JP6038787B2 - 光導波路の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、コア部と、コア部の周囲を被覆するクラッド部と、を有する光導波路の製造方法に関する。

近年、ネットワーク機器やコンピューターの処理速度が向上しているが、電気伝送方式における信号伝達速度はほぼ限界に達しつつある。そこで、処理速度向上のため、電気伝送方式に代えて、光導波路を用いた光インターコネクション方式を導入することが提案されている。光インターコネクション方式は、電気伝送方式と比較して遥かに広帯域な信号伝送を行うことが可能であり、又、クロストークノイズやＥＭＩ（Electromagnetic Interference）ノイズの発生を抑制する効果も期待できる。

このような光導波路の一例として、複数のクラッド層と複数のコア層とを所定の順序で積層し、コア部を３次元的に配置した光導波路を挙げることができる。この光導波路では、コア部は、例えばノルボルネン系樹脂を含む樹脂組成物を主材料とし、かつ活性放射線の照射により、又は、更に加熱することにより屈折率が変化する材料で構成されたコア層に対し活性放射線を選択的に照射することにより所望の形状に形成されている（例えば、特許文献１参照）。

又、このような光導波路の他の例として、クラッド層とコア層とからなる導波路層を複数含み、かつ、複数の導波路層が少なくとも一部において積層されてなる光導波路を挙げることができる。この光導波路では、下部クラッド層の塗工後に、塗工された下部クラッド層に対し凹凸パターンが形成されたモールドをプレスして、凹凸パターンを下部クラッド層表面に転写することにより下部クラッド層に溝部を形成し、溝部内にコア層を塗工し、下部クラッド層上に更に上部クラッド層を塗工している（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−３２３３１９号公報 特開２００６−１８４８０２号公報

しかしながら、従来の光導波路は、第１のクラッド部上にコア部を積層し、更にコア部を覆うように第２のクラッド部を積層する製造工程を含む。そのため、製造工程が複雑であり、又、コア部をＸ・Ｙ・Ｚ方向それぞれに自由に連続的に形成することが困難でありコア部のレイアウト設計の自由度が低いという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、コア部のレイアウト設計の自由度が高く、簡易な方法により製造可能な光導波路の製造方法を提供することを課題とする。

本光導波路の製造方法は、未硬化のクラッド部に吐出部先端の針状部を刺入する第１工程と、前記針状部から未硬化の材料を吐出させながら、前記針状部を前記未硬化のクラッド部内で移動させ、前記未硬化のクラッド部に周囲を被覆された未硬化のコア部を形成する第２工程と、前記針状部を前記未硬化のクラッド部から抜去する第３工程と、前記未硬化のクラッド部及び前記未硬化のコア部を硬化させる第４工程と、を有することを要件とする。

開示の技術によれば、コア部のレイアウト設計の自由度が高く、簡易な方法により製造可能な光導波路の製造方法を提供できる。

第１の実施の形態に係る光導波路を例示する平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 第１の実施の形態に係る光導波路の光の伝搬について説明するための模式図である。 比較例に係る光導波路の光の伝搬について説明するための模式図である。 第１の実施の形態に係る光導波路の製造工程を例示する図（その１）である。 第１の実施の形態に係る光導波路の製造工程を例示する図（その２）である。 第１の実施の形態に係る光導波路の製造工程を例示する図（その３）である。 第１の実施の形態に係る光導波路の製造工程を例示する図（その４）である。 第１の実施の形態に係る光導波路の製造工程を例示する図（その５）である。 ディスペンサ法による光導波路の製造工程を例示する図（その１）である。 ディスペンサ法による光導波路の製造工程を例示する図（その２）である。 ディスペンサ法による光導波路の製造工程を例示する図（その３）である。 インプリント法による光導波路の製造工程を例示する図（その１）である。 インプリント法による光導波路の製造工程を例示する図（その２）である。 インプリント法による光導波路の製造工程を例示する図（その３）である。 第２の実施の形態に係る光導波路を例示する平面図である。 図１７のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。 図１７のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。 第３の実施の形態に係る光導波路を例示する平面図である。 図２０のＧ−Ｇ線に沿う断面図である。 図２０のＨ−Ｈ線に沿う断面図である。 実施例１に係る光導波路の製造工程を例示する図（その１）である。 実施例１に係る光導波路の製造工程を例示する図（その２）である。 実施例１で作製した各光導波路の断面写真である。 実施例１における各コア部の径と吐出条件との関係を例示する図である。 実施例２で作製した各光導波路の断面写真である。 実施例２で作製した光導波路の出射ニアフィールドパターン（ＮＦＰ）画像である。 実施例２で作製した光導波路の干渉縞測定写真である。 図２９の干渉縞から計算した屈折率分布を例示する図（その１）である。 図２９の干渉縞から計算した屈折率分布を例示する図（その２）である。 実施例３で作製した光導波路の断面写真である。 実施例３で作製した光導波路の出射ニアフィールドパターン（ＮＦＰ）画像である。 実施例３で作製した光導波路の干渉縞測定写真である。 図３４の干渉縞から計算した屈折率分布を例示する図である。 実施例４で作製した光導波路の断面写真である。 実施例４で作製した光導波路の出射ニアフィールドパターン（ＮＦＰ）画像である。 実施例５に係るスロープ型の光導波路を例示する断面図である。 実施例５で作製した光導波路の入射端及び出射端の断面写真である。 実施例６に係る立体交差型の光導波路を例示する断面図である。 実施例６で作製した立体交差型の光導波路の断面写真である。 実施例６で作製した光導波路の立体交差部分を上部から撮影した顕微鏡写真である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

〈第１の実施の形態〉
［第１の実施の形態に係る光導波路の構造］
まず、第１の実施の形態に係る光導波路の構造について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る光導波路を例示する平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図１〜図３で、光導波路１０は、クラッド部１９内に４チャネルのコア部１１〜１４が並設されたＧＩ（Graded-Index）型の屈折率分布をもつ光導波路（以下、ＧＩ型の光導波路とする）を示している。なお、図１〜図３では、一例としてクラッド部１９の形状を立方体又は直方体とし、立方体又は直方体の底面の一辺に平行な方向をＸ方向、立方体又は直方体の底面内でＸ方向に垂直な方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向に垂直な方向（立方体又は直方体の高さ方向）をＺ方向としている（以降の図においても同様）。

コア部１１〜１４は、それぞれ、光が伝搬する部分であり、例えば、シリコーン樹脂を主成分とする材料から形成されている。又、コア部１１〜１４は、それぞれ、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリノルボルネン樹脂等を主成分とする材料から形成されてもよい。或いは、コア部１１〜１４は、それぞれ、これらの樹脂を混合した材料から形成されてもよい。後述するように、コア部１１〜１４は、それぞれ、中心部ほど屈折率が高く、周辺部に近づくほど屈折率が低い。コア部１１〜１４の中心部のそれぞれの屈折率は、例えば１．５２程度とすることができる。

コア部１１〜１４は、それぞれ、コア部１１〜１４の内部に界面を生じることなく連続的にかつ一体的に形成されている。ここで、界面とは、２つの層が互いに接触しているときに、２つの層の間にできる境界面をいう（後述するクラッド部についても同様）。コア部１１〜１４のそれぞれの断面形状は、例えば、円形とすることができる。コア部１１〜１４のそれぞれの断面形状が円形である場合の直径は、例えば、１０〜２００μｍ程度とすることができる。コア部１１〜１４において、隣接するコア部のピッチは、例えば、２０〜３００μｍ程度とすることができる。コア部１１〜１４のそれぞれにおいて、クラッド部１９の底面からの高さは略一定である。つまり、コア部１１〜１４は、それぞれＸＹ平面と略平行に形成されている。

なお、本願において、円形とはおおよそ円形であることを意味し、厳密な真円であることを意味するものではない。従って、ＧＩ型の光導波路としての所定の効果を実質的に損なわない範囲で真円からずれていてもよい。

クラッド部１９は、コア部１１〜１４の周囲を被覆するように形成されている。クラッド部１９は、例えば、シリコーン樹脂を主成分とする材料から形成されている。又、クラッド部１９は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリノルボルネン樹脂等を主成分とする材料から形成されてもよい。或いは、クラッド部１９は、これらの樹脂を混合した材料から形成されてもよい。

更に、クラッド部１９を形成するこれらの樹脂又はこれらの樹脂を混合した材料は、例えばカーボンブラック等の光を吸収する素材を含有してもよい。クラッド部１９にカーボンブラック等の光を吸収する素材を分散させることにより、隣接するコア部間のクロストークを低減できる。特に、コア部が狭ピッチ化した場合に大変有利である。

但し、クラッド部１９は、コア部１１〜１４の中心部よりも低屈折率の材料により形成する必要がある。コア部１１〜１４の中心部のそれぞれの屈折率が、例えば１．５２程度であれば、クラッド部１９の屈折率は、それより低い、例えば１．５１程度とすることができる。クラッド部１９の断面形状は、例えば、矩形状とすることができる。クラッド部１９の厚さは、コア部１１〜１４の直径や製造条件等により任意に決定できるが、好ましくは数ｍｍ程度、より好ましくは５０〜１０００μｍ程度とすることができる。なお、後述の光導波路１０の製造工程から明らかなように、クラッド部１９は一体的に形成されたものであり、クラッド部１９内に界面は存在しない。

ここで、比較例としてＳＩ（Step-Index）型の屈折率分布をもつ光導波路（以下、ＳＩ型の光導波路とする）を示しながら、光導波路１０の光の伝搬について説明する。図４は、第１の実施の形態に係る光導波路の光の伝搬について説明するための模式図である。図５は、比較例に係る光導波路の光の伝搬について説明するための模式図である。図４及び図５において、（Ａ）はコア部の断面における屈折率分布を模式的に例示する断面図であり、（Ｂ）はコア部を伝搬する光を模式的に例示する平面図である。

図４（Ａ）で、ＧＩ型の光導波路１０のコア部１１〜１４のそれぞれの断面における屈折率分布は放物線状である。つまり、コア部１１〜１４のそれぞれの断面における屈折率は連続的に変化しており、中心部ほど屈折率が高く、周辺部に近づくほど屈折率が低くなっている。又、図４（Ｂ）で、例えば、矢印Ｉ_１の部分からコア部１２に入射した光８１は、コア部１２の側面に到達することなくコア部１２内を伝搬して矢印Ｏ_１の部分から出射する。これは、コア部１２の断面における屈折率分布により、光８１の電界分布をコア部１１の中心に強く閉じこめる効果（光電界閉じこめ効果）が生じるためである。光８１はコア部１２の側面に到達しないため、コア部１２とクラッド部１９との界面の状態にかかわらず、光８１は入射したコア部１２内を伝搬し、隣接するコア部１１やコア部１３に遷移することはない。他のコア部についても同様である。

一方、図５（Ａ）に示す比較例に係るＳＩ型の光導波路１００では、クラッド部１９０内のコア部１１０〜１４０のそれぞれの断面形状は四角形状であり、コア部１１０〜１４０のそれぞれの断面における屈折率分布は矩形状である。つまり、コア部１１０〜１４０のそれぞれの断面における屈折率は、クラッド部１９０との界面のみで非連続的に変化している。又、図５（Ｂ）で、矢印Ｉ_２の部分からコア部１２０に入射した光８２は、コア部１２０の側面で反射を繰り返しながらコア部１２０内を伝搬する。これは、ＳＩ型の光導波路１００では、光８２がコア部１２０とクラッド部１９０との界面で全反射して伝搬するためである。しかしながら、光８２がコア部１２０の側面に到達したとき、コア部１２０とクラッド部１９０の界面に界面不整があると、界面不整の部分で光８２は光８３と光８４に分離する。そして、光８３はそのままコア部１２０内を伝搬して矢印Ｏ_２の部分から出射するが、光８４はコア部１２０から隣接するコア部１１０に遷移し、コア部１１０内を伝搬して矢印Ｏ_３の部分から出射する。他のコア部についても同様である。

このように、ＳＩ型の光導波路１００は、界面不整による伝送損失が大きく、又、隣接するコア部間のクロストークが問題となる。これに対して、ＧＩ型の光導波路１０は、界面不整の影響を受けないため伝送損失が小さく、又、隣接するコア部間のクロストークを大幅に低減できる。この特徴は、特に、コア部が狭ピッチ化した場合に大変有利である。

これ以外にも、ＧＩ型の光導波路１０は様々な特徴を有する。例えば、コア部の断面形状が円形である場合には、同様の円形のコア部を有する光ファイバと接続する際の接続損失を低減できる。又、コア部の断面における放物線状の屈折率分布により、モード分散の低減が可能となり、例えば、８０Ｇｂ／ｓ・ｍ以上の超広帯域の高速伝送を実現できる。

［第１の実施の形態に係る光導波路の製造方法］
次に、第１の実施の形態に係る光導波路の製造方法について説明する。図６〜図１０は、第１の実施の形態に係る光導波路の製造工程を例示する図である。

まず、図６に示す工程では、支持体９１を準備する。支持体９１は、平面形状が略矩形状の底板９２の周縁部に、平面形状が略額縁状の外枠９３が着脱可能な状態で配設された部材である。底板９２及び外枠９３のそれぞれの材料としては、例えば、樹脂（アクリル等）、ガラス、シリコン、セラミックス、金属等を用いることができる。但し、底板９２と外枠９３とは、同一材料を用いなくてもよい。底板９２の上面は、平坦性が高いことが好ましい。

次に、図７に示す工程では、支持体９１の外枠９３内に露出する底板９２の上面に所定の材料を塗布し、一様に広げて略一定層厚のクラッド部１９Ａを作製する。クラッド部１９Ａは、粘性（適度な流動性や付形性）を有するペースト状の樹脂前駆体を主成分としており、後工程で重合硬化され、最終的にクラッド部１９となる部分である。ここで、樹脂前駆体とは、重合硬化されて樹脂を形成し得る前駆体化合物である。

クラッド部１９Ａの材料としては、例えば、重合硬化されてシリコーン樹脂を形成し得る樹脂前駆体を主成分とする材料を用いることができる。又、クラッド部１９Ａの材料として、例えば、重合硬化されてアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリノルボルネン樹脂等を形成し得る樹脂前駆体を主成分とする材料を用いてもよい。或いは、クラッド部１９Ａの材料として、例えば、重合硬化されてこれらの樹脂を形成し得る複数の樹脂前駆体を主成分とする材料を用いてもよい。更に、クラッド部１９Ａの材料は、例えばカーボンブラック等の光を吸収する素材を含有してもよい。

クラッド部１９Ａの材料は、光硬化性、熱硬化性、熱可塑性等を適宜選択できる。クラッド部１９Ａの粘度は、例えば、１０３００ｃＰｓ程度とすることができる。クラッド部１９Ａの厚さは、コア部１１〜１４の直径や製造条件等により任意に決定できるが、好ましくは数ｍｍ程度、より好ましくは５０〜１０００μｍ程度とすることができる。クラッド部１９Ａは、例えば、塗布装置（ディスペンサ等）や印刷装置等を用いて作製できる。

次に、図８に示す工程では、吐出部９４（吐出部本体９５及び針状部９６を有する）を有する塗布装置（図示せず）を準備し、準備した塗布装置（図示せず）を作動させ、吐出部９４先端の針状部９６の一部をクラッド部１９Ａに刺入する。支持体９１の底板９２の上面から針状部９６の先端部までの高さＨ_１は適宜選択できるが、例えば、１００〜１０００μｍ程度とすることができる（クラッド部１９Ａの層厚が数ｍｍ程度の場合）。

なお、塗布装置（図示せず）は、ＣＰＵやメモリ等を含んでおり、プログラムをすることにより、吐出部９４をクラッド部１９Ａに対して、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に所定の移動速度で精度よく移動させる機能を有する。又、針状部９６は、例えば、断面形状が円環状であり、塗布装置（図示せず）は、針状部９６の円環内から所定の材料を所定の吐出圧力で吐出させる機能を有する。針状部９６の円環の内径は適宜選択できるが、例えば、１００〜２００μｍ程度とすることができる。塗布装置（図示せず）は、例えば、卓上型塗布ロボットやディスペンサ等を含んで構成することができる。

次に、図９に示す工程では、塗布装置（図示せず）を作動させ、クラッド部１９Ａに刺入した針状部９６から所定の材料を吐出させながら、針状部９６をクラッド部１９Ａ内で移動させてコア部１１Ａを形成する。なお、図９において、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。但し、（Ａ）において吐出部９４の図示は省略されている。針状部９６の移動方向は適宜選択できるが、ここでは、一例としてＸ方向のみに移動させている。針状部９６の移動速度は適宜選択できるが、例えば、５〜３０ｍｍ／ｓ程度とすることができる。針状部９６の吐出圧力は適宜選択できるが、例えば、１００〜４００ｋＰａ程度とすることができる。

コア部１１Ａは、粘性（適度な流動性や付形性）を有するペースト状の樹脂前駆体を主成分としており、後工程で重合硬化され、最終的にコア部１１となる部分である。コア部１１Ａの材料としては、例えば、重合硬化されてシリコーン樹脂を形成し得る樹脂前駆体を主成分とする材料を用いることができる。又、コア部１１Ａの材料として、例えば、重合硬化されてアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリノルボルネン樹脂等を形成し得る樹脂前駆体を主成分とする材料を用いてもよい。或いは、コア部１１Ａの材料として、例えば、重合硬化されてこれらの樹脂を形成し得る複数の樹脂前駆体を主成分とする材料を用いてもよい。コア部１１Ａの材料は、光硬化性、熱硬化性、熱可塑性等を適宜選択できる。コア部１１Ａの粘度は、例えば、１２０００ｃＰｓ程度とすることができる。

吐出部９４の移動速度や針状部９６の吐出圧力、針状部９６の円環の内径を、それぞれコア部１１Ａの材料やクラッド部１９Ａの材料に合わせて調整することにより、例えば、断面形状が円形で、中心部ほど屈折率が高く周辺部に近づくほど屈折率が低いコア部１１Ａを形成できる。コア部１１Ａの断面形状が円形である場合の直径は、例えば、１０〜２００μｍ程度とすることができる。

なお、吐出部９４の移動速度や針状部９６の吐出圧力を、コア部１１Ａの材料やクラッド部１９Ａの材料に合わせて調整することにより、針状部９６の円環の内径よりも小径の円形（断面形状）のコア部１１Ａを作製することが可能である。この理由は、粘性のある材料を針状部９６から吐出する際に、円環の内側面と材料との摩擦により、円環の内側面近傍からは材料が吐出され難く、円環の内側面とは摩擦が生じない円環の中心部近傍の材料のみが優先的に吐出されるからである。

図９に示す工程では、クラッド部１９Ａが形成された支持体９１を固定し、針状部９６をクラッド部１９Ａ内で移動させてコア部１１Ａを形成する例を示した。しかしながら、このような態様には限定されず、例えば、針状部９６を固定し、クラッド部１９Ａが形成された支持体９１を移動させてコア部１１Ａを形成してもよい。

次に、図１０に示す工程では、図９に示す状態から吐出部９４をＺ方向に移動させて、針状部９６をクラッド部１９Ａから抜去する。そして、図９の工程と針状部９６の抜去とを繰り返し、コア部１２Ａ、１３Ａ、及び１４Ａをコア部１１Ａに並設するように形成する。コア部１２Ａ、１３Ａ、及び１４Ａの材料としては、コア部１１Ａと同様の材料を用いることができる。隣接するコア部のピッチは、例えば、２０〜３００μｍ程度とすることができる。前述のように、クラッド部１９Ａは適度な流動性を有するため、針状部９６をクラッド部１９Ａから抜去しても、抜去の痕跡は残らず、コア部１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、及び１４Ａを形成後も、クラッド部１９Ａに界面は形成されない。なお、図１０において、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。但し、（Ａ）において吐出部９４の図示は省略されている。

図１０に示す工程の後（図示せず）、コア部１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、及び１４Ａ、並びにクラッド部１９Ａを所定の方法により重合硬化させる。例えば、コア部１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、及び１４Ａ、並びにクラッド部１９Ａが、それぞれ光硬化性の材料であれば、これらに光（紫外線等）を照射して硬化させる。光の照射のみでは完全に硬化しない材料を用いた場合には、光を照射した後、更に、加熱してもよい。

これにより、ペースト状の樹脂前駆体を主成分とするコア部１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、及び１４Ａ、並びにクラッド部１９Ａは、それぞれ重合硬化され、樹脂を主成分とするコア部１１、１２、１３、及び１４、並びにクラッド部１９が形成される。なお、コア部１１〜１４は、それぞれ、コア部１１〜１４の内部に界面を生じることなく連続的にかつ一体的に形成され、クラッド部１９は、クラッド部１９の内部に界面を生じることなく一体的に形成される。以上の工程により、図１〜図３に示す光導波路１０が完成する。なお、以降、図６〜図１０に例示した光導波路の製造工程をインジェクション法と称する場合がある。

なお、第１の実施の形態では、支持体９１を用意して光導波路を製造したが、支持体９１は必ずしも必要なものではない。例えば、集積回路内やプリント基板内に形成された凹状の形状内にクラッド部１９Ａを作製してもよいし、当該基板内の溝やスリットを支持体の代替として作製してもよい。

ここで、比較例として所謂ディスペンサ法及び所謂インプリント法を示しながら、本願の特徴について説明する。なお、ディスペンサ法は、例えば、第７１回応用物理学会学術講演会の講演予稿集（２０１０年秋 長崎大学）等に例示されている方法である。又、インプリント法は、例えば、Ｏ
ｐｌｕｓ Ｅ、 ｖｏｌ２７、 Ｎｏ．２等に例示されている方法である。

最初にディスペンサ法について説明する。図１１〜図１３は、ディスペンサ法による光導波路の製造工程を例示する図である。まず、図１１に示す工程では、インジェクション法と同様に、支持体９１を準備し、支持体９１の外枠９３内に露出する底板９２の上面に所定の材料を塗布し、一様に広げて略一定層厚のクラッド部１９Ｅを作製する。クラッド部１９Ｅの材料としては、例えば、クラッド部１９Ａと同一材料を用いることができる。

そして、インジェクション法と同様に、吐出部９４（吐出部本体９５及び針状部９６を有する）を有する塗布装置（図示せず）を準備し、準備した塗布装置（図示せず）を作動させ、吐出部９４先端の針状部９６をクラッド部１９Ｅ上に配置する。但し、インジェクション法とは異なり、針状部９６をクラッド部１９Ｅには刺入せず、針状部９６先端とクラッド部１９Ｅ上面とが所定の間隔を有するように配置する。

そして、塗布装置（図示せず）を作動させ、クラッド部１９Ｅ上に配置した針状部９６から所定の材料を吐出させながら、針状部９６をクラッド部１９Ｅ上で移動させて１つのコア部１１Ｅを形成する。その後、同様の動作を繰り返し、例えば、４つのコア部１１Ｅを並設する。コア部１１Ｅの材料としては、例えば、コア部１１Ａと同一材料を用いることができる。

次に、図１２に示す工程では、図１１に示す工程と同様にして、コア部１１Ｅを被覆するようにクラッド部１９Ｅ上に略一定層厚のクラッド部１９Ｆを作製する。クラッド部１９Ｆの材料としては、例えば、クラッド部１９Ｅと同一材料を用いることができる。その後、クラッド部１９Ｅ、コア部１１Ｅ、及びクラッド部１９Ｆを硬化させる。

次に、図１３に示す工程で、支持体９１を除去することにより、光導波路が完成する。完成した光導波路には、クラッド部の内部（クラッド部１９Ｅとクラッド部１９Ｆとの境界部分）に界面６１が生じる。

続いて、インプリント法について説明する。図１４〜図１６は、インプリント法による光導波路の製造工程を例示する図である。

まず、図１４に示す工程では、例えば、基板上等に所定の材料を塗布し、一様に広げて略一定層厚のクラッド部１９Ｍを作製する。クラッド部１９Ｍの材料としては、例えば、クラッド部１９Ａと同一材料を用いることができる。又、形成したいコア部の形状に対応する凸部を有するモールド２００を準備する。そして、モールド２００の凸部をクラッド部１９Ｍの一方の面に接触させる。

次に、図１５に示す工程では、モールド２００の凸部をクラッド部１９Ｍの一方の面に接触させた状態でモールド２００を加圧し（必要に応じて、加熱してもよい）、その状態でクラッド部１９Ｍを硬化させる。そして、モールド２００をクラッド部１９Ｍから剥離する。クラッド部１９Ｍにモールド２００の残渣等が付着している場合には、ドライエッチング等により除去する。これにより、クラッド部１９Ｍの一方の面に、モールド２００の凸部が転写された凹部５０が形成される。

次に、図１６に示す工程では、クラッド部１９Ｍの凹部５０に所定の材料を充填し、コア部１１Ｎを作製する。コア部１１Ｎの材料としては、例えば、コア部１１Ａと同一材料を用いることができる。その後、コア部１１Ｎを被覆するようにクラッド部１９Ｍ上に略一定層厚のクラッド部１９Ｎを作製する。クラッド部１９Ｎの材料としては、例えば、クラッド部１９Ｍと同一材料を用いることができる。その後、コア部１１Ｎ及びクラッド部１９Ｎを硬化させることにより、光導波路が完成する。完成した光導波路には、クラッド部の内部（クラッド部１９Ｍとクラッド部１９Ｎとの境界部分）に界面６２が生じる。

このように、ディスペンサ法やインプリント法では、クラッド部を積層する工程が存在するため、光導波路の製造工程が複雑化する。又、ディスペンサ法やインプリント法では、積層したクラッド部の境界部分に界面が生じ、界面では屈折率の変化を伴う（界面では屈折率が不連続となる）。

一方、第１の実施の形態に係るインジェクション法では、クラッド部を積層する工程を有さない簡易な方法により、ＧＩ型の光導波路を製造できる。又、クラッド部を積層する工程を有さず１つのクラッド部の内部に直接コア部を作製するため、クラッド部は内部に界面を生じることなく一体的に形成される。

つまり、インジェクション法では、ディスペンサ法やインプリント法とは異なる簡易な製造工程により、ディスペンサ法やインプリント法とは異なる構造の（クラッド部の内部に界面を有さない）光導波路が製造できる。

又、インジェクション法は、針状部から所定の材料を吐出させながら、針状部をクラッド部内で移動させてコア部を形成するため、針状部の移動方向を制御することにより、コア部を自由にレイアウトできる。インジェクション法では３次元に自在なコア部を連続的に形成することも容易であるため、ディスペンサ法やインプリント法とは異なり、立体構造の光導波路を容易に製造できる。これに関しては、第２の実施の形態、第３の実施の形態、及び実施例において説明する。

なお、ディスペンサ法やインプリント法とは別の比較例として、プリフォーム法（例えば、特開２００８−２４２４４９号公報参照）を挙げることができる。プリフォーム法は、ＧＩ型プラスチック光ファイバの作製工程に用いられているプリフォームの熱延伸行程を光導波路作製プロセスに適用したものであり、１つのプリフォームから数百ｍにも及ぶ光導波路を一度に作製できる点で生産性に優れる。しかしながら、プリフォーム法は、基板上に光導波路を形成する方法ではないため、形成した光導波路を別途プリント基板等に精密実装する必要があり、実装コストの問題等が懸念される。一方、第１の実施の形態に係るインジェクション法では、集積回路やプリント基板等にも容易に光導波路を作製することができる。

〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、コア部の一部を傾斜させたスロープ型の光導波路を例示する。図１７は、第２の実施の形態に係る光導波路を例示する平面図である。図１８は、図１７のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。図１９は、図１７のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。図１７〜図１９で、光導波路２０は、クラッド部２９内に４チャネルのコア部２１〜２４が並設されたＧＩ型の光導波路である。なお、コア部２１〜２４及びクラッド部２９の材料や断面形状、機能等は、第１の実施の形態のコア部１１〜１４及びクラッド部１９と同様であるため、詳細な説明は省略する。

光導波路１０では、コア部１１〜１４全体が、それぞれ一方向（Ｘ方向と略平行な方向）に直線状に形成されていたが、光導波路２０では、コア部２１〜２４が、それぞれ傾斜する部分（スロープ部分）を含むように形成されている。つまり、コア部２１〜２４は、それぞれ屈曲する部分を含んでおり、一方向に直線状には形成されていない。なお、屈曲する部分は、湾曲していてもよい（弓なりに曲がっていてもよい）。

より詳しくは、光導波路２０のコア部２１は、Ｘ方向と略平行な方向に直線状に形成された部分２１ａと、屈曲する部分２１ｂと、Ｘ方向に対してＺ方向に傾斜する方向に直線状に形成された部分２１ｃ（スロープ部分）と、屈曲する部分２１ｄと、Ｘ方向と略平行な方向に直線状に形成された部分２１ｅとを含んでいる。

部分２１ａ、２１ｃ、及び２１ｅは、互いに異なる直線上にある。部分２１ａと部分２１ｅとは、クラッド部２９の底面からの距離が異なる別階層である。但し、これらの各部分は、便宜上コア部２１を複数の部分に分割したものであり、コア部２１は、コア部２１の内部に界面を生じることなく連続的にかつ一体的に形成されている。コア部２２から２４もコア部２１と同様の形状である。

スロープ型の光導波路を製造するには、例えば、第１の実施の形態の図９に示す工程において、針状部９６を未硬化のクラッド部の底面からの垂直距離を変えながら移動するように、塗布装置（図示せず）をプログラムすればよい。つまり、針状部９６をＸ方向に移動させながらＺ方向にも移動するように塗布装置（図示せず）をプログラムすれば、スロープ部分（部分２１ｃ）を形成できる。Ｘ方向の移動速度とＺ方向の移動速度とは、形成したいスロープ部分（部分２１ｃ）の傾斜角度を考慮して適宜設定できる。

なお、針状部９６を未硬化のクラッド部の側面からの水平距離を変えながら移動させることにより、ＸＺ平面に対してＹ方向に傾斜した部分を含むコア部を形成することも可能である。更に、針状部９６を未硬化のクラッド部の底面からの垂直距離を変えるとともに、側面からの水平距離を変えながら移動させることにより、ＸＹ平面に対してＺ方向に傾斜するとともに、ＸＺ平面に対してＹ方向に傾斜した部分を含むコア部を形成することも可能である。要するに、塗布装置（図示せず）を制御し、針状部９６を任意の方向に移動させながら針状部９６から所定の材料を吐出させることにより、様々な形状のコア部を簡易な方法で形成できる。

又、第２の実施の形態では、部分２１ａ、２１ｃ、及び２１ｅを直線状に形成する例を示したが、部分２１ａ、２１ｃ、及び２１ｅは曲線状（コイル状、スパイラル状やヘリックス状も含む。以下、同様）に形成してもよい。部分２１ａ、２１ｃ、及び２１ｅが曲線状であっても、直線状の場合と同様に光が伝搬する。或いは、直線状の部分と曲線状の部分が混在してもよい。例えば、部分２１ａを直線状に形成し、部分２１ｃ及び２１ｅを曲線状に形成してもよい。又、部分２１ａ、２１ｃ、及び２１ｅは同一平面上にあってもよいし、互いに異なる平面上にあってもよい。

このように、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な効果を奏し、界面を生じることなく一体的に形成されている１つのクラッド部内に、クラッド部の所定の面に平行なコア部やクラッド部の所定の面に対して傾斜したコア部を含むスロープ型の光導波路を容易に製造できる。

〈第３の実施の形態〉
第３の実施の形態では、コア部同士が立体的に交差する立体交差型の光導波路を例示する。図２０は、第３の実施の形態に係る光導波路を例示する平面図である。図２１は、図２０のＧ−Ｇ線に沿う断面図である。図２２は、図２０のＨ−Ｈ線に沿う断面図である。図２０〜図２２で、光導波路３０は、クラッド部３９内に８チャネルのコア部３１〜３８が形成されたＧＩ型の光導波路である。なお、コア部３１〜３８及びクラッド部３９の材料や断面形状、機能等は、第１の実施の形態のコア部１１〜１４及びクラッド部１９と同様であるため、詳細な説明は省略する。

光導波路３０において、コア部３１〜３４全体は、それぞれ一方向（Ｙ方向と略平行な方向）に直線状に形成されている。一方、コア部３５〜３８は、それぞれ傾斜する部分（スロープ部分）を含むように形成されている。つまり、コア部３５〜３８は、それぞれ屈曲する部分を含んでおり、一方向に直線状には形成されていない。なお、屈曲する部分は、湾曲していてもよい（弓なりに曲がっていてもよい）。

より詳しくは、光導波路３０のコア部３５は、Ｘ方向と略平行な方向に直線状に形成された部分３５ａと、屈曲する部分３５ｂと、Ｘ方向に対してＺ方向に傾斜する（上昇する）方向に直線状に形成された部分３５ｃ（スロープ部分）と、屈曲する部分３５ｄと、Ｘ方向と略平行な方向に直線状に形成された部分３５ｅと、屈曲する部分３５ｆと、Ｘ方向に対してＺ方向に傾斜する（下降する）方向に直線状に形成された部分３５ｇ（スロープ部分）と、屈曲する部分３５ｈと、Ｘ方向と略平行な方向に直線状に形成された部分３５ｉとを含んでいる。

部分３５ａ、３５ｃ、３５ｅ、及び３５ｇは互いに異なる直線上にあるが、部分３５ａ及び３５ｉは同一直線上にある。但し、部分３５ａ及び３５ｉは、必ずしも同一直線上に形成しなくてもよい。部分３５ａ及び３５ｉと部分３５ｅとは、クラッド部３９の底面からの距離が異なる別階層である。但し、これらの各部分は、便宜上コア部３５を複数の部分に分割したものであり、コア部３５は、コア部３５の内部に界面を生じることなく連続的にかつ一体的に形成されている。コア部３６から３８もコア部３５と同様の形状である。コア部３５〜３８は、コア部３１〜３４と立体的に交差している。

立体交差型の光導波路を製造するには、第１の実施の形態の製造方法と第２の実施の形態の製造方法とを組み合わせればよいが、最初にコア部３１〜３４を作製し、その後コア部３５〜３８を作製すべき点に留意する必要がある。なお、第２の実施の形態と同様に、塗布装置（図示せず）を制御し、針状部９６を任意の方向に移動させながら針状部９６から所定の材料を吐出させることにより、様々な形状のコア部を簡易な方法で形成できる。又、第２の実施の形態と同様に、部分３５ａ、３５ｃ、３５ｅ、３５ｇ、及び３５ｉは曲線状に形成してもよいし、直線状の部分と曲線状の部分が混在してもよい。又、部分３５ａ、３５ｃ、３５ｅ、３５ｇ、及び３５ｉは同一平面上にあってもよいし、互いに異なる平面上にあってもよい。

このように、第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な効果を奏し、界面を生じることなく一体的に形成されている１つのクラッド部内でコア部同士が立体的に交差する立体交差型の光導波路を容易に製造できる。

以下、図面を参照して実施例について説明する。なお、各図面において、既に説明した実施の形態と同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

〈実施例１〉
実施例１では、表１に示す条件で、クラッド部内に１チャネルのコア部を形成した光導波路を作製した。

以下、具体的に説明する。まず、図２３（Ａ）に示すように、支持体９１を作製し、支持体９１にクラッド材料１９Ｂを塗布した。

より詳しくは、縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ×厚さ３ｍｍのアクリル板を底板９２とし、底板９２の周縁部近傍に所望のサイズに切り取った4枚のアクリル板を平面形状が略額縁状となるように貼りつけて外枠９３とし、支持体９１を作製した。そして、支持体９１の外枠９３内に露出する底板９２の上面にクラッド材料１９Ｂを塗布した。なお、クラッド材料１９Ｂは、重合硬化されてクラッド部１９となる樹脂前駆体を主成分としており、ここでは、ＡＤＥＫＡ株式会社製ＦＸ−Ｗ７１３（粘度、約１０３００ｃＰｓ）を用いた。

次に、図２３（Ｂ）に示すように、クラッド部１９Ａを作製した。具体的には、支持体９１を水平方向から約４５度傾けながら、クラッド材料１９Ｂを外枠９３内に一様に広げた後、水平となるように支持体９１を静置し、クラッド材料１９Ｂ中に混入した気泡をポリスポイト９７で取り除き、更に、水平に保ちながら室温下において遮光した状態で３０分程度静置し、おおよそ縦９ｃｍ×横４ｃｍ×厚さ３ｍｍであるクラッド部１９Ａを作製した。なお、クラッド部１９Ａとクラッド部１９Ｂとは、形状が異なるのみであり、物性は同一である。

次に、図２３（Ｃ）に示すように、クラッド部１９Ａ内部にコア材料を吐出してコア部１１Ａを作製した。具体的には、クラッド部１９Ａが作製された支持体９１を卓上型塗布ロボット（武蔵エンジニアリング株式会社製SHOTmini SL 200DS）のワークテーブルに取り付けた。又、５ｍｌ ＵＶブロックシリンジ（武蔵エンジニアリング株式会社製PSY-5E）中に、コア材料としてＡＤＥＫＡ株式会社製ＦＸ−Ｗ７１２（粘度、約１２０００ｃＰｓ）を充填して脱泡し、卓上型塗布ロボットに取り付けた。更に、吐出部９４（吐出部本体９５及び針状部９６を有する）として内径１９０μｍの金属ニードル（武蔵エンジニアリング株式会社製SN-27G-LF）を卓上型塗布ロボットに取り付けた。

続いて、支持体９１の底板９２の上面から針状部９６の先端部までの高さが３００μｍとなるように吐出部９４の位置を調整した。又、ディスペンサ（武蔵エンジニアリング株式会社製ML-808FXcom）の吐出圧力を２５０ｋＰａに設定し、卓上型塗布ロボットの描線動作速度（吐出部９４の移動速度）を８ｍｍ／ｓに設定した。

卓上型塗布ロボットの吐出プログラムを動作させることにより、支持体９１の底板９２の上面から針状部９６の先端部までの高さが３００μｍの位置で、光導波路の長さが８．５ｃｍとなるように、コア材料ＦＸ−Ｗ７１２をクラッド部１９Ａ内部に吐出してコア部１１Ａを形成した。

次に、図２４（Ｄ）に示すように、紫外線照射装置９８を用いてコア部１１Ａ及びクラッド部１９Ａに紫外線９９を照射して樹脂前駆体を重合硬化させた後、図２４（Ｅ）に示すように、支持体９１から外枠９３とり除き、更に、カミソリ（図示せず）を用いて底板９２からコア部１１Ａ及びクラッド部１９Ａを剥離した。剥離したコア部１１Ａ及びクラッド部１９Ａは、９０℃の空気浴内で１９分程度ポストベークを行って完全に硬化させた。その後、徐々に温度を下げながら空冷（徐冷）し、クラッド部１９内部に１チャネルのコア部１１を有する光導波路（樹脂平板状導波路）を得た（図２４（Ｆ））。なお、徐冷する理由は、急激に常温に戻すと、急激な体積収縮により、コア部１１Ａやクラッド部１９Ａが割れる虞があるためである。

続いて、ディスペンサの吐出圧力を２５０ｋＰａに設定したまま、卓上型塗布ロボットの描線動作速度（吐出部９４の移動速度）を、順次１０、１２、１４ｍｍ／ｓに設定して、同様の工程により、３個の光導波路を作製した。更に、ディスペンサの吐出圧力を３５０ｋＰａに設定し、卓上型塗布ロボットの描線動作速度（吐出部９４の移動速度）を、順次８、１０、１２、１４ｍｍ／ｓに設定して、同様の工程により、４個の光導波路を作製した。このようにして、吐出圧力及び描線動作速度（吐出部９４の移動速度）の条件が異なる８個の光導波路が完成した。

図２５は、実施例１で作製した各光導波路の断面写真である。図２５に示すように、表１の何れの条件下においても、断面形状が円形に近いコア部１１を有する光導波路が作製された。各コア部１１の径は、何れも１００μｍ前後である。図２６は、実施例１における各コア部１１の径と吐出条件との関係を例示する図である。図２６において、縦軸はコア部１１の径、横軸は吐出部９４の移動速度である。図２６に示すように、２５０ｋＰａで吐出した時、グラフには線形性が見られた。一方、３５０ｋＰａで吐出した時は、吐出部９４の移動速度が速くなるとコア部１１の径の変化量が小さくなることが推測された。コア材料の吐出圧力が２５０ｋＰａ、かつ、吐出部９４の移動速度（描線動作速度）が１４ｍｍ／ｓの場合に、コア部１１の径が最も小さくなり、約８０μｍのコア径が得られた。又、金属ニードルの移動速度や吐出圧力をコア部の材料やクラッド部の材料に合わせて調整することにより、金属ニードルの内径よりも小径の円形（断面形状）のコア部１１を作製できることが確認された。

なお、図２５及び図２６は、それぞれコア部１１の径とコア部１１の製造条件の一例を示しており、両者が完全に対応しているわけではない。

〈実施例２〉
実施例２では、表２に示す条件で、クラッド部内に１チャネルのコア部を形成した光導波路を作製した。

以下、具体的に説明する。実施例１との相違は、第１に、ディスペンサの吐出圧力を順次２５０、３５０、４５０ｋＰａに設定した点、第２に、卓上型塗布ロボットの描線動作速度（吐出部９４の移動速度）を順次８、１０、１２ｍｍ／ｓに設定した点、第３に、吐出部９４として内径１５０μｍの金属ニードル（武蔵エンジニアリング株式会社製SN-30G-LF）を用いた点である。その他の条件は実施例１と同一として、図２３及び図２４に示す工程により光導波路の作製を行った。

図２７は、実施例２で作製した各光導波路の断面写真である。図２７に示すように、金属ニードルの内径を細くした場合でも、表２の何れの条件下においても、断面形状が円形に近いコア部１１を有する光導波路が作製されている。各コア部１１の径は、何れも５０μｍ前後である。

次に、実施例２で作製した光導波路の特性評価を行った。まず、実施例２で作製した光導波路の出射ニアフィールドパターン（ＮＦＰ）を測定した。光源には白色光源（安藤電気株式会社製AQ-4303B）を用い、入射プローブには、長さ１ｍでコア径５０μｍのＧＩ型マルチモードファイバ（エイム電子株式会社製AFP2-FC/FC-10G-50-01-1C）を用い、光導波路からの出射光は、ビームプロファイラ（オフィール社製BeamStar FX50）にて測定した。

実施例２で作製した全ての光導波路において、光の導波を確認することができたが、その中の１つを図２８に例示する。図２８は、実施例２で作製した光導波路の出射ニアフィールドパターン（ＮＦＰ）画像である（（Ａ）は２次元の画像、（Ｂ）は３次元の画像）。図２８は、金属ニードルの内径が１５０μｍ、吐出圧力が３５０ｋＰａ、吐出部（金属ニードル）の移動速度が１２ｍｍ／ｓの条件で作製した光導波路のデータである。

次に、実施例２で作製した光導波路の屈折率分布を、濾過型二光速干渉顕微鏡（溝尻光学製）を用いて評価した。実施例２で作製した光導波路をコア部の光軸に垂直になるようにスライスしたスラブ状のサンプルを、両面を研磨することにより厚さ２００μｍに加工し、測定に用いた。図２９は、実施例２で作製した光導波路の干渉縞測定写真である。図３０及び図３１は、図２９の干渉縞から計算した屈折率分布を例示する図である。なお、図２９〜図３１は、図２８と同様に、金属ニードルの内径が１５０μｍ、吐出圧力が３５０ｋＰａ、吐出部（金属ニードル）の移動速度が１２ｍｍ／ｓの条件で作製した光導波路のデータである。

図２９に示す干渉縞写真から、コア部の周辺部分の屈折率の変化が大きく、中心部分は屈折率の変化が小さいことがわかる。又、図３０及び図３１から、略放物線状に屈折率分布が形成されていることが確認された。更に、屈折率分布係数ｇの値を評価したところ、ｇ＝４であることがわかった。

〈実施例３〉
実施例１及び２では、図２３及び図２４に示す方法（インジェクション法）を用いて、コア部の断面形状が円形のＧＩ型の光導波路の作製が可能であることを検証してきた。実施例３では、インジェクション法で光導波路の並列化が可能か否かを検討した。具体的には、図２３及び図２４に示す工程を繰り返し実行することにより、表３に示す条件で、クラッド部内に４チャネルのコア部を並列に形成した光導波路を作製した。なお、実施例３は、前述の第１の実施の形態に対応するものである。

図３２は、実施例３で作製した光導波路の断面写真である。図３２は、吐出部（金属ニードル）の移動速度が２２ｍｍ／ｓの条件で作製した光導波路のデータである。図３２に示す通り、コア部の断面形状が円形であり、コア部のピッチが略２５０μｍの４チャネル樹脂並列光導波路（ＰＰＯＷ）の作製に成功した。又、出射ニアフィールドパターン（ＮＦＰ）画像にて光の導波を確認した。

図３３は、実施例３で作製した光導波路の出射ニアフィールドパターン（ＮＦＰ）画像である（（Ａ）は２次元の画像、（Ｂ）は３次元の画像）。光源には白色光源（安藤電気株式会社製AQ-4303B）を用い、入射プローブには、長さ１ｍでコア径８００μｍのＳＩ型マルチモードファイバ（三菱電線工業株式会社製FV95P2-ST800G）を用い、光導波路からの出射光は、ビームプロファイラ（オフィール社製BeamStar FX50）にて測定した。

図３４は、実施例３で作製した光導波路の干渉縞測定写真である。図３５は、図３４の干渉縞から計算した屈折率分布を例示する図である。なお、図３３〜図３５は、図３２と同様に、吐出部（金属ニードル）の移動速度が２２ｍｍ／ｓの条件で作製した光導波路のデータである。又、図３５は、作製した光導波路の１チャネル目のコア部の屈折率分布である。

図３４に示す干渉縞写真から、コア部の周辺部分の屈折率の変化が大きく、中心部分は屈折率の変化が小さいことがわかる。又、図３５から、略放物線状に屈折率分布が形成されていることが確認された。

〈実施例４〉
実施例４では、図２３及び図２４に示す工程を繰り返し実行することにより、表４に示す条件で、クラッド部内に８チャネルのコア部を並列に形成した光導波路を作製した。

図３６は、実施例４で作製した光導波路の断面写真である。図３６に示す通り、コア部の断面形状が円形であり、コア部のピッチが略２５０μｍの８チャネル樹脂並列光導波路（ＰＰＯＷ）の作製に成功した。又、出射ニアフィールドパターン（ＮＦＰ）画像にて光の導波を確認した。図３７は、実施例４で作製した光導波路の出射ニアフィールドパターン（ＮＦＰ）画像である（（Ａ）は２次元の画像、（Ｂ）は３次元の画像）。光源には白色光源（安藤電気株式会社製AQ-4303B）を用い、入射プローブには、長さ１ｍでコア径８００μｍのＳＩ型マルチモードファイバ（三菱電線工業株式会社製FV95P2-ST800G）を用い、光導波路からの出射光は、ビームプロファイラ（オフィール社製BeamStar FX50）にて測定した。

〈実施例５〉
実施例５では、表５に示す条件で、クラッド部内に部分的に傾斜するコア部を形成したスロープ型の光導波路を作製した。なお、実施例５は、前述の第２の実施の形態に対応するものである（但し、作製したコア部は１チャネルのみである）。

以下、具体的に説明する。まず、前述の図２３（Ａ）及び図２３（Ｂ）と同様にして、おおよそ縦７ｃｍ×横４ｃｍ×厚さ２ｍｍであるクラッド部２９Ａを作製した。なお、クラッド部２９Ａは、粘性（適度な流動性や付形性）を有するペースト状の樹脂前駆体を主成分としており、後工程で重合硬化され、最終的にクラッド部２９（図１７〜図１９参照）となる部分である。

次に、前述の図２３（Ｃ）と同様にして、吐出部９４として内径１５０μｍの金属ニードル（武蔵エンジニアリング株式会社製SN-30G-LF）を卓上型塗布ロボットに取り付け、支持体９１の底板９２の上面から針状部９６の先端部までの高さＨ_２（図３８参照）が１５０μｍとなるように吐出部９４の位置を調整した。又、ディスペンサの吐出圧力を２００ｋＰａに設定し、卓上型塗布ロボットの描線動作速度（吐出部９４の移動速度）を１６ｍｍ／ｓに設定した。

続いて、図３８に示すように、厚さＴ_１≒２ｍｍのクラッド部２９Ａに、Ｘ方向と略平行な方向に直線状に形成された部分２１ａ（Ｘ方向の長さ≒１０ｍｍ）、屈曲する部分２１ｂ、Ｘ方向に対してＺ方向に傾斜する（上昇する）方向に直線状に形成された部分２１ｃ（スロープ部分）（Ｘ方向の長さ≒５０ｍｍ）、屈曲する部分２１ｄ、Ｘ方向と略平行な方向に直線状に形成された部分２１ｅ（Ｘ方向の長さ≒１０ｍｍ）が一連の動作で描画でき、かつ、部分２１ａの終点（屈曲する部分２１ｂ）と部分２１ｃの終点（屈曲する部分２１ｄ）のＺ方向の高低差Ｈ_３（入出力高低差）が１００μｍとなるようにディスペンサをプログラムし、コア材料ＦＸ−Ｗ７１２をクラッド部２９Ａ内部に吐出してコア部２１Ａを形成した。但し、これらの各部分は、便宜上コア部２１Ａを複数の部分に分割したものであり、コア部２１Ａは、コア部２１Ａの内部に界面を生じることなく連続的にかつ一体的に形成される。なお、コア部２１Ａは、粘性（適度な流動性や付形性）を有するペースト状の樹脂前駆体を主成分としており、後工程で重合硬化され、最終的にコア部２１（図１７〜図１９参照）となる部分である。

次に、前述の図２４（Ｄ）〜図２４（Ｆ）と同様の工程により、クラッド部２９内部に１チャネルのコア部２１を有するスロープ型の光導波路を得た。

続いて、他の条件は一定とし、卓上型塗布ロボットの描線動作速度（吐出部９４の移動速度）を順次１８、２２ｍｍ／ｓに設定して、同様の工程により、２個のスロープ型の光導波路を作製した。次に、高低差Ｈ_３が３００μｍとなるようにディスペンサをプログラムし、卓上型塗布ロボットの描線動作速度（吐出部９４の移動速度）を順次１６、１８、２２ｍｍ／ｓに設定して、３個のスロープ型の光導波路を作製した。更に、高低差Ｈ_３が５００μｍとなるようにディスペンサをプログラムし、卓上型塗布ロボットの描線動作速度（吐出部９４の移動速度）を順次１６、１８、２２ｍｍ／ｓに設定して、３個のスロープ型の光導波路を作製した。このようにして、高低差Ｈ_３及び描線動作速度（吐出部９４の移動速度）の条件が異なる９個のスロープ型の光導波路が完成した。

なお、ディスペンサの吐出圧力を２００ｋＰａに設定し、卓上型塗布ロボットの描線動作速度（吐出部９４の移動速度）を１６〜２０ｍｍ／ｓに設定した理由は、実施例１〜４の結果から、低吐出圧力、かつ、高移動速度での吐出によって小径のコア部を得られることが示唆されているからである。

図３９は、実施例５で作製した光導波路の入射端及び出射端の断面写真である。図３９において、（Ａ）は入射端の断面写真、（Ｂ）は高低差Ｈ_３＝１００μｍの場合の出射端の断面写真、（Ｃ）は高低差Ｈ_３＝３００μｍの場合の出射端の断面写真、（Ｄ）は高低差Ｈ_３＝５００μｍの場合の出射端の断面写真であり、何れも４０倍のレンズを使用して撮影したものである。又、図３９は、光源には白色光源（安藤電気株式会社製AQ-4303B）を用い、入射プローブには、長さ１ｍでコア径１００μｍのマルチモードファイバ（Fiber Instrument Sales(FIS)社製S57U7VM1Fis）を用い、光導波路からの出射光は、ＵＳＢマイクロスコープ（スカラ株式会社製M2）で観察したものである。

図３９（Ａ）に示すように、入射端でのコア部の位置が最低階層にあり、図３９（Ｂ）〜図３９（Ｄ）に示すように、ディスペンサのプログラムの設定値の通り、出射端が高い階層にできていることが確認できた。

〈実施例６〉
実施例６では、表６に示す条件で、クラッド部内でコア部同士が立体的に交差する立体交差型の光導波路を作製した。なお、実施例６は、前述の第３の実施の形態に対応するものである（但し、作製した上側のコア部は１チャネルのみである）。

以下、具体的に説明する。まず、前述の図２３（Ａ）及び図２３（Ｂ）と同様にして、おおよそ縦５ｃｍ×横４ｃｍ×厚さ２ｍｍであるクラッド部３９Ａを作製した。なお、クラッド部３９Ａは、粘性（適度な流動性や付形性）を有するペースト状の樹脂前駆体を主成分としており、後工程で重合硬化され、最終的にクラッド部３９（図２０〜図２２参照）となる部分である。

次に、前述の図２３（Ｃ）と同様にして、吐出部９４として内径１５０μｍの金属ニードル（武蔵エンジニアリング株式会社製SN-30G-LF）を卓上型塗布ロボットに取り付け、支持体９１の底板９２の上面から針状部９６の先端部までの高さＨ_４（図４０参照）が１５０μｍとなるように吐出部９４の位置を調整した。又、ディスペンサの吐出圧力を２００ｋＰａに設定し、卓上型塗布ロボットの描線動作速度（吐出部９４の移動速度）を２０ｍｍ／ｓに設定した。そして、実施例３と同様にして、図４０に示すように、厚さＴ_２≒２ｍｍのクラッド部３９Ａ内にピッチＰ_１が略２５０μｍの４チャネルのコア部３１Ａ、３２Ａ、３３Ａ、及び３４ＡをＹ方向と略平行な方向に形成した。なお、コア部３１Ａ、３２Ａ、３３Ａ、及び３４Ａは、粘性（適度な流動性や付形性）を有するペースト状の樹脂前駆体を主成分としており、最終的にコア部３１、３２、３３、及び３４（図２０〜図２２参照）となる部分である。

続いて、支持体９１の底板９２の上面から針状部９６の先端部までの高さＨ_４（図４０参照）が１５０μｍとなるように吐出部９４の位置を再び調整した。又、ディスペンサの吐出圧力を２００ｋＰａのままにし、卓上型塗布ロボットの描線動作速度（吐出部９４の移動速度）を１６ｍｍ／ｓに設定した。そして、図４０に示すように、厚さＴ_２≒２ｍｍのクラッド部３９Ａに、Ｘ方向と略平行な方向に直線状に形成された部分３５ａ（Ｘ方向の長さ≒５ｍｍ）、屈曲する部分３５ｂ、Ｘ方向に対してＺ方向に傾斜する（上昇する）方向に直線状に形成された部分３５ｃ（スロープ部分）（Ｘ方向の長さ≒１５ｍｍ）、屈曲する部分３５ｄ、Ｘ方向と略平行な方向に直線状に形成された部分３５ｅ（Ｘ方向の長さ≒１０ｍｍ）、屈曲する部分３５ｆ、Ｘ方向に対してＺ方向に傾斜する（下降する）方向に直線状に形成された部分３５ｇ（スロープ部分）（Ｘ方向の長さ≒１５ｍｍ）、屈曲する部分３５ｈ、Ｘ方向と略平行な方向に直線状に形成された部分３５ｉ（Ｘ方向の長さ≒５ｍｍ）が一連の動作で描画でき、かつ、コア部３１Ａ〜３４Ａとコア部３５Ａの部分３５ｅとのＺ方向の高低差Ｈ_５が７００μｍとなるようにディスペンサをプログラムし、コア材料ＦＸ−Ｗ７１２をクラッド部３９Ａ内部に吐出してコア部３５Ａを形成した。但し、これらの各部分は、便宜上コア部３５Ａを複数の部分に分割したものであり、コア部３５Ａは、コア部３５Ａの内部に界面を生じることなく連続的にかつ一体的に形成される。なお、コア部３５Ａは、粘性（適度な流動性や付形性）を有するペースト状の樹脂前駆体を主成分としており、後工程で重合硬化され、最終的にコア部３５（図２０〜図２２参照）となる部分である。

次に、前述の図２４（Ｄ）〜図２４（Ｆ）と同様の工程により、クラッド部３９内部にコア部３１〜３４、及びコア部３１〜３４と立体的に交差するコア部３５を有する立体交差型の光導波路を得た。

続いて、別のクラッド部にコア部３１Ａ〜３４Ａを形成後、他の条件は一定とし、卓上型塗布ロボットの描線動作速度（吐出部９４の移動速度）を順次１８、２２ｍｍ／ｓに設定して、同様の工程により、２個の立体交差型の光導波路を作製した。このようにして、コア部３５Ａの描線動作速度（吐出部９４の移動速度）の条件が異なる３個の立体交差型の光導波路が完成した。

なお、ディスペンサの吐出圧力を２００ｋＰａに設定し、卓上型塗布ロボットの描線動作速度（吐出部９４の移動速度）を１６〜２０ｍｍ／ｓに設定した理由は、実施例１〜４の結果から、低吐出圧力、かつ、高移動速度での吐出によって小径のコア部を得られることが示唆されているからである。

図４１は、実施例６で作製した立体交差型の光導波路の断面写真である。図４１において、（Ａ）はコア部３５の断面写真、（Ｂ）はコア部３１〜３４の断面写真である。図４１に示すように、下を通る４チャネルの並列のコア部と上を通る１チャネルのコア部が立体的に交差した光導波路が得られた。図４２は、実施例６で作製した光導波路の立体交差部分を上部から撮影した顕微鏡写真である。図４２において、（Ａ）はコア部３５にピントを合わせた写真、（Ｂ）はコア部３１〜３４にピントを合わせた写真である。上を通るコア部３５にピントを合わせると下を通るコア部３１〜３４にピントが合わないことから、上下で立体交差していることが確認できる。なお、図４１及び図４２は、コア部３５を形成する際の吐出部（金属ニードル）の移動速度が１６ｍｍ／ｓの条件で作製した光導波路のデータである。

以上の実施例１〜６により、インジェクション法を用いて、並列型、スロープ型、及び立体交差型のＧＩ型の光導波路が作製可能であることが確認された。又、作製した各光導波路において、良好な光の導波が確認された。

以上、光導波路及びインジェクション法を用いた光導波路の製造方法の好ましい実施の形態及び実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態及び実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及び実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、クラッド部の上面側から光を入射する場合には、インジェクション法を用いて、水平方向のコア部、斜め方向のコア部（スロープ部分）、及び垂直方向のコア部を連続的に形成すればよい。これにより、従来用いられていた４５度反射ミラー等が不要となる。

又、コア部の断面形状は円形には限定されず、針状部９６の断面形状を適宜変形して、楕円形、略四角形、略三角形等の様々な形状としても構わない。

又、上記実施の形態及び実施例では、コア部を１階層又は２階層とする例を示したが、コア部を３階層以上とすることも可能である。

又、本発明に係る光導波路を配線基板上に直接作製することも可能である。

又、針状部９６は、必ずしも直線状の形状でなくても構わない。

本国際出願は２０１１年６月２７日に出願した日本国特許出願２０１１−１４２０８１号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願２０１１−１４２０８１号の全内容を本国際出願に援用する。

１０、２０、３０ 光導波路
１１、１１Ａ、１２、１２Ａ、１３、１３Ａ、１４、１４Ａ、２１、２１Ａ、２２、２３、２４、３１、３１Ａ、３２、３２Ａ、３３、３３Ａ、３４、３４Ａ、３５、３５Ａ、３６、３７、３８ コア部
１９、１９Ａ、２９、２９Ａ、３９Ａ クラッド部
１９Ｂ クラッド材料
８１ 光
９１ 支持体
９２ 底板
９３ 外枠
９４ 吐出部
９５ 吐出部本体
９６ 針状部
９７ ポリスポイト
９８ 紫外線照射装置
９９ 紫外線
Ｈ_１、Ｈ_２、Ｈ_３、Ｈ_４、Ｈ_５ 高さ
Ｉ_１、Ｏ_１ 矢印
Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３、Ｌ_４、Ｌ_５、Ｌ_６、Ｌ_７、Ｌ_８ 長さ
Ｔ_１、Ｔ_２ 厚さ

Claims (3)

1. 未硬化のクラッド部に吐出部先端の針状部を刺入する第１工程と、
   前記針状部から未硬化の材料を吐出させながら、前記針状部を前記未硬化のクラッド部内で移動させ、前記未硬化のクラッド部に周囲を被覆された未硬化のコア部を形成する第２工程と、
   前記針状部を前記未硬化のクラッド部から抜去する第３工程と、
   前記未硬化のクラッド部及び前記未硬化のコア部を硬化させる第４工程と、を有する光導波路の製造方法。
2. 前記第３工程と前記第４工程との間で、前記第２工程及び前記第３工程を繰り返し、前記未硬化のクラッド部に周囲を被覆された複数の未硬化のコア部を形成する請求項１記載の光導波路の製造方法。
3. 前記複数の未硬化のコア部の少なくとも一部を立体的に交差するように形成する請求項２記載の光導波路の製造方法。

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