JP2009103860A - 光導波路および光導波路製造方法 - Google Patents
光導波路および光導波路製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】繰り返し屈曲させても光学特性の劣化の小さい光導波路を提供すること。
【解決手段】同一面上に位置するように配置された２本以上のコア層１１０および互いに隣り合う２本のコア層間に設けられた第１クラッド層１２０を含む中心層と前記中心層の少なくとも表裏両面に設けられた第２クラッド層２００と、を有し、前記コア層および前記第１クラッド層の少なくとも前記第２クラッド層と接する側の面が、水酸基を有する樹脂、および、主鎖にケイ素−ケイ素結合を含む樹脂から選択される少なくともいずれか一方の樹脂を含み、且つ、前記第２クラッド層がシリコーン樹脂を含むことを特徴とする光導波路。
【選択図】図１
【解決手段】同一面上に位置するように配置された２本以上のコア層１１０および互いに隣り合う２本のコア層間に設けられた第１クラッド層１２０を含む中心層と前記中心層の少なくとも表裏両面に設けられた第２クラッド層２００と、を有し、前記コア層および前記第１クラッド層の少なくとも前記第２クラッド層と接する側の面が、水酸基を有する樹脂、および、主鎖にケイ素−ケイ素結合を含む樹脂から選択される少なくともいずれか一方の樹脂を含み、且つ、前記第２クラッド層がシリコーン樹脂を含むことを特徴とする光導波路。
【選択図】図１
Description
本発明は、光導波路および光導波路製造方法に関するものである。
近年、携帯電話に代表される小型機器では、操作性を向上させつつ持ち運びを容易にするため、表示部と操作部とを分離すること等を目的として、複数の基板をヒンジ機構やスライド機構により連結した構成が一般的になっている。また、小型機器の高性能化に伴い、付属の撮像素子などで発生する膨大なデジタルデータや、高精細な表示が可能な表示部に必要なデータなどを別基板に高速に双方向伝送する必要がある。そこで、ヒンジ機構部やスライド機構部を経由するように配置された高分子光導波路を用いた双方向データ伝送技術が待望されている。
よって小型機器に用いられる高分子光導波路では、ヒンジ機構やスライド機構に対応した高い屈曲性が要求される。たとえばスライド機構によって連結された携帯電話の基板間間隔Ｄを想定すると、少なくともＤ＝４ｍｍ以下が要求され、携帯電話の薄型化により近年ではＤ＝２ｍｍ程度までが要求されている。ここに用いられる高分子光導波路は、Ｄ値に対応した曲げ状態および長期使用を想定した繰り返し曲げ伸ばしを行っても、その挿入損失および損失変動を小さく抑えることが必要になる。
一方、十分なフレキシビリティを確保するために、コアおよびクラッド材料としてゲル状材料を用いた光導波路が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００３−２０７６５９号公報
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、繰り返し屈曲させても光学特性の劣化の小さい光導波路、および、厚みの薄い光導波路の作製が容易な光導波路製造方法を提供することを課題とする。
上記課題は以下の本発明により達成される。すなわち、
請求項１に係わる発明は、
同一面上に位置するように配置された２本以上のコア層および互いに隣り合う２本のコア層間に設けられた第１クラッド層を含む中心層と
前記中心層の少なくとも表裏両面に設けられた第２クラッド層と、を有し、
前記コア層および前記第１クラッド層の少なくとも前記第２クラッド層と接する側の面が、水酸基を有する樹脂、および、主鎖にケイ素−ケイ素結合を含む樹脂から選択される少なくともいずれか一方の樹脂を含み、且つ、
前記第２クラッド層がシリコーン樹脂を含むことを特徴とする光導波路である。
請求項１に係わる発明は、
同一面上に位置するように配置された２本以上のコア層および互いに隣り合う２本のコア層間に設けられた第１クラッド層を含む中心層と
前記中心層の少なくとも表裏両面に設けられた第２クラッド層と、を有し、
前記コア層および前記第１クラッド層の少なくとも前記第２クラッド層と接する側の面が、水酸基を有する樹脂、および、主鎖にケイ素−ケイ素結合を含む樹脂から選択される少なくともいずれか一方の樹脂を含み、且つ、
前記第２クラッド層がシリコーン樹脂を含むことを特徴とする光導波路である。
請求項２に係わる発明は、
前記中心層に、エポキシ系樹脂およびアクリル系樹脂から選択される少なくとも１種の樹脂を含み、且つ、
前記第２クラッド層に、無機材料からなるフィラーが含まれていることを特徴とする請求項１に記載の光導波路である。
前記中心層に、エポキシ系樹脂およびアクリル系樹脂から選択される少なくとも１種の樹脂を含み、且つ、
前記第２クラッド層に、無機材料からなるフィラーが含まれてい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に係わる発明は、
コア層として機能する層を２層以上含み、且つ、前記コア層として機能する層と、クラッド層として機能する層とを交互に積層したフィルムを、該フィルムの厚み方向に対して切断することにより、２本以上のコア層と、互いに隣接する２本のコア層間に位置するクラッド層とを含む中心層を形成する中心層形成工程と、
前記中心層の外周面を、クラッド層として機能する材料により被覆する被覆工程とを経て、光導波路を作製することを特徴とする光導波路製造方法である。
コア層として機能する層を２層以上含み、且つ、前記コア層として機能する層と、クラッド層として機能する層とを交互に積層したフィルムを、該フィルムの厚み方向に対して切断することにより、２本以上のコア層と、互いに隣接する２本のコア層間に位置するクラッド層とを含む中心層を形成する中心層形成工程と、
前記中心層の外周面を、クラッド層として機能する材料により被覆する被覆工程とを経て、光導波路を作製することを特徴とする光導波路製造方法である。
請求項４に係わる発明は、
前記フィルムの切断が、ダイシングソーを用いて実施されることを特徴とする請求項３記載の光導波路製造方法である。
前記フィルムの切断が、ダイシングソーを用いて実施されることを特徴とする請求項３記載の光導波路製造方法である。
請求項５に係わる発明は、
前記被覆工程が、
凹部を有する成形型の前記凹部の底部にクラッド層として機能する第１の材料を配置する工程と、
前記凹部の底部に配置された前記第１の材料上に、前記中心層を有する部材を配置する工程と、
前記凹部の底部に配置された前記第１の材料および前記中心層を被覆するように、クラッド層として機能する第２の材料を配置する工程と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の光導波路製造方法である。
前記被覆工程が、
凹部を有する成形型の前記凹部の底部にクラッド層として機能する第１の材料を配置する工程と、
前記凹部の底部に配置された前記第１の材料上に、前記中心層を有する部材を配置する工程と、
前記凹部の底部に配置された前記第１の材料および前記中心層を被覆するように、クラッド層として機能する第２の材料を配置する工程と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の光導波路製造方法である。
請求項６に係わる発明は、
前記中心層の外周面を被覆するクラッド層として機能する材料が、シリコーン樹脂を 含むことを特徴とする請求項３に記載の光導波路製造方法である。
前記中心層の外周面を被覆するクラッド層として機能する材料が、シリコーン樹脂を 含むことを特徴とする請求項３に記載の光導波路製造方法である。
請求項７に係わる発明は、
前記中心層の外周面を被覆するクラッド層として機能する材料が、無機材料からなるフィラーを分散させたシリコーン樹脂であることを特徴とする請求項３に記載の光導波路製造方法である。
前記中心層の外周面を被覆するクラッド層として機能する材料が、無機材料からなるフィラーを分散させたシリコーン樹脂であることを特徴とする請求項３に記載の光導波路製造方法である。
以上に説明したように、請求項１に記載の発明によれば、繰り返し屈曲させても光学特性の劣化の小さい光導波路を提供することができる。
請求項２に記載の発明によれば、コア層やクラッド層に難燃性に乏しい材料が含まれる場合でも、難燃性に優れた光導波路を提供することができる。
請求項２に記載の発明によれば、コア層やクラッド層に難燃性に乏しい材料が含まれる場合でも、難燃性に優れた光導波路を提供することができる。
請求項３に記載の発明によれば、厚みの薄い光導波路の作製が容易な光導波路製造方法を提供することができる。
請求項４に記載の発明によれば、スループット、切断面精度、切断装置価格のバランスに優れた光導波路製造方法を提供することができる。
請求項５に記載の発明によれば、新たな切断などの追加工程なしに、所望の寸法を持つ光導波路を作製できる光導波路製造方法を提供することができる。
請求項６に記載の発明によれば、屈曲性に優れた光導波路を作製できる光導波路製造方法を提供することができる。
請求項７に記載の発明によれば、難燃性に優れた光導波路を作製できる光導波路製造方法を提供することができる。
請求項４に記載の発明によれば、スループット、切断面精度、切断装置価格のバランスに優れた光導波路製造方法を提供することができる。
請求項５に記載の発明によれば、新たな切断などの追加工程なしに、所望の寸法を持つ光導波路を作製できる光導波路製造方法を提供することができる。
請求項６に記載の発明によれば、屈曲性に優れた光導波路を作製できる光導波路製造方法を提供することができる。
請求項７に記載の発明によれば、難燃性に優れた光導波路を作製できる光導波路製造方法を提供することができる。
＜光導波路＞
本発明の光導波路は、同一面上に位置するように配置された２本以上のコア層および互いに隣り合う２本のコア層間に設けられた第１クラッド層を含む中心層と前記中心層の少なくとも表裏両面に設けられた第２クラッド層と、を有し、前記コア層および前記第１クラッド層の少なくとも前記第２クラッド層と接する側の面が、水酸基を有する樹脂、および、主鎖にケイ素−ケイ素結合を含む樹脂から選択される少なくともいずれか一方の樹脂を含み、且つ、前記第２クラッド層がシリコーン樹脂を含むことを特徴とする。
本発明の光導波路は、同一面上に位置するように配置された２本以上のコア層および互いに隣り合う２本のコア層間に設けられた第１クラッド層を含む中心層と前記中心層の少なくとも表裏両面に設けられた第２クラッド層と、を有し、前記コア層および前記第１クラッド層の少なくとも前記第２クラッド層と接する側の面が、水酸基を有する樹脂、および、主鎖にケイ素−ケイ素結合を含む樹脂から選択される少なくともいずれか一方の樹脂を含み、且つ、前記第２クラッド層がシリコーン樹脂を含むことを特徴とする。
本発明の光導波路では、中心層の両面にシリコーン樹脂を含む第２クラッド層が配置されているため、光導波路を曲げた際に生じる最大曲げ歪は外殻になる柔らかいシリコーン樹脂に加わることになる。この構造により、中心層を導波路コア厚みまで薄くすることができるので、中心層に加わる曲げ歪を小さく抑えることができる。これに加えて、コア層や第１クラッド層の少なくとも第２クラッド層と接する側の面には、水酸基を有する樹脂、および／または、主鎖にケイ素−ケイ素結合を含む樹脂が含まれる。このため、中心層と第２クラッド層に含まれるシリコーン樹脂との密着性が高く、繰り返し屈曲しても中心層と第２クラッド層との界面の剥離を抑制することができる。それゆえ、本発明の光導波路は、繰り返し屈曲させても光学特性の劣化が小さい。
また、第２クラッド層に用いられるシリコーン樹脂は屈折率が低いため、コア層を構成する樹脂材料との屈折率差を大きくすることが容易である。従って、光導波路が屈曲した時でも導波光を閉じ込める効果を容易に高くすることができる。
また、第２クラッド層に用いられるシリコーン樹脂は屈折率が低いため、コア層を構成する樹脂材料との屈折率差を大きくすることが容易である。従って、光導波路が屈曲した時でも導波光を閉じ込める効果を容易に高くすることができる。
なお、水酸基を有する樹脂としては、エポキシ系樹脂や、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリル系樹脂が利用できる。この場合は、コア層や第１クラッド層全体がこれらの樹脂から構成される。
一方、光導波路の作製過程において、コア層や第１クラッド層の少なくとも第２クラッド層と接する側の面を親水化処理してもよい。この場合は、上述したエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂の他に、樹脂分子中に水酸基を有さない樹脂（ポリオレフィン系樹脂やポリイミド系樹脂）も利用できる。親水化処理方法としては、例えば、エキシマレーザーの照射などが挙げられる。
一方、光導波路の作製過程において、コア層や第１クラッド層の少なくとも第２クラッド層と接する側の面を親水化処理してもよい。この場合は、上述したエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂の他に、樹脂分子中に水酸基を有さない樹脂（ポリオレフィン系樹脂やポリイミド系樹脂）も利用できる。親水化処理方法としては、例えば、エキシマレーザーの照射などが挙げられる。
また、主鎖にケイ素−ケイ素結合を含む樹脂としては、ポリシラン系樹脂が挙げられる。これに加えて、必要であれば、ポリシラン樹脂を含むコア層や第１クラッド層の表面を更に親水化処理することもできる。
また、外力や温度変化によるコア層の短手方向長さ（コア径）や、コア層間の距離（コアピッチ）の変動を抑制するためには、中心層は引張弾性率が高い樹脂材料から構成されることが好ましい。ここで引張弾性率としては、０．５ＧＰａ以上が好ましく、１ＧＰａ以上がより好ましい。なお、上限は特に限定されないが材料の入手容易性等の実用上の観点からは、３ＧＰａ以下であることが好ましい。上述した引張弾性率を満たす代表的な材料としてはエポキシ系樹脂が挙げられる。
なお、シリコーン樹脂は、クラッド層用に用いられる一般的な樹脂材料の中でも柔軟性に富み、光導波路の屈曲性を高める上では好適な材料であるが、引張弾性率が低すぎるという特性を有する。このため、第１クラッド層を構成する材料としてシリコーン樹脂を用いると外力や温度変化によって、コア径やコアピッチの変動が著しくなるという問題がある。しかし、本発明では、第１クラッド層を構成する材料としてシリコーン樹脂を用いていないため、このような問題を回避できる。
コア層と第１クラッド層とを構成する樹脂材料は、コア層の屈折率が、第１クラッド層の屈折率や第２クラッド層の屈折率よりも大きく且つ伝送する光に対して高い透過性が得られるように、樹脂の種類や、（２種類の樹脂を混合して用いる場合は）そのブレンド比が選択される。
また、コア層と、第１クラッド層、第２クラッド層との屈折率差は０．０２以上であることが好ましく、０．０３以上であることがより好ましい。本発明のように曲げを前提とした導波路では、屈折率差が０．０２未満の場合には、曲げ損失が大きくなる恐れが大きくなる。なお、屈折率差の上限値は特に限定されないが、材料の入手容易性等の実用上の観点からは０．５以下であることが好ましく、０．３以下であることがより好ましい。
コア層を構成する樹脂材料の透過損失としては、伝送する光の波長域において０．３ｄＢ／ｃｍ以下であることが好ましく、０．１ｄＢ／ｃｍ以下であることがより好ましい。
また、コア層と、第１クラッド層、第２クラッド層との屈折率差は０．０２以上であることが好ましく、０．０３以上であることがより好ましい。本発明のように曲げを前提とした導波路では、屈折率差が０．０２未満の場合には、曲げ損失が大きくなる恐れが大きくなる。なお、屈折率差の上限値は特に限定されないが、材料の入手容易性等の実用上の観点からは０．５以下であることが好ましく、０．３以下であることがより好ましい。
コア層を構成する樹脂材料の透過損失としては、伝送する光の波長域において０．３ｄＢ／ｃｍ以下であることが好ましく、０．１ｄＢ／ｃｍ以下であることがより好ましい。
なお、本発明の光導波路に用いることができるエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリシラン系樹脂は、小型機器等に利用されることの多い低コストなデータ伝送系の実現が容易な波長８５０ｎｍのマルチモードＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ＬＡＳＥＲ（垂直共振器面発光レーザ））を用いた光伝送系を構成する光導波路用の材料としても極めて好適である。
また、本発明の光導波路は、光導波路を用いる機器であればあらゆる機器で利用することができる。特に、本発明の光導波路は、繰り返し屈曲させても光学特性の劣化が小さいため、光導波路が繰り返し屈曲される装置で利用することが好適である。このような用途としては、特に限定されるものではないが、例えば、既述した携帯電話に代表される小型機器が挙げられる。
優れた屈曲性を確保するためには、中心層の厚みが薄ければ薄いほど望ましい。しかし波長８５０ｎｍ対応のマルチモード導波路のコアの寸法は、受光素子および発光素子への接続性を考慮し通常４０μｍ〜８０μｍである。本発明の光導波路を構成する中心層の厚みはコア厚みで規定されるため、中心層の厚みは、屈曲性能を高くしたい場合は４０μｍ、屈曲性能と接続の容易性の両方を勘案する場合は４０μｍから８０μｍの厚みで適宜定めることができる。
第２クラッド層の厚み（当該厚みとは、中心層の両側に位置する各々の第２クラッド層単体の厚みを意味する）は、塗布プロセスの安定性を考慮すると１０μｍ以上、より望ましくは２０μｍ以上が望ましい。また第２クラッド層自体は屈曲性能が高いため、厚膜化しても曲げ歪を吸収できる。しかし第２クラッド層が厚すぎると、小型機器への配線の都合上と、中心層に加わる実効曲率半径が小さくなることから、その厚みは３００μｍ以下、より望ましくは１５０μｍ以下が望ましい。
なお、光導波路には、その用途によって難燃性が要求される場合もある。光導波路を有する機器が発火した場合、光導波路が導火線の役目を果たすのを防ぐためである。難燃性は、特に小型機器で要求される場合が多い。
参考までに述べれば、難燃性規格としては、たとえばアメリカの Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ 社が定めたＵＬ−９４規格がある。これは試験片に炎を当て燃焼時間と滴下物の有無を確認する試験法である。小型機器に利用される高分子材料を利用した光導波路では少なくとも遅燃性「９４ＨＢ」、できれば自己消火性「９４Ｖ」規格が要求される。
参考までに述べれば、難燃性規格としては、たとえばアメリカの Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ 社が定めたＵＬ−９４規格がある。これは試験片に炎を当て燃焼時間と滴下物の有無を確認する試験法である。小型機器に利用される高分子材料を利用した光導波路では少なくとも遅燃性「９４ＨＢ」、できれば自己消火性「９４Ｖ」規格が要求される。
一方、本発明の光導波路に用いることができるエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂は難燃性に極めて乏しい。
このため、中心層に、エポキシ系樹脂およびアクリル系樹脂から選択される少なくとも１種の樹脂を含む場合には、第２クラッド層に、無機材料からなるフィラーが含まれていることが好ましい。これにより、光導波路の難燃性を向上させることができる。
また、これらのフィラーの使用は、通常、光導波路の屈曲性低下を招きやすい。しかし、本発明の光導波路では、第２クラッド層に、柔軟性に優れたシリコーン樹脂を利用しているため、上述した問題の発生を回避できる。
これに加えて、屈折率の低いシリコーン樹脂を利用しているため、コア層と第２クラッド層との屈折率差を大きく保つことが容易であるため、導波光を閉じ込める効果を容易に高くすることができる。それゆえ、フィラーの利用による損失増加も回避することが容易である。
このため、中心層に、エポキシ系樹脂およびアクリル系樹脂から選択される少なくとも１種の樹脂を含む場合には、第２クラッド層に、無機材料からなるフィラーが含まれていることが好ましい。これにより、光導波路の難燃性を向上させることができる。
また、これらのフィラーの使用は、通常、光導波路の屈曲性低下を招きやすい。しかし、本発明の光導波路では、第２クラッド層に、柔軟性に優れたシリコーン樹脂を利用しているため、上述した問題の発生を回避できる。
これに加えて、屈折率の低いシリコーン樹脂を利用しているため、コア層と第２クラッド層との屈折率差を大きく保つことが容易であるため、導波光を閉じ込める効果を容易に高くすることができる。それゆえ、フィラーの利用による損失増加も回避することが容易である。
なお、十分な難燃性を確保する観点からは、第２クラッド層に含まれるフィラーの含有量は１０質量％以上であることが好ましく、２０質量％以上であることがより好ましい。一方、フィラーの含有量が多すぎる場合には、光導波路の屈曲性が低下してしまう場合があるため含有量の上限は５０質量％以下であることが好ましく、４０質量％以下であることがより好ましい。
無機材料からなるフィラーとしては、公知の無機材料からなる粒子であれば特に限定されないが、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化シリコン（シリカ）、酸化チタン等を挙げることができる。
本発明の光導波路の作製に際しては、公知の光導波路製造方法を利用することができ、例えば、後述する本発明の光導波路製造方法を利用することができる。なお、本発明の光導波路の厚みが６０μｍ以下の場合は、後述する本発明の光導波路製造方法を利用することが特に好適である。
次に、本発明の光導波路の層構成の具体例について、図面を用いてより詳細に説明する。
図１は、本発明の光導波路の層構成の一例を示す模式断面図であり、光路に対して垂直に交わる面で光導波路を切断した場合の断面図を示したものである。図中、１００は中心層、１１０はコア層、１２０は（コア層１１０間に位置する）第１クラッド層、１２２は（中心層１００端部に位置する）第１クラッド層、２００、２００Ａ、２００Ｂは第２クラッド層、３００、３１０、３２０、３３０は光導波路を表す。
図１は、本発明の光導波路の層構成の一例を示す模式断面図であり、光路に対して垂直に交わる面で光導波路を切断した場合の断面図を示したものである。図中、１００は中心層、１１０はコア層、１２０は（コア層１１０間に位置する）第１クラッド層、１２２は（中心層１００端部に位置する）第１クラッド層、２００、２００Ａ、２００Ｂは第２クラッド層、３００、３１０、３２０、３３０は光導波路を表す。
図１（Ａ）に示す光導波路３００は、２本のコア層１１０と、これら２本のコア層１１０間に設けられた第１クラッド層１２０とからなる中心層１００の両面および両端側を覆うように第２クラッド層２００が設けられた構成を有するものである。
図１（Ｂ）に示す光導波路３１０は、図１（Ａ）に示す光導波路３００において中心層１００の両端部に第１クラッド層１２２を更に設けた構成を有するものである。
また、図１（Ｃ）に示す光導波路３２０は、２本のコア層１１０と、これら２本のコア層１１０間に設けられた第１クラッド層１２０と、コア層１１０の第１クラッド層１２０が設けられた側と反対側に設けられた第１クラッド層１２２とからなる中心層１００の両面のみを覆うように第２クラッド層２００Ａ、２００Ｂが設けられた構成を有するものである。
さらに、図１（Ｄ）に示す光導波路３３０は、複数本のコア層１１０を有する場合について示したものであり、コア層１１０の数が異なる以外は基本的な層構成は図１（Ｄ）に示す場合と同様である。
図１（Ｂ）に示す光導波路３１０は、図１（Ａ）に示す光導波路３００において中心層１００の両端部に第１クラッド層１２２を更に設けた構成を有するものである。
また、図１（Ｃ）に示す光導波路３２０は、２本のコア層１１０と、これら２本のコア層１１０間に設けられた第１クラッド層１２０と、コア層１１０の第１クラッド層１２０が設けられた側と反対側に設けられた第１クラッド層１２２とからなる中心層１００の両面のみを覆うように第２クラッド層２００Ａ、２００Ｂが設けられた構成を有するものである。
さらに、図１（Ｄ）に示す光導波路３３０は、複数本のコア層１１０を有する場合について示したものであり、コア層１１０の数が異なる以外は基本的な層構成は図１（Ｄ）に示す場合と同様である。
図２は、本発明の光導波路の端面部分の一例を示す模式断面図であり、具体的には中心層を構成するコア層の部分で切断した場合の断面図について示したものである。図中、１５０は透光性部材、１６０は支持体、１７０はミラー、その他の符号で示される部材は図１中に示したものと同様である。
端面部分は、図２（Ａ）に示されるように単純にコア層１１０の光路方向に対して垂直な面を成すように構成されていてもよいが、図２（Ｂ）に示すように必要に応じて、コア層１１０の光路方向に対して所定の角度θ１（例えば、４５度）を成すように構成されていてもよい。なお、このような傾斜した端面は、例えば、ダイシングブレードなどを利用して切削加工することにより形成することができる。
端面部分は、図２（Ａ）に示されるように単純にコア層１１０の光路方向に対して垂直な面を成すように構成されていてもよいが、図２（Ｂ）に示すように必要に応じて、コア層１１０の光路方向に対して所定の角度θ１（例えば、４５度）を成すように構成されていてもよい。なお、このような傾斜した端面は、例えば、ダイシングブレードなどを利用して切削加工することにより形成することができる。
また、コア層１１０の端部には、さらに図２（Ｃ）に示すようにミラー部を設けることもできる。
このミラー部は、コア層と同一の厚みを有し断面が方形状のブロックからなり、４隅の一端を基点としていずれか１辺と角度θ２（例えば、４５度）を成すように分離された２つの透光性部材１５０、支持体１６０を、分離面で重ね合わせたものであり、透光性部材１５０と支持体１６０との界面にはミラー１７０が配置されている。このミラー部は、透光性部材１５０側の部分がコア層１１０の端面部分に密着し、且つ、ミラー１７０がコア層１１０の光路方向に対して所定の角度θ２（例えば、４５度）を成すように配置されている。
このミラー部は、コア層と同一の厚みを有し断面が方形状のブロックからなり、４隅の一端を基点としていずれか１辺と角度θ２（例えば、４５度）を成すように分離された２つの透光性部材１５０、支持体１６０を、分離面で重ね合わせたものであり、透光性部材１５０と支持体１６０との界面にはミラー１７０が配置されている。このミラー部は、透光性部材１５０側の部分がコア層１１０の端面部分に密着し、且つ、ミラー１７０がコア層１１０の光路方向に対して所定の角度θ２（例えば、４５度）を成すように配置されている。
透光性部材１５０としては、伝搬光の波長に対して高い透過率を有する材料であれば特に制限なく利用できるが、光導波路の端面部分との接着性を確保するために例えばＵＶ硬化型光学接着剤（ＮＴＴアドバンステクノロジ社製）が利用できる。
支持体１６０としては、透明でも不透明な材料でもよく、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂などの樹脂材料が利用できる。
ミラー１７０としては、伝搬光の波長に対して高い反射率を有する材料であれば特に限定されないが、例えば、金、銀、アルミニウムやこれらの合金からなる金属膜を用いることができる。なお、これらの金属材料はＶＣＳＥＬとして用いられる波長８５０ｎｍの光に対しても高い反射率を有する点で好適である。
支持体１６０としては、透明でも不透明な材料でもよく、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂などの樹脂材料が利用できる。
ミラー１７０としては、伝搬光の波長に対して高い反射率を有する材料であれば特に限定されないが、例えば、金、銀、アルミニウムやこれらの合金からなる金属膜を用いることができる。なお、これらの金属材料はＶＣＳＥＬとして用いられる波長８５０ｎｍの光に対しても高い反射率を有する点で好適である。
ミラー部をコア層１１０の端面部分に取り付ける方法としては特に限定されないが、例えば、支持体１６０の角度θ２に切断された面にミラー１７０として金属膜を形成した部材を、光学接着剤を介して取り付けた後、中心層と共にクラッド層２００を形成する材料で被覆してしまう方法が挙げられる。
＜光導波路製造方法＞
本発明の光導波路製造方法は、コア層として機能する層を２層以上含み、且つ、前記コア層として機能する層と、クラッド層として機能する層とを交互に積層したフィルム（以下、「多層フィルム」と称す場合がある）を、該フィルムの厚み方向に対して切断することにより、２本以上のコア層と、互いに隣接する２本のコア層間に位置するクラッド層とを含む中心層を形成する中心層形成工程と、前記中心層の外周面を、クラッド層として機能する材料により被覆する被覆工程とを経て、光導波路を作製することを特徴とする。
本発明の光導波路製造方法は、コア層として機能する層を２層以上含み、且つ、前記コア層として機能する層と、クラッド層として機能する層とを交互に積層したフィルム（以下、「多層フィルム」と称す場合がある）を、該フィルムの厚み方向に対して切断することにより、２本以上のコア層と、互いに隣接する２本のコア層間に位置するクラッド層とを含む中心層を形成する中心層形成工程と、前記中心層の外周面を、クラッド層として機能する材料により被覆する被覆工程とを経て、光導波路を作製することを特徴とする。
本発明の光導波路製造方法を利用すれば、多層フィルムをその厚み方向に切断する際に、その切断間隔を任意に選択できるため、中心層の薄膜化、すなわち光導波路の薄膜化が極めて容易である。
なお、切断間隔（ここでは切断されて形成される中心層の厚みを意味する）としては、作製する光導波路の用途にもよるが、例えば、携帯電話などの小型機器で利用する光導波路を作製する場合には、３０μｍ〜１００μｍの範囲内が好ましく、４０μｍ〜６０μｍの範囲内がより好ましい。
切断間隔が１００μｍを超える場合には、携帯電話などの小型機器に対応した屈曲性能をもつ光導波路を作製することが困難となる場合がある。一方、切断間隔が ３０μｍ未満では、切断自体が困難となる場合がある。
なお、切断間隔（ここでは切断されて形成される中心層の厚みを意味する）としては、作製する光導波路の用途にもよるが、例えば、携帯電話などの小型機器で利用する光導波路を作製する場合には、３０μｍ〜１００μｍの範囲内が好ましく、４０μｍ〜６０μｍの範囲内がより好ましい。
切断間隔が１００μｍを超える場合には、携帯電話などの小型機器に対応した屈曲性能をもつ光導波路を作製することが困難となる場合がある。一方、切断間隔が ３０μｍ未満では、切断自体が困難となる場合がある。
多層フィルムは、スピンコートを繰り返したり、ロールコーターを用いることによって、容易に各層１μｍ程度の厚み精度で作製することができる。そして多層フィルムを構成する各層の厚みがそのままコア幅およびコアピッチとなる。また、多層フィルムの層構成や各層の厚みを選択することにより所望のコア幅、コアピッチおよびコア個数を有する光導波路を製造することができる。このように本発明の光導波路製造方法では、所望のコア幅やコアピッチを得るためのコアパターン形成工程が不要なため、この点で、製造工程をより簡易化できるというメリットもある。
多層フィルムに含まれるコア層として機能する層の数は２以上であれば特に限定されず、作製する光導波路の用途に応じて適宜選択できる。なお、コアとして機能する層の数の上限は特に限定されないが、製造上の容易さの観点から、多層フィルムの厚み、すなわち作製する光導波路の幅は１ｍｍ以下以下であることが好ましい。また、多層フィルムの表裏面を構成する層は、クラッド層として機能する層、又は、コア層として機能する層のいずれであってもよい。
多層フィルムの切断方法としては、切断面の面粗さが光導波路のコア層として適用可能な加工法ならばどのような方法でも適用できるが、スループット、切断面精度、切断装置価格のバランスから、ダイシングソーによる切断が望ましい。
多層フィルムの切断方法としては、切断面の面粗さが光導波路のコア層として適用可能な加工法ならばどのような方法でも適用できるが、スループット、切断面精度、切断装置価格のバランスから、ダイシングソーによる切断が望ましい。
また、被覆工程の実施形態としては特に限定されるものではなく、例えば、クラッド層として機能する材料を溶解させた溶液中に、中心層を構成する部材を浸漬した後引き上げるディッピング法など、公知の塗膜形成方法が利用できる。
しかしながら、被覆工程は、（１）凹部を有する成形型の凹部の底部にクラッド層として機能する第１の材料を配置する工程と、（２）凹部の底部に配置された第１の材料上に、中心層を有する部材を配置する工程と、（３）凹部の底部に配置された第１の材料および中心層を被覆するように、クラッド層として機能する第２の材料を配置する工程と、を含むものであることが好ましい。
しかしながら、被覆工程は、（１）凹部を有する成形型の凹部の底部にクラッド層として機能する第１の材料を配置する工程と、（２）凹部の底部に配置された第１の材料上に、中心層を有する部材を配置する工程と、（３）凹部の底部に配置された第１の材料および中心層を被覆するように、クラッド層として機能する第２の材料を配置する工程と、を含むものであることが好ましい。
このような成形型を利用して中心層を被覆するクラッド層を形成することにより、新たな切断などの追加工程なしに、所望の寸法を持つ光導波路を作製することができる。
なお、成形型としては、その凹部の内壁面がクラッド層を構成する材料に対して離型性を有するものが用いられる。凹部の内壁面に離型性を付与するためには、成形型を構成する材料そのものが離型性を有するものであってもよく、凹部の内壁面に離型剤をコーティング処理してもよい。
例えば、クラッド層を構成する材料として、熱や紫外線などの付与によって硬化するシリコーン樹脂を用いる場合、この材料が硬化した際に接着しない材料、すなわち表面に水酸基をもたない樹脂、たとえばＰＥ（ポリエチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ポリオレフィンなどが好適に用いられる。
なお、成形型としては、その凹部の内壁面がクラッド層を構成する材料に対して離型性を有するものが用いられる。凹部の内壁面に離型性を付与するためには、成形型を構成する材料そのものが離型性を有するものであってもよく、凹部の内壁面に離型剤をコーティング処理してもよい。
例えば、クラッド層を構成する材料として、熱や紫外線などの付与によって硬化するシリコーン樹脂を用いる場合、この材料が硬化した際に接着しない材料、すなわち表面に水酸基をもたない樹脂、たとえばＰＥ（ポリエチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ポリオレフィンなどが好適に用いられる。
コア層およびクラッド層を構成する材料は、コア層の屈折率が、クラッド層の屈折率の屈折率よりも大きく且つ伝送する光に対して高い透過性が得られるように、材料の種類や、（２種類の材料を混合して用いる場合は）そのブレンド比が選択される。
また、コア層とクラッド層との屈折率差は０．０２以上であることが好ましく、０．０３以上であることがより好ましい。本発明の光導波路製造方法を利用して屈曲性を有する光導波路を作製する場合、屈折率差が０．０２未満の場合には、伝搬損失が大きくなる場合がある。なお、屈折率差の上限値は特に限定されないが、材料の入手容易性等の実用上の観点からは０．５以下であることが好ましく、０．３以下であることがより好ましい。コア層を構成する材料の透過損失としては、伝送する光の波長域において０．３ｄＢ／ｃｍ以下であることが好ましく、０．１ｄＢ／ｃｍ以下であることがより好ましい。
また、光導波路に対して屈曲性を付与したい場合には、コア層およびクラッド層を構成する材料として、樹脂を用いることが好適である。
また、コア層とクラッド層との屈折率差は０．０２以上であることが好ましく、０．０３以上であることがより好ましい。本発明の光導波路製造方法を利用して屈曲性を有する光導波路を作製する場合、屈折率差が０．０２未満の場合には、伝搬損失が大きくなる場合がある。なお、屈折率差の上限値は特に限定されないが、材料の入手容易性等の実用上の観点からは０．５以下であることが好ましく、０．３以下であることがより好ましい。コア層を構成する材料の透過損失としては、伝送する光の波長域において０．３ｄＢ／ｃｍ以下であることが好ましく、０．１ｄＢ／ｃｍ以下であることがより好ましい。
また、光導波路に対して屈曲性を付与したい場合には、コア層およびクラッド層を構成する材料として、樹脂を用いることが好適である。
特に、中心層の外周面を被覆するクラッド層として機能する材料は、シリコーン樹脂を含むものであることが好ましい。
この場合、中心層の両面にシリコーン樹脂を含むクラッド層が配置されることになるため、光導波路を曲げた際に生じる曲げ歪は柔らかいシリコーン樹脂に加わることになる。それゆえ、屈曲性に優れた光導波路を作製することができる。
この場合、中心層の両面にシリコーン樹脂を含むクラッド層が配置されることになるため、光導波路を曲げた際に生じる曲げ歪は柔らかいシリコーン樹脂に加わることになる。それゆえ、屈曲性に優れた光導波路を作製することができる。
また、中心層の外周面を被覆するクラッド層として機能する材料は、無機材料からなるフィラーを分散させたシリコーン樹脂であることがより好ましい。この場合、光導波路の難燃性を向上させることができる。
なお、無機材料からなるフィラーとしては、公知の無機材料からなる粒子であれば特に限定されないが、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化シリコン（シリカ）、酸化チタン等を挙げることができる。
なお、無機材料からなるフィラーとしては、公知の無機材料からなる粒子であれば特に限定されないが、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化シリコン（シリカ）、酸化チタン等を挙げることができる。
次に、本発明の光導波路製造方法の具体例を図面を用いてより詳細に説明する。
図３は、本発明の光導波路製造方法の一例を示す模式図であり、図３（Ａ）は、光導波路の製造に用いる多層フィルムの模式断面図を示したものであり、図３（Ｂ）は、多層フィルムを台に固定した状態を示した模式断面図であり、図３（Ｃ）は多層フィルムを切断して、中心層となりえる部材を形成した後の状態を示した模式断面図であり、図３（Ｄ）は、凹部を有する成形型の凹部にクラッド層として機能する材料を配置した状態を示した模式断面図であり、図３（Ｅ）は、成形型の凹部内に配置されたクラッド層として機能する材料上に中心層となりえる部材を配置した状態を示した模式断面図であり、図３（Ｆ）は、成形型の凹部内に配置されたクラッド層として機能する材料および中心層となりえる部材を被覆するように、さらに成形型の凹部内にクラッド層として機能する材料を配置した状態を示した模式断面図であり、図３（Ｇ）は、成形型から取り出した光導波路の模式断面図である。
図３は、本発明の光導波路製造方法の一例を示す模式図であり、図３（Ａ）は、光導波路の製造に用いる多層フィルムの模式断面図を示したものであり、図３（Ｂ）は、多層フィルムを台に固定した状態を示した模式断面図であり、図３（Ｃ）は多層フィルムを切断して、中心層となりえる部材を形成した後の状態を示した模式断面図であり、図３（Ｄ）は、凹部を有する成形型の凹部にクラッド層として機能する材料を配置した状態を示した模式断面図であり、図３（Ｅ）は、成形型の凹部内に配置されたクラッド層として機能する材料上に中心層となりえる部材を配置した状態を示した模式断面図であり、図３（Ｆ）は、成形型の凹部内に配置されたクラッド層として機能する材料および中心層となりえる部材を被覆するように、さらに成形型の凹部内にクラッド層として機能する材料を配置した状態を示した模式断面図であり、図３（Ｇ）は、成形型から取り出した光導波路の模式断面図である。
ここで、図中、４００はコア層（又はコア層として機能する層）、４１０はクラッド層（又はクラッド層として機能する層）、４２０は多層フィルム、４２０Ａは中心層（又は中心層となりえる部材）、４３０Ａはクラッド層として機能する材料、４３０Ｂはクラッド層（クラッド層として機能する材料４３０Ａを硬化させたもの）、５００は台、５１０は粘着層、６００は成形型、６１０は凹部を表す。
ます、図３（Ａ）に示す多層フィルム４２０を準備する。この多層フィルム４２０は、クラッド層として機能する層４１０とコア層として機能する層４００とを交互に積層したものであり、３層のクラッド層として機能する層４１０と２層のコア層として機能する層４００とを有する。なお、作製される光導波路のコアピッチは、中央に位置するコア層として機能する層４１０の厚みにより制御できる。
続いて、この多層フィルム４２０を台５００の上に、両面テープや接着剤などの粘着層を介して固定する（図３（Ｂ））。この状態で、多層フィルム４２０をダイシングソーなどを利用して多層フィルム４２０の厚み方向に切断することにより、中心層となりえる部材４２０Ａを切り出す（図３（Ｃ））。この際、多層フィルム４２０の幅方向に切断間隔を選択することにより、中心層となりえる部材４２０Ａの厚みを制御することができる。
一方、中心層４２０Ａを被覆するクラッド層４３０を形成するために、凹部６１０を有する成形型６００の凹部６１０に、凹部６１０の底面から半分ぐらいの深さまでクラッド層として機能する材料４３０Ａを配置する（図３（Ｄ））。
その後、台５００から剥離した中心層となりえる部材４２０Ａを、切断面が水平方向となるようにクラッド層として機能する材料４３０Ａ上に配置して、クラッド層として機能する材料４３０Ａ中に半分程度沈み込むように押し込む（図３（Ｅ））。
この状態で、中心層となりえる部材４２０Ａを覆うと共に凹部６１０全体が埋め込まれるように、凹部６１０にクラッド層として機能する材料４３０Ａを配置する（図３（Ｆ））。続いて、クラッド層として機能する材料４３０Ａを硬化させる刺激（光や熱など）を付与してクラッド層として機能する材料４３０Ａを硬化させた後、成形型６００から中心層４２０Ａがクラッド層４３０Ｂで被覆された光導波路を剥離して取り出すことができる（図３（Ｇ））。
その後、台５００から剥離した中心層となりえる部材４２０Ａを、切断面が水平方向となるようにクラッド層として機能する材料４３０Ａ上に配置して、クラッド層として機能する材料４３０Ａ中に半分程度沈み込むように押し込む（図３（Ｅ））。
この状態で、中心層となりえる部材４２０Ａを覆うと共に凹部６１０全体が埋め込まれるように、凹部６１０にクラッド層として機能する材料４３０Ａを配置する（図３（Ｆ））。続いて、クラッド層として機能する材料４３０Ａを硬化させる刺激（光や熱など）を付与してクラッド層として機能する材料４３０Ａを硬化させた後、成形型６００から中心層４２０Ａがクラッド層４３０Ｂで被覆された光導波路を剥離して取り出すことができる（図３（Ｇ））。
なお、端面部分が、図２（Ａ）に示されるように単純にコア層１１０の光路方向に対して垂直な面を成すように構成された光導波路を作製したい場合には、多層フィルムとして、図４に示す形状を有するものを用いることができる。ここで、図４は、光導波路の作製に用いる多層フィルムの形状の一例を示す概略模式図であり、図４（Ａ）は多層フィルムの平面図を表し、図４（Ｂ）は多層フィルムの側面図（図４（Ａ）において、矢印Ａ方向から見た側面図）を表す。また、図中、４２０は多層フィルムを表し、点線は多層フィルム４２０の切断方向を示す。なお、図４中、多層フィルム４２０を構成する各々の層（コア層として機能する層、クラッド層として機能する層）については記載を省略してある。
図４に示す例では、長方形状で端面が垂直に切断された多層フィルム４２０を用い、この多層フィルム４２０の長辺と平行（図中、点線方向）に切断する工程を経て光導波路を作製する。
図４に示す例では、長方形状で端面が垂直に切断された多層フィルム４２０を用い、この多層フィルム４２０の長辺と平行（図中、点線方向）に切断する工程を経て光導波路を作製する。
また、端面部分が、図２（Ｂ）コア層１１０の光路方向に対して所定の角度θ１（例えば、４５度）を成すように構成された光導波路を作製したい場合には、図４に示す多層フィルム４２０を、その長辺に対して所定の角度を成すように更に切断すればよい。
図５は、光導波路の作製に用いる多層フィルムの形状の他の例を示す概略模式図であり、図５中に示す符号４２０および点線は図４に示すものと同様である。また、長方形の多層フィルム４２０の４隅のうち、対向する２隅の一方および他方をそれぞれ通過し、且つ、長辺に対して角度θａ、θｂ（但し、θａ、θｂは、それぞれ０を超え９０度未満の範囲の角度）を成す２本の一点鎖線も切断ラインを示す。
図５に示す例において、例えば、角度θａ＝θｂ＝４５度とした場合、光導波路の一方の端面から入射する光の伝搬方向と、他方の端面から照射される光の伝搬方向とを平行且つ同一方向とすることができる。
図５は、光導波路の作製に用いる多層フィルムの形状の他の例を示す概略模式図であり、図５中に示す符号４２０および点線は図４に示すものと同様である。また、長方形の多層フィルム４２０の４隅のうち、対向する２隅の一方および他方をそれぞれ通過し、且つ、長辺に対して角度θａ、θｂ（但し、θａ、θｂは、それぞれ０を超え９０度未満の範囲の角度）を成す２本の一点鎖線も切断ラインを示す。
図５に示す例において、例えば、角度θａ＝θｂ＝４５度とした場合、光導波路の一方の端面から入射する光の伝搬方向と、他方の端面から照射される光の伝搬方向とを平行且つ同一方向とすることができる。
また、コア層１１０端面に図２（Ｃ）に示すようなミラー部を取り付けた光導波路を作製したい場合には、例えば、多層フィルム４２０の端面にミラー部を取り付けた後に、切断することができる。
図６は、光導波路の作製に用いる多層フィルムの形状の他の例を示す概略模式図であり、図６中に示す符号４２０および点線は図４に示すものと同様である。また、符号１５０、１６０、１７０は図２（Ｃ）に示すものと同様である。
図６は、光導波路の作製に用いる多層フィルムの形状の他の例を示す概略模式図であり、図６中に示す符号４２０および点線は図４に示すものと同様である。また、符号１５０、１６０、１７０は図２（Ｃ）に示すものと同様である。
図６に示す例は、多層フィルム４２０の一方の短辺側の端面と、片面が鋸刃状に加工され且つ鋸刃状の面にミラー１７０が形成された支持体１６０の鋸刃状の面とを、光学接着剤（硬化後に透光性部材１５０となる部材）により接着した後、点線に沿って切断する場合を示したものである。なお、接着は、切断ライン（点線）と鋸刃状の面の頂部および谷部とが略一致するように行う（すなわち、支持体１６０としては、鋸刃状の面の凹凸ピッチが切断間隔と略一致するものを用いる）。この後、被覆工程を実施することにより、図２（Ｃ）に示す構造を有する光導波路を得ることができる。
なお、切断に際しては、鋸刃状の面の頂部および谷部をアライメントマークとして利用できるため、切断時の位置決めが容易となる上に、切断精度を向上させることもできる。
なお、切断に際しては、鋸刃状の面の頂部および谷部をアライメントマークとして利用できるため、切断時の位置決めが容易となる上に、切断精度を向上させることもできる。
また、図６に示す支持体１６０の鋸刃状の面は、”△”状（二等辺三角形状）の山が繰り返されたものであるが、これに限定されるものではなく、例えば、”Δ”状（直角三角形状）の山が繰り返されたものであってもよい。
ミラー１７０付きの支持体１６０の作製方法としては特に限定されないが、例えば、樹脂製シートをスタンパ加工により片面に鋸刃状の面が形成した部材に、真空蒸着やスパッタリング等によって、ミラー１７０を形成する金属膜を形成した後、この部材を、多層フィルム４２０の厚みに対応するように切断したものを利用できる。
ミラー１７０付きの支持体１６０の作製方法としては特に限定されないが、例えば、樹脂製シートをスタンパ加工により片面に鋸刃状の面が形成した部材に、真空蒸着やスパッタリング等によって、ミラー１７０を形成する金属膜を形成した後、この部材を、多層フィルム４２０の厚みに対応するように切断したものを利用できる。
以下、本発明を実施例を挙げて説明するが、本発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。
（実施例１）
−光導波路の作製−
図３に示す手順によって、図１（Ｂ）に示す構造を有する光導波路を以下の手順で作製した。
まず、引張弾性率１．５ＧＰａ、波長８５０ｎｍでの屈折率１．６０、材料損失０．０６ｄＢ／ｃｍのコア層用エポキシ樹脂Ａ（ＮＴＴアドバンステクノロジ社製）、および、引張弾性率１．５ＧＰａ、波長８５０ｎｍでの屈折率１．５３の第１クラッド層用エポキシ樹脂Ｂ（ＮＴＴアドバンステクノロジ社製）が交互に合計５層積層された多層フィルムを準備した。各層の厚みはＢ層／Ａ層／Ｂ層／Ａ層／Ｂ層＝１０／４５／２０５／４５／１０μｍである（但し、「Ａ層」はエポキシ樹脂Ａからなる層、「Ｂ層」はエポキシ樹脂Ｂからなる層を意味する）。また多層フィルムの大きさは１２５ｍｍ×５０ｍｍである。
−光導波路の作製−
図３に示す手順によって、図１（Ｂ）に示す構造を有する光導波路を以下の手順で作製した。
まず、引張弾性率１．５ＧＰａ、波長８５０ｎｍでの屈折率１．６０、材料損失０．０６ｄＢ／ｃｍのコア層用エポキシ樹脂Ａ（ＮＴＴアドバンステクノロジ社製）、および、引張弾性率１．５ＧＰａ、波長８５０ｎｍでの屈折率１．５３の第１クラッド層用エポキシ樹脂Ｂ（ＮＴＴアドバンステクノロジ社製）が交互に合計５層積層された多層フィルムを準備した。各層の厚みはＢ層／Ａ層／Ｂ層／Ａ層／Ｂ層＝１０／４５／２０５／４５／１０μｍである（但し、「Ａ層」はエポキシ樹脂Ａからなる層、「Ｂ層」はエポキシ樹脂Ｂからなる層を意味する）。また多層フィルムの大きさは１２５ｍｍ×５０ｍｍである。
この多層フィルムをダイシングテープに貼り付けて、ダイシングソー（ディスコ社製ＤＡＤ３２１）に固定する。幅５０μｍのダイシングブレードを用いて送りピッチ９５μｍで切断することにより、幅４５μｍの中心層となる部材を形成する。なお長手方向はダイシングソーにより１２０ｍｍ長に切断した。
切断して得られた中心層となる部材のそれぞれをピンセットで剥がしてポリエチレン製の成形型にセットした。この成形型には深さ０．３ｍｍ、幅１．５ｍｍ、長さ１２０ｍｍの凹部が設けられている。そして、この凹部に予め、凹部の底部から高さ０．１５ｍｍところまで波長８５０ｎｍでの屈折率１．４の熱硬化型シリコーン樹脂（信越シリコーン社製）が塗布されている。中心層となる部材は、導波路コア端断面に熱硬化型シリコーン樹脂が接着しないように予めフッ素フィルムで保護した上で、この凹部の幅方向の中心に設置した。そして、この上から更に凹部全体が完全に埋るように前記シリコーン樹脂を厚み０．１５ｍｍで塗布した後、８０℃で１時間熱処理した。これにより長さ１２０ｍｍ、厚み３００μｍ、コア径４５μｍ、２本のコア層間ピッチ２５０μｍの光導波路を得た。
−光導波路の評価−
得られた光導波路については、光導波路を直線状に伸ばした状態の伝搬損失と、光導波路の長手方向の１点を曲率半径が１ｍｍとなるように屈曲させた場合の伝搬損失の増加量（＝屈曲状態の伝搬損失−直線状態の伝搬損失）と、光導波路の長手方向の１点を曲率半径が１ｍｍとなるように連続して１０万回屈曲させた後の挿入損失の増加量（＝繰り替し屈曲テスト後の伝搬損失−繰り替し屈曲テスト前の伝搬損失）と、を評価した。
その結果、直線状態の伝搬損失は０．０８ｄＢ／ｃｍ、屈曲時の挿入損失増加量は０．１ｄＢ以下、１０万回の繰り返し屈曲後の挿入損失増加量は０．１ｄＢ以下であった。
またこの光導波路を水平に置いて、片端から燃焼させたところ、その燃焼が進む速度は６０ｍｍ/分相当であった。
以上の評価結果を表１に示す。
得られた光導波路については、光導波路を直線状に伸ばした状態の伝搬損失と、光導波路の長手方向の１点を曲率半径が１ｍｍとなるように屈曲させた場合の伝搬損失の増加量（＝屈曲状態の伝搬損失−直線状態の伝搬損失）と、光導波路の長手方向の１点を曲率半径が１ｍｍとなるように連続して１０万回屈曲させた後の挿入損失の増加量（＝繰り替し屈曲テスト後の伝搬損失−繰り替し屈曲テスト前の伝搬損失）と、を評価した。
その結果、直線状態の伝搬損失は０．０８ｄＢ／ｃｍ、屈曲時の挿入損失増加量は０．１ｄＢ以下、１０万回の繰り返し屈曲後の挿入損失増加量は０．１ｄＢ以下であった。
またこの光導波路を水平に置いて、片端から燃焼させたところ、その燃焼が進む速度は６０ｍｍ/分相当であった。
以上の評価結果を表１に示す。
また、得られた光導波路のコアピッチは誤差２μｍ以下であり、さらに受発光素子へＵＶ硬化型光学接着剤（波長３６５ｎｍの強度１００ｍＷ／ｃｍ２で３０秒）で固定した際も誤差４μｍ以下で接着可能であり、その接続損失は無視できる値であった。
（実施例２）
実施例１において、第２クラッド層の形成に用いたシリコーン樹脂の代わりに、このシリコーン樹脂１００質量部に対してフィラー（水酸化アルミニウム、平均粒子径２００ｎｍ）３０質量部を混合したものを用い、且つ、シリコーン樹脂を常温（２５℃）で２４時間放置することにより硬化させた以外は、実施例１と同様にして光導波路を作製した。評価結果を表１に示す。
実施例１において、第２クラッド層の形成に用いたシリコーン樹脂の代わりに、このシリコーン樹脂１００質量部に対してフィラー（水酸化アルミニウム、平均粒子径２００ｎｍ）３０質量部を混合したものを用い、且つ、シリコーン樹脂を常温（２５℃）で２４時間放置することにより硬化させた以外は、実施例１と同様にして光導波路を作製した。評価結果を表１に示す。
（実施例３）
実施例１において、多層フィルムを構成するＡ層用の樹脂として、引張弾性率１．６ＧＰａ、波長８５０ｎｍでの屈折率１．６、材料損失０．０８ｄＢ／ｃｍのコア層用 アクリル樹脂Ａ（ＮＴＴアドバンステクノロジ社製）を用い、且つ、多層フィルムを構成するＢ層用の樹脂として、引張弾性率１．６ＧＰａ、波長８５０ｎｍでの屈折率 １．５、材料損失０．１ｄＢ／ｃｍの第１クラッド層用アクリル樹脂Ｂ（ＮＴＴアドバンステクノロジ社製）を用いた以外は実施例１と同様にして光導波路を作製した。評価結果を表１に示す。
実施例１において、多層フィルムを構成するＡ層用の樹脂として、引張弾性率１．６ＧＰａ、波長８５０ｎｍでの屈折率１．６、材料損失０．０８ｄＢ／ｃｍのコア層用 アクリル樹脂Ａ（ＮＴＴアドバンステクノロジ社製）を用い、且つ、多層フィルムを構成するＢ層用の樹脂として、引張弾性率１．６ＧＰａ、波長８５０ｎｍでの屈折率 １．５、材料損失０．１ｄＢ／ｃｍの第１クラッド層用アクリル樹脂Ｂ（ＮＴＴアドバンステクノロジ社製）を用いた以外は実施例１と同様にして光導波路を作製した。評価結果を表１に示す。
（実施例４）
実施例１において、多層フィルムを構成するＡ層用の樹脂として、引張弾性率１．２ＧＰａ、波長８５０ｎｍでの屈折率１．５３、材料損失０．０３ｄＢ／ｃｍのコア層用ポリシラン樹脂Ａ（日本ペイント社製）を用い、且つ、多層フィルムを構成するＢ層用の樹脂として、引張弾性率１．２ＧＰａ、波長８５０ｎｍでの屈折率１．５０、材料損失 ０．０３ｄＢ／ｃｍの第１クラッド層用 ポリシラン樹脂Ｂ（日本ペイント社製）を用いた以外は実施例１と同様にして光導波路を作製した。評価結果を表１に示す。
実施例１において、多層フィルムを構成するＡ層用の樹脂として、引張弾性率１．２ＧＰａ、波長８５０ｎｍでの屈折率１．５３、材料損失０．０３ｄＢ／ｃｍのコア層用ポリシラン樹脂Ａ（日本ペイント社製）を用い、且つ、多層フィルムを構成するＢ層用の樹脂として、引張弾性率１．２ＧＰａ、波長８５０ｎｍでの屈折率１．５０、材料損失 ０．０３ｄＢ／ｃｍの第１クラッド層用 ポリシラン樹脂Ｂ（日本ペイント社製）を用いた以外は実施例１と同様にして光導波路を作製した。評価結果を表１に示す。
（実施例５）
実施例１において、層構成がＡ層／Ｂ層／Ａ層（＝４５／２０５／４５μｍ）である多層フィルムを用いた以外は、実施例１と同様にして光導波路を作製した。評価結果を表１に示す。
実施例１において、層構成がＡ層／Ｂ層／Ａ層（＝４５／２０５／４５μｍ）である多層フィルムを用いた以外は、実施例１と同様にして光導波路を作製した。評価結果を表１に示す。
（実施例６）
実施例２において、層構成がＡ層／Ｂ層／Ａ層（＝４５／２０５／４５μｍ）である多層フィルムを用いた以外は、実施例１と同様にして光導波路を作製した。評価結果を表１に示す。
実施例２において、層構成がＡ層／Ｂ層／Ａ層（＝４５／２０５／４５μｍ）である多層フィルムを用いた以外は、実施例１と同様にして光導波路を作製した。評価結果を表１に示す。
（比較例１）
実施例１において、多層フィルムを構成するＡ層用の樹脂として、引張弾性率１．８ＧＰａ、波長８５０ｎｍでの屈折率 １．５４、材料損失 ０．０４ｄＢ／ｃｍのコア層用ファンクショナルノルボルネン樹脂Ａ（ＪＳＲ社製）を用い、且つ、多層フィルムを構成するＢ層用の樹脂として、引張弾性率１．８ＧＰａ、波長８５０ｎｍでの屈折率１．５１、材料損失 ０．０４ｄＢ／ｃｍの第１クラッド層用ファンクショナルノルボルネン樹脂Ｂ（ＪＳＲ社製）を用いた以外は実施例１と同様にして光導波路を作製した。評価結果を表１に示す。
実施例１において、多層フィルムを構成するＡ層用の樹脂として、引張弾性率１．８ＧＰａ、波長８５０ｎｍでの屈折率 １．５４、材料損失 ０．０４ｄＢ／ｃｍのコア層用ファンクショナルノルボルネン樹脂Ａ（ＪＳＲ社製）を用い、且つ、多層フィルムを構成するＢ層用の樹脂として、引張弾性率１．８ＧＰａ、波長８５０ｎｍでの屈折率１．５１、材料損失 ０．０４ｄＢ／ｃｍの第１クラッド層用ファンクショナルノルボルネン樹脂Ｂ（ＪＳＲ社製）を用いた以外は実施例１と同様にして光導波路を作製した。評価結果を表１に示す。
（比較例２）
実施例１において、成形型の凹部に充填する樹脂として、常温硬化型のフッ素樹脂（フロロテクノロジー社製、ＦＧ−３０３０Ｚ−４０）を用いて導波路全体の厚みを１８０μｍとして、常温硬化によりこの樹脂を硬化処理した以外は実施例１と同様にして光導波路を作製した。評価結果を表１に示す。
実施例１において、成形型の凹部に充填する樹脂として、常温硬化型のフッ素樹脂（フロロテクノロジー社製、ＦＧ−３０３０Ｚ−４０）を用いて導波路全体の厚みを１８０μｍとして、常温硬化によりこの樹脂を硬化処理した以外は実施例１と同様にして光導波路を作製した。評価結果を表１に示す。
（比較例３）
銅をコーティングしたシリコンウエハ上にスピンコートにより、引張弾性率１．５ＧＰａ、波長８５０ｎｍの屈折率１．５１、材料損失０．０６ｄＢ／ｃｍのクラッド用ＵＶ硬化型エポキシ樹脂Ｃ（ＮＴＴアドバンステクノロジ社製）を厚み５０μｍ積層し、ＵＶ露光硬化した。次に同様にスピンコートにより、引張弾性率１．５ＧＰａ、波長８５０ｎｍの屈折率１．５７、材料損失０．０６ｄＢ／ｃｍのコア用ＵＶ硬化型エポキシ樹脂Ｄ（ＮＴＴアドバンステクノロジ社製）を厚み５０μｍ積層し、コアパターンに対応したフォトマスクを通してアライナーでＵＶ露光し、有機溶媒で未硬化樹脂を洗い流すことによってコアパターンを形成した。さらに同様に樹脂ＣをスピンコートとＵＶ露光で５０μｍ積層した。ポストベークを１２０度で３０分行った後、ダイシングソーで長さ１２０ｍｍ、幅１．５ｍｍの形状をに切断し、アルカリ液に基板を付けて銅を溶かすことによって、基板から剥離し、クラッド樹脂Ｃにコアが埋め込まれた構造の光導波路を作製した。評価結果を表１に示す。
銅をコーティングしたシリコンウエハ上にスピンコートにより、引張弾性率１．５ＧＰａ、波長８５０ｎｍの屈折率１．５１、材料損失０．０６ｄＢ／ｃｍのクラッド用ＵＶ硬化型エポキシ樹脂Ｃ（ＮＴＴアドバンステクノロジ社製）を厚み５０μｍ積層し、ＵＶ露光硬化した。次に同様にスピンコートにより、引張弾性率１．５ＧＰａ、波長８５０ｎｍの屈折率１．５７、材料損失０．０６ｄＢ／ｃｍのコア用ＵＶ硬化型エポキシ樹脂Ｄ（ＮＴＴアドバンステクノロジ社製）を厚み５０μｍ積層し、コアパターンに対応したフォトマスクを通してアライナーでＵＶ露光し、有機溶媒で未硬化樹脂を洗い流すことによってコアパターンを形成した。さらに同様に樹脂ＣをスピンコートとＵＶ露光で５０μｍ積層した。ポストベークを１２０度で３０分行った後、ダイシングソーで長さ１２０ｍｍ、幅１．５ｍｍの形状をに切断し、アルカリ液に基板を付けて銅を溶かすことによって、基板から剥離し、クラッド樹脂Ｃにコアが埋め込まれた構造の光導波路を作製した。評価結果を表１に示す。
１００ 中心層
１１０ コア層
１２０ （コア層１１０間に位置する）第１クラッド層
１２２ （中心層１００端部に位置する）第１クラッド層
１５０ 透光性部材
１６０ 支持体
１７０ ミラー
２００、２００Ａ、２００Ｂ 第２クラッド層
３００、３１０、３２０、３３０ 光導波路
４００ コア層（又はコア層として機能する層）
４１０ クラッド層（又はクラッド層として機能する層）
４２０ 多層フィルム
４２０Ａ 中心層（又は中心層となりえる部材）
４３０Ａ クラッド層として機能する材料
４３０Ｂ クラッド層（クラッド層として機能する材料４３０Ａを硬化させたもの）
５００ 台
５１０ 粘着層
６００ 成形型
６１０ 凹部
１１０ コア層
１２０ （コア層１１０間に位置する）第１クラッド層
１２２ （中心層１００端部に位置する）第１クラッド層
１５０ 透光性部材
１６０ 支持体
１７０ ミラー
２００、２００Ａ、２００Ｂ 第２クラッド層
３００、３１０、３２０、３３０ 光導波路
４００ コア層（又はコア層として機能する層）
４１０ クラッド層（又はクラッド層として機能する層）
４２０ 多層フィルム
４２０Ａ 中心層（又は中心層となりえる部材）
４３０Ａ クラッド層として機能する材料
４３０Ｂ クラッド層（クラッド層として機能する材料４３０Ａを硬化させたもの）
５００ 台
５１０ 粘着層
６００ 成形型
６１０ 凹部
Claims (7)
- 同一面上に位置するように配置された２本以上のコア層および互いに隣り合う２本のコア層間に設けられた第１クラッド層を含む中心層と、
前記中心層の少なくとも表裏両面に設けられた第２クラッド層と、を有し、
前記コア層および前記第１クラッド層の少なくとも前記第２クラッド層と接する側の面が、水酸基を有する樹脂、および、主鎖にケイ素−ケイ素結合を含む樹脂から選択される少なくともいずれか一方の樹脂を含み、且つ、
前記第２クラッド層がシリコーン樹脂を含むことを特徴とする光導波路。 - 前記中心層に、エポキシ系樹脂およびアクリル系樹脂から選択される少なくとも１種の樹脂を含み、且つ、
前記第２クラッド層に、無機材料からなるフィラーが含まれていることを特徴とする請求項１に記載の光導波路。 - コア層として機能する層を２層以上含み、且つ、前記コア層として機能する層と、クラッド層として機能する層とを交互に積層したフィルムを、該フィルムの厚み方向に対して切断することにより、２本以上のコア層と、互いに隣接する２本のコア層間に位置するクラッド層とを含む中心層を形成する中心層形成工程と、
前記中心層の外周面を、クラッド層として機能する材料により被覆する被覆工程とを経て、光導波路を作製することを特徴とする光導波路製造方法。 - 前記フィルムの切断が、ダイシングソーを用いて実施されることを特徴とする請求項３記載の光導波路製造方法。
- 前記被覆工程が、
凹部を有する成形型の前記凹部の底部にクラッド層として機能する第１の材料を配置する工程と、
前記凹部の底部に配置された前記第１の材料上に、前記中心層を有する部材を配置する工程と、
前記凹部の底部に配置された前記第１の材料および前記中心層を被覆するように、クラッド層として機能する第２の材料を配置する工程と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の光導波路製造方法。 - 前記中心層の外周面を被覆するクラッド層として機能する材料が、シリコーン樹脂を 含むことを特徴とする請求項３に記載の光導波路製造方法。
- 前記中心層の外周面を被覆するクラッド層として機能する材料が、無機材料からなるフィラーを分散させたシリコーン樹脂であることを特徴とする請求項３に記載の光導波路製造方法。
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