周径は、光ファイバー82の外周径より大きくなるように調製するようにしてもよい。
このような形状とすることによって、光ファイバー82を保持部材80に保持するとともに、光導波路コア40と光ファイバー82とを光接合するときに、光ファイバー82を光導波路コア40へと容易に案内することができる。
Similarly, when the holding member 80 is formed in an annular shape, the inner peripheral diameter is continuously reduced as it approaches the joint end face side with the optical waveguide 60, and the minimum inner peripheral diameter of the holding member 80 is the optical fiber 82. You may make it prepare so that it may become larger than the outer periphery diameter.
By adopting such a shape, the optical fiber 82 is held by the holding member 80, and the optical fiber 82 can be easily guided to the optical waveguide core 40 when the optical waveguide core 40 and the optical fiber 82 are optically joined. it can.

図5(C)に示すように、光ファイバー82を光導波路60の光導波路コア40と光接合するときには、光ファイバー82の光導波方向端部を保持部材80の屈曲部に保持すると共に、光ファイバー82の光導波方向端面を光導波路コア40の端面に接触させる。   As shown in FIG. 5C, when the optical fiber 82 is optically bonded to the optical waveguide core 40 of the optical waveguide 60, the optical waveguide direction end of the optical fiber 82 is held at the bent portion of the holding member 80, and The end surface in the optical waveguide direction is brought into contact with the end surface of the optical waveguide core 40.

さらに、保持部材80によって保持されている光ファイバー82と光導波路コア40との空隙に光硬化型接着剤を挿入し、光照射することにより、光ファイバー82と光導波路コア40とを光接合する。   Further, the optical fiber 82 and the optical waveguide core 40 are optically bonded by inserting a photo-curing adhesive into the gap between the optical fiber 82 and the optical waveguide core 40 held by the holding member 80 and irradiating with light.

このように、本発明の光導波路60では、保持部材80を備えるので、光導波路コア40と光ファイバー82とを光接合するときの接合光損失が少なく、接続作業が簡便で、高価な装置が要らない光導波路60を提供することができる。   As described above, since the optical waveguide 60 of the present invention includes the holding member 80, there is little loss of bonding light when the optical waveguide core 40 and the optical fiber 82 are optically bonded, and the connection work is simple and an expensive apparatus is required. An optical waveguide 60 can be provided.

以下に、本発明による光導波路の製造方法を工程順に説明する。
(1)ゴム鋳型を準備する工程
ゴム鋳型を準備する工程におけるゴム鋳型の作製は、光導波路コアに対応する凸部を形成した原盤を用いて行うのが好ましいが、これに限定されるものではない。以下では、原盤を用いる方法を説明する。
Below, the manufacturing method of the optical waveguide by this invention is demonstrated in order of a process.
(1) Step of preparing rubber mold The production of the rubber mold in the step of preparing the rubber mold is preferably performed using a master having a convex portion corresponding to the optical waveguide core. However, the present invention is not limited to this. Absent. In the following, a method using the master will be described.

(原盤の作製)
光導波路コアに対応する凸部を形成した原盤の作製には、従来の方法、たとえばフォトリソグラフィー法やRIE法を特に制限なく用いることができる。また、本出願人が先に出願した電着法又は光電着法により光導波路を作製する方法(特願2002−10240号)も、原盤を作製するのに適用できる。原盤に形成される光導波路コアに対応する凸部の大きさは一般的に5μ〜500μm程度、好ましくは40μm〜200μm程度であり、光導波路の用途等に応じて適宜決められる。例えばシングルモード用の光導波路の場合には、10μm角程度の光導波路コアを、マルチモード用の光導波路の場合には、40μm〜150μm角程度の光導波路コアが一般的に用いられるが、用途によっては数百μm程度と更に大きな光導波路コア部を持つ光導波路も利用される。
(Preparation of master)
A conventional method such as a photolithography method or an RIE method can be used without particular limitation for producing a master having a convex portion corresponding to the optical waveguide core. Further, the method (Japanese Patent Application No. 2002-10240) for producing an optical waveguide by the electrodeposition method or the photo-deposition method previously filed by the present applicant can also be applied to produce the master. The size of the convex portion corresponding to the optical waveguide core formed on the master is generally about 5 μm to 500 μm, preferably about 40 μm to 200 μm, and is appropriately determined according to the use of the optical waveguide. For example, in the case of a single mode optical waveguide, an optical waveguide core of about 10 μm square is generally used, and in the case of a multimode optical waveguide, an optical waveguide core of about 40 μm to 150 μm square is generally used. Depending on the case, an optical waveguide having a larger optical waveguide core portion of about several hundred μm is also used.

(ゴム鋳型の作製)
ゴム鋳型は、前記のように光硬化部分がゴム鋳型形成用ゴム層と光透過性の光導波路コア凸部に対応する類似した凹部を有する剛体基板からなる複合的な積層構造よりなり、光導波路コアに対応する凸部が形成されたゴム面に、ゴム鋳型形成用硬化性ゴム樹脂を塗布したり注入したりして、必要に応じ加熱処理等の硬化処理をして該樹脂ゴムを硬化させ、次いでその硬化ゴム層を原盤から剥離して作製される。また、ゴム鋳型には、前記凸部に対応する凹部に光導波路コア形成用硬化性樹脂を充填するための進入口、及び前記凸部に対応する凹部から前記樹脂を排出させるための排出口が形成されるが、その形成方法は特に制限はない。原盤に予め進入口や排出口に対応する凸部を設けておくこともできるが、簡便な方法としては、例えば、原盤にゴム鋳型形成用硬化性ゴム液によりゴム鋳型用ゴム層を形成した後剥離して型をとり、その後、型の両端を前記凹部が露出するように切断することにより進入口及び排出口を形成する方法が挙げられる。ゴム材は光導波路コアの成形原盤により形成されるゴム材はゴム硬度5から40で柔らかい特性のゴム材を用いる事で、柔らかいゴム弾性により光導波路コア部形成後の剥離の成型特性を上げ、精密な光導波路コア形成能力を付与させていく。ゴム層は、高精度で、光導波路コア材の注入時の振動や圧力変化に対して成形精度を維持できるゴム厚みの適正値を選択できる。
(Production of rubber mold)
As described above, the rubber mold has a composite laminated structure in which a light-cured portion is composed of a rigid substrate having a rubber layer for forming a rubber mold and a similar concave portion corresponding to a convex portion of a light-transmitting optical waveguide core. Apply or inject a rubber mold-forming curable rubber resin to the rubber surface on which the convex portions corresponding to the core are formed, and if necessary, perform a curing process such as heat treatment to cure the resin rubber. The cured rubber layer is then peeled off from the master. Further, the rubber mold has an entrance for filling the concave portion corresponding to the convex portion with the curable resin for forming the optical waveguide core, and an outlet for discharging the resin from the concave portion corresponding to the convex portion. Although formed, the formation method is not particularly limited. Protrusions corresponding to the entrance and discharge ports can be provided in advance on the master, but as a simple method, for example, after forming the rubber mold rubber layer on the master with a rubber mold forming curable rubber liquid There is a method in which the mold is peeled and the mold is taken out, and then the inlet and outlet are formed by cutting both ends of the mold so that the concave portion is exposed. By using a rubber material with a rubber hardness of 5 to 40 and a soft property, the rubber material formed by the molding master of the optical waveguide core increases the molding property of peeling after the optical waveguide core is formed by the soft rubber elasticity, We will give precise optical waveguide core forming ability. For the rubber layer, it is possible to select an appropriate value of the rubber thickness that can maintain the molding accuracy with respect to vibrations and pressure changes during the injection of the optical waveguide core material with high accuracy.

また、ゴム鋳型凹部に連通する貫通孔を凹部の両端に設けることが有効である。進入口側の貫通孔は液(樹脂)溜まりとして利用でき、排出側の貫通孔は減圧吸引管をその中に挿入して凹部内部を減圧吸引装置に接続することができる。また、進入側貫通孔を光導波路コア形成用硬化性樹脂液を注入管に連結して該樹脂液を加圧注入することも可能である。貫通孔は、凹部のピッチにより、各凹部に対応してそれぞれ設けてもよく、また、各凹部に共通に連通する1つの貫通孔を設けてもよい。   It is also effective to provide through holes communicating with the rubber mold recess at both ends of the recess. The through-hole on the entrance side can be used as a liquid (resin) reservoir, and the through-hole on the discharge side can be connected to the vacuum suction device by inserting a vacuum suction pipe into it. Further, it is also possible to connect the curable resin liquid for forming the optical waveguide core to the injection pipe through the entrance side through hole and pressurize and inject the resin liquid. Depending on the pitch of the recesses, the through-holes may be provided corresponding to the respective recesses, or one through-hole communicating with each recess may be provided.

前記硬化されたゴム層の厚さは、ゴム鋳型としての取り扱い性を考慮して適宜決められるが、一般的に全体のゴム層の厚みは5μm〜5mm、より好ましくは30μmから700μmが適切である。この厚みとゴム硬度(弾性)と低表面エネルギーにより、剥離時の変形剥離性を適正に出来、光硬化後に成型光導波路コアからの界面破壊を抑制させ、また光導波路コア成形時により光導波路コア表面平滑性を維持できる。平滑性(Ra)は、100nm以下、より適正化を計れば40nm以下の平滑性を達成できる。この表面平滑性の値は使用する光の波長の五分の一以下の表面粗さであれば光の漏れ光を十分抑制でき、より好ましくは光の波長の十分の一以下で有ると光の漏れ量は殆ど低減できる特性である。   The thickness of the cured rubber layer is appropriately determined in consideration of handleability as a rubber mold, but generally the thickness of the entire rubber layer is 5 μm to 5 mm, more preferably 30 μm to 700 μm. . Due to this thickness, rubber hardness (elasticity) and low surface energy, deformation and releasability at the time of peeling can be made appropriate, interface fracture from the molded optical waveguide core can be suppressed after photocuring, and the optical waveguide core can be reduced by molding the optical waveguide core. Surface smoothness can be maintained. The smoothness (Ra) is 100 nm or less, and if it is optimized, a smoothness of 40 nm or less can be achieved. This surface smoothness value can sufficiently suppress light leakage if the surface roughness is one fifth or less of the wavelength of the light used, and more preferably if the surface roughness is one tenth or less of the light wavelength. The amount of leakage is a characteristic that can be almost reduced.

その意味で、ゴム材のゴム硬度(ゴム弾性)、厚み、ゴム鋳型の表面エネルギー値は相互に関係があり、要求される成形精度により重要な制御特性値となっている。これらの要求事項を満足させる事により、近接に電子デバイスや電子回路があるような基板上でも、簡単に部分的に導波路を形成させる事を可能にできる作製工程になっている。   In this sense, the rubber hardness (rubber elasticity) of the rubber material, the thickness, and the surface energy value of the rubber mold are mutually related, and are important control characteristic values depending on the required molding accuracy. By satisfying these requirements, the manufacturing process is such that a waveguide can be easily and partially formed even on a substrate having an electronic device or electronic circuit in the vicinity thereof.

また、前記原盤にはあらかじめ離型剤塗布などの離型処理を行なってゴム鋳型との剥離を促進することもある。
ゴム鋳型形成用硬化性樹脂としては、その硬化物が原盤から容易に剥離できること、ゴム鋳型(繰り返し用いる)として一定以上の機械的強度・寸法安定性を有すること、凹部形状を維持する硬さ(硬度)を有すること、クラッド用基材との密着性が良好なことが好ましい。ゴム鋳型形成用硬化性樹脂には、必要に応じて各種添加剤を加えることができる。
Further, the master may be subjected to a release treatment such as application of a release agent in advance to promote peeling from the rubber mold.
As the curable resin for forming a rubber mold, the cured product can be easily peeled from the master, has a certain level of mechanical strength and dimensional stability as a rubber mold (repeatedly used), and has a hardness that maintains a concave shape ( Hardness) and good adhesion to the clad substrate. Various additives can be added to the curable resin for forming a rubber mold as necessary.

ゴム鋳型形成用硬化性樹脂の未硬化状態では、原盤の表面に塗布や注型等することが可能で、また、原盤に形成された個々の光導波路コアに対応する凸部を正確に写し取らなければならないので、ある適正の粘度、たとえば、500〜7000mPa・s程度を有することが好ましい。(なお、本発明において用いる「ゴム鋳型形成用硬化性樹脂」の中には、硬化後、弾性を有するゴム状体となるものも含まれる。)また、粘度調節のために溶剤を他の部材に悪影響が出ない程度に加えることもある。   When the curable resin for rubber mold formation is in an uncured state, it can be applied or cast onto the surface of the master, and the projections corresponding to the individual optical waveguide cores formed on the master can be accurately copied. Therefore, it is preferable to have a certain appropriate viscosity, for example, about 500 to 7000 mPa · s. (Note that “the curable resin for forming a rubber mold” used in the present invention also includes those that become a rubber-like body having elasticity after curing.) In addition, a solvent is used to adjust the viscosity to other members. It may be added to the extent that it does not adversely affect.

前記ゴム鋳型形成用硬化性樹脂としては、前記のごとき剥離性、機械強度・寸法安定性、硬度、クラッド用基材との密着性の点から、シリコーンゴム(シリコーンエラストマー)又はシリコーン樹脂となる硬化性オルガノポリシロキサンが好ましく用いられる。前記硬化性オルガノポリシロキサンは、分子中にメチルシロキサン基、エチルシロキサン基、フェニルシロキサン基を含むものが好ましい。また、前記硬化性オルガノポリシロキサンは、一液型のものでも硬化剤と組み合わせて用いる二液型のものでもよく、また、熱硬化型のものでも室温硬化型(例えば空気中の水分で硬化するもの)のものでもよく、更に他の硬化(紫外線硬化等)を利用するものであってもよい。   The rubber mold forming curable resin is a silicone rubber (silicone elastomer) or a silicone resin in terms of peelability, mechanical strength / dimensional stability, hardness, and adhesion to the clad substrate. An organopolysiloxane is preferably used. The curable organopolysiloxane preferably contains a methylsiloxane group, an ethylsiloxane group, or a phenylsiloxane group in the molecule. The curable organopolysiloxane may be a one-component type or a two-component type used in combination with a curing agent, and may be a thermosetting type or a room temperature curable type (for example, cured with moisture in the air). The other) (further ultraviolet curing or the like) may be used.

前記硬化性オルガノポリシロキサンとしては、硬化後ゴム状態となるものが好ましく、これには通常液状シリコーンゴム(「液状」の中にはペースト状のように粘度の高いものも含まれる)と称されているものが用いられ、硬化剤と組み合わせて用いる二液型のものが好ましく、中でも付加型の液状シリコーンゴムは、表面と内部が均一にかつ短時間に硬化し、またその際副生成物が無く又は少なく、かつ離型性に優れ収縮率も小さいので好ましく用いられる。   The curable organopolysiloxane is preferably in a rubbery state after curing, which is usually referred to as a liquid silicone rubber (“liquid” includes those having a high viscosity such as a paste). The two-part type used in combination with a curing agent is preferable. Among them, the addition type liquid silicone rubber cures uniformly in a short time on the surface and the inside, and at that time, a by-product is formed. It is preferably used because it has no or little, excellent releasability and low shrinkage.

前記液状シリコーンゴムの中でも特に液状ジメチルシロキサンゴムが密着性、剥離性、強度及び硬度の制御性から好ましい。また、液状ジメチルシロキサンゴムの硬化物は、一般に屈折率が1.43程度と低いために、これから作ったゴム鋳型は、クラッド用基材から剥離させずに、そのままクラッド層として利用することができる。この場合には、ゴム鋳型と、充填した光導波路コア形成用樹脂及びクラッド用基材とが剥がれないような工夫が必要になる。   Among the liquid silicone rubbers, liquid dimethylsiloxane rubber is particularly preferable from the viewpoint of adhesion, peelability, strength and hardness controllability. In addition, a cured product of liquid dimethylsiloxane rubber generally has a refractive index as low as about 1.43, so that a rubber mold made therefrom can be used as it is as a clad layer without being peeled off from the clad substrate. . In this case, it is necessary to devise such that the rubber mold, the filled optical waveguide core forming resin, and the clad substrate are not peeled off.

前記液状シリコーンゴムの粘度は、光導波路コアに対応する凸部を正確に写し取り、かつ気泡の混入を少なくして脱泡し易くする観点と、数ミリの厚さのゴム鋳型形成の点から、500〜7000mPa・s程度のものが好ましく、さらには、2000〜5000mPa・s程度のものがより好ましい。500mPa・s以下では注入効率が良過ぎ、クラッド付き基板とゴム鋳型のゴム界面の間に侵入し、形状精度の劣化が見られる事がある。また、7000mPa・s以上であると注入補助手段を尽くしても、注入速度が上がらず、型取り精度に支障をきたし、生産性が低下する。   The viscosity of the liquid silicone rubber is from the viewpoint of accurately copying the convex portion corresponding to the optical waveguide core and facilitating defoaming by reducing the mixing of bubbles, and from the viewpoint of forming a rubber mold having a thickness of several millimeters. , About 500 to 7000 mPa · s is preferable, and about 2000 to 5000 mPa · s is more preferable. If it is 500 mPa · s or less, the injection efficiency is too good, and it may enter between the clad substrate and the rubber interface of the rubber mold, resulting in deterioration of the shape accuracy. Moreover, even if the injection assisting means is exhausted when the pressure is 7000 mPa · s or more, the injection speed does not increase, the mold taking accuracy is hindered, and the productivity is lowered.

さらに、ゴム鋳型の光導波路コア材に接するゴム表面の表面エネルギーは、7dyn/cm〜30dyn/cm、好ましくは12dyn/cm〜21dyn/cmの範囲にあることが、基材フィルムとの密着性と光導波路コア形成用硬化性樹脂の浸透速度の点からみて好ましい。7dyn/cm以下では光硬化光導波路コア材液体の微細口への浸透速度が遅くなり製造性に問題を生じる。30dyn/cm以上では硬化成形物の表面においてゴム鋳型剥離時に表面の接着によるダメージが生じ、表面平滑性の大幅な低下を生じる事がある。   Furthermore, the surface energy of the rubber surface in contact with the optical waveguide core material of the rubber mold is in the range of 7 dyn / cm to 30 dyn / cm, preferably 12 dyn / cm to 21 dyn / cm. This is preferable from the viewpoint of the penetration speed of the curable resin for forming the optical waveguide core. If it is 7 dyn / cm or less, the penetration rate of the photocured optical waveguide core material liquid into the fine mouth becomes slow, which causes a problem in productivity. If it is 30 dyn / cm or more, the surface of the cured molded product may be damaged due to adhesion of the surface when the rubber mold is peeled off, and the surface smoothness may be greatly reduced.

ゴム鋳型の表面ゴム層のシェア(Share)ゴム硬度は、10〜50、好ましくは15〜30であることが型取り性能、凹部形状の維持、剥離性の点からみて好ましい。10以下では、型精度が低下し、形状の再現性に問題を生じ、50以上ではゴム鋳型からの型剥離時に適正な弾性が出ないために成形物の表面のダメージが生じる事がある。   The share rubber hardness of the surface rubber layer of the rubber mold is 10 to 50, preferably 15 to 30 from the viewpoint of mold taking performance, maintaining the shape of the recess, and peelability. If it is 10 or less, the mold accuracy is lowered, causing a problem in reproducibility of the shape, and if it is 50 or more, there is a case where the surface of the molded product is damaged because proper elasticity does not appear when the mold is peeled from the rubber mold.

ゴム鋳型のゴム層表面粗さ(Ra)は、0.5μm以下、好ましくは0.1μm以下、より好ましくは0.05μm以下にすることが、形成された光導波路コアの光導波特性において光損失を大幅に低減できる。表面粗さは、使用する光の波長の5分の1以下が必要条件であり、10分の1以下になるとその光の光導波路コア表面粗さによる導波損失は殆ど無視できるレベルになる。   The rubber layer surface roughness (Ra) of the rubber mold is 0.5 μm or less, preferably 0.1 μm or less, more preferably 0.05 μm or less. Loss can be greatly reduced. The surface roughness is required to be 1/5 or less of the wavelength of the light to be used. When the surface roughness is 1/10 or less, the waveguide loss due to the surface roughness of the optical waveguide core of the light is almost negligible.

また、ゴム鋳型用ゴム材及び光透過性基板は、紫外光領域及び/又は可視領域において50%/mm以上の光透過性であることが好ましい。特に365nm波長の光に対し50%/mm以上の光透過性を有する事が必要である。より好ましくは80%/mmゴム鋳型のゴム材が可視領域において光透過性であることが好ましいのは、以下の(ゴム鋳型にクラッド層付基板を密着させる工程)においてゴム鋳型をクラッド用基材に密着させる際、位置決めが容易に行え、また、以下の(3)の工程において光導波路コア形成用硬化性樹脂がゴム鋳型凹部に充填される様子が観察でき、充填完了等が容易に確認しうるからである。また、ゴム鋳型が紫外領域において光透過性であることが好ましいのは、光導波路コア形成用硬化性樹脂として紫外線硬化性樹脂を用いる場合に、ゴム鋳型を透して紫外線硬化を効率的に行うためであり、ゴム鋳型の、紫外光領域(350nm〜400nm)における透過率が50%以上であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the rubber material for rubber molds and the light transmissive substrate have a light transmittance of 50% / mm or more in the ultraviolet light region and / or the visible region. In particular, it is necessary to have a light transmittance of 50% / mm or more with respect to light having a wavelength of 365 nm. More preferably, the rubber material of the 80% / mm rubber mold is light transmissive in the visible region because the rubber mold is used as a base material for cladding in the following (step of adhering the substrate with the clad layer to the rubber mold). Positioning can be easily performed, and it can be observed that the curable resin for forming the optical waveguide core is filled into the rubber mold recesses in the following step (3), so that the completion of filling can be easily confirmed. Because it is possible. In addition, it is preferable that the rubber mold is light transmissive in the ultraviolet region. When the ultraviolet curable resin is used as the curable resin for forming the optical waveguide core, the ultraviolet curing is efficiently performed through the rubber mold. Therefore, the transmittance of the rubber mold in the ultraviolet light region (350 nm to 400 nm) is preferably 50% or more.

前記硬化性オルガノポリシロキサン、中でも硬化後シリコーンゴムとなる液状シリコーンゴムは、クラッド用基材との密着性と剥離性、という相反する特性に優れ、ナノ構造を写し取る能力を持ち、シリコーンゴムとクラッド用基材とを密着させると液体の進入さえ防ぐことができる。このようなシリコーンゴムを用いたゴム鋳型は高精度に原盤を写し取り、クラッド用基材に良く密着するため、ゴム鋳型とクラッド用基材の間の凹部のみに効率よく光導波路コア形成用樹脂を充填することが可能となり、さらにクラッド用基材とゴム鋳型の剥離も容易である。したがって、このゴム鋳型からは高精度に形状を維持した光導波路を、極めて簡便に作製することができる。   Liquid silicone rubber, which becomes a silicone rubber after curing, is excellent in conflicting properties such as adhesion to the clad substrate and peelability, and has the ability to copy nanostructures. Silicone rubber and clad If the substrate for adhesion is brought into close contact, even the ingress of liquid can be prevented. A rubber mold using such a silicone rubber copies the master with high accuracy and adheres well to the clad substrate. Therefore, the resin for forming the optical waveguide core is efficiently only in the recess between the rubber mold and the clad substrate. The clad base material and the rubber mold can be easily peeled off. Therefore, an optical waveguide whose shape is maintained with high accuracy can be manufactured very simply from this rubber mold.

また、前記硬化樹脂層、とりわけ硬化樹脂層がゴム弾性を有する場合、硬化樹脂層の一部すなわち原盤凸部を写し取る部分以外の部分を他の剛性材料に置き換えることができ、この場合、ゴム鋳型ハンドリング性および注入時の光導波路コア材注入圧力変化の対応性が向上する。   When the cured resin layer, especially the cured resin layer has rubber elasticity, a part of the cured resin layer, that is, a part other than the part that copies the convex portion of the master can be replaced with another rigid material. The handling property and the compatibility with the change in the injection pressure of the optical waveguide core material during injection are improved.

(2)ゴム鋳型にクラッド用基材を密着させる工程
本発明において用いるクラッド用基材としてはガラス基材、セラミック基材、プラスチック基材等の紫外光の透過性の高い基材が制限なく用いられる。特に加工性ではプラスチック基板がよい。また屈折率が適正な基材の場合はそのままで良いが、屈折率制御を行う為には、前記基材に屈折率制御樹脂コートや複数の無機材料をPVD法で着膜したものも用いられる。
(2) Step of closely adhering a clad substrate to a rubber mold As a clad substrate used in the present invention, a substrate having a high ultraviolet light transmittance such as a glass substrate, a ceramic substrate, or a plastic substrate is used without limitation. It is done. In particular, a plastic substrate is preferable for processability. In addition, in the case of a base material having an appropriate refractive index, it may be left as it is. However, in order to control the refractive index, a material obtained by depositing a refractive index control resin coat or a plurality of inorganic materials on the base material by a PVD method is also used. .

クラッド層の屈折率は、1.55より小さい事が必須であり、1.51より小さいことがより好ましい。特に、クラッド層の屈折率は、光導波路コアの屈折率より0.01以上小さいことが必要である。これは、幹線系光ファイバーのコア材の屈折率が1.47より大きいことに起因する。また、クラッド層の特性としては、コア接触面での平滑性において表面粗さ(Ra)が0.1μm以下であり、より好ましくは0.07μm以下であると接続光損失を小さくすることが出来る。
またゴム鋳型との密着性に優れ、両者を密着させた場合、ゴム鋳型凹部以外に空隙が生じないものが好ましい。また、クラッド用基材がゴム鋳型及び/又は光導波路コアとの密着性が余り良好でない場合には、オゾン雰囲気による処理、波長300nm以下の紫外線照射処理を行って、ゴム鋳型等との密着性を改善することが好ましい。
The refractive index of the cladding layer must be less than 1.55, and more preferably less than 1.51. In particular, the refractive index of the cladding layer needs to be smaller than the refractive index of the optical waveguide core by 0.01 or more. This is caused by the fact that the refractive index of the core material of the trunk optical fiber is larger than 1.47. Further, as a characteristic of the clad layer, in the smoothness at the core contact surface, the surface roughness (Ra) is 0.1 μm or less, and more preferably 0.07 μm or less, the connection light loss can be reduced. .
In addition, it is preferable to have excellent adhesion to a rubber mold, and when both are brought into close contact with each other, no void is formed except for the rubber mold recess. In addition, when the clad substrate is not very good in adhesion to the rubber mold and / or the optical waveguide core, the adhesion to the rubber mold or the like is performed by treatment with an ozone atmosphere or ultraviolet irradiation treatment with a wavelength of 300 nm or less. It is preferable to improve.

プラスチック基材の中でも、フレキシブルなフィルム基材を用いた光導波路は、カプラー、ボード間の光配線や光分波器等としても使用できる。前記フィルム基材は、作製される光導波路の用途に応じ、その屈折率、光透過性等の光学的特性、機械的強度、表面平滑性、耐熱性、ゴム鋳型との密着性、フレキシビリティー(可撓性)等を考慮して選択される。   Among plastic substrates, optical waveguides using flexible film substrates can be used as couplers, optical wiring between boards, optical demultiplexers, and the like. The film base material has optical properties such as refractive index, light transmittance, mechanical strength, surface smoothness, heat resistance, adhesion to a rubber mold, flexibility depending on the use of the optical waveguide to be produced. (Flexibility) and the like are selected.

前記フィルム基材の材料としては、アクリル系樹脂(ポリメチルメタクリレート等)、脂環式アクリル樹脂、スチレン系樹脂(ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体等)、オレフィン系樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体等)、脂環式オレフィン樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、ビニルアルコール系樹脂、ビニルブチラール系樹脂、アリレート系樹脂、含フッ素樹脂、ポリエステル系樹脂(ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等)、ポリカーボネート系樹脂、二又は三酢酸セルロース、アミド系樹脂(脂肪族、芳香族ポリアミド等)、イミド系樹脂、スルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリオキシメチレン系樹脂、または前記樹脂のブレンド物等が挙げられる。
前記脂環式アクリル樹脂としてはトリシクロデカン等の脂肪族環状炭化水素をエステル置換基に導入した、OZ−1000、OZ−1100(日立化成(株)製)等が用いられる。
Examples of the material for the film base include acrylic resins (polymethyl methacrylate, etc.), alicyclic acrylic resins, styrene resins (polystyrene, acrylonitrile / styrene copolymers, etc.), olefin resins (polyethylene, polypropylene, ethylene Propylene copolymer, etc.), alicyclic olefin resin, vinyl chloride resin, vinylidene chloride resin, vinyl alcohol resin, vinyl butyral resin, arylate resin, fluorine-containing resin, polyester resin (polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate) Phthalate, etc.), polycarbonate resin, cellulose di- or triacetate, amide resin (aliphatic, aromatic polyamide, etc.), imide resin, sulfone resin, polyether sulfone resin, polyether ether ketone resin, polyphenyle Sulfide resins, polyoxymethylene-based resin or a blend of the resin, and the like.
As the alicyclic acrylic resin, OZ-1000, OZ-1100 (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) or the like in which an aliphatic cyclic hydrocarbon such as tricyclodecane is introduced into an ester substituent is used.

また、脂環式オレフィン樹脂としては主鎖にノルボルネン構造を有するもの、及び主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基(アルキル基としては炭素数1から6のものやシクロアルキル基)等の極性基をもつものが挙げられる。中でも前記のごとき主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基等の極性基をもつ脂環式オレフィン樹脂は、低屈折率(屈折率が1.50近辺であり、光導波路コア・クラッドの屈折率の差を確保できる)及び高い光透過性等の優れた光学的特性を有し、ゴム鋳型との密着性に優れ、さらに耐熱性に優れているので特に本発明の光導波路の作製に適している。   The alicyclic olefin resins include those having a norbornene structure in the main chain, and those having a norbornene structure in the main chain and an alkyloxycarbonyl group in the side chain (alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms or cycloalkyl). And those having a polar group such as a group). Among them, an alicyclic olefin resin having a norbornene structure in the main chain and a polar group such as an alkyloxycarbonyl group in the side chain as described above has a low refractive index (refractive index is around 1.50, and is an optical waveguide core. The optical waveguide according to the present invention has excellent optical characteristics such as a high refractive index and a high optical transparency, excellent adhesion to a rubber mold, and excellent heat resistance. Suitable for making.

また、前記フィルム基材の厚さはフレキシビリティーと剛性や取り扱いの容易さ等を考慮して適切に選ばれ、一般的には0.03mm〜0.5mm程度が好ましい。
フィルム基材表面の平滑性は、Ra10μm以下、より好ましくは1μm以下更に好ましくは0.1μm以下である必要が有る。フィルム基材表面の平滑性が、Ra10μm以上では、形成する光導波路コア導波路の形状成形精度が低下し、光の伝播損失が大きくなるため使用が難しい。アンダーコート層を設ける場合でもフィルム基材表面の平滑性が、Ra10μm以上ではアンダーコート層に被膜特性や平滑性に大きな問題を生じる事が多い。
The thickness of the film base material is appropriately selected in consideration of flexibility, rigidity, ease of handling, etc., and is generally preferably about 0.03 mm to 0.5 mm.
The smoothness of the film substrate surface needs to be Ra 10 μm or less, more preferably 1 μm or less, and still more preferably 0.1 μm or less. When the smoothness of the surface of the film substrate is Ra 10 μm or more, the shape forming accuracy of the optical waveguide core waveguide to be formed is lowered and the propagation loss of light is increased, which makes it difficult to use. Even when an undercoat layer is provided, if the smoothness of the surface of the film substrate is Ra 10 μm or more, the undercoat layer often has a large problem in film properties and smoothness.

前記導電性パターンは、クラッド用基材の光導波路非形成部に、全面又は部分的に導電性層を塗布、PVD法、箔の接着法により形成し、これを、常法(フォトリソ法、ドライエッチング法、レーザー加熱走査法 放電加工法等)によりパターニングする。電子回路導電性層としてはクロム、銅、アルミ、金、モリブデン、ニッケル、銀、白金、鉄、チタン、亜鉛、タングステン、鈴等の金属またはそれらの金属を含む合金等の1層又は複合薄膜層、導電性金属化合物、高分子材料にカーボンブラック等の導電性微粉末を添加した薄膜等が用いられる。特に電子回路の導電性パターンは、各電子デバイスや光制御デバイスとの電気的導通の実装を可能にする為に、ワイヤーボンデイング法やフリップチップ実装の適正がある金、銅、アルミ、モリブデン、ニッケル、及びその合金類が特に良い。   The conductive pattern is formed by coating a conductive layer on the entire surface or part of the clad base material on the optical waveguide non-forming portion, PVD method, or foil adhesion method. Etching method, laser heating scanning method, electric discharge machining method, etc.). As an electronic circuit conductive layer, one layer or a composite thin film layer such as a metal such as chromium, copper, aluminum, gold, molybdenum, nickel, silver, platinum, iron, titanium, zinc, tungsten, bell, or an alloy containing such a metal. In addition, a conductive metal compound, a thin film obtained by adding a conductive fine powder such as carbon black to a polymer material, or the like is used. In particular, the conductive pattern of the electronic circuit is gold, copper, aluminum, molybdenum, nickel that is suitable for wire bonding and flip chip mounting to enable mounting of electrical continuity with each electronic device and light control device. And their alloys are particularly good.

前記導電性層の膜厚は0.05μm〜30μm程度が適切である。より好ましくは0.2μm〜2μm厚が適切である。
また、導電性パターンは、クラッド用基材の光導波路コアの非形成面に設けることが好ましいく、また積層させることも可能である。
The thickness of the conductive layer is suitably about 0.05 μm to 30 μm. More preferably, a thickness of 0.2 μm to 2 μm is appropriate.
The conductive pattern is preferably provided on the non-formation surface of the optical waveguide core of the clad substrate, and can be laminated.

(3)クラッド用基材が密着された前記ゴム鋳型の凹部に光導波路コア形成用硬化性樹脂を充填する工程
ゴム鋳型凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填するには、ゴム鋳型にゴム鋳型より一回り大きいサイズのクラッドフィルムを密着させ、凹部の進入口にコア形成用硬化性樹脂を少量垂らし毛細管現象を利用して充填したり、凹部にコア形成用硬化性樹脂を加圧充填したり、凹部の排出口を減圧吸引したり、あるいは加圧充填と減圧吸引の両方を行うなどにより充填することができる。前記のごとく凹部端部に貫通孔を設けた場合は、進入側貫通孔に樹脂を溜め加圧充填したり、排出側貫通孔に減圧吸引管を挿入して減圧吸引するなどすることができる。
(3) The step of filling the concave portion of the rubber mold with the clad base material in close contact with the curable resin for forming the optical waveguide core In order to fill the concave portion of the rubber mold with the curable resin for forming the core, the rubber mold is filled with the rubber mold. A slightly larger size of the clad film is brought into close contact, and a small amount of core-forming curable resin is dripped into the entrance of the recess to fill it using the capillary phenomenon, or the core-forming curable resin is pressure-filled into the recess. The discharge port of the concave portion can be filled by vacuum suction or by performing both pressure filling and vacuum suction. As described above, when the through hole is provided at the end of the recess, the entrance side through hole can be filled with resin and filled with pressure, or a vacuum suction tube can be inserted into the discharge side through hole to perform vacuum suction.

また、前記加圧充填と減圧吸引を併用する場合はこれらを同期して行うことがさらに好ましく、前記加圧充填において圧力を段階的に増加させ、前記減圧吸引において圧力を段階的に減少させることが、ゴム鋳型が安定して固定された状態で、光導波路コア形成用硬化性樹脂をより高速に注入する相反則を両立させる点からみて好ましい。   In addition, when the pressure filling and the vacuum suction are used in combination, it is more preferable to synchronize them, and the pressure is increased stepwise in the pressure filling and the pressure is reduced stepwise in the vacuum suction. However, it is preferable from the viewpoint of reciprocal law in which the curable resin for forming an optical waveguide core is injected at a higher speed while the rubber mold is stably fixed.

前記加圧充填及び/又は減圧吸引は、静圧力で行うことが好ましい。静圧力で行うことで、脈動を防止することができる。静圧力は、加圧充填及び/又は減圧吸引する装置と、進入部又は排出部との途中に空間を設けたり、加圧充填の場合は高低差を利用したりするなどして発現させることができる。   The pressure filling and / or vacuum suction is preferably performed at a static pressure. By performing with static pressure, pulsation can be prevented. The static pressure can be expressed by providing a space in the middle of the pressure filling and / or decompression suction device and the entry part or the discharge part, or by using a height difference in the case of pressure filling. it can.

光導波路コア形成用硬化性樹脂としては放射線硬化性、電子線硬化性、熱硬化性等の樹脂を用いることができ、中でも紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂が好ましく用いられる。特に、電子部品や素子、光部品や素子の混在した基板において高い温度の工程はその部品の性能劣化や耐久性に影響を与えることが多いが、この光硬化現象を用いるプロセスは、光照射と常温での注入工程だけである為に、常温または120℃以下の条件下で全工程特に型取り工程を行なう為に、電子回路や光回路を作製した後に、付加的にプロセスを行なってもその回路基板性能に悪影響を与えない。   As the curable resin for forming the optical waveguide core, resins such as radiation curable, electron beam curable, and thermosetting can be used, and among them, ultraviolet curable resins and thermosetting resins are preferably used. In particular, high-temperature processes in substrates with a mixture of electronic components and elements, optical components and elements often affect the performance degradation and durability of the components. Since it is only an injection process at room temperature, it is possible to perform an additional process after manufacturing an electronic circuit or an optical circuit in order to perform all processes, particularly a mold-making process, at room temperature or under 120 ° C. Does not adversely affect circuit board performance.

前記光導波路コア形成用の紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂としては、紫外線硬化性又は熱硬化性のモノマー、オリゴマー若しくはモノマーとオリゴマーの混合物が好ましく用いられる。特に、オリゴマーの混合は硬化の速度を助けたり、形状の精度向上に役に立つ。   As the ultraviolet curable resin or thermosetting resin for forming the optical waveguide core, an ultraviolet curable or thermosetting monomer, an oligomer, or a mixture of a monomer and an oligomer is preferably used. In particular, the mixing of the oligomer helps the curing speed and improves the accuracy of the shape.

また、前記紫外線硬化性樹脂としてエポキシ系、ポリイミド系、アクリル系紫外線硬化性樹脂が好ましく用いられる。
光導波路コア形成用硬化性樹脂は、ゴム鋳型とフィルム基材との間に形成された空隙(ゴム鋳型の凹部)に充填させるため、用いる光導波路コア形成用硬化性樹脂はそれが可能なように十分低粘度であることが必要である。前記硬化性樹脂の未硬化時の粘度は、50mPa・s〜2000mPa・s、望ましくは100mPa・s〜1000mPa・s、更に好ましくは300mPa・s〜700mPa・sにするのが、充填速度、光導波路コア形状の良さ及び光損失の少なさの点から好ましい。50mPa・s以下では、ゴム鋳型とクラッド層付基板の不要な隙間に入り込み、成形性や形状ばらつきを生じ特性を損ねる事があり、また2000mPa・s以上では浸透速度が極端に遅くなり、生産性が低下する。
In addition, an epoxy-based, polyimide-based, or acrylic-based ultraviolet curable resin is preferably used as the ultraviolet curable resin.
The curable resin for forming the optical waveguide core is filled in the gap formed between the rubber mold and the film base (the concave portion of the rubber mold), so that the curable resin for forming the optical waveguide core can be used. It is necessary to have a sufficiently low viscosity. The uncured viscosity of the curable resin is 50 mPa · s to 2000 mPa · s, desirably 100 mPa · s to 1000 mPa · s, more preferably 300 mPa · s to 700 mPa · s. This is preferable from the viewpoint of good core shape and low optical loss. If it is less than 50 mPa · s, it may get into unnecessary gaps between the rubber mold and the substrate with the clad layer, resulting in moldability and shape variation, and the characteristics may be impaired. Decreases.

また、原盤に形成された光導波路コアに対応する凸部が有する元の形状を高精度に再現するため、前記硬化性樹脂の硬化前後の体積変化が小さいことが必要である。例えば、体積が減少すると導波損失大の原因になる。したがって、前記硬化性樹脂は、体積変化ができるだけ小さいものが望ましく、10%以下、好ましくは0.01%〜4%の範囲にあることが望ましい。溶剤を用いて低粘度化することは、硬化前後の体積変化が大きいのでできれば避ける方が好ましい。特に、0.01%以下もしくは体積膨張する材料系はゴム鋳型からの剥離効率が下がり、ゴム鋳型からの剥離時に表面の破断等の表面劣化が生じる為、表面の平滑性が低下し、光導波損失が上昇し、好ましくない。   Further, in order to reproduce the original shape of the convex portion corresponding to the optical waveguide core formed on the master with high accuracy, it is necessary that the volume change before and after curing of the curable resin is small. For example, a decrease in volume causes a large waveguide loss. Therefore, the curable resin desirably has a volume change as small as possible, and is desirably 10% or less, preferably 0.01% to 4%. Lowering the viscosity using a solvent is preferably avoided if possible because the volume change before and after curing is large. In particular, a material system with a volume of 0.01% or less or volume expansion reduces the peeling efficiency from the rubber mold and causes surface degradation such as surface breakage when peeling from the rubber mold, resulting in reduced surface smoothness and optical waveguide. Loss increases, which is not preferable.

光導波路コア形成用硬化性樹脂の硬化後の体積変化(収縮)を小さくするため、前記硬化性樹脂にポリマーを添加することができる。前記ポリマーは光導波路コア形成用硬化性樹脂との相溶性を有し、かつ該樹脂の屈折率、弾性率、透過特性に悪影響を及ぼさないものが好ましい。またポリマーを添加することにより体積変化を小さくする他、粘度や硬化樹脂のガラス転移点を高度に制御できる。前記ポリマーとしては例えばアクリル系、メタクリル酸系、エポキシ系のものが用いられるが、これらに限定されるものではない。   In order to reduce the volume change (shrinkage) after curing of the curable resin for forming an optical waveguide core, a polymer can be added to the curable resin. The polymer is preferably compatible with the curable resin for forming the optical waveguide core and does not adversely affect the refractive index, elastic modulus, and transmission characteristics of the resin. In addition to reducing the volume change by adding a polymer, the viscosity and the glass transition point of the cured resin can be highly controlled. Examples of the polymer include acrylic, methacrylic acid, and epoxy polymers, but are not limited thereto.

光導波路コア形成用硬化性樹脂の硬化物の屈折率は1.20から1.60の範囲、より好ましくは1.4から1.6の範囲が好ましく、硬化物の屈折率が前記範囲内に入る2種類以上の屈折率の異なる樹脂が用いられる場合も有る。   The refractive index of the cured product of the curable resin for forming the optical waveguide core is preferably in the range of 1.20 to 1.60, more preferably in the range of 1.4 to 1.6, and the refractive index of the cured product is within the above range. In some cases, two or more types of resins having different refractive indexes are used.

また、この工程において、毛細管現象による光導波路コア形成用硬化性樹脂のゴム鋳型凹部への充填を促進するために、系全体を減圧(0.1Pa〜200Pa程度)することが望ましい。
また、前記充填をより促進するため、前記系の減圧に加えて、ゴム鋳型の進入口から充填する光導波路コア形成用硬化性樹脂を加熱することにより、より低粘度化することも有効な手段である。
Further, in this step, it is desirable to reduce the pressure of the entire system (about 0.1 Pa to 200 Pa) in order to promote the filling of the curable resin for forming the optical waveguide core into the rubber mold recess due to the capillary phenomenon.
In order to further promote the filling, it is also effective means to lower the viscosity by heating the curable resin for forming the optical waveguide core filled from the entrance of the rubber mold in addition to the pressure reduction of the system. It is.

(4)充填された光導波路コア形成用硬化性樹脂を硬化させて光導波路コアを形成する工程
充填した光導波路コア形成用硬化性樹脂を硬化させる。紫外線硬化性樹脂を硬化させるには、紫外線ランプ、紫外線LED、UV照射装置等が用いられる。また、熱硬化性樹脂を硬化させるには、オーブン中での加熱等の硬化を加速させる手段も有効である。前述の通り、硬化に際しての温度条件としては、常温下または120℃以下の常温に近い温度条件が好ましい。
(4) Step of curing the filled optical waveguide core forming curable resin to form the optical waveguide core The cured optical waveguide core forming curable resin is cured. In order to cure the ultraviolet curable resin, an ultraviolet lamp, an ultraviolet LED, a UV irradiation device or the like is used. In order to cure the thermosetting resin, means for accelerating curing such as heating in an oven is also effective. As described above, the temperature condition at the time of curing is preferably a room temperature condition near room temperature or 120 ° C. or less.

(5)前記ゴム鋳型を前記クラッド用基材から剥離する工程
前記光導波路コア形成用硬化性樹脂を硬化させる工程の後、ゴム鋳型をクラッド用基材から剥離する。また、前記(1)〜(3)の工程で用いるゴム鋳型は、屈折率等の条件を満たせばそのままクラッド層に用いることも可能で、この場合は、ゴム鋳型を剥離する必要はなくそのままクラッド層として利用する。この場合、ゴム鋳型と光導波路コア材料の接着性を向上させるためにゴム鋳型をオゾン処理することが好ましい。
(5) Step of peeling the rubber mold from the clad base material After the step of curing the optical waveguide core forming curable resin, the rubber mold is peeled from the clad base material. Further, the rubber mold used in the steps (1) to (3) can be used as it is for the cladding layer as long as the conditions such as the refractive index are satisfied. Use as a layer. In this case, the rubber mold is preferably subjected to ozone treatment in order to improve the adhesion between the rubber mold and the optical waveguide core material.

(6)光導波路コアが形成された前記クラッド用基材上に、クラッド層を形成する工程
光導波路コアが形成されたフィルム基材の上にクラッド層を形成するが、クラッド層としてはフィルム(たとえば前記2)の工程で用いたようなクラッド用基材が同様に用いられる)や、クラッド用硬化性樹脂を塗布して硬化させた層、高分子材料の溶剤溶液を塗布して乾燥して得られる高分子膜等が挙げられる。
(6) Step of forming a clad layer on the clad substrate on which the optical waveguide core is formed A clad layer is formed on a film substrate on which the optical waveguide core is formed. For example, the clad base material used in the step 2) is used in the same manner), a layer cured by applying a curable resin for clad, a solvent solution of a polymer material is applied and dried. Examples thereof include a polymer film obtained.

クラッド用硬化性樹脂としては紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂が好ましく用いられ、例えば、紫外線硬化性又は熱硬化性のモノマー、オリゴマー若しくはモノマーとオリゴマーの混合物が用いられる。   As the curable resin for cladding, an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin is preferably used. For example, an ultraviolet curable or thermosetting monomer, an oligomer, or a mixture of a monomer and an oligomer is used.

クラッド形成用硬化性樹脂の硬化後の体積変化(収縮)を小さくするために、該樹脂と相溶性を有し、また該樹脂の屈折率、弾性率、透過特性に悪影響を及ぼさないポリマー(例えばメタクリル酸系、エポキシ系)を該樹脂に添加することができる。   In order to reduce the volume change (shrinkage) after curing of the curable resin for forming a clad, the polymer has compatibility with the resin and does not adversely affect the refractive index, elastic modulus and transmission characteristics of the resin (for example, Methacrylic acid or epoxy) can be added to the resin.

クラッド層としてフィルムを用いる場合は、接着剤を用いて貼り合わされるが、その際、接着剤の屈折率が該フィルムの屈折率と近い材料から選択することが望ましい。用いる接着剤は紫外線硬化性樹脂が好ましく用いられ、例えば、紫外線硬化性のモノマー、オリゴマー若しくはモノマーとオリゴマーの混合物が用いられる。それにより屈折率のクラッド層が形成される。   When a film is used as the clad layer, it is bonded using an adhesive. At this time, it is desirable to select a material whose refractive index is close to that of the film. As the adhesive to be used, an ultraviolet curable resin is preferably used. For example, an ultraviolet curable monomer, an oligomer, or a mixture of a monomer and an oligomer is used. Thereby, a clad layer having a refractive index is formed.

前記紫外線硬化性樹脂の硬化後の体積変化(収縮)を小さくするために、クラッド層に添加するポリマーと同様のポリマーを添加することができる。光硬化性の樹脂の方が硬化時体積変化が少ない為に、得られる精度が高いので、光硬化材料が最適である。
また、前記クラッド用基材とクラッド層との屈折率差は小さい方が好ましく、その差は0.1以内、好ましくは0.05以内、更に好ましくは0.001以内、最も好ましくは差がないことが光の閉じ込めの点からみて好ましい。
In order to reduce the volume change (shrinkage) after curing of the ultraviolet curable resin, a polymer similar to the polymer added to the cladding layer can be added. A photo-curing material is most suitable because a photo-curing resin has a smaller volume change at the time of curing and thus has higher accuracy.
The difference in refractive index between the clad substrate and the clad layer is preferably small, and the difference is within 0.1, preferably within 0.05, more preferably within 0.001, and most preferably no difference. This is preferable from the viewpoint of light confinement.

本発明の光導波路の製造方法において、特に、ゴム鋳型形成用硬化性樹脂として硬化してゴム状になる液状シリコーン樹脂、中でも液状ジメチルシロキサン液を用い、クラッド用基材として主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基等の極性基をもつ脂環式オレフィン樹脂を用いる組み合わせは、両者の密着性が特に高く、また、ゴム鋳型凹部構造の変形がなく、さらに凹部構造の断面積が極めて小さくても(たとえば10μm×10μmの矩形)、素早く凹部に硬化性樹脂を充填することができる。   In the method for producing an optical waveguide according to the present invention, in particular, a liquid silicone resin that is cured as a curable resin for forming a rubber mold and becomes a rubbery state, in particular, a liquid dimethylsiloxane solution, and a norbornene structure as a base material for cladding is used as a main chain. The combination using an alicyclic olefin resin having a side chain and a polar group such as an alkyloxycarbonyl group has particularly high adhesion between the two, there is no deformation of the rubber mold concave structure, and the concave structure is not broken. Even if the area is very small (for example, a rectangle of 10 μm × 10 μm), the concave portion can be quickly filled with the curable resin.

また、本発明の光導波路の製造方法においては、上記(1)に示したゴム鋳型を準備する工程において、前記硬化樹脂層を強化部材によって補強することが好ましい。また、強化部材には光導波路コア形成用硬化性樹脂を圧入するための注入口(図10(A)の仮想線で示す24b参照)が設けられている。注入口には注入管が挿入連結される。注入口は複数設け、加圧状態が各凹部の進入部(充填口)において均一になるようにすることが好ましい。さらに、ゴム鋳型内部を減圧状態にすることにより充填速度をさらに上げられるように、強化部材の注入口とは反対側(光導波路コア樹脂がゴム鋳型凹部より排出される側)に排気口(図10(A)の仮想線で示す24c参照)を設け、これに減圧脱気管を挿入連結し凹部排出側を減圧吸引することができる。排気口も複数設け、ゴム鋳型凹部の排出側において減圧状態が偏らないようにすることが好ましい。   In the method for producing an optical waveguide of the present invention, it is preferable that the cured resin layer is reinforced with a reinforcing member in the step of preparing the rubber mold shown in (1) above. Further, the reinforcing member is provided with an injection port (see 24b indicated by an imaginary line in FIG. 10A) for press-fitting the curable resin for forming the optical waveguide core. An injection tube is inserted and connected to the inlet. It is preferable to provide a plurality of injection ports so that the pressurized state is uniform at the entry portion (filling port) of each recess. Further, an exhaust port (see FIG. 5) on the side opposite to the injection port of the reinforcing member (the side on which the optical waveguide core resin is discharged from the concave portion of the rubber mold) so that the filling speed can be further increased by reducing the pressure inside the rubber mold. 10 (A) 24c shown by the phantom line) is provided, and a vacuum deaeration tube is inserted and connected to the concave discharge side so as to be vacuum suctioned. It is preferable to provide a plurality of exhaust ports so that the decompressed state is not biased on the discharge side of the rubber mold recess.

前述のように充填速度を上げるため、ゴム鋳型の進入部から光導波路コア形成用硬化性樹脂を加圧充填したり、これに加えゴム鋳型凹部の排出側を減圧吸引すると、加圧又は減圧の圧力変化が起きた場合においても、強化部材を設けることにより、ゴム鋳型とクラッド用基材との間で位置ずれが生じたり、ゴム鋳型全体や部分で振動が発生してゴム鋳型が変形したり、クラッド用基材との密着性が損なわれたりするなどを防止することができ、光導波路コア形状の精度を犠牲にすることなく、充填速度を大きくすることができる。   As described above, in order to increase the filling speed, the curable resin for forming the optical waveguide core is pressurized and filled from the entrance portion of the rubber mold, or if the discharge side of the concave portion of the rubber mold is sucked under reduced pressure, Even when a pressure change occurs, by providing a reinforcing member, displacement between the rubber mold and the clad substrate may occur, or vibration may occur in the entire or part of the rubber mold and the rubber mold may be deformed. Further, it is possible to prevent the adhesion with the clad substrate from being impaired, and the filling speed can be increased without sacrificing the accuracy of the optical waveguide core shape.

強化部材を設けたゴム鋳型を用いる場合について、図を用いて説明する。図7(A)は、クラッド用基材30に強化部材24を設けたゴム鋳型を密着させた斜視図を示す。図7(A)中24は、強化部材であり、ゴム鋳型凹部形成領域(紫外線等の照射領域)は強化部材を切り欠いた構造となっている。また、26a、26bは、注入管を、28a、28bは減圧脱気管をそれぞれ示し、90は強化部材24とクラッド用基材30とがわずかでも位置ズレを起こさないようにするために、両者を固定するためのネジである。20aは、ゴム鋳型の硬化樹脂層であり、この部分は強化部材24により覆われていない。
図7(B)は、図7(A)のA―A断面図であり、22はゴム鋳型凹部を示している。
A case where a rubber mold provided with a reinforcing member is used will be described with reference to the drawings. FIG. 7A shows a perspective view in which a rubber mold provided with a reinforcing member 24 is closely attached to a clad substrate 30. In FIG. 7A, reference numeral 24 denotes a reinforcing member, and a rubber mold recess forming region (an irradiation region such as ultraviolet rays) has a structure in which the reinforcing member is cut out. Reference numerals 26a and 26b denote injection pipes, reference numerals 28a and 28b denote vacuum deaeration pipes, respectively, and reference numeral 90 denotes both of the reinforcing member 24 and the clad base material 30 so as not to cause a slight displacement. It is a screw for fixing. Reference numeral 20 a denotes a cured resin layer of a rubber mold, and this portion is not covered with the reinforcing member 24.
FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 7A, and 22 indicates a rubber mold recess.

図8(A)及び図8(B)は、図7と同様な強化部材を備えたゴム鋳型を用いる例を示し、クラッド用基材とゴム鋳型が位置づれしないように、クラッド用基材を保持する保持部(凹部)を有する保持部材92を用いるもので、これも特にクラッド用基材としてフレキシブルフィルムを用いる場合に有効である。また、この例では、ゴム鋳型凹部形成領域(紫外線等の照射領域)に石英板、ガラス板、硬質プラスチック板のように光透過性基板24aを用い、事前に光導波路コアの凹部に類似の形状で光導波路コア形状より少し大きい形状の溝部分を成型し、その溝に沿って光導波路コアの原盤を用いてゴム材のゴム鋳型部分を作製している。これにより、ゴム材の欠点である弾性特性を近接して剛体の凹部により振動や変形によるゴム鋳型の不安定さを解消させることができ、高精度な成型性能を得ることができる。   8 (A) and 8 (B) show an example using a rubber mold having a reinforcing member similar to that in FIG. 7, and the clad base material is placed so that the clad base material and the rubber mold are not positioned. A holding member 92 having a holding portion (concave portion) to be held is used, which is also effective particularly when a flexible film is used as a clad substrate. Further, in this example, a light-transmitting substrate 24a such as a quartz plate, a glass plate, or a hard plastic plate is used for a rubber mold recess forming region (irradiation region such as ultraviolet rays), and a shape similar to the recess of the optical waveguide core in advance. Then, a groove portion having a shape slightly larger than the shape of the optical waveguide core is molded, and a rubber mold portion of a rubber material is produced along the groove using a master of the optical waveguide core. This makes it possible to eliminate the instability of the rubber mold due to vibrations and deformations due to the concave portion of the rigid body close to the elastic characteristics, which is a drawback of the rubber material, and to obtain highly accurate molding performance.

なお、強化部材を備えたゴム鋳型の態様としては、上記に限られるものではない。
例えば、図9(A)及び図9(B)に示すように、保持部材92にゴム鋳型を固定するための嵌合用溝(図示省略)を設けると共に、ゴム鋳型の強化部材に該嵌合用溝に嵌めるような形状の嵌合用部材(図示省略)を設け、嵌合用部材29を嵌合用溝93の中に嵌め込んで固定するようにしてもよい。
The aspect of the rubber mold provided with the reinforcing member is not limited to the above.
For example, as shown in FIGS. 9A and 9B, a fitting groove (not shown) for fixing the rubber mold to the holding member 92 is provided, and the fitting groove is provided in the reinforcing member of the rubber mold. It is also possible to provide a fitting member (not shown) having a shape that fits into the fitting groove 29 and fit the fitting member 29 into the fitting groove 93 to be fixed.

前記強化部材の材料としては金属材料、セラミック材料、硬質プラスチック材料等及びそれらの複合材料で作られ、その厚さは1mm〜40mm程度が適切である。
本発明の光導波路60の製造方法において、前記のように充填速度を上げるため、ゴム鋳型の進入口から光導波路コア形成用硬化性樹脂を加圧充填したり、これに加えゴム鋳型凹部の排出側を減圧吸引すると、加圧又は減圧の圧力変化が起きた場合ゴム鋳型とクラッド用基材との間で位置ずれが生じたり、ゴム鋳型全体や部分で振動が発生してゴム鋳型が変形したり、クラッド用基材との密着性が損なわれるなどの虞がある。しかし、強化部材を設けることにより前記のごとき不具合がなくなり、光導波路コア形状の精度を犠牲にすることなく、充填速度を大きくすることができる。
The reinforcing member is made of a metal material, a ceramic material, a hard plastic material, or a composite material thereof, and a thickness of about 1 mm to 40 mm is appropriate.
In the method for manufacturing the optical waveguide 60 of the present invention, in order to increase the filling speed as described above, the curable resin for forming the optical waveguide core is pressurized and filled from the entrance of the rubber mold, or in addition, the rubber mold recess is discharged. When vacuuming is performed on the side, if a pressure change occurs under pressure or reduced pressure, the rubber mold and the clad base material will be displaced, or vibration will occur in the whole or part of the rubber mold, causing the rubber mold to deform. Or the adhesion to the clad substrate may be impaired. However, the provision of the reinforcing member eliminates the problems as described above, and the filling speed can be increased without sacrificing the accuracy of the optical waveguide core shape.

また、複数の光導波路コアをクラッド用基材上に形成する場合、前記のごとき強化部材を設けたゴム鋳型の硬化樹脂層に、圧力緩和のための空隙部を設けることが好ましい。空隙部は、ゴム鋳型の複数凹部の一方の端部における進入部(光導波路コア形成用硬化性樹脂の充填口)のすべての進入部に連通する共通の空間を意味する。また、前記の空隙に加え、ゴム鋳型の複数凹部の他端部における排出部のすべての排出部に連通する空隙部を設けることが好ましい。進入部に空隙部を設けることにより、進入部に直接注入圧力が作用せず、各進入部に対する注入圧力が緩和され均一化される。また、排出部空隙を設けることにより、吸引負圧の緩和と均一化が得られ、ゴム鋳型各凹部への樹脂の注入が均一化される。   When a plurality of optical waveguide cores are formed on a clad substrate, it is preferable to provide a gap for pressure relaxation in the cured resin layer of the rubber mold provided with the reinforcing member as described above. The void portion means a common space that communicates with all the entrance portions of the entrance portion (filling port of the curable resin for forming the optical waveguide core) at one end portion of the plurality of recesses of the rubber mold. Moreover, it is preferable to provide the space | gap part connected to all the discharge parts of the discharge part in the other end part of the several recessed part of a rubber mold in addition to the said space | gap. By providing the gap portion in the entry portion, the injection pressure does not act directly on the entry portion, and the injection pressure for each entry portion is relaxed and made uniform. Further, by providing the discharge part gap, the suction negative pressure can be relaxed and made uniform, and the injection of the resin into each recess of the rubber mold is made uniform.

次に、作製した光導波路60の導波路中間部に光学素子を導入する工程を、図11及び図12により説明する。
図11は、光学素子の光導波路への実装例を示す概略図であり、この例では光導波路コア部62を切断して作製された空間に面状の光学素子が底面(最も広い面)を向けて挿入される。図11(A)は作製された導波路基板(光導波路コア部62がクラッド部64に挟まれた状態のもの、以下同様)、図11(B)は導波路基板61に空間66が作製された状態、図11(C)は空間66が作製された光導波路60と剛体基板70とを接着した状態、図11(D)は空間66に光学素子80をはめ込む状態を各々示す斜視図である。
Next, the process of introducing an optical element into the intermediate waveguide portion of the manufactured optical waveguide 60 will be described with reference to FIGS.
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an example of mounting an optical element on an optical waveguide. In this example, a planar optical element has a bottom surface (the widest surface) in a space formed by cutting the optical waveguide core 62. Inserted. 11A shows the manufactured waveguide substrate (in the state where the optical waveguide core portion 62 is sandwiched between the clad portions 64, the same applies hereinafter), and FIG. 11B shows the space 66 formed in the waveguide substrate 61. 11C is a perspective view showing a state in which the optical waveguide 60 in which the space 66 is formed and the rigid substrate 70 are bonded, and FIG. 11D is a perspective view showing a state in which the optical element 80 is fitted in the space 66. .

また図12は、光学素子の光導波路への他の実装例を示す概略図であり、この例では光導波路コア部62を切断して作製された溝に板状の光学素子が側面を向けて挿入される。図12(A)は基体上に設置された導波路基板、図12(B)は導波路基板61に溝を作製している状態、図12(C)は溝68が作製された光導波路60、図12(D)は溝68に光学素子80をはめ込んだ状態を各々示す斜視図等である。   FIG. 12 is a schematic view showing another example of mounting the optical element on the optical waveguide. In this example, the plate-like optical element faces the side of the groove formed by cutting the optical waveguide core 62. Inserted. 12A shows a waveguide substrate installed on the substrate, FIG. 12B shows a state in which grooves are formed in the waveguide substrate 61, and FIG. 12C shows an optical waveguide 60 in which grooves 68 are formed. FIG. 12D is a perspective view showing the state in which the optical element 80 is fitted in the groove 68.

なお、図11、図12においては、1本の光導波路コア部62に対して光学素子80を挿入する例を示すが、本発明においては、1つの光学素子に対して光導波路コア部が複数存在していてもよい。また、光導波路コア部の形状としては、直線状だけでなく曲線状(曲率半径が1mm以上)の光導波路コア部であってもよい。   11 and 12 show an example in which the optical element 80 is inserted into one optical waveguide core part 62. In the present invention, a plurality of optical waveguide core parts are provided for one optical element. May be present. Further, the shape of the optical waveguide core portion may be not only a linear shape but also a curved shape (curvature radius of 1 mm or more).

光導波路の導波路中間部に光学素子を導入する工程について説明する。
<光学素子設置用の空間または溝を作製する工程>
前記のようにして完成した光導波路では、クラッド用基材としてのフィルムまたは剛体基板上に導波路としての光導波路コア部が形成され、さらに光導波路コア部を覆うようにクラッド用基材上に上部クラッド層が形成されている。本工程では、この光導波路の途中に光学素子を挿入するため、光導波路コア部の導波方向の中間部に該光導波路コア部を切断するように空間または溝を作製する。
The process of introducing the optical element into the waveguide middle portion of the optical waveguide will be described.
<Process for producing space or groove for installing optical element>
In the optical waveguide completed as described above, an optical waveguide core part as a waveguide is formed on a film or a rigid substrate as a cladding base material, and further on the cladding base material so as to cover the optical waveguide core part. An upper cladding layer is formed. In this step, in order to insert an optical element in the middle of the optical waveguide, a space or a groove is formed so as to cut the optical waveguide core portion in the intermediate portion in the waveguide direction of the optical waveguide core portion.

ここで上記空間とは、例えば図11(D)に示すように、面状の光学素子80を平置きで光導波路コア部62の中間に挿入できるようにするため、導波路基板61の片面側から光導波路コア部62を切断するように広い面積で作製される打ち抜き部分をいう。また、前記溝とは例えば図12(D)に示すように、板状の光学素子をその側面を向けて光導波路コア部62の中間に挿入できるようにするため、導波路基板61の片面側から光導波路コア部62を切断するように狭い面積で作製される切削部分をいう。この溝68は、前記空間66と異なり光導波路60の導波方向と交わる方向の端部に達していてもよい。   Here, for example, as shown in FIG. 11 (D), the above-mentioned space refers to one side of the waveguide substrate 61 so that the planar optical element 80 can be inserted in the middle of the optical waveguide core 62 in a flat position. This refers to a punched portion produced in a wide area so as to cut the optical waveguide core portion 62 from. Further, the groove is, for example, as shown in FIG. 12D, so that a plate-like optical element can be inserted in the middle of the optical waveguide core portion 62 with its side face directed, A cutting portion that is manufactured in a small area so as to cut the optical waveguide core portion 62 from the above. Unlike the space 66, the groove 68 may reach the end in the direction intersecting the waveguide direction of the optical waveguide 60.

なお、上記空間、溝ともに、光導波路コア部62を切断するように作製されればよく、導波路基板61を必ずしも貫通するように作製される必要はない。ただし、後述するように、特に空間66を形成しこの空間に面状の光学素子80等を挿入する場合には、光導波路コア部62と光学素子80との位置合わせの精度を確保する観点から貫通するように作製することが好ましい。   It should be noted that both the space and the groove need only be produced so as to cut the optical waveguide core portion 62, and do not necessarily need to be produced so as to penetrate the waveguide substrate 61. However, as will be described later, in particular, when the space 66 is formed and the planar optical element 80 or the like is inserted into this space, from the viewpoint of ensuring the alignment accuracy between the optical waveguide core portion 62 and the optical element 80. It is preferable to produce so that it may penetrate.

光導波路コア部62を切断するように光導波路コア部62の中間部空間または溝を形成するためには、打抜き法(金型抜き打ち、トムソン刃、押し切り刃等を用いる方法)や切断法(レーザー光線走査、精密針走査等による方法)、さらに切削法(ドライエッチング、湿式エッチング、機械加工等による方法)などを用いることができる。これらの中では特に、ウェハー切断用のダイサー装置を用いて切断溝を作製する方法が、端部導波路面の光学面精度が得られる(表面の粗さRaとしては、Ra<100nm)点から好ましい。   In order to form the intermediate space or groove of the optical waveguide core 62 so as to cut the optical waveguide core 62, a punching method (a method using a die punching, a Thomson blade, a push cutting blade or the like) or a cutting method (laser beam) is used. Scanning, precision needle scanning, etc.), and further, cutting methods (methods using dry etching, wet etching, machining, etc.) can be used. Among these, in particular, the method of producing a cutting groove by using a dicer device for cutting a wafer can obtain the optical surface accuracy of the end waveguide surface (the surface roughness Ra is Ra <100 nm). preferable.

本発明においては、前記空間66または溝68を設置する光学素子80よりやや大きなサイズで作製することが好ましい。その理由は、後述するように光学素子80を挿入した場合に、光導波路コア部62の切断端部と光学素子光路部との間に空気層が存在すると光損失が大きくなるため、この空隙に光学接着剤を充填することが好ましいからである。   In the present invention, it is preferable that the size is slightly larger than the optical element 80 in which the space 66 or the groove 68 is provided. The reason for this is that when an optical element 80 is inserted as will be described later, if an air layer exists between the cut end portion of the optical waveguide core portion 62 and the optical element optical path portion, the optical loss increases. This is because it is preferable to fill the optical adhesive.

具体的には、設置される光学素子80の導波方向の長さより3μm〜5mm長い導波方向の長さを有する空間66または溝68を作製することが好ましく、20μm〜1mm長い導波方向の長さを有する空間66または溝68を作製することがより好ましい。3μmに満たないと光学素子80のはめ込みが困難となるだけでなく光学接着剤の充填も困難となる場合がある。5mmを超えると光学接着剤を充填しても光損失が大きくなってしまう場合がある。   Specifically, it is preferable to create a space 66 or a groove 68 having a length in the waveguide direction that is 3 μm to 5 mm longer than the length in the waveguide direction of the optical element 80 to be installed, and in the waveguide direction that is 20 μm to 1 mm longer. More preferably, the space 66 or the groove 68 having a length is formed. If it is less than 3 μm, not only is it difficult to fit the optical element 80, but it may also be difficult to fill the optical adhesive. If it exceeds 5 mm, the optical loss may increase even if the optical adhesive is filled.

本発明においては、前記空間または溝を作製する工程において、図11(B)に示すようにクラッド用基材まで貫通するように空間または溝を作製し、光学素子を挿入する前に、図11(C)に示すように、導波路基板61におけるクラッド用基材の光導波路コア部62が形成された面と反対側の面に下地材として剛体基板70を接着することが好ましい。このように下地材を設けその上に光学素子を設置することにより(図11(D))、光導波路コア部62と光学素子光路部との高さ方向(導波路基板の厚み方向)の位置合わせを精度よく行うことができる。   In the present invention, in the step of creating the space or groove, as shown in FIG. 11B, the space or groove is formed so as to penetrate to the clad substrate, and the optical element is inserted before inserting the optical element. As shown in (C), it is preferable to adhere a rigid substrate 70 as a base material to the surface of the waveguide substrate 61 opposite to the surface on which the optical waveguide core portion 62 of the clad base material is formed. By providing the base material in this manner and installing the optical element thereon (FIG. 11D), the position in the height direction (the thickness direction of the waveguide substrate) between the optical waveguide core part 62 and the optical element optical path part. The alignment can be performed with high accuracy.

前記剛体基材70の材質は、ガラス、金属、セラミックなど特に制限されないが、その表面の算術平均粗さRaが20nm〜2μmの範囲であることが好ましく、0.1〜0.5μmの範囲であることがより好ましい。Raが2μmを超えると、下地材を設けても十分な面出しの精度が得られない場合がある。またRaが20nmに満たない表面は実際上コスト高となり得ることが困難である。   The material of the rigid base material 70 is not particularly limited, such as glass, metal, and ceramic, but the arithmetic average roughness Ra of the surface is preferably in the range of 20 nm to 2 μm, and in the range of 0.1 to 0.5 μm. More preferably. If Ra exceeds 2 μm, sufficient surface accuracy may not be obtained even if a base material is provided. In addition, it is difficult for a surface where Ra is less than 20 nm to be expensive in practice.

一方、図11(B)に示すように、導波路基板61に対してダイサーブレード65などを用いて一定の角度θをもって溝を作製する場合には、特に導波路基板61を構成するクラッド用基材がフィルム等の場合に導波路基板61自体の固定・安定化のために、図11(A)に示すように、当初から導波路基板61に支持体75を設けてもよい。   On the other hand, as shown in FIG. 11B, in the case where a groove is formed with a certain angle θ with respect to the waveguide substrate 61 using a dicer blade 65 or the like, the cladding substrate constituting the waveguide substrate 61 is particularly configured. In order to fix and stabilize the waveguide substrate 61 itself when the material is a film or the like, a support body 75 may be provided on the waveguide substrate 61 from the beginning as shown in FIG.

<光学素子を挿入し位置決めする工程>
本工程では、設置すべき光学素子を用意し、前記作製された空間または溝に対しその光学素子を挿入し位置決めを行う。本発明においては、光導波路が高分子であるため、前記空間作製時に切断された光導波路コア部の端面はそのまま接続損失の少ない光学端面とすることができる。また、通常の硬い無機材料の光導波路の場合には、挿入される光学素子も硬いものであるため挿入が困難であるが、光導波路の場合には導波路が多少弾性を有するため容易に挿入することができる。
<Step of inserting and positioning an optical element>
In this step, an optical element to be installed is prepared, and the optical element is inserted and positioned in the produced space or groove. In the present invention, since the optical waveguide is a polymer, the end surface of the optical waveguide core section cut at the time of producing the space can be used as it is as an optical end surface with little connection loss. In addition, in the case of an optical waveguide made of a normal hard inorganic material, it is difficult to insert because the optical element to be inserted is also hard, but in the case of an optical waveguide, the waveguide is somewhat elastic so that it can be inserted easily. can do.

この場合、作製された空間または溝に対し光学素子を挿入した時、光学素子の光路部と切断された光導波路コア部端面との最大空隙幅が0.4mm以下となるように光学素子を位置決めすることが好ましく、0.15mm以下となるようにすることがより好ましい。   In this case, when the optical element is inserted into the produced space or groove, the optical element is positioned so that the maximum gap width between the optical path portion of the optical element and the end surface of the cut optical waveguide core portion is 0.4 mm or less. It is preferable to set it to 0.15 mm or less.

上記最大空隙幅とは、空間または溝に光学素子を設置した場合の前記光路部と光導波路コア部端面とが最も離れた位置となる長さをいう。最大空隙幅が0.4mmを超えると、後述するような空隙に光学接着剤を充填しても光損失が大きくなってしまう場合がある。
なお、光導波路コア部と光学素子光路部との高さ方向のずれ幅は、光導波路コア径の±10%以内であることが好ましい。
The maximum gap width refers to a length at which the optical path portion and the end face of the optical waveguide core portion are located farthest when an optical element is installed in a space or a groove. If the maximum gap width exceeds 0.4 mm, the optical loss may increase even if an optical adhesive is filled in the gap as described later.
The deviation width in the height direction between the optical waveguide core portion and the optical element optical path portion is preferably within ± 10% of the optical waveguide core diameter.

本発明に用いられる光学素子としては、光学スイッチなどのアクティブ光学素子、光学フィルター、光学反射板、回折格子、光学レンズなどのパッシブ光学素子が挙げられるが、これらの中では、光学フィルター、光学レンズ、光学ミラー、光学スイッチ、発光素子及び受光素子のうちのいずれか1以上を用いることが好ましい。   Examples of the optical elements used in the present invention include active optical elements such as optical switches, optical filters, optical reflectors, diffraction gratings, and passive optical elements such as optical lenses. Among these, optical filters and optical lenses Any one or more of an optical mirror, an optical switch, a light emitting element, and a light receiving element are preferably used.

また、前記光学素子を挿入するに際し素子搭載基板を用いることが、挿入された光学素子を支持し、位置決めの精度を高くする観点から好ましい。上記素子搭載基板としては、石英基板、シリコンウエハー、高平滑フィルムなどを用いることができる。   In addition, it is preferable to use an element mounting substrate when inserting the optical element from the viewpoint of supporting the inserted optical element and increasing positioning accuracy. As the element mounting substrate, a quartz substrate, a silicon wafer, a highly smooth film, or the like can be used.

<光学素子の光路部と光導波路コア部とを光接合する工程>
本工程は、差込んだ光学素子の光路部と光導波路コア部とを光学的に接合する工程である。前記光接合は光学素子を挿入した状態のままでも可能であるが、位置ずれを防ぐため何らかの方法により位置決めされた光学素子を固定することが好ましい。また、光学素子を挿入したままの状態では、光学素子と光導波路コア部との空隙は空気層であるので光導波路コア部との屈折率差が大きく光損失が大きい。そこで、本発明においては、挿入し設置した光学素子の光路部と光導波路コア部との間の微小空間に、光導波路コア部との屈折率差が±0.2以内、より好ましくは±0.05以内の屈折率を有する光学接着剤を充填することが好ましい。
<The process of optically joining the optical path portion of the optical element and the optical waveguide core portion>
This step is a step of optically joining the optical path portion of the inserted optical element and the optical waveguide core portion. The optical joining can be performed with the optical element inserted, but it is preferable to fix the optical element positioned by any method in order to prevent displacement. In the state where the optical element is inserted, the gap between the optical element and the optical waveguide core part is an air layer, so that the difference in refractive index between the optical waveguide core part and the optical loss is large. Therefore, in the present invention, the difference in refractive index from the optical waveguide core portion is within ± 0.2, more preferably ± 0, in a minute space between the optical path portion of the optical element inserted and installed and the optical waveguide core portion. It is preferable to fill the optical adhesive having a refractive index within 0.05.

特に本発明においては、光導波路コアが高分子材料からなる有機系であり、通常用いられる光学接着剤も有機系であることから、両者を密着させた場合の適合性がよく屈折率差も小さくできるため、光接合させた場合の光損失を無機系の光導波路コアの場合に比べて小さくすることができる。また、有機系の方が熱による膨張・収縮特性も近いため、接合部の機械的強度を高くすることができる。
前記屈折率差は±0.1以内であることがより好ましく、±0.03以内がさらに好ましく、±0.01以内が特に好ましい。
In particular, in the present invention, the optical waveguide core is an organic type made of a polymer material, and the optical adhesive usually used is also an organic type. Therefore, the compatibility is good when the two are brought into close contact with each other, and the refractive index difference is small. Therefore, the optical loss when optically bonded can be reduced as compared with the case of an inorganic optical waveguide core. Moreover, since the organic type has similar expansion / contraction characteristics due to heat, the mechanical strength of the joint can be increased.
The refractive index difference is more preferably within ± 0.1, further preferably within ± 0.03, and particularly preferably within ± 0.01.

また、前記光学接着剤としては、光導波路コア部との屈折率差が±0.1以内であり、使用波長領域での光透過率が90%/mm以上のものを用いることが、接合における光損失を少なくする上で最も好ましい。   Further, as the optical adhesive, it is necessary to use a material having a refractive index difference within ± 0.1 with respect to the optical waveguide core portion and having a light transmittance of 90% / mm or more in the used wavelength region. Most preferable for reducing optical loss.

前記光学接着剤は、光硬化性、熱硬化性(室温硬化を含む)のいずれであってもよく、有機溶剤分散性、有機溶剤溶解性等の接着剤であって、充填後に、光照射、熱処理、乾燥等により前記充填部分を固体化させることができるものであることが好ましい。特に、硬化時室温近くで処理が行われる光硬化接着剤の使用が接合寸法精度的に有効である。これにより、光接続を可能にさせ、光学特性の損失を低減させ安定した光学性能を得ることができる。また、機械的強度も接着剤の固体化にともない発現させることができる。   The optical adhesive may be any of photocuring and thermosetting (including room temperature curing), and is an adhesive such as organic solvent dispersibility and organic solvent solubility. It is preferable that the filled portion can be solidified by heat treatment, drying, or the like. In particular, the use of a photo-curing adhesive that is processed near room temperature during curing is effective in terms of bonding dimension accuracy. As a result, optical connection can be made, loss of optical characteristics can be reduced, and stable optical performance can be obtained. Also, the mechanical strength can be expressed as the adhesive is solidified.

なお、前記光学接着剤としては、前記光導波路コア形成用硬化性樹脂と同様のエポキシ系、ポリイミド系、アクリル系の紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂などが好ましく用いられる。   The optical adhesive is preferably an epoxy, polyimide, acrylic ultraviolet curable resin, thermosetting resin, or the like similar to the curable resin for forming an optical waveguide core.

以上述べた工程を経て、光導波路に、安価で手間を掛けず、簡易に機能性を有する光学素子を実装する事が可能となり、光モジュールや光インターコネクション、光回路ボード、メデイアコンバーター、オプトネットワークユニット等を1つの基板内に安価に提供出来るようになる。   Through the processes described above, it is possible to mount optical elements with functionality easily and inexpensively on the optical waveguide, and it is possible to mount optical modules, optical interconnections, optical circuit boards, media converters, opto-networks. Units and the like can be provided on a single board at low cost.

(7)前記光導波路コアの端部を切断する工程
本発明の光導波路では、光導波路の光導波路コアの光導波方向端部を切断することによって、光導波路コアの光導波方向端部に光学端面を形成する。
この光導波路コアの端部を切断する方法としては、切断法(レーザー光線走査、精密針走査等による方法)や、切削法(ドライエッチング、湿式エッチング、機械加工等による方法)などを用いることができる。これらの中では特に、ウェハー切断用のダイサー装置を用いて切断溝を作製する方法が、端部導波路面の光学面精度が得られる(表面の粗さRaとしては、Ra<100nm)点から好ましい。
(7) The step of cutting the end portion of the optical waveguide core In the optical waveguide of the present invention, the optical waveguide core end of the optical waveguide core is cut to the optical waveguide end portion so that the optical waveguide core has an optical waveguide direction end portion. An end face is formed.
As a method for cutting the end portion of the optical waveguide core, a cutting method (a method using laser beam scanning, precision needle scanning, etc.), a cutting method (a method using dry etching, wet etching, machining, or the like) can be used. . Among these, in particular, the method of producing a cutting groove by using a dicer device for cutting a wafer can obtain the optical surface accuracy of the end waveguide surface (the surface roughness Ra is Ra <100 nm). preferable.

(8)光導波路コアの端面と光接合される光ファイバーの光導波方向端部と該光導波路コアの光導波方向端部とが少なくとも同軸となるように、該光ファイバーを保持しうる保持部材を、光導波路本体の光導波方向端面に設ける工程
本発明の保持部材としては、高分子材料、セラミック材料、メタル材料等の高精度な成形加工が可能という特性を有する材料が制限無く用いられる。特に、コストと成形精度の観点から高分子材料を用いることが好ましい。
(8) A holding member capable of holding the optical fiber so that the optical waveguide direction end of the optical fiber to be optically bonded to the end surface of the optical waveguide core and the optical waveguide direction end of the optical waveguide core are at least coaxial. Steps provided on the end face of the optical waveguide main body in the optical waveguide direction As the holding member of the present invention, a material having a characteristic that enables high-precision molding such as a polymer material, a ceramic material, and a metal material is used without limitation. In particular, it is preferable to use a polymer material from the viewpoint of cost and molding accuracy.

保持部材を光導波路の光導波方向端面に設ける方法は、光硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、2液混合型接着剤、希釈溶剤型接着剤、加水反応型接着剤、ホットメルト型接着剤等を用いて、少なくとも光接合する光ファイバーの光導波方向端部と光導波路コアの光導波方向端部と同軸となるように該光ファイバーを保持することができるように、保持部材を光導波路の光導波方向端面に接着する。   The method of providing the holding member on the end face of the optical waveguide in the direction of the optical waveguide is a photocurable adhesive, a thermosetting adhesive, a two-component mixed adhesive, a diluting solvent adhesive, a hydrolytic adhesive, and a hot melt adhesive. The holding member is attached to the optical waveguide so that the optical fiber can be held at least coaxially with the optical waveguide end of the optical fiber to be optically joined and the optical waveguide core end of the optical waveguide core. Adhere to the end face in the optical waveguide direction

光接合する光ファイバーの光導波方向端部と光導波路コアの光導波方向端部と同軸となるように該光ファイバーを保持することができるように、保持部材を設けるための位置は、光学用調芯装置によって定めることができる。また、同軸となるように設置されたことを確認する方法としては、光学的伝搬評価によって精度を確認することができる。   The position for providing the holding member so that the optical fiber can be held so as to be coaxial with the optical waveguide direction end of the optical fiber to be optically joined and the optical waveguide direction end of the optical waveguide core is an optical alignment center. Can be determined by the device. In addition, as a method for confirming the installation so as to be coaxial, the accuracy can be confirmed by optical propagation evaluation.

なお、本工程においてもちいられる保持部材は、該保持部材の内壁(内周)の形状が、光導波路コアと光接合すべき光ファイバーの外周に沿った形状であるものが選択される。   The holding member used in this step is selected such that the inner wall (inner circumference) of the holding member has a shape along the outer circumference of the optical fiber to be optically bonded to the optical waveguide core.

(9)前記光導波路コアの端面と前記保持部材に保持された前記光ファイバーとを、光硬化型接着剤料により光接合する工程
本工程では、光導波路コアと光接合すべき光ファイバーを用意して、上記工程(8)によって光導波路の光導波方向端面に設けられた保持部材の屈曲部または孔部に光ファイバーを挿入する。
(9) The step of optically bonding the end face of the optical waveguide core and the optical fiber held by the holding member with a photocurable adhesive material In this step, an optical fiber to be optically bonded to the optical waveguide core is prepared. The optical fiber is inserted into the bent portion or hole of the holding member provided on the end face of the optical waveguide in the optical waveguide direction by the step (8).

本発明においては、上記工程(7)において光導波路コアは、光導波路コアの光導波方向端面を光学端面とするように切断されているので、上記切断工程時に切断された光導波路コアの端面は、そのまま接続損失の少ない光学端面とすることができる。
また、光導波路コアとして高分子を用いることにより、上記切断工程時に切断された光導波路コアの端面は、そのまま接続損失の少ない光学端面とすることができる。すなわち、本発明のような保持部材は、光導波路コアとして高分子を用いた高分子光導波路に用いて好適であるといえる。
In the present invention, in the step (7), the optical waveguide core is cut so that the optical waveguide end face of the optical waveguide core is the optical end face. Therefore, the end face of the optical waveguide core cut in the cutting step is As it is, it can be used as an optical end face with little connection loss.
Further, by using a polymer as the optical waveguide core, the end face of the optical waveguide core cut during the cutting step can be used as it is as an optical end face with little connection loss. That is, it can be said that the holding member as in the present invention is suitable for use in a polymer optical waveguide using a polymer as an optical waveguide core.

保持部材に光ファイバーを保持したときには、光ファイバーの光導波方向端面(コア部端面)と、光導波路の光導波路コアの光学端面との最大空隙幅が0.4mm以下となるように光ファイバーを保持部材によって保持することが好ましく、0.15mm以下となるように保持することが更に好ましい。   When the optical fiber is held by the holding member, the optical fiber is held by the holding member so that the maximum gap width between the optical waveguide end face (core end face) of the optical fiber and the optical end face of the optical waveguide core of the optical waveguide is 0.4 mm or less. It is preferable to hold, and it is more preferable to hold it to be 0.15 mm or less.

ここで、この最大空隙幅とは、保持部材に光ファイバーを保持したときに、光ファイバーの光導波方向端面と光導波路コアの光学端面との許容可能な最大限離れた位置となる長さを示す。この最大空隙幅が0.4mmを超えると、後述するようなこの空隙に光学接着剤を充填しても、接合損失が大きなってしまう場合がある。   Here, the maximum gap width indicates a length at which the optical waveguide end face of the optical fiber and the optical end face of the optical waveguide core are at a maximum allowable position when the optical fiber is held on the holding member. If the maximum gap width exceeds 0.4 mm, the bonding loss may increase even if the gap is filled with an optical adhesive as described later.

この保持部材に保持された光ファイバーと光導波路コアの光学端面とは、この光ファイバーの光導波方向端面と、光導波路の光導波路コアの光学端面との空隙に、光導波路コアの屈折率の-7%以上+10%以下の範囲内の屈折率、より好ましくは、-3%以上+5%以下、更に好ましくは、−2%以上+3%以下の範囲内の屈折率を有する光硬化型接着剤を充填する。   The optical fiber held by this holding member and the optical end face of the optical waveguide core are -7 of the refractive index of the optical waveguide core in the gap between the optical waveguide end face of the optical fiber and the optical end face of the optical waveguide core of the optical waveguide. % Of the refractive index within the range of + 10% or less, more preferably −3% or more and + 5% or less, and still more preferably a photocurable adhesive having a refractive index within the range of −2% or more and + 3% or less. To do.

特に本発明においては、光導波路コアが高分子材料からなる有機系であり、通常用いられる光学接着剤も有機系であることから、両者を密着させた場合の適合性がよく屈折率差も小さくできるため、光接合させた場合の光損失を無機系の光導波路コアの場合に比べて小さくすることができる。また、有機系の方が熱による膨張・収縮特性も近いため、接合部の機械的強度を高くすることができる。   In particular, in the present invention, the optical waveguide core is an organic type made of a polymer material, and the optical adhesive usually used is also an organic type. Therefore, the compatibility is good when the two are brought into close contact with each other, and the refractive index difference is small. Therefore, the optical loss when optically bonded can be reduced as compared with the case of an inorganic optical waveguide core. Moreover, since the organic type has similar expansion / contraction characteristics due to heat, the mechanical strength of the joint can be increased.

このような光硬化型接着剤としては、有機溶剤分散性、有機溶剤溶解性等の接着剤であって、充填後に、光照射、熱処理、乾燥等により前記充填部分を固体化させることができるものであることが好ましい。特に、硬化時室温近くで処理が行われる光硬化型接着剤の使用が接合寸法精度的に有効である。これにより、光接続を可能にさせ、光学特性の損失を低減させ安定した光学性能を得ることができる。また、機械的強度も接着剤の固体化にともない発現させることができる。   As such a photo-curing type adhesive, it is an adhesive having organic solvent dispersibility, organic solvent solubility, etc., which can solidify the filled part by light irradiation, heat treatment, drying, etc. after filling. It is preferable that In particular, the use of a photo-curing adhesive that is processed near room temperature during curing is effective in terms of bonding dimension accuracy. As a result, optical connection can be made, loss of optical characteristics can be reduced, and stable optical performance can be obtained. Also, the mechanical strength can be expressed as the adhesive is solidified.

なお、前記光硬化型接着剤としては、前記光導波路コア形成用硬化性樹脂と同様のエポキシ系、ポリイミド系、アクリル系の紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂などが好ましく用いられる。
前記光導波路コア形成用の紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂としては、紫外線硬化性又は熱硬化性のモノマー、オリゴマー若しくはモノマーとオリゴマーの混合物が好ましく用いられる。特に、オリゴマーの混合は硬化の速度を助けたることができると共に、形状の精度向上に役に立つ。
As the photocurable adhesive, an epoxy-based, polyimide-based, acrylic-based ultraviolet curable resin, thermosetting resin, or the like similar to the curable resin for forming an optical waveguide core is preferably used.
As the ultraviolet curable resin or thermosetting resin for forming the optical waveguide core, an ultraviolet curable or thermosetting monomer, an oligomer, or a mixture of a monomer and an oligomer is preferably used. In particular, the mixing of oligomers can aid in the speed of curing and help improve shape accuracy.

また、前記紫外線硬化性樹脂としてエポキシ系、ポリイミド系、アクリル系紫外線硬化性樹脂が好ましく用いられる。
この光硬化型接着剤は、光ファイバーと光導波路コアとの間に形成された空隙に充填させるため、狭間隙に挿入する事を考慮し、未硬化時の粘度が、30mPa・s〜1000mPa・s、望ましくは100mPa・s〜500mPa・s、更に好ましくは150mPa・s〜350mPa・sにするのが好ましい。
30mPa・s未満では、接着間隙から接着剤が漏洩して必要部分に留まらないという問題があり、1000mPa・sより大きいと、狭間隙に液の進入に多くの時間がかかるという問題がある。
In addition, an epoxy-based, polyimide-based, or acrylic-based ultraviolet curable resin is preferably used as the ultraviolet curable resin.
This photo-curing adhesive is filled in the gap formed between the optical fiber and the optical waveguide core, so that the viscosity when uncured is 30 mPa · s to 1000 mPa · s in consideration of insertion into a narrow gap. Desirably, it is preferably 100 mPa · s to 500 mPa · s, more preferably 150 mPa · s to 350 mPa · s.
If it is less than 30 mPa · s, there is a problem that the adhesive agent leaks from the adhesion gap and does not stay in the necessary part. If it is more than 1000 mPa · s, there is a problem that it takes a long time for the liquid to enter the narrow gap.

また、光ファイバーと光導波路コアとの間に形成された空隙に充填される光硬化型接着剤は、伝送光の伝搬損失特性の観点から、波長500nm〜900nmの波長域の光に対する透過損失が1dB以下の特性を有するものが好ましい。このような特性を有する光硬化型接着剤としては、例えばエポキシ系UV接着剤、アクリル系UV接着剤、ポリイミド系UV接着剤、シリコーン系UV接着剤等を用いることができる。   In addition, the photo-curing adhesive filled in the gap formed between the optical fiber and the optical waveguide core has a transmission loss of 1 dB for light in the wavelength range of 500 nm to 900 nm from the viewpoint of propagation loss characteristics of the transmitted light. What has the following characteristics is preferable. As the photocurable adhesive having such characteristics, for example, an epoxy UV adhesive, an acrylic UV adhesive, a polyimide UV adhesive, a silicone UV adhesive, or the like can be used.

本工程においては、上述のような光硬化型接着剤を、保持部材によって保持された光ファイバーと光導波路コアとの間の空隙に充填した後に、該接着剤を硬化することにより、光ファイバーと光導波路コアとの光接合を容易に行うことができると共に、光損失を低減可能な光導波路を提供することができる。   In this step, after filling the gap between the optical fiber held by the holding member and the optical waveguide core with the photocurable adhesive as described above, the adhesive is cured to obtain the optical fiber and the optical waveguide. It is possible to provide an optical waveguide that can easily perform optical joining with a core and reduce optical loss.

以下に実施例を示し本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

<ゴム鋳型の作製>
石英基板にフォトリソ工程により、断面が正方形の紫外線硬化高分子材による凸部(幅:50μm、高さ:50μm、ピッチ250μm、長さ:50mm)を5本形成し、光導波路コア原盤を作製した。
紫外線線透過する開口部が設けられ、かつ3つの注入口及び3つの排気口を有する強化部材(厚さ 1.5mmのアルミニウム製)を用意し、2mm厚の石英製透過性剛体基板に、類似形状の凹部(幅:100μm、高さ:100μm、ピッチ500μm、長さ:50mm、5本)をフォトリソ工程とフッ酸エッチング工程により透過性剛体基板上に作製し、強化部材と一体化させた。次ぎに、この強化部材をコア原盤にかぶせた。
<Production of rubber mold>
Five ridges (width: 50 μm, height: 50 μm, pitch: 250 μm, length: 50 mm) made of an ultraviolet curable polymer material having a square cross section were formed on a quartz substrate by a photolithography process, and an optical waveguide core master was produced. .
Reinforcement member (made of aluminum with a thickness of 1.5 mm) that is provided with an opening that transmits ultraviolet rays and that has three inlets and three exhaust ports, is similar to a 2 mm-thick quartz transparent rigid substrate Concave portions (width: 100 μm, height: 100 μm, pitch: 500 μm, length: 50 mm, 5 pieces) were formed on a transparent rigid substrate by a photolithography process and a hydrofluoric acid etching process, and integrated with a reinforcing member. Next, this reinforcing member was placed on the core master.

次いで、強化部材の開口部より熱硬化性液状ジメチルシロキサンゴム(ダウコウニングアジア社製:SYLGARD184、粘度1000mPa・s)及びその硬化剤を混合したものを流し込み、130℃で20分間加熱してゴム材料を硬化させた。この時のゴム材の物性は、ゴム硬度:20、表面エネルギー:0.00018N/cm、平均ゴム厚:200μmであった。   Next, a mixture of a thermosetting liquid dimethylsiloxane rubber (manufactured by Dow Corning Asia Co., Ltd .: SYLGARD 184, viscosity 1000 mPa · s) and its curing agent is poured from the opening of the reinforcing member and heated at 130 ° C. for 20 minutes to rubber. The material was cured. The physical properties of the rubber material at this time were rubber hardness: 20, surface energy: 0.00018 N / cm, and average rubber thickness: 200 μm.

ゴム材料の硬化後、硬化ゴム、透過性剛体基板と強化部材が一体になったものを原盤から剥離し、光導波路コアに相当する凸部に対応する凹部を持ち、凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填するための進入口及び該樹脂を凹部から排出用の排出口が形成されたゴム鋳型が作製された。   After the rubber material is cured, the cured rubber, a transparent rigid substrate and a reinforcing member, which are integrated, are peeled off from the master, and have a recess corresponding to the protrusion corresponding to the optical waveguide core. A rubber mold was produced in which an inlet for filling the resin and an outlet for discharging the resin from the recess were formed.

<光導波路コア及びクラッド層の形成>
前記ゴム鋳型をアートンフィルム(JSR(株)製、屈折率1.51)に加圧密着させた。また前記ゴム鋳型の強化部材の各注入口と各排気口に注入管と減圧脱気管を接続した。圧力調整制御機を通して加圧注入管からゴム鋳型凹部に、粘度が1100mPa・sの紫外線硬化性樹脂(JSR社製:エポキシ系UV硬化接着剤)を20kPaの加圧圧力で注入した。また、ゴム鋳型の排出口では、減圧脱気管を通し、ダイヤフラム式吸引ポンプ(最大吸引圧:−3500kPa)を用い、静圧による−50kPaの減圧吸引を行なった。減圧吸引開始から40秒でゴム鋳型凹部に該紫外線硬化性樹脂が充填された。
<Formation of optical waveguide core and cladding layer>
The rubber mold was pressed and adhered to Arton film (JSR Co., Ltd., refractive index 1.51). An injection pipe and a vacuum deaeration pipe were connected to each inlet and each outlet of the rubber mold reinforcing member. An ultraviolet curable resin (manufactured by JSR: epoxy-based UV curable adhesive) having a viscosity of 1100 mPa · s was injected from the pressure injection tube into the concave portion of the rubber mold through a pressure adjustment controller at a pressure of 20 kPa. Further, at the discharge port of the rubber mold, a vacuum suction of −50 kPa by static pressure was performed using a diaphragm suction pump (maximum suction pressure: −3500 kPa) through a vacuum deaeration pipe. In 40 seconds from the start of vacuum suction, the rubber mold recess was filled with the ultraviolet curable resin.

次に、ゴム鋳型から加圧注入管及び減圧脱気管をはずし、ゴム鋳型の露光用開口部から光強度が50mW/cm2のUV光により10分間照射してコア形成用硬化性樹脂を硬化させた。ゴム鋳型を剥離すると、アートンフィルム上に屈折率1.54の光導波路コアが形成された。 Next, the pressure injection tube and the vacuum deaeration tube are removed from the rubber mold, and the core-forming curable resin is cured by irradiation with UV light having a light intensity of 50 mW / cm 2 from the exposure opening of the rubber mold for 10 minutes. It was. When the rubber mold was peeled off, an optical waveguide core having a refractive index of 1.54 was formed on the ARTON film.

さらに、アートンフィルムの光導波路コア形成面に、硬化後の屈折率がアートンフィルムと同じ1.51である紫外線硬化性樹脂(JSR(株)製:アクリル系UV硬化型接着剤)を全面に塗布した後、光強度50mW/cm2のUV光を10分間照射して紫外線硬化させ(硬化後の膜厚20μm)た。これらの工程によって、フレキシブルな光導波路が得られた。この光導波路の平均導波損失は、0.12dB/cmであった。   Furthermore, the UV curable resin (manufactured by JSR Co., Ltd .: acrylic UV curable adhesive) whose refractive index after curing is 1.51, the same as that of ARTON film, is applied to the entire surface of the ARTON film on which the optical waveguide core is formed. After that, UV light having a light intensity of 50 mW / cm 2 was irradiated for 10 minutes to be cured by ultraviolet rays (film thickness after curing: 20 μm). By these steps, a flexible optical waveguide was obtained. The average waveguide loss of this optical waveguide was 0.12 dB / cm.

次に、作製した高分子導波路について、0.5mm厚のダイサーブレードを備えたダイサー装置を用いて、光導波路コアを光導波方向に対して横断する様に、光導波路の光導波路コアの長手方向に対して90度の角度で切断し、光学端面を形成した。   Next, with respect to the produced polymer waveguide, the length of the optical waveguide core of the optical waveguide is set so as to cross the optical waveguide core with respect to the optical waveguide direction by using a dicer apparatus equipped with a 0.5 mm thick dicer blade. The optical end face was formed by cutting at an angle of 90 degrees with respect to the direction.

次に。光導波路の光導波方向の端面に、接続端面の内径が130μm且つ外径が300μmの円弧状の保持部材であって、該接続端面に対向する端面の内径が400μm且つ外径800μm、光導波方向の長さ(該接続端面と該接続端面に対向する端面との距離)が1mmの保持部材を、UV硬化型エポキシ接着剤を用いて、接着した。   next. An arc-shaped holding member having an inner diameter of a connection end face of 130 μm and an outer diameter of 300 μm on an end face in the optical waveguide direction of the optical waveguide, the inner diameter of the end face facing the connection end face being 400 μm and an outer diameter of 800 μm, the optical waveguide direction A holding member having a length of 1 mm (distance between the connection end surface and the end surface facing the connection end surface) was bonded using a UV curable epoxy adhesive.

保持部材は、該保持部材が光ファイバーを保持したときに、光ファイバーの接続端部と光導波路コアの接続端部とが同軸となるように、光ファイバーを保持可能な位置に接着される。この位置調製は、高精度光学調芯装置によりアクテイブアライメントをすることにより調製される。   The holding member is bonded to a position where the optical fiber can be held so that the connecting end of the optical fiber and the connecting end of the optical waveguide core are coaxial when the holding member holds the optical fiber. This position adjustment is prepared by performing active alignment with a high-precision optical alignment device.

光導波路に設けられた保持部材に、コア径が50μm、開口数NA0.21のGI型マルチモード光ファイバーを挿入し、光導波路コアの光学端面に突き当たる位置まで挿入した。
この光導波路コアの光学端面と、光ファイバーとの空隙に、0.85μmの波長の光線を90%/mm透過する屈折率1.531、硬化前の粘度250Pa・sのUV硬化型光学接着剤を注入した後に、波長360nmのUV光を、アートンフィルム側から光照射し、UV硬化型光学接着剤を硬化させた。
A GI multimode optical fiber having a core diameter of 50 μm and a numerical aperture NA of 0.21 was inserted into a holding member provided in the optical waveguide, and inserted to a position where it abutted against the optical end face of the optical waveguide core.
A UV curable optical adhesive having a refractive index of 1.531 that transmits 90% / mm of light having a wavelength of 0.85 μm and a viscosity of 250 Pa · s before curing is provided in the gap between the optical end face of the optical waveguide core and the optical fiber. After the injection, UV light having a wavelength of 360 nm was irradiated from the Arton film side to cure the UV curable optical adhesive.

以上の工程により、保持部材によって保持された光ファイバーが光導波路コアと光接続された状態の光導波路を作製した。
この光ファイバーからこの光導波路コアへ、波長0.850μmの光を導入したところ、この光導波路コアと、光ファイバーとの接続損失は、0.52dBであった。
また、保持部材の接着工程を作業開始時間とし、ファイバー設置/接合工程を作業終了時間として、接合作業に費やした時間を測定したところ、4.5分であった。
Through the above steps, an optical waveguide in which the optical fiber held by the holding member was optically connected to the optical waveguide core was produced.
When light having a wavelength of 0.850 μm was introduced from the optical fiber into the optical waveguide core, the connection loss between the optical waveguide core and the optical fiber was 0.52 dB.
Further, the time spent for the joining work was measured by setting the bonding process of the holding member as the work start time and the fiber installation / joining process as the work end time, and it was 4.5 minutes.

また、光接続した光ファイバーに、引っ張り評価装置を用いて機械的な力を加えたところ、光ファイバーは光導波路端部に光接合されたまま離脱せず、また機械的な力として、高分子導波路は100g/cmの単位幅に引っ張りストレスを掛けた結果では接合損失についても、上記と同様0.52dBで変化は無かった。   In addition, when a mechanical force was applied to the optically connected optical fiber using a tensile evaluation device, the optical fiber was not optically bonded to the end of the optical waveguide and did not leave, and as a mechanical force, a polymer waveguide As a result of applying tensile stress to a unit width of 100 g / cm, the junction loss was also unchanged at 0.52 dB as described above.

[比較例1]
光導波路に保持部材を設けることなく、手動により光ファイバーと光導波路の光導波路コアとを光接続した以外は、実施例1と同様にして光導波路を作製すると共に、光ファイバーとの光接続を行った。
[Comparative Example 1]
An optical waveguide was prepared and optically connected to the optical fiber in the same manner as in Example 1 except that the optical fiber and the optical waveguide core of the optical waveguide were manually connected without providing a holding member in the optical waveguide. .

比較例1により作製された、上記光ファイバーからこの光導波路コアへ、波長0.850μmの光を導入したところ、この光導波路コアと、光ファイバーとの接続損失は、0.96dBであった。また、保持部材の接着工程を作業開始時間とし、ファイバー設置/接合工程を作業終了時間として、接合作業に費やした時間を測定したところ、19分であった。
また、光接続した光ファイバーに、引っ張り評価装置を用いて機械的な力を加えたところ、高分子導波路は100g/cmの単位幅に引っ張りストレスを掛けた結果では変形やファイバーの一部脱離が生じて、使用不可能な状態となった。
When light having a wavelength of 0.850 μm was introduced from the optical fiber prepared in Comparative Example 1 into the optical waveguide core, the connection loss between the optical waveguide core and the optical fiber was 0.96 dB. Further, the time spent for the joining work was measured with the bonding process of the holding member as the work start time and the fiber installation / joining process as the work end time, and it was 19 minutes.
In addition, when a mechanical force was applied to the optically connected optical fiber using a tensile evaluation device, the polymer waveguide was subjected to tensile stress on a unit width of 100 g / cm. Occurred and became unusable.

<ゴム鋳型の作製>
シリコンウエハー基板に紫外線硬化型厚膜レジスト液(マイクロケミカル(株)製、SU−8)をスピンコート法で塗布した後、80℃加熱オーブンでプリベークし、フォトマスクを通して高圧水銀灯により露光した後、現像工程を経て、断面が正方形の微細凸部(幅:80μm、高さ:80μm、ピッチ:1mm、長さ:100mm)を10本形成し、120℃でポストベークした。このようにして作製した凸部の1つの端部に、それぞれモールドにより、高さ2mm、幅(凸部に直交する方向)10mm、基板長手方向長さ20mmの、断面が長方形の圧力緩和空隙作製用凸部を形成し、そしてコア原盤とした。
<Production of rubber mold>
After a UV curable thick film resist solution (manufactured by Micro Chemical Co., Ltd., SU-8) is applied to a silicon wafer substrate by a spin coating method, it is pre-baked in a heating oven at 80 ° C., exposed through a photomask with a high-pressure mercury lamp, After the development process, 10 fine convex portions (width: 80 μm, height: 80 μm, pitch: 1 mm, length: 100 mm) having a square cross section were formed and post-baked at 120 ° C. One end of each of the convex portions thus produced is made of a pressure relief gap having a height of 2 mm, a width (direction perpendicular to the convex portion) of 10 mm, and a longitudinal length of the substrate of 20 mm and a rectangular cross section. Protrusions were formed and used as core masters.

次に、図8(A)に示すようなアルミ製の強化部材を作製し、露光用開口部は石英ガラス製とし、2mm厚のアクリル製透過性剛体基板に、前記コア原盤と同じピッチで、類似形状の凹部(幅:150μm、高さ:150μm、ピッチ1mm、長さ:100mm、10本)をフォトリソ工程とエッチング工程により透過性剛体基板上に作製し、強化部材と一体化させた。   Next, an aluminum reinforcing member as shown in FIG. 8 (A) is prepared, the opening for exposure is made of quartz glass, and a transparent rigid substrate made of acrylic with a thickness of 2 mm has the same pitch as the core master, Recesses having a similar shape (width: 150 μm, height: 150 μm, pitch: 1 mm, length: 100 mm, 10) were formed on the transparent rigid substrate by a photolithography process and an etching process and integrated with the reinforcing member.

コア原盤をセットし、この上に熱硬化性シリコーンゴムオリゴマー(ダウコウニングアジア社製:SYLGARD184、ジメチルポリシロキサン)を、凸部の長手方向の一端が一部露出するように、かつ他端にある空隙部作製用凸部の端部までが覆われるように、塗布した。この上から前記一体化した強化部材を押圧し固定した。その後、135℃で18分間加熱して硬化させ、シリコーンゴムと強化部材を一体化させた。硬化シリコーンゴム層の厚さは5mmであった。   A core master is set, and a thermosetting silicone rubber oligomer (manufactured by Dow Corning Asia Co., Ltd .: SYLGARD184, dimethylpolysiloxane) is placed on the core master so that one end in the longitudinal direction of the convex portion is partially exposed. It applied so that the edge part of a certain cavity part preparation convex part might be covered. From above, the integrated reinforcing member was pressed and fixed. Thereafter, it was cured by heating at 135 ° C. for 18 minutes to integrate the silicone rubber and the reinforcing member. The thickness of the cured silicone rubber layer was 5 mm.

次いでこれを原盤から剥離しゴム鋳型を得た。ゴム鋳型のシリコーンゴム層には、80μm角の凹部と、コア形成用硬化性樹脂の進入部と排出部、空隙部とが形成された。表面ゴム層のゴム硬度は30であった。   Subsequently, this was peeled off from the master and a rubber mold was obtained. The silicone rubber layer of the rubber mold was formed with 80 μm square recesses, core entry curable resin entry and exit portions, and voids. The rubber hardness of the surface rubber layer was 30.

<光導波路コア及びクラッド層の形成>
前記ゴム鋳型をアートンフィルム(JSR(株)製、屈折率:1.51、厚さ:250μm)の電子回路部分の非形成面に加圧密着させた。また、前記ゴム鋳型の強化部材の各注入口と各排気口に注入管と減圧脱気管を接続した。注入管にはコア形成用硬化性樹脂を入れた加圧タンクに接続し、さらに加圧タンクに窒素ボンベを直結させ、静圧で該樹脂を圧入できるようにした。また、減圧脱気管は、圧力制御機構と減圧タンクを介して真空ポンプに接続し、圧力調整された静圧力による減圧吸引が行なわれるようにした。
<Formation of optical waveguide core and cladding layer>
The rubber mold was pressed and adhered to the non-formed surface of the electronic circuit portion of Arton Film (manufactured by JSR Corporation, refractive index: 1.51, thickness: 250 μm). An injection pipe and a vacuum deaeration pipe were connected to each inlet and each outlet of the rubber mold reinforcing member. The injection tube was connected to a pressurized tank containing a core-forming curable resin, and a nitrogen cylinder was directly connected to the pressurized tank so that the resin could be injected by static pressure. The vacuum deaeration pipe is connected to a vacuum pump via a pressure control mechanism and a vacuum tank, so that vacuum suction is performed with a static pressure whose pressure is adjusted.

次に、静圧による加圧と同期して静圧による吸引を行ないながら、ゴム鋳型凹部に、粘度が500mPa・sの紫外線硬化性樹脂(JSR(株)製:UV硬化型光学接着剤)を圧力減圧注入した。   Next, an ultraviolet curable resin (manufactured by JSR Co., Ltd .: UV curable optical adhesive) having a viscosity of 500 mPa · s is placed in the concave portion of the rubber mold while performing suction by static pressure in synchronization with pressurization by static pressure. Pressure decompression was injected.

充填終了後、ゴム鋳型から注入管及び減圧脱気管をはずし、ゴム鋳型の石英製窓を通して光強度80mW/cm2のUV光を8分間照射してコア形成用硬化性樹脂を硬化させた。
ゴム鋳型を剥離すると、アートンフィルム上に屈折率1.53の光導波路コアが形成された。
After completion of filling, the injection tube and the vacuum deaeration tube were removed from the rubber mold, and UV light having a light intensity of 80 mW / cm 2 was irradiated for 8 minutes through a quartz window of the rubber mold to cure the core-forming curable resin.
When the rubber mold was peeled off, an optical waveguide core having a refractive index of 1.53 was formed on the ARTON film.

次にアートンフィルムの光導波路コア形成面に、硬化後の屈折率が該アートンフィルムと同じ1.51である熱硬化性樹脂(JSR(株)製:UV硬化型光学接着剤)を全面に塗布した後、加熱硬化させ、フレキシブルな光導波路が得られた。この光導波路の平均導波損失は0.13dB/cmであった。   Next, a thermosetting resin (JSR Co., Ltd. product: UV curable optical adhesive) having a refractive index after curing of 1.51 is applied to the entire surface of the ARTON film on which the optical waveguide core is formed. Then, it was cured by heating to obtain a flexible optical waveguide. The average waveguide loss of this optical waveguide was 0.13 dB / cm.

次に、作製した高分子導波路基板に、0.5mm厚のダイサーブレードを備えたダイサー装置を用いて、光導波路コアを光導波方向に対して横断する様に、光導波路の光導波路コアの長手方向に対して90度の角度で切断し、光学端面を形成した。   Next, using the dicer apparatus provided with a 0.5 mm thick dicer blade on the produced polymer waveguide substrate, the optical waveguide core of the optical waveguide is crossed with respect to the optical waveguide direction. An optical end face was formed by cutting at an angle of 90 degrees with respect to the longitudinal direction.

次に。光導波路の光導波方向の端面に、接続端面の内径が130μm且つ外径が750μmの環状の保持部材(図6(B)の保持部材80Bと同一形状)であって、該接続端面に対向する端面の内径が500μm且つ外径1000μm、光導波方向の長さ(該接続端面と該接続端面に対向する端面との距離)が2mmの保持部材を接着した。   next. An annular holding member (with the same shape as the holding member 80B in FIG. 6B) having an inner diameter of 130 μm and an outer diameter of 750 μm on the end face in the optical waveguide direction of the optical waveguide and facing the connection end face A holding member having an inner diameter of 500 μm and an outer diameter of 1000 μm and a length in the optical waveguide direction (distance between the connection end face and the end face facing the connection end face) of 2 mm was bonded.

保持部材は、該保持部材が光ファイバーを保持したときに、光ファイバーの接続端部と光導波路コアの接続端部とが同軸となるように、光ファイバーを保持可能な位置に接着される。この位置調製は、自動光学調芯装置を用いたアクティブ調芯により調製される。   The holding member is bonded to a position where the optical fiber can be held so that the connecting end of the optical fiber and the connecting end of the optical waveguide core are coaxial when the holding member holds the optical fiber. This position adjustment is prepared by active alignment using an automatic optical alignment device.

具体的な接着方法としては、光導波路に設けられた保持部材に、コア径が50μm、開口数NA0・21のGI型マルチモード光ファイバーを挿入し、光導波路コアの光学端面に突き当たる位置まで挿入した。
この光導波路コアの光学端面と、光ファイバーとの空隙に、0.85μmの波長の光線を90%/mm透過する屈折率1.525、硬化前の粘度0.4Pa・sのUV硬化型光学接着剤を注入した後に、波長360nmのUV光を、アートンフィルム側(真上)から光照射し、UV硬化型光学接着剤を硬化させた。この作業によって、光ファイバーを光導波路コアの光学端部に固定した。
As a specific bonding method, a GI type multimode optical fiber having a core diameter of 50 μm and a numerical aperture NA0 / 21 is inserted into a holding member provided in the optical waveguide, and inserted to a position where it abuts against the optical end face of the optical waveguide core. .
UV curable optical adhesive having a refractive index of 1.525 that transmits 90% / mm of light having a wavelength of 0.85 μm, and a viscosity of 0.4 Pa · s before curing into the gap between the optical end face of the optical waveguide core and the optical fiber. After the agent was injected, UV light having a wavelength of 360 nm was irradiated from the Arton film side (directly above) to cure the UV curable optical adhesive. By this operation, the optical fiber was fixed to the optical end of the optical waveguide core.

以上の工程により、保持部材によって保持された光ファイバーが光導波路コアと光接続された状態の光導波路を作製した。
この光ファイバーからこの光導波路コアへ、波長0.850μmの光を導入したところ、この光導波路コアと、光ファイバーとの接続損失は、0.48dBであった。
また、保持部材の接着工程を作業開始時間とし、ファイバー設置/接合工程を作業終了時間として、接合作業に費やした時間を測定したところ、3.5分であった。
Through the above steps, an optical waveguide in which the optical fiber held by the holding member was optically connected to the optical waveguide core was produced.
When light having a wavelength of 0.850 μm was introduced from the optical fiber into the optical waveguide core, the connection loss between the optical waveguide core and the optical fiber was 0.48 dB.
Further, the time spent for the joining work was measured with the bonding process of the holding member as the work start time and the fiber installation / joining process as the work end time, and it was 3.5 minutes.

また、光接続した光ファイバーに、自動光学調芯装置を用いてアクティブ調芯を用いて機械的な力を加えたところ、光ファイバーは光導波路端部に光接合されたまま離脱せず、また機械的な力を加えた後の接合損失についても、上記と同様0.48dBであった。   In addition, when a mechanical force is applied to the optically connected optical fiber using active alignment using an automatic optical alignment device, the optical fiber remains optically bonded to the end of the optical waveguide and is not detached. The junction loss after applying a large force was 0.48 dB as described above.

上記実施例1及び実施例2に示すように、光導波路の光導波方向端面に、光導波路コアの端面と光接合される光ファイバーの光導波方向端部と、該光導波方向コアの光導波方向端部とが少なくとも同軸となるように、該光ファイバーを保持しうるように、光ファイバーの外周に沿って屈曲された屈曲部を有する保持部材を設け、該保持部材によって保持された光ファイバーと光導波路コアとを光接合すると、比較例1に示すように、保持部材を設けずに光ファイバーと光導波路コアとを光接合した場合に比べて、光導波路コアと、光ファイバーとの接続損失を低減することができるとともに、光ファイバーとの光接合を簡易な構成で容易に行うことができた。   As shown in the first and second embodiments, the optical waveguide end of the optical waveguide optically joined to the end surface of the optical waveguide core on the end surface of the optical waveguide in the optical waveguide direction, and the optical waveguide direction of the optical waveguide core A holding member having a bent portion bent along the outer periphery of the optical fiber is provided so that the optical fiber can be held so that the end portion is at least coaxial, and the optical fiber and the optical waveguide core held by the holding member As shown in Comparative Example 1, the connection loss between the optical waveguide core and the optical fiber can be reduced as compared with the case where the optical fiber and the optical waveguide core are optically bonded without providing a holding member. In addition, optical joining with an optical fiber could be easily performed with a simple configuration.

本発明の光導波路の製造方法の一態様を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the one aspect | mode of the manufacturing method of the optical waveguide of this invention. クラッド用基材にゴム鋳型を密着させた状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which contact | adhered the rubber mold to the base material for a clad. 本発明の光導波路の製造方法の別の態様を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows another aspect of the manufacturing method of the optical waveguide of this invention. 本発明の光導波路の製造方法のさらに別の態様を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows another aspect of the manufacturing method of the optical waveguide of this invention. 本発明の光導波路に光ファイバーを光接合する工程を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the process of optically joining an optical fiber to the optical waveguide of this invention. 本発明の光導波路に設けられる保持部材を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the holding member provided in the optical waveguide of this invention. 強化部材を備えたゴム鋳型を用いる光導波路コア材料充填工程を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the optical waveguide core material filling process using the rubber mold provided with the reinforcement member. 強化部材を備えたゴム鋳型を用いる他の光導波路コア材料充填工程を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the other optical waveguide core material filling process using the rubber mold provided with the reinforcement member. 強化部材を備えたゴム鋳型を用いる他の光導波路コア材料充填工程を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the other optical waveguide core material filling process using the rubber mold provided with the reinforcement member. ゴム鋳型の硬化樹脂層に応力緩和のための空隙を設けた例を示す図である。It is a figure which shows the example which provided the space | gap for stress relaxation in the cured resin layer of a rubber mold. 光学素子が設けられた光導波路の製造方法の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the manufacturing method of the optical waveguide provided with the optical element. 光学素子が設けられた光導波路の他の製造方法の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the other manufacturing method of the optical waveguide provided with the optical element.

符号の説明Explanation of symbols

60 光導波路
80、80A、80B、80C、80D、80E、80F 保持部材
60 Optical waveguide 80, 80A, 80B, 80C, 80D, 80E, 80F Holding member

Claims (13)

コア形成用硬化性樹脂よりなる光導波路コアと、前記光導波路コアの周囲を取り囲み該光導波路コアより屈折率の小さいクラッド層と、を有する光導波路であって、
光導波路本体の光導波方向端面に、前記光導波路コアの端面と光接合される光ファイバーの光導波方向端部と該光導波路コアの光導波方向端部とが少なくとも同軸となるように、該光ファイバーを保持しうる保持部材を備えることを特徴とする光導波路。
An optical waveguide having an optical waveguide core made of a curable resin for forming a core, and a cladding layer surrounding the optical waveguide core and having a refractive index smaller than that of the optical waveguide core,
The optical fiber so that the optical waveguide end of the optical fiber to be optically joined to the end surface of the optical waveguide core and the optical waveguide end of the optical waveguide core are at least coaxial with the end surface of the optical waveguide main body in the optical waveguide direction. An optical waveguide comprising a holding member capable of holding the optical waveguide.
前記保持部材は、前記光ファイバーの外周に沿って屈曲された屈曲部を有し、該屈曲部に前記光ファイバーを保持しうることを特徴とする請求項1に記載の光導波路。   The optical waveguide according to claim 1, wherein the holding member has a bent portion bent along the outer periphery of the optical fiber, and the optical fiber can be held in the bent portion. 前記屈曲部は、円弧状であることを特徴とする請求項2に記載の光導波路。   The optical waveguide according to claim 2, wherein the bent portion has an arc shape. 前記保持部材は、前記光ファイバーの外周に沿った形状の孔部を有する環状体であり、該孔部に該光ファイバーを保持しうることを特徴とする請求項1に記載の光導波路。   The optical waveguide according to claim 1, wherein the holding member is an annular body having a hole having a shape along the outer periphery of the optical fiber, and the optical fiber can be held in the hole. 前記保持部材は、光導波路本体の光導波方向端面側へ近づくほど連続的に内周径が縮まり、該保持部材の最小内周径は、前記光ファイバーの外周径より大きい請求項4に記載の光導波路。   5. The light guide according to claim 4, wherein the holding member continuously decreases in inner diameter as it approaches the end face side of the optical waveguide body in the optical waveguide direction, and the minimum inner diameter of the holding member is larger than the outer diameter of the optical fiber. Waveguide. ゴム鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層から形成され、光導波路コアに対応する凹部を有するゴム鋳型を準備する工程と、
前記ゴム鋳型にクラッド用基材を密着させる工程と、
前記クラッド用基材が密着された前記ゴム鋳型の凹部に光導波路コア形成用硬化性樹脂を充填する工程と、
充填された前記光導波路コア形成用硬化性樹脂を硬化させて光導波路コアを形成する工程と、
前記ゴム鋳型を前記クラッド用基材から剥離する工程と、
前記光導波路コアが形成された前記クラッド用基材上に、クラッド層を形成する工程と、
前記光導波路コアの端部を切断する工程と、
前記光導波路コアの端面と光接合される光ファイバーの光導波方向端部と該光導波路コアの光導波方向端部とが少なくとも同軸となるように、該光ファイバーを保持しうる保持部材を、光導波路本体の光導波方向端面に設ける工程と、
前記光導波路コアの端面と前記保持部材に保持された光ファイバーとを、光硬化型接着剤料により光接合する工程と、
を有することを特徴とする光導波路の製造方法。
A step of preparing a rubber mold formed of a cured resin layer of a curable resin for rubber mold formation and having a recess corresponding to the optical waveguide core;
Adhering a clad substrate to the rubber mold; and
Filling the concave portion of the rubber mold with which the clad substrate is in close contact with a curable resin for forming an optical waveguide core; and
Curing the filled curable resin for forming an optical waveguide core to form an optical waveguide core; and
Peeling the rubber mold from the clad substrate;
Forming a clad layer on the clad substrate on which the optical waveguide core is formed;
Cutting the end of the optical waveguide core;
An optical waveguide is provided with a holding member capable of holding the optical fiber so that the optical waveguide direction end of the optical fiber optically joined to the end face of the optical waveguide core and the optical waveguide direction end of the optical waveguide core are at least coaxial. Providing on the end face of the main body in the optical waveguide direction;
Optically bonding the end face of the optical waveguide core and the optical fiber held by the holding member with a photo-curing adhesive; and
A method for manufacturing an optical waveguide, comprising:
前記光硬化型接着剤の硬化前の粘度が、30mPa・s以上1000mPa・s以下である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。   The method for producing an optical waveguide according to claim 6, wherein the viscosity of the photocurable adhesive before curing is 30 mPa · s or more and 1000 mPa · s or less. 前記光硬化型接着剤の屈折率は、前記光導波路コアの屈折率の-7%以上+7%以下の範囲内であることを特徴とする請求項6または請求項7に記載の光導波路の製造方法。   The optical waveguide manufacturing method according to claim 6 or 7, wherein a refractive index of the photocurable adhesive is in a range of -7% to + 7% of a refractive index of the optical waveguide core. Method. 前記光硬化型接着剤は、波長500nm〜900nmの波長域の光に対する透過損失が1dB以下であることを特徴とする請求項6乃至請求項8の何れか1項に記載の光導波路の製造方法。   9. The method of manufacturing an optical waveguide according to claim 6, wherein the photocurable adhesive has a transmission loss of 1 dB or less with respect to light in a wavelength range of 500 nm to 900 nm. . 前記ゴム鋳型は、前記硬化樹脂層に前記光導波路コア形成用硬化性樹脂の進入口及び排出口を有すると共に、前記光導波路コア形成用硬化性樹脂を圧入するための注入口を備え前記硬化樹脂層を補強するための強化部材と、を有することを特徴とする請求項6乃至請求項9の何れか1項に記載の光導波路の製造方法。   The rubber mold has an inlet and an outlet for the optical waveguide core forming curable resin in the cured resin layer, and has an injection port for press-fitting the optical waveguide core forming curable resin. The method for manufacturing an optical waveguide according to claim 6, further comprising a reinforcing member for reinforcing the layer. 前記強化部材が、金属材料、セラミック材料、及びプラスチック材料のうちの何れか1つからなることを特徴とする請求項10に記載の光導波路の製造方法。   The method of manufacturing an optical waveguide according to claim 10, wherein the reinforcing member is made of any one of a metal material, a ceramic material, and a plastic material. 前記硬化樹脂層は、シリコーン系ゴムであることを特徴とする請求項6乃至請求項11の何れか1項に記載の光導波路の製造方法。   The method for manufacturing an optical waveguide according to claim 6, wherein the cured resin layer is made of silicone rubber. 前記ゴム鋳型のゴム鋳型形成用硬化性樹脂のシェアゴム硬度は、10以上50以下の範囲内であることを特徴とする請求項6乃至請求項12の何れか1項に記載の光導波路の製造方法。   The method for producing an optical waveguide according to any one of claims 6 to 12, wherein the shear rubber hardness of the rubber mold forming curable resin of the rubber mold is in a range of 10 to 50. .
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