JP2008233673A - 光導波路及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導波路コアに内在する空孔への異物の混入により光学特性が不安定となることが抑制された光導波路及びその製造方法を提供すること。また、本発明の課題は、異物の混入が抑制されて部材に空孔を内在させる方法を提供すること。
【解決手段】例えば、下部クラッド用基材１２と上部クラッド用基材１４（第２基材）とを有し、当該基板間に、光を伝播する導波路コアと、導波路コア１６の周囲を取り囲んで形成された第２クラッド２０と、を有する光導波路１０において、主導波路コア１６Ａ，１６Ｂの連結部位に空孔２２を配設し、下部クラッド用基材１２（第１基材）と上部クラッド用基材１４（第２基材）との対向方向に対向する面側が双方開口された空孔２２に対し、上部クラッド用基材１４側の開口を第１クラッド１８で覆うように塞ぐ。
【選択図】図１

Description

本発明は、光導波路及びその製造方法に関する。

高速信号の伝送において、それを担っている電気は限界が近づき、光伝送の役割が期待されている。このような中、光電混載ボードの実現が急務とされている。光電混載ボードを実現するには高集積な電気デバイスに対応した光導波路が必要となる。集積によって発生した規制の中で伝搬方向の変換を大きくかつ小スペースで実現することが求められ、高分子導波路は石英系に比べて設計の自由度が高く有利である。現在、円弧、全反射、及びダイシングソーによるミラー面作製等の手法により数々の高分子導波路を用いた伝搬方向の変換方法が検討されている（例えば特許文献１等）。

また、小さい面積で伝搬光の大きな方向変換を行う方法として、コアとの屈折率の差が大きいものをクラッドとして局所的に使用することで全反射条件を拡大させることが考えられる。この手法としては、例えば、空気クラッドが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。これは、９０度屈折の外に空気クラッド反射部がコア外部に設けてあり、光がそのクラッドで反射するものである。

その他、空気クラッドを用いた例として、光導波路コアの屈曲部の外側に密閉された空隙（空気泡）を設け、該空隙とコアとの界面を反射面とする光導波路が提案されている（例えば、特許文献３、４参照。）。これらは、いずれも、光導波路コアの外部にも空隙が存在し、この空隙の屈折率とコアの屈折率との差を利用して反射面として構成している。
特開平９−１４５９４３号公報 特開２００３−２０７６６１号公報 特開平１１−２４８９５１号公報 特開２００３−７５６７０号公報

本発明の課題は、導波路コアに内在する空孔への異物の混入により光学特性が不安定となることが抑制された光導波路、その製造方法を提供することである。

上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、

請求項１に係る発明は、
光が伝播する導波路コアと、
前記導波路コアに、その厚み方向の少なくとも一方を開口して内在する空孔と、
前記空孔の開口の少なくとも一方を覆って、前記空孔の開口を塞ぐ前記導波路コアより屈折率の小さい層状の第１クラッドと、
前記導波路コアの周囲を取り囲み、前記導波路コアより屈折率の小さい第２クラッドと
を有することを特徴とする光導波路である。

請求項２に係る発明は、
前記空孔が、前記導波路コアとの界面の一部又は全部を反射面として伝搬光の一部又は全部の方向を変換させる空孔であることを特徴とする請求項１に記載の光導波路である。

請求項３に係る発明は、
１）第１基材上に、光が伝播する導波路コアと、前記導波路コアにその厚み方向の前記第１基材の面とは逆側の面に開口する空孔と、を形成する工程と、
２）第２基材上に、第１硬化性樹脂を層状に形成する工程と、
３）前記第１基材の前記導波路コアの形成側と前記第２基材の前記第１硬化性樹脂の形成側とを対向させ、前記第１硬化性樹脂により前記空孔の開口を覆う工程と、
４）前記第１硬化性樹脂を硬化して、前記導波路コアより屈折率の小さい層状の第１クラッドを形成する工程と、
５）前記第１基材、前記第２基材及び前記導波路コアに囲まれた空間に第２硬化性樹脂を充填する工程と、
６）前記第２硬化性樹脂を硬化して、前記導波路コアの周囲を取り囲み前記導波路コアより屈折率の小さい第２クラッドを形成する工程と、
を有することを特徴とする光導波路の製造方法である。

請求項４に係る発明は、
前記第１硬化性樹脂を半硬化させ、この状態で前記第１硬化性樹脂により前記空孔の開口を覆うことを特徴とする請求項３に記載の光導波路の製造方法である。

請求項５に係る発明は、
表面が未硬化又は半硬化で内部が硬化するように前記第１硬化性樹脂を硬化させ、この状態で前記第１硬化性樹脂により前記空孔の開口を覆うことを特徴とする請求項３に記載の光導波路の製造方法である。

請求項６に係る発明は、
前記第１硬化性樹脂が紫外線硬化型ラジカル系高分子材料であり、
酸素を含む雰囲気環境下で紫外線により前記第１硬化性樹脂を硬化させ、この状態で前記第１硬化性樹脂により前記空孔の開口を覆うことを特徴とする請求項３に記載の光導波路の製造方法である。

請求項７に係る発明は、
前記第２基材上に前記第１硬化性樹脂を層状に形成する工程は、スピンコート法により前記第１硬化性樹脂を層状に形成することを特徴とする請求項３に記載の光導波路の製造方法である。

請求項８に係る発明は、
前記空孔の開口の周辺領域のみに、前記第２基材上に形成された層状の第１硬化性樹脂が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光導波路の製造方法である。

請求項１に係る発明によれば、導波路コア内に光導波路の光学特性を不安定にする異物の混入が抑制された空孔を内在する光導波路を提供できる、といった効果を奏する。

請求項２に係る発明によれば、反射特性の安定した光導波路を提供できる、といった効果を奏する。

請求項３に係る発明によれば、導波路コア内に光導波路の光学特性を不安定にする異物の混入が抑制された空孔を内在する光導波路を製造することができる、といった効果を奏する。

請求項４に係る発明によれば、空孔への第１の硬化性樹脂が異物として混入されることが抑制される、といった効果を奏する。

請求項５に係る発明によれば、空孔への第１の硬化性樹脂が異物として混入されることがより抑制される、といった効果を奏する。

請求項６に係る発明によれば、簡易に、導波路コア内に光導波路の光学特性を不安定にする異物の混入がより抑制された空孔を内在する光導波路を製造することができる、といった効果を奏する。

請求項７に係る発明によれば、他の塗布方法に比べ、硬化性樹脂、即ち第１クラッドが簡易に且つ低コストで均一に薄膜化される、といった効果を奏する。

請求項８に係る発明によれば、第２硬化性樹脂の充填時間が削減される、といった効果を奏する。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、実質的に同一の機能・作用を有する部材には、全図面を通して同じ符号を付与し、重複する説明は省略する場合がある。

図１は、実施形態に係る光導波路を示す斜視図である。図２は、実施形態に係る光導波路を示す平面図である。図３は、実施形態に係る光導波路を示す部分断面図であり、図２のＡ−Ａ断面図である。

実施形態に係る光導波路１０は、図１乃至図３に示すように、下部クラッド用基材１２（第１基材）と上部クラッド用基材１４（第２基材）とを有し、当該基板間に、光を伝播する導波路コア１６と、導波路コア１６の周囲を取り囲んで形成された第２クラッド２０と、を有している。

導波路コア１６は、２つの主導波路コア１６Ａ，１６Ｂの一端部が交差（本実施形態では直交）するように連結されてＬ字型を構成している。そして、主導波路コア１６Ａ，１６Ｂの連結部位に空孔２２が配設されている。また、空孔２２は、導波路コア１６に囲まれる空間で構成されている。空孔２２は、下部クラッド用基材１２（第１基材）と上部クラッド用基材１４（第２基材）と対向する面側が双方開口されており（即ち、導波路コア１６の厚み方向の両方向が開口しており）、下部クラッド用基材１２側の開口は当該下部クラッド用基材１２で覆われて塞がれおり、上部クラッド用基材１４側の開口は層状の第１クラッド１８で覆われて塞がれている。無論、第１クラッド１８は、下部クラッド用基材１２側の開口を覆って塞いでいでもよい。

この第１クラッド１８は、上部クラッド用基材１４側の開口を塞ぐため、下部グラッド用基材１２と同様の大きさの上部グラッド用基材１４全体に層状に形成され、導波路コア１６および第２クラッド２０全体を覆っているが、これに限られない。例えば、第１クラッド１８は、図６乃至図８に示すように、開口周辺領域のみを覆う大きさの上部グラッド用基材１４全体に層状に形成され、当該開口領域周辺のみを覆うように設けられていてもよい。この第１クラッドは、第２クラッド２０と同一材料で構成されていることがよいが、異なる材料により構成されていてもよい。

本実施形態に係る光導波路１０では、空孔２２における、主導波路コア１６Ａ，１６Ｂの伝播光進行方向に対して傾斜する傾斜面が、導波路コア１６と空孔２２との屈折率差に起因し反射面２２Ａをなす。すなわち、主導波路コア１６Ａの入射側１６Ｃから入射した伝搬光は空孔２２に到達し、伝搬光は空孔２２の反射面２２Ａ（傾斜面）で反射し、主導波路コア１６Ｂを伝播し、出射側１６Ｄから出射する。

すなわち、本実施形態に係る光導波路１０は、導波路コア１６内部に反射角度や反射量が光学的に設定された空孔２２を有し、該空孔２２と導波路コア１６との界面を反射面とし、コアの屈折率と前記空孔２２内の媒質（気体）との屈折率差が比較的大きいことを利用した伝搬方向の変換を実現するものである。空孔２２は、導波路コア１６内部の局所的気体クラッドと見される。例えば、導波路コア１６に屈折率１．５、空孔２２内を空気とした場合、全反射は反射面の法線を基準に４１．８度（伝搬方向を基準とした場合９３．２度）まで実現され得る。

さらに具体的には、高分子で構成される導波路コア１６の屈折率に１．５５、前記空孔２２内気体に空気を選んだ場合、反射面２２Ａの法線方向に対する臨界角はおおよそ４０度であり、伝搬方向に対する反射面角度を４５°とした場合、全反射が可能であり、結果として９０度の伝搬方向の変換が可能となる。

つまり、反射面２２Ａは、伝搬光を全反射させる傾斜角に設定することができ、導波路コアの屈折率をｎ_ｃ、空孔２２内の媒質の屈折率をｎ_ｇとしたとき、全反射臨界角は、
θ＝ｓｉｎ^−１（ｎ_ｇ／ｎ_ｃ）
となる。

また、光導波路１０の入射側１６Ｃや出射側１６Ｄに光ファイバが接続されているとき、光の接続損失の観点からＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ：開口数）の違いが指摘されるが、これにおいては光導波路のコアとそれを全体的に取り巻くクラッドの屈折率からなるＮＡが適用されるので、導波路コア１６内の空孔２２の屈折率は関与しない。

そして、本実施形態に係る光導波路１０では、反射面２２Ａを主導波路コア１６Ａの光伝播方向に投影した場合の投影と主導波路コア１６Ａ断面と重なる面積（反射有効面積）が主導波路コア１６Ａの断面積と同一であり、換言すると、入射側からみて有効反射面がコア径と同一のとき、主導波路コア１６Ａの伝搬光は反射面にて全反射により伝搬方向を変換される。

なお、反射面２２Ａにおいて、全反射角と同じ又はそれに極めて近い角度をとると、全反射される光と一部透過する光とに分けられ、分岐導波路も実現され得る。

また、反射面２２Ａを主導波路コア１６Ａの光伝播方向に投影した場合の投影と主導波路コア１６Ａ断面と重なる面積が、主導波路コア１６Ａの断面積よりも小さくすると、主導波路コア１６Ａに入射する伝搬光を、反射面２２Ａで反射する光と、反射面２２Ａ以外の主導波路コア１６Ａ内を伝搬し直進する光とに分岐させる分岐導波路が実現され得る。換言すると、入射側から見て反射面側コア径より小さいとき、反射面に当たる光は反射により伝搬方向が変換され、反射面に当たらない光は方向を変換せずそのまま主導波路を伝搬し、結果として広角な分岐導波路が実現され得る。

以上説明したように、本実施形態に係る光導波路１０では、導波路コア１６に空孔２２を内在させ、導波路コア１６と空孔２２との界面を反射面として伝搬方向の変換を行っている。即ち、導波路コア１６内に気体が閉じ込められた空孔２２と当該導波路１６との界面で構成される反射面２２Ａが内在して設置されている為、導波路コア１６内の任意の場所において局所的かつ省スペースで伝搬方向の変換がなされる。

加えて、空孔２２の開口が第１クラッド１８により塞がれているため、光導波路の作製時に異物が混入することなく、空孔２２が形成される。結果、良好な反射面が形成され、反射特性の安定した光導波路が提供される。

なお、本実施形態に係る光導波路１０はマルチモードで使用されることが望ましい。

以下、実施形態に係る光導波路の製造方法について説明する。

本実施形態に係る光導波路の製造方法は、例えば、次の工程１）乃至６）を含む。
１）第１基材上に、光が伝播する導波路コアと、導波路コアにその厚み方向の前記第１基材の面とは逆側の面に開口する空孔と、を形成する工程と
２）第２基材上に、第１クラッド用硬化性樹脂（第１硬化性樹脂）を層状に形成する工程と、
３）第１基材の導波路コアの形成側と第２基材の第１クラッド用硬化性樹脂の形成側とを対向させ、第１クラッド用硬化性樹脂により空孔の開口を覆う工程と、
４）、第１クラッド用硬化性樹脂を硬化して、導波路コアより屈折率の小さい層状の第１クラッドを形成する工程と、
５）第１基材、第２基材及び導波路コアに囲まれた空間に第２クラッド用硬化性樹脂（第２硬化性樹脂）を充填する工程と、
６）第２クラッド用硬化性樹脂を硬化して、前記導波路コアの周囲を取り囲み前記導波路コアより屈折率の小さい第２クラッドを形成する工程と、
を有している。

本実施形態に係る光導波路の製造方法について図面を参照しつつ工程順に説明する。ここで、図４及び図５は、本実施形態に係る光導波路の製造工程を示す工程図である。

１）の工程では、第１基材（本実施形態においては下部クラッド用基材１２）上に、光が伝播する導波路コア１６と、導波路コア１６にその厚み方向の前記第１基材の面とは逆側の面に開口（本実施形態では下部クラッド用基材１２により一方の開口が塞がれており、他方が開口）する空孔２２と、を形成する（図４（Ａ）参照）。なお、空孔２２は、上述したように、導波路コア１６に内在し、導波路コア１６との界面の一部又は全部を反射面２２Ａとして伝搬光の一部又は全部の方向を変換させる。

１）の工程としては、例えば、次の工程ａ）乃至ｅ）を含む。
ａ）鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層から形成され、導波路コア１６に対応するコア形成用凹部２４Ａと、空孔２２に対応する空孔形成用凸部２４Ｂを有する鋳型２４を準備する工程
ｂ）鋳型に下部クラッド用基材１２（クラッド用基材）を密着させる工程
ｃ）下部クラッド用基材１２を密着させた鋳型のコア形成用凹部２４Ａにコア形成用硬化性樹脂を充填する工程
ｄ）熱又は光によって、充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させる工程
ｅ）鋳型を下部クラッド用基材１２から剥離し、下部クラッド用基材１２上に空孔２２が一部を開口して内在する導波路コア１６が形成される工程

ここで、前記１）工程において、空孔２２の形成は、エッチングなど別途工程及びその設備を設ける必要もなく、導波路コア１６が形成されると同時に空孔２２が形成されるため簡単に製造される。また、前記１）工程において、空孔２２における反射面となる面は、鋳型２４における空孔２２に対応する面の精度に依存するため、鋳型２４の面精度を向上させることにより反射面の精度が容易に向上される。

以下に先ず、１）の工程の望ましい態様、すなわち前記ａ）乃至ｅ）の工程について説明する。

ａ）の工程では、鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層から形成され、導波路コアに対応するコア形成用凹部２４Ａと、空孔２２に対応する空孔形成用凸部２４Ｂを有する鋳型２４を準備する。この鋳型２４の作製は、導波路コア１６に対応する凸部２６Ａと、空孔２２に対応する凹部２６Ｂとを形成した原盤２６を用いて行うのが望ましいが、これに限定されるものではない。以下では、原盤２６を用いる方法について説明する。

−原盤の作製−
上記原盤２６は、基材２６Ｃ上に導波路コア１６に対応する凸部２６Ａと空孔２２に対応する凹部２６Ｂとを形成する（図５（Ａ）参照）。原盤２６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を特に制限なく用いられる。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高分子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され得る。原盤に形成される導波路コアに対応する凸部の大きさは高分子光導波路の用途等に応じて決められる。例えばシングルモード用の光導波路の場合には、１０μｍ角程度の導波路コアを、マルチモード用の光導波路の場合には、５０μｍ以上１００μｍ以下角程度の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程度と更に大きな導波路コアを持つ光導波路も利用される。なお、光導波路の用途によっては、数百μｍ程度と更に大きな導波路コアを持つ光導波路に適用され得る。これらの導波路コアに対応する凸部２６Ａの大きさについては、空孔２２に対応する凹部２６Ｂの大きさとは無関係に設定され得る。

−鋳型の作製−
鋳型２４は、まず、作製した原盤２６の導波路コア１６に対応する凸部２６Ａと、空孔２２に対応する凹部２６Ｂとが形成された面に、鋳型形成用硬化性樹脂を塗布したり注型したりし、一定時間放置した後、１０分間真空脱泡を行い鋳型形成用硬化性樹脂層２４Ｃを形成する（図５（Ｂ）参照）。必要に応じ乾燥処理をした後、該樹脂を硬化させる。次いで、その鋳型形成用硬化性樹脂層２４Ｃを原盤２６から剥離して、コア形成用凹部２４Ａ及び空孔形成用凸部２４Ｂが設けられた鋳型２４を形成する（図５（Ｃ）参照）。

ここで、鋳型２４には、コア形成用凹部２４Ａにコア形成用硬化性樹脂を充填するための浸入口、及びコア形成用凹部２４Ａ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（不図示）、その形成方法は特に制限はない。原盤２６に予め浸入口や排出口に対応する凸部を設けてもよいが、簡便な方法としては、例えば、原盤２６に鋳型形成用硬化性樹脂層２４Ｃを形成した後剥離して型をとり、その後、型の両端をコア形成用凹部２４Ａが露出するように切断することにより浸入口及び排出口を形成する方法が挙げられる。

鋳型形成用硬化性樹脂層２４Ｃの厚さは、鋳型２４としての取り扱い性を考慮して決められるが、一般的に０．１ｍｍ以上５０ｍｍ以下程度が適切である。また、原盤２６にはあらかじめ離型剤塗布などの離型処理を行って鋳型との剥離を促進することが望ましい。

また、鋳型形成用硬化性樹脂としては、その硬化物が原盤２６から容易に剥離されること、鋳型２４（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、凹部及び凸部形状を維持する硬さ（硬度）を有すること、下部クラッド用基材との密着性が良好なことが望ましい。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てもよい。
鋳型形成用硬化性樹脂は、原盤２６の表面に塗布や注型等することが可能で、また、原盤２６に形成された個々の導波路コア１６に対応する凸部２６Ａと空孔２２に対応する凹部２６Ｂを正確に写し取らなければならないので、ある限度以下の粘度、たとえば、５００ｍＰａ・ｓ以上７０００ｍＰａ・ｓ以下程度を有することが望ましい。（なお、本発明において用いる「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、溶剤の悪影響が出ない程度に加えてもよい。

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、下部クラッド用基材との密着性の点から、硬化後、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望ましく用いられる。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望ましい。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（例えば室温（例えば２５℃）において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。

硬化性オルガノポリシロキサンとしては、硬化後シリコーンゴムとなるものが望ましく、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望ましく、中でも付加型の液状シリコーンゴムは、表面と内部がバラツキが抑制され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望ましく用いられる。

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、強度及び硬度の点から望ましい。

液状シリコーンゴムの粘度は、導波路コア１６に対応する凸部２６Ａと、空孔２２に対応する凹部２６Ｂとを正確に写し取り、かつ気泡の混入を少なくして前記真空脱泡し易くする観点と、数ミリの厚さの鋳型形成の点から、５００ｍＰａ・ｓ以上７０００ｍＰａ・ｓ以下程度のものが望ましく、さらには、２０００ｍＰａ・ｓ以上５０００ｍＰａ・ｓ以下程度のものがより望ましい。

さらに、鋳型２４の表面エネルギーは、１０ｄｙｎ／ｃｍ以上３０ｄｙｎ／ｃｍ以下、望ましくは１５ｄｙｎ／ｃｍ以上２４ｄｙｎ／ｃｍ以下の範囲にあることが、基材との密着性の点からみて望ましい。

鋳型２４のシェア（Ｓｈａｒｅ）ゴム硬度は、１５以上８０以下、望ましくは２０以上６０以下であることが、型取り性能、凹部形状の維持、剥離性の点からみて望ましい。
鋳型２４の表面粗さ（二乗平均粗さ（ＲＭＳ））は、０．２μｍ以下、望ましくは０．１μｍ以下にすることが、型取り性能の点からみて望ましい。

また、鋳型２４は、紫外領域及び／又は可視領域において光透過性であることが望ましい。鋳型２４が可視領域において光透過性であることが望ましいのは、以下の２）の工程において鋳型２４を下部クラッド用基材１２に密着させる際、位置決めが容易に行え、また、以下の３）の工程においてコア形成用硬化性樹脂が鋳型２４のコア形成用凹部２４Ａ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、鋳型２４が紫外領域において光透過性であることが望ましいのは、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、鋳型２４を透して紫外線硬化を行うためであり、鋳型２４の、紫外領域（２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下）における透過率が８０％以上であることが望ましい。

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、下部クラッド用基材との密着性と剥離性という相反した特性に優れ、ナノ構造を写し取る能力を持ち、シリコーンゴムと下部クラッド用基材１２とを密着させると液体の浸入さえ防がれる。このシリコーンゴムを用いた鋳型２４は高精度に原盤を写し取り、下部クラッド用基材１２に良く密着するため、導波路コア１６と空孔２２の反射面となる界面、及び導波路コア１６側面（周囲クラッドとの界面）が極めて良好であり、さらに鋳型２４と下部クラッド用基材１２の間のコア形成用凹部２４Ａのみに効率よくコア形成用樹脂を充填することが可能となり、またさらに下部クラッド用基材１２と鋳型の剥離も容易である。したがって、この鋳型２４からは高精度に形状を維持した高分子光導波路を、極めて簡便に作製される。

また、鋳型形成用硬化性樹脂層２４Ｃ、とりわけゴム弾性を有する場合、鋳型形成用硬化性樹脂層２４Ｃの一部すなわち原盤２６の凸部２６Ａ及び凹部２６Ｂ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、鋳型２４のハンドリング性が向上する。

次に、ｂ）の工程では、鋳型２４に下部クラッド用基材１２（クラッド用基材）を密着させる（図５（Ｄ）参照）。

ここで、下部クラッド用基材１２の材料としては、その用途に応じて、該材料の屈折率、光透過性等の光学的特性、機械的強度、耐熱性、フレキシビリティー（可撓性）等を考慮して選択される。可撓性のフィルム基材を用い、可撓性を有する高分子光導波路を作製することが望ましい。
フィルムの材料としては、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、又は前記樹脂のブレンド物等が挙げられる。

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。
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、コア・クラッドの屈折率の差が確保される）及び光透過性等の優れた光学的特性を有し、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高分子光導波路の作製に適している。

下部クラッド用基材１２の屈折率は、コアとの屈折率差を確保するため、１．５５より小さく、望ましくは１．５３より小さくすることが望ましい。
また、下部クラッド用基材１２としては、別基材にクラッド材をコーティングした、クラッド付きの基材を利用することも可能である。この場合には、基材の平坦性が向上される。また、複屈折製が高くクラッド材としては不向きな材料や、透明性に劣る材料でも、利用可能になる。

次に、ｃ）の工程では、下部クラッド用基材１２密着させた鋳型２４のコア形成用凹部２４Ａにコア形成用硬化性樹脂を充填する。この工程においては、鋳型２４の浸入口からコア形成用硬化性樹脂を毛細管現象により空孔２２に該当する鋳型２４の空孔形成用凸部２４Ｂ以外のコア形成用凹部２４Ａに充填する一方、前記排出口からはコア形成用凹部２４Ａに充填されたコア形成用硬化性樹脂を排出させる。

ここで、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望ましく用いられる。前記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望ましく用いられる。また、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望ましく用いられる。

コア形成用硬化性樹脂は、毛細管現象により鋳型２４と下部クラッド用基材１２との間に形成された空隙（鋳型２４のコア形成用凹部２４Ａ）に充填させるため、用いる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。したがって、前記硬化性樹脂の粘度は、１０ｍＰａ・ｓ以上２０００ｍＰａ・ｓ以下、望ましくは２０ｍＰａ・ｓ以上１０００ｍＰａ・ｓ以下、更に望ましくは３０ｍＰａ・ｓ以上５００ｍＰａ・ｓ以下にするのが望ましい。

このほかに、原盤２６に形成された導波路コア１６に対応する凸部２６Ａ及び空孔２２に対応する凹部２６Ｂが有する元の形状を高精度に再現するため、コア形成用硬化性樹脂の硬化前後の体積変化が小さいことがよい。例えば、体積が減少すると導波損失の原因になることがある。したがって、コア形成用硬化性樹脂は、体積変化が小さいものが望ましく、１０％以下、望ましくは６％以下であるのが望ましい。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望ましい。

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、前記樹脂にポリマーを添加してもよい。前記ポリマーは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望ましい。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が高度に制御される。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。

コア形成用硬化性樹脂の硬化物の屈折率は、クラッドとなる前記基材より大きいことが必要で、１．５０以上、望ましくは１．５３以上である。クラッド（以下のｄ）の工程におけるクラッド層を含む）と導波路コアの屈折率の差は、０．０１以上、望ましくは０．０３以上である。

また、この工程において、毛細管現象によるコア形成用硬化性樹脂の鋳型２４のコア形成用凹部２４Ａへの充填を促進するために、系全体を減圧（０．１Ｐａ以上２００Ｐａ以下程度）する、あるいは貫通穴を使って吸引することが望ましい。
また、コア形成用硬化樹脂の充填を促進するため、前記系の減圧に加えて、鋳型２４の浸入口から充填する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。

次に、ｄ）の工程では、熱又は光によって、充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させる。これにより、導波路コア１６が形成される（図５（Ｅ）参照）。例えば、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が用いられる。

次に、ｅ）の工程では、鋳型２４を下部クラッド用基材１２から剥離し、下部クラッド用基材１２上に空孔２２が一部を開口して内在する導波路コア１６が形成される（図５（Ｆ）参照）。

以上の行程により、空孔２２が一部を開口して内在する導波路コア１６が形成される。ここで、得られる空孔２２は、空孔２２は、導波路コア１６内壁で囲まれ、導波路コア１６厚み方向の双方に開口して形成され、下部クラッド用基材１２側の開口は当該下部クラッド用基材１２により覆われ塞がれている。

なお、導波路コア１６の形成方法は、以上の製造方法に限定されることはなく、直接露光法、エッチング法なども適用されるが、コストと簡便さから、上記方法を選択するのが望ましい。

次に、２）の工程では、第２基材（本実施形態では、上部クラッド用基材１４）上に、第１グラッド用硬化樹脂を層状に形成し、第１クラッド用硬化性樹脂層１８Ａを形成する（図４（Ｂ）参照）。

ここで、上部クラッド用基材１４上に第１クラッド用硬化性樹脂を層状に形成するには、例えば、上部クラッド用基材１４上に第１硬化性樹脂を滴下しその後、スピンコート法により第１クラッド用硬化性樹脂を遠心力により延ばすことで行われ、第１クラッド用硬化性樹脂が均一に層状に形成される。なお、この第１硬化性樹脂を層状に形成する方法としては、スピンコート法に限ることではなく、キャスト法、ブレード法、印刷法等も適用可能であるが、簡易且つ低コストで薄膜化される点からスピンコート法が望ましい。

第１クラッド用硬化性樹脂としては、例えば、放射線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等、後述するクラッド用硬化性樹脂と同様なものが挙げられる。中でも、第１硬化性樹脂としては、紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂が望ましいが、熱処理による空孔２２内の気体に膨張収縮による変形、剥がれ等を考量すると、紫外線硬化性樹脂を選択することがより望ましい。紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂としては、紫外線硬化性、熱硬化性のモノマー、オリゴマーあるいはモノマーとオリゴマーの混合物が好適に用いられる。紫外線硬化性樹脂としては、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が好適に用いられる。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。この第１クラッド用硬化性樹脂は、後述する第２クラッド２０を形成するための第２硬化性樹脂と同一材料のものであることがよい。無論、第１クラッド用硬化性樹脂は、第２硬化性樹脂と異なる材料であってもよい。

第１クラッド用硬化性樹脂層１８Ａの厚みは、１５μｍ以下であることが望ましく、より望ましくは１０μｍ以下であり、その下限は５μｍである。第１クラッド用硬化性樹脂は、その粘度により異なるが、ある一定以上の厚みとなると、空孔２２に被せた際に第１クラッド用硬化性樹脂が空孔２２内に浸入し残存気体が気泡となったり、反射面がフラットにならなかったりと目的を達しないことがある。また歩留まりも低下することがある。このため、第１クラッド用硬化性樹脂層１８Ａの厚みは、上記範囲であることがよい。

第１クラッド用硬化性樹脂層１８Ａは、薄膜化を図り、且つ第１クラッド用硬化性樹脂が空孔２２の開口へ覆ったときの密閉性を良好にすると共に、当該第１クラッド用硬化性樹脂の空孔２２内への浸入を抑制する為に、層状に形成後、粘度を向上させる、即ち流動性を抑えることがよい。具体的には、例えば、１）第１クラッド用硬化性樹脂層１８Ａを半硬化させる方法、表面が未硬化又は半硬化で内部が硬化するように第１クラッド用硬化性樹脂層１８Ａを硬化させる方法、等が好適に挙げられる。

第１クラッド用硬化性樹脂層１８Ａを半硬化させる方法では、第１クラッド用硬化性樹脂層１８Ａが固形化せず、非固形で未硬化の状態に比べ、粘度が上昇し、流動性が抑えられる。第１クラッド用硬化性樹脂層１８Ａを半硬化させるには、完全硬化させる条件よりも緩い条件で硬化処理を行うことで実現される。具体的には、例えば、処理時間を短くする、付与エネルギー（例えば、紫外線、電子線、熱）を低減する、等が挙げられる。この半硬化させる条件は、第１クラッド用硬化性樹脂の種類に応じて調整され得るものである。

ここで、「半硬化」とは、硬化反応を一部でのみ生じさせた状態であり、未硬化状態の第１クラッド用硬化性樹脂の粘度よりも高くなることを意味する。

また、表面が未硬化又は半硬化で内部が硬化するように第１クラッド用硬化性樹脂層１８Ａを硬化させる方法は、第１硬化性樹脂の内部のみ硬化されて固形化し、表面のみが未硬化又は半硬化された状態なので流動性が抑えられている。この表面が未硬化又は半硬化で内部が硬化するように第１クラッド用硬化性樹脂層１８Ａを硬化させるには、第１クラッド用硬化性樹脂として紫外線硬化型ラジカル系高分子材料（例えば、アクリル樹脂など）を適用し、酸素を含む雰囲気環境下で紫外線により第１クラッド用硬化性樹脂を硬化させることで実現される。この紫外線硬化型ラジカル系高分子材料は、酸素阻害によって硬化され難い材料であり、酸素を含む雰囲気環境下で硬化処理を行うと酸素と接触する第１硬化性樹脂の表面のみ酸素阻害されて硬化が生じ難くなり、未硬化或いは半硬化状態となる。一方、第１硬化性樹脂の内部は、酸素と接触しないので、酸素阻害されることなく、硬化反応が進み、固形化される。

そして、これらの状態で、第１クラッド用硬化性樹脂層１８Ａにより空孔２２の開口を塞ぐことで、第１クラッド用硬化性樹脂層１８Ａが空孔２２の開口へ覆ったときの密閉性が良好になると共に、当該第１クラッド用硬化性樹脂の空孔２２内への浸入が抑制される。結果、空孔２２へのその他の異物の浸入も抑制され、良好な反射面を維持できる。したがって光導波路は光学特性が安定である。

ここで、第１クラッド用硬化性樹脂層１８Ａは、下部グラッド用基材１２と同等の大きさの上部クラッド用基材１４全体に形成してもよいが、上部クラッド用基材１４を空孔２２周辺領域のみの大きさとし、該上部クラッド用基材１４上に形成されていてもよい（図６乃至図８参照）。第１クラッド用硬化性樹脂層１８Ａは、空孔２２における上部クラッド用基材１４側の開口を覆う領域周辺のみに設けると、例えば、下部クラッド用基材１２、上部クラッド用基材１４及び導波路コア１６で囲まれる空間に第２硬化性樹脂を毛細管現若しくは吸引又はその両者を利用して充填する際、その距離が削減され、結果、当該第２硬化性樹脂の充填時間が削減される。残るコア周辺へのクラッド塗布方法は特に限定されない。またそのとき、さらに第３の基材でさらに覆ってもよい。

次に、３）の工程では、下部クラッド用基材１２と上部クラッド用基材１４とを対向させ、第１クラッド用硬化性樹脂により空孔２２の開口（本実施形態では、上部クラッド用基材１４側の開口）を覆い、空孔２２内の気体を閉じ込める（図４（Ｃ）参照）。この工程は、空孔２２内の残存させる気体雰囲気下で、下部クラッド用基材１２と上部クラッド用基材１４との間に所定の圧力を付与、即ち導波路コア１６の面に所定の圧力を付与しつつ行う。

ここで、空孔２２内に閉じ込める気体は、製造の容易さから導波路作製環境下にある気体を用いることが望ましい。空孔２２内に閉じ込める気体としては、例えば、下部クラッド用基材１２の周りを取り囲んでいる空気が簡便であり、コスト的な面からみても、望ましい。この工程中における雰囲気が、そのまま空孔２２内の媒質となることから、大気雰囲気下で第１クラッド用硬化性樹脂により空孔２２の開口を覆い、空孔２２内の気体を閉じ込められる。

次に、４）の工程では、第１クラッド用硬化性樹脂を硬化して、第１クラッド１８を形成する（図４（Ｄ）参照）。この硬化は、例えば、第１クラッド用硬化性樹脂が紫外線硬化型であれば紫外線露光を、熱硬化型であれば過熱によって硬化する。第１クラッド用硬化性樹脂として紫外線硬化型ラジカル系高分子材料の如く酸素阻害によって硬化され難い材料を用いた場合には、酸素が介在しない環境下（例えば、希ガス環境下、窒素環境下）にて硬化する。

一方、第１クラッド用硬化性樹脂として熱硬化型のものを用いた場合には、加熱による硬化処理の際、空孔２２内に残存する気体が熱処理等によって熱膨張すると、光導波路構成部材（クラッド用基材、導波路コア、クラッド等）の剥がれや導波路コア１６幅の増加、減少、導波路コア１６の変形、導波路コア１６間隔の変位等を発生することがある。そこで、空孔２２内に閉じ込めた気体の熱膨張による影響を回避するため、例えば空孔２２内を真空状態として、第１クラッド用硬化性樹脂の硬化処理を行うことがよい。但し、高価な真空装置を必要とし、工程数を増大させることとなるので望ましくない。

以上の過程を経て、空孔２２に気体が閉じ込められて密閉され、空孔２２が外部と隔離される。

次に、下部クラッド用基材１２、上部クラッド用基材１４及び導波路コア１６に囲まれた空間に第２クラッド用硬化性樹脂を充填する。第２クラッド用硬化性樹脂の充填は、例えば、当該空間の開口端より第２クラッド用硬化性樹脂を、毛細管現象を利用して行われる。その際、当該空間の他の開口端から減圧吸引することで、充填速度が増す。

第２クラッド用硬化性樹脂としては、例えば、放射線硬化性、電子線硬化性、熱硬化性等の樹脂を用いられる。中でも紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂が望ましく用いられるが、熱処理による空孔２２に閉じ込められた気体の膨張収縮による変形、剥がれ等を考量すると、紫外線硬化性樹脂を選択することが望ましい。紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂としては、紫外線硬化性、熱硬化性のモノマー、オリゴマーあるいはモノマーとオリゴマーの混合物が望ましく用いられる。紫外線硬化性樹脂としては、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が望ましく用いられる。

第２クラッド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）を該樹脂に添加してもよい。なお、第１クラッド用硬化性樹脂も同様に添加することがよい。

ここで、特に、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ゴム、中でも液状ジメチルシロキサンゴムを用い、クラッド用基材（上部及び下部クラッド用基材）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、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１０×１０μｍの矩形）毛細管現象により素早く凹部に第２クラッド用硬化性樹脂が充填される。

また、第２クラッド用硬化性樹脂は、空孔２２の開口が第１クラッド１８により覆われ塞がれているので、充填速度の点から、より粘度の低いもの（例えば、粘度（２５℃）１０ｍＰａ・ｓ以上４０００ｍＰａ・ｓ以下、望ましくは１０ｍＰａ・ｓ以上５００ｍＰａ・ｓ以下のもの）が選択され得る。

次に、６）の工程では、第２クラッド用硬化性樹脂を硬化して、導波路コア１６の周囲を取り囲み導波路コア１６より屈折率の小さい第２クラッド２０を形成する（図４（Ｅ）参照）。例えば、第２クラッド用硬化性樹脂が紫外線硬化型であれば紫外線露光を、熱硬化型であれば過熱によって硬化する。紫外線硬化性樹脂を硬化させるには、例えば、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が用いられる。

ここで、クラッド（第２クラッド２０及び第１クラッド１８）の屈折率は、導波路コア１６との屈折率差を確保するため、１．５５以下、望ましくは１．５３以下とすることが望ましい。また、クラッド用基材とクラッドとの屈折率差は小さい方が望ましく、その差は０．０５以内、望ましくは０．００１以内、更に望ましくは差がないことが光の閉じ込めの点からみて望ましい。

以上の過程を経て、必要に応じて、光導波路の長手方向の両端面をダイシングソーなどにより光導波路面に対し直角又は傾斜させて切断し、光導波路１０が製造される。光導波路の両端面を切断する方法は、ダイシングソーによる切断法に限定されるものではないことは勿論である。

なお、本実施形態では、鋳型２４に、導波路コア１６に対応するコア形成用凹部２４Ａの一端及び他端（コア形成用硬化性樹脂を充填又は排出させるための浸入口及び排出口）にそれぞれに通じる貫通孔を２以上設け、鋳型２４のコア形成用凹部２４Ａの一端にある貫通孔に、コア形成用硬化性樹脂を入れ、鋳型２４のコア形成用凹部２４Ａの他端にある貫通孔から減圧吸引してコア形成用硬化性樹脂を鋳型２４のコア形成用凹部２４Ａに充填してもよい。前記のごとき鋳型２４を用いてコア形成用硬化性樹脂を充填することにより、充填速度が格段アップし、また、鋳型２４と下部クラッド用基材１２との密着性が更に向上し、気泡の混入が避けられる。

貫通孔は、２以上設けてもよい。例えば、分岐導波路の場合には３つの貫通孔を、Ｙ分岐を３カ所持ち１対８に分岐させる場合には、鋳型２４に９個の貫通孔を設けてコア形成用凹部２４Ａにコア形成用硬化性樹脂を充填する必要がある。また、分岐は、多段の場合も含む。

コア形成用硬化性樹脂浸入側に設ける貫通孔は液（コア形成用硬化性樹脂）だめの機能を有する。また、コア形成用硬化性樹脂排出側に設ける貫通孔は、該樹脂を鋳型２４のコア形成用凹部２４Ａに充填する際、鋳型２４のコア形成用凹部２４Ａを減圧するための減圧吸引用に用いられる。浸入側の貫通孔の形状や大きさは、貫通孔が凹部の浸入端に通じかつ液だめの機能を有していれば特に制限はない。また、排出側の貫通孔は、鋳型２４のコア形成用凹部２４Ａの排出端に通じかつ減圧吸引用に用いることができれば、その形状や大きさに特に制限はない。

鋳型２４のコア形成用凹部２４Ａのコア形成用硬化性樹脂浸入側に設けた貫通孔は液だめの機能をもっているため、その断面積が、鋳型２４をクラッド用基材（下部クラッド用基材１２）に密着させた場合、該基材に接する側が大きく、基材から離れるに従って小さくなるようにすると、コア形成用硬化性樹脂を鋳型２４のコア形成用凹部２４Ａに充填、硬化後、鋳型２４と下部クラッド用基材１２との剥離がしやすくなる。コア形成用硬化性樹脂排出側の貫通孔には、液だめの機能を持たせる必要はないので、特にこの断面構造を採用することを要しない。

貫通孔を設けた鋳型２４は、例えば、前記のようにして導波路コア１６に対応するコア形成用凹部２４Ａと、空孔２２に対応する空孔形成用凸部２４Ｂとが形成された型をとり、その型を所定の形状に打ち抜くことにより貫通孔を形成し、その際、貫通孔内部に、コア形成用硬化性樹脂を充填するための浸入口及び凹部からコア形成用硬化性樹脂を排出させるための排出口が現れるように打ち抜く方法が挙げられる。打ち抜いた貫通孔の場合であっても、鋳型とクラッド用基材との密着性がよく、鋳型のコア形成用凹部２４Ａ以外にクラッド用基材（下部クラッド用基材１２）との間に空隙が形成されないため、コア形成用凹部２４Ａ以外にコア形成用硬化性樹脂が浸透する虞はない。

また、貫通孔は前記のように鋳型２４の厚さ方向に硬化樹脂層をすべて除去するタイプ（打ち抜きタイプ）だけではなく、鋳型２４の厚さ方向において鋳型の一部が残るように形成してもよい。この場合、鋳型は下部クラッド用基材１２の下に、貫通孔が露出するように置かれる。

また、貫通孔を有する鋳型作製の他の例として、原盤２６に導波路コア１６に対応する凸部２６Ａだけでなく貫通孔形成のための凸部（打ち抜きタイプの貫通孔の場合は、この凸部の高さは鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層の厚さより高くする）を設け、この原盤に鋳型形成用硬化性樹脂を貫通孔形成のための凸部が樹脂層を突き抜けるように（打ち抜きタイプ貫通孔）又は凸部が隠れるように塗布等し、次いで硬化樹脂層を硬化させ、その後硬化樹脂層を原盤から剥離する方法が挙げられる。

以上、説明した本実施形態に係る光導波路１０の製造方法では、第１クラッド用硬化性樹脂層１８Ａにより、その少なくとも表面が未硬化である半硬化の状態で、下部クラッド用基材１２に設けられた空孔２２の開口を塞いた後、第１クラッド用硬化性樹脂層１８Ａを硬化させて第１クラッドを形成する。その後、上部クラッド用基材１４、下部クラッド用基材１２及び導波路コア１６により囲まれる空間に第２クラッド用硬化性樹脂を充填・硬化し、第２クラッド２０を形成する。このため、第２クラッド用硬化性樹脂の充填の際、空孔２２の開口（上部クラッド用基材１４側の開口）が第１クラッド１８により密着性よく塞がれていることから、第２クラッド用硬化性樹脂が空孔２２へ浸入することが抑制される。ここで、空孔２２の他方の開口（下部クラッド用基材１２側の開口）は、下部クラッド用基材１２上へ、コア形成用硬化性樹脂を形成・硬化させて導波路コア１６を形成しているので、下部クラッド用基材１２により空孔２２の他方の開口も密着性よく形成されている。結果、当該他方の開口からも第２クラッド用硬化性樹脂の浸入が抑制されている。その結果、異物の混入が抑制されて導波路コア１６に空孔２２が内在される。したがって、光学特性が不安定となることが抑制された光導波路が得られる。

なお、本実施形態に係る光導波路１０及びその製造方法は、空孔２２を導波路コア１６に伝播光を反射するための反射面を形成する目的で利用した形態を説明したが、この空孔２２は、これに限られたものではなく、アライメントマーク等、光導波路の導波路コア１６１６又はそれに類するライン等の部材に空孔を内在させる形態にも適用され得る。

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。

［実施例１］
図１乃至図３に示す光導波路と同様な構造の、９０度反射空孔を導波路コア内に有した高分子光導波路を作製した。

（原盤の作製）
Ｓｉ基板上に厚膜レジストをスピンコート法で塗布した後、８０度でプリベークし、フォトマスクを通して露光・現像して、コアの形態に対応するコア形成用凸部（コア幅５０μｍ、コア高さ５０μｍ）、及び空孔の形態に対応する空孔形成用凹部（空孔深さ５０μｍ）を作製した。作製した原盤を１２０度でポストベークし、原盤を完成させた。

（鋳型の作製）
次に、原盤に剥離剤を塗布した後、熱硬化性ジメチルシロキサン樹脂（ダウコウニングアジア社製：ＳＹＬＧＡＲＤ１８４）を流し込み、一定時間放置した後、１０分間真空脱泡を行い、１２０度で３０分間加熱して固化させた。その後、原盤を剥離して、空孔形成用凸部、及びコア形成用凹部を有する鋳型を作製した。コア形成用凹部を結ぶライン上の２箇所に直径３ｍｍの穴をそれぞれ明けて、充填口及び吸引口を作製した。

（上部に開口した空孔を有する導波路コアの作製）
次に、下部クラッド用基材として膜厚１８８μｍのフィルム基材（ＪＳＲ（株）製のアートンフィルム、屈折率１．５１）を用意し、これとを密着させた。次に、鋳型に形成されている充填口内に、粘度が８００ｍＰａ・ｓの紫外線硬化性樹脂（硬化後の屈折率１．５４）を満たし、吸引ポンプにより吸引口を介して吸引したところ、空孔を残してコア形成用凹部内に紫外線硬化性樹脂が充填された。次いで、５０ｍＷ／ｃｍ²の紫外光を、鋳型（ジメチルシロキサン樹脂製）を通して１０分間照射して硬化させた。その後、鋳型を剥離し、下部クラッド用基材上に、上部に開口した空孔を有する導波路コアを作製した。

（上部クラッド用基材上に第１クラッド用硬化性樹脂層の形成）
上部クラッド用基材として膜厚１８８μｍのフィルム（ＪＳＲ（株）製のアートンフィルム、屈折率１．５１）上に、アクリル系紫外線硬化性樹脂（紫外線硬化型ラジカル系高分子材料：硬化後の屈折率１．５１、粘度３６０ｍＰａ・ｓ）を滴下し、スピンコート法により８μｍ厚の第１クラッド用硬化樹脂層を形成し、さらに空気雰囲気にて紫外線照射して硬化処理を行った。この硬化処理を行った後の第１クラッド用硬化樹脂層を観察すると、内部は硬化して固形化していたが表面は未硬化であり粘性を持っていた。

（第１クラッド用硬化性樹脂層の空孔開口への被覆・硬化）
空気雰囲気下で、第１クラッド用硬化性樹脂層が形成された上部クラッド用基材を、導波路コア及び空孔が形成された下部クラッド用基材に対向させて一定圧力のもと張り合わせ、第１クラッド用硬化性樹脂層により空孔の開口を覆って空孔内に気体（空気）を閉じ込めた。その後、５０ｍＷ／ｃｍ²の紫外光を１０分間照射して第１クラッド用硬化樹脂を硬化させ、第１クラッドを形成した。空孔内を観察したところ、第１クラッド用硬化樹脂の空孔内への浸入は見られなかった。

（クラッド用硬化性樹脂の充填・硬化）
上部クラッド用基材、下部クラッド用基材、導波路コアに囲まれた空間に第２クラッド用硬化樹脂を充填するため、該空間の端に紫外線硬化性樹脂（硬化後の屈折率１．５１、粘度（２５℃）３６０ｍＰａ・ｓ）を滴下し毛細管現象を利用して充填した。その後、５０ｍＷ／ｃｍ²の紫外光を１０分間照射して、第２クラッド用硬化性樹脂を硬化させ、第２クラッドを形成した。空孔内を観察したところ、第２クラッド用硬化樹脂の空孔内への浸入は見られなかった。

最後に、光導波路の端部を形成するためにダイシングソーを用いて、光導波路の端部を切り出した。

以上の工程により、空気を封入し、反射面となる空孔を有したコアを備える光導波路フィルムを作製した。

作製された光導波路に対し、ファブリペーローレーザーから発振される波長８５０ｎｍのガウシアンビームを光ファイバを介して入射し、反射後の導波路にて光強度計にて光量を測定し、反射損失を算出した結果０．５ｄＢであった。

［実施例２］
上部クラッド用基材上に第１クラッド用硬化樹脂層を形成した後、室温環境下で９０分放置した。この処理を行った後の第１クラッド用硬化樹脂層を観察すると、半硬化されて粘性を持っていた。これ以外は、実施例１と同様にして、光導波路を作製した。

作製された光導波路に対し、ファブリペーローレーザーから発振される波長８５０ｎｍのガウシアンビームを光ファイバを介して入射し、反射後の導波路端にて光強度計にて光量を測定し、反射損失を算出した結果０．５ｄＢであり、実施例１と同様な結果が得られた。

実施形態に係る光導波路を示す斜視図である。 実施形態に係る光導波路を示す平面図である。 実施形態に係る光導波路を示す部分断面図である。 実施形態に係る光導波路の製造工程を示す工程図である。 実施形態に係る光導波路の製造工程を示す工程図である。 他の実施形態に係る光導波路を示す斜視図である。 他の実施形態に係る光導波路を示す平面図である。 他の実施形態に係る光導波路を示す部分断面図である。

符号の説明

１０ 光導波路
１２ 下部クラッド用基材
１４ 上部クラッド用基材
１６ 導波路コア
１６Ａ，１６Ｂ 主導波路コア
１６Ｃ 入射側
１６Ｄ 出射側
１８ 第１クラッド
１８Ａ 第１クラッド用硬化性樹脂層
２０ 第２クラッド
２２ 空孔
２２Ａ 反射面
２４ 鋳型
２４Ａ コア形成用凹部
２４Ｂ 空孔形成用凸部
２４Ｃ 鋳型形成用硬化性樹脂層
２６ 原盤
２６Ａ 凸部
２６Ｂ 凹部
２６Ｃ 基材

Claims (8)

1. 光が伝播する導波路コアと、
   前記導波路コアに、その厚み方向の少なくとも一方を開口して内在する空孔と、
   前記空孔の開口の少なくとも一方を覆って、前記空孔の開口を塞ぐ前記導波路コアより屈折率の小さい層状の第１クラッドと、
   前記導波路コアの周囲を取り囲み、前記導波路コアより屈折率の小さい第２クラッドと
   を有することを特徴とする光導波路。
2. 前記空孔が、前記導波路コアとの界面の一部又は全部を反射面として伝搬光の一部又は全部の方向を変換させる空孔であることを特徴とする請求項１に記載の光導波路。
3. １）第１基材上に、光が伝播する導波路コアと、前記導波路コアにその厚み方向の前記第１基材の面とは逆側の面に開口する空孔と、を形成する工程と、
   ２）第２基材上に、第１硬化性樹脂を層状に形成する工程と、
   ３）前記第１基材の前記導波路コアの形成側と前記第２基材の前記第１硬化性樹脂の形成側とを対向させ、前記第１硬化性樹脂により前記空孔の開口を覆う工程と、
   ４）前記第１硬化性樹脂を硬化して、前記導波路コアより屈折率の小さい層状の第１クラッドを形成する工程と、
   ５）前記第１基材、前記第２基材及び前記導波路コアに囲まれた空間に第２硬化性樹脂を充填する工程と、
   ６）前記第２硬化性樹脂を硬化して、前記導波路コアの周囲を取り囲み前記導波路コアより屈折率の小さい第２クラッドを形成する工程と、
   を有することを特徴とする光導波路の製造方法。
4. 前記第１硬化性樹脂を半硬化させ、この状態で前記第１硬化性樹脂により前記空孔の開口を覆うことを特徴とする請求項３に記載の光導波路の製造方法。
5. 表面が未硬化又は半硬化で内部が硬化するように前記第１硬化性樹脂を硬化させ、この状態で前記第１硬化性樹脂により前記空孔の開口を覆うことを特徴とする請求項３に記載の光導波路の製造方法。
6. 前記第１硬化性樹脂が紫外線硬化型ラジカル系高分子材料であり、
   酸素を含む雰囲気環境下で紫外線により前記第１硬化性樹脂を硬化させ、この状態で前記第１硬化性樹脂により前記空孔の開口を覆うことを特徴とする請求項３に記載の光導波路の製造方法。
7. 前記第２基材上に前記第１硬化性樹脂を層状に形成する工程は、スピンコート法により前記第１硬化性樹脂を層状に形成することを特徴とする請求項３に記載の光導波路の製造方法。
8. 前記空孔の開口の周辺領域のみに、前記第２基材上に形成された層状の第１硬化性樹脂が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光導波路の製造方法。

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