JP2015087724A - 光導波路の製造方法および光導波路の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】列状に並んだ複数の箇所に対して同時に加工を施すことができ、それにより加工精度の高い複数の加工痕を有する光導波路を効率よく製造可能な光導波路の製造方法および光導波路の製造装置を提供する。【解決手段】レーザー光源２１と、複数のコア部１４を備える光導波路形成用部材２９と、複数の透過部２２１を備えるマスク２２と、を配置する工程と、各透過部２２１を介して光導波路形成用部材２９にレーザーＬ５を照射しつつ、光導波路形成用部材２９とマスク２２の位置を相対的に変化させることにより、加工を施し、光導波路を得る工程と、を有し、光導波路形成用部材２９を基準にした系において、マスク２２が相対的に移動する方向であるマスク移動方向と、透過部２２１が並ぶ方向である透過部配列方向とが、光導波路形成用部材２９にそれぞれ投影されたとき斜めに交差するように、マスク２２の位置を相対的に変化させる。【選択図】図３

Description

本発明は、光導波路の製造方法および光導波路の製造装置に関するものである。

レーザーを照射することにより被加工物を加工するレーザー加工法は、非接触加工法であり、被加工物に過剰な外力が加わらないので、加工歪みが生じ易い材料や薄肉のものに対しても高精度の加工を施すことができるという特長を有している。また、機械加工の困難な材料に対しても加工することができる場合があり、その点でも有用である。

レーザー加工では、レーザー発振器で発生させたレーザーをマスクやレンズ等の光学系を介して成形し、それを被加工物に照射して材料を気化させることにより、任意の加工痕を形成する。

例えば特許文献１には、エキシマーレーザーを用いて、光導波路に斜め４５度の傾斜面を加工し、これを光反射用の鏡面（ミラー）として用いることが開示されている。また、レーザー加工により光導波路に傾斜面を加工する際には、あらかじめ非加工面を金属マスクで遮蔽しておくことで、目的とする領域のみを加工することが開示されている。また、特許文献１には、加工面に金属マスクを載置した例が図示されており、この金属マスクは、蒸着、めっき、金属箔転写等の方法で形成されることが例示されている。

特開２００２−１６９０４２号公報

ところが、この方法の場合、加工面に対して直接、金属マスクを載置する必要があり、作業効率が低いという課題がある。また、金属マスクを載置するという作業の特性上、位置精度の向上にも限界があり、加工精度を十分に高めることができない。

また、レーザー加工では、積算光量を部分的に異ならせることによって加工深さを変えることができる。これを利用することで加工痕の深さ方向の形状を自在に制御して、光反射用のミラーの形状を目的とする形状にすることが検討されている。

しかしながら、光導波路のコア部の形状は多様であり、それに応じてミラーを形成する必要があるため、形成しようとするミラーの形状に応じて積算光量を制御するためには多くの技術的な課題を解決しなければならない。具体的には、積算光量を部分的に異ならせるため、透過領域を経時的に変化させられるマスクを用いる等、レーザーの照射領域を経時的に変化させる機構を用いる必要がある。このような機構は、高精度に変化させられる方向が決まっているなど、駆動条件に制限があるため、照射領域の変更には制約を伴う。このため、多様なコア部の形状に応じてミラーの形状を変更しようとしても、対応できないことも多かった。

以下、具体例を説明する。
図８は、従来の光導波路の製造装置の構成を示す斜視図であり、図９は、図８に示す光導波路の製造装置において被加工物に対して照射されるレーザーの照射領域とその走査方向とを示す平面図であり、図１０は、図８に示す光導波路の製造装置により加工されて得られる光導波路を示す斜視図であり、図１１は、図１０の平面図である。

図８に示す光導波路の製造装置９は、図８の＋Ｘ方向に向けてレーザーＬ１を出射するレーザー光源９１と、透過部９２１によってレーザーＬ１をレーザーＬ２に成形するマスク９２と、レーザーＬ２を図８の−Ｚ方向に向けて反射する反射鏡９３と、を有している。

マスク９２によって成形されたレーザーＬ２は、反射鏡９３によって反射された後、反射鏡９３の−Ｚ側に設けられた光導波路形成用部材９９に達し、照射領域Ｄ１に照射される。これにより、照射領域Ｄ１では、材料の気化が生じ、積算光量に応じた深さ形状を有する凹部を加工することができる。

図８に示す光導波路形成用部材９９は、Ｘ方向に延在する長尺の帯状をなす部材であり、下側からクラッド層９９１、コア層９９３およびクラッド層９９２がこの順で積層されてなる部材である。また、コア層９９３には、平面視で線状をなすコア部９９４と、それ以外の部位である側面クラッド部９９５と、が形成されている。コア部９９４の一端部９９４１は、コア層９９３の一端面９９３１からわずかに離間しており、その結果、コア部９９４の一端部９９４１は、側面のみならず端面も含めて側面クラッド部９９５により囲まれている。

照射領域Ｄ１は、図９に示すように、この光導波路形成用部材９９のうち、コア部９９４の光軸Ｃ１の延長線上に位置するよう、側面クラッド部９９５に対応する位置に設定されている。この位置にレーザー加工が施され、凹部が形成されることにより、図１０に示す光導波路９０が得られる。

また、マスク９２は、Ｚ方向に沿ってシフトさせられるよう構成されており、このシフトにより照射領域Ｄ１をＸ方向に走査することができる。図９では、光導波路形成用部材９９において照射領域Ｄ１を走査可能な範囲Ｓ１を一点鎖線で示している。

したがって、図８に示す光導波路の製造装置９では、マスク９２のシフト速度を制御することにより、照射領域Ｄ１の走査速度をＸ方向に沿って変化させることができる。その結果、光導波路形成用部材９９の上面のうち、コア部９９４の光軸Ｃ１の延長線上に沿う領域の各部において、積算光量を自在に制御することができ、深さ方向において任意の形状を有する凹部９９７を加工することができる。例えば、図８の−Ｘ方向に向かうにつれて深さが徐々に深くなる凹部を形成することにより、図１０に示すような傾斜面９９７１を含む凹部９９７を得ることができ、これにより光反射用の鏡面（傾斜面９９７１）を備えた光導波路９０を製造することができる。

ところで、光導波路９０には、図１０、１１等に示すように、複数の凹部９９７が形成されている。このような複数の凹部９９７は、加工効率や加工精度の観点から、１回の加工プロセスにおいて同時に加工されることが求められる。この点について、図８に示す光導波路の製造装置９では、レーザー光源９１から出射したレーザーＬ１の断面形状がＹ方向に細長い長方形をなしているため、複数の凹部９９７の配列軸Ｅ１がＹ方向と平行になるよう光導波路形成用部材９９が配置されていれば、それらの凹部９９７を同時に加工することができる。

例えば、図１１に示すように、光導波路９０の傾斜面９９７１の法線Ｎ１をコア層９９３と同一の平面上に投影したときの投影線を「投影法線Ｎ２」としたとき、投影法線Ｎ２と配列軸Ｅ１とが直交しているような複数の凹部９９７を同時に形成する場合、すなわち傾斜面９９７１の「あおり角」が配列軸Ｅ１と直交しているような複数の凹部９９７を同時に形成する場合には、図８に示す光導波路の製造装置９を用いることで同時形成が可能である。

一方、前述したように、コア部９９４の形状は多様であり、そのコア部９９４に対応して形成すべき傾斜面９９７１についても、例えば、図１２に示すように、配列軸Ｅ１が投影法線Ｎ２と直交していない形状のものが新たに検討されている。

図１２は、複数の凹部９９７の配列軸Ｅ１と傾斜面９９７１の投影法線Ｎ２とが直交していない光導波路９０の例である。具体的には、図１２に示す光導波路９０では、隣り合う２本のコア部９９４の一端部９９４１の位置が、互いにＸ方向にずれている。また、それに伴って、各コア部９９４に対応して側面クラッド部９９５に形成されている凹部９９７の位置も、互いにＸ方向にずれている。

このような光導波路９０について複数の凹部９９７を同時に形成する場合、同時に形成すべき凹部９９７同士の離間距離が小さい場合等には、図８に示す光導波路の製造装置９により同時形成が可能になる場合もあるが、図１２に示すように、同時に形成すべき凹部９９７同士の離間距離が大きくなると、凹部９９７の位置がレーザーＬ２を走査（到達）可能な範囲Ｓ２からはみ出してしまうため、同時形成が困難になる。

本発明の目的は、列状に並んだ複数の箇所に対して同時に加工を施すことができ、それにより加工精度の高い複数の加工痕を有する光導波路を効率よく製造可能な光導波路の製造方法および光導波路の製造装置を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（６）の本発明により達成される。
（１） レーザー光源と、並列する複数のコア部を備える光導波路形成用部材と、列状に並んだ複数の透過部を有するマスクと、を配置する配置工程と、
前記レーザー光源から前記各透過部を介して前記光導波路形成用部材にレーザーを照射しつつ、前記光導波路形成用部材に対する前記マスクの位置を相対的に変化させることにより、前記光導波路形成用部材に加工を施し、光導波路を得る加工工程と、を有し、
前記光導波路形成用部材を基準にした系において、前記マスクが移動する方向をマスク移動方向とし、前記複数の透過部が並ぶ方向を透過部配列方向としたとき、前記光導波路形成用部材にそれぞれ投影された前記マスク移動方向と前記透過部配列方向とが斜めに交差するように、前記マスクを配置するとともに前記光導波路形成用部材と前記マスクの位置を相対的に変化させることを特徴とする光導波路の製造方法。

（２） 前記光導波路形成用部材が平面視されたとき、前記コア部は、細長い形状をなしており、
前記配置工程において、前記コア部の延在方向の端部における一辺と前記透過部の一辺とが平行になるよう、前記マスクを配置する上記（１）に記載の光導波路の製造方法。

（３） 前記透過部は、対向する２辺が平行な形状をなしており、
前記マスク移動方向と前記２辺のそれぞれの延在方向とが直交するよう、前記光導波路形成用部材に対する前記マスクの位置を相対的に変化させる上記（１）または（２）に記載の光導波路の製造方法。

（４） 前記マスク移動方向と前記コア部の端部の光軸とが平行になるよう、前記光導波路形成用部材に対する前記マスクの位置を相対的に変化させる上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の光導波路の製造方法。

（５） 前記複数のコア部は、隣り合う２本の前記コア部の端部の位置が、前記コア部の延在方向において互いにずれるよう構成されている上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の光導波路の製造方法。

（６） 光導波路形成用部材に向けてレーザーを照射するレーザー光源と、列状に並んだ複数の透過部を有するマスクと、前記光導波路形成用部材に対する前記マスクの位置が相対的に変化するよう前記光導波路形成用部材および前記マスクの少なくとも一方を移動させる移動機構と、を有し、
前記移動機構は、前記光導波路形成用部材を基準にした系において、前記マスクが移動する方向をマスク移動方向とし、前記複数の透過部が並ぶ方向を透過部配列方向としたとき、前記光導波路形成用部材にそれぞれ投影された前記マスク移動方向と前記透過部配列方向とが斜めに交差するように、前記光導波路形成用部材に対する前記マスクの位置を相対的に変化させるよう構成されていることを特徴とする光導波路の製造装置。

本発明によれば、列状に並んだ複数の位置に対して同時に加工を施すことができ、それにより加工精度の高い複数の加工痕を有する光導波路を効率よく製造することができる。

また、本発明によれば、上記光導波路を効率よく製造可能な光導波路の製造装置が得られる。

本発明の光導波路の製造方法により製造される光導波路を一部透過して示す斜視図である。 図１に示す光導波路の平面図である。 本発明の光導波路の製造装置の構成を示す斜視図である。 図３に示す光導波路の製造装置が備えるマスクの平面図である。 光導波路形成用部材に対してレーザー加工を施して光導波路を製造する方法を説明するための平面図である。 図４に示すマスクの他の構成例を示す図である。 光導波路形成用部材に対してレーザー加工を施して光導波路を製造する他の方法を説明するための平面図である。 従来の光導波路の製造装置の構成を示す斜視図である。 図８に示す光導波路の製造装置において被加工物に対して照射されるレーザーの照射領域とその走査方向とを示す平面図である。 図８に示す光導波路の製造装置により加工されて得られる光導波路を示す斜視図である。 図１０の平面図である。 ２つの凹部の配列軸と傾斜面の法線をコア層と同一の平面上に投影したときの投影線とが直交していない光導波路の例を示す平面図である。

以下、本発明の光導波路の製造方法および光導波路の製造装置について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜光導波路＞
まず、本発明の光導波路の製造方法により製造される光導波路の一例について説明する。

図１は、本発明の光導波路の製造方法により製造される光導波路を一部透過して示す斜視図であり、図２は、図１に示す光導波路の平面図である。

図１に示す光導波路１は、帯状をなしており、一端と他端との間で光信号を伝送し、光通信を行う。なお、図１には、光導波路１の一端部のみを図示している。

図１に示す光導波路１は、下側からクラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２を積層してなる積層体１０を備えている。コア層１３中には、長尺状のコア部１４とその側面に隣接して設けられた側面クラッド部１５とが形成されている。なお、図１、２では、クラッド層１２から透けて見えるコア層１３中のコア部１４や側面クラッド部１５についても点線等で図示している。

コア部１４の幅および高さ（コア層１３の厚さ）は、特に限定されないが、１〜２００μｍ程度であるのが好ましく、５〜１００μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、コア部１４の伝送効率を高めつつコア部１４の高密度化を図ることができる。すなわち、単位面積当たりに敷設可能なコア部１４の数を多くすることができるので、小面積であっても大容量の光通信を行うことができる。

なお、コア層１３に形成されるコア部１４の数は、特に限定されないが、例えば１〜１００本とされる。

光導波路１には、その一部を除去する加工によって形成された凹部１７０が形成されている。図１に示す凹部１７０は、コア部１４の端部の延長線上であって、側面クラッド部１５に対応する位置に形成されている。そして、凹部１７０の内側面の一部は、コア層１３と同一の平面に対して傾斜する傾斜面１７１で構成されている。この傾斜面１７１は、コア部１４の光路を変換するミラー（光路変換部）として機能する。すなわち、傾斜面１７１からなるミラーは、例えば図２に示すコア部１４を下側から上側に向かって伝搬する光を、図２の紙面裏側に向けて反射することにより、光の伝搬方向を変換する。また、反対に、図２の紙面裏側から表側に向かって伝搬する光を、図２の下方に向かって反射することにより、光の伝搬方向を変換する。

傾斜面１７１は、図１、２に示すように、クラッド層１２からコア層１３を経てクラッド層１１に至るまでの間に連続して形成された平坦面である。また、凹部１７０の内側面のうち、傾斜面１７１に対向する位置には、別の傾斜面１７２が設けられている。この傾斜面１７２も、傾斜面１７１と同様、クラッド層１２からコア層１３を経てクラッド層１１に至るまでの間に連続して形成された平坦面である。

なお、本実施形態では、傾斜面１７１および傾斜面１７２がそれぞれ平坦面である場合を例に説明しているが、本発明では、傾斜面１７１および傾斜面１７２が必ずしも平坦面である必要はなく、必要に応じて湾曲面であったり、部分的に傾斜角度が異なる平坦面であってもよい。

一方、凹部１７０の内側面のうち、コア部１４の光軸とほぼ平行な２つの面は、それぞれコア層１３と同一の平面に対して垂直であるという関係を有する直立面１７３、１７４である。

このような２つの傾斜面１７１、１７２と、２つの直立面１７３、１７４とにより、凹部１７０の内側面が構成されている。

なお、凹部１７０の最大深さは、積層体１０の厚さから適宜設定されるものであり、特に限定されないが、光導波路１の機械的強度や可撓性といった観点から、好ましくは１〜５００μｍ程度とされ、より好ましくは５〜４００μｍ程度とされる。なお、凹部１７０は、部分的に積層体１０を貫通していてもよい。

また、凹部１７０の最大長さ、すなわち図２における凹部１７０の開口のうち、コア部１４の光軸Ｃ２に平行な成分の最大長さは、特に限定されないが、クラッド層１１、１２やコア層１３の厚さや傾斜面１７１の傾斜角度との関係から、好ましくは２〜１２００μｍ程度とされ、より好ましくは１０〜１０００μｍ程度とされる。

さらに、凹部１７０の最大幅、すなわち図２における凹部１７０の開口のうち、コア部１４の光軸Ｃ２に直交する成分の最大長さは、特に限定されず、コア部１４の幅等に応じて適宜設定されるが、好ましくは１〜６００μｍ程度とされ、より好ましくは５〜５００μｍ程度とされる。

なお、凹部１７０は、１本のコア部１４に対して１つ形成されていてもよいが、複数本のコア部１４に対してこれらに跨るように１つの凹部１７０が設けられていてもよい。

また、図２に示すように２個の凹部１７０を形成する場合、それらの形成位置は、Ｘ方向において互いにずれている。このようにして凹部１７０の形成位置をＸ方向においてずらすことにより、凹部１７０同士の離間距離を確保することができる。このため、凹部１７０を形成したことによって、隣り合う凹部１７０にその影響が及ぶのを抑制することができる。また、傾斜面１７１を介して光学的に接続される他の光学部品（例えば光素子等）についても、光学部品同士の離間距離を十分に確保することができるので、相互の干渉が抑制され、実装容易性が高まるとともに、クロストークを抑制することができる。

なお、図１に示す凹部１７０の開口の形状は、長方形であるが、本発明で加工される凹部１７０の開口の形状はこれに限定されず、いかなる形状であってもよいが、例えば、五角形、六角形のような多角形、楕円形、長円形のような円形等が挙げられる。

また、傾斜面１７１は、ミラーとして機能するものであるため、コア部１４の光路を変換する方向に応じてその傾斜角度が適宜設定されるが、コア層１３と同一の平面を基準面としたとき、基準面と傾斜面１７１とがなす角度（鋭角側）は、３０〜６０°程度であるのが好ましく、４０〜５０°程度であるのがより好ましい。傾斜角度を前記範囲内に設定することにより、傾斜面１７１においてコア部１４の光路を効率よく変換し、光路変換に伴う損失を抑制することができる。

また、基準面と傾斜面１７２とがなす角度（鋭角側）は、特に限定されないが、２０〜９０°程度であるのが好ましく、傾斜面１７１の傾斜角度と同じにするのがより好ましい。これにより、凹部１７０近傍に応力が発生したとき、応力が偏在し難くなり、やはり応力集中による不具合の発生を特に抑制することができる。

一方、基準面と直立面１７３、１７４とがなす角度（鋭角側）は、それぞれ好ましくは６０〜９０°程度とされる。各図では、ほぼ９０°として図示している。なお、基準面と直立面１７３、１７４とがなす角度は、このような範囲に限定されず、６０°未満であってもよい。

上述したようなコア層１３およびクラッド層１１、１２の構成材料（主材料）は、例えば、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂やオキセタン系樹脂のような環状エーテル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリウレタン、ポリオレフィン系樹脂、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ＰＥＴやＰＢＴのようなポリエステル、ポリエチレンサクシネート、ポリサルフォン、ポリエーテル、また、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料等を用いることができる。なお、樹脂材料は、異なる組成のものを組み合わせた複合材料であってもよい。これらは、レーザー加工により容易に加工し得るため、コア層１３やクラッド層１１、１２の構成材料として好適である。

ここで、光導波路１に形成された各傾斜面１７１の法線がコア層１３と同一の平面上に投影されたとき、投影された法線Ｎ３（以下、「投影法線Ｎ３」という。）は、図２に示すように、Ｘ方向にもＹ方向にも傾いている。なお、「Ｘ方向にもＹ方向にも傾いている」とは、投影法線Ｎ３が、図２に示すように、Ｘ方向に対して平行も直交もしておらず、かつ、Ｙ方向に対しても平行も直交もしていない状態を指す。同様に、コア部１４の光軸Ｃ２も、Ｘ方向およびＹ方向の双方に対して傾いている。

一方、光導波路１には、複数の（各図では２つの）凹部１７０が形成されており、これらの凹部１７０の配列は、Ｙ方向に平行な配列軸Ｅ２に沿っている。

したがって、光導波路１では、傾斜面１７１の投影法線Ｎ３（コア部１４の光軸Ｃ２）と複数の凹部１７０の配列軸Ｅ２とが直交していないこととなる。複数の凹部１７０がこのように配置されている場合、従来の光導波路の製造装置では、前述したように、いくつかの装置構造上の制約により、これらの凹部１７０を同時にレーザー加工することができないという問題を抱えていた。

これに対し、後述する光導波路の製造装置２では、これら複数の凹部１７０を１回の加工プロセスで同時に加工することが可能である。

なお、このような光導波路１は、図２に示すように、隣り合うコア部１４に対応して設けられた凹部１７０が、コア部１４の延在方向において互いにずれて配置されているため、図１１に示す光導波路９０に比べて、凹部１７０同士の離間距離をより大きくすることができる。これは、換言すると、凹部１７０同士の離間距離をそれほど縮めることなく、コア部のピッチをより狭めた光導波路１の形成を可能にするといえる。よって、凹部１７０を図２に示すように配置することで、光導波路１の同一面積に形成されるコア部１４の数をより多くすることができ、光導波路１の高密度化を図ることができる。そして、このような光導波路１を用いることにより、光通信の高速化および大容量化に寄与することができる。

＜光導波路の製造装置＞
次に、本発明の光導波路の製造装置の実施形態について説明する。

図３は、本発明の光導波路の製造装置の構成を示す斜視図であり、図４は、図３に示す光導波路の製造装置が備えるマスクの平面図、図５は、光導波路形成用部材に対してレーザー加工を施して光導波路を製造する方法を説明するための平面図である。

図３に示す光導波路の製造装置２は、図３の＋Ｘ方向に向けてレーザーＬ３を出射するレーザー光源２１と、レーザーＬ３をレーザーＬ５に成形するマスク２２と、レーザーＬ５を図３の−Ｚ方向に向けて反射する反射鏡２３と、を有している。

マスク２２によって成形されたレーザーＬ５は、反射鏡２３によって反射された後、反射鏡２３の−Ｚ側に設けられた光導波路形成用部材２９に達し、照射領域Ｄ２に照射される。これにより、照射領域Ｄ２では、材料の気化が生じ、積算光量に応じた深さ形状を有する凹部を加工することができる。

図３に示す光導波路形成用部材２９は、Ｘ−Ｙ平面内において延在する長尺の帯状をなす部材であり、下側からクラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２がこの順で積層されてなる部材である。また、コア層１３には、平面視で線状をなすコア部１４と、それ以外の部分である側面クラッド部１５と、が形成されている。コア部１４の一端部１４１は、コア層１３の一端面１３１からわずかに離間しており、その結果、コア部１４の一端部１４１は、側面のみならず端面も含めて側面クラッド部１５により囲まれている。

照射領域Ｄ２は、図５に示すように、この光導波路形成用部材２９のうち、コア部１４の光軸Ｃ２の延長線上に位置するよう設定されている。この位置にレーザー加工が施され、凹部１７０が形成されることにより、図１に示す光導波路１が得られる。

以下、光導波路の製造装置２の各部の構成について順次詳述する。
（レーザー光源）
レーザー光源２１としては、特に限定されないが、比較的広い領域に対して均等な光量を照射可能なものが好ましく用いられる。具体的には、例えば、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ_４レーザー、Ｙｂレーザー、半導体レーザーのような各種固体レーザー、ＣＯ_２レーザー、Ｈｅ−Ｎｅレーザー、エキシマーレーザーのような各種気体レーザー等が挙げられる。このうち、光量の均等性や加工に適した波長であるといった観点から、エキシマーレーザーが好ましく用いられる。

なお、本実施形態に係るレーザー光源２１は、Ｙ方向に長軸を持つ長方形をなす断面形状を有するレーザーＬ３を出射する。

（反射鏡）
反射鏡２３は、レーザーＬ５を反射させ、照射方向を変換する。このような反射鏡２３を用いることにより、レーザーＬ３の出射方向とレーザーＬ５の照射方向とを異ならせることができるので、光導波路の製造装置２の設計自由度を高めることができる。その結果、より小型の装置を実現することができる。

なお、光導波路の製造装置２は、必要に応じて、このような反射鏡２３を２枚以上備えていてもよい。

また、反射鏡２３を省略し、マスク２２で成形されたレーザーＬ５を直接、光導波路形成用部材２９に照射するようにしてもよい。その場合、マスク２２については、必要に応じて、光導波路形成用部材２９に接するよう配置してもよい。

（マスク）
図３に示す光導波路の製造装置２は、前述したように、マスク２２を備えている。

本実施形態に係るマスク２２は、レーザー光源２１に対して固定されており、したがって、レーザーＬ３は、常時、マスク２２の同じ位置に照射されることとなる。マスク２２は、透光性のない材料で構成された板状体２２０を備えており、その一部には、板状体２２０を貫通する２つの透過部２２１が形成されている。マスク２２に照射されたレーザーＬ３は、この透過部２２１で成形され、成形後のレーザーＬ５は、マスク２２の＋Ｘ側に位置する反射鏡２３に照射される。

マスク２２は、透過部２２１においてレーザーＬ３を透過し、それ以外の部位においてレーザーＬ３を遮蔽または減衰させるよう構成されているが、このような構成に限定されず、部分的にレーザーＬ３を透過する透過部２２１を備えたマスクであればいかなるものでもよい。

具体的には、クロムマスク、エマルジョンマスク、フィルムマスクのような各種フォトマスク、メタルマスク、シリコンマスクのような各種ステンシルマスク等が挙げられるが、レーザーＬ３に対する耐性、遮光性等の観点から、ステンシルマスクが好ましく用いられ、メタルマスクがより好ましく用いられる。

ここで、図４は、図３に示すマスク２２を、その位置より＋Ｘ側から見たときの平面図である。図４に示すように、マスク２２に形成される透過部２２１は、形成しようとする凹部１７０の数に合わせて２個形成されている。

また、各透過部２２１は、その形状が長方形をなしているものであって、光導波路形成用部材２９に投影されたとき、形成しようとする凹部１７０の開口の形状である長方形と長軸同士が直交するような長方形をなしているものとされる。このような形状をなす透過部２２１が、その短軸と平行な方向に、光導波路形成用部材２９に対して相対的に移動しつつ、レーザーＬ３が照射されることにより、光導波路形成用部材２９に凹部１７０が形成されることとなる。

図４に示す透過部２２１は、その短軸Ｒ１がＺ方向に対して傾斜角度θ１で傾くよう構成されている。後述するように、この傾斜角度θ１を適宜設定することにより、従来の光導波路の製造装置では形成することができなかった光導波路についても、本発明によれば製造することが可能になる。

なお、レーザーＬ５の光路の途中にレンズ等の光学系が設けられていてもよい。その場合、この光学系の拡大倍率または縮小倍率に応じて、形成しようとする凹部１７０の開口の大きさに対して透過部２２１の大きさを変更することができる。これにより、例えば露光領域の分解能を高めたりすることができる。

また、マスク２２に形成する透過部２２１の数は、同時に形成しようとする凹部１７０の数より多ければいくつでもよいが、光導波路の製造装置２は、複数の凹部１７０を同時に形成することにより、複数の傾斜面１７１の面精度における個体差を小さく抑えられるため、チャンネル間（コア部１４同士の間）における伝送特性のバラツキが小さい光導波路１を効率よく製造することができる。

また、透過部２２１の形状は、長方形に限定されず、多角形や円形等であってもよいが、好ましくは長方形、六角形、長円形といった、対向する略平行な２辺を持つ形状であるのが好ましい。透過部２２１の形状をこのような２辺を持つ形状とすることにより、平坦な傾斜面１７１の面精度をより高めることができる。なお、この場合、これらの対向する略平行な２辺は、図４に示す透過部２２１の２つの長辺に対応するものとして扱うことができ、マスク２２は、図４に示すように短軸Ｒ１がＺ方向に対して傾斜角度θ１で傾くように配置される。

また、透過部２２１は、その形状によらず、その一辺と、コア部１４を平面視したときの延在方向の端部の一辺（コア部１４の端面に対応する一辺）とが、平行になるよう構成されたものであるのが好ましい。このような透過部２２１によりレーザーＬ５が成形されることで、形成される傾斜面１７１の後述する投影法線Ｎ３は、コア部１４の端部の光軸Ｃ２と平行になる。このため、このような透過部２２１を備えたマスク２２を用いることで、コア部１４の光路を特に高い効率で変換し得る傾斜面１７１を効率よく形成することができる。

（光導波路形成用部材）
図３に示す光導波路の製造装置２には、光導波路形成用部材２９がセットされている。図３に示す光導波路の製造装置２は、図示しないステージを備えており、光導波路形成用部材２９はこのステージ上に載置される。また、このステージは、Ｘ軸とＹ軸に移動可能なＸ−ＹステージやＸ軸とＹ軸とＺ軸とに移動可能なＸ−Ｙ−Ｚステージ等であってもよい。これにより、光導波路形成用部材２９を自在に移動することができるので、光導波路形成用部材２９の任意の位置に、前述したレーザーＬ５による照射領域Ｄ２を移動させることができる。その結果、任意の位置に凹部１７０を形成することができる。

図５の矢印２２９に示すように光導波路形成用部材２９を移動させると、範囲Ｓ３の中で照射領域Ｄ２が移動し、この領域に加工を施す。この際、移動パターンを適宜設定することにより、範囲Ｓ３中で積算光量の分布に偏りを形成し、所望の傾斜角度を有する傾斜面１７１を形成することができる。

図２の場合、コア部１４の光軸Ｃ２は、Ｘ方向に対して傾斜角度θ２で傾斜しており、そのコア部１４に対応して形成される傾斜面１７１の投影法線Ｎ３も、Ｘ方向に対して傾斜角度θ２で傾斜している。したがって、このような形状の傾斜面１７１を含む凹部１７０を形成するためには、投影法線Ｎ３に平行な方向に沿って部分的な積算光量が変化するように、レーザーＬ５を移動させる必要がある。

よって、図４に示すマスク２２の透過部２２１の短軸Ｒ１がＺ方向に対して傾斜角度θ１で傾斜しているとき、傾斜角度θ１が上述した傾斜角度θ２と等しくなるように設定することで、目的とするあおり角を有する傾斜面１７１（Ｘ方向に対して傾斜角度θ２で傾斜する投影法線Ｎ３を有する傾斜面１７１）を確実に形成することができる。

このとき、傾斜角度θ１は、０°超９０°未満であれば特に限定されないが、好ましくは１〜８９°程度であるのが好ましく、１０〜８０°程度であるのがより好ましい。傾斜角度θ１を前記範囲内に設定することにより、形成される傾斜面１７１のあおり角（投影法線Ｎ３とＸ方向とがなす角度）の精度をより高めることができ、他の光学部品との光結合効率といった光学性能の高い光導波路１を得ることができる。ただし、前記傾斜角度θ１とは、透過部２２１の短軸Ｒ１とＺ方向とがなす角度のうち、鋭角側の角度を指す。

一方、マスク２２に形成されている２つの透過部２２１は、Ｙ軸に沿って配列している。このため、同様にＹ軸に平行な配列軸Ｅ２に沿って配列している２つの凹部１７０を形成するとき、このマスク２２を用いることによって、２つの凹部１７０を同時に形成することができる。

すなわち、図５に矢印２２９で示す方向に光導波路形成用部材２９を移動させることにより、配列軸Ｅ２に沿って配列している２つの凹部１７０を同時に形成することができる。これは、光導波路形成用部材２９の移動方向が、コア部１４の光軸Ｃ２と平行であり、かつ、２つの透過部２２１の配列軸が、２つの凹部１７０の配列軸Ｅ２と平行になっていることから、隣り合う２本のコア部１４の一端部１４１の位置がコア部１４の長手方向において互いにずれているような構造の光導波路形成用部材２９に対しても、複数の凹部１７０を同時に形成することが可能になるからである。

ここで、光導波路形成用部材２９の移動方向である図５の矢印２２９が指す方向と、マスク２２の透過部２２１の配列軸を光導波路形成用部材２９に投影した、２つの凹部１７０の配列軸Ｅ２とが、斜めに交差、すなわち、交差する角度を交差角度θ３としたとき、交差角度θ３が０°超９０°未満の範囲内となるよう適宜設定されればよい。

また、特に、形成しようとする傾斜面１７１の投影法線Ｎ３が、コア部１４の光軸Ｃ２と平行である場合には、交差角度θ３および前述した傾斜角度θ２は、「θ３＝９０°−θ２」の関係を満足するのが好ましい。これにより、より反射効率の高い傾斜面１７１を、同時により多く形成することができるので、とりわけ光学特性に優れた光導波路１を製造することができる。

交差角度θ３は、０°超９０°未満であれば特に限定されないが、好ましくは０．０１〜４５°程度であるのが好ましく、０．１〜４０°程度であるのがより好ましく、０．３〜３０°程度であるのがさらに好ましい。交差角度θ３を前記範囲内に設定することにより、隣り合う２本のコア部１４の一端部１４１の位置がコア部１４の長手方向において互いにずれているとき、そのずれ量に応じてレーザーＬ５の照射領域Ｄ２を目的とする位置に適切に配置することができる。その結果、様々な形状のコア部１４が形成された光導波路形成用部材２９に対して、より正確に加工を施すことができ、光導波路１をより効率よく製造することができる。なお、前記交差角度θ３とは、光導波路形成用部材２９の移動方向である矢印２２９が指す方向と、マスク２２の透過部２２１の配列軸を光導波路形成用部材２９に投影した、２つの凹部１７０の配列軸Ｅ２とが交差する角度のうち、鋭角側の角度を指す。

以上のことから、光導波路の製造装置２によれば、隣り合う２本のコア部１４の一端部１４１の位置がコア部１４の長手方向において互いにずれているような光導波路形成用部材２９に対しても、コア部１４の位置に合わせて２つの凹部１７０を同時に形成することができる。このように複数の凹部１７０を同時に形成することで、同時に形成される凹部１７０間の加工精度を一定のレベルに維持することができ、凹部１７０の寸法バラツキを最小限に抑えることができる。その結果、他の光学部品との光結合効率のバラツキが少ない、光学特性に優れた光導波路１を効率よく製造することができる。

なお、本実施形態では、マスク２２を固定し、被加工物である光導波路形成用部材２９を移動しつつ加工を施す場合について説明しているが、本発明では、この実施形態とは反対に、光導波路形成用部材２９を固定した状態でマスク２２を移動しつつ加工を施すようにしてもよく、マスク２２と光導波路形成用部材２９の双方を移動しつつ加工を施すようにしてもよい。これらいずれの場合であっても、光導波路形成用部材２９を基準にした系において、マスク２２が相対的に移動する方向を光導波路形成用部材２９に投影した「マスク移動方向」と、マスク２２の透過部２２１が配列する方向を光導波路形成用部材２９に投影した「透過部配列方向」とが、斜めに交差するようにすれば、上述したのと同様の作用、効果が得られる。

マスク２２を移動する場合、その移動機構としては、例えば、アクチュエーター、油圧シリンダー、電動シリンダー等を用いることができる。

また、本実施形態に係るレーザー光源２１は、Ｙ方向に長軸を持つ長方形をなす断面形状を有するレーザーＬ３を出射するので、このようなレーザー光源２１を用いて複数の凹部１７０を同時に形成する場合、透過部配列方向をＹ方向と平行にすることで、より多くの凹部１７０を同時に形成することができる。

なお、レーザーＬ３の照射範囲を光導波路形成用部材２９に投影した範囲を、図５に示す範囲Ｓ４としたとき、前述した照射領域Ｄ２の移動範囲である範囲Ｓ３がこの範囲Ｓ４の中に収まってさえいれば、透過部配列方向は、必ずしもＹ方向と平行でなくてもよい。

また、本実施形態では、傾斜面１７１の投影法線Ｎ３がコア部１４の光軸Ｃ２と平行である場合について説明している（図２参照）が、これらが平行でない場合についても本発明は適用可能である。

なお、光導波路の製造装置２は、必要に応じて、レーザーＬ３やレーザーＬ５を一時的に遮蔽するシャッター等を備えていてもよい。

＜光導波路の製造方法＞
次に、本発明の光導波路の製造方法の実施形態について説明する。

図１に示す光導波路１を製造するには、まず、図３に示す光導波路の製造装置２に光導波路形成用部材２９をセットする。また、マスク２２を所定の位置に配置する（配置工程）。

このとき、マスク２２の透過部２２１のみをレーザーＬ５が透過し、光導波路形成用部材２９に照射された場合を想定すると、レーザーＬ５の照射領域Ｄ２の短軸が、光導波路形成用部材２９のコア部１４の端部の延在方向（図２に示す光軸Ｃ２）と平行になるように、マスク２２および光導波路形成用部材２９をそれぞれ配置する。これにより、形成される傾斜面１７１のあおり角を目的とする角度（本実施形態では、図２に示すように、傾斜面１７１の投影法線Ｎ３とコア部１４の光軸Ｃ２とが平行（同軸）になるあおり角）に合わせることができる。なお、コア部１４が平面視で湾曲している場合であっても、レーザーＬ５の照射領域Ｄ２の短軸は、コア部１４の端部の延在方向（端部の光軸Ｃ２）と平行になるように、マスク２２および光導波路形成用部材２９をそれぞれ配置するようにすればよい。

次いで、レーザー光源２１からレーザーＬ３を照射しつつ、照射領域Ｄ２が経時的に移動するように、光導波路形成用部材２９を移動する。この移動には、前述したようなＸ−Ｙステージ等を用いることができる。このようにして光導波路形成用部材２９を移動しつつレーザーＬ５が照射されることにより、照射領域には自ずと積算光量の分布の偏りが形成されることとなる。その結果、積算光量の分布に応じた加工量の分布により、凹部１７０を形成することができる。

そしてこの際、前述したように、光導波路形成用部材２９の移動方向である矢印２２９が指す方向と、マスク２２の透過部２２１の配列軸を光導波路形成用部材２９に投影した配列軸Ｅ２との交差角度θ３を０°超９０°未満に設定することにより、例えば隣り合う２本のコア部１４の一端部１４１の位置がコア部１４の長手方向において互いにずれているような光導波路形成用部材２９に対しても、コア部１４の位置に合わせて２つの凹部１７０を同時に形成することができる。これにより、複数の凹部１７０の形成効率を特に高めることができる。また、このように複数の凹部１７０を同時に形成することで、各凹部１７０を個別に形成する場合に比べて、凹部１７０間の加工精度を一定のレベルに維持することができ、凹部１７０の寸法バラツキを最小限に抑えることができる。その結果、他の光学部品との光結合効率のバラツキが少ない、光学特性に優れた光導波路１を効率よく製造することができる。

なお、形成しようとする凹部１７０に関し、図５に示す交差角度θ３が比較的大きい場合、例えば７５°以上９０°未満である場合には、Ｚ方向に対するマスク２２の透過部２２１の傾斜角度θ１を０°にするとともに、Ｘ方向に対するコア部１４の光軸Ｃ２の傾斜角度θ２を０°にしてもよい。

図６、７は、この例を示す図である。具体的には、図６は、図４に示すマスクの他の構成例を示す図であり、図７は、光導波路形成用部材に対してレーザー加工を施して光導波路を製造する他の方法を説明するための平面図である。なお、図６に示すマスク２２および図７に示す光導波路形成用部材２９は、後述する事項が異なる以外、図４に示すマスク２２および図５に示す光導波路形成用部材２９と同様である。

図６に示すマスク２２では、２つの透過部２２１の配列方向が、Ｙ方向に対して斜めに傾いている。この点が、図４に示すマスク２２と相違している。なお、図４に示すマスク２２では、２つの透過部２２１の配列方向がＹ方向と平行になっている。そして、図７に示す光導波路形成用部材２９は、図２に示す傾斜角度θ２が０°になるように配置されている。

このように、形成しようとする凹部１７０に関し、交差角度θ３が比較的大きい場合には、隣り合う凹部１７０同士でＸ方向におけるずれ量が比較的小さくなるため、光導波路形成用部材２９を図７に示すように配置するとともに、図６に示すようなマスク２２を用いることによって、２つの凹部１７０を同時に形成することができる。

また、この場合、光導波路形成用部材２９の移動方向を示す図７の矢印２２９をＸ方向と平行な方向に固定することができるので、光導波路形成用部材２９の移動精度をより高められるとともに、交差角度θ３が比較的大きい範囲内であれば、交差角度θ３によらず光導波路形成用部材２９の移動方向を変える必要がないので、光導波路１の製造工程をより簡素化することができる。

以上、本発明の光導波路の製造方法および光導波路の製造装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、前記実施形態では、光導波路形成用部材に対し、ミラーとして用いるため傾斜面（凹部）を形成する場合について説明したが、加工痕の用途はこれに限定されず、例えば光導波路に任意の目的の凹部や貫通孔（例えば、ランド部を形成するための凹部や貫通配線を形成するための貫通孔）を形成する場合にも、本発明を適用することができる。
また、この傾斜面は、コア部の延長線上ではなく、コア部の途中に形成されてもよい。

１ 光導波路
１０ 積層体
１１ クラッド層
１２ クラッド層
１３ コア層
１３１ 一端面
１４ コア部
１４１ 一端部
１５ 側面クラッド部
１７０ 凹部
１７１ 傾斜面
１７２ 傾斜面
１７３ 直立面
１７４ 直立面
２ 光導波路の製造装置
２１ レーザー光源
２２ マスク
２２０ 板状体
２２１ 透過部
２２９ 矢印
２３ 反射鏡
２９ 光導波路形成用部材
Ｃ１ 光軸
Ｃ２ 光軸
Ｄ１ 照射領域
Ｄ２ 照射領域
Ｅ１ 配列軸
Ｅ２ 配列軸
Ｌ１ レーザー
Ｌ２ レーザー
Ｌ３ レーザー
Ｌ５ レーザー
Ｎ１ 法線
Ｎ２ 投影法線
Ｎ３ 投影法線
Ｒ１ 短軸
Ｓ１ 範囲
Ｓ２ 範囲
Ｓ３ 範囲
Ｓ４ 範囲
θ１ 傾斜角度
θ２ 傾斜角度
θ３ 交差角度
９ 光導波路の製造装置
９０ 光導波路
９１ レーザー光源
９２ マスク
９３ 反射鏡
９９ 光導波路形成用部材
９２１ 透過部
９９１ クラッド層
９９２ クラッド層
９９３ コア層
９９４ コア部
９９５ 側面クラッド部
９９７ 凹部
９９３１ 一端面
９９４１ 一端部
９９７１ 傾斜面

Claims (6)

1. レーザー光源と、並列する複数のコア部を備える光導波路形成用部材と、列状に並んだ複数の透過部を有するマスクと、を配置する配置工程と、
   前記レーザー光源から前記各透過部を介して前記光導波路形成用部材にレーザーを照射しつつ、前記光導波路形成用部材に対する前記マスクの位置を相対的に変化させることにより、前記光導波路形成用部材に加工を施し、光導波路を得る加工工程と、を有し、
   前記光導波路形成用部材を基準にした系において、前記マスクが移動する方向をマスク移動方向とし、前記複数の透過部が並ぶ方向を透過部配列方向としたとき、前記光導波路形成用部材にそれぞれ投影された前記マスク移動方向と前記透過部配列方向とが斜めに交差するように、前記マスクを配置するとともに前記光導波路形成用部材と前記マスクの位置を相対的に変化させることを特徴とする光導波路の製造方法。
2. 前記光導波路形成用部材が平面視されたとき、前記コア部は、細長い形状をなしており、
   前記配置工程において、前記コア部の延在方向の端部における一辺と前記透過部の一辺とが平行になるよう、前記マスクを配置する請求項１に記載の光導波路の製造方法。
3. 前記透過部は、対向する２辺が平行な形状をなしており、
   前記マスク移動方向と前記２辺のそれぞれの延在方向とが直交するよう、前記光導波路形成用部材に対する前記マスクの位置を相対的に変化させる請求項１または２に記載の光導波路の製造方法。
4. 前記マスク移動方向と前記コア部の端部の光軸とが平行になるよう、前記光導波路形成用部材に対する前記マスクの位置を相対的に変化させる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光導波路の製造方法。
5. 前記複数のコア部は、隣り合う２本の前記コア部の端部の位置が、前記コア部の延在方向において互いにずれるよう構成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光導波路の製造方法。
6. 光導波路形成用部材に向けてレーザーを照射するレーザー光源と、列状に並んだ複数の透過部を有するマスクと、前記光導波路形成用部材に対する前記マスクの位置が相対的に変化するよう前記光導波路形成用部材および前記マスクの少なくとも一方を移動させる移動機構と、を有し、
   前記移動機構は、前記光導波路形成用部材を基準にした系において、前記マスクが移動する方向をマスク移動方向とし、前記複数の透過部が並ぶ方向を透過部配列方向としたとき、前記光導波路形成用部材にそれぞれ投影された前記マスク移動方向と前記透過部配列方向とが斜めに交差するように、前記光導波路形成用部材に対する前記マスクの位置を相対的に変化させるよう構成されていることを特徴とする光導波路の製造装置。

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