KR100464117B1 - 광 도파로 및 그 제조방법 - Google Patents

광 도파로 및 그 제조방법 Download PDF

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토타니히로미
야스다나루
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사토후미히코
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Abstract

본 발명은 복제법에 의해 용이하게 제작할 수 있으며, 또한, 내부의 광신호가 코어 내로부터 누출되기 어려운 구조를 갖는 광 도파로와 그 제조방법을 제공하는 것으로서, 이를 위한 수단으로서, 클래드 기판(2)의 윗면에는, 코어를 형성하기 위한 오목 홈(concave slot;3)이 마련되어 있다. 또한 오목 홈(3)의 양측에는, 평탄부(5)를 사이에 두고 공동(cavity;6)이 형성되어 있다. 이 클래드 기판(2)의 위에 자외선 경화형 투명 수지(8)를 도포한 후, 투명 수지(8)를 스탬퍼(13)로 누른다. 이 때, 오목 홈(3) 내에 코어(4)가 성형되는 동시에 스탬퍼(13)와 평탄부(5) 사이에서 가압된 여분의 투명 수지(8)는 공동(6)측으로 유동되어 빠져 나갈 수 있기 때문에, 단시간 안에 투명 수지(8)를 얇게 할 수 있다. 이렇게 하여, 평탄부(5) 위에 남아 있는 투명 수지(8)는 코어(4)로부터 광이 누설되지 않을 정도의 두께와 폭으로 된다.

Description

광 도파로 및 그 제조방법{Optical Wave Guide and Method for Producing The Same}
본 발명은 광 도파로 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 성형법에 의해 제조되는 광 도파로와 그 제조방법에 관한 것이다.
(종래의 기술)
종래의 광 도파로에 있어서는 재료를 석영을 사용하고, 해당 석영에 이온 주입법(ion implantation)이나 이온 교환법(ion exchange) 등을 적용하여 코어나 클래드를 형성하고 있다. 그 때문에, 그 제조 공정에 있어서는, 고가의 설비나 장치를 이용한 반도체 제조 프로세스를 필요로 하여, 생산 원가가 높게 되었었다.
이 때문에, 광 도파로를 복제법(또는 스탬퍼법)에 의해 제조함으로써 광 도파로를 저비용화 하는 시도도 행하여지고 있다. 복제법에서 가장 간단하며 저비용의 방법은, 스탬퍼에 의해 광 도파로 코어가 되는 오목 홈이 형성된 클래드 기판의 표면에 코어 재료(투명 수지)를 도포할 뿐, 또는 도포한 코어 재료를 위에서 눌러서 평평하게 가압하는 방법이다. 그러나 도포하는 것 만으로는, 코어의 표면에 요철이 생기기 때문에 코어의 표면에서 광이 난반사하여 코어 내의 광이 누출되어 버린다. 또한 도포한 코어 재료를 가압하는 방법에서는, 클래드층의 표면에 눌려 펼쳐진 코어 재료를 통하여 코어 내의 광이 누출되어 버린다. 이 결과, 이들의 방법에서는, 광신호의 S/N비가 저하되는 등 특성의 열화가 생기고, 요구 수준을 충족시키는 광 도파로의 제조가 불가능하였다.
그래서 다음과 같은 개량된 복제법이 종래부터 제안되어 있다. 예를 들면, 일본 특개소63-281351호에 개시되어 있는 고분자 광 도파로의 제조방법에서는, 스탬퍼에 의한 복제로서, 광 도파로 코어가 되는 오목 홈을 클래드 기판의 표면에 형성하고, 이 오목 홈 내에 코어 재료(투명 수지)를 유입한다. 그리고 이 코어 재료가 경화한 후, 오목 홈으로부터 삐져 나온 여분의 코어 재료를 깎아내어, 오목 홈 내에 광 도파로 코어를 형성하고 있다.
또한 특개평9-281351호에 개시되어 있는 고분자 광 도파로의 제조방법에서는, 클래드 기판에 복제된 오목 홈에 코어 재료를 도포하고, 이 코어 재료가 경화하기 전에, 오목 홈으로부터 삐져 나와 있는 여분의 코어 재료를 고무주걱이나 스크레이퍼(scraper) 등에 의해 긁어내고, 그 후에 코어 재료를 경화시키고 있다.
이들의 복제법에 의하면, 간단한 설비에 의해 광 도파로를 제조할 수 있고, 그 제조 공정도 간단하게 되고, 상당히 저비용의 광 도파로를 제작할 수 있다는 이점이 있다. 그러나 한편으로, 이와 같은 복제법에 의한 광 도파로의 제조방법에서는, 다음에 기술하는 바와 같은 문제점이 있었다.
우선 코어 재료가 경화한 후에 코어 재료를 깎아내는 전자의 방법에서는, 클래드 기판과 코어의 굴절율이 그다지 크지 않기 때문에, 코어와 클래드의 경계면을 알기 어려워서, 어디까지 코어를 깎아내어야 할지를 판정하기 어렵다는 난점이 있다. 또한 연마에 의해 코어를 단숨에 깎아내면, 도포된 코어 재료의 도포 두께나 클래드 기판의 두께에 편차가 있기 때문에, 코어 재료의 불필요한 부분을 완전하게 제거할 수 없거나, 클래드 기판을 지나치게 깎을 우려가 있다. 그래서 코어 재료에 불필요한 부분이 남으면, 광의 누설을 방지할 수 없어서 수율이 저하되고, 또한 클래드 기판을 깎아버리면 코어 사이즈가 변하여, 다른 특성의 광 도파로가 되어 버린다. 한편, 개별적으로 주의 깊게 코어를 깎도록 하면, 생산비가 증가되고 생산성이 저하되어 제품 생산 원가가 높게 든다는 문제가 있다.
다음에 코어 재료가 경화하기 전의 미경화 상태에서 코어 재료를 긁어내는 후자의 방법에서는, 고무주걱 등으로 미경화의 코어 재료를 완전하게 제거하는 것은 곤란하고, 아무래도 여분의 코어 재료가 클래드 기판의 위에 남기 쉽다. 그래서 부분적으로 불필요한 코어 재료가 남으면, 코어중에 광을 가둘수가 없어서, 수율의 저하로 이어진다. 또한 여분의 코어 재료를 고무주걱 등으로 완전하게 긁어낼려고 하면, 코어 재료의 표면장력 때문에 코어 재료의 표면이 움푹한 상태로 되고, 그 상태에서 코어 재료를 경화시키면 코어의 표면이 움푹한곳이 남은채로 되어, 이 결과 광을 가두는 것이 나빠지거나, S/N비가 저하되거나, 다른 특성으로 되거나 하여 수율이 저하된다는 문제가 있다.
또한 일본 특허 제2679760호에는, 코어의 양측에 오목 홈을 마련한 광 도파로가 기재되어 있는데, 이 광 도파로에서는, 코어의 윗면은 개방되어 있다. 또한 여분의 코어 재료가 코어로부터 오목 홈으로 유출되지도 않는다. 또한 일본 특개평9-101425호에는, 클래드 기판에 마련한 오목 홈의 양측에 공간을 형성하고 있는데, 이것은 스핀 코트 후에도 코어 재료가 오목 홈 내에 남도록 한 것으로서, 오목 홈 내의 코어 재료는 오목 홈의 하부로 밖에 존재하지 않고, 윗 측 클래드로 누른 때에 오목 홈 내의 코어 재료가 공간측으로 유출되는 것이 아니다.
본 발명은 상기 종래예를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 것은, 복제법에 의해 제작할 수 있고, 게다가, 내부의 광신호가 코어 내로부터 누설되기 어려운 구조를 갖는 광 도파로를 제공하는데 있다. 또한 해당 도파로를 제조할 수 있는 광 도파로의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 관한 제 1의 광 도파로는, 클래드 부분의 계면에 마련한 오목부에 코어 재료를 충전하고, 해당 코어 재료를 틀면(mold surface)으로 가압하여 코어가 형성된 광 도파로에 있어서, 상기 클래드 부분의 계면에 연통되는 적어도 하나의 공간을 가지며, 또한 상기 클래드 부분의 계면에 있어서의 코어 재료의 두께는, 코어 내의 광이 누설되지 않을 정도의 두께인 것을 특징으로 하고 있다. 여기서 틀면이란, 코어 재료를 성형 또는 고르게 하기 위한 면으로서, 예를 들면, 스탬퍼, 금형, 성형이 끝난 다른 클래드 부분에 형성되어 있다. 또한 공간이란, 공동, 개구, 공극(clearance), 공중(atmospheric air) 등을 포함하는 넓은 개념으로서, 닫힌 공간이라도 열린 공간이라도 좋다. 또한 클래드 부분의 계면에는, 다른 공정에서 성형된 동일 수지로 이루어진 클래드 부분끼리의 계면도 포함된다.
본 발명에 관한 제 1의 광 도파로에 있어서는, 클래드 부분의 계면에 마련한 오목부에 코어 재료를 충전하고, 해당 코어 재료를 틀면으로 가압하여 코어가 형성된 광 도파로에 있어서, 클래드 부분의 계면에 연통되는 적어도 하나의 공간을 갖고 있기 때문에, 클래드 부분의 계면에 부착된 코어 재료나 오목부로부터 삐져 나온 코어 재료는, 틀면으로 가압됨으로써 상기 공간으로 유동할 수 있다. 그 때문에, 코어의 주위의 클래드 부분 계면에 남아있는 코어 재료를, 실용상 충분히 짧은 시간에, 코어 내의 광을 누설시키지 않는 얇기로 할 수 있다. 또한 클래드 부분의 계면 코어 재료를 신속하게 얇게 할 수 있기 때문에, 코어 재료가 퍼지는 속도가 빨라져서, 양산성이 높은 광 도파로를 얻을 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 있어서는, 상기 오목부와 상기 공간과의 사이에 있어서, 상기 클래드 부분의 계면에 존재하는 코어 재료의 두께가 3㎛ 이하로 되어 있다. 이 개소에 있어서의 코어 재료의 두께가 3㎛보다도 두꺼우면, 코어 내의 광이 이 부분의 코어 재료를 통과하여 누설되기 때문에, 이 두께는 3㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 따라서 코어 재료의 두께를 코어 내의 광이 누설되지 않을 정도의 두께로 하기 위해서는 3㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 제 2의 광 도파로는, 클래드 부분의 계면에 마련한 오목부에 코어 재료를 충전하고, 해당 코어 재료를 틀면으로 가압하여 코어가 형성된 광 도파로에 있어서, 상기 클래드 부분의 계면에 연통되는 적어도 하나의 공간을 가지며, 또한 상기 클래드 부분의 계면에 따른 상기 오목부와 그 공간 사이의 최단 거리는 코어 내의 광이 누설되지 않을 거리만큼 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 것이다. 여기서 틀면이란, 코어 재료를 성형 또는 고르게 하기 위한 면으로서, 예를 들면, 스탬퍼, 금형, 성형이 끝난 클래드 부분에 형성되어 있다. 또한 공간이란, 공동, 개구, 공극, 공중 등을 포함하는 넓은 개념으로서, 닫힌 공간이라도 열린 공간이라도 좋다. 또한 클래드 부분의 계면에는, 다른 공정에서 성형된 동일 수지로 이루어진 클래드 부분끼리의 계면도 포함된다.
본 발명에 관한 제 2의 광 도파로에 있어서는, 클래드 부분의 계면에 마련한 오목부에 코어 재료를 충전하고, 해당 코어 재료를 틀면으로 가압하여 코어가 형성된 광 도파로에 있어서, 클래드 부분의 계면에 연통되는 적어도 하나의 공간을 갖고 있기 때문에, 클래드 부분의 계면에 부착된 코어 재료나 오목부로부터 삐져 나온 코어 재료는, 틀면으로 가압됨으로써 상기 공간으로 유동될 수 있다. 그 때문에, 코어의 주위의 클래드 부분 계면에 남아 있는 코어 재료를, 실용상 충분히 짧은 시간에, 코어 내의 광을 누설시키지 않는 얇기로 할 수 있다. 또한 상기 클래드 부분의 계면에 따른 상기 오목부와 해당 공간 사이의 최단 거리도 코어 내의 광이 누설되지 않는 거리만큼 떨어져 있기 때문에, 클래드 부분의 계면 코어 재료는, 두께와 폭 양쪽의 점에서 광의 폐입성(閉入性)을 양호하게 할 수 있고, 광 도파로의 S/N비를 높게 할 수 있고, 광 도파로의 전송 특성을 양호하게 할 수 있다. 또한 클래드 부분의 계면 코어 재료를 신속하게 얇게 할 수 있기 때문에, 코어 재료가 퍼지는 속도가 빨라져서, 양산성이 높은 광 도파로를 얻을 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 있어서는, 상기 클래드 부분의 계면에 따른 상기 오목부와 상기 공간 사이의 최단 거리가 5㎛ 이상으로 되어 있다. 오목부와 공간 사이의 거리가 5㎛보다도 짧으면, 오목부와 공간이 지나치게 접근하기 때문에, 코어 재료의 두께를 얇게 하더라도, 코어 내의 광이 공간으로 누설되기 쉽게 된다. 따라서 코어 내의 광이 누설되지 않는 거리로 하기 위해서는, 오목부와 공간 사이의 최단 거리를 5㎛ 이상으로 하여 두는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시 형태에 있어서는, 상기 공간에는, 상기 클래드 부분의 계면에서 상기 틀면에 의해 압출된 코어 재료가 보존되어 있다. 여분의 코어 재료는 공간 내에서 보존되기 때문에, 이 실시 형태에 의하면, 오목부에 공급하는 코어 재료의 공급량에 높은 정밀도가 요구되지 않아, 광 도파로의 제조를 용이하게 할 수 있다.
또한 여분의 코어 수지가 공간 내로 유입되어 클래드 부분의 계면에 있어서의 코어 재료의 두께가 신속하게 얇아지도록 하기 위해서는, 상기 공간의 용적을 상기 오목부의 용적보다도 크게 하는 것이 바람직하고, 또한 상기 공간의 평면적을 상기 오목부의 평면적보다도 크게 하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 또다른 실시 형태에 있어서는, 상기 공간을 상기 코어에 따라 마련하는 것이 바람직하다. 여분의 코어 재료를 보존하는 공간을 코어에 따라 마련함으로써, 코어의 거의 전체에 걸쳐서 광의 누출을 저감시킬 수 있다.
또한 본 발명의 또다른 실시 형태에 있어서는, 상기 공간을 대기에 개방하여 두는 것이 바람직하다. 공간을 대기에 개방하여 두면, 여분의 코어 재료의 양이 공간의 용적보다도 많은 경우에는 공간으로부터 외부로 여분의 코어 재료를 배출할 수 있어서, 여분의 코어 재료가 다량인 경우에도 코어 재료의 두께를 신속하게 얇게 할 수 있다.
또한 본 발명의 또다른 실시 형태에 있어서는, 상기 공간의 가장 깊은 개소에 있어서의 상기 클래드 부분의 두께가 7㎛ 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 공간의 가장 깊은 개소에 있어서의 상기 클래드 부분의 두께가 두꺼우면, 클래드 부분을 스탬퍼 등에 의해 성형할 때, 클래드 부분의 계면을 수평으로 형성하는 것이 곤란하게 되지만, 상기 공간의 가장 깊은 개소에 있어서의 상기 클래드 부분의 두께를 얇게 하면, 스탬퍼 등 중의 가장 낮은 위치에 있는 면이 박막 형상의 클래드 부분을 통하여 클래드 부분의 하지 부재(기판 등)에 당는 위치까지 압입되기 때문에, 클래드 부분의 계면을 수평으로 성형하기 쉽게 된다. 구체적으로 기술하면, 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, 상기 공간의 가장 깊은 개소에 있어서의 클래드 부분의 두께를 7㎛ 이하가 되도록 하면 좋다.
또한 본 발명의 또다른 실시 형태에 있어서는, 상기 공간의 깊이가 상기 클래드 부분에 마련된 오목부의 깊이보다도 깊어지도록 하는 것이 바람직하다. 상기 공간의 깊이가 오목부의 깊이보다도 깊어지도록 하면, 오목부의 바닥에 있어서의 클래드 부분의 두께가 얇아지지 않고, 따라서 코어 내를 통하는(through) 광이 오목부의 저면을 통하여 코어 외부로 누설되기 어려워진다. 특히, 상기 공간의 가장 깊은 개소에 있어서의 클래드 부분의 두께를 얇게 한 때, 그에 수반하여 오목부에 있어서의 클래드 부분의 두께도 얇게 되지만, 상기 공간의 깊이가 오목부의 깊이보다도 깊게 되어 있으면, 상기 공간의 바닥에 있어서의 클래드 부분의 두께가 얇게 되었더라도, 오목부의 바닥에 있어서의 클래드 부분의 두께가 소정 두께 이하로 얇게 되는 것을 피할 수 있어서, 코어로부터 광이 누설되기 어렵게 된다.
또한 본 발명의 또다른 실시 형태에 있어서는, 계면에 오목부를 갖는 복수의 클래드 부분을 형성하고, 기판의 윗쪽으로부터 코어 재료를 적하하고 해당 코어 재료를 틀면으로 눌러 펼침으로써 상기 오목부에 코어 재료를 충전시켜 코어를 형성하고, 또한 상기 클래드 부분을 개별적으로 분리하여 형성된 본 발명의 광 도파로에 있어서, 상기 공간의 측벽면을 경사지게 하는 것이 바람직하다. 상기 공간의 측벽면을 경사지게 함으로서, 상기 공간 내로 유입된 코어 수지 내에 기포가 들어가기 어렵게 되는 동시에 클래드 부분을 성형할 때의 이형성을 양호하게 할 수 있다. 또한 틀면으로 코어 재료를 눌러 펼쳐서 각 코어 내로 코어 재료를 충전시킬 때, 오목부로부터 넘쳐 나와 상기 공간으로 유입된 코어 재료는, 재차 공간의 경사면을 올라가 원활하게 유출될 수 있어서, 그 공간 외측의 오목부에 충전되기 쉽게 된다. 따라서 복수개의 클래드부에 코어 재료를 눌러 펼쳐서 각 오목부에 코어 재료를 충전하는 공정에 있어서, 코어 재료의 유동성을 양호하게 할 수 있음으로, 코어의 성형성을 양호하게 할 수 있다. 또한 상기 공간의 측벽면을 경사지게 하면, 클래드 부분을 성형할 때에, 클래드 부분과 스탬퍼 등과의 사이에서 발생하는 응력 집중을 완화할 수가 있어서, 클래드 부분의 광학적 특성이 불균일하게 되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 관한 광 도파로와 해당 광 도파로의 접속 수단이 되는 커넥터에 의해 광통신용 부품을 구성하면, 광 도파로의 광 누출이 저감되기 때문에, 신호 손실이 적은 광통신용 부품을 제작할 수 있다.
본 발명에 관한 제 1의 광 도파로의 제조방법은, 클래드 기판의 표면에 코어 형성용의 오목부를 마련하고, 클래드 기판의 표면 또는 스탬퍼의 틀면에 공간을 마련하여 두고, 클래드 기판의 상기 오목부에 코어 재료를 공급한 후, 스탬퍼의 틀면과 상기 클래드 기판을 서로 가압시켜서 상기 오목부 내에 코어를 형성하는 동시에, 상기 오목부와 상기 공간의 중간에서 클래드 기판과 스탬퍼에 끼어진 코어 재료를 상기 공간으로 빠져나가도록 하는 것이다. 여기서 기술하는 스탬퍼란, 반복 사용되는 스탬퍼(forming mold)에 한하지 않고, 제 2의 클래드 부재와 같이, 코어를 성형한 후, 그대로 광 도파로의 일부로서 사용되는 것이라도 좋다.
본 발명에 관한 제 1의 광 도파로의 제조방법에 있어서는, 코어를 성형하는 오목부에 인접하는 개소에서 클래드 기판과 스탬퍼와의 사이에 끼워 넣어지는 코어 재료는, 공간으로 유동되어 빠져 나갈 수 있기 때문에, 신속하게 코어 재료의 두께를 얇게 할 수 있다. 따라서, 코어를 성형하는 공정의 소용되는 시간을 단축하면서 광의 누설이 적은 광 도파로를 제작할 수 있다.
본 발명에 관한 제 2의 광 도파로의 제조방법은, 스탬퍼의 틀면에 코어 형성용의 오목부를 마련하고, 클래드 기판의 표면 또는 스탬퍼의 틀면에 공간을 마련하여 두고, 스탬퍼의 상기 오목부에 코어 재료를 공급한 후, 스탬퍼의 틀면과 상기 클래드 기판을 서로 가압시켜서 상기 오목부 내에 코어를 형성하는 동시에, 상기 오목부와 상기 공간의 중간에서 클래드 기판과 스탬퍼에 끼어진 코어 재료를 상기 공간으로 빠져나가도록 하는 것이다.
본 발명에 관한 제 2의 광 도파로의 제조방법에 있어서도, 코어를 성형하는 오목부에 인접하는 개소에서 클래드 기판과 스탬퍼와의 사이에 끼워 넣어지는 코어 재료는, 공간으로 유동되어 빠져 나갈 수 있기 때문에, 신속하게 코어 재료의 두께를 얇게 할 수 있다. 따라서 코어를 성형하는 공정에 소요되는 시간을 단축하면서 광의 누출이 적은 광 도파로를 제작할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 클래드 기판을 유리 기판 등의 지지 기판 위에 성형하여도 좋다. 클래드 기판을 유리 기판 등의 지지 기판의 위에 성형하도록 하면, 클래드 기판도 스탬퍼 등에 의해 성형하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 복수의 광 도파로를 일체로 형성하고, 이 광 도파로의 집합체에 코어 재료를 빠져나가게 하기 위한 공간을 형성하여도 좋다. 즉, 웨이퍼 위 등에 복수의 광 도파로를 한번에 제작하는 경우에는, 광 도파로 내에 공간을 마련할 뿐만 아니라, 광 도파로의 외측 영역에 공간을 마련할 수도 있다.
또한 본 발명의 이상 설명하는 구성 요소는 가능한 한 조합시킬 수 있다.
도 1의 (a)는 본 발명의 한 실시 형태에 의한 광 도파로의 단면도, (b)는 같은 광 도파로에 있어서 공동 내에 공간이 남아 있는 상태를 도시한 단면도.
도 2의 (a) 내지 (c)는 도 1의 광 도파로에 사용되는 클래드 기판의 여러가지의 형상을 설명하는 사시도.
도 3의 (a) 내지 (c)는 스탬퍼를 이용하여 클래드 기판을 제작하는 공정을 설명하는 사시도.
도 4의 (a) 내지 (d)는 상기 클래드 기판을 이용하여 광 도파로를 제조하는 공정을 설명하는 사시도.
도 5의 (a) 내지 (d)는 투명 수지가 도포된 클래드 기판을 기포가 들어가는 일 없이 스탬퍼로 가압하는 방법을 설명하는 단면도.
도 6은 광 도파로가 형성된 웨이퍼에 있어서의 공동의 형성 방법을 설명하는 평면도.
도 7은 광 도파로가 형성된 웨이퍼에 있어서의 다른 공동의 형성 방법을 설명하는 평면도.
도 8은 광 도파로가 형성된 웨이퍼에 있어서의 또다른 공동의 형성 방법을 설명하는 평면도.
도 9는 도 8의 A-A선으로 파단한 사시도.
도 10의 (a) 내지 (d)는 각 오목 홈 내에 투명 수지를 눌러 펼쳐서 코어를 형성하는 공정을 설명하는 도면.
도 11의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 광 도파로의 제조방법을 설명하는 단면도.
도 12의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 또다른 실시 형태에 의한 광 도파로의 제조방법을 설명하는 단면도.
도 13의 (a) 내지 (f)는 본 발명의 또다른 실시 형태에 의한 광 도파로의 제조방법을 설명하는 단면도.
도 14의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 또다른 실시 형태에 의한 광 도파로의 제조방법을 설명하는 단면도.
도 15의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 또다른 실시 형태에 의한 광 도파로의 제조방법을 설명하는 단면도.
도 16의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 또다른 실시 형태에 의한 광 도파로의 제조방법을 설명하는 단면도.
도 17의 (a) 내지 (d)는 광 도파로의 그 밖의 구조를 도시한 단면도.
도 18의 (a) 내지 (d)는 코어가 분기, 결합한 멀티 모드의 광 도파로의 여러가지의 형태를 도시한 평면도.
도 19는 복수의 광 도파로가 형성된 웨이퍼의 사시도.
도 20은 곡선 형상의 코어(4)를 갖는 광 도파로를 도시한 사시도.
도 21의 (a)는 본 발명의 또다른 실시 형태를 도시한 평면도, (b)는 (a)의 B-B선에 따른 확대 단면도.
도 22는 본 발명의 또다른 실시 형태에 의한 광 도파로의 제조법을 설명하는 개략도.
도 23은 도 22에 도시한 아랫 측 클래드 시트에 미리 오목 홈이나 공동을 마련하여 두기 위한 장치를 도시한 개략도.
도 24는 도 23의 장치에 의해 성형된 아랫 측 클래드 시트의 단면도.
도 25의 (a)는 도 22에 도시한 아랫 측 클래드 시트에 미리 오목 홈이나 공동을 마련하여 두기 위한 다른 장치를 도시한 개략도, (b)는 해당 장치에 의해 성형된 아랫 측 클래드 시트의 단면도.
도 26은 본 발명의 또다른 실시 형태에 의한 광 도파로의 제조방법을 설명하는 개략도.
도 27의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 또다른 실시 형태에 의한 광 도파로의 제조방법을 설명하는 단면도.
도 28의 (a) 내지 (c)는 어느 것이나 또다른 실시 형태에 의한 광 도파로의 제조방법에 있어서의 도중 공정을 도시한 단면도.
도 29는 본 발명의 또다른 실시 형태에 의한 광 도파로의 단면도.
도 30의 (a), (b)는 어느 것이나 클래드 기판의 윗면에 복수개의 코어를 형성한 광 도파로의 단면도.
도 31의 (a)는 본 발명의 또다른 실시 형태에 의한 광 도파로의 단면도, (b)는 그 아래 클래드부가 성형된 직후의 양상을 도시한 개략 단면도.
도 32는 본 발명의 또다른 실시 형태에 의한 광 도파로의 단면도.
도 33은 본 발명에 관한 광 송수신기를 도시한 사시도.
도 34는 본 발명에 관한 광스위치의 구조를 도시한 개략 사시도.
도 35는 본 발명에 관한 다른 광스위치의 구조를 도시한 개략 사시도.
도 36은 도 34에 도시한 바와 같은 광스위치의 구체적인 구조를 도시한 사시도.
도 37은 본 발명에 관한 광 감쇠기(optical attenuator)의 구조를 도시한 사시도.
도 38은 AWG의 도파로 회로의 구성을 도시한 사시도.
도 39는 본 발명에 관한 통신 시스템을 도시한 사시도.
도 40의 (a), (b)는 동 상의 통신 시스템에서 사용되고 있는 광 도파로의 평면도 및 단면도.
도 41은 도 39의 통신 시스템의 일부를 확대하여 도시한 사시도.
도 42는 본 발명에 관한 다른 통신 시스템을 도시한 사시도.
도 43은 상기 통신 시스템의 작용 설명을 위한 단면도.
도 44의 (a), (b)는 어느 것이나 발광부와 광 도파로의 광 결합 방법의 다른예를 설명하는 도면.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
1 : 광 도파로 2 : 클래드 기판
3 : 오목 홈 4 : 코어
5 : 평탄부 6 : 공동
7 : 윗 클래드부 8 : 투명 수지
9 : 스탬퍼 10 : 오목부
11 : 투명 수지 12 : 유리 기판
13 : 스탬퍼 14 : 클래드용 수지
33 : 아랫 측 클래드 시트 35a, 35b : 가압 롤러
36 : 윗 측 클래드 시트
(제 1 실시 형태)
도 1의 (a)는 본 발명의 한 실시 형태에 의한 광 도파로(1)의 구조를 도시한 단면도이다. 이 광 도파로(1)는 클래드 기판(2)의 오목 홈(3)에 코어(4)를 형성한 것으로 되어 있다. 클래드 기판(2)은 비교적 굴절율이 높은 투명 수지에 의해 형성되어 있고, 그 윗면의 일부에는 광 도파로 코어가 되는 오목 홈(3)이 마련되고, 또한 클래드 기판(2) 윗면의 오목 홈(3)과 인접하는 영역에는 평탄부(5)가 형성되고, 오목 홈(3)에 대해 평탄부(5)를 사이에 둔 영역에 있어서, 클래드 기판(2)의 윗면에는 비교적 큰 공동(6)이 형성되어 있다. 또한 오목 홈(3) 내에는, 클래드 기판(2)에 사용되고 있는 투명 수지보다도 굴절율이 높은 투명 수지가 매립되어 코어(4)가 형성되어 있고, 클래드 기판(2)의 윗면에는, 플레이트 형상의 윗 클래드부(7)가 맞붙어 있다. 코어(4)의 폭 및 높이는, 싱글 모드 도파로라면 6㎛ 전후로 하면 좋다. 코어(4)는 윗 클래드부(7)나 클래드 기판(2)에 사용되고 있는 투명 수지보다도 굴절율이 높은 투명 수지에 의해 형성되어 있다. 윗 클래드부(7)의 투명 수지와 클래드 기판(2)의 투명 수지는 다른 수지라도 무방하지만 동일한 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
평탄부(5)의 윗면과 윗 클래드부(7)의 하면은 밀착되어 있는 것이 이상적이지만, 이 사이에는 코어(4)를 형성한 투명 수지(8)가 얇게 늘어나 있어도 좋다. 단, 윗 클래드부(7)와 평탄부(5) 사이의 투명 수지(8)의 두께와 평탄부(5)의 폭(L)은, 각각 코어(4) 내를 통하는 광신호가 투명 수지(8)를 통하여 코어(4)로부터 공동(6)측으로 누설되지 않을 만큼의 얇기와 폭을 갖고 있을 필요가 있다. 예를 들면, 윗 클래드부(7)와 평탄부(5) 사이의 투명 수지(8)의 두께로서는 3㎛ 이하, 바람직하기는 1㎛ 이하로 하여 두면 좋다. 또한 평탄부(5)의 폭은 5㎛ 이상, 5mm 이하 정도로 하여 두면 좋고, 예를 들면, 5O㎛ 정도로 하면 좋다.
공동(6)은, 코어(4)를 형성한 때의 여분의 투명 수지(8)를 흡수시키기 위한 공간이지만, 공동(6)에는, 도 1의 (a)와 같이 투명 수지(8)가 충전되어도 좋고, 도 1의 (b)와 같이 공간이 남아 있어도 좋다. 따라서 공동(6) 내에는, 오목 홈(3)으로부터 압출된 투명 수지(8)를 흡수할 수 있을 만큼의 공간이 있으면 좋다. 예를 들면, 공동(6)의 용적은 오목 홈(3)의 용적보다도 크게 하여 두면 좋다. 또는 공동(6)의 깊이가 10㎛ 이상 이라면 좋고, 예를 들면 30㎛으로 하면 좋다. 또한 공동(6)은, 도 1의 (a) (b)에서는 사각형으로 되어 있지만, 도 2의 (a)와 같이 공동(6)의 측벽면을 경사시키거나, 도 2의 (b)와 같이 공동(6)의 저면에 테이퍼를 주어서 경사면으로 하거나, 도 2의 (c)와 같이 원형 등의 완만한 곡면으로 구성되어 있어도 좋다.
또한 도 1에 도시한 광 도파로(1)는 최종 제품이라도 좋고, 중간 제품라도 무방하다. 즉, 도 1에 도시되어 있는 바와 같은 형상으로 그대로 광 도파로의 제품으로서 사용되어도 좋고, 또는 예를 들면 도 1에 도시한 일점쇄선 C의 위치에서 재단하여 공동(6)의 부분을 제거한 것을 최종 제품으로 하여도 좋다(따라서 이 경우에는, 최종 제품의 광 도파로에는 공동(6)은 존재하지 않게 된다).
도 3의 (a) 내지 (c)는 스탬퍼(9)를 이용하여 클래드 기판(2)을 제작하는 공정을 설명하는 사시도이다. 또한 도 4의 (a) 내지 (d)는 해당 클래드 기판(2)을 이용하여 광 도파로를 제조하는 공정을 설명하는 사시도이다. 스탬퍼(9)는 합성 수지 또는 금속에 의해 제작된 것으로서, 스탬퍼(9)의 하면에는 상기 클래드 기판(2)과 같은 형상(클래드 기판(2)과 요철이 반전된 형상)을 한 오목부(10)가 형성되어 있다. 그리고 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 클래드 기판(2)을 성형하기 위한 투명 수지(자외선 경화형의 클래드 수지)(11)를 유리 기판(12)의 위에 도포한 후, 투명 수지(11)의 위로부터 유리 기판(12)에 스탬퍼(9)를 눌러서, 스탬퍼(9)의 오목부(10)와 유리 기판(12)의 사이에 투명 수지(11)를 끼워 넣고 투명 수지(11)를 오목부(10) 내의 전체로 눌러 펼친다. 계속해서 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 하면 측으로부터 유리 기판(12)를 통하여 자외선 경화형의 투명 수지(11)에 자외선(UV광)을 조사하여 투명 수지(11)를 경화시킨다. 투명 수지(11)가 경화하면, 스탬퍼(9)를 유리 기판(12)으로부터 박리시키면, 도 3의 (c)와 같이 유리 기판(12)의 위에 클래드 기판(2)이 성형된다. 이렇게 하여 형성된 클래드 기판(2)의 윗면에는, 상기한 바와 같이 오목 홈(3)을 끼우고 평탄부(5)와 공동(6)이 성형된다.
계속해서 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 클래드 기판(2)을 유리 기판(12)으로부터 박리시킨 후(또는 클래드 기판(2)의 아래에 유리 기판(12)를 남겨둔 채이라도 좋다), 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 클래드 기판(2)의 표면에 코어 재료가 되는 투명 수지(8)(자외선 경화형의 코어 수지)를 도포한다. 또한 도포 대신에 충전, 주입, 적하, 스핀 코트(spin coat) 또는 딥 코트(dip coat) 등의 방법으로 투명 수지(8)를 클래드 기판(2)의 표면에 공급하여도 좋다. 이 때, 투명 수지(8)는, 클래드 기판(2)의 전면에 도포하여도 좋지만, 오목 홈(3) 내에만 또는 평탄부(5)에만 공급되도록 하여도 좋다. 또한 투명 수지(8)는 공동(6) 내에 충전되도록 도포하여도 좋고(공동(6)의 측면이 개방되어 있는 경우), 공동(6) 내가 공간으로 되도록 도포하여도 좋다(예를 들면, 공동(6) 내에는 도포하지 않도록 한다). 투명 수지(8)를 클래드 기판(2)의 전면에 도포하는 경우에는, 표면이 평평하게 되도록 도포하여, 도 4의 (b)와 같이 표면 단차가 생기지 않도록 하여도 좋다.
이 후, 투명 수지(8)의 위로부터 클래드 기판(2)의 위로 평판 형상의 스탬퍼(13)를 눌러 가압하여, 도 4의 (c)와 같이, 평탄부(5)의 위의 투명 수지(8)를 얇게 눌러 펼친다. 이 때, 스탬퍼(13)와 투명 수지(8)와의 사이에 기포를 물려들어가지 않도록 하기 위해서는, 도 5에 도시한 바와 같은 방법이 유효하다. 즉, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 클래드 기판(2)의 표면에 도포된 투명 수지(8)의 중앙부에, 투명 수지(8)와 동일한 투명 수지(8a)를 적하하고, 스탬퍼(13)의 하면에도 투명 수지(8)와 동일한 투명 수지(8b)를 부착시켜 늘어뜨려지게 하여 둔다. 계속해서 스탬퍼(13)를 하강시켜, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 스탬퍼(13)의 하면에 늘어뜨려져 있는 투명 수지(8b)의 선단을, 클래드 기판(2)상에서 솟아올라 있는 투명 수지(8a)에 접촉시키고, 더욱 스탬퍼(13)를 가압하여 가면, 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이, 투명 수지(8a, 8b)는 접촉한 개소로부터 스탬퍼(13)와 투명 수지(8)와의 사이 공간으로 펼쳐져, 도 5의 (d)에 도시한 바와 같이, 스탬퍼(13)와 투명 수지(8)의 사이는 기포를 물고들어가는 일 없이 투명 수지(8, 8a, 8b)로 충전된다.
또한 기포의 유입을 방지하기 위해서는, 상기한 방법과 병용하여, 또는 상기의 방법 대신에, 스탬퍼(13)를 누르면서 수평 방향으로 이동시키는 방법도 유효하다. 또한 도 5에서는 단체(single)의 광 도파로를 형성하는 경우에 있어서 기포의 물고들어감을 방지하는 방법을 설명하였지만, 일반적으로는, 웨이퍼 등의 위에서 복수의 광 도파로를 한번에 제작하는 일이 많다(도 6 및 그 설명을 참조). 이와 같은 경우에 있어서 기포의 물어들어감을 방지하기 위해서는, 개개의 광 도파로에 대해 투명 수지(8a, 8b)를 부착시켜 두는 것이 아니라, 웨이퍼의 중앙부로부터 클래드 기판측과 스탬퍼 하면에 각각 투명 수지(8a, 8b)를 부착시켜 두고, 웨이퍼의 중심으로부터 주위로 투명 수지(8a, 8b)가 퍼지도록 하면 좋다.
이렇게 하여, 도 4의 (c)와 같이 투명 수지(8)를 스탬퍼(13)와 클래드 기판(2) 사이에서 가압하여 펼치면, 오목 홈(3) 내에 투명 수지(8)가 충전되어 코어(4)가 성형되고, 동시에, 여분의 투명 수지(8)는 평탄부(5)와 스탬퍼(13) 사이의 간극을 통하여 공동(6)으로 몰아져, 마침내는 평탄부(5)와 스탬퍼(13) 사이의 투명 수지(8)도 상당히 얇은 층(예를 들면, 두께가 3㎛ 이하, 바람직하기는 1㎛ 이하의 층)으로 될 때까지 눌려 펼쳐진다.
보통, 수지는 두께가 얇아질수록 그 유속이나 유량이 저감하여 유동성이 나빠지기 때문에, 수지의 두께가 얇아질수록, 그 두께를 더욱 얇게 하는데 요하는 시간이 점점 길어진다. 구체적으로 기술하면, 스탬퍼(13)의 하면과 평탄부(5)와의 사이에 끼워져 있는 투명 수지(8)의 두께를 h, 투명 수지(8)의 점도를 μ, 투명수지(8)에 가해져 있는 가압력을 △p, 투명 수지(8)가 빠져나가는 폭(평탄부(5)의 길이)을 b, 투명 수지(8)가 빠져나가는 길이(평탄부(5)의 폭)를 L이라 하면, 가압된 투명 수지(8)가 스탬퍼(13)와 평탄부(5) 사이의 간극을 통하여 흐르는 유량(Q)은 다음의 (1)식으로 표시된다.
(식)
상기 (1)식에 표시되어 있는 바와 같이, 유량(Q)은 투명 수지(8)의 두께(h)의 3승에 비례하기 때문에, 투명 수지(8)의 두께가 얇아지면, 스탬퍼(13)와 평탄부(5) 사이의 간극을 통해 거의 유동하지 않게 된다. 그래서 평탄부(5)의 폭(L)을 단축함에 의해 투명 수지(8)의 유동성을 높여주면, 투명 수지(8)를 신속하게 얇게 할 수 있다. 그러나 평탄부(5)의 폭(L)을 지나치게 단축하면, 코어(4) 내의 광이 평탄부(5) 위의 투명 수지(8)를 통하여 누설될 우려가 있다. 따라서 평탄부(5)의 폭(L)으로서는, 5㎛ 이상 5mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 이렇게 하여, 평탄부(5)와 스탬퍼(13) 사이의 불필요한 투명 수지(8)는, 평탄부(5)의 영역을 통하여 공동(6)측으로 빠져나가는데, 오목 홈(3)은 충분하게 깊기 때문에, 스탬퍼(13)로 가압하더라도, 오목 홈(3) 내의 투명 수지(8)는 유량이 저하되는 일 없이, 오목 홈(3) 내에서 신속하게 유동되어 오목 홈(3) 내에서 균일하게 분포하는 것이 가능하다.
여기서, 6인치의 기판을 이용하여 오목부의 양측에 폭(L)이 500㎛의 평탄부를 형성하고, 해당 외측에 공동을 형성한 본 발명의 모형과, 오목부의 양측에 충분한 폭의 평탄부를 형성하고 공동을 마련하지 않는 종래예의 모형을 대상으로 하여, 각각에 점도 160cp의 수지를 도포하고, 스탬퍼로 눌러서 180kg의 하중을 가한 경우를 상정하고, 수지를 소정의 막두께로 될 때까지 얇게 하는데 요하는 시간을 시뮬레이션에 의해 구한 결과는 각각 다음과 같았다.
(1) 수지의 두께를 4㎛으로부터 3㎛으로 얇게 하는데 필요한 시간
종래예의 모형인 경우: 2시간 정도
본 발명의 모형인 경우: 0.1초 정도
(2) 수지의 두께를 3㎛으로부터 2㎛으로 얇게 하는데 필요한 시간
종래예의 모형인 경우: 4.6시간 정도
본 발명의 모형인 경우: 0.2초 정도
(3) 수지의 두께를 2㎛으로부터 1㎛으로 얇게 하는데 필요한 시간
종래예의 모형인 경우: 15.5시간 정도
본 발명의 모형인 경우: O.6초 정도
(4) 수지의 두께를 1㎛m으로부터 0.5㎛으로 얇게 하는데 필요한 시간
종래예의 모형인 경우: 66시간 정도
본 발명의 모형인 경우: 2.5초 정도
따라서 본 발명의 구조체에 의하면, 막두께를 원하는 얇기로 하는데 필요한 시간은, 종래예의 경우와 비교하여, 거의 1/90000배가 되었다.
따라서 이 공정에서 투명 수지(8)를 충분히 가압하여, 평탄부(5)와 스탬퍼(13) 사이에 끼워져 있는 투명 수지(8)의 두께를 충분히 얇게 하여, 코어(4) 내를 통하는 광신호가 투명 수지(8)의 층을 통하여 외부로 누출되지 않을 정도까지 얇게(스탬퍼(13)와 평탄부(5) 사이에 투명 수지(8)가 남지 않는 것이, 보다 바람직하다) 함으로써, 코어(4)의 충전 부족을 일으키는 일이 없고, 또한 광의 누설(신호 누설)의 우려가 없는 광 도파로(1)를, 복제법(스탬퍼 법)에 의해 짧은 시간에, 용이하게 제작할 수 있다.
이와 같이 하여, 평탄부(5)의 표면을 덮고 있는 투명 수지(8)를 충분히 얇게 한 후, 클래드 기판(2)의 이면측으로부터 자외선 경화형의 투명 수지(8)에 자외선을 조사하여 투명 수지(8)를 경화시킨다. 스탬퍼(13)가 광투과형의 재질로 되어 있는 경우에는, 스탬퍼(13)의 위로부터 투명 수지(8)에 자외선을 조사하여 투명 수지(8)를 경화시켜도 좋다. 이와 같이 스탬퍼(13)로 투명 수지(8)를 누른 상태에서, 투명 수지(8)를 경화시키면, 투명 수지(8)의 경화 수축을 경감시키는 효과가 있다.
계속해서 스탬퍼(13)를 클래드 기판(2)으로부터 벗겨낸 후, 도 4의 (d)에 도시한 바와 같이, 스핀 코트법이나 딥 코트법 등에 의해 경화한 투명 수지(8)의 위에 투명한 자외선 경화형 클래드용 수지(14)를 도포하고, 자외선을 조사하여 클래드용 수지(14)를 경화시키고, 투명 수지(8)의 윗면에 윗 클래드부(7)를 밀착시켜, 목적하는 광 도파로(1)를 얻을 수 있다.
지금까지의 설명에서는, 하나의 광 도파로(1)의 경우에 관해 설명하였지만, 실제의 제조 공정에서는, 복수개의 광 도파로가 한번에 제작되고, 최종 공정에서 개개의 광 도파로로 분할된다. 예를 들면, 도 6에 도시한 실시 형태에서는, 1장의 큰 유리 기판(웨이퍼)이나 클래드 기판 등의 위에 복수개의 광 도파로(1A)가 서로 이간되어 배설되어 있다. 단, 여기서 기술하는 광 도파로(1A)는, 코어(4)(오목 홈(3))와 평탄부(5)로 이루어지는 것으로서, 공동(6)을 포함하지 않아도 좋다. 공동(6)(공동(6)이 형성되어 있는 영역을, 도 6에서는 사선을 그어서 도시하고 있다. 도 7, 도 8에 관해서도 마찬가지)은, 광 도파로(1A)가 형성되어 있는 영역 외의 거의 전체에 걸쳐서 형성되어 있고, 특히, 기판의 외주연에 까지 달하여서 기판 외주면에서 외부로 개방되어 있다. 클래드 기판의 위에 투명 수지(8)를 공급할 때에는, 투명 수지(8)의 도포량을 제어하여, 기판으로부터 삐져 나오지 않도록 조정하는 것은 중요하지만, 도 6와 같은 구조라면, 여분의 투명 수지(8)는 기판의 언저리로부터 배출된다. 또한 기판의 언저리에서 공동(6)을 개방하여 둠으로서, 공동(6) 내의 투명 수지(8)의 압력이 높아지는 일 없이, 원활하게 불필요한 투명 수지(8)를 오목 홈(3)이나 평탄부(5)로부터 배출시킬 수 있다.
또한 공동(6)은 반드시 도 6과 같이 격자 형상으로 되어 있고 종횡으로 연결되어 있을 필요는 없고, 도 7에 도시한 바와 같이, 한방향에서만 연속되어 있어도 좋다.
또한 공동(6)은, 반드시 연결되어 연속하고 있을 필요는 없고, 도 8에 도시한 바와 같이, 마치 작은 연못이 기판 전체에 산재되어 있는것 같은 상태라도 좋다. 이 때의 A-A선 단면에 있어서의 사시도를 도 9에 도시한다. 도 8에 있어서, 클래드 기판(2)의 전면에 투명 수지(8)를 도포하고 윗 클래드부(7)로 가압하는 방법을 이용하면, 투명 수지(8) 또는 코어(4)와 윗 클래드부(7) 사이에 기포를 물고들어갈 우려가 있다. 그 때문에, 복수개의 광 도파로분의 면적을 갖는 클래드 기판(2)의 중앙부에 투명 수지(8)를 적하하고, 이것을 윗 클래드부(7)로 가압하여 중앙부로부터 주변부로 투명 수지(8)를 눌러 펼치면서 각 오목 홈(3)에 투명 수지(8)를 충전시키는 경우가 많다.
또한 중앙부에 적하한 투명 수지(8)를 눌러 펼칠 때에는, 오목 홈(3)으로부터 압출되어 공동(6) 내로 들어간 투명 수지(8)를, 그 외측에 위치한 오목 홈(3)으로 재차 압출하여야 하는데, 공동(6)의 언저리가 수직면으로 되어 있으면 투명 수지(8)가 공동(6)의 측벽면에서 제지당하기 때문에, 투명 수지(8)의 흐름이 나빠지거나, 투명 수지(8)에 기포를 유입시킬 우려가 있다.
또한 공동(6)의 측벽면이 수직면으로 되어 있으면, 그곳에서 클래드 기판(2)의 두께가 급격하게 변화하기 때문에, 스탬퍼로 가압하여 클래드 기판(2)을 성형할 때, 클래드 기판(2)의 계면(즉, 오목 홈(3)이 형성되어 있는 두께가 큰 영역의 표면)중 공동(6)의 측벽면과 인접하는 단부 영역에 응력 집중이 일어나서, 수직면이어야 할 측벽면이 볼록 모양으로 만곡되거나, 오목 모양으로 만곡되거나 하여 불균일하게 변형된다. 이 때문에, 클래드 기판(2)이 변형되고, 게다가, 해당 변형의 방식도 예측이 곤란하다. 그래서 클래드 기판(2)의 측벽면에 변형이 발생하면, 스탬퍼를 박리시키기 어려워지거나, 무리하게 박리시키면 클래드 기판(2)에 흠집이 생기거나, 더스트가 발생할 우려가 있다. 또한 클래드 기판(2)중 오목 홈(3)이 형성되어 있는 영역에 변형이 발생하면, 코어 형상도 변형되어 누광 발생 등의 손실에 의한 특성 변동의 원인이 된다. 또한 클래드 기판(2)에 응력 집중이 발생하면, 도파광의 편광 의존성이 생기고, PDL(Polarization Dependent Loss) 특성이 나빠지는 등 광학적 특성이 불균일하게 되기 때문에, 외관 이상을 나타내거나, 온도 변화에 의한 특성 변동이 커질 우려가 있다.
그 때문에, 본 실시 형태에서는, 도 10의 (a)에 도시한 바와 같이, 공동(6)의 외주 측벽면(6a)을 경사시킴으로써 투명 수지(8)의 유동성을 개선하고 있다. 즉, 도 10의 (a)에 도시한 바와 같이, 클래드 기판(2)의 중앙부에 투명 수지(8)를 적하하고, 윗 클래드부(7)에 의해 투명 수지(8)를 위로부터 누르면, 오목 홈(3)에 충전된 투명 수지(8)에 의해 코어(4)가 형성된다. 오목 홈(3)으로부터 넘친 대부분의 투명 수지(8)는, 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이, 공동(6)의 경사면에 따라 공동(6) 내로 흘러 들어가고, 더욱 투명 수지(8)를 눌러 펼치면, 도 10의 (c)와 같이, 공동(6) 내의 투명 수지(8)는 경사면을 원활하게 올라가서 인접한 오목 홈(3) 내로 유입되어 오목 홈(3) 내로 충전된다. 이와 같은 움직임을 반복함으로써, 도 10의 (d)에 도시한 바와 같이, 클래드 기판(2) 전체의 오목 홈(3)에 투명 수지(8)가 충전되어 코어(4)가 형성되고, 투명 수지(8)를 자외선 조사에 의해 경화시킨 후, 개별적으로 절단함으로써, 개개의 광 도파로(1)를 얻을 수 있다.
또한 공동(6)의 측벽면(6a)을 외측을 향하여 비스듬하게 오르도록 경사지게 두면, 클래드 기판(2)을 스탬퍼법 등에 의해 성형할 때에, 스탬퍼의 박리성을 양호하게 할 수 있고, 스탬퍼로부터 클래드 기판(2)을 박리시키는 것이 용이하게 된다(도 31의 (b) 참조). 스탬퍼의 박리성이 양호하게 되면, 클래드 기판(2)의 성형이 용이하게 될뿐만 아니라, 스탬퍼의 각(angle)이 클래드 기판(2)을 긁어 클래드 기판(2)에 상처를 내는 일이 없게 되어, 상처나 더스트의 부착을 해소하고 광 도파로의 수율을 향상시킬 수 있다. 또한 투명 수지(8)를 눌러 펼칠 때, 공동(6)의 구석에 공기를 유입할 우려를 해결할 수 있다.
또한 공동(6)의 측벽면(6a)을 경사지게 두면, 클래드 기판(2)을 성형할 때의 수지 변형을 균일하게 하는 것이 가능하게 되고, 클래드 기판(2) 내에 발생하는 응력의 컨트롤이 가능하게 된다. 그 결과, 클래드 기판(2)의 내부에 있어서의 광학적 성질도 균일하게 되고, 폴리머 도파로의 약점인 온도 특성을 개선하고, 광 도파로의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한 클래드 기판(2)의 응력을 제어할 수 있기 때문에, 클래드 기판(2)에 있어서의 크랙의 발생을 방지하고, 성형시의 변형을 억제할 수 있다.
따라서 상기한 바와 같이 공동(6)의 측벽면(6a)을 경사시킴으로써, 투명 수지(8)가 클래드 기판(2)의 전면에 원활하게 눌러 펼쳐져, 품질이 좋은 광 도파로(1)를 수율 좋게 제조할 수 있다.
공동(6)의 측벽면(6a) 경사로서는, 클래드 기판(2)에 세운 법선에 대한 경사가 7° 이상 이라면 좋다. 스탬퍼의 박리성을 좋게 하기 위해서는, 경사를 3O° 이상으로 하면 좋지만, 공동(6)의 측벽면(6a) 경사를 너무 크게 하면 클래드 기판(2)이 대면적으로 되기 때문에, 10° 내지 15°정도가 최적이라고 생각된다. 또한, 공동(6)이 경사한 측벽면(6a)은, 평면일 필요는 없고 만곡면이라도 무방하다.
여기서는, 공동(6)이 개별적으로 독립하고 있는 경우에 있어서의 공동(6)의 측벽면(6a)의 경사의 효과를 설명하였지만, 상기한 이유로부터도 명확한 바와 같이, 도 6이나 도 7과 같이 인접하는 공동(6)이 연결되어 있는 경우에도, 공동(6)의 측벽면(6a)을 경사지게 둠으로써, 공동(6)으로부터 오목 홈(3)으로 투명 수지(8)를 흐르기 쉽게 한다는 효과는 얻어진다.
또한 상기 실시 형태에서는, 스탬퍼(13)로 가압함으로써 평탄부(5) 위의 투명 수지(8)를 얇게 하였지만, 성형이 끝난 윗 클래드부(7), 또는 하면에 상클래드층이 형성된 기판을 사용하여 투명 수지(8)를 얇게 눌러 펼쳐도 좋다. 이와 같은 방법에 의하면, 스탬퍼(13)가 불필요해지기 때문에, 공정수를 줄일 수 있다. 또한 상기 실시 형태에서는, 자외선 경화형의 투명 수지(8, 11)나 클래드용 수지(14)를 사용하고 있지만, 그 대신에 열경화형의 수지를 사용하여도 좋다. 또한 클래드 기판(2)을 형성하는 공정은, 스탬퍼(9)를 이용한 복제법에 의하지 않고, 열 프레스나 에칭에 의해 클래드 기판(2)을 성형하여도 좋다. 또한 코어용의 투명 수지(8)나 클래드용의 투명 수지(11), 클래드용 수지(14)로서는, PMMA(메타크릴 수지), 포도-PCB(광 경화성 폴리클로로비페닐), 지환(alicyclic) 에폭시 수지, 광 카티온 중합 개시제(photo-cationic polymerization initiatior), 아크릴레이트계 수지(SiF 함유), 광 래디칼 중합 개시제, 불소화 폴리이미드 등을 사용할 수 있다 (광경화형에 한하지 않는다. 또한 코어용의 투명 수지(8)로서 사용하는 것은, 클래드용의 투명 수지(11)나 클래드용 수지(14)로서 사용하는 것보다 굴절율의 큰 것을 사용할 필요가 있다).
또한 스탬퍼(13)를 연한 재질로 형성함으로써, 클래드 기판(2)에 다소의 젖혀짐, 휘어짐, 요철이 있더라도 클래드 기판(2)의 표면을 균일하게 누르는 것이 가능하게 된다.
또한 최후로 윗 클래드부(7)를 마련하지 않고, 스탬퍼(13)를 벗긴 상태로 광 도파로의 최종 제품으로 하여도 좋다. 그 경우에는, 공기가 클래드층으로서의 역할을 하게 된다.
(제 2 실시 형태)
도 11의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 광 도파로(15)의 제조방법을 설명하는 단면도이다. 본 실시 형태에 있어서는, 예를 들면 도 3의 공정에 의해 오목 홈(3), 평탄부(5), 공동(6)을 갖는 클래드 기판(2)을 제작한(도 11 의 (a)) 후, 이 클래드 기판(2)의 위에 자외선 경화형의 투명 수지(8)를 적하한다(도 11의 (b)). 계속해서 클래드 기판(2) 위의 투명 수지(8)를 스탬퍼(13)로 눌러서 오목 홈(3) 내에 투명 수지(8)를 충전시키는 동시에 평탄부(5)의 위의 투명 수지(8)를 얇게 늘리고, 여분의 투명 수지(8)를 공동(6)측으로 빠져나가게 한다(도 11의 (c)). 평탄부(5)와 스탬퍼(13) 사이의 투명 수지(8)의 막두께를 목적으로 하는 막두께로 하기 위한 소정의 압력을 가하고 소정 시간 경과한 후, 클래드 기판(2)의 이면측으로부터 투명 수지(8)에 자외선을 조사하여 경화시킨다. 투명 수지(8)가 경화되면 스탬퍼(13)를 벗기고, 투명 수지(8)의 위에 자외선 경화형의 클래드용 수지(14)를 도포하고, 자외선을 조사하여 경화시킨다(도 11의 (d)).
또한 이 경우도, 기포의 유입을 방지하기 위해서는, 도 11의 (b)와 같이 클래드 기판(2)의 위에 투명 수지(8)를 솟아오르게 하여 두고, 한편, 스탬퍼(13)의 하면에도 동일한 투명 수지를 부착시켜 늘어뜨려지게 하여 두어도 좋다(도 5 참조). 또한 스탬퍼(13)로 누른 후, 스탬퍼(13)를 수평으로 움직여도 좋다.
(제 3 실시 형태)
도 12의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 또다른 실시 형태에 의한 광 도파로(16)의 제조방법을 설명하는 단면도이다. 본 실시 형태에 있어서는, 예를 들면 도 3의 공정에 의해 오목 홈(3), 평탄부(5), 공동(6)을 갖는 클래드 기판(2)을 제작한(도 12의 (a)) 후, 이 클래드 기판(2)의 위에 자외선 경화형의 투명 수지(8)를 적하한다(도 12의 (b)). 계속해서 클래드 기판(2)을 가볍게 스핀 코트하거나, 투명 수지(8)에 에어를 분무하거나 하여 투명 수지(8)를 클래드 기판(2) 위에 펼친다(도 12의 (c)). 클래드 기판(2)의 위의 투명 수지(8)를 스탬퍼(13)로 눌러서, 오목 홈(3) 내에 투명 수지(8)를 충전시키는 동시에 평탄부(5)의 위의 투명 수지(8)를 얇게 늘리고, 여분의 투명 수지(8)를 공동(6)측으로 빠져나가게 한다(도 12의 (d)). 스핀 코트나 에어 블로어에 의해 투명 수지(8)를 펼침으로써, 공동(6) 내에는 공간이 만들어지기 때문에, 스탬퍼(13)로 투명 수지(8)를 가압한 때에 평탄부(5)의 위의 투명 수지(8)는 공간이 있는 영역(공동(6))으로 이동하기 쉽게 되고, 평탄부(5) 위의 투명 수지(8)의 막두께를 신속하게 얇게 할 수 있다. 또한 공동(6)의 깊이를 충분히 깊게 형성하여 두면, 보다 효과적이다. 계속해서 평탄부(5)와 스탬퍼(13) 사이의 투명 수지(8)의 막두께를 목적으로 하는 막두께로 하기 위한 소정의 압력을 가하고 소정 시간 경과한 후, 클래드 기판(2)의 이면측으로부터 투명 수지(8)에 자외선을 조사하여 경화시킨다. 투명 수지(8)가 경화하면 스탬퍼(13)를 벗기고, 투명 수지(8)의 위에 자외선 경화형의 클래드용 수지(14)를 도포하고, 자외선을 조사하여 경화시킨다(도 12의 (e)).
(제 4 실시 형태)
도 13의 (a) 내지 (f)는 본 발명의 또다른 실시 형태에 의한 광 도파로(17)의 제조방법을 설명하는 단면도이다. 본 실시 형태에 있어서는, 유리 기판(12) 위에 적하한 투명 수지(11)를 스탬퍼(9)에 의해 가압하고(도 13의 (a)), 투명 수지(11)에 자외선을 조사함으로써, 유리 기판(12) 위에 클래드 기판(2)을 형성한다(도 13의 (b)). 클래드 기판(2)의 윗면에는, 오목 홈(3)과 평탄부(5)와 공동(6)이 형성되어 있다. 이 후, 이 클래드 기판(2)의 위에 자외선 경화형의 투명 수지(8)를 적하한다(도 13의 (c)). 계속해서 클래드 기판(2)의 위의 투명 수지(8)를 스탬퍼(13)로 눌러서, 오목 홈(3) 내에 투명 수지(8)를 충전시키는 동시에 평탄부(5)의 위의 투명 수지(8)를 얇게 늘리고, 여분의 투명 수지(8)를 공동(6)측으로 빠져나가게 한다(도 13의 (d)). 계속해서 평탄부(5)와 스탬퍼(13) 사이의 투명 수지(8)의 막두께를 목적으로 하는 막두께로 하기 위한 소정의 압력을 가하고 소정 시간 경과한 후(도 13의 (e)), 클래드 기판(2)의 이면측으로부터 투명 수지(8)에 자외선을 조사하여 경화시킨다. 투명 수지(8)가 경화하면 스탬퍼(13)를 벗기고, 투명 수지(8)의 위에 자외선 경화형의 클래드용 수지(14)를 도포하고, 자외선을 조사하여 경화시킨다(도 13의 (f)).
이렇게 하여 제작된 광 도파로와 같이, 공동(6)은 클래드 기판(2) 내에 마련될 필요는 없고, 예를 들면 클래드 기판(2)의 밖에서 유리 기판(12)의 위 등에 마련되어 있어도 좋다.
(제 5 실시 형태)
도 14의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 또다른 실시 형태에 의한 광 도파로(18)의 제조방법을 설명하는 단면도이다. 본 실시 형태에서는, 제조 후 당초의 클래드 기판(2)에서는, 도 14의 (a)에 도시한 바와 같이, 오목 홈(3)과 공동(6)의 사이는 삼각형 형상으로 형성되어 있어서 상단이 첨단부(19)로 되어 있고, 평탄부(5)가 형성되어 있지 않다. 이 클래드 기판(2)의 위에 자외선 경화형의 투명 수지(8)를 적하한 후(도 14의 (b)), 클래드 기판(2)의 위의 투명 수지(8)를 스탬퍼(13)로 눌러서 오목 홈(3) 내에 투명 수지(8)를 충전시킨다. 동시에, 스탬퍼(13)의 가압력으로 오목 홈(3)의 양측의 첨단부(19)를 눌러 펼침으로서 오목 홈(3)의 양측에 평탄부(5)를 형성시킨다. 그리고, 평탄부(5) 위의 투명 수지(8)를 얇게 늘리고, 여분의 투명 수지(8)를 공동(6)측으로 빠져나가게 한다(도 13의 (d)). 계속해서 클래드 기판(2)의 이면측으로부터 투명 수지(8)에 자외선을 조사하여 경화시킨다. 투명 수지(8)가 경화하면 스탬퍼(13)를 벗기고, 투명 수지(8)의 위에 자외선 경화형의 클래드용 수지(14)를 도포하고, 자외선을 조사하여 경화시킨다(도 13의 (f)).
도 15의 (a) 내지 (e)는 본 발명은 본 발명의 또다른 실시 형태에 의한 광 도파로(20)의 제조방법을 설명하는 단면도이다. 본 실시 형태에서는, 유리 기판(12)의 위에 자외선 경화형의 투명 수지(11)를 도포한 후(도 15의 (a) ), 위로부터 스탬퍼(9)로 눌러 유리 기판(12)을 성형한다(도 15의 (b)). 여기서 이용한 스탬퍼(9)에서는, 오목한 곳 성형부분(21)의 하단에 폭이 좁은 돌기(22)를 돌출 설치하고 있다. 따라서 스탬퍼(13)를 투명 수지(11)에 가압시킨 때, 돌기(22)의 선단이 투명 수지(11)에 파고들어가 유리 기판(12)에 맞닿고, 스탬퍼(13)와 유리 기판(12)과의 거리가 소정 거리로 유지되어, 유리 기판(12)의 두께 정밀도를 이룰 수 있다.
두께 정밀도 좋게 클래드 기판(2)이 성형되면, 유리 기판(12)을 통하여 투명 수지(11)에 자외선을 조사하여 클래드 기판(2)을 경화시키고, 클래드 기판(2)이 경화하면 스탬퍼(13)를 클래드 기판(2)로부터 벗긴다. 계속해서, 클래드 기판(2)의 위에 투명 수지(8)를 도포하고(도 15의 (c)), 위에서 스탬퍼(13)로 눌러서 평탄부(5)의 위의 투명 수지(8)를 얇게 늘리는 동시에 여분의 투명 수지(8)를 공동(6)으로 빠져나가게 하고(도 15의 (d)), 유리 기판(12)을 통하여 투명 수지(8)에 자외선을 조사하여 투명 수지(8)를 경화시킨다. 이렇게 하여 오목 홈(3) 내에 코어(4)가 성형되면, 투명 수지(8)로부터 스탬퍼(13)를 박리시키고, 투명 수지(8)의 위에 클래드용 수지(14)를 도포 경화시켜서 윗 클래드부(7)를 성형한다(도 15의 (e)).
이와 같이 하여 제조된 광 도파로(20)에 의하면, 클래드 기판(2)의 두께 정밀도가 높아지기 때문에, 유리 기판(12)의 표면에서 코어(4)까지의 높이의 정밀도가 높아지고, 광화이버와의 위치 결정이 용이하게 된다.
(제 6 실시 형태)
도 16의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 또다른 실시 형태에 의한 광 도파로(23)의 제조방법을 설명하는 단면도이다. 본 실시 형태에서는, 공동(6)을 스탬퍼(13)에 마련하고 있다. 즉, 본 실시 형태에서 사용되는 클래드 기판(2)에는, 도 16의 (a)에 도시한 바와 같이, 오목 홈(3)과 평탄부(5)만이 마련되어 있고 공동(6)은 마련되어 있지 않다. 이 클래드 기판(2)의 위에 자외선 경화형의 투명 수지(8)를 적하한 후, 위로부터 스탬퍼(13)로 누른다(도 16의 (b)). 스탬퍼(13)의 하면에는, 클래드 기판(2)의 오목 홈(3)으로부터 일정 거리만큼 편위된 위치에 공동(6)이 형성되어 있다. 따라서 이와 같은 구조의 광 도파로에서는, 클래드 기판(2)의 표면중 공동(6)과 대응하는 영역과 오목 홈(3)과의 사이의 영역이 평탄부(5)로 되어 있다. 이와 같은 구조라도, 코어(4)를 성형할 때, 평탄부(5)의 위의 여분의 투명 수지(8)는 스탬퍼(13)의 공동(6)으로 빠져 나갈 수 있기 때문에, 평탄부(5)의 투명 수지(8)를 신속하게 얇게 할 수 있다.
클래드 기판(2)의 이면측으로부터 자외선을 조사하여 투명 수지(8)를 경화시킨 후, 조사하고 투명 수지(8)로부터 스탬퍼(13)를 박리하고, 투명 수지(8)의 위에 윗 클래드부(7)를 형성한다. 이 때 공동(6) 내의 투명 수지(8)가 스탬퍼(13)와 함께 박리되지 않고 클래드 기판(2) 위에 남는 경우에는, 광 도파로(23)의 구조는 도 16의 (c)과 같이 된다. 또한 공동(6) 내의 투명 수지(8)가 스탬퍼(13)와 함께 박리된 경우에는, 광 도파로(23)의 구조는 도 16의 (d)와 같이 된다.
또한 도시하지 않지만, 클래드 기판(2)과 스탬퍼(13)의 양쪽에 공동(6)을 마련하여 두는 것도 가능하다. 또한 본 실시 형태에서는, 복수개의 코어(4)를 갖는 광 도파로를 도시하였지만, 코어(4)는 1개라도 무방하다. 또한 다른 실시 형태에 의한 광 도파로에서도 코어(4)를 복선화 하는 것은 가능하다.
(제 7 내지 제 1O 실시 형태)
도 17의 (a) 내지 (d)는, 광 도파로의 그 밖의 구조를 도시하고 있다. 도 17의 (a)에 도시한 실시 형태에서는, 복수의 클래드 기판(2)을 배열시키고, 개개의 클래드 기판(2)의 사이에 투명 수지(8)를 빠져나가게 하기 위한 공간(24)을 형성한 것이다. 본 실시 형태에서는, 각 클래드 기판(2)의 위에 투명 수지(8)를 적하한 후, 스탬퍼(13) 또는 성형품의 윗 클래드부(7)로 누르면, 평탄부(5)(클래드 기판(2)의 윗면)의 투명 수지(8)가 공간(24)으로 빠져나가기 때문에, 신속하게 클래드 기판(2)의 윗면의 투명 수지(8)를 얇게 할 수 있다. 또한 이 공간(24)은, 개개의 클래드 기판(2)을 배열한 때의, 각 클래드 기판(2) 사이의 공간라도 좋고, 클래드 기판(2)이 웨이퍼상의 것인 경우에는, 상기 공간(24)은 클래드 기판(2)의 집합체(웨이퍼)에 열려진 개구에 의해 형성되어 있어도 좋다.
도 17의 (b)에 도시한 실시 형태에서는, 복수의 스탬퍼(13) 또는 성형품의 윗 클래드부(7)를 배열시키고, 그들 사이에 투명 수지(8)를 빠져나가게 하기 위한 공간(24)을 형성한 것이다. 본 실시 형태에서는, 클래드 기판(2)의 위에 투명 수지(8)를 도포한 후, 스탬퍼(13) 또는 성형품의 윗 클래드부(7)로 누르면, 평탄부(5)(클래드 기판(2)의 윗면)의 투명 수지(8)가 공간(24)으로 빠져나가기 때문에, 신속하게 클래드 기판(2)의 윗면의 투명 수지(8)를 얇게 할 수 있다.
또한 도 17의 (c)에 도시한 광 도파로(25)에서는, 공동(6)이 양 측방으로 개방되지 않고, 닫여진 것으로 되어 있다. 이와 같은 구조라도, 코어(4)의 성형시에 공동(6) 내로 투명 수지(8)가 빠져 나갈 수 있도록 되어 있으면 문제 없다.
또한 도 17의 (d)에 도시한 광 도파로(26)에서는, 클래드 기판(2)의 평탄부(5)는 테이퍼가 시행되어서, 윗 클래드부(7)의 하면에 대해 경사되어 있다. 이와 같이 평탄부(5)는 반드시 윗 클래드부(7)의 하면과 평행하게 되어 있을 필요는 없다. 단, 너무 급한 경사는 바람직하지 않다, 어느 정도의 거리(광의 누출을 방지하는데 필요한 폭)에 걸쳐서 투명 수지(8)의 막두께를 얇게 보존할 수 있을 정도의 경사로 멈추어야 한다. 예를 들면, 평탄부(5)의 양측에서의 고저차는, 3㎛ 이하로 하면 좋다.
(제 11 실시 형태)
지금까지는, 싱글 모드의 광 도파로에 관해 설명하였지만, 다음에 멀티 모드의 광 도파로에 관해 설명한다. 도 18의 (a) 내지 (d)에는, 코어(4)가 분기, 결합한 멀티 모드의 광 도파로의 예를 도시하고 있다. 이와 같은 멀티 모드 도파로라면, 코어(4)의 폭 및 깊이는, 수10㎛ 정도로 하면 좋다
우선 도 18의 (a) 내지 (d)에 도시한 실시 형태에서는, 한쪽에서 코어(4)가 1개로 되어 있고, 다른쪽에서 분기되어 코어(4)가 2개로 된 Y자형의 코어 형상을 갖고 있다. 이 중, 도 18의 (a)의 광 도파로(27)에 있어서는, 광 도파로의 칩 형상과 거의 같은 형상 또는 그것에 가까운 형상으로 되도록 평탄부(5)를 형성하고, 그 외주에 공동(6)을 형성하고 있다. 또한 도 18의 (b)의 광 도파로(28)에서는, 코어(4)의 형상에 따르도록 하여 평탄부(5)를 형성하고, 해당 외주에 공동(6)을 형성하고 있다. 또한 도 18의 (c)의 광 도파로(29)에 있어서는, 코어(4)가 퍼진 측에서 평탄부(5)의 폭이 스텝 형상으로 넓어지도록 한 것이다. 도 18의 (d)의 광 도파로(30)에서는, 코어(4)에 근접하도록 하여 복수의 공동(6)을 섬(island) 형상으로 형성하고, 코어(4) 및 공동(6) 이외의 영역을 평탄부(5)로 한 것이다. 이들의 광 도파로(27 내지 30)에서는, 코어(4)의 단면이 노출되지 않았지만, 각 광 도파로(27 내지 30)의 단부를 다이싱에 의해 재단함으로써 코어(4)의 단면을 나오게 한다.
또한 도 19에 도시한 바와 같이, 웨이퍼에 복수의 광 도파로(예를 들면, 도 19의 (d) 와 같은 광 도파로(30))가 한번에 형성되어 있는 경우에는, 인접하는 광 도파로 사이에 있어서의 코어(4)의 단부끼리의 거리를, 다이싱에 사용하는 블레이드의 폭(날 두께)보다도 단축하여 두면, 광 도파로를 다이싱하여 개별적으로 분할할 때에, 동시에 코어(4)의 단면을 나오게 할 수 있다. 또는 17에 도시된 바와 같이, 코어(4)의 양단을 클래드 기판(2) 내에 가둔 채로 하여, 코어(4)를 다이싱 하지 않고, 광 도파로로 하는 것도 가능하다.
(제 12 실시 형태)
도 20에 도시한 것은, 곡선상의 코어(4)를 갖는 광 도파로(31)로서, 클래드 기판(2)의 표면에, 코어(4)의 만곡부분에 따라 원형 내지 타원 형상을 한 공동(6)을 마련하고 있다.
(제 13 실시 형태)
도 21의 (a)는 본 발명의 또다른 실시 형태를 도시한 평면도, 도 21의 (b)는 동 도 (a)의 B-B선에 따른 확대 단면도이다. 본 실시 형태는, 공동(6)은 반드시 1개 1개의 광 도파로(32) 내에 마련되어 있을 필요가 없는 것을 나타낸 것으로서, 광 도파로(32)끼리의 경계에 따라서, 게다가, 경계의 일부에만 공동(6)을 마련하고 있다. 이와 같은 구성이라도, 도 21의 (b)에 도시한 바와 같이, 각 코어(4)에 인접하는 위치의 한쪽에 공동(6)이 위치하고 있어서, 여분의 투명 수지(8)를 흡수할 수 있도록 되어 있다.
(제 14 실시 형태)
도 22는 본 발명의 또다른 실시 형태에 의한 광 도파로의 제조법을 설명하는 개략도이다. 본 실시 형태에서는, 클래드 기판(2) 및 윗 클래드부(7)를 필름 형상 또는 시트 형상의 소재를 사용하여 구성하고 있다. 클래드 기판(2)이 되는 아랫 측 클래드 시트(33)는 롤러(34a)를 통과하여 가압 롤러(35a, 35b) 사이로 이송되고 있고, 윗 클래드부(7)가 되는 윗 측 클래드 시트(36)는 롤러(34b)를 통과하여 가압 롤러(35a, 35b) 사이로 이송되고 있다. 아랫 측 클래드 시트(33)와 윗 측 클래드 시트(36)는 중합된 상태에서 통과하여 가압 롤러(35a, 35b) 내로 이송되고, 그 직전에 아랫 측 클래드 시트(33)의 위에 코어(core)용의 투명 수지(8)가 도포된다. 그리고, 투명 수지(8)가 도포된 아랫 측 클래드 시트(33)와 윗 측 클래드 시트(36)는 가압 롤러(35a, 35b)에 의해 균일한 압력이 가하여지고, 투명 수지(8)가 양 시트(33, 36) 사이에서 눌려 펼쳐진다. 계속해서 가압 롤러(35a, 35b)로부터 나온 양 시트(33, 36)에는 자외선이 조사되고 투명 수지(8)가 경화되어 광 도파로가 연속적으로 제조된다. 연속적으로 제조된 광 도파로는, 커터 등에 의해 소정 위치에서 재단된다. 이와 같은 방법에 의하면, 연속 공정에 의해 고속으로 광 도파로를 제조할 수 있고, 게다가, 양 시트(33, 36)에 수지를 빠져나가게 하기 위한 공동(6)을 마련하여 둠으로써, 품질이 양호한 광 도파로를 제조할 수 있다.
도 23은 상기 아랫 측 클래드 시트(33)에 미리 오목 홈(3)이나 공동(6)을 마련하여 두기 위한 장치를 도시한 개략도이다. 한 쌍의 가압 롤러(37a, 37b)중, 한쪽의 가압 롤러(37a)의 외주면에는, 아랫 측 클래드 시트(33)에 오목 홈(3)이나 공동(6)을 형성하기 위한 돌조(38)가 원주 방향에 따라 외주면에 주설(周設)되어 있다. 따라서 표면에 투명 수지(11)가 도포된 아랫 측 클래드 시트(33)가 가압 롤러(37a, 37b) 사이를 통과하면, 도 24에 도시한 바와 같이, 아랫 측 클래드 시트(33)의 표면의 투명 수지(11)에 연속적으로 오목 홈(3)이나 공동(6)이 형성되고, 투명 수지(11)는 자외선 조사에 의해 경화된다.
또한 아랫 측 클래드 시트(33)에 미리 오목 홈(3)이나 공동(6)을 형성하여 두기 위해서는, 도 25의 (a)에 도시한 바와 같이, 한쪽의 가압 롤러(37a)의 외주면에 있어서, 아랫 측 클래드 시트(33)에 오목 홈(3)이나 공동(6)을 형성하기 위한 돌조(39)를, 축심 방향에 따라 형성하여 두어도 좋다. 이 경우에는, 표면에 투명 수지(11)가 도포된 아랫 측 클래드 시트(33)가 가압 롤러(37a, 37b) 사이를 통과하면, 도 25의 (b)에 도시한 바와 같이, 아랫 측 클래드 시트(33)의 표면의 투명 수지(11)에 간격을 두고 오목 홈(3)이나 공동(6)이 형성되고, 투명 수지(11)는 자외선 조사에 의해 경화된다.
(제 15 실시 형태)
도 26에 도시한 것은 본 발명의 또다른 실시 형태에 의한 광 도파로의 제조방법을 설명하는 개략도이다. 본 실시 형태에서는, 윗면에 투명 수지(11)가 도포된 아랫 측 클래드 시트(33)를 한 쌍의 롤러(37c, 37d) 사이에서 보내고 있고, 제 1 프레스 부(P1)에서는, 투명 수지(11)에 형으로 누르고 자외선을 조사하여 오목 홈(3)이나 평탄부(5), 공동(6) 등을 성형하여 아랫 측 클래드 시트(33)의 위에 클래드 기판(2)을 형성한다. 계속해서, 클래드 기판(2)의 위에 투명 수지(8)를 공급한 후, 코어 형성부(P2)에서 스탬퍼(13)에 의해 투명 수지(8)를 가압하고 자외선 조사하여 코어(4)를 성형하는 동시에 여분의 투명 수지(8)를 공동(6)으로 배출한다. 계속해서 경화한 투명 수지(8)의 위에 클래드용 수지(14)를 공급한 후, 상부 클래드 성형부(P3)에서 클래드용 수지(14)를 가압하고 자외선 조사하여 윗 클래드부(7)를 성형한다. 이와 같은 방법에 의해 서도, 광 도파로를 연속적으로 생산하는 것이 가능하게 된다.
(제 16 실시 형태)
도 27의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 또다른 실시 형태에 의한 광 도파로(40)의 제조방법을 설명하는 단면도이다. 본 실시 형태는 금형(41)을 이용한 것으로서, 금형(41)에는, 도 27의 (a)에 도시한 바와 같이 코어(4)를 형성하기 위한 오목 홈(42)이 마련되고, 그 양측에 평탄부(43)가 형성되고, 그 양측에 공동(44)이 형성되어 있다. 이 금형(41)의 위에 자외선 경화형의 투명 수지(8)를 적하하고(도 27의 (b)), 그 위로부터 성형품의 클래드 기판(2)으로 투명 수지(8)를 누른다. 이 때, 도 27의 (c)와 같이, 클래드 기판(2)에 충분한 압력을 가하여 평탄부(5)의 위의 투명 수지(8)를 충분히 얇게 하고, 여분의 투명 수지(8)를 공동(6) 내로 삐저나가게 한다. 이렇게 하여 형성된 광 도파로(40)를 금형(41)으로부터 탈형하면, 도 27의 (d)와 같은 광 도파로(40)를 얻을 수 있다.
이 광 도파로(40)에 있어서는, 평판 형상의 클래드 기판(2)의 윗면에는, 오목 홈(42)에서 성형된 코어(4)와, 공동(44)에서 성형된 볼록한 부분(45)이 노출하고 있고, 코어(4)의 윗면 및 양측면에서는 공기 클래드층으로 되어 있다. 이와 같은 광 도파로(40)에서도 코어(4)와 볼록한 부분(45)과의 사이는, 광이 누설되지 않을 정도로 충분히 얇은 투명 수지(8)의 층으로 이어져 있을 뿐이기 때문에, 코어(4) 내의 광신호가 볼록한 부분(45)측으로 누설될 우려가 없이 신호 품질을 유지할 수 있다.
(제 17 내지 제 20 실시 형태)
또한 도 28의 (a) 내지 (c)중 어느 것이나, 또다른 실시 형태에 의한 광 도파로의 제조방법에 있어서의 도중 공정을 도시한 단면도이다. 도 28의 (a) 실시 형태에서는, 스탬퍼(13)의 하면에 코어 형성용의 오목 홈(3)과, 투명 수지(8)를 빠져나가게 하기 위한 공동(6)과, 투명 수지(8)를 배제하는 동시에 눌러서 충분히 얇게 하기 위한 평탄부(5)가 형성되어 있다.
또한 도 28의 (b) 실시 형태에서는, 스탬퍼(13)의 하면에 코어 형성용의 오목 홈(3)을 마련하고, 클래드 기판(2)의 윗면에 투명 수지(8)를 빠져나가게 하기 위한 공동(6)을 마련하고 있다. 투명 수지(8)를 배제하는 동시에 눌러서 충분히 얇게 하기 위한 평탄부(5)는, 스탬퍼(13) 하면과 클래드 기판(2) 윗면에 형성되어 있다.
또한 도 28의 (c) 실시 형태에서는, 스탬퍼(13)의 하면에 코어 형성용의 오목 홈(3)을 마련하고, 클래드 기판(2)의 윗면에 한쪽의 공동(6)을 마련하고, 클래드 기판(2)의 윗면과 스탬퍼(13)의 하면과의 사이에 다른쪽의 공동(6)을 마련하고 있다. 또한 투명 수지(8)를 배제하는 동시에 눌러서 충분히 얇게 하기 위한 평탄부(5)는, 스탬퍼(13) 하면과 클래드 기판(2) 윗면에 형성되어 있다.
또한 도 29는 본 발명의 또다른 실시 형태에 의한 광 도파로(46)의 단면도이다. 이 광 도파로(46)에서는, 클래드 기판(2)의 윗면에 복수개의 코어(4)를 형성하고, 클래드 기판(2)의 양 단부에 공동(6)을 마련하고, 오목 홈(3)끼리의 사이 또는 오목 홈(3)과 공동(6) 사이에 있어서 클래드 기판(2)의 윗면에 평탄부(5)를 형성하고 있다. 본 실시 형태와 같이, 복수개의 코어(4)를 형성하고 있는 경우, 각 코어(4)에 대응하여 하나씩 공동(6)을 마련할 필요는 없고, 복수개의 코어(4)에 대해 1개의 공동(6)이 마련되어 있는 것만으로도 좋다.
도 30의 (a)도 클래드 기판(2)의 윗면에 복수개의 코어(4)를 형성한 것이지만, 공동(6)은 코어(4)의 영역의 외측에 있어서 윗 클래드부(7)의 하면에 마련하고 있다. 또한 도 30의 (b)도 클래드 기판(2)의 윗면에 복수개의 코어(4)를 형성한 것이지만, 공동(6)은 코어(4)와 코어(4)의 중간에 위치하도록 하여 윗 클래드부(7)의 하면에 마련하고 있다.
(제 21 실시 형태)
도 31의 (a)는 다른 실시 형태에 의한 광 도파로의 구조를 도시한 단면도이다. 도 31의 (a) 실시 형태에서는, 유리 기판(12)의 위에 코어 형성용의 복수개의 오목 홈(3)을 갖는 아래 클래드부(47)를 형성하고 있고, 오목 홈(3) 내에는 코어 형성용의 투명 수지(11)를 충전하여 코어(4)가 형성되어 있다. 또 오목 홈(3)의 양측에는, 오목 홈(3)의 깊이보다도 깊은 공동(6)이 형성되어 있고, 공동(6) 내에는 오목 홈(3)으로부터 넘친 투명 수지(11)가 고여 있다. 아래 클래드부(47)의 윗면에는, 윗 클래드부(48)가 적층되어 있다.
또한 도 31의 (b)은 상기 아래 클래드부(47)의 제조 공정의 일부를 도시한 도면으로서, 유리 기판(12)의 위에 자외선 경화형의 클래드 수지를 적하하고, 위에서 스탬퍼(49)로 가압함으로써 아래 클래드부(47)를 성형하고, 아래 클래드부(47)에 자외선을 조사하여 아래 클래드부(47)을 경화시킨 후, 도 31의 (b)와 같이 스탬퍼(49)를 아래 클래드부(47)으로부터 박리시킴으로써, 유리 기판(12)의 위에 아래 클래드부(47)을 성형하고 있다.
본 발명의 광 도파로에 있어서는, 오목 홈(3) 내에 코어 재료를 충전시키고, 위로부터 스탬퍼의 틀면 또는 성형이 끝난 아래 클래드부(47)로 눌러서 오목 홈(3) 내에 코어(4)를 성형하기 때문에, 아래 클래드부(47)의 윗면과 윗 클래드부(48)의 사이에 남는 투명 수지층의 두께를 얇게 하고, 또한 균일한 두께로 함으로써 코어(4)로부터의 광의 누설을 적게 하기 위해서는, 아래 클래드부(47)의 계면이 정밀도 좋게 수평으로 형성되어 있을 필요가 있다. 아래 클래드부(47)는 도 31의 (b)와 같이 하여 성형되기 때문에, 아래 클래드부(47)의 계면을 수평으로 형성하기 위해서는, 스탬퍼(49)를 수평으로 유지한 채로 클래드 수지를 누를 필요가 있다.
그렇지만, 공동(6)의 저면에 있어서의 아래 클래드부(47)의 두께(공동(6)의 저면과 유리 기판(12)의 윗면과의 사이의 아래 클래드부(47)의 두께)가 두꺼우면, 스탬퍼(49)로 클래드 수지를 가압할 때, 가압력이 흐트러지고 스탬퍼(49)가 기울어지기 쉽게 되고, 그 결과, 아래 클래드부(47)의 계면도 수평으로 하는 것이 곤란하게 된다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 공동(6)의 저면에 있어서의 아래 클래드부(47)의 두께(T)를 극히 얇게 하고 있다. 이 두께(T)는, 얇으면 얇을수록(즉, 0㎛) 바람직하지만, 구체적으로는, 이 두께(T)를 7㎛ 이하로 하면 좋고, 바람직하기는 5㎛ 이하로 하면 좋다. 이와 같이 공동(6)의 저면에 있어서의 아래 클래드부(47)의 두께를 극히 얇게 하기 위해서는, 아래 클래드부(47)의 성형시에 스탬퍼(49)가 거의 유리 기판(12)의 표면에 접촉하도록 강하게 가압되기 때문에, 스탬퍼(49)가 수평으로 가압되게 되고, 아래 클래드부(47)의 공동(6) 이외의 부분(오목 홈(3)이 형성되어 있는 영역)의 높이가 균일하게 되고, 아래 클래드부(47)의 표면이 평활하고 수평한 면으로 된다. 또한 공동(6)의 저면에 있어서의 아래 클래드부(47)의 두께를 얇게 하기 위해서는, 스탬퍼(49)의 형상(예를 들면, 빠져나가는 오목 홈의 깊이)을 연구하는 것도 유효하다.
따라서 아래 클래드부(47)의 표면이 수평하고 평활하게 마무리됨으로써, 오목 홈(3)에 코어(4)를 충전할 때에도, 코어(4)의 표면이 수평으로 가압되게 되고, 코어(4)로부터의 광의 누설을 작게 할 수 있다. 또한 코어(4)의 상하 방향의 편차가 작게 되기 때문에, 코어(4)의 단면에 화이버 어레이 등을 결합할 때의 결합 손실도 저감된다.
한편, 공동(6)의 저면에 있어서의 아래 클래드부(47)의 두께를 극히 얇게 한 경우, 공동(6)의 깊이 D와 오목 홈(3)의 깊이 d가 같으면, 오목 홈(3)의 저면에 있어서의 아래 클래드부(47)의 두께도 극히 얇아지고, 코어(4) 내를 통하는 광은 코어(4)의 저면에서 아래 클래드부(47)을 투과하여 유리 기판(12)측으로 누설될 우려가 있다.
그 때문에, 본 발명의 해당 실시 형태에서는, 공동(6)의 깊이 D가 오목 홈(3)의 깊이 d에 비교하여 상당히 깊어지도록 하고 있다. 구체적으로는, 오목 홈(3)의 깊이가 6㎛ 정도인 것에 대해, 공동(6)의 깊이 D가 10㎛ 이상, 바람직하기는 15㎛ 이상, 보다 바람직하기는 20㎛ 정도로 되도록 하면 좋다. 그 결과, 공동(6)의 저면에 있어서의 아래 클래드부(47)의 두께를 얇게 하여도, 오목 홈(3)의 저면에 있어서의 아래 클래드부(47)의 두께가 얇아지는 것을 피할 수 있고, 코어(4) 내를 통하는 광의 누설을 작게 할 수 있다.
(제 22 실시 형태)
도 32는 다른 실시 형태에 의한 광 도파로의 구조를 도시한 단면도이다. 이 광 도파로에 있어서는, 클래드 기판(2)에 마련된 공동(6)의 측벽면(6a)을 계단 형상으로 형성하고 있다. 측벽면(6a)은 수직면라도 좋고, 도시와 같이 경사면으로 되어 있어도 좋고, 또한 측벽면(6a)에 있어서의 스텝 수나 스텝 부분(landig portion)의 폭은 불문한다.
(응용예 1)
다음에 본 발명에 관한 광 도파로의 응용예를 설명한다. 도 33은 광 송수신기(51)를 도시한 사시도이다. 이 광 송수신기(51)에 있어서는, 기판(52)의 위에 아래 클래드부(53)(클래드 기판(2))가 적층되고, 아래 클래드부(53)의 위에 윗 클래드부(54)(윗 클래드부(7))가 적층되어 있고, 아래 클래드부(53) 내에 2개의 코어(55, 56)가 V자모양으로 매립되어 있고, 한쪽 단면에서는 양 코어(55, 56)의 단면은 이간되어 있고, 다른쪽 단면에서는 양 코어(55, 56)가 중합되어 있고, 해당 다른 쪽 단면에는 파장 필터(57)이 부착되어 있다.
이 광 송수신기(51)의 사용 상태에 있어서는, 한쪽 단면에 노출되어 있는 코어(55)의 단면에는 광화이버(58)가 접속되고, 한쪽 단면에 노출되어 있는 코어(56)의 단면에는 반도체 레이저 등의 발광 소자(59)가 배치되고, 다른쪽 단면의 코어(55, 56)에 대향하는 위치에는, 포토다이오도 등의 수광 소자(60)가 배치되어 있다. 상기 파장 필터(57)는, 예를 들면 파장 1.5㎛의 광을 투과시키고, 파장 1.3㎛의 광을 반사시키는 특성을 갖고 있다.
따라서 광화이버(58)로부터 파장 1.5㎛의 광신호가 전송되어 오면, 이 광신호는 코어(55)의 단면으로부터 코어(55) 내로 들어가고, 코어(55) 내를 통하여 코어(55)의 타단에 도달한다. 코어(55)의 단면에 달한 파장 1.5㎛의 광신호는, 파장 필터(57)을 투과하기 때문에, 수광 소자(60)에 수신된다.
또한 발광 소자(59)로부터 파장 1.3㎛의 광신호가 출력되면, 이 광신호는 코어(56)의 단면에서 코어(56) 내로 들어가고, 코어(56) 내를 통하여 코어(56)의 타단에 달한다. 코어(56)의 단면에 달한 파장 1.3㎛의 광신호는, 파장 필터(57)에서 반사되기 때문에, 파장 필터(57)에서 반사된 광신호는 코어(55) 내를 통하여 광화이버 접속측의 타면에 달하고, 여기서 코어(55)의 단면으로부터 나와 광화이버(58) 내로 들어가고, 광화이버(58)을 통하여 송신된다.
이 광 송수신기(51)는, 본 발명의 광 도파로를 사용하고 있기 때문에, 코어로부터의 광의 누출을 작게 억제할 수 있고, 신호 품질의 열화를 작게 할 수 있다. 또한 복제법 등에 의해 제작할 수 있기 때문에, 양산성도 양호하게 된다.
(응용예 2)
도 34는 본 발명에 관한 광스위치(61)의 구조를 도시한 개략 사시도이다. 이 광스위치(61)에 있어서는, Y자모양으로 분기된 코어(62)가 마련되어 있고, 코어(62)의 분기 부분의 양측에는 히터(63R, 63L)가 설치되고 있다. 코어(62)는 열을 가하면 광신호를 차단하기 때문에, 예를 들면 히터(63R)에만 통전하여 발열시키면, 광신호는 히터(63R)와 반대측의 코어(62L)를 통하여 출력된다. 또한 히터(63L)에만 통전하여 발열시키면, 광신호는 히터(63L)의 반대측의 코어(62R)를 통하여 출력된다. 따라서 이 광스위치(61)에 있어서는, 히터(63R, 63L)의 온, 오프를 제어함으로써, 입력된 광신호의 출력선을 전환할 수 있다.
또한 도 34와 같은 구조를 복수단 반복함으로써, 광신호를 보다 많은 출력처로 전환할 수 있다. 예를 들면, 도 35에 도시한 바와 같이, 도 34와 같은 분기 구조를 3단계로 반복하고, 각 단에 히터(64R, 64L), 히터(65R, 65L), 히터(66R, 66L)을 마련함으로써, 각 히터의 제어에 의해 광신호의 출력처를 8방향으로 전환할 수 있다.
도 36은 도 34와 같은 광스위치의 구체적인 구조를 도시한 사시도이다. 이 광스위치(61)는 베이스(67)의 윗면 중앙부에 부착되어 있고, 베이스(67)의 양 단부에는, 광스위치(61)의 양 단면에 대향시켜 화이버 지지 플레이트(68)가 고정되어 있다. 화이버 지지 플레이트(68)의 윗면에는, 광화이버(69)를 심출(芯出)을 하여 위치 결정하기 위한 V오목 홈 형상을 한 화이버 고정부(70)가 마련되어 있고, 이 화이버 고정부(70) 내에 광화이버(69)를 압입하고 접착제로 고정함으로써, 광스위치(61)의 코어 단면과 광화이버(69)의 광축이 합쳐진다. 또한 광스위치(61)와 화이버 지지 플레이트(68) 사이의 간극(s)은, 광화이버(69)를 고정하기 위한 접착제가 광스위치(61)에 부착하는 것을 방지하는 것이다.
또한 여기서 설명하는 광스위치에는, 커플러를 이용하여 광화이버 배치를 착탈 자유롭게 접속할 수 있도록 하여도 좋다.
(응용예 3)
도 37은 본 발명에 관한 광 감쇠기(71)의 구조를 도시한 사시도이다. 이 광 감쇠기(71)는, 코어(62)의 도중을 분기시키고, 각 코어 분기부(72R, 72L)에 각각 히터(73R, 73L)을 마련한 것이다. 이 광 감쇠기(71)에 있어서는, 각 히터(73R, 73L)에 인가하여 열을 발생시킴으로써, 코어 분기부(72R, 72L)를 통과하는 광의 위상을 제어할 수 있기 때문에, 히터(73R, 73L)를 제어함으로서, 마하젠더 간섭계(Mach-Zehnder interferometer)의 원리에 의해 광 감쇠기(71)를 통과한 광을 감쇠시킬 수 있다.
(응용예 4)
도 38은 AWG의 도파로 회로(81)의 구성을 도시한 것으로서, 복수개의 코어로 이루어지는 입사 도파로(82)에, 입사측 슬래브(slab) 도파로(83)을 통하여 복수의 코어로 이루어지는 어레이 도파로(84)를 연결하고, 어레이 도파로(84)의 타단에 출사측 슬래브 도파로(85)를 통하여 복수의 코어로 이루어지는 출사 도파로(86)를 연결하고 있다.
이 도파로 회로(81)에 있어서는, 입사 도파로(82)에 파장 λ1, λ2, λ3, …의 광이 입사되면, 각 파장 λ1, λ2, λ3, …의 광은, 입사측 슬래브 도파로(83)와 출사측 슬래브 도파로(85)의 작용으로 각 파장 λ1, λ2, λ3, …마다의 광으로 분리되고, 분리된 각 파장 λ1, λ2, λ3, …의 광이 각각 출사 도파로(86)를 구성하는 각 코어를 통하여 출력된다.
(응용예 5)
도 39는 한쪽의 광통신기에서 송신된 신호를 광 도파로에 의해 송신하고, 다른쪽의 광통신기에서 수신하기 위한 시스템이다. 즉, 이 통신 시스템은, 광 도파로(91)의 양측 단부에, 각각 광통신기(92, 93)를 설치하고 있다. 광 도파로(91)는, 도 40에 도시한 바와 같이, 복수개의 코어(94)를 매립한 것으로서, 양 단면으로부터 단부 윗면에 걸쳐서 경사 45°의 각도로 컷트되어 있다. 광통신기(92)는, 발광부(95)와 LSI로 이루어지는 제어 회로(96)를 구비하고 있고, 발광부(95)는 도 41에 도시한 바와 같이, 각 코어(94)의 단면의 바로 아래에 해당하는 위치에 발광 다이오드나 반도체 레이저 등의 발광 소자(97)가 배열되어 있다. 마찬가지로, 광통신기(93)는, 수광부(98)와 LSI로 이루어지는 제어 회로(99)를 구비하고 있고, 수광부(98)는 각 코어(94)의 단면의 바로 아래에 해당하는 위치에 포토다이오드 등의 수광 소자(도시 생략)가 배열되어 있다.
그리고 제어 회부(96)에 의해 각 발광 소자(97)가 발광되고, 각 발광 소자(97)로부터 바로위를 향해 광신호가 출력되면, 이 광신호는, 도 41에 도시한 바와 같이, 광 도파로(91)의 하면으로부터 광 도파로(91) 내로 들어가 각 코어(94)의 경사 단면에서 전반사되고, 코어(94)의 광축 방향에 따라 진행된다. 코어(94)의 타단에 달한 광신호는, 코어(94)의 경사 단면에서 전반사됨으로써 아래쪽을 향하게 되고, 광 도파로(91)의 하면으로부터 각 수광 소자를 향해 출사된다. 아래쪽으로 출사된 광신호는 수광부(98)의 각 수광 소자에서 수광되고, 제어 회로(99)에서 소정의 신호 처리가 시행된다.
또한 도 42에 도시한 것은 다른 구조의 통신 시스템이다. 이 시스템에서 사용되는 광 도파로(91)는, 양 단면으로부터 단부 하면에 걸쳐서 경사 45°의 각도로 컷트되어 있다. 광통신기(92)의 발광부(95)는, 도 43에 도시한 바와 같이, 각 코어(94)의 단면의 바로위에 해당하는 위치에 발광 다이오드나 반도체 레이저 등의 발광 소자(97)가 배열되어 있다. 마찬가지로, 광통신기(93)는, 각 코어(94)의 단면의 바로위에 해당하는 위치에 포토다이오드 등의 수광 소자(도시하지 않는다)가 배열되어 있다.
그리고 이 통신 시스템에서도, 제어 회부(96)에 의해 각 발광 소자(97)가 발광되고, 각 발광 소자(97)로부터 바로 아래를 향해 광신호가 출력되면, 이 광신호는, 도 43에 도시한 바와 같이, 광 도파로(91)의 하면으로부터 광 도파로(91) 내로 들어가서 각 코어(94)의 경사 단면에서 전반사되고, 코어(94)의 광축 방향에 따라 진행된다. 코어(94)의 타단에 달한 광신호는, 코어(94)의 경사 단면에서 전반사됨으로써 윗쪽을 향하게 되고, 광 도파로(91)의 윗면으로부터 각 수광 소자를 향해 출사된다. 윗쪽으로 출사된 광신호는 수광부(98)의 각 수광 소자에서 수광되고, 제어 회로(99)에서 소정의 신호 처리가 시행된다.
또한 도 44의 (a)에 도시한 바와 같이 광 도파로(91)의 단면을 원호 형상 내지 포물선형상으로 만곡시키거나, 도 44의 (b)에 도시한 바와 같이 코어(94)의 단부에 렌즈부(100)을 마련하여 두면 집광 작용을 갖게할 수가 있어서, 발광 소자로부터 코어 내로 입사된 광이나, 코어로부터 수광 소자로 출사된 광을 집광시킬 수 있다.
본 발명의 광 도파로에 의하면, 스탬퍼를 이용한 복제법 등에 의해 광 도파로를 용이하게 제작할 수 있다. 게다가, 코어의 양측의 영역에서는, 코어 재료를 상당히 얇게 할 수 있기 때문에, 코어 재료의 이탈이 있더라도 코어 내의 광신호가 누설되기 어려워, 광 도파로의 광전송 품질을 양호하게 유지할 수 있다.

Claims (17)

  1. 클래드 부분의 계면에 마련한 오목부에 코어 재료를 충전하고, 해당 코어 재료를 틀면(mold surface)으로 가압하여 코어를 형성한 광 도파로에 있어서,
    상기 클래드 부분의 계면에 연통되는 적어도 하나의 공간을 가지며, 또한 상기 오목부와 상기 공간과의 사이의 최단거리를 5㎛ 이상 5mm이하로 하는 구성으로 함으로서, 상기 공간에 상기 클래드 부분의 계면에서 상기 틀면에 의해 압출된 코어재료가 유지되며, 또한 상기 클래드부분의 계면에 있어서의 코어 재료의 두께가 3㎛이하로 되는 것을 특징으로 하는 광 도파로.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 공간의 용적은 상기 오목부의 용적보다도 큰 것을 특징으로 하는 광 도파로.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 공간의 평면적은 상기 오목부의 평면적보다도 큰 것을 특징으로 하는 광 도파로.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 공간은 상기 코어에 따라 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 광 도파로.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 공간은 대기에 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 광 도파로.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 공간의 가장 깊은 개소에 있어서의 상기 클래드 부분의 두께가 7㎛ 이하로 되어 있는 것을 특징으로 하는 광 도파로.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 공간의 깊이가 상기 클래드 부분에 마련된 오목부의 깊이보다도 깊게 되어 있는 것을 특징으로 하는 광 도파로.
  12. 계면에 오목부를 갖는 복수의 클래드 부분을 형성하고, 기판의 윗쪽으로부터 코어 재료를 적하(drop down)하여 해당 코어 재료를 틀면으로 눌러 펼침으로써 상기 오목부에 코어 재료를 충전시켜 코어를 형성하고, 또한 상기 클래드 부분을 개별적으로 분리하여 형성된 제 1항에 기재된 광 도파로에 있어서,
    상기 공간의 측벽면이 경사되어 있는 것을 특징으로 하는 광 도파로.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 기재된 광 도파로와, 해당 광 도파로의 접속 수단이 되는 커넥터를 구비한 것을 특징으로 하는 광통신용 부품.
  14. 클래드 기판의 표면에 코어 형성용의 오목부를 마련하고, 클래드 기판의 표면 또는 스탬퍼의 틀면에 공간을 마련하여 두는 단계와,
    클래드 기판의 상기 오목부에 코어 재료를 공급한 후, 스탬퍼의 틀면과 상기 클래드 기판을 서로 가압시켜서 상기 오목부 내에 코어를 형성하는 동시에, 상기 오목부와 상기 공간의 중간에서 클래드 기판과 스탬퍼에 끼어진 코어 재료를 상기 공간으로 빠져나가도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 도파로의 제조방법.
  15. 스탬퍼의 틀면에 코어 형성용의 오목부를 마련하고, 클래드 기판의 표면 또는 스탬퍼의 틀면에 공간을 마련하여 두는 단계와,
    스탬퍼의 상기 오목부에 코어 재료를 공급한 후, 스탬퍼의 틀면과 상기 클래드 기판을 서로 가압시켜서 상기 오목부 내에 코어를 형성하는 동시에, 상기 오목부와 상기 공간의 중간에서 클래드 기판과 스탬퍼에 끼어진 코어 재료를 상기 공간으로 빠져나가도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 도파로의 제조방법.
  16. 제 14항 또는 제 15항에 있어서,
    상기 클래드 기판은 지지 기판의 위에 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 광 도파로의 제조방법.
  17. 제 14항 또는 제 15항에 있어서,
    복수의 광 도파로를 일체로 형성하고, 이 광 도파로의 집합체에 코어 재료를빠져나가게 하기 위한 공간을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 광 도파로의 제조방법.
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