JP2008083128A - 光導波路及び光導波路の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造が簡単で光損失の少ない光導波路、及びその製造方法を提供する。
【解決手段】基板２には、細長い溝状の中空部４が形成され、溝状の中空部４の長さ方向の両端部には、４５°の傾斜部２ｂ、２ｃが形成されている。中空部４の底部２ａ、傾斜部２ｂ、２ｃ及び側面部は、拡散接合が可能な反射材である金属膜６で覆われている。金属膜６は、基板２の表面の中空部４の周囲にも設けられている。蓋材３の基板２と対面する表面には、拡散接合が可能な反射材である金属膜５が、底部２ａに対面する部分とその周囲の部分に設けられているが、傾斜部２ｂ、２ｃに対面する部分には設けられておらず、これにより光透過部３ａ、３ｂが形成されている。そして、中空部４の周囲の部分の金属膜５と金属膜６とが拡散接合により接合されて、基板２と蓋材３とが一体となり光導波路１を形成している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光導波路及び光導波路の製造方法に関するものである。

従来、光導波路としては、コアとクラッドを組み合わせたものが使用されてきた。このような光導波路のうち、クラッドを構成する基板に設けられた溝の両側に４５°の傾斜面を設け、その溝にコアとなる材料を充填し、溝の長さ方向に直角な方向から、一方の４５°傾斜面に光を４５°の入射角で入射させ、傾斜面で全反射させて直角に偏向して溝の長さ方向に伝搬させ、他方の４５°傾斜面に４５°の入射角で入射させ、傾斜面で全反射させて直角に偏向して、光の入射方向と逆方向に出射させるものが用いられている。このような光導波路は、主として、回路素子同士を光で連結したり、光ファイバ同士を連結するために用いられている。

クラッド材料に形成された溝にコア材を充填したり、さらにその上を別のクラッド材料で覆うような光導波路は、例えば、特開２００３−１６１８５１号公報（特許文献１）や、特開２００１−２２８３５０号公報（特許文献２）に記載されている。
特開２００３−１６１８５１号公報 特開２００１−２２８３５０号公報

しかしながら、このような方式の光導波路においては、金型によりクラッド材料の溝部にコア材を充填して成形する場合に、コア材の一部が溝からはみ出し、その部分から光が漏れて損失になると言う問題点がある。この対策として、特許文献１、特許文献２においては、はみ出したコア材を除去する方法を提案しているが、これには手間がかかるという問題点がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、製造が簡単で光損失の少ない光導波路、及びその製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を達成するための第１の手段は、第１の基板と、前記第１の基板の表面に形成され、両端が４５°の傾斜面を有する溝と、当該溝の、底部、傾斜部、及び側面部を覆うように形成された反射体と、前記溝を覆うように、前記第１の基板に拡散接合により接合された、透明な第２の基板と、前記傾斜面の一方に当該傾斜面に対して４５°の入射角で入射する入射光の通路と、前記傾斜面の他方から当該傾斜面に対して４５°の出射角で出射する出射光の通路とを除いて、前記第２の基板の前記溝に対面する表面全面に形成された反射体とを有し、前記溝内は空洞とされていることを特徴とする光導波路である。

前記課題を解決するための第２の手段は、第１の基板と、前記第１の基板の表面に形成され、両端が４５°の傾斜面を有する溝と、当該溝の、底部、傾斜部、及び側面部を覆うように形成された反射体と、前記溝を覆うように、前記第１の基板に接着された、透明な第２の基板と、前記傾斜面の一方に当該傾斜面に対して４５°の入射角で入射する入射光の通路と、前記傾斜面の他方から当該傾斜面に対して４５°の出射角で出射する出射光の通路とを除いて、前記第２の基板の前記溝に対面する表面全面に形成された反射体とを有し、前記溝内は空洞とされており、前記第２の基板の前記溝部に隣接する部分には、前記第２の基板に形成された反射体が、前記第１の基板に形成された前記反射体に密着するように設けられていることを特徴とする光導波路である。

前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段である光導波路の製造方法であって、以下の工程を有することを特徴とするものである。

（１）樹脂からなる前記第１の基板に溝形状を反転させた型を押しつけて溝形状を形成し、その後、前記樹脂を硬化させる工程
（２）少なくとも前記溝部とその周囲を含む、前記第１の基板の表面に、拡散接合可能な反射体を成膜する工程
（３）前記第２の基板の、少なくとも前記溝部に対面する部分とその周囲を含む表面に、拡散接合可能な反射体を成膜し、その上にフォトレジストを塗布する工程
（４）前記レジストのうち、前記入射光の通路と前記出射光の通路に相当する部分を除去し、その後、残ったレジストをマスクとして前記反射体をエッチングにより除去し、更にその後、残ったレジストを除去する工程
（５）前記第１の基板と前記第２の基板とを、拡散接合により接合する工程
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第２の手段である光導波路の製造方法であって、以下の工程を有することを特徴とするものである。

（１）樹脂からなる前記第１の基板に溝形状を反転させた型を押しつけて溝形状を形成し、その後、前記樹脂を硬化させる工程
（２）少なくとも前記溝部とその周囲を含む、前記第１の基板の表面に、反射体を成膜する工程
（３）前記第２の基板の、少なくとも前記溝部に対面する部分とその周囲を含む表面に、反射体を成膜し、その上にフォトレジストを塗布する工程
（４）前記レジストのうち、前記入射光の通路と前記出射光の通路に相当する部分を除去し、その後、残ったレジストをマスクとして前記反射体をエッチングにより除去し、更にその後、残ったレジストを除去する工程
（５）前記第２の基板に残った反射体のうち、溝の周囲に形成されたものをスペーサとして使用して前記第１の基板に形成された前記反射体に密着させた状態で、前記第１の基板と前記第２の基板のうち、前記溝部を除く隙間の少なくとも一部に接着剤を充填し、前記第１の基板と前記第２の基板を接着する工程

本発明によれば、製造が簡単で光損失の少ない光導波路、及びその製造方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の第１の例である光導波路の概要を示す図である。光導波路１は、基板２（第１の基板に相当）と蓋材３（第２の基板に相当）とから構成されている。基板２には、細長い溝状の中空部４が形成され、溝状の中空部４の長さ方向の両端部には、４５°の傾斜部２ｂ、２ｃが形成されている。中空部４の底部２ａ、傾斜部２ｂ、２ｃ及び側面部は、拡散接合が可能な反射材である金属膜６で覆われている。金属膜６は、基板２の表面の中空部４の周囲（図では周囲部分の全面であるが、必ずしも全面である必要はない。）にも設けられているが、この部分は反射材料として使用するのでなく、拡散接合の材料として使用するので、金属膜６とは別の拡散接合可能な材料で形成してもよい。しかし、製造工程上からは、両者を同一材料で形成することが好ましい。

蓋材３の基板２と対面する表面には、拡散接合が可能な反射材である金属膜５が形成されている。この金属膜５は、底部２ａに対面する部分とその周囲の部分（図においては周囲部分の全面であるが、必ずしも全面である必要はない。）に設けられているが、傾斜部２ｂ、２ｃに対面する部分には設けられておらず、これにより光透過部３ａ、３ｂが形成されている。中空部４に対面する部分の周囲の部分の金属膜５は、反射材料として使用するのでなく、拡散接合の材料として使用するので、金属膜５とは別の拡散接合可能な材料で形成してもよいが、製造工程上からは、両者を同一材料で形成することが好ましい。

そして、中空部４の周囲の部分の金属膜５と金属膜６とが拡散接合により接合されて、基板２と蓋材３とが一体となり光導波路１を形成している。入射光は、図に示すように蓋材３に直角に入射し、光透過部３ａを通って、傾斜部２ｂで直角に偏向され、中空部４を図の右方向に進行した後、傾斜部２ｃで直角に偏向され、光透過部３ｂを通って蓋材３に直角な方向に出射される。

このように、この光導波路１では、コア材を使用しておらず、基板２と蓋材３とが拡散接合により接合されているので、従来技術のようなコア材のはみ出しが無く、はみ出したコア材の部分から光が漏洩することが防止される。又、基板２と蓋材３とは拡散接合により接合されているので、基板２と蓋材３との間に隙間が無く、隙間から光が漏れることもない。

図２は、本発明の実施の形態の第２の例である光導波路の概要を示す図である。以下の図において、前出の図に示された構成要素には、同じ符号を付してその説明を省略することがある。

図２においても、光導波路１は、基板２と蓋材３とから構成される。基板２の構成は図１に示したものと全く同じであるのでその説明を省略する。蓋材３の構成も、金属膜５が、中空部４に対面する部分の周囲の全面でなく、中空部４の直近の一部にのみ形成されている点のみが、図１に示したものと異なるのみで、他の構成は同じであるのでその説明を省略する。

図２に示す実施の形態においては、基板２と蓋材３とを拡散接合でなく接着により接着している。その際、中空部４に対面する部分の周囲に形成された金属膜５をスペーサとして使用して、これを金属膜６に密着させた状態で、接着剤７により基板２と蓋材３を接着している。よって、この場合は、基板２と蓋材３との間には、金属膜５の厚さの分だけの隙間が存在し、その隙間に接着剤７が充填される。隙間が存在しても、その隙間は、金属膜５により塞がれているので、隙間から光が漏れることはない。

図３は、図１、図２に示す基板２の製造方法を示す図である。未硬化の樹脂基板８の表面８ａに、型９を押し付けて加圧し、中空部４となる部分に凹部を形成する（ａ）。そして、紫外線照射、熱硬化等により、樹脂基板８を硬化させる。その後、型９より樹脂基板８を離型すると、表面に、底部２ａ、傾斜部２ｂ、傾斜部２ｃが形成された中空部４を有する基板２が完成する。その後、蒸着等により、中空部４を含む基板２の表面に金属膜６を成膜する。

図４は、図２に示す蓋材３の製造方法を示す図である。蓋材３の上に金属膜５を蒸着等により成膜し、その上にフォトレジスト１０を塗布する（ａ）。そして、フォトリソグラフィ工程により、金属膜５を除去する部分の上にあるフォトレジスト１０を除去し（ｂ）、さらに、残ったフォトレジスト１０をマスクとして、フォトレジスト１０が除去された部分の金属膜５をエッチングにより除去する（ｃ）。その後、フォトレジスト１０を除去し、図２に示すような蓋材３が完成する。図１に示す蓋材３も同じ工程により製造可能であり、形成されるフォトレジストのパターンが異なるだけである。

本発明の実施の形態の第１の例である光導波路の概要を示す図である。 本発明の実施の形態の第２の例である光導波路の概要を示す図である。 図１、図２に示す基板の製造方法を示す図である。 図２に示す蓋材の製造方法を示す図である。

符号の説明

１…光導波路、２…基板、２ａ…底部、２ｂ…傾斜部、２ｃ…傾斜部、３…蓋材、３ａ…光透過部、３ｂ…光透過部、４…中空部、５…金属膜、６…金属膜、８…樹脂基板、８ａ…表面、９…型、１０…フォトレジスト

Claims (4)

1. 第１の基板と、
   前記第１の基板の表面に形成され、両端が４５°の傾斜面を有する溝と、
   当該溝の、底部、傾斜部、及び側面部を覆うように形成された反射体と、
   前記溝を覆うように、前記第１の基板に拡散接合により接合された、透明な第２の基板と、
   前記傾斜面の一方に当該傾斜面に対して４５°の入射角で入射する入射光の通路と、前記傾斜面の他方から当該傾斜面に対して４５°の出射角で出射する出射光の通路とを除いて、前記第２の基板の前記溝に対面する表面全面に形成された反射体
   とを有し、前記溝内は空洞とされていることを特徴とする光導波路。
2. 第１の基板と、
   前記第１の基板の表面に形成され、両端が４５°の傾斜面を有する溝と、
   当該溝の、底部、傾斜部、及び側面部を覆うように形成された反射体と、
   前記溝を覆うように、前記第１の基板に接着された、透明な第２の基板と、
   前記傾斜面の一方に当該傾斜面に対して４５°の入射角で入射する入射光の通路と、前記傾斜面の他方から当該傾斜面に対して４５°の出射角で出射する出射光の通路とを除いて、前記第２の基板の前記溝に対面する表面全面に形成された反射体
   とを有し、前記溝内は空洞とされており、前記第２の基板の前記溝部に隣接する部分には、前記第２の基板に形成された反射体が、前記第１の基板に形成された前記反射体に密着するように設けられていることを特徴とする光導波路。
3. 以下の工程を有することを特徴とする請求項１に記載の光導波路の製造方法。
   （１）樹脂からなる前記第１の基板に溝形状を反転させた型を押しつけて溝形状を形成し、その後、前記樹脂を硬化させる工程
   （２）少なくとも前記溝部とその周囲を含む、前記第１の基板の表面に、拡散接合可能な反射体を成膜する工程
   （３）前記第２の基板の、少なくとも前記溝部に対面する部分とその周囲を含む表面に、拡散接合可能な反射体を成膜し、その上にフォトレジストを塗布する工程
   （４）前記レジストのうち、前記入射光の通路と前記出射光の通路に相当する部分を除去し、その後、残ったレジストをマスクとして前記反射体をエッチングにより除去し、更にその後、残ったレジストを除去する工程
   （５）前記第１の基板と前記第２の基板とを、拡散接合により接合する工程
4. 以下の工程を有することを特徴とする請求項２に記載の光導波路の製造方法。
   （１）樹脂からなる前記第１の基板に溝形状を反転させた型を押しつけて溝形状を形成し、その後、前記樹脂を硬化させる工程
   （２）少なくとも前記溝部とその周囲を含む、前記第１の基板の表面に、反射体を成膜する工程
   （３）前記第２の基板の、少なくとも前記溝部に対面する部分とその周囲を含む表面に、反射体を成膜し、その上にフォトレジストを塗布する工程
   （４）前記レジストのうち、前記入射光の通路と前記出射光の通路に相当する部分を除去し、その後、残ったレジストをマスクとして前記反射体をエッチングにより除去し、更にその後、残ったレジストを除去する工程
   （５）前記第２の基板に残った反射体のうち、溝の周囲に形成されたものをスペーサとして使用して前記第１の基板に形成された前記反射体に密着させた状態で、前記第１の基板と前記第２の基板のうち、前記溝部を除く隙間の少なくとも一部に接着剤を充填し、前記第１の基板と前記第２の基板を接着する工程

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