JPH0196606A - 光導波路の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光フアイバ間に挿入したり、あるいは、光フ
ァイバと受、発光素子との間に挿入して光の分岐、結合
等の導光を行なう光導波路の製造方法に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

光ファイバとしては石英ガラスでなる細径の光ファイバ
と、プラスチックでなる大径の光ファイバとがある。こ
のうち、細径の光フアイバ用の光導波路は、文献「光集
積回路」西原他著、オーム社（１９８５）に記載されて
いるようにスピンコーティング、熱蒸着、イオン注入等
数多くの方法で製造される。しかしながらこれらの方法
では厚さを１００μｍ以上にすることが困難であり、５
ｏ。

μｍ以上の厚さを必要とする大径のプラスチック光フア
イバ用の光導波路を製造するには極めて不適当であった
。

そこで、プラスチック光フアイバ用として各種の製造方
法が提案されているが、特開昭６０−２９７１０号公報
には、コア部を射出成形し、しかる後にこのコア部の表
面に低屈折率のクラッド用樹脂をコーティングしてクラ
ッド部とする技術がスターカプラの製造方法として開示
されている。

また、特開昭６１−７７０２３号公報には光導波特性を
有するシートを所定形状に打抜き、成形型で熱加圧成形
することにより断面を所定形状にする技術がプラスチッ
クファイバ用光分岐器の製法として開示されている。

さらに、特開昭６２−３５３０６号公報にはあらかじめ
ゴム型の成形型にパターン溝を形成しておき、光学的に
結合されるべき光ファイバの端部を相互に間隔を持って
パターン溝に嵌め込んだ後、紫外線硬化型プラスチック
の流動体を流し込んで硬化させる技術が光アクセッサの
製造方法として開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したス゛ターカプラの製造方法およびプラスチック
ファイバ用光分岐器の製法として開示された技術は、い
ずれも固定金型と可動金型、あるいは、上型と下型のよ
うに合わせ金型を用いており、しかも、コア層の直径が
数１００μｍ乃至１０００μｍと小さいにも拘わらず軸
方向に分岐して長くなった成形品を取り出さなければな
らないことから、細心の注意を必要とし、それだけ取扱
い性が悪かった。

また、金型から取り出した成形品に対してその周囲にク
ラツド材を塗布しなければならず作業性も悪かった。

一方、光アクセッサの製造方法として開示された技術は
、導波路形状に対応する溝が形成されたゴム型を用い、
溝の上面から樹脂を流し込んで硬化させた後、クラッド
層となるべき樹脂を全面に注入して硬化させたものを取
り出すので、取扱い性は改善されるものの、樹脂の注入
、硬化という点でやはり作業性が悪かった。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
、コア層の外径が小さく、しかも、軸方向に分岐して長
くなっていても、取扱い性および作業性を格段に向上さ
せることのできる光導波路の製造方法を提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の光導波路の製造方法は、コア層を形成するため
の高屈折率の第１の熱可塑性樹脂が、クランド層を形成
するための低屈折率の第２の熱可塑性樹脂に隣接する積
層板を形成すると共に、光の分岐、結合を行う導波路形
状に対応する溝が形成された金型を用いて第１の熱可塑
性樹脂側から上記積層板を熱加圧成形すると、第１の熱
可塑性樹脂が第２の熱可塑性樹脂よりも変形の度合いが
太き（、予め両者の厚みを適切に定めるか、あるいは、
第２の熱可塑性樹脂の裏面に他の基材を積層したりする
ことによって第１の熱可塑性樹脂が金型の溝に対応して
突起する部位と、溝以外の平坦な部位とに分けられるこ
とになる。この場合、金型の溝に対応する第１の熱可塑
性樹脂の突起部は第２の熱可塑性樹脂が変形してできる
、いわゆる、摺曲構造とした山脈の部分に重畳された形
状を呈する。従って、第２の熱可塑性樹脂をクラッド層
とし、これにコア層となる第１の熱可塑性樹脂の突起部
が重畳された光導波路とすることができる。

即ち、本発明によれば相対的に屈折率の大きい第１の熱
可塑性樹脂が、屈折率の小さい第２の熱可塑性樹脂に隣
接する積層板を形成し、所定の導波路形状に対応する溝
が形成された金型を用いて前記積層板を熱加圧成形する
ことにより、前記第２の熱可塑性樹脂上に、前記金型の
溝に対応する部位がこれ以外の部位と実質的に分離した
前記第１の可塑性樹脂の突起部を形成し、この突起部を
光導波路のコア部とすることを特徴とする光導波路の製
造方法が提供される。

〔作　用〕

この発明においては、熱可塑性樹脂の積層板を金型で熱
加圧成形したとき、金型に近い第１層がこれに隣接する
第２Ｎよりも変形の度合いが大きくなるという性質を巧
みに利用したので、コア層の外形が小さく、これが軸方
向に分岐して長くなっていたとしても第２層またはこれ
以降の層を形成している熱可塑性樹脂が基板となり、こ
れによって軟弱なコア層のみを扱う必要性がなくなり、
これによって、取扱い性が大きく改善される。

また、金型を用いて熱可塑性樹脂の積層板を熱加圧成形
するだけで済むことから、流動体の装填、硬化という作
業が不要化され、これによって作業性をも大幅に向上さ
せることができる。

〔実施例〕

第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明に係る光導波路の製造方
法の概略を示す説明図であり、特に、２：１分岐結合器
と呼ばれる最も基本的な光導波路についてのものである
。このうち（ａ）は材質が黄銅でなる金型１の形状を示
したもので、２：１分岐結合器に対応する溝１１．１２
．１３が設けられている。

ここで、溝１１．１２．１３は二股°になって連なり、
寸法的には横幅と深さが等しくなっている。

また、（ｂｌは被成形材としての熱可塑性樹脂の積層板
２の構成を示したもので、コア層となる高屈折率のアク
リル樹脂２１、クラッド層となる低屈折率のフッ化ビニ
リデン樹脂２２、および、基材となるアクリル樹脂２３
が積層されて３層構造になっている。そして、（Ｃ）は
金型ｌによって積層板２を熱加圧成形して得られる光導
波路３の形状を示し、基板３１の中央部に二股になって
突起するコア層３２が形成され、このコア層３２の端部
に光ファイバ４１．．４２．４３が接続されるが、その
接続法については各種の方法が提案されているので、こ
こではその説明を省略する。

次に、第２図（ａ）〜（Ｃ）は上述した金型１、積層板
２および光導波路３の詳細な形状若しくは構成を示す断
面図であり、それぞれ第１図と同一の符号を付したもの
は同一の要素を示している。ここで、積層板２を形成す
るアクリル樹脂２１はフッ化ビニリデン樹脂２２よりも
板厚が大きく、さらに、アクリル樹脂２３の板厚が最も
大きくなっている。

これは、積層板２を金型ｌで熱加圧成形したとき、溝１
１．１２に対応して断面形状が正方形の突起、すなわち
、コア層３２が形成されるが、その内部においてはアク
リル樹脂２３セよびフッ化ビニリデン樹脂２２が山脈状
に変形し、アクリル樹脂’２１が金型の溝の部位とこれ
以外の部位とに実質的に分離するようにそれぞれの板厚
が選定される。

一方、アクリル樹脂２１として屈折率が１．４９のもの
を用い、フン化ビニリデン樹脂として屈折率が１．３８
〜１．４２のものを用いるならば、山脈状に変形する部
位のビニリデン樹脂２２がクラッド層３３を形成し、こ
のクラッド層３３上にコアＪｉ３１が形成される。この
場合、コア層３１の外表面は空気に接するが、空気層の
屈折率はコア層３１に比べて十分に低く、これをクラッ
ド層と見做すことができ、これによって、コア層３１の
内部に光を閉じ込めることができる。

なお、上述したアクリル樹脂２１およびフン化ビニリデ
ン樹脂２１は透明のものを用いるが、外部から強い光が
侵入すると伝送光が乱されて通信不能に陥る虞れがある
。これを防止するために外部から光が入り込まないよう
に覆いをするけれども、基板となるアクリル樹脂２３と
して黒色の染、顔料を加えた、いわゆる、着色材料を用
いることにより少なくとも基板側からの光を遮断するこ
とができる。

ところで、上述した例では３層構造の積層板２を加圧成
形したが、コア層となるべきアクリル樹脂２１のうち、
金型ｌの溝１１．１２に対応する部位がこれ以外の部位
と実質的に分離されるならば必ずしも３層構造にする必
要はなく、例えば、第３図（ａ）に示すように、アクリ
ル樹脂２１と、これよりも厚みが相当に大きいフッ化ビ
ニリデン樹脂２２とを重ねた２層構造の積層板２ａを用
いてもよく、さらに、第３図山）に示すように、熱収縮
性のアクリル樹脂２３に隣接して耐熱変形性能を有する
もう一つの樹脂板２４、例えばＦＲＰ板を付加した４層
構造の積層２ｂを用いることもできる。

第４図（ａ）〜（Ｃ）は他の実施例に係る金型１ａ、積
層板２および光導波路３ａの詳細な形状若しくは構成を
示す断面図であり、それぞれ第２図と同一の符号を付し
たものは同一の要素を示している。

そして底の形状が円弧状の溝１１ａ、１２ａを有する金
型１ａを用いた点、この金型で成形加工した面に保護用
のクラッド層３４を形成した点が第２図と異っている。

一般に、光導波路に番士第１図に示すように断面が円形
の光ファイバを接続することが殆んどである。したがっ
て、光導波路のコア断面形状も光ファイバの断面形状に
近い方が接続による損失（光の漏れ等）が少なく有利で
ある。この実施例ではこのことを考慮して底の形状が円
弧状の溝１１ａ。

１２ａを有する金型１ａを用いている。また、かかる金
型１ａを用いた場合、アクリル樹脂２１の変形量が少な
くなり、その分だけ成形性が良くなる他、成形後の離型
が容易になる。

一方、第２図を用いて説明したように、コア層の囲りの
空気層をクラッド層と見做すことができるけれども、こ
のようにオープンにしておくと、ゴミや油分が付着する
可能性がある他、キズが付きやすくなる。かかる異物の
付着やキズにより光漏れが発生するので、この光漏れを
防止するべく、この実施例では保護用のクラッド層３４
を塗布している。なお、この保護用クラッド層３４はあ
まり厚くないので、さらに、ケースに入れる等の対策が
必要になる。

なお、上記各実施例のうち、３層構造の積層板２として
、厚さが０．５　＊＊、屈折率が１．４９のアクリル樹
脂２１と、厚さが２０μｍ、屈折率が１．４０のフッ化
ビニリデン樹脂２２と、厚さが３鶴のアクリル樹脂２３
とを重ね合わせたものを用い、溝幅および深さが１龍の
金型で熱加圧成形する場合、温度を１８０℃、圧力を５
０ｋｇ／ｃｍ”にすることにより光の閉じ込め効果が良
好な光導波路が得られる。

一方、コア層を形成するアクリル樹脂として延伸板を使
用するならば、加熱により樹脂が収縮して光の閉じ込め
効果がさらによくなる。第５図は厚さが１．５ｆｌのア
クリル樹脂を０．５　ｍ重の厚さに２重延伸した板をコ
ア層に使用して成形した導波路の断面であり、金型の溝
に対応する部位がこれ以外の部位と完全に分かれている
。

以上、本発明を効果的な実施例について説明したが、コ
ア層としてのアクリル樹脂の代わりに、例えば、塩化ビ
ニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、オレフィン系樹脂、
スチレン系樹脂等を用いることができる。また、クラッ
ド層としてのフッ化ビニリデン樹脂の代わりにシリコン
系樹脂を用いてもよい。さらに、第３層以下に使用する
樹脂はあらゆる熱可塑性樹脂を使用することができるが
、熱変形温度がコア層、クラッド層に比較的近い樹脂を
選択することが望ましい。

〔発明の効果〕

以上の説明によって明らかなように、この発明によれば
、コア層がクラッド層の基板に固定されるか、あるいは
、クラッド層を介して基板に固定された光導波路が得ら
れることから、コア層のみを扱う必要性がなくなり、取
扱い性が著しく改善される。

また、金型を用いて熱可塑性樹脂を熱加圧成形するだけ
で済むことから、コア層を作るための流動体の装填、硬
化という作業が不要化されて作業性も大幅に改善される
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ〜（（Ｊは本発明を概略説明するための斜
視図、第２図（ａｌ〜（Ｃ）は本発明の第１の実施例に
係る金型、積層板および光導波路の各形状若しくは構成
を示す断面図、第３図（ａｌ、　（ｂ）は同実施例に係
る各種の積層板の形状を示す断面図、第４図は本発明の
第２の実施例に係る金型、積層板および光導波路の各形
状若しくは構成を示す断面図、第５図は同実施例に係る
他の光導波路の構成を示す断面図である。 １．１ａ・・・金型 １１、ｌｌａ、１２．　１２ａ・・・溝２．２ａ、２ｂ
・・・積層板 ２１．２３．２４・・・アクリル樹脂 ２２・・・フッ化ビニリデン樹脂 ３・・・光導波路 ３１・・・基板 ３２・・・コア層 ３３・・・クラッド層 ３４・・・保護用クラッド層 ４１．４２．４３・・・光ファイバ 発明者　岡　１）博　司 鈴　　　木　　　信　　　吾 出　願　人　　三菱レイヨン株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）相対的に屈折率の大きい第１の熱可塑性樹脂が、
   屈折率の小さい第２の熱可塑性樹脂に隣接する積層板を
   形成し、所定の導波路形状に対応する溝が形成された金
   型を用いて前記積層板を熱加圧成形することにより、前
   記第２の熱可塑性樹脂上に、前記金型の溝に対応する部
   位がこれ以外の部位と実質的に分離した前記第１の可塑
   性樹脂の突起部を形成し、この突起部を光導波路のコア
   部とすることを特徴とする光導波路の製造方法。
2. （２）前記第１の熱可塑性樹脂は延伸加工したものであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光導波
   路の製造方法。