JP3986567B2 - 光学素子を製造する方法およびそれから得る光学素子 - Google Patents

Description

発明の背景
本発明は、導波管などの有機光学装置に関し、より特定的には、低光学損失、良好な長期および短期安定性、良好な柔軟性および減少したストレスもしくは亀裂誘発光学散乱損失を有するポリマー材料を用いる、平版法で形成された光学導波管に関する。
光学通信システムにおいて、メッセージは、レーザーおよび発光ダイオードなどの供給源により発生する光学周波数のキャリヤー波により伝達される。そのような光学通信システムに関心が集まっているが、それはそれらが従来の通信システムよりいくつかの利点を有するからである。それらは、銅線を用いる電子システムよりもはるかに速い速度でメッセージを伝達する能力の他に、非常に増加した数の通信チャンネルを有する。本発明は、光学装置の光伝達素子の形成に使用できる。そのような装置の実例としては、平面光学スラブ導波管、チャンネル光学導波管、リブ導波管、光学カプラー、光学スプリッター、光学スイッチ、マイクロ光学素子などが挙げられ、その詳細は、米国特許第４,６０９,２５２；４,８７７,７１７；５,１３６,６８２；５,４８１,３８５；５,４６２,７００；５,３９６,３５０および５,４２８,４６８号に記載されている。前記特許のすべてを、ここに参照により取り入れる。ひとつのポイントから他のポイントヘと光学周波数の波を切り替えるか又は導くための１つの好ましい手段は、光学導波管による。光学導波管の作動は、光に透明な媒体がより低い屈折率を有する別の媒体に囲まれるかもしくは拘束されると、内部媒体の軸に沿って導入される光は、その囲んでいる媒体との境界で高度に反射し、導波効果を生じるという事実の基づいている。
光学回路もしくはファイバーオプチックスネットワークにおいて光学信号を輸送するポリマー光学導波管および他の光学インターコネクト装置を製造することは、当業界では既知である。光学装置を形成するために用いられる１つの方法は、標準的な写真平版法の適用を含む。感光性ポリマーには、光学インターコネクト用途について特別な関心が集まっているが、それはそれらが良好に現像される写真平版技術でパターン化できるからである。この方法により、平版法は、選ばれた基体に堆積させた感光層にパターンを定めるために用いられる。標準的な写真平版法により、パターンが感光性材料中で現像される。多くの既知の感光性ポリマーの中で、アクリレート材料は、その光学明澄度、低複屈折および広範囲のモノマーの容易な入手可能性ゆえに、導波管材料として広く研究されてきた。しかし、露光された材料の耐老化性に加えて光学損失が不満足なものであるので、そのような構造の光学性能は劣っていた。これらの材料から作った装置は、高い光学損失を有し、空気中での高温（≧１２０℃）での熱焼き付けの間に、透明から黄色についで茶色へと変わるので、吸収損失が増加していた。導波管材料材料の熱安定性は、実践的な装置用途にとって極めて重要である。高温での長期使用中の材料の熱崩壊は、装置の破損を生じる。さらに、光学ポリマーにとっては、熱黄変は光学損失を増加させ、装置の寿命を低下させる。初期の世代のアクリル材料に関連する別の問題は、それらが非常に脆く、それらから作った装置が焼き付けの際に割れることである。導波管は、しばしば平面内でも平面外でも９０度に曲げる必要がある。これは、曲げ誘発ストレスによる亀裂および光学損失を避けるために、柔軟なクラッドおよびコア材料を必要とする。本発明の目的は、低い光学損失、良好な熱安定性、種々の基体への良好な付着性および直角の曲げを可能にする十分な柔軟性を有する材料を提供することである。
米国特許第４,６０９,２５２号は、重合で導波管材料を形成できるアクリル系光活性組成物を使用して平版法で光学素子を形成する１つの方法を教示している。しかし、この特許は、最大の作動温度を与えるために、できる限り高いガラス転移温度を有するポリマーを利用することを教示している。９０℃〜２２０℃のガラス転移温度が必要とされる。米国特許第５,１３６,６８２号は、少なくとも１００℃のＴｇを有するアクリル系樹脂などの軽重合性組成物を使用する導波管の製造を教示している。前記導波管は、望ましくない高い光学損失を受け、あまり柔軟ではない。
装置の一体性およびパッケージングのための２００℃より高い温度での短期熱安定性、長期操作のための１２０℃での長期安定性、適用周波数での低吸収および散乱損失、異なる配置の装置設計を容易にする柔軟性を有し、モードおよび数値アパーチュア制御のための正しく制御できる屈折率、および既存の技術との適合性を有するポリマー材料から光学装置を製造することが望ましいであろう。
本発明は、前記問題に対処する光学装置のためのポリマーを提供する。ポリマー材料は、低い光学損失（８１０ｎｍの波長で０.０２ｄＢ／ｃｍ）、１２０℃での良好な長期安定性および２００℃での短期安定性を提供する。老化誘発損失は、１２５℃で５年以上の装置寿命で０.１ｄＢ／ｃｍよりも低い。良好な柔軟性は、材料が種々の装置配置で使用されることを可能とし、ストレスもしくは亀裂誘発散乱損失を低下させる。正確な屈折率制御は、モードおよび数値アパーチュアの制御を可能とし、断面寸法および数値アパーチュアの両方における単一モードファイバーにマッチする単一モード導波管の製作を可能とする。本組成物は、また、種々の無機および有機基体への十分な付着性も有する。本材料は、無色であり、そして４００〜１０００ｎｍの極めて低い固有吸収損失を示す。それらの柔軟性は、ストレスおよび微小亀裂により生じる散乱損失を最小にする。それらの高い写真平版コントラストは、平らな壁の形成を可能とし、かくて多層構造物の界面での散乱損失を低下させる。これら材料のすべての特性は、導波管の極めて低い損失に貢献する。黄変による熱誘発光学損失は最小にされる。これらコアおよびクラッド材料は互いに混和性であり、したがって導波管の各層での屈折率は、選ばれた高屈折率溶液と低屈折率溶液のペアを混和することにより正確に調節することができる。この特性は、導波管のモードを正確に制御するために使用でき、断面寸法および数値アパーチュアの両方における商業的な単一モードファイバーにマッチする大型単一モード導波管を製作するために使用できる。
発明の説明
本発明は、光学素子を製造する方法であって：
ａ）少なくとも１つのエチレン性不飽和基を有する少なくとも１種の第１フリーラジカル重合性モノマー、オリゴマーもしくはポリマー成分および少なくとも１種の第１光開始剤の混和物を含んでなる第１感光性組成物を基体にコーティングすること、この際、前記第１光重合開始剤は、十分な化学線へのイメージ的露光で前記重合性成分のフリーラジカル重合を開始するのに十分な量で存在し、前記第１重合性成分は、該第１感光性組成物が十分な化学線にイメージ的に露光されたときに、イメージ区別化を提供するに十分な量で存在する；
ｂ）該第１感光性組成物を十分な化学線にイメージ的に露光してその重合を行なわせて、イメージ領域および非イメージ領域を形成させ；ついで、光伝達パターン化コアを形成するイメージ領域を除去せずに該非イメージ領域を除去すること；
ｃ）少なくとも１つのエチレン性不飽和基を有する少なくとも１種の第２フリーラジカル重合性モノマー、オリゴマーもしくはポリマー成分および少なくとも１種の第２光重合開始剤の混和物を含んでなる第２感光性組成物を該パターン化されたコアにコーティングすること、この際、前記第２光開始剤は、十分な化学線への露光で前記第２重合性成分のフリーラジカル重合を開始するのに十分な量で存在し、前記第２重合性成分は、該第２感光性組成物が十分な化学線に露光されたときに、該第２感光性組成物を重合させるのに十分な量で存在する；
ｄ）該第１および第２感光性組成物を十分な化学線に露光して、重合された第２感光性組成物がコアを包むクラッドを形成するように該第２感光性組成物を重合させること、この際、該重合されたコアは約８０℃以下のガラス転移温度を有し、該重合されたクラッドは約６０℃以下のガラス転移温度を有し、そして該クラッドの屈折率は該コアの屈折率より小さい
を含んでなる方法を提供する。
本発明は、また、基体；該基体の表面上のパターン化された光伝達コア組成物；および該コアのパターン上の光反射クラッド組成物を含んでなる光学素子であって、該コア組成物が約８０℃以下のガラス転移温度を有しかつ該クラッド組成物が約６０℃以下のガラス転移温度を有し、そして該クラッドの屈折率が該コアの屈折率よりも小さい光学素子も提供する。
クラッドおよびコアの各々を形成するために使用される光重合性化合物は、モノマー、オリゴマーもしくはポリマーであり得、それは、少なくとも１つの末端エチレン性不飽和基を含有する、付加重合性の非気体性（標準大気圧で３０℃を超える沸騰温度）のエチレン性不飽和化合物であり、フリーラジカルで開始する鎖生長付加重合により高分子量ポリマーを形成することができる。そのような化合物は、当業界で既知である。好ましい態様において、前記重合性化合物の少なくとも１種は、少なくとも２つのエチレン性不飽和基を含有する。光重合性化合物は、露光後に下記Ｔｇおよび屈折率をもたらすように選ばれる。多官能性アクリレートモノマーが好ましい。
多官能性アクリレートの一般化された構造を示す：

コアについては、ｍは、好ましくは１〜約６の範囲にあり、Ｒ₂は、ＨもしくはＣＨ₃であり、Ｒ₁は、脂肪族、芳香族、もしくは脂肪族および芳香族混合有機分子セグメントの連結基である。好ましくは、Ｒ₁は、アルキレン、アルキレンオキシド、アリレンオキシド、脂肪族ポリエーテルもしくはポリエステル部分であり、Ｒ₂はＨである。硬化したフィルムの耐溶剤性および高いコントラストの写真平版法を確実にするために、架橋ポリマーおよび、したがって、多官能性アクリレートモノマー（ｍ≧２）が好ましい。本発明の態様の１つは、柔軟性の低ガラス転移温度（Ｔｇ）ポリマーを使用することにより、最終導波管装置のストレス誘発散乱光学損失を低減することである。架橋ポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）が架橋ポイント間の架橋密度および連結基の構造に依存することは、当業界では既知である。架橋密度および柔軟な連結基がともに低Ｔｇを必要とすることも既知である。低架橋密度を確実にするために、１≦ｍ≦３、好ましくはｍ＝２であって、２つのエチレン性不飽和官能基の間に長い連結基セグメントを有するモノマーが好ましい。本発明に関しては、長い連結基セグメントは、少なくとも約４以上、好ましくは６以上の炭素原子の平均分子鎖長を有するものである。適切な柔軟性連結基の構造としては、約３の炭素原子より大きい鎖長を有するアルキレン、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（プロピレンオキシド）、エトキシレート化ビスフェノールＡ、ポリエーテル、チオエーテル、脂肪族および芳香族炭化水素、エーテル、エステルおよびポリシロキサン等が挙げられる。これらは、重合性化合物が光重合する能力を減じないいかなるペンダント基で置換されていてもよい。適切な置換基としては、アルキル、アリール、アルコキシおよびスルホキシド基などが挙げられるが、他を排除するものではない。熱崩壊および変色に対する高い抵抗性を確実にするために、熱安定分子構造のＲ₁が好ましい。そのようなＲ₁セグメントは、芳香族ウレタンおよびアミド基などの熱感受性部分がないものとすべきである。低い複屈折を確実にするために、低ストレス光学係数（optic coefficient）および光学分極率（optical polarizability）を有するＲ₁連結基が好ましい。
クラッドについては、アクリレートは前述の如くであるが、エチレン性不飽和官能基間の平均分子鎖長は、好ましくは約６以上、好ましくは８以上、より好ましくは１２炭素原子以上である。適切な柔軟性連結基構造には、６炭素原子より大きい鎖長を有するアルキレン、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（プロピレンオキシド）、エトキシレート化ビスフェノールＡが含まれる。
クラッドおよびコアの両方にとって好ましい重合性成分は、好ましくは２〜３０炭素原子を含有する、アクリル酸と芳香族および脂肪族ポリオールのエステルおよび部分エステルである。ポリオキシアルキレングリコールの部分エステルおよびエステルも適している。例としては、エチレングルコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、２００〜２０００の範囲の平均分子量を有するポリエチレングリコールジアクリレートおよびポリプロピレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレートおよびブタンジオールジアクリレートなどの（Ｃ₂〜Ｃ₄₀）アルカンジオールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、５００〜１５００の範囲の平均分子量を有するエトキシレート化トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリトリトールジアクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレート、ジペンタエリトリトールジアクリレート、ジペンタエリトリトールトリアクリレート、ジペンタエリトリトールテトラアクリレート、ジペンタエリトリトールペンタアクリレート、ジペンタエリトリトールヘキサアクリレート、トリペンタエリトリトールオクタアクリレート、ソルビトールトリアクリレート、ソルビトールテトラアクリレート、ソルビトールペンタアクリレート、ソルビトールヘキサアクリレート、オリゴエステルアクリレート、グリセロールジーおよびトリアクリレート、１,４−シクロヘキサンジアクリレート、１００〜１５００の平均分子量を有するポリエチレングリコールのビスアクリレート、および上記化合物の混合物が挙げられる。好ましい多官能性アクリレートオリゴマーには、アクリレート化エポキシド、アクリレート化ポリウレタンおよびアクリレート化ポリエステルが含まれる。好ましい光重合性化合物は、アリールアクリレートである。そのようなアリールアクリレートモノマーの例としては、アリールジアクリレート、トリアクリレートおよびテトラアクリレートが挙げられ、例えば、ベンゼン、ナフタレン、ビスフェノール−Ａ、ビスフェニレン、メタンビフェニレン、トリフルオロメタンビフェニレン、フェノキシフェニレンなどに基づくジ、トリおよびテトラアクリレートである。好ましいアリールアクリレートモノマーは、多官能性アリールアクリレートであり、より好ましいアリールアクリレートモノマーは、ビスフェノール−Ａ構造に基づく、ジ、トリおよびテトラアクリレートである。もっとも好ましいアリールアクリレートモノマーは、エトキシレート化ビスフェノール−Ａジ−アクリレート、プロポキシレート化ビスフェノールＡジアクリレートおよびエトキシレート化ヘキサフルオロビスフェノール−Ａジアクリレートなどのアルコキシレート化ビスフェノール−Ａジアクリレートである。選り抜きのアリールアクリレートモノマーは、エトキシレート化ビスフェノール−Ａジアクリレートである。好ましい重合性成分は、構造（Ｉ）：

を有するモノマーである。
好ましい態様において、コアについては、ｎは約１０以下、好ましくは約４以下、もっとも好ましくは約２以下である。好ましい態様において、クラッドについては、ｎは約２以上、好ましくは約４以上、もっとも好ましくは約１０以上である。同様に有用なのは、当業界で周知のアクリレート含有コポリマーである。
好ましい態様において、クラッド層は、上に示したエトキシレート化ビスフェノール−Ａジアクリレート構造（Ｉ）を有する重合性成分を含んでなり、ここで、１≦ｎ≦２０、好ましくは４≦ｎ≦１５、より好ましくは８≦ｎ≦１２である。本発明のもっとも好ましい態様において、その界面において、第２感光性組成物は、重合された第１感光性組成物と混和性である。
コアおよびクラッドのそれぞれに使用される光重合性化合物を選ぶ場合、完全な重合の後に生じるコアが、重合後のクラッドよりも高い屈折率を有することが重要である。好ましくは、コアは、約１.３〜約１.６、より好ましくは約１.４５〜約１.５６の範囲の屈折率を有する。好ましくは、クラッドは、約１.３〜約１.５８、より好ましくは約１.４２〜約１.５５の範囲の屈折率を有する。クラッドおよびコアは構造的に類似した組成物からなっていてもよいが、クラッドがコアの屈折率よりも低い屈折率を有するようにするためには、個々の用途で異なる化学的組成を有していなければならないことは明らかである。さらに、選ばれた基体がコアよりも低い屈折率を有するなら、緩衝層が必要であり、その緩衝層は、以下に記載するように、コアよりも低い屈折率を有していなければならない。
導波管コアに使用される光重合性化合物が重合後に約８０℃以下、好ましくは約５０℃以下のガラス転移温度を有するコアを生成することが、本発明の重要な特徴である。導波管クラッドに使用される光重合性化合物が重合後に約６０℃以下、好ましくは約４０℃以下、より好ましくは約２５℃以下のガラス転移温度を有するクラッドを生成することが、本発明の重要な特徴である。特定のＴｇは、重合性成分の特性決定および選択により、当業者により容易に得られる。これは、分子量、不飽和の部位の数および重合性成分の架橋密度などの要因に依存する。単一の重合成分自体が要求されるＴｇを有しても、所望のＴｇを有する重合性モノマー、オリゴマーおよび／またはポリマーのブレンド混合物によりその重合性成分が調合されてもよい。Ｔｇは、重合が行なわれる露光時間および温度を変化させることにより制御することもできる。
光重合性化合物は、十分な化学線に露光されると光重合するに十分な量で、各光重合性組成物中に存在する。この組成物中の光重合性化合物の量は幅広く変化し得るが、光伝達装置の光伝達素子として使用するための感光性ポリマーの製造に使用する光重合性組成物中で普通に使用される量を使用することができる。光重合性化合物は、一般に、組成物の約３５〜約９９.９重量％の量で使用される。好ましい態様において、光重合性化合物は、全組成物中に、全組成物に基づいて、約８０％〜約９９.５重量％、好ましくは約９５％〜約９９.５重量％の量で存在する。
各々の感光性組成物は、さらに、光分解的にフリーラジカルを発生する少なくとも１種のフリーラジカル発生光重合開始剤を含んでなる。普通、光重合開始剤は、化学線により活性化されるフリーラジカル発生付加重合開始剤であり、好ましくは室温（例、約２０℃〜約８０℃）近くで熱的に不活性である。アクリレートを光重合するのに既知のどのような光重合開始剤も使用できる。好ましい光重合開始剤には、米国特許第４,９４２,１１２号に記載のもの、米国特許第３,７６５,８９８号に記載のキノサリン化合物；米国特許第２,３６７,６６０号における隣接ポリケトアルドニル化合物；米国特許第２,３６７,６６１号および第２,３６７,６７０号におけるα−カルボニル；米国特許第２,４４８,８２８号におけるアシロインエーテル；米国特許第３,４７９,１８５号におけるトリアリールイミダゾリルダイマー；米国特許第２,７２２,５１２号のα−炭化水素置換芳香族アシロイン；米国特許第２,９５１,７５８号および第３,０４６,１２７号における多核キノン；および米国特許第４,６５６,２７２号におけるｓ−トリアジンが含まれるが、他を排除するものではない。なお、これらは参照により本明細書中に取り入れられる。
適切な光重合開始剤には、ベンゾフェノン、アクリレート化ベンゾフェノン、２−エチルアントラキノン、フェナントラキノン、２−ｔ−ブチルアントラキノン、１,２−ベンザントラキノン、２,３−ベンザントラキノン、２,３−ジクロロナフトキノン、ベンジルジメチルケタールおよび他の芳香族ケトンなどの芳香族ケトン類、例えば、ベンゾイン；ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテルおよびベンゾインフェニルエーテルなどのベンゾインエーテル；メチルベンゾイン；エチルベンゾインおよび他のベンゾインが含まれる。好ましい光重合開始剤は、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン（Ｉｇｒａｃｕｒｅ１８４）、ベンゾイン、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾフェノン、ベンゾジメチルケタール（Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５１）、α,α−ジエチルオキシアセトフェノン、α,α−ジメトキシ−α−ヒドロキシアセトフェノン（Ｄａｒｏｃｕｒ１１７３）、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−プロパン−１−オン（Ｄａｒｏｃｕｒ２９５９）、２−メチル−１−［４−メチルチオフェニル］−２−モルホリノ−プロパン−１−オン（Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７）、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）−ブタン−１−オン（Ｉｒｇａｃｕｒｅ３６９）、ポリ｛１−［４−（１−メチルビニル）フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−プロパン−１−オン｝（ＥｓａｃｕｒｅＫＩＰ）、［４−（４−メチルフェニルチオ）−フェニル］フェニルメタノン（ＱｕａｎｔａｃｕｒｅＢＭＳ）、ジ−カンファーキノンである。もっとも好ましい光重合開始剤は、照射で黄変を来さないものである。そのような光重合開始剤には、ベンゾジメチルケタール（Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５１）、α,α−ジメチルオキシ−α−ヒドロキシアセトフェノン（Ｄａｒｏｃｕｒ１１７３）、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン（Ｉｇｒａｃｕｒｅ１８４）および１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−プロパン−１−オン（Ｄａｒｏｃｕｒ２９５９）が含まれる。
フリーラジカル発生光重合開始剤は、十分な化学線への露光で光重合性化合物の光重合をもたらすのに十分な量で各々の光重合性組成物中に存在する。光重合開始剤は、一般に、組成物の全重量に基づいて、全組成物の約０.０１〜約１０重量％、より好ましくは約０.１〜約６重量％、もっとも好ましくは約０.５〜約４重量％の量で存在する。
他の添加物も、感光性組成物の目的および最終用途に依存して、感光性組成物に添加可能である。これらの例には、抗酸化剤；光安定剤；体膨張剤；シリカ、ガラス球などの充填剤；染料；フリーラジカルスカベンジャー；コントラスト増強剤；ニトロンおよびＵＶ吸収剤が含まれる。抗酸化剤には、フェノール、特にＣｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ製Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０を含むヒンダードフェノール；スルフィド；有機ホウ素化合物；有機リン化合物；“Ｉｒｇａｎｏｘ１０９８”の商品名でＣｈｉｂａ−Ｇｅｉｇｙから入手可能なＮ,Ｎ−ヘキサメチレンビス（３,５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシヒドロ桂皮酸アミド）のような化合物が含まれる。光安定剤およびより特別にはヒンダードアミン光安定剤には、商品名ＣｙａｓｏｒｂＵＶ３３４６でＣｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓから入手可能なポリ［（６−モルホリノ−ｓ−トリアジン−２,４−ジイル）［２,２,６,６−テトラメチル−４−ピペリジルイミノ］−ヘキサメチレン［２,２,６,６−テトラメチル−４−ピペリジルイミノ］が含まれるが、これらに限定されない。体膨張剤化合物には、Ｂａｉｌｅｙのモノマーとして知られるスパイラルモノマーなどの材料が含まれる。染料の例として、メチレングリーン、メチレンブルーなどが挙げられる。適切なフリーラジカルスカベンジャーには、酸素、ヒンダードアミン光安定剤、ヒンダードフェノール、２,２,６,６,−テトラメチル−１−ピペリジルオキシフリーラジカル（ＴＥＭＰＯ）などが含まれる。適切なコントラスト増強剤には、ニトロンなどの他のフリーラジカルスカベンジャーが含まれる。ＵＶ吸収剤には、ベンゾトリアゾール、ヒドロキシベンゾフェノンなどが含まれる。これら添加物は、組成物の全重量に基づいて、約０〜約６％、好ましくは約０.１％〜約１％の量で含まれ得る。好ましくは、全組成物のすべての成分は、互いに混和されており、もっとも好ましくは、実質的に均一な混和物である。
本発明の好ましい態様において、本発明の光学装置は、第１感光性組成物を適する基体の表面に適用することにより形成される。基体は、導波管を樹立するのに望まれるどのような材料でもよく、シリコン、二酸化ケイ素、ヒ化ガリウム、窒化ケイ素、ガラス、石英、プラスチック、セラミック、結晶性材料などの半導体材料が含まれる。基体は、溝もしくは電気回路などの地形学的特徴あるいはレーザーダイオードなどの電子−光学装置のいずれの他の装置を含んでも、含まなくてもよい。光伝達領域が基体材料よりも低い屈折率の有機層である基体上で、初めに有機導波管材料の屈折率よりも低い屈折率の層を形成する必要がある。そのような層は、当業界では緩衝層として知られ、例えば、半導体酸化物、低屈折率ポリマーもしくはスピンオン二酸化ケイ素ガラス材料などからなり得る。
感光性組成物のフィルムは、スピンコーティング、ディップコーティング、スロットコーティング、ローラーコーティング、ドクターコーティング、液体キャスティングなどの当業界で既知の多くの異なる方法で適用できる。一般に、第１感光性組成物は、約１ミクロン〜約１ｍｍ、好ましくは約５ミクロン〜約５００ミクロンの厚さで適用される。一般に、第２感光性組成物は、少なくとも約０.０１ミクロン、好ましくは少なくとも約１ミクロンの厚さで適用される。
第１感光性組成物を基体上に薄いか又は厚いフィルムに形成したら、光伝達領域の輪郭を描くためにフィルム上に化学線を当てる。すなわち、光伝達装置の位置および寸法は、基体上のフィルム表面上の化学線のパターンにより決定される。照射パターンは、光重合性組成物が所望のパターンに重合されるように、またフィルムの他の領域が未反応のまま保持されるように選ばれなければならない。本発明の感光性ポリマーは、必要とされる波長および強度の化学線に重合性組成物を必要とされる時間露光することにより慣用的に調製される。ここで用いられる「化学線」とは、電子ビーム、イオンもしくは中性子ビーム、あるいはＸ線の他に、スペクトルの可視、紫外もしくは赤外領域の光として定義される。化学線は、非収束性の光であっても、収束性の光、例えば、レーザーからの光の形をとってもよい。化学線の供給源、露光手順、時間、波長および強度は、所望の重合度、感光性ポリマーの屈折率および当業者には既知の他の要因に依存して幅広く変わり得る。そのような通例の光重合法およびその操作パラメーターは、当業界では周知である。化学線の供給源および波長は、幅広く変化し得るし、どのような通例の波長および供給源も使用できる。光化学的励起は、加工前に普通に遭遇する光線（例えば、室内光）への露光が重合性材料を早まって重合しないように、比較的短い波長（もしくは高エネルギー）で行なわれるのが好ましい。あるいは、加工は、レーザーなどの化学線の高強度供給源により開始される多光子法を利用してもよい。かくして、紫外線（３００〜４００ｎｍの波長）への露光が好都合である。また、深い紫外線（１９０〜３００ｎｍの波長）による露光も有用である。好都合な供給源は、高圧キセノンもしくは加工に望まれる波長を選ぶのに適切な光ファイバーが取り付けられた水銀−キセノンアーク灯である。また、短波長の収束性光線も本発明の実施に有用である。３５０ｎｍ近くの幾つかの波長でＵＶモードで作動するアルゴンイオンレーザーも望ましい。また、２５７ｎｍ近くの波長の出力を有する周波数二倍アルゴンイオンレーザーも非常に望ましい。電子ビームもしくはイオンビーム励起も利用できる。露光時間は、普通、２、３秒から約１分まで変動する。温度は、通常、約１０℃〜約６０℃の範囲であるが、室温がより好ましい。
化学線の空間的プロフィールの制御、すなわち、それが光重合性材料の層のどこに落ちるかは、通例の方法により達成できる。例えば、一従来法では、所望の光伝達パターンを有するマスクが、化学線の供給源と光重合性組成物フィルムとの間に置かれる。マスクは、照射線がフィルム表面の所望の領域にのみ落ちるようにする透明および不透明な領域を有する。薄いフィルムでマスクされた露光は、当業界では周知であり、光伝達パターンをフィルム上にプリントするための接触、近接および投射技術を含み得る。別の従来の空間的制御方法は、レーザーもしくは電子ビームなどの定方向のもしくは集中させたビームを含んでなる化学線の供給源を使用することである。そのようなビームは、光重合性材料フィルム表面のほんの小さな面積と交差するだけである。所望の光伝達領域のパターンは、ビームを空間で走査させるか、もしくは交差点を静止したビームに対して変化させるように基体を移動させることによって、この小さな交差点をフィルム表面上で移動させることにより達成される。ビーム供給源を使用するこれらのタイプの露光は、当業界では直書き法として既知である。照射の空間的特徴を選ぶことにより、基体表面上に光伝達領域を作り出すこと、ならびにスラブおよびチャンネル導波管を製造することは可能である。スラブ導波管は、光学波がフィルムの平面のみに限られるものである。チャンネル導波管は、やはり光学波がフィルム内の側面に限られるものである。チャンネル構造は、多くの非線形および電子−光学装置にとって必要であるが、それは、それが、スプリット、光学波の結合、および導波管から光ファイバーへ光をカップリングするためのメカニズムを提供するとともに、光を基体の一定の領域に向けさせるからである。
光重合性組成物が重合されて基体の表面上に感光性ポリマーの予め決められたパターンを形成した後、そのパターンは現像されて非イメージ領域が除去され背後に予め決められたパターンが残る。どのような慣用的な現像法、例えば、未照射組成物を溶媒でフラッシするなどの方法も使用できる。そのような溶媒には、アルコールおよびケトンなどの極性溶剤が含まれる。もっとも好ましい溶媒は、
アセトン、メタノール、プロパノール、テトラヒドロフランおよび酢酸エチルである。
本発明の装置を得る際の次工程は、導波管コア上のクラッドの形成である。クラッドは、適用された光をコアに保持できるいかなる材料でもよい。クラッドは、第２感光性組成物をイメージ的に重合された第１感光性組成物の表面上に適用して露光することにより形成される。本発明の１つの態様において、クラッドは、第２感光性層のブランケット露光により形成される。本発明の別の態様において、この第２感光性層は、コアパターンと一致してイメージ的に露光され、そして上記の方法で現像される。後者の構造は、コアの上面および側面を覆うクラッドを有する。それは、そのコアが低い内部ストレスしか示さないので有利である。
本発明の別の態様において、本光学装置は、第１感光性組成物の適用前に基体に適用される緩衝層を有する。緩衝層は、第２感光性組成物と類似のＴｇ特性を有するが同じ組成物である必要はない第３感光性組成物を含んでなる。この第３感光性組成物は、基体の表面にコーティングされ、全体的もしくは非イメージ的に化学線に露光される。第３感光性組成物は、第２感光性組成物と同じ成分部分を含んでなる。光重合性材料および加工条件は、重合された緩衝層のＴｇが約６０℃以下、好ましくは約４０℃以下、より好ましくは約２５℃以下の範囲であるように選ばれる。
１つの好ましい態様において、第１感光性組成物を完全に硬化する必要はなく、第２感光性組成物をコーティングする前に部分的に重合されるにすぎない。部分的に重合するとは、いくつかのアクリレート基が重合後も存在する、すなわち、すべてのアクリレートが飽和炭化水素に転化される訳ではないことを意味する。これは、アクリレート基の数の０％よりも多いが５０％未満、好ましくはアクリレート基の約２０％未満が、第２感光性組成物を適用する前には未反応のままであることを意味する。第２感光性組成物層の適用前の第１感光性組成物層の部分重合は、これら２つの組成物がそれらの界面で混ざり合うのを可能にする。これは、これら２つの層の付着を向上させる。
第２感光性組成物の適用後、残りの未重合第１感光性組成物および第２感光性組成物層を、それら両方が実質的に完全に重合するように化学線へのブランケットもしくは全体露光により堅く硬化させる。このようにすれば、コアおよびクラッド組成物は、それらの界面で混ざり合って、あらゆる所望の割合で混合され、クラッド、コアおよび装置全体の屈折率をうまく調和させるので、共有結合により層間の良好な付着が確実になる。
本発明の方法は、幅広い種類の光学素子を製造するのに使用できる。適切なマスクを使用し、露光に使用される化学線の照準度を制御することにより、光を基体に対してほぼ直交方向に伝達するように設計できるレンズもしくはプリズムなどのマイクロ光学素子のアレーを造ることも可能である。そのような光学素子は、バックライト（例えば、液晶ディスプレー）、投影システム、前方もしくは後方投影スクリーン、拡散体、コリメーター、液晶画面、コリメーターおよび照明取付具用の光定方向アレー、出口標識、ディスプレー、スクリーン、投影システム用ディスプレーなどの用途に利用できる。そのような用途については、鋭い輪郭および平滑な壁面を有する個々の素子からなる本質的に外見的に完全な装置を造ることが重要である。本発明の組成物は、輪郭および壁面の平滑性という重要な側面を高めるために使用できる。いくつかの用途に関しては、場合により、導波管コアおよびクラッドから基体を除くことができる。本発明により製造された光学素子は、６００〜９００ｎｍで、約０.１以下、好ましくは約０.０５以下の光学損失しか有さないように決定される。さらに、重合されたクラッド、コアおよび緩衝層は、ＡＳＴＭ Ｄ１５４４−８０により記載されるガードナー指数が約３以下、好ましくは約２以下、より好ましくは約１以下である。
装置試験およびモデル化では、１２０℃（作動温度）で１０年よりも長い装置寿命（０.１ｄＢ／ｃｍ損失の時間）および２５０℃（装置パッケージング温度）で１時間よりも長い装置寿命が示されたので、宇宙空間および軍事産業で適用できる装置の用途が可能である。材料の柔軟性は、所望の曲げ角度で装置を製作することを可能とする。また、装置が非常に高いか又は非常に低い温度にさらされても、亀裂は避けられる。材料の良好な接着性は、高温および高湿などの厳しい環境においてすら、離層なしで種々の基体上に頑丈な装置を製作することを可能とする。装置製作技術が半導体産業と適合するので、ハイブリッド光学電子回路の発展が可能である。
下記の非限定の実施例は、本発明を説明する役割を果たす。感光性コーティング組成物の成分の割合および代替は、当業者には明らかであり、本発明の範囲内にあることは認められよう。
実施例
架橋した感光性ポリマーを合成するために、モノマーもしくはオリゴマーを光重合開始剤および抗酸化剤と混合し、よく攪拌した。得られた溶液を、スピンコーティング、スロットコーティングもしくは適宜のスペーサーを用いた直接液体注入成形によりコーティングして、薄い液状フィルムにした。フィルムの厚さを、スピン速度およびスペーサーの厚さにより制御した。この液状フィルムを、制御された雰囲気の密封ボックスに入れ、オリエル（Ｏｒｉｅｌ）水銀キセノン灯（１０００Ｗ）で１５秒間空気中で、ついで６０秒間窒素中で光硬化させた。５０ｍｍ以下のフィルム厚さは、スローアン デクタク（Ｓｌｏａｎ Ｄｅｋｔａｋ）ＩＩＡプロフィロメーターで測定し、もっと厚いフィルムの厚さは顕微鏡で測定した。
実施例１
２０.０ｇのエトキシレート化ビスフェノールＡジアクリレート（ＥＢＤＡ、式Ｉにおいてｎ＝１〜２）、１０.０ｇの１,６−ヘキサンジオールジアクリレート（ＨＤＤＡ）、０.６ｇの光重合開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５１、および０.０９ｇの抗酸化剤Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０を含む混合物を、６０℃で１時間激しく攪拌して、均質な溶液を形成した。ついで溶液を基体にコーティングし、水銀キセノン灯の下で硬化した。ついで、コートした基体を空気でパージした炉に入れ、１９０℃で４８時間焼き付けした。試料は無色のままで、ＡＳＴＭ Ｄ１５４４−８０に記載されるガードナー色指数１に相当した。基体からの離層がなく、ポーリマー層には亀裂がなかった。動的機械分析（ＤＭＡ）により測定したガラス転移温度は４０℃であった。
実施例２
２０.０ｇのエトキシレート化ビスフェノールＡジアクリレート（ＥＢＤＡ、式Ｉにおいてｎ＝１〜２）、１０.０ｇの１,６−ヘキサンジオールジアクリレート（ＨＤＤＡ）、０.６ｇのＩ−６５１、および０.０９ｇのＩ−１０１０を含む混合物に、０.３ｇのＮ−ｔ−ブチルア α−（ｐ−ニトロフェニル）ニトロン（ＢＮＰＮ）を添加した。この混合物を激しく攪拌して、均質な溶液を形成した。
実施例３
２０.０ｇのエトキシレート化ビスフェノールＡジアクリレート（ＥＢＤＡ、式Ｉにおいてｎ＝１〜２）、１０.０ｇのトリメチロールプロパントリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）、１.８ｇの光重合開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５１、および０.０９ｇの抗酸化剤Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０を含む混合物を、６０℃で１時間激しく攪拌して、均質な溶液を形成した。この溶液を基体にコーティングし、水銀キセノン灯の下で硬化した。ついでコートした基体を空気でパージした炉に入れ、１９０℃で４８時間焼き付けした。試料はやや黄色がかった色で、ＡＳＴＭ Ｄ１５４４−８０に記載されるガードナー色指数３に相当した。基体からの離層がなく、ポリマー層にはいくぶん亀裂があった。動的機械分析（ＤＭＡ）により測定したガラス転移温度は６０℃だった。
実施例４
２０.０ｇのエトキシレート化ビスフェノールＡジアクリレート（ＥＢＤＡ、式Ｉにおいてｎ＝１０）、１０.０ｇのトリプロピレングリコールジアクリレート（ＴＰＧＤＡ）、０.６ｇの光重合開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５１、および０.０９ｇの抗酸化剤Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０を含む混合物を、６０℃で１時間激しく攪拌して、均質な溶液を形成した。ついで、この溶液を基体にコーティングし、水銀キセノン灯の下で硬化した。動的機械分析（ＤＭＡ）により測定したガラス転移温度は１０℃だった。このコートした基体を空気でパージした炉に入れ、１９０℃で４８時間焼き付けした。試料はやや黄色がかった色で、ＡＳＴＭ Ｄ１５４４−８０に記載されるガードナー色指数２に相当した。基体からの離層がなく、ポリマー層には亀裂がなかった。
実施例５
２０.０ｇのエトキシレート化ビスフェノールＡジアクリレート（ＥＢＤＡ、式Ｉにおいてｎ＝１０）、１０.０ｇのヘキサンジオールジアクリレート（ＨＤＤＡ）、０.６ｇの光重合開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５１、および０.０９ｇの抗酸化剤Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０を含む混合物を、６０℃で１時間激しく攪拌して、均質な溶液を形成した。この溶液を基体にコーティングし、水銀キセノン灯の下で硬化した。ついで、この硬化フィルムを１２５℃で１時間焼き付けた。動的機械分析（ＤＭＡ）により測定したガラス転移温度は１５℃だった。このコートした基体を空気でパージした炉に入れ、１９０℃で４８時間焼き付けした。試料は無色のままで、ＡＳＴＭ Ｄ１５４４−８０に記載されるガードナー色指数１に相当した。基体からの離層がなく、ポリマー層には亀裂がなかった。
実施例６
１０.０ｇのエトキシレート化ビスフェノールＡジアクリレート（ＥＢＤＡ、式Ｉにおいてｎ＝１０）、２０.０ｇのヘキサンジオールジアクリレート（ＨＤＤＡ）、０.６ｇの光重合開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５１、および０.０９ｇの抗酸化剤Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０を含む混合物を、６０℃で１時間激しく攪拌して、均質な溶液を形成した。溶液を基体にコーティングし、水銀キセノン灯の下で硬化した。ついで硬化フィルムを１２５℃で１時間焼き付けた。動的機械分析（ＤＭＡ）により測定したガラス転移温度は、１２℃だった。コートした基体を空気でパージした炉に入れ、１９０℃で４８時間焼き付けした。試料は、ＡＳＴＭ Ｄ１５４４−８０に記載されるガードナー色指数２に相当するやや黄色がかった色で、基体からの離層がなく、ポリマー層には亀裂がなかった。
実施例７
商品名ＣＮ９８１のＳａｒｔｏｍｅｒ製ポリエーテルウレタンジアクリレート１０ｇ、２０.０ｇのヘキサンジオールジアクリレート（ＨＤＤＡ）、Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５１、Ｉｒｇａｃｕｒｅ５００およびＤａｒａｃｕｒ１１７３の１：１：１の重量比での光重合開始剤混合物０.６ｇ、および０.０９ｇの抗酸化剤Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０を含む混合物を、６０℃で１時間激しく攪拌して、均質な溶液を形成した。溶液を基体にコーティングし、水銀キセノン灯の下で硬化した。ついでコートした基体を空気でパージした炉に入れ、１９０℃で４８時間焼き付けした。試料は、ＡＳＴＭ Ｄ１５４４−８０に記載されるガードナー色指数３に相当する黄色がかった色で、基体からの離層がなく、ポリマー層には亀裂がなかった。動的機械分析（ＤＭＡ）により測定したガラス転移温度は、１９℃である。
比較例１
商品名Ｇｅｎｏｍｅｒ Ｔ−１６００のＢｉｄｄｌｅ−Ｓａｗｙｅｒ製芳香族ポリウレタンジアクリレート１０ｇ、２０.０ｇのヘキサンジオールジアクリレート（ＨＤＤＡ）、およびＩｒｇａｃｕｒｅ６５１、Ｉｒｇａｃｕｒｅ５００およびＤａｒａｃｕｒ１１７３の１：１：１の重量比での光重合開始剤混合物０.６ｇを含む混合物を、６０℃で１時間激しく攪拌して、均質な溶液を形成した。溶液を基体にコーティングし、水銀キセノン灯の下で硬化した。ついで硬化フィルムを、空気でパージした中で、１９０℃で４８時間焼き付けた。試料は、ＡＳＴＭ Ｄ１５４４−８０に記載されるガードナー色指数が１８よりも大きいものに相当する濃い茶色だった。ポリマー層におけるいくらかの亀裂、および基体からの離層が観察された。
比較例２
Ｅｂｅｒｃｙ１８８００（Ｒａｄｃｕｒｅ製の、官能価２.５を有するオリゴマー性脂肪族ウレタンアクリレート）１０.０ｇ、２０.０ｇのヘキサンジオールジアクリレート（ＨＤＤＡ）、およびＩｒｇａｃｕｒｅ６５１、Ｉｒｇａｃｕｒｅ５００およびＤａｒａｃｕｒ１１７３の１：１：１の重量比での光重合開始剤混合物０.６ｇを含む混合物を、６０℃で１時間激しく攪拌して、均質な溶液を形成した。溶液を基体にコーティングし、水銀キセノン灯の下で硬化した。ついで硬化フィルムを、空気でパージした中で、１９０℃で４８時間焼き付けた。試料は、ＡＳＴＭ Ｄ１５４４−８０に記載されるガードナー色指数が１８よりも大きいものに相当する濃い茶色だった。ポリマー層におけるいくらかの亀裂、およびガラス基体からの離層が観察された。
比較例３
１０.０ｇのＴＭＰＴＡ、およびＩｒｇａｃｕｒｅ６５１、Ｉｒｇａｃｕｒｅ５００およびＤａｒａｃｕｒ１１７３の１：１：１の重量比での光重合開始剤混合物０.２ｇを含む混合物を、６０℃で１時間激しく攪拌して、均質な溶液を形成した。溶液を基体にコーティングし、水銀キセノン灯の下で硬化した。ついで硬化フィルムを、空気でパージした中で、１９０℃で４８時間焼き付けた。試料は、ＡＳＴＭ Ｄ１５４４−８０に記載されるガードナー色指数が６よりも大きいものに相当する黄色がかった色だった。ポリマー層における重大な亀裂、および基体からの離層が観察された。動的機械分析（ＤＭＡ）により測定したガラス転移温度は、１３０℃よりも高かった。
実施例８
清浄なガラス基体の上に実施例１で与えられた光重合性組成物の層をコーティングする。層の厚さは、低挿入損失のために従来のガラスおよびプラスチック光ファイバーと適合する装置形成するために、約５〜５００ミクロメーターの範囲である。ついで光重合性層を、Ｏｒｉｅｌ製の水銀キセノン灯を用いて、最終導波管装置の所望の特徴および形状寸法を定めるフォトマスクを通して紫外線ビームに露光する。イメージ的に露光されたフィルムを、光案内コア構造物を形成するために、プロパノールで現像する。コアよりも低い屈折率を有する実施例４で与えられた第２重合性組成物をコーティングし、ブランケット露光してクラッド層を形成する。続いて、装置を窒素パージ炉中で、１２０℃で１時間焼き付ける。
実施例９
実施例４で与えられた光重合性組成物を、ポリイミドフィルム基体にスピンコーティングし、紫外線ビームにブランケット露光して液体モノマー組成物を固体の薄いフィルム中に緩衝層として硬化させる。ついで実施例１で与えられた組成物を、緩衝層の上面にコア層としてコーティングする。コア層の厚さは、低挿入損失のために従来のガラスおよびプラスチック光ファイバーと適合する装置形成するために、約５〜５００ミクロメーターの範囲である。ついで光重合性コア層を、最終導波管装置の所望の特徴および形状寸法を定めるフォトマスクを通して紫外線ビームに露光する。イメージ的に露光されたフィルムを、光案内コア構造物を形成するために、プロパノールで現像する。実施例４で与えられた重合性組成物を、イメージコア層の上面にコーティングし、ブランケット露光してクラッド層を形成する。続いて、装置を窒素パージ炉中で、１２０℃で１時間焼き付ける。
実施例１０
実施例４で与えられた光重合性組成物を、シリコンウェファーにスピンコーティングし、紫外線ビームにブランケット露光して液体モノマー組成物を固体の薄いフィルム中に緩衝層として硬化させる。実施例１で与えられた組成物を、緩衝層の上面にコア層としてコーティングする。ついで光重合性コア層を、最終導波管装置の所望の特徴および形状寸法を定めるフォトマスクを通して紫外線ビームに露光する。イメージ的に露光されたフィルムを、光案内コア構造物を形成するために、プロパノールで現像する。実施例４で与えられた重合性組成物を、イメージコア層の上面にコーティングし、プロパノールで現像した後にコア構造物を包むように、最終クラッド層の所望の特徴および形状寸法を定めるフォトマスクを通して紫外線ビームに露光する。続いて、装置を窒素パージ炉中で、１２０℃で１時間焼き付ける。

Claims (4)

1. 光学素子を製造する方法であって：
   （ａ）少なくとも１つのエチレン性不飽和基を有する少なくとも１種の第１フリーラジカル重合性モノマー、オリゴマーもしくはポリマー成分および少なくとも１種の第１光開始剤の混和物を含んでなる第１感光性組成物を基体にコーティングすること；
   （ｂ）該第１感光性組成物を十分な化学線にイメージ的に露光してその重合を行なわせて、イメージ領域および非イメージ領域を形成させ；ついで、光伝達パターン化されたコアを形成するイメージ領域を除去せずに該非イメージ領域を除去すること；
   （ｃ）少なくとも１つのエチレン性不飽和基を有する少なくとも１種の第２フリーラジカル重合性モノマー、オリゴマーもしくはポリマー成分および少なくとも１種の第２光重合開始剤の混和物を含んでなる第２感光性組成物を該パターン化されたコアにコーティングすること；
   （ｄ）該第１および第２感光性組成物を十分な化学線に露光して、重合された第２感光性組成物がコアを包むクラッドを形成するように該第２感光性組成物を重合させること、この際、該重合されたコアは約８０℃以下のガラス転移温度を有し、該重合されたクラッドは約６０℃以下のガラス転移温度を有し、そして該クラッドの屈折率は該コアの屈折率より小さい
   を含んでなる方法。
2. 基体；該基体の表面上のパターン化された光伝達コア組成物；および該コアのパターン上の光反射クラッド組成物を含んでなる光学素子であって、該コア組成物が約８０℃以下のガラス転移温度を有しかつ該クラッド組成物が約６０℃以下のガラス転移温度を有し、そして該クラッドの屈折率が該コアの屈折率よりも小さい光学素子。
3. 請求項２に記載の光学素子であって、
   （ａ）パターン化された光伝達コアが、基体の表面上に適用された第１感光性組成物をイメージ的に露光して現像することにより形成され、該第１感光性組成物は、少なくとも１つのエチレン性不飽和基を有する少なくとも１種の第１フリーラジカル重合性モノマー、オリゴマーもしくはポリマー成分および少なくとも１種の第１光重合開始剤を含んでなり；そして
   （ｂ）クラッドが、パターン化されたコア上に適用された第２感光性組成物を露光することにより成形され、該第２感光性組成物は、少なくとも１つのエチレン性不飽和基を有する少なくとも１種の第２フリーラジカル重合性モノマー、オリゴマーもしくはポリマー成分および少なくとも１種の第２光重合開始剤を含んでなり、
   該工程（ｂ）が、パターン化された第２感光性組成物が該コアのパターンをイメージ的に包みかつ一致する該クラッドを成形するように、該パターン化されたコア上の第２感光性組成物をイメージ的に露光して現像することにより行なわれる、光学素子。
4. 請求項２に記載の光学素子であって、
   （ａ）パターン化された光伝達コアが、基体の表面上に適用された第１感光性組成物をイメージ的に露光して現像することにより形成され、該第１感光性組成物は、少なくとも１つのエチレン性不飽和基を有する少なくとも１種の第１フリーラジカル重合性モノマー、オリゴマーもしくはポリマー成分および少なくとも１種の第１光重合開始剤を含んでなり；そして
   （ｂ）クラッドが、パターン化されたコア上に適用された第２感光性組成物を露光することにより成形され、該第２感光性組成物は、少なくとも１つのエチレン性不飽和基を有する少なくとも１種の第２フリーラジカル重合性モノマー、オリゴマーもしくはポリマー成分および少なくとも１種の第２光重合開始剤を含んでなり、
   該第１感光性層を該基体上にコーティングする前に、該基体と該第１感光性層との間の該基体上に第３感光性組成物の層を適用すること、この際、該第３感光性組成物は、少なくとも１つのエチレン性不飽和基を有する少なくとも１種の第３フリーラジカル重合性モノマー、オリゴマーもしくはポリマー成分および少なくとも１種の第３光重合開始剤の混和物を含んでなる；ついで、該第１感光性層を該基体上にコーティングする前に、前記第３感光性組成物を十分な化学線に露光して該基体上に均一な重合層を提供すること、この際、該重合された第３感光性組成物は約６０℃以下のガラス転移温度を有する、を含んでなる追加の工程により形成される、光学素子。