JPH02134606A - 光軸合せ用ガイド付光デバイス - 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、感光性樹脂により光導波路及び光軸合せ用ガ
イドが形成された光デバイスに関するものである。

本発明の光デバイスの利用分野としては、光ファイバと
接続して用いられる光伝送用デバイスや発光素子、受光
素子、偏光子、回折格子などと組合せてなる光センサ等
がある。該光デバイスの具体例としては、光分岐結合器
、光スターカップラ、光合波分波器、光電スイッチ、物
体検出器、煙感知器、テープエンドセンサ等が挙げられ
る。

〔従来の技術〕

従来、光導波路を用いた光デバイスにおいて、光ファイ
バ、発光素子、受光素子、光学素子等の光部品と光導波
路の光軸を合せるためのガイドを形成する方法としては
、精密切削加工、反応性エツチング、感光性樹脂のフォ
トリソグラフ法などが採用されており、又、光軸合せ用
ガイドの光学部品挿入部の断面形状は、方形又は７字形
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の光軸合せ用ガイドを用いて、光ファイバ、受発光
素子、セルフォックレンズ等の光部品を光軸合セしよう
とする場合、支持体に対して水平方向は精度良く行うこ
とができるが、垂直方向の上方向に対しては光軸合せす
るガイドを有していないので、光部品を設置する時は光
軸が精度良く合っていても、接着剤、オーバークラッド
剤、マツチング液等を塗布するなどの操作によって光軸
がずれるなどの問題点を有しいた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記の問題点を克服すべく鋭意研究を重ねた
結果なされたものであり、その目的は、支持体に対して
水平方向のみならず垂直方向に対しても光軸合せが可能
な光軸合せ用ガイドを高精度かつ簡便に形成できる手段
を提供することにある。

即ち、本発明は、感光性樹脂からフォトリソグラフ法に
より光部品挿入部の断面形状が台形である光軸合せ用ガ
イドを形成することにより、光部品の光軸合せを高精度
にするものである。

本発明における感光性樹脂としては、種々のものを用い
ることができる。組成による分類によれば、■感光性化
合物＋高分子型、■感光基を持つ高分子型、■光重合組
成型の三つに大きく分けられる。■に属するものとして
は、例えば、重クロム酸塩＋高分子化合物、ジアゾ又は
アジド化合物＋高分子化合物などがあり、感光性化合物
が光により活性化されて高分子化合物と反応し、光照射
前と性質を異にする組成物となることを利用するもので
ある。■に属するものとしては、例えば、ポリ桂皮酸ビ
ニルもしくはその類似化合物又はジアゾ基やアジド基を
有する高分子等があり、光による高分子間の架橋等を利
用する。■に属するものとしては、光重合開始剤と重合
性上ツマ−の混合物の系が多く知られている。

本発明における感光性樹脂は、上に述べた組成のみでも
、目的を達することが可能であるが、必要に応じて添加
剤を加えることが好ましい。添加剤としては、光増感剤
、安定剤、熱重合開始剤、可塑剤、螢光剤、着色剤など
が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

本発明の感光性樹脂は、支持体上に単層又は２層以上積
層して用いられるものである。

感光性樹脂は、フォトリソグラフ法を施すことにより光
導波路となるものであるから、導波される光の波長に対
して実質的に透明でなければならない。導波される光が
、可視光又は近赤外光である場合は、感光性樹脂として
は、紫外光に感度即ち吸収を有するものが好ましい、か
かる感光性樹脂としては、ポリメチルメタクリレート、
ポリスチレンなどの高分子、多官能（メタ）アクリレー
トモノマー及び光重合開始剤を構成成分とする感光性樹
脂組成物が挙げられる。

好ましい感光性樹脂の具体例としては、特願昭６３−１
０１２５７号に記載のポリメチルメタクリレート、メチ
ルメタクリレート、三官能（メタ）アクリレート及び光
開始剤等からなる感光性樹脂、特願昭６２−２９３９４
６号に記載のポリスチレン、臭素化芳香族（メタ）アク
リレート及び光開始剤等からなる感光性樹脂が挙げられ
、これらは単層の感光性樹脂として用いるのに好適であ
る。又、２Ｆｘの感光性樹脂として好適なものとしては
、特願昭６３−６３１９８号に記載の第１感光性樹脂及
び第２感光性樹脂の組合せよりなる感光性樹脂が挙げら
れるが、本発明の感光性樹脂は勿論これらに限定される
ものではない。

本発明に用いられる支持体は、該光軸合せ用ガイド及び
光導波路を保持でき、又、フォトリソグラフ法を施す場
合に、現像液に対して耐性を示す表面の平滑な支持体で
あれば何でも使用できる。

支持体の材料の具体例としては、ポリエチレンテレフタ
レート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリアクリロ
ニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリオキシメチ
レン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、シリコン
樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリ四フン化エチレン等
の高分子材料；ソーダガラス、パイレックスガラス、バ
イコールガラス、石英ガラス等のガラス材料；石英、Ｎ
Ｈ４Ｈ１ｐｏ４、ＫＨ２ＰＯ４、シリコン等の単結晶材
料、及びアルミニウム、銅、ニッケル等の金属材料等が
挙げられるが、これに限定されない。又、支持体と光導
波路の接着性を向上させる目的等で支持体の表面を処理
することも可能である。かかる処理の例としては、上記
高分子材料のコロナ放電処理、上記ガラス材料のシラン
カップリング処理が挙げられる。

更に、支持体基板上の屈折率を制御する目的で、光導波
路となる感光性樹脂より低屈折率の材料を基板上に形成
することも可能である。代表例としてはシリコン基板の
熱酸化による酸化シリコン層の形成、フッ素系ポリマー
やシリコーン系ポリマーの塗布等が挙げられる。

感光性樹脂層の厚みに制限はなく、それと接続する光フ
ァイバや受発光素子等の大きさ等にも関係して決定され
るが、好ましくは２５μｍないし３ｍ　ｍ　％更に好ま
しくは５０μｍないし１．５ｍｍである。

支持体基板上に該感光性樹脂を塗工する方法としては、
特に限定されるものではないが、塗布法が好ましい。塗
布法としては、スピンコード法、バーコード法、ロール
コート法、デイツプ法等がある。

本発明におけるフォトリソグラフ法とは、所望の形状パ
ターンを有するフォトマスクを介して紫外線等の光を支
持体上の感光性樹脂に露光し、又は電子線ビーム等の光
を所望のパターンで感光性樹脂に露光した後、露光部と
未露光部との現像液に対する熔解性の差を利用して未露
光部を洗い流し、所望の形状のパターンを有する光導波
路及び光軸合せ用ガイドを得る方法を云う。

上記の露光時に、露光部の該感光性樹脂の重合を阻害す
る酸素を低減する目的で不活性雰囲気下で行ったり、酸
素透過性の低いシートを感光性樹脂に密着させるなどの
方法を採り入れることも可能である。上記現像液として
は、露光部である該感光性樹脂の重合物に対する熔解性
が未露光部である該感光性樹脂に対する溶解性よりも低
いものであれば、特に限定されるものではなく、又、最
適な現像液も当然感光性樹脂の組成に依存する。

前記の感光性樹脂の具体例に対して、好ましい現像液の
例を挙げれば、メチルエチルケトン、メチルイソブチル
ケトン、１．１．１−　）リクロロエタン、酢酸エチル
、酢酸ブチル、トルエン、キシレン、テトラヒドロフラ
ン等がある。

本発明における光軸合せ用ガイドとは、光導波路の端面
と接続される光ファイバ、発光素子及び受光素子や、光
導波路の間に用いられる光学素子等の光軸と、該先導波
路の光軸を精度良く合わせるために設けられるものであ
り、その形状は光ファイバ、発光素子、受光素子、又は
光学素子等の形状に当然依存する。

本発明は、光軸合せ用ガイドの光部品挿入部の断面形状
が台形をなしていることを特徴とする光デバイスに関す
るものである。

本発明の光軸合せ用ガイドの形状を図面を用いて以下に
説明する。

第１図は、本発明の光軸合せ用ガイドの光部品挿入部の
断面形状が台形をなしている光軸合せ用ガイドの模式的
斜視図である。第２図及び第３図は、従来法による光軸
合せ用ガイドの具体例を示す斜視図であり、第２図は断
面が方形の、第３図は７字形の光軸合わせ用ガイドを示
している。

第２図のような方形の光軸合せ用ガイドは、精密切削加
工、反応性エツチング及び感光性樹脂の通常のフォトリ
ソグラフ法等により得られる。又第３図のような７字形
の光軸合せ用ガイドはシリコン基板等の異方性エツチン
グ及び精密切削加工等により得られる。

一方、第１図の様な台形の光軸合せ用ガイドを従来法に
より作製することは非常に困難である。

感光性樹脂のフォトリングラフ法により、光部品挿入部
の断面形状が台形である光軸合せ用ガイドを作製する方
法を以下に述べる。

方法として、（ａ）フォトリソグラフ時の硬化に用いら
れる光の波長における感光性樹脂の吸光係数を比較的大
きくし、硬化に有効に使われる光量を感光性樹脂の厚み
方向に傾きを持たせ、上部に比較し下部の硬化の程度を
少なくする方法、及び（′ｂ）硬化に用いられる光を、
平行性が高くかつ台形の側面と同じ角度から入射する方
法などが挙げられるが、操作の簡便性から（ａ）の方法
が好ましい。

上記の（ａ）の方法において、感光性樹脂の吸光係数を
大きくとるには、感光性樹脂中の高分子、重合性上ツマ
ー１光開始剤等の成分の何れか一つ以上に、吸光係数の
大きなものを用いれば良い。上記の成分のうち、光開始
剤の吸光係数を高めるのが最も簡便かつ有効な方法であ
る。

本発明の感光性樹脂に用いられる光開始剤として好適な
ものの具体例としては、ベンゾインメチルエーテル、ベ
ンゾインイソブチルエーテル、ジメトキシフェニルアセ
トフェノン、ペンゾフエノン、ミヒラーズケトン、メチ
ルチオキサントン、１−フェニル−１，２−フェニル−
１，２−プロパンジオン−２−０−（エトキシカルボニ
ル）オキシム等が挙げられるが、これらに限定されるも
のではない。

光開始剤の感光性樹脂中の好適な含有量は、感光性樹脂
のフォトリングラフ特性及び膜厚、光開始剤のモル吸光
係数などに当然依存するが、０．１〜１０重量部が好ま
しく、更に好ましくは、０．５〜５重量部である。

本発明において光部品挿入部の形状は台形であれば、特
に限定されるものではないが、挿入される光部品として
、光ファイバ、セルフォックレンズ、発光素子及び受光
素子など断面形状が円形である場合は、高さが光部品の
断面の直径と概ね同じで、上底が該直径より短く、かつ
、下底が該直径より長いことが好ましい。

〔発明の効果〕

光デバイスの光軸合せ用ガイドの光部品挿入部の断面形
状を台形とすることにより、挿入後の接着剤、オーバー
クラッド剤、マツチング液等の塗布などの操作によって
光軸がずれることが無くなり、高精度の光デバイスを簡
便に作製できるようになる。

〔実施例〕

以下に実施例を示す。

実施例１ ポリメチルメタクリレート２５重量部、二官能メタクリ
レートＲ−６０４（日本化薬■製〕メチルメタクリレー
ト３３重量部を、７０℃で加熱混合した後、光開始剤ベ
ンゾインイソブチルエーテル３重量部を混合し均一な溶
液とした。フッ素樹脂を厚み３０μｍで塗布した厚みｌ
ｌｌ１ｍのアクリル板を支持体とし、厚さｌｌｌｌ１１
のスペーサーを用い、上記の感光性樹脂の溶液を注入し
、離型処理した。厚さ２５μｍのポリエチレンテレフタ
レートフィルムを保護フィルムとして展開した後、Ｙ分
枝光導波路及び光軸合せ用ガイドのパターンを有するフ
ォトマスクを設置した。フォトマスクを介して、高圧水
銀ランプから紫外線を８００ｍＪ　／−照射し、７０℃
で１０分間加熱し、保護フィルム及びスペーサを除去し
た後、１．１．Ｌ　）リクロロエタンで現像し、厚さ１
１１１１１％線中１　ｍｍ、長さ２５ｍｍ、分岐角２．
９°のＹ分岐光導波路及び光部品挿入部の断面形状が高
さ１ｍｍ、上底０．９７ｍｍ、下底１　、０５ｍｍの台
形で長さ１０ｍｍの光軸合せ用ガイドを得た。

ファイバ径１ｍｍ、コード外径２．２ｎ＋ｍ　、長さ２
ｍのプラスチック光フアイバコード“レミナスＴＣ−１
０００”　（旭化成工業側製）の片端の芯線を出し、端
面研磨し、上記のＹ分岐先導波路の各端面に、光軸合せ
用ガイドを介して端面接続した。第４図に斜視図を示し
た。光ファイバと光軸合せ用ガイドをエポキシ系接着剤
で固定し、光導波路にオーバークラッドとしてＵＶ硬化
型フッ素樹脂をコートし、光フアイバコードの片端に光
コネクタを取りつけ、波長０．６６　＃　Ｉ＋＋のＬＥ
Ｄ光＃Ｉ　（ＮＡ！５゜−０，２１）を用いて、光伝送
特性を評価した。

結果は、過剰損失３．８ｄＢ、分配均一性０．３ｄＢで
あった（光コネクタの接続損失も含む）。

比較例１ 光開始剤ベンゾインイソブチルエーテルを０．５重量部
とし、紫外線を１５００ｍＪ　／−照射した以外は実施
例１と同様に作製し、Ｙ分岐先導波路及び光部品挿入部
の断面形状が高さ１１ＩＩＩ１１、巾１　、０３ｍｍの
方形で長さ１０ｍｍの光軸合せ用ガイドを得た。以下も
実施例１と同様に作製し、光伝送特性を評価した。

結果は、過剰損失４．３ｄＢ、分配均一性１ｄＢであっ
た。これは光ファイバと光軸合せ用ガイドを接着剤で固
定する時、光ファイバと光導波路の光軸がずれたためで
ある。

実施例２ 実施例１と同様に作製したＹ分枝光導波路及び光軸合せ
用ガイドの分岐側の両端面に直径１ｍｍのセルフォック
レンズを挿入し、その光軸方向に、一方にはＬＥＤ　（
波長０．６６、ｃｒｍ　）　、他方にはＳｔ−フォトダ
イオードを配置し、直線側の端面に直径１ｍｍ、長さ５
ｍのプラスチック光ファイバを挿入して、それぞれをエ
ポキシ接着剤で固定した後、光導波路をＵＶ硬化型フッ
素樹脂でコートし、反射型光センサを作製した。

反射率３０％の物体を、光フアイバ端面からの距％１１
１０ｃｍまで正確に検知した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の光軸合せ用ガイドの模式的斜視図で
ある。 第２図は、従来法による光部品挿入部の断面形状が方形
である光軸合せ用ガイドの模式的斜視図である。 第３図は、従来法による光部品挿入部の断面形状がＶ字
形である光軸合せ用ガイドの模式的斜視図である。 第４図は、実施例１で示した光分岐結合器の斜視図であ
る。 ｌ・・・・・支持体、　　２・・・・・光軸合せ用ガイ
ド、３・・・・・光部品挿入部、　　４・・・・・光導
波路５・・・・・光ファイバ 特許出願人　　旭化成工業株式会社 代　理　人　　弁理士　　星野　透

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）支持体上の感光性樹脂からフォトリソグラフ法に
   より形成された光導波路及び光軸合せ用ガイドを有する
   光デバイスにおいて、当該光軸合せ用ガイドの光部品挿
   入部の断面形状が台形をなしていることを特徴とする光
   デバイス。