JP2007127707A - Method for manufacturing optical circuit - Google Patents

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Yoshisada Nakamura
善貞 中村
Yuka Hiwatari
由夏 樋渡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing optical circuit capable of easily manufacturing an optical circuit 22 at a low cost. <P>SOLUTION: A bar-shaped preform 18 having the same cross-sectional shape is formed by adhering a core member 12 formed into a predetermined shape, clad members 14a to 14c and a protective member 16 to one another. The preform 18 is stretched in the longitudinal direction at a desired extension magnification, thereby obtaining a stretched body 20 having a cross-section substantially similar to the cross-section of the preform 18. The optical circuit 22 of a desired thickness is obtained by cutting the stretched body 20 with a face perpendicular to the stretching direction. An optical waveguide 23d having the optical circuit 22 is substantially similar to the core member 12 before stretching. Upon the formation of the preform 18, by using the core member 12 formed into a desired cross-sectional shape, the optical circuit 22 having a desired optical waveguide 24 can be formed. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光回路の製造方法に関するものである。   The present invention relates to an optical circuit manufacturing method.

近年のパソコンやインターネットの普及に伴い、情報伝送需要が急激に増大している。このため、伝送速度の速い光伝送を、パソコン等の末端の情報処理装置まで普及させることが望まれている。これを実現するには、光インターコネクション用に、高性能な光回路を、安価かつ大量に製造する必要がある。   With the recent spread of personal computers and the Internet, information transmission demand is rapidly increasing. For this reason, it is desired to spread optical transmission having a high transmission speed to an end information processing apparatus such as a personal computer. In order to realize this, it is necessary to manufacture a high-performance optical circuit at low cost and in large quantities for optical interconnection.

また、近年では、光回路材料として、石英系材料に加えてプラスチックも検討されている。現状では、プラスチックは透過性能および信頼性において石英よりも劣るが、石英に比べて成形が容易であるという利点がある。また波長650nm以上850nm以下付近の光の透過性能も優れており、非常に有望な光回路材料といえる。プラスチックの光回路材料としては、例えば、透明性に優れたポリメチルメタクリレート(PMMA)などが知られている。近年ではアクリル系、エポキシ系、あるいはポリイミド系樹脂材料などをベースとして、重水素化やフッ素化が行われている。それにより得られた樹脂材料は、1.3μm以上1.55μm以下の波長域の光に対して、低吸収化が図られている。したがって、これらの材料を用いて、伝送特性が優れた光回路を容易に製造することができる。   In recent years, plastics have been studied as optical circuit materials in addition to quartz-based materials. At present, plastics are inferior to quartz in terms of transmission performance and reliability, but have the advantage of being easier to mold than quartz. In addition, it has excellent light transmission performance in the wavelength range from 650 nm to 850 nm, which is a very promising optical circuit material. As a plastic optical circuit material, for example, polymethyl methacrylate (PMMA) having excellent transparency is known. In recent years, deuteration and fluorination have been carried out based on acrylic, epoxy, or polyimide resin materials. The resin material obtained thereby has low absorption with respect to light in the wavelength region of 1.3 μm or more and 1.55 μm or less. Therefore, an optical circuit with excellent transmission characteristics can be easily manufactured using these materials.

プラスチック製の光回路の製造方法としては、コア層及び下部クラッド層を塗布後、反応性イオンエッチングを用いて上部クラッド部を形成するRIE法(例えば、特許文献1及び2参照)、感光性の材料を含有する紫外線硬化樹脂に紫外線を露光し、コアを形成するフォトリソグラフィー法(例えば、特許文献3参照)、さらに、金型を用いて、コア材料を賦型することによりコアを形成する方法(例えば、特許文献4参照)等が提案されている。
特開2000−98155号公報 特開2002−71989号公報 特開2005−62364号公報 特開2004−109926号公報
As a method for manufacturing a plastic optical circuit, an RIE method in which a core layer and a lower clad layer are applied and then an upper clad portion is formed by reactive ion etching (see, for example, Patent Documents 1 and 2), photosensitive A photolithography method in which an ultraviolet curable resin containing a material is exposed to ultraviolet rays to form a core (see, for example, Patent Document 3), and a method of forming a core by molding a core material using a mold (For example, refer patent document 4) etc. are proposed.
JP 2000-98155 A JP 2002-71989 JP-A-2005-62364 JP 2004-109926 A

しかし、RIE法は、製造工程が複雑であるため、光回路の製造コストが高くなる。また、フォトリソグラフィー法は、コア材料に紫外線硬化樹脂を用いるため、コア形成材料の選択に一定の制約が課される。更に、特許文献4で開示される製造方法では、コアの形状を精度よく形成することが困難である。現在、性能的に優れた実用的な方法は、RIE法やフォトリソグラフィー法だけであるが、いずれの方法も、容易に且つ安価な光回路の製造方法としては、十分ではない。   However, since the manufacturing process is complicated in the RIE method, the manufacturing cost of the optical circuit increases. In addition, since the photolithography method uses an ultraviolet curable resin as a core material, certain restrictions are imposed on the selection of the core forming material. Furthermore, in the manufacturing method disclosed in Patent Document 4, it is difficult to accurately form the shape of the core. At present, the practical methods excellent in performance are only the RIE method and the photolithography method, but neither method is sufficient as an easy and inexpensive method for manufacturing an optical circuit.

上記問題を鑑みて、本発明は、容易に且つ簡易な光回路の製造方法を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an easy and simple method for manufacturing an optical circuit.

本発明の光回路の製造方法は、側面に外部光を入力する光入射部位、前記光入射部位からの内部光を出力する光出射部位、及びこれら光入射部位と光出射部位を接続する光導波路を有するプラスチック製のコア部材と、このコア部の側面に配置されるプラスチック製のクラッド部材とを組み合わせて、横断面形状が同じになる棒状のプリフォームを成形する第1工程と、プリフォームを長手方向に加熱延伸し、プリフォームの横断面と略相似形の横断面を有する延伸体を成形する第2工程と、この延伸体を延伸方向に交差する方向でスライスし、コア部材とクラッド部材とからなる薄片を得る第3工程とを有することを特徴とする。   The optical circuit manufacturing method of the present invention includes a light incident part for inputting external light to a side surface, a light emitting part for outputting internal light from the light incident part, and an optical waveguide for connecting the light incident part and the light emitting part. A first step of forming a rod-shaped preform having the same cross-sectional shape by combining a plastic core member having a plastic and a plastic clad member disposed on a side surface of the core portion; A second step of heat-stretching in the longitudinal direction to form a stretched body having a cross section substantially similar to the cross section of the preform, and slicing the stretched body in a direction crossing the stretching direction; And a third step of obtaining a flake consisting of

更に、本発明の光回路の製造方法に、薄片の両面に副薄片を積層する第4工程を備えることが好ましく、クラッド部材と同材質の副薄片を用いることが好ましい。或いは、コア部材の形状を変えた複数の薄片を形成し、これら薄片のコア部材の一部を連結するように積層する第5工程を有することが好ましい。   Furthermore, it is preferable that the method for manufacturing an optical circuit of the present invention includes a fourth step of laminating sub thin pieces on both surfaces of the thin piece, and it is preferable to use a sub thin piece made of the same material as the clad member. Or it is preferable to have a 5th process which forms the several thin piece which changed the shape of the core member, and laminate | stacks so that a part of core member of these thin pieces may be connected.

クラッド部材が導電性を有する電極部を備え、コア部材が、電極部間の印加電圧に応じて光学特性が変化する材料から形成されることが好ましい。また、光学特性が、屈折率、光吸収率、または光散乱率のいずれかであることが好ましい。   It is preferable that the clad member includes an electrode portion having conductivity, and the core member is formed of a material whose optical characteristics change according to an applied voltage between the electrode portions. Moreover, it is preferable that an optical characteristic is either a refractive index, a light absorption rate, or a light scattering rate.

保護層が、クラッド部材の側面に配置されることが好ましい。   The protective layer is preferably disposed on the side surface of the clad member.

薄片が、光入射部位及び光出射部位を少なくとも1つずつ備えることが好ましい。   The flakes preferably include at least one light incident part and one light outgoing part.

このような光回路の前駆体であるプリフォーム形成方法として、コア部材の光入射部位及び光出射部位を露呈するように、クラッド部材をコア部材に固着させることが好ましい。更に、この固着体のクラッド部材の側面に保護部材を固着させることが好ましい。   As a preform forming method that is a precursor of such an optical circuit, it is preferable to fix the clad member to the core member so as to expose the light incident portion and the light emitting portion of the core member. Furthermore, it is preferable that the protective member is fixed to the side surface of the clad member of the fixed body.

また、クラッド部材よりも高い屈折率を有するコア層を、横断面の中心近傍に備えるクラッド部材をプリフォームとして用いてもよい。同様にして、コア部材よりも低い屈折率を有するクラッド層を周面に有するコア部材をプリフォームとしてよい。これらコア層やクラッド層を、クラッド部材やコア部材の所定の部位の変性(各部材成形過程における屈折率の調節)により形成してもよい。   A clad member provided with a core layer having a higher refractive index than that of the clad member in the vicinity of the center of the cross section may be used as a preform. Similarly, a core member having a clad layer having a refractive index lower than that of the core member on the peripheral surface may be used as a preform. You may form these core layers and clad layers by modification | denaturation (adjustment of the refractive index in each member shaping | molding process) of the predetermined part of a clad member or a core member.

また、保護層付き光回路の前駆体であるプリフォームの形成において、クラッド層を周面に備える保護部材を用いることが好ましく、この保護部材の周面の変性処理によりクラッド層を形成することが好ましい。同様にして、保護層を周面に備えるクラッド部材を用いることも可能であり、このクラッド部材の周面の変性処理により保護層を形成することが好ましい。   Further, in the formation of a preform which is a precursor of an optical circuit with a protective layer, it is preferable to use a protective member having a cladding layer on the peripheral surface, and the cladding layer can be formed by a modification treatment of the peripheral surface of the protective member. preferable. Similarly, it is also possible to use a clad member provided with a protective layer on the peripheral surface, and it is preferable to form the protective layer by a modification treatment of the peripheral surface of the clad member.

前述の複数種類のプリフォーム、コア部材、クラッド部材及び保護部材を互いに固着させてなる集合体を加熱延伸することも可能である。   It is also possible to heat-stretch an assembly formed by adhering the above-described plural types of preforms, core members, clad members, and protective members.

プリフォームの延伸倍率が2倍以上1億倍以下であることが好ましい。また、プリフォームの加熱温度が80℃以上500℃以下であることが好ましい。更に、延伸体を延伸方向に垂直な面で切断することが好ましい。   It is preferable that the draw ratio of the preform is 2 to 100 million times. Moreover, it is preferable that the heating temperature of the preform is 80 ° C. or more and 500 ° C. or less. Furthermore, it is preferable to cut the stretched body along a plane perpendicular to the stretching direction.

光入射部位と光出射部位を結ぶ光導波路が、直線、曲線、または直線及び曲線の組み合わせのいずれかの形状に形成されることが好ましい。   It is preferable that the optical waveguide connecting the light incident portion and the light emitting portion is formed in any shape of a straight line, a curve, or a combination of a straight line and a curve.

本発明の光回路の製造方法によれば、側面に外部光を入力する光入射部位、前記光入射部位からの内部光を出力する光出射部位、及びこれら光入射部位と光出射部位を接続する光導波路を有するプラスチック製のコア部材と、このコア部材の側面に配置されるプラスチック製のクラッド部材とを組み合わせて、横断面形状が同じになる棒状のプリフォームを成形する第1工程と、前記プリフォームを長手方向に加熱延伸し、前記プリフォームの横断面と略相似形の横断面を有する延伸体を成形する第2工程と、この延伸体を延伸方向に交差する方向でスライスし、前記コア部材と前記クラッド部材とからなる薄片を得る第3工程とを有するため、光回路の大量生産が可能となり、安価な光回路を容易に製造することができる。   According to the method for manufacturing an optical circuit of the present invention, a light incident part for inputting external light to a side surface, a light emitting part for outputting internal light from the light incident part, and connecting the light incident part and the light emitting part are connected. A first step of molding a rod-shaped preform having the same cross-sectional shape by combining a plastic core member having an optical waveguide and a plastic clad member disposed on a side surface of the core member; A second step of heating and stretching the preform in the longitudinal direction to form a stretched body having a cross section substantially similar to the cross section of the preform; and slicing the stretched body in a direction intersecting the stretching direction; Since it has the 3rd process of obtaining the thin piece which consists of a core member and the said clad member, mass production of an optical circuit is attained and an inexpensive optical circuit can be manufactured easily.

このプリフォームの加熱延伸工程において、プリフォームを構成するコア部材、クラッド部材または保護部材の固着面に生じる空隙は空隙部を減圧しながら延伸することで収縮消滅させることが可能なので、空隙部を生じないように各部材を固着する必要はない。また、同様の原理で、中空部や間隙を有する各部材を用いても、この加熱延伸工程にて中空部や間隙を収縮消滅させる事ができるため、品質の安定した光回路を製造することが可能である。   In this preform heating and stretching step, voids generated on the fixing surface of the core member, clad member or protective member constituting the preform can be contracted and extinguished by stretching the void portion while reducing the pressure. It is not necessary to fix each member so that it does not occur. In addition, even if each member having a hollow portion and a gap is used on the same principle, the hollow portion and the gap can be contracted and extinguished by this heating and stretching step, so that an optical circuit having a stable quality can be manufactured. Is possible.

また、薄片の両面に副薄片を積層する第4工程から得られる積層体を光回路としてもよい。クラッド部材と同材質の副薄片を用いると、積層体の光導波路の開口数が向上すると同時に、伝送損失が低減する。更に、コア部材の形状を変えた複数の薄片を形成し、これら薄片のコア部材の一部を連結するように積層する第5工程を有するため、積層体の面方向だけでなく、厚み方向の光導波路を有する光回路を製造することも可能である。   Moreover, it is good also considering the laminated body obtained from the 4th process which laminates | stacks a subthin piece on both surfaces of a thin piece as an optical circuit. When the sub-thin piece made of the same material as that of the clad member is used, the numerical aperture of the optical waveguide of the laminated body is improved and transmission loss is reduced. Furthermore, since it has the 5th process which forms the several thin piece which changed the shape of the core member, and laminate | stacks so that a part of core member of these thin pieces may be connected, not only the surface direction of a laminated body but thickness direction It is also possible to manufacture an optical circuit having an optical waveguide.

クラッド部材が導電性を有する電極部を備え、コア部材が電極部間の印加電圧に応じて光学特性が変化する材料から成形されるため、電極部を有する光回路を製造することが可能になる。この電極部間に印加する電圧によって、コア部材の光学特性(屈折率、光吸収率、または光散乱率など)が変化するため、電圧制御型のスイッチング機能付き光回路を製造することも可能である。   Since the clad member has a conductive electrode part and the core member is formed from a material whose optical characteristics change according to the applied voltage between the electrode parts, an optical circuit having the electrode part can be manufactured. . Since the optical characteristics (refractive index, light absorption rate, light scattering rate, etc.) of the core member change depending on the voltage applied between the electrode parts, it is possible to manufacture a voltage-controlled optical circuit with a switching function. is there.

保護層が、クラッド部材の側面に配置されるため、保護層付きの光回路を製造することも可能になる。   Since the protective layer is disposed on the side surface of the clad member, an optical circuit with the protective layer can be manufactured.

薄片が、光入射部位及び光出射部位を少なくとも1つずつ備えるため、分岐点や結合点を有する光回路を製造することができる。また、これらの光入射部位と光出射部位を結ぶ光導波路を、直線、曲線、または直線及び曲線の組み合わせのいずれかの形状に形成可能なため、あらゆる光入出力機器に応じた形状の光導波路を有する光回路を製造することができる。   Since the thin piece includes at least one light incident part and one light outgoing part, an optical circuit having a branch point or a coupling point can be manufactured. In addition, since the optical waveguide connecting these light incident part and light emitting part can be formed in any shape of straight line, curved line, or a combination of straight line and curved line, the optical waveguide has a shape corresponding to any optical input / output device. Can be manufactured.

このようなプリフォームを成形する方法として、コア部材の前記光入射部位及び前記光出射部位を露呈するように、クラッド部材をコア部材に固着させる、或いは、この固着体の前記クラッド部材露呈面に保護部材を固着させるなどがあり、これらの方法により、プリフォームの形成が容易になる。また、固着体を形成する各部材は、射出形成などにより所望の形状に形成することが可能であり、このような各部材を用いることにより、所望の形状の光導波路を有する光回路を容易に製造することができる。   As a method of forming such a preform, a cladding member is fixed to the core member so as to expose the light incident part and the light emitting part of the core member, or on the cladding member exposing surface of the fixed body. For example, the protective member is fixed, and these methods facilitate the formation of the preform. In addition, each member forming the fixed body can be formed into a desired shape by injection molding or the like. By using each member, an optical circuit having an optical waveguide having a desired shape can be easily obtained. Can be manufactured.

また、前述したコア部材、クラッド部材及び保護部材を組み合わせる方法の他、コア層を有するクラッド部材やクラッド層を有するコア部材をプリフォームとしてもよい。コア部材やクラッド部材の屈折率添加剤の添加条件或いは加熱延伸の条件を適切に選択することにより、所望の屈折率を有するクラッド層やコア層を形成することが可能である。保護層付きの光回路を形成する場合も、同様であり、保護層を有するクラッド部材或いはクラッド層を有する保護部材を、コア部材と組み合わせてプリフォームを形成してもよい。弾性を向上させる材料、難燃性物質及び顔料などをクラッド部材に添加することにより、保護層を有するクラッド部材を形成することが可能である。同様にして、屈折率添加剤を保護層に添加することにより、クラッド層を有する保護部材を形成することも可能である。   In addition to the above-described method of combining the core member, the clad member, and the protective member, a clad member having a core layer or a core member having a clad layer may be used as a preform. It is possible to form a clad layer or a core layer having a desired refractive index by appropriately selecting the addition conditions of the refractive index additive of the core member or the clad member or the conditions of heating and stretching. The same applies to the case of forming an optical circuit with a protective layer, and a preform may be formed by combining a clad member having a protective layer or a protective member having a clad layer with a core member. A clad member having a protective layer can be formed by adding a material that improves elasticity, a flame retardant, a pigment, or the like to the clad member. Similarly, a protective member having a cladding layer can be formed by adding a refractive index additive to the protective layer.

複数のプリフォーム、コア部材、クラッド部材及び保護部材を互いに固着させてなる集合体を加熱延伸するため、プリフォームの横断面形状を所望の形状に形成することが可能になる。すなわち、本発明を用いることにより、所望の形状及び所望の寸法の光導波路を有する光回路を形成することができる。   Since the aggregate formed by fixing a plurality of preforms, core members, clad members, and protective members to each other is heated and stretched, the cross-sectional shape of the preform can be formed into a desired shape. That is, by using the present invention, an optical circuit having an optical waveguide having a desired shape and a desired dimension can be formed.

プリフォームの延伸倍率が2倍以上1億倍以下であるため、所望の寸法の光回路を製造することができる。   Since the stretching ratio of the preform is 2 times or more and 100 million times or less, an optical circuit having a desired dimension can be manufactured.

コア部材、クラッド部材及び保護部材が、プラスチックを含む素材から形成されるため、プリフォーム形成工程、延伸体形成工程、及び切断工程における加工性が向上することができる。プリフォームの加熱温度が80℃以上500℃以下であるため、プリフォーム形成材料の選択肢が大きくなる。このように、プリフォームの組成となる材料の選択肢の自由度が高いため、様々な使用環境条件などに適する光回路を製造することができる。   Since the core member, the clad member, and the protective member are formed of a material containing plastic, workability in the preform forming process, the stretched body forming process, and the cutting process can be improved. Since the heating temperature of the preform is 80 ° C. or more and 500 ° C. or less, the choice of the preform forming material is increased. Thus, since the choice of the material used as the composition of the preform is high, an optical circuit suitable for various usage environment conditions can be manufactured.

図1を用いて本発明の第1実施形態である光回路製造工程10について説明する。最初に、コア部材製造工程11にてコア部材12を、クラッド部材製造工程13にてクラッド部材14を、そして、保護部材製造工程15にて保護部材16を得る。次に、プリフォーム製造工程17にて、コア部材12の側面にクラッド部材14を、そしてクラッド部材14の側面に保護部材16をそれぞれ固着し、プリフォーム18を得る。第3に、このプリフォーム18は、加熱延伸工程19にて長手方向に加熱延伸され、プリフォーム18の横断面と略相似の横断面を有する延伸体20となる。この延伸体20は、切断工程21にて、延伸体20を延伸方向に垂直な面でスライスし、所望の厚さの光回路22を得る。   The optical circuit manufacturing process 10 which is 1st Embodiment of this invention is demonstrated using FIG. First, the core member 12 is obtained in the core member production process 11, the clad member 14 is obtained in the clad member production process 13, and the protection member 16 is obtained in the protection member production process 15. Next, in the preform manufacturing process 17, the clad member 14 is fixed to the side surface of the core member 12 and the protective member 16 is fixed to the side surface of the clad member 14 to obtain the preform 18. Thirdly, the preform 18 is heat-stretched in the longitudinal direction in the heat-stretching step 19 and becomes a stretched body 20 having a cross section substantially similar to the cross section of the preform 18. In the cutting step 21, the stretched body 20 is sliced along a plane perpendicular to the stretching direction to obtain an optical circuit 22 having a desired thickness.

この光回路製造工程10から得られる光回路22(図2(D))は、Y字型に形成され、光の入出射を行う光入出射部位23a〜23cと、光入出射部位23a〜23c間の光の伝送を行う光導波路23dとからなるコア部24を有する。部位23aを光入射部位とし、部位23c、23bを光出射部位として光回路22を用いると、光回路22は分岐点を有する光回路となり、部位23b、23cを光入射部位とし、部位23aを光出射部位として光回路22を用いると、光回路22は合流点を有する光回路となる。クラッド部25は、光入出射部位23a〜23cを除くコア部24の周囲に形成される。更に、光導波路23dと隣接しないクラッド部25の周囲には、保護層26が形成される。これらコア部24、クラッド部25及び保護層26は互いに密着して、光回路22を形成する。   An optical circuit 22 (FIG. 2D) obtained from the optical circuit manufacturing process 10 is formed in a Y-shape, and light incident / exit portions 23a to 23c for entering and exiting light and light incident / exit portions 23a to 23c. And a core portion 24 including an optical waveguide 23d for transmitting light therebetween. When the optical circuit 22 is used with the part 23a as the light incident part and the parts 23c and 23b as the light emission parts, the optical circuit 22 becomes an optical circuit having a branch point, the parts 23b and 23c as the light incident parts, and the part 23a as the light. When the optical circuit 22 is used as the emission part, the optical circuit 22 becomes an optical circuit having a junction. The clad portion 25 is formed around the core portion 24 excluding the light incident / exit portions 23a to 23c. Further, a protective layer 26 is formed around the cladding portion 25 that is not adjacent to the optical waveguide 23d. The core part 24, the clad part 25, and the protective layer 26 are in close contact with each other to form the optical circuit 22.

次に、光回路製造工程10の各工程の詳細について説明する。図2(A)に、コア部材製造工程11、クラッド部材製造工程13及び保護部材製造工程15で製造されるコア部材12、クラッド部材14a〜14c及び保護部材16a、bを示す。コア部材12は、光の入出射を行う光入出射部位30a〜30cと、光入出射部位30a〜30c間の光の伝送を行う光導波路30とを有する。このコア部材12は、光回路22のコア部24の略相似形に形成される。同様にして、コア部材12よりも低い屈折率を有する材料から形成されるクラッド部材14a〜14c及び保護部材16a、16bは、光回路22のクラッド部25及び保護層26と略相似形に形成されている。   Next, details of each process of the optical circuit manufacturing process 10 will be described. FIG. 2A shows the core member 12, the cladding members 14 a to 14 c and the protection members 16 a and 16 b manufactured in the core member manufacturing process 11, the cladding member manufacturing process 13 and the protection member manufacturing process 15. The core member 12 includes light incident / exit portions 30a to 30c for entering / exiting light and an optical waveguide 30 for transmitting light between the light incident / exit portions 30a to 30c. The core member 12 is formed in a substantially similar shape to the core portion 24 of the optical circuit 22. Similarly, the clad members 14a to 14c and the protective members 16a and 16b formed of a material having a lower refractive index than the core member 12 are formed in a shape substantially similar to the clad portion 25 and the protective layer 26 of the optical circuit 22. ing.

コア部材12、クラッド部材14及び保護部材16は、プラスチックを主成分とする材質から構成され、射出成形工程または、界面ゲル重合法や溶融押し出し法などのモノマーの重合工程により、所望の形状に形成される。また、コア部材12は、クラッド部材14よりも高い屈折率を有する材料から形成される。これらコア部材12、クラッド部材14及び保護部材16の材料の詳細については後述する。   The core member 12, the clad member 14, and the protective member 16 are made of a material mainly composed of plastic, and are formed into a desired shape by an injection molding process or a monomer polymerization process such as an interfacial gel polymerization method or a melt extrusion method. Is done. The core member 12 is made of a material having a higher refractive index than the clad member 14. Details of the materials of the core member 12, the clad member 14, and the protection member 16 will be described later.

プリフォーム製造工程17では、これらコア部材12、クラッド部材14及び保護部材16に、接着剤や粘着テープなどを用いて仮止めし、棒状のプリフォーム18を形成する(図2(B))。このプリフォーム18は、いずれの横断面で切断しても一定の形状の横断面が露呈するように形成されており、この横断面は、最終形態である光回路と略相似形になるように形成される。   In the preform manufacturing process 17, the core member 12, the clad member 14, and the protection member 16 are temporarily fixed using an adhesive, an adhesive tape, or the like to form a rod-shaped preform 18 (FIG. 2B). The preform 18 is formed so that a cross-section having a certain shape is exposed even if cut in any cross-section, and the cross-section is substantially similar to the optical circuit as the final form. It is formed.

加熱延伸工程19では、プリフォーム18を加熱炉35内に配置する(図3)。加熱炉35で加熱するとプリフォーム18の下部は溶融する。なお、溶融温度は部材を形成する材料の熱特性に依存するが、80℃〜500℃の温度であることが好ましく、より好ましくは120℃〜350℃であり、最も好ましくは180℃〜250℃である。溶融した箇所の先端部18aを始点として線引き(延伸)を行う。この延伸体20は、線径モニタ36を通した後に巻取装置37の芯材38に巻き取られる。線引きしている際には、線径モニタ36で延伸体20の外径をモニタリングして加熱炉35内のプリフォーム18の位置や加熱炉35の温度、巻取装置37の巻取速度などを適宜調整する。このような加熱延伸工程19において、プリフォーム18を長手方向に所望の延伸倍率(プリフォーム18の横断面の面積を基準としたときの、延伸体20の横断面の面積の割合)で延伸し、延伸体20を得る(図2(C))。この加熱延伸工程19における延伸倍率は、線径モニタ36に基づき、引き取り速度あるいは加熱温度によって制御可能であり、これを適切に制御することにより、2倍〜1億倍の範囲から所望の延伸倍率を選択することができる。   In the heating and stretching step 19, the preform 18 is placed in the heating furnace 35 (FIG. 3). When heated in the heating furnace 35, the lower portion of the preform 18 is melted. Although the melting temperature depends on the thermal characteristics of the material forming the member, it is preferably 80 ° C to 500 ° C, more preferably 120 ° C to 350 ° C, and most preferably 180 ° C to 250 ° C. It is. Drawing (stretching) is performed starting from the tip 18a of the melted portion. The stretched body 20 is wound around the core member 38 of the winding device 37 after passing through the wire diameter monitor 36. When drawing, the outer diameter of the stretched body 20 is monitored by the wire diameter monitor 36 to determine the position of the preform 18 in the heating furnace 35, the temperature of the heating furnace 35, the winding speed of the winding device 37, etc. Adjust as appropriate. In such a heating and stretching step 19, the preform 18 is stretched in the longitudinal direction at a desired stretching ratio (ratio of the cross-sectional area of the stretched body 20 when the cross-sectional area of the preform 18 is used as a reference). Then, the stretched body 20 is obtained (FIG. 2C). The draw ratio in this heating and drawing step 19 can be controlled by the take-off speed or the heating temperature based on the wire diameter monitor 36, and by appropriately controlling this, a desired draw ratio from the range of 2 to 100 million times. Can be selected.

切断工程21では、カッタを有する切断装置を用いて、延伸体20を延伸方向に垂直な面で切断し、端面を鏡面加工することにより、図2(D)に示すような、所望の厚さの光回路22を得ることができる。   In the cutting step 21, a desired thickness as shown in FIG. 2D is obtained by cutting the stretched body 20 with a surface perpendicular to the stretching direction using a cutting device having a cutter and mirror-finishing the end surface. The optical circuit 22 can be obtained.

なお、コア部材12及びクラッド部材14を固着し、この固着体をプリフォームとしてもよい。また、切断工程21では、延伸体20の延伸方向に垂直な面で切断すると記載したが、これに限らず、延伸方向と鋭角に交差する面で切断してもよい。   The core member 12 and the clad member 14 may be fixed, and this fixed body may be used as a preform. Moreover, in the cutting process 21, although it described that it cut | disconnects in a surface perpendicular | vertical to the extending | stretching direction of the extending | stretching body 20, you may cut | disconnect not only in this but in the surface which cross | intersects an extending direction at an acute angle.

更に、コア部材12及びクラッド部材14の替わりに、クラッド層40aを有するコア部材40(図4(A))或いは、コア層41aを有するクラッド部材41(図4(B))を用いて、プリフォームを構成してもよい。これらのコア部材40またはクラッド部材41は、屈折率調整剤を含有し、プラスチックを主成分とする材料から形成され、この屈折率調整剤の濃度分布を制御することにより、所望の屈折率を有するクラッド層40aまたはコア層41aを形成することができる。   Furthermore, instead of the core member 12 and the clad member 14, the core member 40 (FIG. 4A) having the clad layer 40a or the clad member 41 having the core layer 41a (FIG. 4B) is used. A reform may be configured. The core member 40 or the clad member 41 contains a refractive index adjusting agent and is formed of a material mainly composed of plastic, and has a desired refractive index by controlling the concentration distribution of the refractive index adjusting agent. The clad layer 40a or the core layer 41a can be formed.

同様にして、クラッド部材14及び保護部材16の替わりに、クラッド層42aを有する保護部材42及びクラッド部材42b(図4(C))或いは、保護層43aを有するクラッド部材43及びクラッド部材42b(図4(D))を用いて、プリフォームを構成してもよい。これら保護部材42及びクラッド部材43には、屈折率調整剤の他、光学特性に影響が出ない範囲において機能性添加剤を含有するプラスチックを主成分とする材料から形成される。この保護部材42に含有される屈折率調整剤の濃度分布を制御することにより、所望の屈折率を有するクラッド層42aを形成することができる。同様にして、クラッド部材43に含有される機能性添加剤の濃度分布を制御することにより、所望の機能を有する保護層43aを形成することができる。   Similarly, instead of the cladding member 14 and the protection member 16, the protection member 42 and the cladding member 42b (FIG. 4C) having the cladding layer 42a, or the cladding member 43 and the cladding member 42b having the protection layer 43a (FIG. 4C). 4 (D)) may be used to form the preform. The protective member 42 and the clad member 43 are formed of a material mainly composed of a plastic containing a functional additive in a range not affecting the optical characteristics in addition to the refractive index adjusting agent. By controlling the concentration distribution of the refractive index adjusting agent contained in the protective member 42, the cladding layer 42a having a desired refractive index can be formed. Similarly, by controlling the concentration distribution of the functional additive contained in the clad member 43, the protective layer 43a having a desired function can be formed.

上記実施形態では、光回路22に形成される光導波路23がY字型であると記載したが、これに限らず、光入射部位に入力した光が光出斜部位から出力可能であれば、直線、曲線、或いは直線及び曲線の組み合わせからなる形状の光導波路を用いても同等の効果を得ることができる。例えば、図5(A)に示す光回路47は、光入出射部位47a、47bを有しており、これらの部位47a、47bを結ぶ光導波路47cは、直線状に形成される。また、図5(B)に示す光回路49は、光入出射部位49a、49bを有しており、これらの部位49a、49bを結ぶ光導波路49cは、曲線状に形成される。このような光導波路47c、49cは、光回路47、49に外部デバイス50が有する光入出射部位の配置位置及び形状に応じて形成されることが好ましい。このような光導波路47c、49cを有する光回路47、49と略相似形の横断面を有するプリフォームを構成し、このプリフォームを所望の延伸倍率で延伸し、所望の厚さに切断することにより、あらゆる外部デバイス50に応じた光回路を、容易に、且つ安価に製造することができる。   In the above embodiment, the optical waveguide 23 formed in the optical circuit 22 is described as being Y-shaped. However, the present invention is not limited to this, and the light input to the light incident part can be output from the light output oblique part. The same effect can be obtained even when an optical waveguide having a shape composed of a straight line, a curved line, or a combination of a straight line and a curved line is used. For example, the optical circuit 47 shown in FIG. 5A has light incident / exit portions 47a and 47b, and an optical waveguide 47c connecting these portions 47a and 47b is formed in a straight line. The optical circuit 49 shown in FIG. 5B has light incident / exit portions 49a and 49b, and an optical waveguide 49c connecting these portions 49a and 49b is formed in a curved shape. Such optical waveguides 47c and 49c are preferably formed according to the arrangement position and shape of the light incident / exit site of the external device 50 in the optical circuits 47 and 49. A preform having a cross section substantially similar to the optical circuits 47 and 49 having such optical waveguides 47c and 49c is formed, and the preform is stretched at a desired stretch ratio and cut into a desired thickness. Therefore, an optical circuit corresponding to any external device 50 can be easily and inexpensively manufactured.

次に、図6を用いて本発明の第2の実施形態である光回路製造工程60について説明する。なお、ここでは、第1の実施形態と相違点について詳細説明を行い、第1の実施形態と同様の部分の詳細説明は省略する。最初に、コア部材製造工程61にて棒状のコア部材62を、クラッド部材製造工程63にて棒状のクラッド部材64を、そして、保護部材製造工程65にて棒状の保護部材66を得る。次に、プリフォーム製造工程67にて、これら各部材62,64及び66を固着し、プリフォーム68を得る。このプリフォーム68は、いずれの横断面で切断しても一定の形状の横断面が露呈するように形成されており、この横断面は、最終形態である光回路と略相似形になるように形成される。第3に、このプリフォーム68は、加熱延伸工程69を経て、プリフォーム68の横断面と略相似の横断面を有する延伸体70となる。この延伸体70は、切断工程71にて、延伸体を所望の厚さに切断され、光回路72となる。積層工程73では、この光回路72の両面にクラッド薄片74、75(図7)を順次積層し、積層光回路76を得る。   Next, the optical circuit manufacturing process 60 which is the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated using FIG. Note that here, differences from the first embodiment will be described in detail, and detailed descriptions of parts similar to those in the first embodiment will be omitted. First, a rod-shaped core member 62 is obtained in the core member manufacturing process 61, a rod-shaped cladding member 64 is obtained in the cladding member manufacturing process 63, and a rod-shaped protection member 66 is obtained in the protection member manufacturing process 65. Next, in the preform manufacturing process 67, these members 62, 64 and 66 are fixed to obtain a preform 68. The preform 68 is formed so that a cross-section of a certain shape is exposed even if it is cut in any cross-section, and the cross-section is substantially similar to the final optical circuit. It is formed. Thirdly, the preform 68 becomes a stretched body 70 having a cross section substantially similar to the cross section of the preform 68 through the heating and stretching step 69. The stretched body 70 is cut into a desired thickness in the cutting step 71 to form an optical circuit 72. In the laminating step 73, clad thin pieces 74 and 75 (FIG. 7) are sequentially laminated on both surfaces of the optical circuit 72 to obtain a laminated optical circuit 76.

このクラッド薄片74及び75は、クラッド部材64と同質の材料から構成され、プリフォーム68の横断面の外形形状と略同一の形状を有するプリフォームに、工程69及び71の各処理を施すことにより得ることができる。   The clad flakes 74 and 75 are made of the same material as that of the clad member 64, and are subjected to the processes of steps 69 and 71 on a preform having a shape substantially the same as the outer shape of the cross section of the preform 68. Obtainable.

光回路72に形成され、外部に露出する光導波路72aの露出面72b、72cとし、クラッド薄片74、75を用いて、この露出面72b、72cを覆うように、クラッド薄片74、光回路72、クラッド薄片75を順次積層し、積層光回路76を得る(図8)。このように、光回路72よりも低い屈折率を有するクラッド薄片74、75で露出面72b、72cを覆うことにより、光回路72の厚さ方向における開口数が向上し、伝送特性に優れた積層光回路76を製造することができる。   The exposed surfaces 72b and 72c of the optical waveguide 72a formed on the optical circuit 72 and exposed to the outside are used, and the clad thin pieces 74, the optical circuit 72, and the exposed surfaces 72b and 72c are covered by using the clad thin pieces 74 and 75. The clad flakes 75 are sequentially laminated to obtain a laminated optical circuit 76 (FIG. 8). Thus, by covering the exposed surfaces 72b and 72c with the clad flakes 74 and 75 having a refractive index lower than that of the optical circuit 72, the numerical aperture in the thickness direction of the optical circuit 72 is improved, and the laminate has excellent transmission characteristics. The optical circuit 76 can be manufactured.

光回路72及びクラッド薄片74、75の固着には、光学特性に影響の出ないような範囲において、加熱加圧法、超音波溶着法、振動溶着法などや、樹脂成形体同士が容易に固着可能な素材を用いてもよい。   The optical circuit 72 and the clad thin pieces 74 and 75 can be fixed to each other easily within a range that does not affect the optical characteristics, such as a heating and pressurizing method, an ultrasonic welding method, a vibration welding method, or the like. Any material may be used.

なお、図9及び図10のように、異なる形状の光導波路80a〜82aを有する光回路80〜82を用いて、光導波路80a〜82aの一部が重なるように、光回路80〜82を順次積層することにより、厚さ方向の光導波路を有する積層光回路84を製造することも可能である。この光回路80〜82の固着には、光回路80〜82と同等の屈折率を有する接着剤を用いる、或いは、光学特性に影響の出ないような範囲において、加熱加圧法、超音波溶着法、振動溶着法などを適用してもよい。   9 and 10, the optical circuits 80 to 82 having the optical waveguides 80 a to 82 a having different shapes are used, and the optical circuits 80 to 82 are sequentially arranged so that a part of the optical waveguides 80 a to 82 a overlap each other. By laminating, it is also possible to manufacture a laminated optical circuit 84 having an optical waveguide in the thickness direction. For the fixing of the optical circuits 80 to 82, an adhesive having a refractive index equivalent to that of the optical circuits 80 to 82 is used, or in a range that does not affect the optical characteristics, a heating and pressing method, an ultrasonic welding method, or the like. Alternatively, a vibration welding method or the like may be applied.

また、電圧印加によって光学特性が変化する材料をコア部材に用いることにより、電圧駆動型のスイッチング機能を有する光回路を製造することも可能である。例えば、図11に示すように、導電性プラスチックから形成される電極部材85a、85bを有するクラッド部材86a、86b及び、印加電圧に応じて屈折率が変化する材料から形成されるコア部材86cを固着してなるプリフォーム86を形成する。このプリフォーム86は、いずれの横断面で切断しても一定の形状の横断面が露呈するように形成されており、この横断面は、最終形態である光回路と略相似形になるように形成される。電極部材85a、85bは、コア部材86cを介して対向するように配置される。このプリフォーム86に、工程69、71及び73の各処理を施し、光回路87を得る(図12)。光回路87が有する電極部87a及び87b間に所定の電圧を印加することにより、電極部87a及び87bに挟まれる光導波路88の屈折率が変化する。このようにして、電圧駆動型のスイッチング機能を有する光回路87を製造することができる。   In addition, an optical circuit having a voltage-driven switching function can be manufactured by using, as the core member, a material whose optical characteristics change with voltage application. For example, as shown in FIG. 11, the clad members 86a and 86b having electrode members 85a and 85b formed of conductive plastic and the core member 86c formed of a material whose refractive index changes according to the applied voltage are fixed. A preform 86 is formed. The preform 86 is formed such that a cross-section having a certain shape is exposed even if cut in any cross-section, and the cross-section is substantially similar to the optical circuit as the final form. It is formed. The electrode members 85a and 85b are arranged to face each other with the core member 86c interposed therebetween. The preform 86 is subjected to processes 69, 71 and 73 to obtain an optical circuit 87 (FIG. 12). By applying a predetermined voltage between the electrode portions 87a and 87b of the optical circuit 87, the refractive index of the optical waveguide 88 sandwiched between the electrode portions 87a and 87b changes. In this way, an optical circuit 87 having a voltage drive type switching function can be manufactured.

なお、このスイッチング機能を有する光回路は、複数の薄片を積層する方法を用いて製造することも可能である。図13及び図14に示す、積層光回路90は、クラッド薄片91、光回路92、クラッド薄片93が順次積層するように形成される。光回路92は、印加電圧に応じて屈折率が変化する材料から形成されるコア部材、このコア部材よりも低い屈折率を有するクラッド部材からなるプリフォームを延伸し、切断して得られる。クラッド薄片91、93は、クラッド部材及び電極部材のみからなるプリフォームを延伸し、所望の厚さに切断することによって得ることができる。また、クラッド薄片91及び93上の電極部91a及び93aは、積層光回路90の形成時に、光回路92の光導波路94を介して対向する位置に形成される。このような積層光回路90の電極部91a及び93aの間に所定の電圧を印加することにより、光導波路94の屈折率を変化することが可能になる。   Note that an optical circuit having this switching function can also be manufactured using a method of laminating a plurality of thin pieces. The laminated optical circuit 90 shown in FIGS. 13 and 14 is formed so that the clad thin piece 91, the optical circuit 92, and the clad thin piece 93 are laminated in order. The optical circuit 92 is obtained by stretching and cutting a preform made of a core member made of a material whose refractive index changes according to the applied voltage, and a clad member having a lower refractive index than the core member. The clad flakes 91 and 93 can be obtained by stretching a preform composed only of a clad member and an electrode member and cutting it to a desired thickness. Further, the electrode portions 91 a and 93 a on the clad thin pieces 91 and 93 are formed at positions facing each other through the optical waveguide 94 of the optical circuit 92 when the laminated optical circuit 90 is formed. By applying a predetermined voltage between the electrode portions 91a and 93a of such a laminated optical circuit 90, the refractive index of the optical waveguide 94 can be changed.

この印加電圧によって屈折率が変化するコア部材の材料として、例えば、豊田中研R&DレビューVol.34 No.1 (1993.3)31〜39頁に記載の電場配向ポリマーなどがあげられる。   Examples of the material of the core member whose refractive index changes depending on the applied voltage include the electric field alignment polymer described in Toyota Chuken R & D Review Vol. 34 No. 1 (1993.3), pages 31 to 39.

なお、コア部材には、印加電圧によって、光吸収率、または光散乱率が変化するような材料を用いてもよい。このようなコア部材の材料として、以下のものが挙げられる。光吸収率が変化する材料としては、一般的なエレクトロクロミック材料がある。   The core member may be made of a material whose light absorption rate or light scattering rate varies depending on the applied voltage. Examples of the material for the core member include the following. As a material whose light absorption rate changes, there is a general electrochromic material.

なお、上記実施形態では、コア部の光学特性(屈折率、光吸収率及び光散乱率)を変化させる手段として、コア部を介して対向するように配置される電極部を設け、この電極部間の印加電圧によって所定の光学特性が変化する材料をコア部材に用いると記載したが、これに限らず、電圧以外外部環境の変化を示すパラメータによって光学特性が変化する材料を用いてコア部材を形成してもよい。このパラメータとして好ましいものは、コア部材にかかる加速度(重力などを含む)、コア部材の水圧や気圧などの圧力変化、コア部材の温度変化、コア部材への電磁波(可視光線、赤外線、紫外線や電波など)の照射量変化、特定の気体(水蒸気、酸素、炭酸ガスなど)や液体(アルコールなど)の濃度変化などがあり、これらの変化に応じて光学特性が変化するような材料をコア部材に用いることで同等の効果を得ることができる。更に、各種センサに接続する電圧印加装置を用いて、このセンサが出力する検出信号に応じて、所定の電圧をコア部材に印加することにより、光回路の外部環境の変化に応じたスイッチを作成することも可能である。このセンサには、例えば、加速度(重力なども含む)センサ、圧力センサ(水圧や気圧など)、温度センサ、特定の気体(水蒸気、酸素、炭酸ガスなど)や液体(アルコールなど)の濃度センサなどがあげられる。   In the above embodiment, as means for changing the optical characteristics (refractive index, light absorption rate, and light scattering rate) of the core portion, an electrode portion is provided so as to face the core portion, and this electrode portion is provided. Although it has been described that a material whose predetermined optical characteristics change depending on the applied voltage is used for the core member, the present invention is not limited to this, and the core member is made of a material whose optical characteristics change depending on parameters indicating changes in the external environment other than the voltage. It may be formed. Preferred parameters include acceleration (including gravity) applied to the core member, pressure change such as water pressure and pressure of the core member, temperature change of the core member, and electromagnetic waves to the core member (visible light, infrared light, ultraviolet light and radio waves). Etc.), changes in the concentration of specific gases (water vapor, oxygen, carbon dioxide, etc.) and liquids (alcohol, etc.), etc., and a material whose optical properties change according to these changes is used as the core member By using it, an equivalent effect can be obtained. Furthermore, using a voltage application device connected to various sensors, a switch corresponding to changes in the external environment of the optical circuit is created by applying a predetermined voltage to the core member according to the detection signal output by this sensor. It is also possible to do. This sensor includes, for example, an acceleration (including gravity) sensor, a pressure sensor (water pressure, atmospheric pressure, etc.), a temperature sensor, a concentration sensor of a specific gas (water vapor, oxygen, carbon dioxide, etc.) or liquid (alcohol, etc.), etc. Can be given.

次に、プリフォームを構成するコア部、クラッド部、保護層及び電極部に用いられる材料について説明する。基本的には光回路に用いられるものであれば特に規定はされないが、そのうちで好ましいものを以下に述べる。   Next, materials used for the core portion, the clad portion, the protective layer, and the electrode portion constituting the preform will be described. Basically, it is not particularly defined as long as it is used in an optical circuit, but preferable ones are described below.

(コア部)
コア部の原料の重合性モノマーとしては、塊状重合が容易である原料を選択するのが好ましい。また、得られるポリマーが熱可塑性で加工性が良好な、高い光透過性を有するものであれば好ましい。光透過性が高く塊状重合しやすい原料としては例えば、以下のような(メタ)アクリル酸エステル類(フッ素不含(メタ)アクリル酸エステル(a),含フッ素(メタ)アクリル酸エステル(b),スチレン系化合物(c),ビニルエステル類(d)等を例示することができ、コア部はこれらのホモポリマー、あるいはこれらモノマーの2種以上からなる共重合体、およびホモポリマー及び/または共重合体の混合物から成形することができる。これらのうち、(メタ)アクリル酸エステル類を重合性モノマーとして含む組成を好ましく用いることができる。
(Core part)
As the polymerizable monomer for the raw material of the core part, it is preferable to select a raw material that can be easily bulk-polymerized. Moreover, it is preferable if the obtained polymer is thermoplastic, has good processability, and has high light transmittance. Examples of raw materials that are highly light transmissive and easy to bulk polymerize include the following (meth) acrylic acid esters (fluorine-free (meth) acrylic acid ester (a), fluorine-containing (meth) acrylic acid ester (b) , Styrene compounds (c), vinyl esters (d), etc., and the core part is a homopolymer of these, or a copolymer comprising two or more of these monomers, and a homopolymer and / or a copolymer. Of these, a composition containing (meth) acrylic acid ester as a polymerizable monomer can be preferably used.

以上に挙げた重合性モノマーとして具体的に、(a)フッ素不含メタクリル酸エステルおよびフッ素不含アクリル酸エステルとしては、メタクリル酸メチル(MMA)、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸−tert−ブチル、メタクリル酸ベンジル(BzMA)、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ジフェニルメチル、トリシクロ[5・2・1・02,6]デカニルメタクリレート、アダマンチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、ノルボルニルメタクリレート等が挙げられ、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸−tert−ブチル、アクリル酸フェニル等が挙げられる。また、(b)含フッ素アクリル酸エステルおよび含フッ素メタクリル酸エステルとしては、2,2,2 −トリフルオロエチルメタクリレート、2,2,3,3 −テトラフルオロプロピルメタクリレート、2,2,3,3,3 −ペンタフルオロプロピルメタクリレート、1 −トリフルオロメチル−2,2,2 −トリフルオロエチルメタクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5 −オクタフルオロペンチルメタクリレート、2,2,3,3,4,4 −ヘキサフルオロブチルメタクリレート等が挙げられる。さらに、(c)スチレン系化合物としては、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン等が挙げられる。さらには、(d)ビニルエステル類としては、ビニルアセテート、ビニルベンゾエート、ビニルフェニルアセテート、ビニルクロロアセテート等が挙げられる。勿論、これらに限定されるものではない。モノマーの単独あるいは共重合体からなるコア部のポリマーの屈折率は、最外周部のそれに比べて同等かあるいはそれ以上になるように構成モノマーの種類,組成比を選択する。特に好ましいポリマーとしては、透明樹脂であるアクリル樹脂(PMMA)が挙げられる。また、耐熱性や低吸湿性などの用途にあわせて、コア部の材料を選択することもできる。   Specific examples of the polymerizable monomer listed above include (a) fluorine-free methacrylic acid ester and fluorine-free acrylic acid ester: methyl methacrylate (MMA), ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, methacrylic acid-tert -Butyl, benzyl methacrylate (BzMA), phenyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, diphenylmethyl methacrylate, tricyclo [5.2.1.0.6] decanyl methacrylate, adamantyl methacrylate, isobornyl methacrylate, norbornyl Examples thereof include methacrylate, and examples thereof include methyl acrylate, ethyl acrylate, tert-butyl acrylate, and phenyl acrylate. In addition, (b) fluorine-containing acrylic acid ester and fluorine-containing methacrylate ester include 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl methacrylate, 2,2,3,3 , 3-Pentafluoropropyl methacrylate, 1-trifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl methacrylate, 2,2, 3,3,4,4-hexafluorobutyl methacrylate and the like. Furthermore, (c) styrene compounds include styrene, α-methylstyrene, chlorostyrene, bromostyrene, and the like. Furthermore, (d) vinyl esters include vinyl acetate, vinyl benzoate, vinyl phenyl acetate, vinyl chloroacetate and the like. Of course, it is not limited to these. The type and composition ratio of the constituent monomers are selected so that the refractive index of the polymer of the core portion made of a monomer alone or a copolymer is equal to or higher than that of the outermost peripheral portion. A particularly preferred polymer is an acrylic resin (PMMA) which is a transparent resin. In addition, the material of the core part can be selected in accordance with uses such as heat resistance and low hygroscopicity.

(クラッド部)
コア部を伝送する光がコア部の界面で全反射するために、コア部の外周にクラッド部を設けることが好ましい。クラッド部を設ける場合には、コア部の屈折率より低い屈折率を有し、コア部との密着性が良いものを用いることが好ましい。ただし、素材の選択によってコア部とクラッド部の界面の不整が起こりやすい、もしくは製造適性上好ましくない場合などにおいては、コア部とクラッド部の間にさらに層を設けても良い。例えば、コア部との界面(即ち、中空管の内壁面)に、コア部のマトリックスと同一組成のポリマーからなるアウターコア層を成形することにより、コア部とクラッド部との界面状態を矯正することができる。アウターコア層の詳細については後述する。勿論、アウターコア層を成形せずに、クラッド部そのものを、コア部のマトリックスと同一組成のポリマーから成形することもできる。
(Clad part)
In order that the light transmitted through the core part is totally reflected at the interface of the core part, it is preferable to provide a cladding part on the outer periphery of the core part. When providing a clad part, it is preferable to use the one having a refractive index lower than that of the core part and having good adhesion to the core part. However, in the case where irregularity of the interface between the core part and the clad part is likely to occur due to selection of the material or it is not preferable in terms of manufacturing suitability, a layer may be further provided between the core part and the clad part. For example, by forming an outer core layer made of a polymer having the same composition as the matrix of the core part at the interface with the core part (that is, the inner wall surface of the hollow tube), the interface state between the core part and the cladding part is corrected. can do. Details of the outer core layer will be described later. Of course, without forming the outer core layer, the cladding itself can be formed from a polymer having the same composition as the matrix of the core.

クラッド部の素材としては、タフネスに優れ、耐湿熱性にも優れているものが好ましく用いられる。例えば、フッ素含有モノマーの単独重合体または共重合体からなるのが好ましい。フッ素含有モノマーとしてはフッ化ビニリデン(PVDF)が好ましく、フッ化ビニリデンを10質量%以上含有する1種以上の重合性モノマーを重合させて得られるフッ素樹脂が好ましく用いられる。   As the material for the clad part, a material excellent in toughness and heat and heat resistance is preferably used. For example, it preferably comprises a homopolymer or copolymer of a fluorine-containing monomer. As the fluorine-containing monomer, vinylidene fluoride (PVDF) is preferable, and a fluorine resin obtained by polymerizing one or more polymerizable monomers containing 10% by mass or more of vinylidene fluoride is preferably used.

また、後述の溶融押出法により重合体を成形し、クラッド部を作製する場合は、重合体の溶融粘度が適当であることが必要である。この溶融粘度については、相関する物性として分子量が用いられ特に重量平均分子量との相関がある。本発明においては、重量平均分子量が1万〜100万の範囲であることが適当であり、より好ましくは5万〜50万の範囲である。   Moreover, when forming a clad part by shape | molding a polymer with the below-mentioned melt extrusion method, it is necessary for the melt viscosity of a polymer to be suitable. As for the melt viscosity, the molecular weight is used as a correlated physical property, and particularly has a correlation with the weight average molecular weight. In the present invention, the weight average molecular weight is suitably in the range of 10,000 to 1,000,000, more preferably in the range of 50,000 to 500,000.

(重合開始剤)
コア部及び/又はクラッド部が、重合性モノマーから重合されたポリマーから作製される場合、重合の際に重合開始剤が用いられる。重合開始剤としては、用いるモノマーや重合方法に応じて適宜選択することができ、例えば、過酸化ベンゾイル(BPO)、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサネート(PBO)、ジ−tert−ブチルパーオキシド(PBD)、tert−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート(PBI)、n−ブチル−4,4−ビス(tert−ブチルパーオキシ)バラレート(PHV)などのパーオキサイド系化合物が挙げられる。また、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロパン)、2,2’−アゾビス(2−メチルブタン)、2,2’−アゾビス(2−メチルペンタン)、2,2’−アゾビス(2,3−ジメチルブタン)、2,2’−アゾビス(2−メチルヘキサン)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルペンタン)、2,2’−アゾビス(2,3,3−トリメチルブタン)、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、3,3’−アゾビス(3−メチルペンタン)、3,3’−アゾビス(3−メチルヘキサン)、3,3’−アゾビス(3,4−ジメチルペンタン)、3,3’−アゾビス(3−エチルペンタン)、ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ジエチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ジ−tert−ブチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などのアゾ系化合物が挙げられる。なお、重合開始剤は勿論これらに限定されるものではなく、更には2種類以上を併用してもよい。
(Polymerization initiator)
When the core part and / or the clad part are made from a polymer polymerized from a polymerizable monomer, a polymerization initiator is used in the polymerization. As a polymerization initiator, it can select suitably according to the monomer and polymerization method to be used, for example, benzoyl peroxide (BPO), tert- butyl peroxy-2-ethyl hexanate (PBO), di-tert-butyl. Examples thereof include peroxide compounds such as peroxide (PBD), tert-butyl peroxyisopropyl carbonate (PBI), and n-butyl-4,4-bis (tert-butylperoxy) valerate (PHV). 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), 2,2′-azobis (2-methylpropane), 2,2′-azobis (2-methylbutane), 2,2′-azobis (2-methylpentane), 2,2′-azobis (2,3-dimethylbutane), 2,2 '-Azobis (2-methylhexane), 2,2'-azobis (2,4-dimethylpentane), 2,2'-azobis (2,3,3-trimethylbutane), 2,2'-azobis (2 , 4,4-trimethylpentane), 3,3′-azobis (3-methylpentane), 3,3′-azobis (3-methylhexane), 3,3′-azobis (3,4-dimethylpentane), 3,3′-azobis (3-ethylpentane , Dimethyl-2,2′-azobis (2-methylpropionate), diethyl-2,2′-azobis (2-methylpropionate), di-tert-butyl-2,2′-azobis (2- And azo compounds such as methyl propionate). Of course, the polymerization initiator is not limited to these, and two or more kinds may be used in combination.

(連鎖移動剤)
コア部成形用重合性組成物及びクラッド部成形用重合性組成物は、連鎖移動剤を含有していることが好ましい。前記連鎖移動剤は、主に重合体の分子量を調整するために用いられる。クラッド部およびコア部成形用重合性組成物がそれぞれ連鎖移動剤を含有していると、重合性モノマーからポリマーを成形する際に、重合速度および重合度を前記連鎖移動剤によってより制御することができ、重合体の分子量を所望の分子量に調整することができる。例えば、得られたプリフォームを延伸により線引きする際に、分子量を調整することによって延伸時における機械的特性を所望の範囲とすることができ、生産性の向上にも寄与する。
(Chain transfer agent)
The polymerizable composition for molding a core part and the polymerizable composition for molding a clad part preferably contain a chain transfer agent. The chain transfer agent is mainly used for adjusting the molecular weight of the polymer. When the polymerizable composition for molding the clad part and the core part each contains a chain transfer agent, the polymerization rate and the degree of polymerization can be more controlled by the chain transfer agent when molding the polymer from the polymerizable monomer. The molecular weight of the polymer can be adjusted to a desired molecular weight. For example, when the obtained preform is drawn by drawing, the mechanical properties at the time of drawing can be adjusted to a desired range by adjusting the molecular weight, which contributes to improvement of productivity.

前記連鎖移動剤については、併用する重合性モノマーの種類に応じて、適宜、種類および添加量を選択できる。各モノマーに対する連鎖移動剤の連鎖移動定数は、例えば、ポリマーハンドブック第3版(J.BRANDRUPおよびE.H.IMMERGUT編、JOHN WILEY&SON発行)を参照することができる。また、前記連鎖移動定数は大津隆行、木下雅悦共著「高分子合成の実験法」化学同人、昭和47年刊を参考にして、実験によっても求めることができる。   About the said chain transfer agent, according to the kind of polymerizable monomer used together, a kind and addition amount can be selected suitably. The chain transfer constant of the chain transfer agent for each monomer can be referred to, for example, Polymer Handbook 3rd Edition (J. BRANDRUP and EH IMMERGUT edition, published by JOHN WILEY & SON). The chain transfer constant can also be obtained by experiment with reference to Takayuki Otsu and Masato Kinoshita, “Experimental Methods for Polymer Synthesis”, Kagaku Dojin, published in 1972.

連鎖移動剤としては、アルキルメルカプタン類(例えば、n−ブチルメルカプタン、n−ペンチルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、n−ラウリルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタンなど)、チオフェノール類(例えば、チオフェノール、m−ブロモチオフェノール、p−ブロモチオフェノール、m−トルエンチオール、p−トルエンチオールなど)などを用いることが好ましい。特に、n−オクチルメルカプタン、n−ラウリルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタンのアルキルメルカプタンを用いるのが好ましい。また、C−H結合の水素原子が重水素原子(D)やフッ素原子(F)で置換された連鎖移動剤を用いることもできる。なお、連鎖移動剤は勿論これらに限定されるものではなく、これら連鎖移動剤は2種類以上を併用してもよい。   Examples of the chain transfer agent include alkyl mercaptans (eg, n-butyl mercaptan, n-pentyl mercaptan, n-octyl mercaptan, n-lauryl mercaptan, tert-dodecyl mercaptan), thiophenols (eg, thiophenol, m- Bromothiophenol, p-bromothiophenol, m-toluenethiol, p-toluenethiol, etc.) are preferably used. In particular, it is preferable to use an alkyl mercaptan such as n-octyl mercaptan, n-lauryl mercaptan, and tert-dodecyl mercaptan. A chain transfer agent in which a hydrogen atom of a C—H bond is substituted with a deuterium atom (D) or a fluorine atom (F) can also be used. Of course, the chain transfer agent is not limited to these, and two or more of these chain transfer agents may be used in combination.

(屈折率調整剤)
前記コア部用重合性組成物に屈折率調整剤を含有させるのが好ましい。なお、場合によっては、クラッド部重合性組成物に屈折率調整剤を含有させても良い。屈折率調整剤の濃度に分布を持たせることによって、前記濃度の分布に基づいて屈折率分布型のコアを容易に作製することができる。屈折率調整剤を用いなくとも、コア部の成形に2種以上の重合性モノマーを用い、コア部内に共重合比の分布を持たせることによって、屈折率分布構造を導入することもできるが、共重合の組成比制御などと比較して、製造の簡便さなどを鑑みると屈折率調整剤を用いることが好ましい。
(Refractive index modifier)
It is preferable to add a refractive index adjusting agent to the polymerizable composition for the core part. In some cases, the clad part polymerizable composition may contain a refractive index adjusting agent. By providing a distribution of the concentration of the refractive index adjusting agent, a refractive index distribution type core can be easily produced based on the concentration distribution. Even without using a refractive index adjusting agent, it is possible to introduce a refractive index distribution structure by using two or more kinds of polymerizable monomers for forming the core part and having a distribution of the copolymerization ratio in the core part. It is preferable to use a refractive index adjusting agent in view of the ease of production and the like as compared with the composition ratio control of copolymerization.

屈折率調整剤はドーパントとも称し、併用する前記重合性モノマーの屈折率と異なる化合物である。その屈折率差は0.005以上であるのが好ましい。ドーパントは、これを含有する重合体が無添加の重合体と比較して、屈折率が高くなるあるいは、低くなる性質を有する。これらは、特許第3332922号公報や特開平5−173026号公報に記載されているような、モノマーの合成によって生成される重合体との比較において溶解性パラメータとの差が7(cal/cm1/2以内であると共に、屈折率の差が0.001以上であり、これを含有する重合体が無添加の重合体と比較して屈折率が変化する性質を有し、重合体と安定して共存可能で、且つ前述の原料である重合性モノマーの重合条件(加熱および加圧等の重合条件)下において安定であるものを、いずれも用いることができる。 The refractive index adjusting agent is also called a dopant, and is a compound different from the refractive index of the polymerizable monomer used together. The refractive index difference is preferably 0.005 or more. The dopant has the property that the polymer containing it has a higher or lower refractive index than the additive-free polymer. These have a difference in solubility parameter of 7 (cal / cm 3) in comparison with a polymer produced by monomer synthesis as described in Japanese Patent No. 3332922 and JP-A-5-173026. ) Within 1/2 , the difference in refractive index is 0.001 or more, and the polymer containing this has the property that the refractive index changes compared to the additive-free polymer. Any of those which can stably coexist and are stable under the polymerization conditions (polymerization conditions such as heating and pressurization) of the polymerizable monomer which is the above-mentioned raw material can be used.

上記性質を有し、重合体と安定して共存可能で、且つ前述の原料である重合性モノマーの重合条件(加熱および加圧等の重合条件)下において安定であるものを、ドーパントとして用いることができる。本実施形態では、コア部成形用重合性組成物にドーパントを含有させ、コア部を成形する工程において界面ゲル重合法により重合の進行方向を制御し、ドーパントの濃度に傾斜を持たせ、コア部にドーパントの濃度分布に基づく屈折率分布構造を成形する方法を例示する。   Using the above-mentioned properties as a dopant that can stably coexist with the polymer and is stable under the polymerization conditions (polymerization conditions such as heating and pressurization) of the above-described raw material polymerizable monomer. Can do. In this embodiment, the core part-forming polymerizable composition contains a dopant, and in the step of forming the core part, the progress direction of polymerization is controlled by an interfacial gel polymerization method, and the concentration of the dopant is given a gradient. A method for forming a refractive index distribution structure based on the dopant concentration distribution is shown as an example.

ドーパントは重合性化合物であってもよく、重合性化合物のドーパントを用いた場合は、これを共重合成分として含む共重合体がこれを含まない重合体と比較して、屈折率が上昇する性質を有するものを用いる。なお、このような共重合体には、MMA−BzMA共重合体などが挙げられる。   The dopant may be a polymerizable compound. When a dopant of the polymerizable compound is used, the copolymer containing this as a copolymerization component has a property of increasing the refractive index as compared with a polymer not containing the copolymer. Use what has. Examples of such a copolymer include MMA-BzMA copolymer.

前記ドーパントとしては、特許第3332922号や特開平11−142657号公報に記載されている様な、例えば、安息香酸ベンジル(BEN)、硫化ジフェニル(DPS)、リン酸トリフェニル(TPP)、フタル酸ベンジル−n−ブチル(BBP)、フタル酸ジフェニル(DPP)、ジフェニル(DP)、ジフェニルメタン(DPM)、リン酸トリクレジル(TCP)、ジフェニルスルホキシド(DPSO)、硫化ジフェニル誘導体、ジチアン誘導体などが挙げられる。中でも、BEN、DPS、TPP、DPSOおよび硫化ジフェニル誘導体、ジチアン誘導体が好ましい。なお、これらの化合物中に存在する水素原子を重水素原子に置換した化合物も広い波長域での透明性を向上させる目的で用いることができる。また、重合性化合物として、例えば、トリブロモフェニルメタクリレート等が挙げられる。屈折率調整成分として重合性化合物を用いる場合は、マトリックスを成形する際に、重合性モノマーと重合性屈折率成分とを共重合させるので、種々の特性(特に光学特性)の制御がより困難となるが、耐熱性の面では有利となる可能性がある。更に、添加による散乱上昇を抑制しながら屈折率を高くすることが可能な無機ナノ粒子をドーパントとして用いることも好ましい。   Examples of the dopant include benzyl benzoate (BEN), diphenyl sulfide (DPS), triphenyl phosphate (TPP), and phthalic acid as described in Japanese Patent No. 3332922 and JP-A-11-142657. Examples include benzyl-n-butyl (BBP), diphenyl phthalate (DPP), diphenyl (DP), diphenylmethane (DPM), tricresyl phosphate (TCP), diphenyl sulfoxide (DPSO), diphenyl sulfide derivatives, and dithian derivatives. Among them, BEN, DPS, TPP, DPSO, sulfurized diphenyl derivatives, and dithian derivatives are preferable. In addition, compounds obtained by substituting hydrogen atoms present in these compounds with deuterium atoms can also be used for the purpose of improving transparency in a wide wavelength region. Examples of the polymerizable compound include tribromophenyl methacrylate. When a polymerizable compound is used as the refractive index adjusting component, it is difficult to control various properties (particularly optical properties) because the polymerizable monomer and the polymerizable refractive index component are copolymerized when the matrix is formed. However, it may be advantageous in terms of heat resistance. Furthermore, it is also preferable to use inorganic nanoparticles that can increase the refractive index while suppressing an increase in scattering due to the addition as a dopant.

屈折率調整剤の濃度および分布を調整することによって、プリフォームを構成するコア部またはコア層、及びクラッド部またはクラッド層の屈折率を所望の値に変化させることができる。その添加量は、用途および組み合わされる部材に応じて適宜選ばれる。屈折率調整剤は、複数種類添加してもよい。なお、コア部と、クラッド部の屈折率差が0.0001以上0.02以下になるように形成されることが好ましい。   By adjusting the concentration and distribution of the refractive index adjusting agent, the refractive index of the core part or core layer and the clad part or clad layer constituting the preform can be changed to a desired value. The amount added is appropriately selected according to the use and the member to be combined. A plurality of types of refractive index adjusting agents may be added. In addition, it is preferable that the refractive index difference between the core part and the clad part is 0.0001 or more and 0.02 or less.

クラッド部に、重合性モノマーであるMMA、屈折率調整剤である高屈折率の低分子化合物、重合開始剤などの添加剤を入れる。その後に重合を開始させることで外周から中心方向に向けて屈折率が略2乗分布的に高くなるGI型コアを成形することができる。   Additives such as MMA, which is a polymerizable monomer, low molecular compounds having a high refractive index, which are refractive index adjusting agents, and polymerization initiators, are added to the clad portion. Then, by starting the polymerization, a GI-type core whose refractive index increases in a substantially square distribution from the outer periphery toward the center can be formed.

(その他の添加剤)
その他、コア部、クラッド部もしくはそれらの一部には、光伝送性能を低下させない範囲で、それらを作製する重合性組成物にその他の添加剤を添加することができる。例えば、コア部もしくはその一部に耐候性や耐久性などを向上させる目的で、安定剤を添加することができる。また、光伝送性能の向上を目的として、光信号増幅用の誘導放出機能化合物を添加することもできる。前記誘導放出機能化合物を添加することにより、減衰した信号光を励起光により増幅することができ、伝送距離が向上するので、例えば、光伝送リンクの一部に光ファイバ増幅器として使用することができる。これらの添加剤も、前記原料モノマーに添加した後、重合することによって、コア部、クラッド部もしくはそれらの一部に含有させることができる。
(Other additives)
In addition, other additives can be added to the polymerizable composition for producing them in the core part, the clad part, or a part thereof, as long as the optical transmission performance is not deteriorated. For example, a stabilizer can be added to the core portion or a part thereof for the purpose of improving weather resistance, durability and the like. Further, for the purpose of improving optical transmission performance, a stimulated emission functional compound for optical signal amplification can be added. By adding the stimulated emission functional compound, the attenuated signal light can be amplified by the excitation light, and the transmission distance is improved. For example, it can be used as an optical fiber amplifier in a part of the optical transmission link. . These additives can also be contained in the core part, the clad part, or a part of them by adding to the raw material monomer and then polymerizing.

(保護層形成用材料)
コア部及びクラッド部からなる光回路の周囲に保護層を有する保護層付き光回路は、機械的強度が上昇してハンドリングが容易となる。保護層付き光回路に用いられる保護層形成用材料には、被覆する光回路に熱的ダメージ(例えば、変形,変性,熱分解など)を与えないものを選択する。そこで、光回路を形成するポリマーのガラス転移温度Tg(℃)以下で、かつ(Tg−50)℃以上で硬化可能なポリマーを用いることが好ましい。また、生産コストの低減のために、成形時間(材料が硬化する時間)が1秒以上10分以下、好ましくは1秒以上5分以下であるものを用いることがより好ましい。なお、光回路が複数のポリマーから形成される場合には、それら各ポリマーのガラス転移温度のなかで、最も低い温度のガラス転移温度をTg(℃)とみなす。なお、PVDFなどようにガラス転移温度Tg(℃)が常温以下(例えば、PVDFでは約−40℃)の場合や、ガラス転移温度を有さないポリマーの場合には、他の相転移温度、例えば融点を基準温度とする。
(Protective layer forming material)
An optical circuit with a protective layer having a protective layer around an optical circuit composed of a core part and a clad part has increased mechanical strength and is easy to handle. As the protective layer forming material used for the optical circuit with the protective layer, a material that does not cause thermal damage (for example, deformation, modification, thermal decomposition, etc.) to the optical circuit to be coated is selected. Therefore, it is preferable to use a polymer that can be cured at a glass transition temperature Tg (° C.) or lower and (Tg−50) ° C. or higher of the polymer forming the optical circuit. Further, in order to reduce production cost, it is more preferable to use a molding time (time for curing the material) of 1 second to 10 minutes, preferably 1 second to 5 minutes. When the optical circuit is formed from a plurality of polymers, the glass transition temperature at the lowest temperature among the glass transition temperatures of each polymer is regarded as Tg (° C.). In the case where the glass transition temperature Tg (° C.) is not higher than room temperature (for example, about −40 ° C. for PVDF) such as PVDF, or in the case of a polymer having no glass transition temperature, other phase transition temperatures, for example, The melting point is taken as the reference temperature.

保護層形成用材料としては、ポリエチレン(PE),ポリプロピレン(PP)などに代表される一般的なオレフィン系ポリマーや塩化ビニル,ナイロンなどの汎用性の高いポリマーのほかに、具体的に以下の材料を挙げることができる。これらは高い弾性を有しているため、曲げなどの機械的特性付与の観点でも効果がある。まず、ポリマーの一形態であるゴムを挙げることもできる。具体的には、イソプレン系ゴム(例えば、天然ゴム,イソプレンゴムなど),ブタジエン系ゴム(例えば、スチレン−ブタジエン共重合ゴム,ブタジエンゴムなど),ジエン系特殊ゴム(例えば、ニトリルゴム,クロロプレンゴムなど),オレフィン系ゴム(例えば、エチレン−プロピレンゴム,アクリルゴム,ブチルゴム,ハロゲン化ブチルゴムなど),エーテル系ゴム,ポリスルフィド系ゴム,ウレタン系ゴムなどが挙げられる。   In addition to general olefin polymers such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP), and highly versatile polymers such as vinyl chloride and nylon, specific materials for protective layer formation include: Can be mentioned. Since these have high elasticity, they are also effective from the viewpoint of imparting mechanical properties such as bending. First, rubber which is one form of the polymer can be mentioned. Specifically, isoprene-based rubber (for example, natural rubber, isoprene rubber, etc.), butadiene-based rubber (for example, styrene-butadiene copolymer rubber, butadiene rubber), diene special rubber (for example, nitrile rubber, chloroprene rubber, etc.) ), Olefin rubber (for example, ethylene-propylene rubber, acrylic rubber, butyl rubber, halogenated butyl rubber, etc.), ether rubber, polysulfide rubber, urethane rubber and the like.

また、室温で流動性を示して加熱することにより、その流動性が消失して硬化する液状ゴムを保護層形成用材料として用いることができる。具体的には、ポリジエン系(例えば、基本構造がポリイソプレン,ポリブタジエン,ブタジエン−アクリロニトリル共重合体,ポリクロロプレンなど),ポリオレフィン系(例えば、基本構造がポリオレフィン,ポリイソブチレンなど),ポリエーテル系(例えば、基本構造がポリ(オキシプロピレン)など),ポリスルフィド系(例えば、基本構造がポリ(オキシアルキレンジスフィド)など),ポリシロキサン系(例えば、基本構造がポリ(ジメチルシロキサン)など)などを挙げることができる。   Moreover, the liquid rubber which lose | disappears the fluidity | liquidity and hardens | cures by showing fluidity | liquidity at room temperature and heating can be used as a protective layer formation material. Specifically, polydiene-based (for example, basic structure is polyisoprene, polybutadiene, butadiene-acrylonitrile copolymer, polychloroprene, etc.), polyolefin-based (for example, basic structure is polyolefin, polyisobutylene, etc.), polyether-based (for example, , Basic structure is poly (oxypropylene), etc., polysulfide type (eg, basic structure is poly (oxyalkylene disulfide), etc.), polysiloxane type (eg, basic structure is poly (dimethylsiloxane), etc.) Can do.

保護層の材料としてはさらには、熱可塑性エラストマー(TPE)なども用いることもできる。熱可塑性エラストマーは、室温ではゴム弾性を示し、高温で可塑化されて成形が容易である物質群である。具体的には、スチレン系TPE,オレフィン系TPE,塩化ビニル系TPE,ウレタン系TPE,エステル系TPE,アミド系TPEなどが挙げられる。なお、前記列記したポリマーは、光回路のポリマー、特にコア部のポリマーのガラス転移温度Tg(℃)以下で成形可能なものであれば、特に上記材料に限定されず、各材料間もしくは上記以外の共重合体や混合ポリマーを用いることもできる。   As a material for the protective layer, thermoplastic elastomer (TPE) can also be used. Thermoplastic elastomers are a group of substances that exhibit rubber elasticity at room temperature, are plasticized at high temperatures, and are easy to mold. Specific examples include styrene TPE, olefin TPE, vinyl chloride TPE, urethane TPE, ester TPE, amide TPE, and the like. The polymers listed above are not limited to the above materials as long as they can be molded at or below the glass transition temperature Tg (° C.) of the polymer of the optical circuit, particularly the polymer of the core portion. Copolymers or mixed polymers can also be used.

(機能性添加剤)
コア部、クラッド部、及び保護層それぞれの形成用材料に、機能性添加剤を添加する場合がある。この添加剤としては、帯電防止のための導電性物質、難燃性物質、着色用の染料や顔料などが挙げられる。添加剤の具体例を以下にあげるが、これに限定されるものではない。導電性物質としては錫や亜鉛合金粉や銀等の貴金属微粒子、難燃性物質としては水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物などが挙げられ、着色の顔料としては、カーボンブラック,酸化チタン,酸化ジルコニウムなどが好ましく用いられる。カーボンブラックは、低コストであり、光ファイバ用被覆材として用いる場合に、着色以外に制電性も有しているので静電気を帯びにくくなる、近赤外域に吸収を持つので外乱光の遮閉性に富むうえ、曲げなどで光ファイバの外部へ放出された光が再度戻ってくる事を抑制することを抑制するなど有利な点が多く、特に好ましい。また、光の漏れる強度が大きくないと推測される場合は、光散乱体を含有するコア部材を用いてノイズ光のパワーを低減することでS/N比を大きく劣化させることなく使用することも可能である。
(Functional additives)
In some cases, a functional additive is added to the material for forming the core portion, the clad portion, and the protective layer. Examples of the additive include a conductive material for preventing static charge, a flame retardant material, and a coloring dye or pigment. Although the specific example of an additive is given to the following, it is not limited to this. Examples of conductive materials include fine particles of noble metals such as tin, zinc alloy powder and silver, examples of flame retardant materials include metal hydroxides such as magnesium hydroxide and aluminum hydroxide, and examples of coloring pigments include carbon black, Titanium oxide, zirconium oxide and the like are preferably used. Carbon black is low-cost, and when used as a coating material for optical fibers, it has antistatic properties in addition to coloring, making it difficult to be charged with static electricity. It is particularly preferable because it has many advantages such as being restrained from being returned to the outside of the optical fiber due to bending or the like. In addition, when it is estimated that the light leakage intensity is not large, it can be used without greatly degrading the S / N ratio by reducing the power of the noise light by using the core member containing the light scatterer. Is possible.

(電極部)
電極部形成用材料には導電性を有するポリマーを用いることが好ましく、具体的には、熱可塑性樹脂中に銀、鉄やステンレス等の金属粉を含有したポリマー、あるいはカーボンブラックやCNT(カーボンナノチューブ)を含有したものなどがあげられる。
(Electrode part)
It is preferable to use a conductive polymer as the electrode portion forming material. Specifically, a polymer containing metal powder such as silver, iron or stainless steel in a thermoplastic resin, or carbon black or CNT (carbon nanotube). ) And the like.

MMAとIBXMAとのバルク共重合品から切り出されたコア部材、及びPMMAの射出成形によって得られるクラッド部を固着し、長さ80mm、縦50mm横30mmの長方形の横断面を有する棒状のプリフォームを作成した。加熱炉中で、このプリフォームを約230℃で加熱し、プリフォームを延伸倍率略10000倍で長手方向に延伸し、長さ200mm、縦0.5mm横0.3mmの長方形の横断面を有する延伸体を得た。この延伸体の長手方向に垂直な面で切断し、1つの光入射部位及び2つの光出射部位からなるY分岐の光導波路を有する厚さ0.2mmの光回路を作成した。2枚の厚さ0.15mmのクラッド薄片を用いて、この光回路の両面を挟むように積層し、Y分岐の光導波路を有する積層光回路を作成した。この積層光回路の光入射部位から入射した光は、積層光回路の2つの光出射部位から出射したことを確認した。   A rod-shaped preform having a rectangular cross section with a length of 80 mm, a length of 50 mm, and a width of 30 mm is fixed to a core member cut out from a bulk copolymer of MMA and IBXMA and a clad portion obtained by injection molding of PMMA. Created. This preform is heated at about 230 ° C. in a heating furnace, and the preform is stretched in the longitudinal direction at a stretch ratio of about 10,000 times, and has a rectangular cross section of 200 mm in length, 0.5 mm in length and 0.3 mm in width. A stretched body was obtained. The stretched body was cut along a plane perpendicular to the longitudinal direction to produce an optical circuit having a thickness of 0.2 mm having a Y-branch optical waveguide composed of one light incident part and two light output parts. Using two clad flakes with a thickness of 0.15 mm, the optical circuit was laminated so as to sandwich both surfaces thereof, and a laminated optical circuit having a Y-branch optical waveguide was produced. It was confirmed that the light incident from the light incident portion of the laminated optical circuit was emitted from the two light emitting portions of the laminated optical circuit.

コア部材、保護部材をPMMAの射出成形によって作成した。保護部材の所定の面に、フッ素系樹脂コーティング処理を施し、クラッド層を有する保護部材を作成した。クラッド層がコア部材に接触するように、コア部材及び保護部材を固着させ、長さ80mm、縦50mm横30mmの長方形の横断面を有する棒状のプリフォームを作成した。加熱炉中で、このプリフォームを約230℃で加熱し、プリフォームを延伸倍率略10000倍で長手方向に延伸し、長さ200mm、縦0.5mm横0.3mmの長方形の横断面を有する延伸体を得た。この延伸体の長手方向に垂直な面で切断し、1つの光入射部位及び2つの光出射部位からなるY分岐の光導波路を有する厚さ0.2mmの光回路を作成した。片面にクラッド層を有する2枚の保護薄片(厚さ0.15mm)を用いて、この光回路をクラッド層で挟むように積層し、Y分岐の光導波路を有する積層光回路を作成した。この積層光回路の光入射部位から入射した光が、積層光回路の2つの光出射部位から出射したことを確認した。   The core member and the protective member were prepared by PMMA injection molding. A predetermined surface of the protective member was subjected to a fluorine-based resin coating treatment to prepare a protective member having a cladding layer. The core member and the protective member were fixed so that the clad layer was in contact with the core member, and a rod-shaped preform having a rectangular cross section of length 80 mm, length 50 mm, width 30 mm was prepared. This preform is heated at about 230 ° C. in a heating furnace, and the preform is stretched in the longitudinal direction at a stretch ratio of about 10,000 times, and has a rectangular cross section of 200 mm in length, 0.5 mm in length and 0.3 mm in width. A stretched body was obtained. The stretched body was cut along a plane perpendicular to the longitudinal direction to produce an optical circuit having a thickness of 0.2 mm having a Y-branch optical waveguide composed of one light incident part and two light output parts. Using two protective thin pieces (thickness 0.15 mm) having a clad layer on one side, this optical circuit was laminated so as to be sandwiched between clad layers, and a laminated optical circuit having a Y-branch optical waveguide was produced. It was confirmed that the light incident from the light incident portion of the laminated optical circuit was emitted from the two light emitting portions of the laminated optical circuit.

本発明の第1の実施形態の光回路製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the optical circuit manufacturing process of the 1st Embodiment of this invention. 図1で示す各工程における成形体を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the molded object in each process shown in FIG. 加熱延伸工程で用いられる加熱延伸装置の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the heating extending | stretching apparatus used at a heating extending process. (A)はクラッド層を有するコア部材の概要を示す斜視図である。(B)は、コア層を有するクラッド部材、(C)は、クラッド層を有する保護部材、(D)は保護層を有するクラッド部材の概要を示す斜視図である。(A) is a perspective view which shows the outline | summary of the core member which has a clad layer. (B) is a perspective view showing an outline of a clad member having a core layer, (C) is a protective member having a clad layer, and (D) is a clad member having a protective layer. (A)は、直線のみから形成される光導波路を有する光回路の概要を示す斜視図である。(B)は、曲線のみから形成される光導波路を有する光回路の概要を示す斜視図である。(A) is a perspective view which shows the outline | summary of the optical circuit which has an optical waveguide formed only from a straight line. (B) is a perspective view showing an outline of an optical circuit having an optical waveguide formed only from a curve. 本発明の第2の実施形態の光回路製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the optical circuit manufacturing process of the 2nd Embodiment of this invention. 積層工程の概要を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline | summary of a lamination process. 図7に示す面方向の光導波路を有する積層光回路のVIII−VIII’線断面図である。FIG. 8 is a sectional view taken along line VIII-VIII ′ of the laminated optical circuit having the optical waveguide in the plane direction shown in FIG. 7. 厚み方向の光導波路を有する積層光回路の係る積層工程の概要を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline | summary of the lamination process which concerns on the laminated optical circuit which has an optical waveguide of the thickness direction. 図9に示す厚み方向の光導波路を有する積層光回路のX−X’線断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line X-X ′ of the laminated optical circuit having the optical waveguide in the thickness direction shown in FIG. 9. 電極部材を有するクラッド部材及びコア部材から形成されるプリフォームの概要を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline | summary of the preform formed from the clad member which has an electrode member, and a core member. 図11のプリフォームに加熱延伸工程、切断工程の各処理を施して、得られる電極部付の光回路の概要を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline | summary of the optical circuit with an electrode part obtained by giving each process of a heating extending process and a cutting process to the preform of FIG. 電極部付の積層光回路に係る積層工程の概要を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline | summary of the lamination process which concerns on the laminated optical circuit with an electrode part. 図13に示す電極部付の積層光回路のXIV−XIV’線断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line XIV-XIV ′ of the laminated optical circuit with an electrode portion illustrated in FIG. 13.

符号の説明Explanation of symbols

10、60 光回路製造工程
11、61 コア部材製造工程
12、40、62、86c コア部材
13、63 クラッド部材製造工程
14、41、42b、43、64、86a、86b クラッド部材
15、65 保護部材製造工程
16、42、66 保護部材
17、67 プリフォーム製造工程
18、68、86 プリフォーム
19、69 加熱延伸工程
20、70 延伸体
21、71 切断工程
22、47、49、72、72a、80〜82、87、92 光回路
23a〜23c、30a〜30c 47a、47b、49a、49b 光入出射部位
23d、30、47c、49c、80a〜82a、88、94 光導波路
24 コア部
25 クラッド部
26 保護層
36 線径モニタ
40a クラッド層
41a コア層
42a クラッド層
43a 保護層
73 積層工程
74、75、91、93 クラッド薄片
76、84、90 積層光回路
72b、72c 露出面
85a、85b 電極部材
87a、87b、91a,93a 電極部
10, 60 Optical circuit manufacturing process 11, 61 Core member manufacturing process 12, 40, 62, 86c Core member 13, 63 Clad member manufacturing process 14, 41, 42b, 43, 64, 86a, 86b Clad member 15, 65 Protection member Manufacturing process 16, 42, 66 Protective member 17, 67 Preform manufacturing process 18, 68, 86 Preform 19, 69 Heat drawing process 20, 70 Stretched body 21, 71 Cutting process 22, 47, 49, 72, 72a, 80 ˜82, 87, 92 Optical circuits 23a-23c, 30a-30c 47a, 47b, 49a, 49b Light incident / exit portions 23d, 30, 47c, 49c, 80a-82a, 88, 94 Optical waveguide 24 Core portion 25 Clad portion 26 Protective layer 36 Wire diameter monitor 40a Clad layer 41a Core layer 42a Clad layer 43a Protective layer 73 Lamination process 74 75, 91, 93 Clad thin piece 76, 84, 90 Laminated optical circuit 72b, 72c Exposed surface 85a, 85b Electrode members 87a, 87b, 91a, 93a Electrode portion

Claims (8)

側面に外部光を入力する光入射部位、前記光入射部位からの内部光を出力する光出射部位、及びこれら光入射部位と光出射部位を接続する光導波路を有するプラスチック製のコア部材と、このコア部材の側面に配置されるプラスチック製のクラッド部材とを組み合わせて、横断面形状が同じになる棒状のプリフォームを成形する第1工程と、
前記プリフォームを長手方向に加熱延伸し、前記プリフォームの横断面と略相似形の横断面を有する延伸体を成形する第2工程と、
この延伸体を延伸方向に交差する方向でスライスし、前記コア部材と前記クラッド部材とからなる薄片を得る第3工程とを有することを特徴とする光回路の製造方法。
A plastic core member having a light incident part for inputting external light to a side surface, a light emitting part for outputting internal light from the light incident part, and an optical waveguide connecting the light incident part and the light emitting part; A first step of forming a rod-shaped preform having the same cross-sectional shape by combining with a plastic clad member disposed on the side surface of the core member;
A second step of heating and stretching the preform in the longitudinal direction to form a stretched body having a cross section substantially similar to the cross section of the preform;
A method of manufacturing an optical circuit, comprising: a third step of slicing the stretched body in a direction intersecting the stretching direction to obtain a flake composed of the core member and the clad member.
前記薄片の両面に副薄片を積層する第4工程を備えることを特徴とする請求項1記載の光回路の製造方法。   2. The method of manufacturing an optical circuit according to claim 1, further comprising a fourth step of laminating the sub-strip on both sides of the slice. 前記副薄片を前記クラッド部材と同材質とすることを特徴とする請求項2記載の光回路の製造方法。   3. The method of manufacturing an optical circuit according to claim 2, wherein the sub-slice is made of the same material as that of the clad member. 前記コア部材の形状を変えた複数の前記薄片を形成し、これら薄片のコア部材の一部を連結するように積層する第5工程を有することを特徴とする請求項1ないし3いずれか1項記載の光回路の製造方法。   4. The method according to claim 1, further comprising a fifth step of forming a plurality of the thin pieces in which the shape of the core member is changed, and laminating so as to connect a part of the core members of the thin pieces. The manufacturing method of the optical circuit of description. 前記クラッド部材が導電性を有する電極部を備え、
前記コア部材が、前記電極部間の印加電圧に応じて光学特性が変化する材料から成形されることを特徴とする請求項1ないし4いずれか1項記載の光回路の製造方法。
The clad member includes an electrode part having conductivity,
5. The method of manufacturing an optical circuit according to claim 1, wherein the core member is formed of a material whose optical characteristics change according to an applied voltage between the electrode portions.
前記光学特性が、屈折率、光吸収率、または光散乱率のいずれかであることを特徴とする請求項5項記載の光回路の製造方法。   6. The method of manufacturing an optical circuit according to claim 5, wherein the optical characteristic is any one of a refractive index, a light absorption rate, and a light scattering rate. 保護層が、前記クラッド部材の側面に配置されることを特徴とする請求項1ないし6いずれか1項記載の光回路の製造方法。   7. The method of manufacturing an optical circuit according to claim 1, wherein a protective layer is disposed on a side surface of the clad member. 前記薄片が、前記光入射部位及び前記光出射部位を少なくとも1つずつ備えることを特徴とする請求項2ないし7いずれか1項記載の光回路の製造方法。   8. The method of manufacturing an optical circuit according to claim 2, wherein the thin piece includes at least one of the light incident part and the light emitting part.
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