JP4687631B2

JP4687631B2 - 光導波路及びその製造方法

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Publication number: JP4687631B2
Application number: JP2006307502A
Authority: JP
Inventors: 正昭土森; 正寿米村; 朱里河崎; 崇行松井
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2006-11-14
Filing date: 2006-11-14
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2026-11-14
Also published as: JP2008122742A

Description

本発明は、本願出願人らによる、自己形成光導波路に関する。自己形成光導波路とは、未硬化の光硬化性樹脂に硬化光を照射し、硬化物により硬化光が集光されることで自己形成的に軸状に硬化物を得てコアとした光導波路である。

本願出願人らは、液状の未硬化の光硬化性樹脂（以下、単に光硬化性樹脂液と言う）を充填した透明筐体に光ファイバを挿入し、当該光ファイバから光硬化性樹脂液に硬化光を照射して、軸状のコアを形成する技術を開発し、多数報告している。これらは、完成品としては、透明筐体に光ファイバが挿入され、形成されたコアと、それを覆うクラッドとが当該透明筐体内部に保持されるものを基本としている。形成されたコア端に、例えば受発光素子（受光素子及び発光素子を包括的に言うもの。以下同じ）を結合させれば、光ファイバを介して光通信が可能である。本願出願人らは、コア形成の際にミラー、ハーフミラー、波長選択性ミラー（フィルタ、例えば所望に設計された誘電体多層膜）に向けてコアを成長させることで、ミラーによる９０度屈曲したコアや、分岐コアを有し、複数個の受発光素子と結合させた、光ファイバとの複数波長による光通信モジュールについても報告している。

一方、上記構成では、透明筐体と内部に保持されるクラッド及びコアとの膨張率の差による、高温高湿下におけるコアの断裂又はコア端の透明筐体及び光ファイバ端からの剥離が問題であるとして、下記特許文献１による解決方法が報告されている。特許文献１に記載の技術は、従来、透明筐体中にコア形成用の光硬化性樹脂液を保持して光ファイバ端から所望の透明筐体面までコアを形成した点を改め、コア形成用の光硬化性樹脂液を適当な保持部材中に保持し、光ファイバ端から受発光素子までコアを形成するものである。これにより、光ファイバ端からコアにより接続された受発光素子までを、コア形成用の保持部材から取り外して、例えば洗浄の後、それら全体をクラッド材で覆い、例えば硬化させる。これにより、透明筐体を用いないで光通信モジュールが形成されるので、膨張率の差の問題は解消される。コアが光ファイバ端や受発光素子から剥離する可能性は小さいので、高温高湿下でも使用に耐えうる光通信モジュールを構成できる。

特許文献１の技術の概略を図４．Ａに示す。光硬化性樹脂液５０を配置するための領域２を有する型１に、光ファイバ４０、波長選択性ミラー２０、受発光素子７１及び７２を配置させる。型１における各部材の配置は次の通りである。光ファイバ４０は外部から挿入され、少なくともそのコア４０ｃの端面４０ｃｆが、型１の領域２内部で光硬化性樹脂液５０に接する。波長選択性ミラー２０は、形成されるコアの分岐点となる部分が、型１の領域２内部で光硬化性樹脂液５０に接する。受発光素子７１及び７２は、少なくともその受光面全体又は発光面全体が、型１の領域２内部で光硬化性樹脂液５０に接する。このように配置された後、光ファイバ４０の他端に硬化光を導入すると、コア４０ｃの端面４０ｃｆから型１の領域２内部で光硬化性樹脂液５０に対して硬化光が放射される。これにより、自己形成的に、軸状のコア５１が成長する（図４．Ｂ）。

また、特許文献２においては、部分圧縮式射出成形法による部分薄肉樹脂成形品の成形方法について記載している。
特開２００５−３４７４４１公報特開平２−１４１２１９公報

特許文献１においては、受発光素子などの光部品がクラッド内部に埋め込まれた構造をしている。例えば発光素子に不具合が見つかった場合、デバイス全体が使用できなくなってしまう。
また、特許文献２では、部分圧縮式射出成形法という高価な成形機や、特別な技術を必要とする部分薄肉樹脂成形品の成形方法について記載しているが、通常の成形機を用いて、安価、かつ、容易に薄肉部分を有する部品を作製することについては検討していない。

そこで、本発明者らは、自己形成光導波路を筐体内部に作製し、筐体外側に光部品を接続する方法の場合、例えば、適当なコネクタで光部品を筐体外部に結合すれば、自己形成光導波路部品をそのままにして、光部品だけを容易に交換することができることを着想して本発明を完成した。即ち、本発明は、筐体内に自己形成光導波路を有するデバイスにおいて、自己形成光導波路のコア部分と筐体、もしくは、自己形成光導波路のコア部分と光ファイバや波長選択フィルタなどの光部品との結合が容易には劣化しない技術と、それを低コストに実現する技術を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、筐体中に光硬化性樹脂の硬化物から成る軸状のコアを有する光導波路において、コアが当接する筐体部分である２個以上のチャネルが、各々所望の波長又は波長帯域の光に対して実質的に透明であり、且つチャネル近傍において、筐体部分のヤング率が１０ＭＰａ未満、又はコアの光軸方向である筐体の厚さが１ｍｍ未満であることにより、コアの光軸方向の伸縮に対して、筐体のチャネル部分が弾性的に追随することを特徴とする光導波路である。

請求項２に係る発明は、筐体は、チャネル近傍が開口である第１の部材と、当該開口を覆う又は塞ぐ第２の部材とから形成されており、第１の部材のヤング率が１０ＭＰａ未満、又は第２の部材の厚さが１ｍｍ未満であることを特徴とする。また、請求項３に係る発明は、第２の部材は、厚さが１０μｍ以上２００μｍ以下の高分子薄膜から成ることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、筐体中に光硬化性樹脂の硬化物から成る軸状のコアを有する光導波路の製造方法において、筐体は、所望の波長又は波長帯域の光に対して実質的に透明である、少なくとも２個のチャネルを有し、チャネル近傍において、筐体部分のヤング率が１０ＭＰａ未満、又はコアの光軸方向である筐体の厚さが１ｍｍ未満であり、筐体中に未硬化の液状の光硬化性樹脂を充填し、所定波長光をチャネルの少なくとも１個から光硬化性樹脂に照射して、自己形成的に軸状に硬化させてコアを形成して、複数個のチャネルをコアで接続することを特徴とする光導波路の製造方法である。

請求項５に係る発明は、筐体は、チャネル近傍が開口である第１の部材と、当該開口を覆う又は塞ぐ第２の部材とから形成されており、第１の部材のヤング率が１０ＭＰａ未満、又は第２の部材の厚さが１ｍｍ未満であることを特徴とする。また、請求項６に係る発明は、第２の部材は、厚さが１０μｍ以上２００μｍ以下の高分子薄膜から成ることを特徴とする。

外部に設ける光学部品と接続する筐体部分であるチャネルを柔軟な材料で構成することにより、光学部品の寸法精度の不十分さを筐体部分の変形により補填することが可能となる。

即ち、本発明の光導波路又は光モジュールは、コア材料、クラッド材料、波長選択性ミラー（フィルタ）材料、筐体材料など、種々の異なる材料により構成されている。使用環境の温度が変わると各構成材料の熱膨張の違いから応力が誘起される。応力値が許容値を超えると、はく離やクラックの生成といった不具合が生じる。特に、光導波路のコアと波長選択性ミラーとのはく離、もしくは、光導波路のコアと筐体とのはく離は、通信特性の悪化につながり、重大な不具合となる。この熱膨張による光導波路のコアのはく離を低減するには、コアと当接する筐体部分であるチャネル又はその近傍を柔軟な構造にして応力を緩和することが有効となる。

また、光ファイバは、温度変化に伴い被覆をはぎ取ったコア及びクラッド部の長さが変わってしまうというピストニングが問題となる。光ファイバと接続する筐体部分を柔軟な材料で構成することにより、光ファイバのピストニングによる長さの変化を筐体部分の変形により緩和することが可能となる。

一方、筐体を安価に作製するには、射出成形法が用いられる。通常の射出成形法で薄肉成形体を作製する場合、膜厚としては０．２ｍｍ程度が限界であり、それより薄い成形体を作製するには特開平１−１８４１１４号公報や特開平２−１４１２１９号公報などで提案されている部分圧縮式射出成形法などの特殊な方法を用いる必要があり、高価な成形機や、特別な技術が必要となる。
一方、透明な高分子フィルムとしては膜厚３００μｍ程度から２０μｍ程度のものまでが多数市販されており、射出成形で作製した成形品に膜厚の薄いフィルムを接着することにより、接続部分の厚みが十分に薄い筐体を安価に作製することができる。膜厚が薄いことにより、膜に垂直な方向へは十分な柔軟性が得られる。

また、射出成形で薄肉成形体を作製する場合、膜厚が薄くなるほど成形不良が生じやすく、製品の歩留まりが低下する。
一方、透明なフィルムを利用して薄肉部分を作製する場合、作製し易さに対するフィルム膜厚の影響はあまり大きくない。そのため、フィルムを利用する有効性は膜厚が薄いフィルムを使用するほど高まり、膜厚２００μｍのフィルムでも有効であるが、１００μｍ以下ならさらに有効性は高い。
ガラスその他の無機系の材料では、膜厚が薄くなるともろく、割れやすいものが多いが、有機系高分子フィルムは２００μｍ以下、更には１００μｍ以下程度の膜厚であっても実用上十分な強度を有するものが入手可能である。

柔軟な部品としては、シリコーンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、ブチルゴムのように柔軟な材料を使用した部品や、薄膜（フィルム）のように形状的な因子で柔軟性を示す部品などをあげることができる。

柔軟な材料としては、ゴム等の、ヤング率が１０ＭＰａ未満のものが好ましい。ヤング率が０．５〜１０ＭＰａのゴム状物であれば、チャネル部分の厚さは０．５〜３ｍｍ程度とすると良い。尚、柔軟な部材を筐体とする場合、以下に示す通りチャネル部分を開口部として、別途透明部品を当該開口部に設けて筐体とすることも可能である。この際、当該透明部品は当該開口部を塞ぐ様に設けても良い。或いは、筐体内部側から、或いは外部側から開口部を覆うように設けても良い。この場合、透明部品（第２の部材）が柔軟性の乏しいものであっても、開口部周囲の筐体である柔軟な部材（第１の部材）が応力を緩和する。

薄膜としては、ヤング率が０．２〜４ＧＰａのプラスチック等であれば、チャネルにおける厚さは０．０１〜０．３ｍｍ程度とすると良い。

尚、平板についてではないが、厚さａ、ヤング率Ｅの梁については、一点に加重をかけた時の当該梁の点の変位量は、Ｅａ³に反比例する。よって、厚さａ、ヤング率Ｅの板状の弾性体においても、一点に加重をかけた時の当該板状弾性体の点の変位量は、Ｅａ³に反比例すると考えることもできる。この際、Ｅａ³は、４×１０^-2Ｎｍ以下が良い。

各コア端のチャネルを介して光結合させる受発光素子その他の光部品は、公知の技術で所望に交換可能に結合される。受発光素子その他の光部品を光結合させる際、光軸合わせは容易である。また、受発光素子その他の光部品に故障が生じた場合、公知の技術で所望に交換可能となる。

コアのみの構成では、言わば肉の無い骨格状であって使用時の耐性に乏しいので、クラッド材で覆うようにすると良い。この際、コアを被覆するクラッド材を筐体に充填しても良く、コアをクラッド材で被覆した後、他の材料を筐体の隙間に充填しても良い。

コアを自己形成的に硬化させる際、各チャネルから硬化光を導入可能であり、これにより、少なくとも当該導入部である透明部材との接合点におけるコア光軸を設計位置とすることが容易となる。また、複数箇所から硬化光を導入すると、いわゆる光はんだ効果により、硬化物が一体化する際、お互いに光軸のずれを補償するように接続される。これによりコアの分岐点その他での光伝送損失を抑制することもできる。

本発明に用いる光硬化性樹脂液は、入手可能な任意のものを適用できる。硬化機構も、ラジカル重合、カチオン重合其の他任意である。硬化光は一般的にはレーザ光が好ましい。レーザの波長と強度で、光硬化性樹脂液の硬化速度を調整すると良い。尚、光硬化開始剤（光重合開始剤）は光硬化性樹脂液とレーザの波長に応じ、入手可能な任意のものを適用できる。これらについては、本願出願人が共願人である例えば特開２００４−１４９５７９に次のものが列挙されている。

構造単位中にフェニル基等の芳香族環を一つ以上含んだものが高屈折率、脂肪族系のみからなる場合は低屈折率となる。屈折率を下げるために構造単位中の水素の一部をフッ素に置換したものであっても良い。
脂肪族系としてはエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等の多価アルコール。
芳香族系としてはビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ、ビスフェノールＺ、ビスフェノールＦ、ノボラック、o-クレゾールノボラック、p-クレゾールノボラック、p-アルキルフェノールノボラック等の各種フェノール化合物等。
これら、あるいはこれらから任意に１種乃至複数種選択された多価アルコールのオリゴマー（ポリエーテル）の構造を有する比較的低分子（分子量３０００程度以下）骨格に、反応基として次の官能基等を導入したもの。
〔ラジカル重合性材料〕
ラジカル重合可能なアクリロイル基等のエチレン性不飽和反応性基を構造単位中に１個以上、好ましくは２個以上有する光重合性モノマー及び／又はオリゴマー。エチレン性不飽和反応性基を有するものの例としては、（メタ）アクリル酸エステル、イタコン酸エステル、マレイン酸エステル等の共役酸エステルを挙げることができる。
〔カチオン重合性材料〕
カチオン重合可能なオキシラン環（エポキシド）、オキセタン環等の反応性エーテル構造を構造単位中に１個以上、好ましくは２個以上有する、光重合性のモノマー及び／又はオリゴマー。オキシラン環（エポキシド）としては、オキシラニル基の他、3,4-エポキシシクロヘキシル基なども含まれる。またオキセタン環とは、４員環構造のエーテルである。

〔ラジカル重合開始剤〕
ラジカル重合性モノマー及び／又はオリゴマーから成るラジカル重合性材料の重合反応を光によって活性化する化合物である。具体例としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル及びベンゾインプロピルエーテル等のベンゾイン類、アセトフェノン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、2,2-ジエトキシ-2-フェニルアセトフェノン、1,1-ジクロロアセトフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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-オン及びN,N-ジメチルアミノアセトフェノン等のアセトフェノン類、2-メチルアントラキノン、1-クロロアントラキノン及び2-アミルアントラキノン等のアントラキノン類、2,4-ジメチルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2-クロロチオキサントン及び2,4-ジイソプロピルチオキサントン等のチオキサントン類、アセトフェノンジメチルケタール及びベンジルジメチルケタール等のケタール類、ベンゾフェノン、メチルベンゾフェノン、4,4'-ジクロロベンゾフェノン、4,4'-ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーズケトン及び4-ベンゾイル-4'-メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン類、並びに2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド等が挙げられる。尚、ラジカル重合開始剤は単独で使用しても、２種以上を併用しても良く、また、これらに限定されることはない。
〔カチオン重合開始剤〕
カチオン重合性モノマー及び／又はオリゴマーから成るカチオン重合性材料の重合反応を光によって活性化する化合物である。具体例としては、ジアゾニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、セレニウム塩、ピリジニウム塩、フェロセニウム塩、ホスホニウム塩、チオピリニウム塩が挙げられるが、熱的に比較的安定であるジフェニルヨードニウム、ジトリルヨードニウム、フェニル(p-アニシル)ヨードニウム、ビス(p-t-ブチルフェニル)ヨードニウム、ビス(p-クロロフェニル)ヨードニウムなどの芳香族ヨードニウム塩、ジフェニルスルホニウム、ジトリルスルホニウム、フェニル(p-アニシル)スルホニウム、ビス(p-t-ブチルフェニル)スルホニウム、ビス(p-クロロフェニル)スルホニウムなどの芳香族スルホニウム塩等のオニウム塩光重合開始剤が好ましい。芳香族ヨードニウム塩および芳香族スルホニウム塩等のオニウム塩光重合開始剤を使用する場合、アニオンとしてはBF₄ ^-、AsF₆ ^-、SbF₆ ^-、PF₆ ^-、B(C₆F₅)₄ ^-などが挙げられる。尚、カチオン重合開始剤は単独で使用しても、２種以上を併用しても良く、また、これらに限定されることはない。

透明部材は、少なくとも所望の波長又は波長帯域の光に対して実質的に透明である部材であれば、任意のものを選択できる。実質的に透明とは、当該所望の波長又は波長帯域の光に対して透過率が６６％以上が好ましい。透過率は８０％以上が好ましく、より好ましくは９０％以上である。但し波長選択性フィルタ（剛性のあるもの又はないもの）の場合は、他の波長帯域を遮断することに重きを置く場合は、最大透過率を与える所望の波長又は波長帯域の光に対して透過率が６６％未満でも構わない。

以下では光ファイバコネクタに対するレセプタクルを例示するが、コネクタ又はコネクタレセプタクルとしては、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、何らかのコネクタの一部をなし、自己形成光導波路であるコアに接続された部分が少なくとも所望の波長又は波長帯域の光に対して実質的に透明である部材であるような任意のコネクタ又はコネクタレセプタクルを用いうる。

図１は、本発明の具体的な第１の実施例に係る光導波路モジュール１００の製造工程を示す水平断面図である。
まず、次の様な形状のシリコーンゴム製の筐体１０を用意した。即ち、長手方向が左右方向であり、上面が開口Ｍである概略直方体状の内部領域１０Ｓを持ち、右側側面に光ファイバ挿入及び固定用の孔部１０１ａを、奥側側面にチャネル形成用の孔部１０１ｂを、左側側面にチャネル形成用の孔部１０１ｃを有する。図１．Ａは、開口Ｍから見た場合の水平断面図である。孔部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは同じ水平面上に光軸を有する光学的チャネルを形成するための開口部である。孔部１０１ａの径は後に用いる光ファイバ４０のコア径に合わせた。尚、市販されている、クラッド膜厚の薄い光ファイバを用いる場合は、クラッドを含めた外径として良い。孔部１０１ｂ、１０１ｃは、後に形成するコア５０ｂ、５０ｃの径を１ｍｍとするため、径１ｍｍの円形状である。

次に、筐体１０の内部領域１０Ｓに波長選択性ミラ−２０を配置させる。波長選択性ミラー２０は、誘電体多層膜フィルタが使用できる。波長選択性ミラ−２０は、孔部１０１ａの光軸と孔部１０１ｂの光軸の交点において、それら光軸のいずれとも４５度を成すように配置させる。更に、孔部１０１ａを筐体１０の内側から覆うように、透明フィルム（薄膜）３０ａで塞ぎ、孔部１０１ｂ及び１０１ｃを、各々筐体１０の外側から覆うように、透明フィルム（薄膜）３０ｂ及び３０ｃで塞ぐ（図１．Ｂ）。透明フィルムとしては、アクリルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ＰＥＴフィルムなどの種々の市販透明フィルムが使用できる。膜厚としては２０μｍ程度から数百μｍ程度までのものが各種市販されている。作製する自己形成光導波路のコア径に応じて、膜厚の厚すぎないフィルムを使用する。ここでは、膜厚５０μｍのＰＥＴフィルムを使用した。こうして、孔部１０１ａから光ファイバ４０を挿入し、そのコア端を透明フィルム３０ａに当接させた。こうして内部領域１０Ｓは図示しない上面の開口Ｍ以外に内部の液体等が漏れださない容器となる（図１．Ｃ）。尚、光ファイバ４０としては三菱レイヨン社製エスカメガを用い、接着剤によりＰＥＴフィルム３０ａ、３０ｂ、３０ｃと筐体１０との隙間を埋めて、光硬化性樹脂液が漏れないようにした。

こうして容器となった筐体１０に、上面の開口Ｍから、コア形成用の光硬化性樹脂液５０を充填した。コア形成用の光硬化性樹脂液５０としては、変性ビスフェノールＡジアクリレートとポリプロピレングリコールジアクリレートの混合物に光重合開始剤を添加した組成物を用いた。次に、光ファイバを通して波長４０８ｎｍの半導体レーザ光を強度約２０ｍＷの条件で照射した。コア用光硬化性樹脂液５０は照射されたレーザ光により徐々に硬化し、自己集光性によって軸状のコアが形成された。波長選択性ミラー２０は、波長４０８ｎｍに対して約５０％透過、約５０％反射の特性を示す物を使用した。そのため、半導体レーザー光は波長選択性ミラー２０で２分岐され、それに伴い、波長選択性ミラー２０で２分岐された軸状コア５０ａ、５０ｂ、５０ｃが形成された。
次に未硬化のコア形成用光硬化性樹脂液５０を図示しない上面の開口Ｍから除去し、ポリプロピレングリコールジアクリレートに光重合開始剤を添加した組成物（クラッド用光硬化性樹脂液）を充填した。上面の開口Ｍより紫外線ランプの光を照射して、筐体１０内のクラッド用光硬化性樹脂を全て硬化させてクラッド６０を形成し、光導波路を作製した（図１．Ｄ）。

次に、コア部５０ｂ、５０ｃと光軸を合わせて、透明フィルム３０ｂ及び３０ｃ上に受発光素子７１及び７２を取り付けることにより、光モジュール１００を作製した（図１．Ｅ）。なお、シリコーンゴムはそのままでは接着性が悪いので、適宜プライマーを使用した。ここで、使用した各光硬化性樹脂の硬化物の引張弾性率（ヤング率）は、コア用光硬化性樹脂が１９００ＭＰａ、クラッド用光硬化性樹脂が１５００ＭＰａだった。シリコーンゴムの引張弾性率は５ＭＰａであり、コア用光硬化性樹脂よりも十分に柔軟な特性を持っている。
同様に作製した２個の光モジュール１００を光ファイバの両端部に接続した。それに関して、８５℃雰囲気下に保存したときの光伝送特性の安定性を評価した。１０００時間以上保存しても初期値と同等の光伝送特性を示し、良好な熱安定性を示した。

〔比較例１〕
実施例１の筐体１０の材質をポリメチルメタクリレート（硬化後の引張弾性率３０００ＭＰａ）にしたことの他は実施例１と同様に光モジュールを作製した。作製した光モジュールの初期状態における光伝送特性は、実施例１と同等の値を示した。しかし、８５℃雰囲気下に１０００時間保存した後に光伝送特性を測定すると、損失が非常に大きくなっていた。波長選択フィルタと自己形成光導波路コアの界面がはく離しており、そのために光が正しく伝搬しなくなったためであると思われる。

図２は本発明の具体的な別の実施例に係る光モジュール２００の製造工程を示す水平断面図である。本実施例においては、実施例１の筐体１０の孔部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを、より大きな開口部１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃを有する、アクリル製の筐体１１を用いた。開口部１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃは、各々５ｍｍ四方の大きさとした（図２．Ａ）。この筐体１１に、開口部１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃをふさぐように、透明フィルム（東レ製ルミラーＵ３４、厚さ５０μｍ）を接着剤で接着した。また、波長選択性ミラー２０も実施例１同様に設けた（図２．Ｂ）。ここで、筐体１１の右側面の開口部１１１ａを塞ぐフィルム３０ａにはファイバガイド用の筒状部品（レセプタクル）４１を接着した。これらのフィルムは膜厚が十分薄いので、フィルム面に垂直な方向へ容易に変形した。
この筐体１１では、ファイバガイド用の筒状部品（レセプタクル）４１からフィルム３０ａ面に光ファイバ（コア径０.２ｍｍ）をつきあてることにより筐体１１内部に硬化光を導入できる（図２．Ｃ）。

この筐体１１に上面の開口から、変性ビスフェノールＡジアクリレートとトリメチロールプロパントリアクリレートの混合物に光重合開始剤を添加した組成物（コア用光硬化性樹脂液５０）を注入し、光ファイバ４０を通して波長４０８ｎｍの半導体レーザ光を強度約２０ｍＷの条件で照射した。コア用光硬化性樹脂液５０は照射されたレーザ光により徐々に硬化し、自己集光性によって軸状のコア５０ａ、５０ｂ、５０ｃが形成された。波長選択性ミラー２０は、波長４０８ｎｍに対して約５０％透過、約５０％反射の特性を示す物を使用した。そのため、半導体レーザー光は波長選択性ミラー２０で２分岐され、それに伴い、波長選択性ミラー２０で２分岐された軸状コア５０ａ、５０ｂ、５０ｃが形成された。次に、未硬化のコア用光硬化性樹脂液５０を上面の開口から除去し、変性トリメチロールプロパントリアクリレートに光重合開始剤を添加した組成物（クラッド用光硬化性樹脂）を注入した。紫外線ランプの光を照射して、クラッド用光硬化性樹脂を硬化させてクラッド６０を形成し、光導波路を作製した（図２．Ｄ）。受発光素子７１及び７２を筐体外部に接着することにより光モジュール２００を作製した（図２．Ｅ）。

同様に作製した２個の光モジュール２００を光ファイバの両端部に接続した。それに関して、８５℃雰囲気下に保存したときの光伝送特性の安定性を評価した。１０００時間以上保存しても初期値と同等の光伝送特性を示し、良好な熱安定性を示した。

〔比較例２〕
図３は比較例に係る光モジュール３００の構成を示す水平断面図である。本例では、開口部や孔部を有さない、上面が開口した筐体１５を用いた。尚右側側面には筒状の孔部であるファイバ挿入用ガイド１５ｇを有し、その先端の筐体１５の肉薄部１５ａを介して、光ファイバ４０から照射される光が筐体内部に所謝される。筐体１５としてはポリメチルメタクリレート製の筐体を用いた。こうして、実施例２と同様な手順でコア５０ａ、５０ｂ、５０ｃ及びクラッド６０を形成し、また、同様に筐体１５外部に受発光素子７１及び７２を接着して光モジュール３００を作製した（図３）。作製した光モジュールの初期状態における光伝送特性は、実施例２と同等の値を示した。しかし、８５℃雰囲気下に１０００時間保存した後に光伝送特性を測定すると、損失が非常に大きくなっていた。波長選択フィルタと自己形成光導波路コアの界面がはく離しており、そのために光が正しく伝搬しなくなったためであると思われる。

実施例１においては、図１．Ｄにおいて光ファイバ４０を着脱可能に構成した場合、光ファイバ４０を除いたものが特許請求の範囲における本発明の光導波路である。同様に、実施例２においては、図２．Ｄにおいて光ファイバ４０を着脱可能に構成した場合、光ファイバ４０を除いたものが特許請求の範囲における本発明の光導波路である。

受発光素子により行う通信光波長に対し、十分に透明な柔軟性部材を用いるならば、上記実施例において透明フィルムを用いた部分を当該透明な柔軟性部材の壁面又は薄肉部で置換できることは当然である。

上記実施例では、上面が開口である筐体を用い、クラッド形成の際には未硬化のクラッドを封止しないまま硬化させている。この際、例えば上面にフィルム、板等を被せても良い。この際のフィルム、板等は透明であることが好ましいが、筐体がクラッド硬化光に対して十分に透明性を有していれば、不透明でも構わない。また、クラッドを硬化させた後に上面を他の部材で覆っても良い。当該板等はゴム等の柔軟性部材であると尚良い。

上記実施例では、コア形成の際に、一種類の硬化機構を有する光硬化性樹脂液を用いる例を示したが、本願出願人らによる先行出願に記載した、異なる硬化機構を有する２種の光硬化性樹脂液の混合物を用いて、一方の光硬化性樹脂液のみを先に硬化させることにより、所望の屈折率分布を有するコアを形成する技術を採用しても良い。この場合、コア形成後に未硬化の光硬化性樹脂液の混合物を除去することなく、クラッドを光硬化により形成可能である。この技術は、例えば特開２００２−３６５４５９、特開２００４−１４９５７９その他に記載されている。

本発明の具体的な一実施例に係る光モジュール１００の製造工程を示す水平断面図。本発明の具体的な別の実施例に係る光モジュール２００の製造工程を示す水平断面図。比較例に係る光モジュール３００の構成を示す水平断面図。特許文献１の発明の要部を示す平面図。

符号の説明

１００、２００：光モジュール
１０、１１：筐体
１０１ａ〜ｃ、１１１ａ〜ｃ：開口部（孔部）
２０：波長選択性ミラー
３０ａ〜ｃ：透明フィルム
４０：光ファイバ
５０：光硬化性樹脂液
５０ａ〜ｃ：硬化物であるコア
６０：硬化物であるクラッド
７１、７２：受光素子又は発光素子

Claims

筐体中に光硬化性樹脂の硬化物から成る軸状のコアを有する光導波路において、
前記コアが当接する前記筐体部分である２個以上のチャネルが、各々所望の波長又は波長帯域の光に対して実質的に透明であり、
且つ前記チャネル近傍において、前記筐体部分のヤング率が１０ＭＰａ未満、又は前記コアの光軸方向である前記筐体の厚さが１ｍｍ未満であることにより、前記コアの光軸方向の伸縮に対して、前記筐体の前記チャネル部分が弾性的に追随することを特徴とする光導波路。
前記筐体は、前記チャネル近傍が開口である第１の部材と、当該開口を覆う又は塞ぐ第２の部材とから形成されており、
前記第１の部材のヤング率が１０ＭＰａ未満、又は前記第２の部材の厚さが１ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の光導波路。
前記第２の部材は、厚さが１０μｍ以上２００μｍ以下の高分子薄膜から成ることを特徴とする請求項２に記載の光導波路。
筐体中に光硬化性樹脂の硬化物から成る軸状のコアを有する光導波路の製造方法において、
前記筐体は、所望の波長又は波長帯域の光に対して実質的に透明である、少なくとも２個のチャネルを有し、
前記チャネル近傍において、前記筐体部分のヤング率が１０ＭＰａ未満、又は前記コアの光軸方向である前記筐体の厚さが１ｍｍ未満であり、
前記筐体中に未硬化の液状の光硬化性樹脂を充填し、所定波長光を前記チャネルの少なくとも１個から前記光硬化性樹脂に照射して、自己形成的に軸状に硬化させてコアを形成して、複数個の前記チャネルをコアで接続することを特徴とする光導波路の製造方法。
前記筐体は、前記チャネル近傍が開口である第１の部材と、当該開口を覆う又は塞ぐ第２の部材とから形成されており、
前記第１の部材のヤング率が１０ＭＰａ未満、又は前記第２の部材の厚さが１ｍｍ未満であることを特徴とする請求項４に記載の光導波路の製造方法。
前記第２の部材は、厚さが１０μｍ以上２００μｍ以下の高分子薄膜から成ることを特徴とする請求項２に記載の光導波路の製造方法。