JP3264952B2 - 受動形光導波路からなる製品 - Google Patents
受動形光導波路からなる製品Info
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- JP3264952B2 JP3264952B2 JP26160091A JP26160091A JP3264952B2 JP 3264952 B2 JP3264952 B2 JP 3264952B2 JP 26160091 A JP26160091 A JP 26160091A JP 26160091 A JP26160091 A JP 26160091A JP 3264952 B2 JP3264952 B2 JP 3264952B2
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は受動形光導波路に係り、
特にポリマー材料からなる受動形光導波路に関する。
特にポリマー材料からなる受動形光導波路に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信分野には長距離および短距離の両
方の用途がある。長距離用途には、比較的長距離で比較
的広帯域、さらに個々のチャネルへの信号分岐が比較的
わずかな通信が考えられる。このような用途に対して
は、ファイバー光学は、これが低損失広帯域であること
から信号の伝送および分配に最も適した手法と一般に見
なされている。
方の用途がある。長距離用途には、比較的長距離で比較
的広帯域、さらに個々のチャネルへの信号分岐が比較的
わずかな通信が考えられる。このような用途に対して
は、ファイバー光学は、これが低損失広帯域であること
から信号の伝送および分配に最も適した手法と一般に見
なされている。
【０００３】一方、ループネットワークやローカルネッ
トワークなどの短距離用途には短距離伝送や多くの個別
のチャネルへの信号の分岐が通常考えられる。このよう
な用途では、一般に光学要素のコストが重要な因子にな
るが、損失や帯域幅は長距離伝送と比べると大きな因子
ではない。
トワークなどの短距離用途には短距離伝送や多くの個別
のチャネルへの信号の分岐が通常考えられる。このよう
な用途では、一般に光学要素のコストが重要な因子にな
るが、損失や帯域幅は長距離伝送と比べると大きな因子
ではない。
【０００４】さらに、単一モード伝送は、その低パルス
分離性のために、現在では長距離伝送に有効に用いられ
ているが、このような低パルス分散性の要件は、短距離
ではパルス分散度小さいことから短距離伝送ではそれほ
ど厳しいものではない。したがって、短距離用途に対し
ては代わりに多重モード伝送が用いられる。多重モード
伝送チャネルは単一モードチャネルより大きな物理的寸
法を持つのが一般的であり、したがって製造上の公差は
それほど厳しくはないことから短距離要素の製造には非
常に多くの材料ならびに製造方法が可能である。
分離性のために、現在では長距離伝送に有効に用いられ
ているが、このような低パルス分散性の要件は、短距離
ではパルス分散度小さいことから短距離伝送ではそれほ
ど厳しいものではない。したがって、短距離用途に対し
ては代わりに多重モード伝送が用いられる。多重モード
伝送チャネルは単一モードチャネルより大きな物理的寸
法を持つのが一般的であり、したがって製造上の公差は
それほど厳しくはないことから短距離要素の製造には非
常に多くの材料ならびに製造方法が可能である。
【０００５】これらの材料および方法の少なくともいく
つかのものは、スプリッタやコンバイナなどの多くの受
動光学要素を有する短距離ネットワークを形成するため
商業的な方法で使用できる比較的安価な要素を与える可
能性を有するものであることが示唆されている。このよ
うなネットワークの例には、上記のようにループネット
ワークやローカルエリアネットワークが知られている。
さらに、他の例としてコンピュータやディジタルスイッ
チなどの信号処理機械内の多点接続が知られる。このよ
うな機械内では多数の送信機や受信機を接続する高速光
通信バスを有することが提案されている。
つかのものは、スプリッタやコンバイナなどの多くの受
動光学要素を有する短距離ネットワークを形成するため
商業的な方法で使用できる比較的安価な要素を与える可
能性を有するものであることが示唆されている。このよ
うなネットワークの例には、上記のようにループネット
ワークやローカルエリアネットワークが知られている。
さらに、他の例としてコンピュータやディジタルスイッ
チなどの信号処理機械内の多点接続が知られる。このよ
うな機械内では多数の送信機や受信機を接続する高速光
通信バスを有することが提案されている。
【０００６】この点で、回路基板、またはさらに高レベ
ルの構造を接続する光学的ネットワーク（このようなネ
ットワークは「光学的支持板」と呼ばれる。）および単
一印刷配線基板（ＰＷＢ）上の個別チップを接続する光
学的ネットワークが提案されている。特に、光学的支持
板およびＰＷＢ用途の場合、電子要素の装着のために現
在用いられているもののような平面基体に装着可能な薄
膜形態の導波路を提供することが望まれている。
ルの構造を接続する光学的ネットワーク（このようなネ
ットワークは「光学的支持板」と呼ばれる。）および単
一印刷配線基板（ＰＷＢ）上の個別チップを接続する光
学的ネットワークが提案されている。特に、光学的支持
板およびＰＷＢ用途の場合、電子要素の装着のために現
在用いられているもののような平面基体に装着可能な薄
膜形態の導波路を提供することが望まれている。
【０００７】そこで光ファイバーに基づく光学的支持板
が提案されている。このような支持板は、信号分配のた
めに、例えば、スターカップラ（星形結合器）などの融
解ファイバーカップラを用いることが多い、これらは有
用ではあるが、融解ファイバーのスターカップラは高価
である。例えば、１９８８年における通常７１×８カッ
プラのコストは約８００ドルであった。
が提案されている。このような支持板は、信号分配のた
めに、例えば、スターカップラ（星形結合器）などの融
解ファイバーカップラを用いることが多い、これらは有
用ではあるが、融解ファイバーのスターカップラは高価
である。例えば、１９８８年における通常７１×８カッ
プラのコストは約８００ドルであった。
【０００８】光ファイバに基づく他の方法としてスプリ
ッタおよびコンバイナを形成する混合ロッドが使用され
る。このような混合ロッドは例えば１９７８年２月に
Ｒ.Ｅ.Ｌｏｖｅに付与された米国特許第４，０７２，３
９９号に示されている。この混合ロッドの一実施例は、
被結合ファイバーのコアに整合する屈折率を持つ材料か
らなる細長いシリンダと、低屈折率のクラッドで構成さ
れている。
ッタおよびコンバイナを形成する混合ロッドが使用され
る。このような混合ロッドは例えば１９７８年２月に
Ｒ.Ｅ.Ｌｏｖｅに付与された米国特許第４，０７２，３
９９号に示されている。この混合ロッドの一実施例は、
被結合ファイバーのコアに整合する屈折率を持つ材料か
らなる細長いシリンダと、低屈折率のクラッドで構成さ
れている。
【０００９】この混合ロッドはその端面が長手軸線に垂
直に研磨されている。光学ファイバーの束の末端は、該
端面に近接して配置される。この方法は、製造コスト節
減が組立工程の複雑性によって少なくなっているが、比
較的安価ではある。さらに、この方法は小型化するのが
難しく、平面形状に適合し難い。
直に研磨されている。光学ファイバーの束の末端は、該
端面に近接して配置される。この方法は、製造コスト節
減が組立工程の複雑性によって少なくなっているが、比
較的安価ではある。さらに、この方法は小型化するのが
難しく、平面形状に適合し難い。
【００１０】また、平版印刷処理によりガラスまたはポ
リマー材料から平面導波回路を形成する多くの方法が提
案されている。例えば、１９８９年１１月７日付のＡ．
Ａ．Ｂoiarski らに付与された米国特許第４，８７８，
７２７号にこのような方法が示されている。さらに他の
方法では、光を導波路内に、またはそれから反射させる
ノッチをポリマー導波路内の指定された結合点に設ける
ようにしている。この方法は、例えば、１９８８年３月
２８日付のＡ．Ｆ．ＧravesとＥ．Ａ．Ｍunterに付与さ
れた米国特許第４，７３３，０９３号に示されている。
これらの方法の全ては、有用ではあるが、最終製品を得
るまでに費用がかかる処理ステップに時間がかかる。
リマー材料から平面導波回路を形成する多くの方法が提
案されている。例えば、１９８９年１１月７日付のＡ．
Ａ．Ｂoiarski らに付与された米国特許第４，８７８，
７２７号にこのような方法が示されている。さらに他の
方法では、光を導波路内に、またはそれから反射させる
ノッチをポリマー導波路内の指定された結合点に設ける
ようにしている。この方法は、例えば、１９８８年３月
２８日付のＡ．Ｆ．ＧravesとＥ．Ａ．Ｍunterに付与さ
れた米国特許第４，７３３，０９３号に示されている。
これらの方法の全ては、有用ではあるが、最終製品を得
るまでに費用がかかる処理ステップに時間がかかる。
【００１１】さらに、型押加工または成形法による単一
モード集積光学装置の製造方法が提案されており、例え
ば、Ｇ．Ｄ．Ａumiller らによる「Submicrometer Reso
lution Replication of Relief Patterns for Integrat
ed Optics （集積光学用レリーフパターンのサブミクロ
ン分解能複製）」Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ.,Ｖｏｌ．４
５，（１９７４）ｐｐ．４５５７−４５６２に示されて
いる。この報告に示された１つの方法は、ＰＭＭＡ基体
に溝を型押加工し、次にこれらの溝を基体よりも大きな
屈折率の光ポリマーで充填するステップで構成されてい
る。しかしながら、このような方法により有用な導波路
を形成するのに必要と考えられる微細な公差を実現する
のは困難のようであった。
モード集積光学装置の製造方法が提案されており、例え
ば、Ｇ．Ｄ．Ａumiller らによる「Submicrometer Reso
lution Replication of Relief Patterns for Integrat
ed Optics （集積光学用レリーフパターンのサブミクロ
ン分解能複製）」Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ.,Ｖｏｌ．４
５，（１９７４）ｐｐ．４５５７−４５６２に示されて
いる。この報告に示された１つの方法は、ＰＭＭＡ基体
に溝を型押加工し、次にこれらの溝を基体よりも大きな
屈折率の光ポリマーで充填するステップで構成されてい
る。しかしながら、このような方法により有用な導波路
を形成するのに必要と考えられる微細な公差を実現する
のは困難のようであった。
【００１２】このようにして、当該分野においては、労
力が少なく、費用が適切で、自動化または半自動化製造
工程で実施でき、低コスト平面光導波路およびこのよう
な導波路で構成された製品の生産を可能にする受動光導
波路手法がこれに求められているが、実現されていない
のが現状である。
力が少なく、費用が適切で、自動化または半自動化製造
工程で実施でき、低コスト平面光導波路およびこのよう
な導波路で構成された製品の生産を可能にする受動光導
波路手法がこれに求められているが、実現されていない
のが現状である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、広義には、ベ
ース部材のほぼ平らな表面に装着されたポリマー導波フ
ィルムで構成された製品を提供するものである。このフ
ィルムは、ガラス転移温度Ｔgを有するコア材料の層で
コア層上に配置されたコア材料層と、融点ＴmまたはＴg
よりおおきなガラス転移温度Ｔg,clad を有するクラッ
ディング材料層とで構成されている。コア材料の屈折率
は、少なくとも所定の波長でクラッディング材料の屈折
率より大きくなされる。
ース部材のほぼ平らな表面に装着されたポリマー導波フ
ィルムで構成された製品を提供するものである。このフ
ィルムは、ガラス転移温度Ｔgを有するコア材料の層で
コア層上に配置されたコア材料層と、融点ＴmまたはＴg
よりおおきなガラス転移温度Ｔg,clad を有するクラッ
ディング材料層とで構成されている。コア材料の屈折率
は、少なくとも所定の波長でクラッディング材料の屈折
率より大きくなされる。
【００１４】したがって、クラッディング材料は、光学
的導波機能を与え、少なくともある電磁放射を該コア層
に限定する。ベース部材は、コア層の下に配置されるよ
うに基体のほぼ平らな表面に装着され、該ガラス転移温
度Ｔg より大きな融点またはガラス転移温度を有するポ
リマー第２クラッディング層を選択的にそなえている。
的導波機能を与え、少なくともある電磁放射を該コア層
に限定する。ベース部材は、コア層の下に配置されるよ
うに基体のほぼ平らな表面に装着され、該ガラス転移温
度Ｔg より大きな融点またはガラス転移温度を有するポ
リマー第２クラッディング層を選択的にそなえている。
【００１５】少なくとも所定の波長においては、コア材
料の屈折率もまた、第２クラッディング層が光導波路と
しての機能を果たすように、この層の材料の屈折率より
大きくなくてはならない。このような第２クラッディン
グ層が含まれないときは、いずれにしても、コア層の下
に配置された基体のその部分は、これが光導波路機能を
有するようにコア材料のものより小さな屈折率（少なく
とも所定の波長で）を有すべきである。
料の屈折率もまた、第２クラッディング層が光導波路と
しての機能を果たすように、この層の材料の屈折率より
大きくなくてはならない。このような第２クラッディン
グ層が含まれないときは、いずれにしても、コア層の下
に配置された基体のその部分は、これが光導波路機能を
有するようにコア材料のものより小さな屈折率（少なく
とも所定の波長で）を有すべきである。
【００１６】フィルム内には少なくとも１つの導波チャ
ネルが画定され、これはベース部材の表面に対してほぼ
平行に延在すると共に所定波長の電磁放射を導波するよ
うに構成されている。この導波チャネルはベース部材の
表面に当接するほぼ平面をなす下部表面を有するコア材
料のコアを有している。
ネルが画定され、これはベース部材の表面に対してほぼ
平行に延在すると共に所定波長の電磁放射を導波するよ
うに構成されている。この導波チャネルはベース部材の
表面に当接するほぼ平面をなす下部表面を有するコア材
料のコアを有している。
【００１７】さらに、この導波チャネルは、コアが上部
クラッディングに当接する上部表面（通常は湾曲面）を
有するように少なくとも部分的にコアを囲繞すると共に
コアの上に配置された少なくともクラッディング材料の
上部クラッディングを備えている。
クラッディングに当接する上部表面（通常は湾曲面）を
有するように少なくとも部分的にコアを囲繞すると共に
コアの上に配置された少なくともクラッディング材料の
上部クラッディングを備えている。
【００１８】導波チャネルの少なくとも一部において、
コア層は、上部クラッディング層およびベース部材が共
にコアをほぼ完全に囲繞し、さらに所定波長の放射が全
チャネルを通して約１ｄＢ以下の全モード損失で上記一
部内を導波されるように、比較的小さな厚み（例えば、
多重モードチャネルに対して約３．０μｍ以下）に限定
される。導波チャネルは、少なくとも原理的には、多重
モードか単一モードチャネルのいずれかであるが、現在
好適な実施例では多重モードチャネルとする。
コア層は、上部クラッディング層およびベース部材が共
にコアをほぼ完全に囲繞し、さらに所定波長の放射が全
チャネルを通して約１ｄＢ以下の全モード損失で上記一
部内を導波されるように、比較的小さな厚み（例えば、
多重モードチャネルに対して約３．０μｍ以下）に限定
される。導波チャネルは、少なくとも原理的には、多重
モードか単一モードチャネルのいずれかであるが、現在
好適な実施例では多重モードチャネルとする。
【００１９】例示する製造工程においては、コア層と上
部クラッディング層（および選択的に下部クラッディン
グ層）からなるフィルムが、Ｔgより高いが、クラッディ
ング層または複数のクラッディング層のＴm（またはＴ
g, clad）より低い温度に加熱される。
部クラッディング層（および選択的に下部クラッディン
グ層）からなるフィルムが、Ｔgより高いが、クラッディ
ング層または複数のクラッディング層のＴm（またはＴ
g, clad）より低い温度に加熱される。
【００２０】次に、コア層の細長い領域間に導波チャネ
ルが形成されるように、少なくともあるコア材料がコア
層の少なくとも１対の細長い領域からまたコア層の隣接
領域に流動されるように、フィルムに対して力が印加さ
れる。この力は、例えば、あるパターンの突起部を有す
るダイにより、これらの突起部が適量の圧力でフィルム
に当接したときコア材料がこれらの突起部の下方の領域
から流出するように、印加される。次に、このフィルム
は通常は基体上に装着される。
ルが形成されるように、少なくともあるコア材料がコア
層の少なくとも１対の細長い領域からまたコア層の隣接
領域に流動されるように、フィルムに対して力が印加さ
れる。この力は、例えば、あるパターンの突起部を有す
るダイにより、これらの突起部が適量の圧力でフィルム
に当接したときコア材料がこれらの突起部の下方の領域
から流出するように、印加される。次に、このフィルム
は通常は基体上に装着される。
【００２１】
【実施例】図１に示したように、導波路は、好適な実施
例においては、熱可塑性ポリマー材料からなる３つの
層、すなわち選択的な下部クラッディング層１０、コア
層２０、上部クラッディング層３０を備えている。コア
層内での光の導波を許容するために、コア層の屈折率と
クラッディング層の屈折率（または複数の屈折率）とは
十分異なってなければならない。
例においては、熱可塑性ポリマー材料からなる３つの
層、すなわち選択的な下部クラッディング層１０、コア
層２０、上部クラッディング層３０を備えている。コア
層内での光の導波を許容するために、コア層の屈折率と
クラッディング層の屈折率（または複数の屈折率）とは
十分異なってなければならない。
【００２２】下部クラッディング層が省略されたとき
は、適当な屈折率の媒体、例えば空気またはベース部材
を、少なくとも導波路の使用時には、コア層２０の下に
配置しなければならない。このため、これらの層は、少
なくとも約０．２０の開口数（ＮＡ）を有し、好適には
被結合ファイバの開口数の約２０％内の開口数を示すこ
とが望ましい。低い開口数は光結合効率が低くなること
から望ましくなく、さらに高い開口数はより小さな開口
数のファイバに対する結合に際して大きな光学損失が生
じることから望ましくない。
は、適当な屈折率の媒体、例えば空気またはベース部材
を、少なくとも導波路の使用時には、コア層２０の下に
配置しなければならない。このため、これらの層は、少
なくとも約０．２０の開口数（ＮＡ）を有し、好適には
被結合ファイバの開口数の約２０％内の開口数を示すこ
とが望ましい。低い開口数は光結合効率が低くなること
から望ましくなく、さらに高い開口数はより小さな開口
数のファイバに対する結合に際して大きな光学損失が生
じることから望ましくない。
【００２３】本好適な実施例においては、クラッディン
グ層は共に約１．４２の屈折率を有するポリビニリデン
フルオライド（ＰＶＤＦ）からなり、さらにコア層は約
１．４９の屈折率を有するポリ（メタクリル酸メチル）
（ＰＭＭＡ）からなる。得られた開口数は約０．４５で
ある。
グ層は共に約１．４２の屈折率を有するポリビニリデン
フルオライド（ＰＶＤＦ）からなり、さらにコア層は約
１．４９の屈折率を有するポリ（メタクリル酸メチル）
（ＰＭＭＡ）からなる。得られた開口数は約０．４５で
ある。
【００２４】さらに、各々のクラッディング材料は融点
（Ｔm）またはガラス転移温度（Ｔg,clad）により特徴
付けられることが望ましく、さらにコア層はいずれかの
クラッディング層の融点またはガラス転移温度より低い
ガラス転移温度（Ｔg）により特徴付けられることが望
ましい。例えば、ＰＶＤＦは１６７℃のＴm を有し、ま
たＰＭＭＡは１０５℃のＴg を有する。
（Ｔm）またはガラス転移温度（Ｔg,clad）により特徴
付けられることが望ましく、さらにコア層はいずれかの
クラッディング層の融点またはガラス転移温度より低い
ガラス転移温度（Ｔg）により特徴付けられることが望
ましい。例えば、ＰＶＤＦは１６７℃のＴm を有し、ま
たＰＭＭＡは１０５℃のＴg を有する。
【００２５】さらに、上記３つの層に対して選択された
材料の全ては、処理温度および圧力において、好適には
何らかの定着剤なしに、互いに適切に結合できることが
望ましい。処理温度は、クラッディングの融点Ｔm（ま
たはガラス転移温度Ｔg,clad)とコアガラス転移温度Ｔg
の中間に選択されるべきであり、これは重要である。
材料の全ては、処理温度および圧力において、好適には
何らかの定着剤なしに、互いに適切に結合できることが
望ましい。処理温度は、クラッディングの融点Ｔm（ま
たはガラス転移温度Ｔg,clad)とコアガラス転移温度Ｔg
の中間に選択されるべきであり、これは重要である。
【００２６】表１は本発明により導波路を形成するため
に容易に入手でき使用できる熱可塑性樹脂をリストした
例である。表１にリストした最初の３つの材料のいずれ
かから形成されたクラッディング層は同様にリストした
最後の４つの材料のいずれかから形成されたコア層と結
合される。すなわち、リストしたクラッディング材料は
過フッ素化エチレン・プロピレン共重合（商標名Ｔｅｆ
ｌｏｎTMＦＥＰとして販売されている。）、ポリ（ビニ
リデンフッ化物）（ＰＶＤＦ）、およびポリ（４−メチ
ルペンテン−１）（商標名ＴＰＸとして市販されてい
る。）であり、またリストしたコア材料はメタクリル酸
ポリメチル（ＰＭＭＡ）、スチレン・アクリロニトリル
コポリマ（ＳＡＮ）、ポリカーボネート、およびポリス
チレンである。
に容易に入手でき使用できる熱可塑性樹脂をリストした
例である。表１にリストした最初の３つの材料のいずれ
かから形成されたクラッディング層は同様にリストした
最後の４つの材料のいずれかから形成されたコア層と結
合される。すなわち、リストしたクラッディング材料は
過フッ素化エチレン・プロピレン共重合（商標名Ｔｅｆ
ｌｏｎTMＦＥＰとして販売されている。）、ポリ（ビニ
リデンフッ化物）（ＰＶＤＦ）、およびポリ（４−メチ
ルペンテン−１）（商標名ＴＰＸとして市販されてい
る。）であり、またリストしたコア材料はメタクリル酸
ポリメチル（ＰＭＭＡ）、スチレン・アクリロニトリル
コポリマ（ＳＡＮ）、ポリカーボネート、およびポリス
チレンである。
【００２７】ただし、ＴＰＸクラッディングを有するＰ
ＭＭＡコアは、これが単に約０．２４の開口数を有する
ことから望ましくなく、またＰＶＤＦクラッディングを
有するポリカーボネートコアは、ＴgおよびＴmのそれぞ
れの値が工程温度を１４５℃−１６７℃という狭い範囲
に制限することから望ましくない。
ＭＭＡコアは、これが単に約０．２４の開口数を有する
ことから望ましくなく、またＰＶＤＦクラッディングを
有するポリカーボネートコアは、ＴgおよびＴmのそれぞ
れの値が工程温度を１４５℃−１６７℃という狭い範囲
に制限することから望ましくない。
【００２８】さらに、この点で、半結晶性フルオロポリ
マーＦＥＰ（過フッ素化エチレン・プロピレンコポリマ
ー）およびＰＶＤＦは、これらの散乱損失が比較的大き
いことから、従来光学材料と見なされなかった点が注目
されるべきである。しかしながら、これらの材料はまた
比較的低い屈折率を有している。したがって、これらの
材料は、大きな開口数の構造体におけるコア材料に対す
るものよりも光学的透過率要件が厳しくないクラッディ
ング用材料として有用である。
マーＦＥＰ（過フッ素化エチレン・プロピレンコポリマ
ー）およびＰＶＤＦは、これらの散乱損失が比較的大き
いことから、従来光学材料と見なされなかった点が注目
されるべきである。しかしながら、これらの材料はまた
比較的低い屈折率を有している。したがって、これらの
材料は、大きな開口数の構造体におけるコア材料に対す
るものよりも光学的透過率要件が厳しくないクラッディ
ング用材料として有用である。
【００２９】表１にリストしたポリマーの他に、二種類
以上の異なるポリマーを混合して中間特性の複合材料を
形成することにより上記の点で有用なその他のポリマー
を製造することができる。例えば、ＰＭＭＡをＰＶＤＦ
またはＳＡＮ（スチレン・アクリロニトリル共重合体）
のいずれかと混合してこのような材料を形成してもよ
い。この混合物は溶液か溶融相のいずれかで得ることが
できる。
以上の異なるポリマーを混合して中間特性の複合材料を
形成することにより上記の点で有用なその他のポリマー
を製造することができる。例えば、ＰＭＭＡをＰＶＤＦ
またはＳＡＮ（スチレン・アクリロニトリル共重合体）
のいずれかと混合してこのような材料を形成してもよ
い。この混合物は溶液か溶融相のいずれかで得ることが
できる。
【００３０】さらに、当業者は導波路を構成するために
使用できるその他の公知のポリマーを容易に見出すこと
ができる。上記３層の初期厚みは、例えば、平面導波路
に結合されるファイバーの寸法に基づいて決定すること
ができる。例えば、２００μｍ径コアと２３０μｍ径ク
ラッディングとを有するファイバーに結合させるための
好適な厚みは、ＰＭＭＡコアに対しては約１５０μｍ、
ＰＶＤＦクラッディング層に対しては約７５μｍにな
る。
使用できるその他の公知のポリマーを容易に見出すこと
ができる。上記３層の初期厚みは、例えば、平面導波路
に結合されるファイバーの寸法に基づいて決定すること
ができる。例えば、２００μｍ径コアと２３０μｍ径ク
ラッディングとを有するファイバーに結合させるための
好適な厚みは、ＰＭＭＡコアに対しては約１５０μｍ、
ＰＶＤＦクラッディング層に対しては約７５μｍにな
る。
【００３１】これらの層の厚みは、適切なサイズの成形
用工具により導波領域を形成した後２００μｍコアへの
ほぼ最適な結合を有する導波領域を与えるように選択さ
れる。
用工具により導波領域を形成した後２００μｍコアへの
ほぼ最適な結合を有する導波領域を与えるように選択さ
れる。
【００３２】導波チャネルが形成された後、この導波チ
ャネルの断面プロフィルは、例えば図２に示したように
なるのが通常である。導波コア４０は、成形ステップ以
前にこれが存在したコア層の上部の上方に高さが延在す
る基本的に三角形状プロフィルを有している。コアのい
ずれかの側にはくぼみ部５０が設けられる。コア材料は
このくぼみ部５０の少なくとも一部からほぼ排除され、
またこの部分には上部および下部クラッディング層が所
望通りほぼ直接当接して、または少なくとも互いに近接
して設けられる。
ャネルの断面プロフィルは、例えば図２に示したように
なるのが通常である。導波コア４０は、成形ステップ以
前にこれが存在したコア層の上部の上方に高さが延在す
る基本的に三角形状プロフィルを有している。コアのい
ずれかの側にはくぼみ部５０が設けられる。コア材料は
このくぼみ部５０の少なくとも一部からほぼ排除され、
またこの部分には上部および下部クラッディング層が所
望通りほぼ直接当接して、または少なくとも互いに近接
して設けられる。
【００３３】コアは、同じコア断面積および同じΔを有
する一様にクラッドされた光ファイバの径として規定さ
れる有効径を有している。Δはコアとクラッディングの
間の屈折率差を意味する。所定の用途に必要な有効径は
当業者の一人により容易に計算され、これは、部分的に
は、単一モード導波路が望まれるか多重モード導波路が
望まれるかにしたがって与えられる。（モード伝搬の関
連する理論的説明はＥ.Ａ．Ｊ．Ｍarcatili, 「Ｓlab-
Ｃoupled Ｗaveguides （スラブ結合導波路）」）、Ｂe
ll Ｓystem Ｔechnical Ｊournal,５３，（１９７
４），ＰＰ.６４５−６７４に示されている。単一モー
ドに対する通常の有効径は３から１０μｍであり、多重
モード導波路に対するものは５０から５００μｍであ
る。
する一様にクラッドされた光ファイバの径として規定さ
れる有効径を有している。Δはコアとクラッディングの
間の屈折率差を意味する。所定の用途に必要な有効径は
当業者の一人により容易に計算され、これは、部分的に
は、単一モード導波路が望まれるか多重モード導波路が
望まれるかにしたがって与えられる。（モード伝搬の関
連する理論的説明はＥ.Ａ．Ｊ．Ｍarcatili, 「Ｓlab-
Ｃoupled Ｗaveguides （スラブ結合導波路）」）、Ｂe
ll Ｓystem Ｔechnical Ｊournal,５３，（１９７
４），ＰＰ.６４５−６７４に示されている。単一モー
ドに対する通常の有効径は３から１０μｍであり、多重
モード導波路に対するものは５０から５００μｍであ
る。
【００３４】クラッディング層間のくぼみ部に残るコア
材料は「フラッシュ（flash）」と呼ばれる。このフラ
ッシュは、成形用工具から成形コア領域を除去した後も
残っている。フラッシュ材料が過剰過ぎると、光学的な
漏洩路を与えることから望ましくない。すなわち、コア
モードはフラッシュ材料中に結合され、導波路から光学
的損失をもたらすと共に隣接導波路間に混線をもたらす
こともある。フラッシュ材料に結合することから生じる
光学的損失は「モード損失」と呼ばれる。全体のモード
損失は約１ｄＢ／ｃｍ以下、さらに約０．１ｄＢ／ｃｍ
以下であることが望まれる。
材料は「フラッシュ（flash）」と呼ばれる。このフラ
ッシュは、成形用工具から成形コア領域を除去した後も
残っている。フラッシュ材料が過剰過ぎると、光学的な
漏洩路を与えることから望ましくない。すなわち、コア
モードはフラッシュ材料中に結合され、導波路から光学
的損失をもたらすと共に隣接導波路間に混線をもたらす
こともある。フラッシュ材料に結合することから生じる
光学的損失は「モード損失」と呼ばれる。全体のモード
損失は約１ｄＢ／ｃｍ以下、さらに約０．１ｄＢ／ｃｍ
以下であることが望まれる。
【００３５】多重モード導波チャネルでモード損失が約
１ｄＢ／ｃｍ以下であるためには、フラッシュ材料の厚
みは約３．０μｍ以下であることが望まれる。例えば、
有効コア径が２００μｍ、コアとクラッディングの間の
屈折率差Δが０．０２の多重モード導波路を例としてこ
こで２〜３の理論計算を示す。この例示として与える導
波路の理論的モード損失は、フラッシュが約２．８μｍ
厚以下のとき１ｄＢ／ｃｍ以下である。
１ｄＢ／ｃｍ以下であるためには、フラッシュ材料の厚
みは約３．０μｍ以下であることが望まれる。例えば、
有効コア径が２００μｍ、コアとクラッディングの間の
屈折率差Δが０．０２の多重モード導波路を例としてこ
こで２〜３の理論計算を示す。この例示として与える導
波路の理論的モード損失は、フラッシュが約２．８μｍ
厚以下のとき１ｄＢ／ｃｍ以下である。
【００３６】このモード損失はΔに依存するので、最大
許容フラッシュ厚み（１ｄＢ／ｃｍ以下のモード損失を
有する）はΔ＝０．００９において約３．５μｍ、また
Δ＝０．０９において約１．１５μｍである。モード損
失は、１ｄＢ／ｃｍ以下では、フラッシュ厚が減少につ
れ非常に急速に減少するのが普通である。例えば、本導
波路例のモード損失を約１ｄＢ／ｃｍから約０．１ｄＢ
／ｃｍに減少させるためには、約２０％から３５％のフ
ラッシュ厚みの減少が要求されるのが普通である。
許容フラッシュ厚み（１ｄＢ／ｃｍ以下のモード損失を
有する）はΔ＝０．００９において約３．５μｍ、また
Δ＝０．０９において約１．１５μｍである。モード損
失は、１ｄＢ／ｃｍ以下では、フラッシュ厚が減少につ
れ非常に急速に減少するのが普通である。例えば、本導
波路例のモード損失を約１ｄＢ／ｃｍから約０．１ｄＢ
／ｃｍに減少させるためには、約２０％から３５％のフ
ラッシュ厚みの減少が要求されるのが普通である。
【００３７】単一モードチャネルにおいてモード損失が
約１ｄＢ／ｃｍ以下であるためには、フラッシュ厚はコ
アのピーク高さの半分程度以下にあるべきである。（コ
アのピーク高さ、および有効径に寄与するコアのその部
分は領域５０のフラッシュ層の上部から測定されるべき
である。単一モードコアのピーク高さは一般に約１０μ
ｍである。）
約１ｄＢ／ｃｍ以下であるためには、フラッシュ厚はコ
アのピーク高さの半分程度以下にあるべきである。（コ
アのピーク高さ、および有効径に寄与するコアのその部
分は領域５０のフラッシュ層の上部から測定されるべき
である。単一モードコアのピーク高さは一般に約１０μ
ｍである。）
【００３８】くぼみの領域においては、上部クラッディ
ングはこれがチャネル形成前に存在した対応する層より
薄いのが普通であり、さらにこのくぼみ部領域のクラッ
ディングの上部表面はこれが形成されたときのコアの上
部より低く、さらに導波チャネルの外部のショルダ領域
６０に配置されたコア層のその部分の上部より低いのが
普通である。
ングはこれがチャネル形成前に存在した対応する層より
薄いのが普通であり、さらにこのくぼみ部領域のクラッ
ディングの上部表面はこれが形成されたときのコアの上
部より低く、さらに導波チャネルの外部のショルダ領域
６０に配置されたコア層のその部分の上部より低いのが
普通である。
【００３９】上記成形ステップの間にまたはその後に複
合フィルムは互いに、またはフィルムの未成形部分から
形成された導波路を分離するように分割されてもよいこ
とがここで注目されるべきである。フィルムが分割され
たとき、ショルダ領域６０の各々の少なくとも一部は導
波チャネルを含むフィルム部分から排除されてもよい。
このような分割はダイ上の適切な突出部により、または
その他の適当な手段により行われる。
合フィルムは互いに、またはフィルムの未成形部分から
形成された導波路を分離するように分割されてもよいこ
とがここで注目されるべきである。フィルムが分割され
たとき、ショルダ領域６０の各々の少なくとも一部は導
波チャネルを含むフィルム部分から排除されてもよい。
このような分割はダイ上の適切な突出部により、または
その他の適当な手段により行われる。
【００４０】コアの幅はコアの境界を形成する２つのく
ぼみ部の中心間の分離距離により説明される。この分離
距離およびコアの高さは、カップラのコア領域と被結合
光ファイバのコアの間の断面の不整合を最小にするよう
に選択すると都合がよい。したがって、例えばコア径が
２００μｍおよびクラッディング径が２３０μｍのファ
イバーを結合するためには、好適な分離距離は約５００
μｍ、また好適な高さは約２５０〜３００μｍである。
ぼみ部の中心間の分離距離により説明される。この分離
距離およびコアの高さは、カップラのコア領域と被結合
光ファイバのコアの間の断面の不整合を最小にするよう
に選択すると都合がよい。したがって、例えばコア径が
２００μｍおよびクラッディング径が２３０μｍのファ
イバーを結合するためには、好適な分離距離は約５００
μｍ、また好適な高さは約２５０〜３００μｍである。
【００４１】導波チャネルが形成された後の上部クラッ
ディング層の厚みはくぼみ部および導波領域の前後で一
般に変動する。通常は、上部クラッディング層はくぼみ
部の中心でまたはその近傍で最も薄くなる。一般に、上
部クラッディング層は、これがかなり薄いと、その構造
的保全性を維持することが困難なことから任意の点で１
０μｍ厚以下であることは望ましくない。この層厚は一
般にショルダ領域６０に向けて、また導波領域の中心に
向けて増加する。導波領域のピークにおいては、上部ク
ラッディング層の厚みは元のクラッディング厚みと同じ
になるのが普通である。
ディング層の厚みはくぼみ部および導波領域の前後で一
般に変動する。通常は、上部クラッディング層はくぼみ
部の中心でまたはその近傍で最も薄くなる。一般に、上
部クラッディング層は、これがかなり薄いと、その構造
的保全性を維持することが困難なことから任意の点で１
０μｍ厚以下であることは望ましくない。この層厚は一
般にショルダ領域６０に向けて、また導波領域の中心に
向けて増加する。導波領域のピークにおいては、上部ク
ラッディング層の厚みは元のクラッディング厚みと同じ
になるのが普通である。
【００４２】下部クラッディング層の形状は、理想的に
は、チャネル成形工程において変更される必要はない。
しかし、実際には形状の変化が生じるのが普通である。
一般に、この変化は、コアの境界を形成するくぼみ部領
域に制限され、またくぼみ部５０よりはるかに浅い下部
クラッディング層でのくぼみ部の形成を含んでいる。
は、チャネル成形工程において変更される必要はない。
しかし、実際には形状の変化が生じるのが普通である。
一般に、この変化は、コアの境界を形成するくぼみ部領
域に制限され、またくぼみ部５０よりはるかに浅い下部
クラッディング層でのくぼみ部の形成を含んでいる。
【００４３】下部クラッディング層の底部は、通常の用
途に平らな基体に導波路を装着することが含まれること
からほぼ平面をなすことが一般に要求される。例えば、
大きな箔押ダイを用いて、基体または印刷配線板に逐次
積層された全体の光回路パターンを形成することができ
る。積層方法は従来から当業者によく知られており、例
えば接着剤により基体に塗布する方法が知られている。
途に平らな基体に導波路を装着することが含まれること
からほぼ平面をなすことが一般に要求される。例えば、
大きな箔押ダイを用いて、基体または印刷配線板に逐次
積層された全体の光回路パターンを形成することができ
る。積層方法は従来から当業者によく知られており、例
えば接着剤により基体に塗布する方法が知られている。
【００４４】多重導波路は通常は並行して形成される。
この形成（すなわち、成形または型押）ステップの間
に、コア材料は突出部の下方領域に残され、そこで２つ
のクラッディング層が共に押圧され、隣接導波路の間に
光学的漏洩路を形成する。すでに示したように、このよ
うな材料は「フラッシュ」材料と呼ばれる。
この形成（すなわち、成形または型押）ステップの間
に、コア材料は突出部の下方領域に残され、そこで２つ
のクラッディング層が共に押圧され、隣接導波路の間に
光学的漏洩路を形成する。すでに示したように、このよ
うな材料は「フラッシュ」材料と呼ばれる。
【００４５】このフラッシュは、これにより隣接チャネ
ル間に光学的損失および混線をもたらすことから望まし
くない。本発明のいくつかの特性は（好適な実施例にお
いて）フラッシュの発生を低減させることを目的として
いる。先ず、それぞれの層の厚み（形成ステップの前）
はフラッシュの発生を低減させるように構成される。
ル間に光学的損失および混線をもたらすことから望まし
くない。本発明のいくつかの特性は（好適な実施例にお
いて）フラッシュの発生を低減させることを目的として
いる。先ず、それぞれの層の厚み（形成ステップの前）
はフラッシュの発生を低減させるように構成される。
【００４６】第２に、ダイの突出部は導波チャネルに隣
接して延在する嵌込み部をフィルム中に形成する。これ
らの嵌込み部はフラッシュ材料の厚みを低減させる。第
３に、コア材料と処理温度の組合わせは、処理中のコア
材料が有効な無制限領域に流動できるように選択され
る。コア材料の流動性の結果として、このようなフラッ
シュは、それが生じたとき非常に薄くすることができ
る。第４に、突出部９０の幅は形成するときの圧力を最
大にするように比較的狭くなされるが、これはなお機械
的耐久力および比較的長い工具寿命を与えるのに十分な
広さを有するものである。
接して延在する嵌込み部をフィルム中に形成する。これ
らの嵌込み部はフラッシュ材料の厚みを低減させる。第
３に、コア材料と処理温度の組合わせは、処理中のコア
材料が有効な無制限領域に流動できるように選択され
る。コア材料の流動性の結果として、このようなフラッ
シュは、それが生じたとき非常に薄くすることができ
る。第４に、突出部９０の幅は形成するときの圧力を最
大にするように比較的狭くなされるが、これはなお機械
的耐久力および比較的長い工具寿命を与えるのに十分な
広さを有するものである。
【００４７】一般に、上記の簡単な導波チャネルを形成
する製造工程はスプリッタ−コンバイナなどの受動光学
要素の形成に対しても有用である。例えば、図３に示し
たように、スプリッタ−コンバイナは直線状チャネル７
０を有して形成することができ、さらにこの直線状チャ
ネルからずれる側部チャネル８０を形成することができ
る。この側部チャネル８０は、例えば３．４°または
６．８°の角度をなして開離することができる。
する製造工程はスプリッタ−コンバイナなどの受動光学
要素の形成に対しても有用である。例えば、図３に示し
たように、スプリッタ−コンバイナは直線状チャネル７
０を有して形成することができ、さらにこの直線状チャ
ネルからずれる側部チャネル８０を形成することができ
る。この側部チャネル８０は、例えば３．４°または
６．８°の角度をなして開離することができる。
【００４８】このような設計は光形成ポリマー導波路と
関連して技術的にはよく知られており、例えば、Ｔ．Ｋ
ｕｒｏｋａｗａ らの「Ｐolymer Ｏptical Ｃircuits
for Ｍultimode Ｏptical Ｆiber Ｓystems （多重モー
ド光ファイバシステム用ポリマー光学回路）」、Ａppli
ed Ｏptics, １９”，（１９８０）ｐｐ，３１２４〜３
１２９、およびＢ.Ｌ．Ｂooth の「Ｌow−Loss Ｃhanne
l Ｗaveguides in Ｐolymers（ポリマーにおける低損失
チャネル導波路）」、Ｊ．Ｌightwave Ｔechnol. ７,
（１９８９）ｐｐ，１４４５〜１４５３に示されてい
る。このような要素は、図１に示したように、ダイ１１
０の作業表面の突出部９０および嵌込み部１００を適切
に構成することにより容易に形成することができる。
関連して技術的にはよく知られており、例えば、Ｔ．Ｋ
ｕｒｏｋａｗａ らの「Ｐolymer Ｏptical Ｃircuits
for Ｍultimode Ｏptical Ｆiber Ｓystems （多重モー
ド光ファイバシステム用ポリマー光学回路）」、Ａppli
ed Ｏptics, １９”，（１９８０）ｐｐ，３１２４〜３
１２９、およびＢ.Ｌ．Ｂooth の「Ｌow−Loss Ｃhanne
l Ｗaveguides in Ｐolymers（ポリマーにおける低損失
チャネル導波路）」、Ｊ．Ｌightwave Ｔechnol. ７,
（１９８９）ｐｐ，１４４５〜１４５３に示されてい
る。このような要素は、図１に示したように、ダイ１１
０の作業表面の突出部９０および嵌込み部１００を適切
に構成することにより容易に形成することができる。
【００４９】ここで図１を参照すると、例示としての形
成工程は、層１０、２０および３０を組みつけて複合フ
ィルムを形成するステップ（この段階では必ずしも結合
されない）と、ダイ１１０とアンビル（または支持板）
１２０の間でフィルムを整合させるステップと、フィル
ムを所定動作温度に加熱するステップと、さらに所定時
間幅にわたってダイとフィルムの間に所定圧力を加える
ステップとを有している。ダイの接触表面は、１つ以上
のチャネルが画定されるようにフィルムを変形させ得る
突出部のパターンを含んでいる。
成工程は、層１０、２０および３０を組みつけて複合フ
ィルムを形成するステップ（この段階では必ずしも結合
されない）と、ダイ１１０とアンビル（または支持板）
１２０の間でフィルムを整合させるステップと、フィル
ムを所定動作温度に加熱するステップと、さらに所定時
間幅にわたってダイとフィルムの間に所定圧力を加える
ステップとを有している。ダイの接触表面は、１つ以上
のチャネルが画定されるようにフィルムを変形させ得る
突出部のパターンを含んでいる。
【００５０】このダイは垂直方向に移動自在で型押に類
似の動作（このような動作はここでは「成形（ｍoldin
g）」と呼ぶ。）を与えてもよく、あるいはこのダイは
回転ドラムとして作用して型押動作を与えてもよい。こ
の動作温度はコア層のＴg より大きく、ただしクラッデ
ィング層のいずれかの融点Ｔmまたはガラス転移温度Ｔ
g,clad より低くなければならない。
似の動作（このような動作はここでは「成形（ｍoldin
g）」と呼ぶ。）を与えてもよく、あるいはこのダイは
回転ドラムとして作用して型押動作を与えてもよい。こ
の動作温度はコア層のＴg より大きく、ただしクラッデ
ィング層のいずれかの融点Ｔmまたはガラス転移温度Ｔ
g,clad より低くなければならない。
【００５１】その結果、コア層は通常粘性液体として作
用するのが普通であるが、クラッディング層は、軟化は
されるがなお比較的流動し難い延性固体として作用する
ようになる。この場合の圧力は、図２のくぼみ部５０を
形成するほど十分大きくするべきであるが、複合フィル
ムのエッジからかなりの量のコア材料を取り去るほど大
きくはなく、または突出部９０をして上部クラッディン
グフィルムを切断せしめるほど大きくなくてよい。
用するのが普通であるが、クラッディング層は、軟化は
されるがなお比較的流動し難い延性固体として作用する
ようになる。この場合の圧力は、図２のくぼみ部５０を
形成するほど十分大きくするべきであるが、複合フィル
ムのエッジからかなりの量のコア材料を取り去るほど大
きくはなく、または突出部９０をして上部クラッディン
グフィルムを切断せしめるほど大きくなくてよい。
【００５２】時間幅は、クラッディング層の所望の変形
を生ぜしめるほど十分長くあるべきであり、さらにフラ
ッシュにより生じた問題点を実質的に解消するのに十分
な程度までコア材料がくぼみ部から流出せしめるほど十
分長くあるべきである。
を生ぜしめるほど十分長くあるべきであり、さらにフラ
ッシュにより生じた問題点を実質的に解消するのに十分
な程度までコア材料がくぼみ部から流出せしめるほど十
分長くあるべきである。
【００５３】７５μｍ厚のＰＶＤＦの上部および下部ク
ラッディング層および１５０μｍ厚のＰＭＭＡのコア層
からなる例示としてのフィルムにおける２：１の比のス
プリッタ−コンバイナの形成時の条件は、通常温度が約
１５０℃であり、通常の圧力が２５．３１〜４７．１０
ｋｇ／ｃｍ2 の範囲内であり、さらに通常の時間幅が約
２分である。フラッシュの量は圧縮時間の増加につれて
減少する傾向にあるが、２〜３分以上の圧縮時間に対し
ては有意の改良は何ら見出されない。
ラッディング層および１５０μｍ厚のＰＭＭＡのコア層
からなる例示としてのフィルムにおける２：１の比のス
プリッタ−コンバイナの形成時の条件は、通常温度が約
１５０℃であり、通常の圧力が２５．３１〜４７．１０
ｋｇ／ｃｍ2 の範囲内であり、さらに通常の時間幅が約
２分である。フラッシュの量は圧縮時間の増加につれて
減少する傾向にあるが、２〜３分以上の圧縮時間に対し
ては有意の改良は何ら見出されない。
【００５４】ダイを形成する機械加工方法は約１００μ
ｍ程度の小さな特徴を形成できることが望ましい。十分
な分解能のいくつかの異なる機械加工方法が技術的に知
られている。例えば、平版印刷法およびエッチングは複
雑な形状の２００μｍチャネルの形成に使用することが
できる。しかしながら、この方法は、一般にチャネルに
比較的粗い面を形成する点で問題があり、またチャネル
が適切な抜け勾配を有さず、さらにプラスチックが粗面
にかなり良好に結合されることからエッチングされたチ
ャネルからのプラスチック部分の剥離が困難になるとい
う問題がある。
ｍ程度の小さな特徴を形成できることが望ましい。十分
な分解能のいくつかの異なる機械加工方法が技術的に知
られている。例えば、平版印刷法およびエッチングは複
雑な形状の２００μｍチャネルの形成に使用することが
できる。しかしながら、この方法は、一般にチャネルに
比較的粗い面を形成する点で問題があり、またチャネル
が適切な抜け勾配を有さず、さらにプラスチックが粗面
にかなり良好に結合されることからエッチングされたチ
ャネルからのプラスチック部分の剥離が困難になるとい
う問題がある。
【００５５】機械加工方法の他の例として、技術的によ
く知られた電解放電機械加工（ＥＤＭ）により表面が十
分に仕上げられ、適当なサイズの直線状チャネルを形成
することができる。しかしながら、この好適なＥＤＭ方
法としてのワイヤＥＤＭは一般にはスプリッタ−コンバ
イナなどの非線形な特徴を有するものの形成には使用で
きない。
く知られた電解放電機械加工（ＥＤＭ）により表面が十
分に仕上げられ、適当なサイズの直線状チャネルを形成
することができる。しかしながら、この好適なＥＤＭ方
法としてのワイヤＥＤＭは一般にはスプリッタ−コンバ
イナなどの非線形な特徴を有するものの形成には使用で
きない。
【００５６】さらに、２．５４×１０-3〜５．０８×１
０-3ｃｍ幅のマイクロブレードを用いて平面金属を光学
面仕上げの超高精度に処理することができる。しかしな
がら、この方法は一般には超合金を用いる必要があり、
さらに一般には加工速度が極度に遅い難点がある。
０-3ｃｍ幅のマイクロブレードを用いて平面金属を光学
面仕上げの超高精度に処理することができる。しかしな
がら、この方法は一般には超合金を用いる必要があり、
さらに一般には加工速度が極度に遅い難点がある。
【００５７】現在好適な方法として、金属ロッドの先端
を研削して数個の研削切断表面を形成することにより製
造された特注のバイトを使用する方法が知られている。
このバイトは回転並進されてダイの表面にチャネルを切
削形成するものである。この方法によりダイを形成する
アルミニウムおよびスチールを切断処理することができ
る。しかし、この方法により切削加工されたチャネルの
形状は一般に三角形または台形断面を有するチャネルに
制限される。
を研削して数個の研削切断表面を形成することにより製
造された特注のバイトを使用する方法が知られている。
このバイトは回転並進されてダイの表面にチャネルを切
削形成するものである。この方法によりダイを形成する
アルミニウムおよびスチールを切断処理することができ
る。しかし、この方法により切削加工されたチャネルの
形状は一般に三角形または台形断面を有するチャネルに
制限される。
【００５８】この方法も技術的にはよく知られている
が、本発明の目的に対して望ましい大きさ程度に小さな
大きさを有する特徴、すなわち広がりが約２００μｍ以
下、好適には広がりが約１００μｍ程度に小さな特徴を
形成するためにこの方法を使用することは従来とは異な
るものである。ただし、このような望ましい程度に小さ
な特徴は標準品種の金属で加工できることを我々は見出
している。
が、本発明の目的に対して望ましい大きさ程度に小さな
大きさを有する特徴、すなわち広がりが約２００μｍ以
下、好適には広がりが約１００μｍ程度に小さな特徴を
形成するためにこの方法を使用することは従来とは異な
るものである。ただし、このような望ましい程度に小さ
な特徴は標準品種の金属で加工できることを我々は見出
している。
【００５９】この方法は、加工速度が比較的速く、安価
であり、品質が良好であり、さらに現在商業的に興味の
ある設計を行うのに十分なほど柔軟であることから都合
がよい。特注のバイトによりチャネルを切削加工した
後、ダイを機械的研削および手動研削してほぼ光学的な
表面仕上げを形成する。
であり、品質が良好であり、さらに現在商業的に興味の
ある設計を行うのに十分なほど柔軟であることから都合
がよい。特注のバイトによりチャネルを切削加工した
後、ダイを機械的研削および手動研削してほぼ光学的な
表面仕上げを形成する。
【００６０】 例 アルミニウムダイを用いて圧縮成形により数個の多重モ
ード２：１比スプリッタ−コンバイナを形成した。アル
ミニウムダイは上記のように特注バイトを用いて形成さ
れたものである。スプリッタ−コンバイナは上記のよう
に２層のＰＶＤＦクラッディング層およびＰＭＭＡコア
層から形成された。複合フィルムを加熱し、１５０℃に
維持し、さらにこの形成ステップの間に形成したスプリ
ッタ−コンバイナの組の間で２５．３１ｋｇ／ｃｍ2か
ら４７．１０ｋｇ／ｃｍ2まで変化する一定圧力を加え
た。
ード２：１比スプリッタ−コンバイナを形成した。アル
ミニウムダイは上記のように特注バイトを用いて形成さ
れたものである。スプリッタ−コンバイナは上記のよう
に２層のＰＶＤＦクラッディング層およびＰＭＭＡコア
層から形成された。複合フィルムを加熱し、１５０℃に
維持し、さらにこの形成ステップの間に形成したスプリ
ッタ−コンバイナの組の間で２５．３１ｋｇ／ｃｍ2か
ら４７．１０ｋｇ／ｃｍ2まで変化する一定圧力を加え
た。
【００６１】各々のスプリッタ−コンバイナにおいて、
くぼみ部の中心間で測定したときのチャネル断面積は５
００μｍ幅であり、また形成したコアのピーク高さは約
５５０μｍであった。各々のスプリッタ−コンバイナ
は、直線状チャネルと、図３に（誇張した角度で）示し
た角度３．４°で直線状チャネルから分岐する側部チャ
ネルとで構成した。入射光の約３０％は側部チャネルで
分岐された。
くぼみ部の中心間で測定したときのチャネル断面積は５
００μｍ幅であり、また形成したコアのピーク高さは約
５５０μｍであった。各々のスプリッタ−コンバイナ
は、直線状チャネルと、図３に（誇張した角度で）示し
た角度３．４°で直線状チャネルから分岐する側部チャ
ネルとで構成した。入射光の約３０％は側部チャネルで
分岐された。
【００６２】図４はバッチから選択されたスプリッタ−
コンバイナに対して測定した損失スペクトルである。光
は屈折率整合用液体を用いて光フアイバからスプリッタ
−コンバイナにバッチ結合させた。図から明らかなよう
に、光損失は０．７〜１．６μｍの波長範囲にわたって
約２ｄＢ／ｃｍから約５ｄＢ／ｃｍに範囲した。
コンバイナに対して測定した損失スペクトルである。光
は屈折率整合用液体を用いて光フアイバからスプリッタ
−コンバイナにバッチ結合させた。図から明らかなよう
に、光損失は０．７〜１．６μｍの波長範囲にわたって
約２ｄＢ／ｃｍから約５ｄＢ／ｃｍに範囲した。
【００６３】損失スペクトルは、それぞれ約１．１７μ
ｍおよび約１．４μｍにおける２つの吸収ピークが図示
してないため不連続になっている。図に示した測定量は
全挿入損失であり、導波路内への、およびそれからの結
合損失を含んでいる。装置製造時にダストを排除する努
力はなされなかったので、測定減衰値のかなりの部分は
ダストからの散乱によると思われる。
ｍおよび約１．４μｍにおける２つの吸収ピークが図示
してないため不連続になっている。図に示した測定量は
全挿入損失であり、導波路内への、およびそれからの結
合損失を含んでいる。装置製造時にダストを排除する努
力はなされなかったので、測定減衰値のかなりの部分は
ダストからの散乱によると思われる。
【００６４】 表 １ 光カップラ用熱可塑性樹脂 ポリマー 屈折率ｎD ガラス転移温度Ｔg(℃) 融点Ｔm(℃) Ｔeflon(商標)FEP １.３３ − ２６２ ＰＶＤＦ １.４２ − １６７ ＴＰＸ １.４７ − ２４０ ＰＭＭＡ １.４７ １０５ − ＳＡＮ １.５７ １００ − ポリカーボネート １.５９ １４５ − ポリスチレン １.５９ １００ −
【００６５】
【図１】本発明による導波路を形成する方法の一例にお
いて圧縮成形工具を複合フィルムに適用するステップを
含む方法を示す概略図である。
いて圧縮成形工具を複合フィルムに適用するステップを
含む方法を示す概略図である。
【図２】図１の工程により形成された導波路例の概略横
断面図である。
断面図である。
【図３】本発明の一実施例による光導波路の２：１比ス
プリッタ−コンバイナの実際のスケールではない概略斜
視図である。
プリッタ−コンバイナの実際のスケールではない概略斜
視図である。
【図４】スプリッタ−コンパイナの一例の光損失スペク
トルである。
トルである。
１０ 下部クラッディング層 ２０ コア層 ３０ 上部クラッディング層 ４０ 導波路コア ５０ くぼみ部 ６０ ショルダ領域 ７０ 直線状チャネル ８０ 側部チャネル ９０ 突出部 １００ 嵌込み部 １１０ ダイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エドウィン アーサー チャンドロス アメリカ合衆国 07974 ニュージャー シィ，マレイ ヒル，ハンタードン ブ ウルヴァード 14 (72)発明者 レオナード ジョージ コーエン アメリカ合衆国 07922 ニュージャー シィ，バークレイ ハイツ，ハイランド サークル 69 (72)発明者 ルイス トーマス マンズィオン アメリカ合衆国 07901 ニュージャー シィ，サミット，ビークマン テラス 11 (56)参考文献 特開 平１−96606（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−73302（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−155507（ＪＰ，Ａ) 米国特許4902086（ＵＳ，Ａ) 米国特許4878727（ＵＳ，Ａ) 米国特許4824522（ＵＳ，Ａ) 米国特許4762382（ＵＳ，Ａ) Ｂ．Ｌ．Ｂｏｏｔｈ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈ ｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．７ Ｎｏ．10 （Ｏｃｔｏｂｅｒ 1989），ｐｐ．1445 −1453 Ｗ．Ｌｕｋｏｓｚ ｅｔ．ａｌ．，, Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏ ｌ．８ Ｎｏ．10（Ｏｃｔｏｂｅｒ 1983），ｐｐ．537−539 Ｒ．Ｕｌｒｉｃｈ ｅｔ．ａｌ．，, Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅ ｔｔｅｒｓ，1972年 ３月15日，Ｖｏ ｌ．20，Ｎｏ．６，ｐｐ．213−215 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/12 - 6/14
Claims (8)
- 【請求項１】 ほぼ平らな表面を有するベース部材と、
このベース部材上に形成されたポリマーフィルムであっ
て、前記平表面にほぼ平行する方向に延在すると共に所
定波長の電磁放射を導波するように構成され、「第１導
波チャネル」と名付けられた細長い第１領域からなるポ
リマーフィルムとで構成された製品において、 前記ポリマーフィルムは第１および第２ポリマー材料か
らなり、前者の第１ポリマー材料は所定の波長において
後者の第２ポリマー材料より大きな屈折率を有してお
り、 前記第１ポリマー材料はガラス転移温度Ｔｇを有し、前
記第２ポリマー材料は該ガラス転移温度Ｔｇより高い融
点またはガラス転移温度を有し、 前記第１導波チャネルは第１ポリマー材料のコアと第２
ポリマー材料からなり、前記コア上に配置されると共に
このコアを少なくとも部分的に囲繞するクラッディング
とで構成され、 前記コアは前記ベース部材表面に当接するほぼ平面状の
下部表面と前記クラッディングに当接する上部表面とを
有し、 前記第１導波チャネルの少なくとも一部において、前記
上部コア表面は、所定波長の放射が、クラッディング層
間のくぼみ部に残るコアからの光漏洩によりもたらされ
る約１ｄＢ／ｃｍ以下のモード損失で前記一部に導波さ
れ得る距離内で前記下部コア表面に接近する構成を有す
ることを特徴とする製品。 - 【請求項２】 前記ベース部材は、ほぼ平らな表面を有
する基体と、第３ポリマー材料の下部クラッディングフ
ィルムとで構成され、前記第３ポリマー材料は該ガラス
転移温度Ｔg より大きな融点またはガラス転移温度を有
すると共に前記第１ポリマー材料の屈折率より小さな屈
折率を有し、前記下部クラッディングフィルムは基体表
面に配置される請求項１記載の製品。 - 【請求項３】 前記ポリマーフィルムはさらに第２領域
からなり、この第２領域はほぼ一定の厚みの第１ポリマ
ー層と、この第１ポリマー層上に配置されたほぼ一定の
厚みの第２ポリマー層とで構成される請求項１記載の製
品。 - 【請求項４】 ａ）第１ポリマー材料は、ポリ（メタク
リル酸メチル）、スチレン・アクリロニトリル共重合
体、ポリカーボネイト、およびポリスチレンからなるグ
ループから選択され、ｂ）前記第２および第３ポリマー
材料は、それぞれ、過フッ素化エチレン・プロピレン共
重合体、ポリ（ビニリデンフルオライド）、およびポリ
（４−メチルペンテン−１）からなるグループから選択
される請求項２記載の製品。 - 【請求項５】 前記コアは少なくとも約５０μｍで、た
だしたかだか約５００μｍの有効径を有し、さらに導波
チャネルの少なくとも一部において上部コア表面が、当
該一部内で多重モード放射を導波できるように約３μｍ
以下の距離内で下部コア表面に接近する請求項１記載の
製品。 - 【請求項６】 少なくとも第１導波チャネルと同じ種類
の第２導波チャネルをさらに備え、この第２導波チャネ
ルは、第１チャネルに入射された所定波長の電磁放射の
一部が第２チャネルに入射できると共にその内部で導波
可能なように第１チャネルに光学的に結合される請求項
１記載の製品。 - 【請求項７】 ポリマーフィルム内のスプリッタとコン
バイナの比が２：１の光学的スプリッタ−コンバイナを
備える請求項６記載の製品。 - 【請求項８】 少なくとも１つの導波チャネルがポリマ
ーフィルム内に画定されるように前記ポリマーフィルム
を整形するステップを有する前記ポリマーフィルムに導
波路を形成する方法において、 前記ポリマーフィルムは、ガラス転移温度Ｔgと第１屈折
率とを有する第１ポリマー材料からなるコア層を備え、 さらに前記ポリマーフィルムは、前記コア層の上に配置
され、該ガラス転移温度Ｔg より大きな融点またはガラ
ス転移温度を有すると共に前記第１屈折率より小さな第
２屈折率を有する第２ポリマー材料からなる上部クラッ
ディング層を有し、 当該方法はさらに、前記整形ステップの前またはその間
に該ガラス転移温度Ｔｇより大きいが上部クラッディン
グ層の融点またはガラス転移温度より小さな温度に前記
フィルムを加熱するステップを有し、さらに、 前記整形ステップは、１対の細長い領域の間に導波チャ
ネルが形成されるように、及び、クラッディング層間の
くぼみ部に残るコアからの光漏洩によりもたらされるモ
ード損失が１ｄＢ／ｃｍ以下であるように、少なくとも
ある第１ポリマー材料がコア層の少なくとも１対の細長
い領域から流出されると共にコア層の隣接領域に流入さ
れるように加熱フィルムに力を印加するステップを含む
ことを特徴とする方法。
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|---|---|---|---|
| US594775 | 1990-10-09 | ||
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| JP26160091A Expired - Lifetime JP3264952B2 (ja) | 1990-10-09 | 1991-10-09 | 受動形光導波路からなる製品 |
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