JPH0287105A - 光導波路の作製方法 - 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〕 この発明は、光導波路の作製方法に関する。

〔従来の技術〕

光導波路は、コア（芯）とその外側に設けられたクラッ
ドとを備えていて、コアがクラッドよりも大きい屈折率
を有する材料で作られている。これにより、光導波路の
コアへ入射した光（入射光）は、コアとクラッドとの界
面で光学的全反射を繰り返し、コアに閉じ込められて伝
送されるようになっている。コア内を導波する光は、コ
アとクラッドとの屈折率の差が大きいほど、受光角度が
大きくなっても（入射角が小さくなっても）コアの外へ
漏れにくくなる。このため、コアとクラッドとは、屈折
率の差が大きいほど好ましい。

従来、光導波路は、主として、下記■または■の方法に
より作製されている。

■　コアが形成される溝の付いた成形物を射出成形など
により作り、この成形物をクラッドとし、その溝にクラ
ッドよりも屈折率の高い樹脂を用いてコアを形成する方
法。

■　硬化性上ツマ−を含浸させた樹脂シートのコアとな
る部分を光で硬化させ、コアとなる部分以外の部分の七
ツマ−を真空蒸発などにより揮発させることにより、コ
アとコア以外の部分とで屈折率差をつけて光導波路を形
成する方法。

クラフトとコアで屈折率差をつけるために、りランドに
は、一般に屈折率の低い材料を用いることが必要である
。たとえば、屈折率が１．４８以下の材料を用いること
が好ましい。低屈折率樹脂としては、フッ素系樹脂、シ
リコン系樹脂などが挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂は、その成形
が困難であるため、これらの樹脂を上記■の方法に用い
て溝付き成形物を得ることは困難である。他方、これら
の樹脂よりも成形が容易なポリメタクリル酸メチル（Ｐ
ＭＭＡ）は、屈折率が１．４９であるため、コアとの屈
折率との差が小さく、伝送時の漏れが大きいという問題
点を有する。

また、上記■の方法は、フォトリソグラフィー技術を利
用するため、工程が多くなり、製造コストが高くなる。

その上、クラッドとコアとの屈折率差が、モノマーとそ
の光硬化物との屈折率の差であって、非常に小さいので
、伝送時の漏れが大きいという問題点も有する。

すなわち、従来の光導波路の作製方法では、クラッドの
材料として、基板に通したものを選ぶと、屈折率がコア
よりも充分に低くならず伝播損失が大きくなり、反対に
、クラッドに適した材料は基板とするには成形性に欠け
るなどの問題点があり、高性能の光導波路が得られなか
った。

そこで、この発明は、高性能の光導波路を低コストで作
ることができる光導波路の作製方法を提供することを課
題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、この発明にがかる光導波路の
作製方法は、基板となる熱可塑性樹脂シートの表面の少
なくともコア形成部分に、クラッドとなる低屈折率の樹
脂層を形成しておき、前記熱可塑性樹脂シートを熱プレ
ス成形して、内面が前記低屈折率の樹脂層で囲まれたコ
ア用溝を形成し、同コア用溝にコアとなる高屈折率の樹
脂を埋め込むことを特徴とする。

〔作　　　用〕

この発明にかかる光導波路の作製方法は、コアを支持す
る基板と、クラッドとを別々の樹脂から作るようにする
ことにより、基板には基板に通した物性、たとえば、機
械的強度や耐熱耐湿性を有する材料を用い、クラッドに
はクラッドに適した物性、たとえば、低屈折率を有する
材料を用いることが可能である。このため、伝播損失の
少ない高性能の光導波路を作ることができるのである。

しかも、この発明では、熱プレス成形を利用してコア用
の溝を作るので、射出成形で溝付き基板を作り同溝中に
コアを形成して光導波路を得るという方法や、フォトリ
ソグラフィーにより露光現像を行ってから未硬化部分の
モノマーを真空蒸発させて光導波路を作るという方法に
比べて、低コストになる。

〔実　施　例〕

以下に、この発明を、その実施例を表す図面を参照しな
がら詳しく説明する。

第１図（ａ）〜（ｌｉｔ）は、この発明にかかる光導波
路の作製方法の１実施例の概略を工程順に表す、熱可塑
性樹脂シートｌを準備しく第１図＋８））、この熱可塑
性樹脂シートｌの表面にクラフトとなる低屈折率の樹脂
層（この樹脂層を以下「クラッド層」と言う）２を形成
する。熱可塑性樹脂シート１は、後で形成するコア６を
支持する基板（基材）となる。

クラッド層２を形成しておいた熱可塑性樹脂シーＩ−１
（複合シート１１）を熱プレス成形する（第１図（Ｃ）
）。熱プレス成形は、熱可塑性樹脂シートｌの樹脂の軟
化温度以上に加熱された金型３゜４を用いて行い、内面
がクラッド層２で囲まれたコア用溝５を形成する（第１
図（Ｃ１，（ｄ））。クラッド層２側に配される金型３
のコア形成部分に対面する部分には、コア用溝５に対応
した形状の凸部３１が形成されている。

形成されたコア用溝５にコア６を形成する（第１図（ｅ
））、たとえば、液状の硬化性高屈折率樹脂を溝５に注
型して硬化させる方法、熱可塑性樹脂を：ａ５に成形す
る方法が利用される。

コア６を形成してそのまま光導波路７としてもよいが、
コア６の表面の平坦性を高めるために、第２図（ａ）ま
たは（ｂ）にみるように、必要に応じて研磨を行う。こ
の研磨は、溝５からあふれでたコア材をけするだけでも
よく　（第２図（ａ））、基板１表面側に形成されたク
ラッド層２をもけずって基板１表面を露出させるように
してもよい（第２図（′ｂ））。さらに、必要に応じて
、コアの表面に、クラッドの役割を果たす低屈折率の樹
脂層をコーティングなどにより形成してもよい。また、
コア表面の傷付きを防止するための保護膜を必要に応じ
て作ってもよい。同保護膜がコア表面のクラッドを兼ね
るようにしてもよい。

熱可塑性樹脂シート１の樹脂層は、特に限定されないが
、たとえば、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリ
フェニレンサルファイド。ポリフェニレンオキサイド（
「ポリフェニレンエーテル」ともいう。以下ｒＰＰＯＪ
と言う）などのポリエーテル、ポリスルホン、ポリエー
テルスルホンなどの、いわゆるエンジニアリングプラス
チック、ＰＭＭＡなどが用いられるが、強度、耐熱性、
寸法安定性の面から前記エンジニアリングプラスチック
が好ましい、熱可塑性樹脂シートｌは、通常行われてい
る方法により作られればよく、その形成方法は特に限定
はない。熱可塑性樹脂シート１の厚みは特に限定されな
いが、０．５　ｍｍ以上が好ましい。０．５　ｍよりも
薄いと、強度的に弱くなり、コアを支持できなくなるお
それがある。なお、熱可塑性樹脂シート１は、いわゆる
シートに限定されず、いわゆる板と称されるようなもの
をも含む。

クラッド層２は、熱可塑性樹脂シート１の表面全体に形
成されていてもよいが、少なくともコアを形成しようと
する部分（コア形成部分）に形成されていればよい。ク
ラッド層２に用いる樹脂は、コアよりも低い屈折率を有
する樹脂であれば特に限定はないが、実用の面からは、
屈折率１．４８以下であることが好ましい。屈折率が１
．４８よりも大きいと、コアとの屈折率差が不充分で、
伝播損失が大きくなるおそれがある。クラッド層２に用
いる樹脂は、たとえば、フッ素系樹脂、シリコーン系樹
脂が挙げられるが、これらに限られない。クラッド層２
は、たとえば、熱可塑性樹脂シート１に前記樹脂を塗布
して（コーティングして）固化（硬化も含める）させる
方法により形成される。クラッド層２の厚みは、特に限
定はないが、５〜５０．ｍとするのが好ましい。５ｎよ
りも薄いと、クラッドとしての機能が不充分であるため
、光の伝播損失が大きくなることがあり、５０μｌより
も厚いと、熱プレス成形しにくくなることがある。

複合シー）１１の熱プレス成形の条件は、熱可塑性樹脂
シート１の樹脂の軟化温度以上の温度で、コア用ｉ５が
形成されるだけの圧力であれば、特に限定はない。

コア６に用いる樹脂は、クラッド層２の低屈折率の樹脂
に比べて屈折率が大きい、好ましくは０゜０５以上、よ
り好ましくは０．１０以上大きい樹脂が挙げられる。た
とえば、屈折率１．５５以上のエポキシ樹脂、（メタ）
アクリル系樹脂などがコア６に用いられる。

なお、この発明は、上に述べた実施例に限定されない、
たとえば、コアは、１つの光導波路に少なくとも１つ形
成されていればよい。

この発明によれば、エンジニアリングプラスチックのよ
うな成形性の良い強靭な材料を基板に用いることができ
、しかも、成形性の悪い低屈折率樹脂（たとえば、フッ
素系樹脂、シリコーン系樹脂）も塗膜には容易に成形で
きるために、従来方法に比べて光導波路を非常に作製し
やすい。

以下に、この発明のより具体的な実施例および比較例を
示すが、この発明は下記具体的な実施例に限定されない
。

一実施例１− 熱可塑性樹脂シート１として、厚み２ｆｉのポリカーボ
ネート板を用い、第１図（ａ）〜（８１に示す方法によ
って光導波路７を作製した。

すなわち、前記ポリカーボネート板の表面全体に、フッ
素系樹脂塗料（旭硝子株式会社製の商標ルミフロンＬＦ
１００）を塗布して１００℃で２時間硬化させて、厚み
１０ｐｍのクラッド層２を形成した。次に、コア形成部
分にコア用溝５に対応する形状の凸部３１が形成された
金型３を、その凸部３１がクラッド層２に対面するよう
に配して１７０℃で熱プレス成形を行い、第１図（ｄ）
にみるような溝付きの複合シート１１を作製した。この
複合シート１１の溝５にエポキシアクリレート系紫外線
硬化性樹脂組成物を注型して窒素雰囲気中でｓｏｏｗ超
高圧水銀灯を用いて、１０分間で紫外線硬化を行い、幅
ＩＮ、深さ１１１ｍ、長さ４０龍の直線型コア６を形成
した。

前記エポキシアクリレート系紫外線硬化性樹脂組成物は
、エポキシアクリレート系紫外線硬化樹脂（大日本イン
キ化学工業株式会社製の商標ＵＥ８２００）６０重量部
、ベンジルアクリレート４０重量部、および、光重合開
始剤としてベンゾインジメチルエーテル２Ｍ量部を混合
したものであった。

一実施例２− 直線型コア口を形成するまでは実施例１と同様に行い、
さらに、コアのある表面側を研磨して表面粗度が０．１
μｍ以下となるようにし、さらに、その上に、前記ルミ
フロンＬＦ１００を塗布して、前記と同様にして乾燥、
硬化させてクラッド層を作り、光導波路を得た。

一実施例３一 実施例１において、ポリカーボネートの代わりにポリア
セクール樹脂を用い、熱プレス成形の温度を２００℃と
したこと以外は、実施例１と同様にして光導波路を得た
。

一実施例４一 実施例１において、ポリカーボネートの代わりに変性Ｐ
ＰＯ（ＧＥ社製の商標ノリル）を用い、熱プレス成形の
温度を２００℃としたこと以外は、実施例１と同様にし
て光導波路を得た。

一実施例５ 実施例１において、エポキシアクリレート系紫外線硬化
性樹脂組成物の代わりに熱硬化性エポキシ樹脂組成物を
用い、１３０″Ｃで４時間硬化させたこと以外は、実施
例１と同様にして光導波路を得た。

なお、ここで用いた熱硬化性エポキシ樹脂組成物は、ビ
スフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ株
式会社製の商標エピコート８２８）５０重量部、硬化剤
としてメチルへキサヒドロ無水フタル酸５０重量部、お
よび、硬化促進剤としてジアザビシクロウンデセンオク
チル酸塩（サンアボット株式会社製の商標Ｕｃａｔ　Ｓ
Ａ　１０２）通量を混合して用いた。

一比較例一 基板を兼ねたクラッドとして、厚み２龍のアクリル板（
ＰＭＭＡ製）を用い、表面に低屈折率樹脂をコーティン
グしないで、実施例と同様にして温度１７０℃で熱プレ
ス成形してコア用溝を形成し、実施例１と同様にしてコ
アを形成し、光導波路を得た。

実施例および比較例の各光導波路について、同じ条件の
もとで光の伝播損失を調べ、結果を第１表に示した。な
お、第１表には、それぞれの、コアの屈折率、コアの材
料の概要、クラッドの屈折率、クラッドの材料の概要、
基板の材料の概要、クラフトの厚み、基板の厚み、コア
の表面研摩の有無、表面のクラッド層の材料の概要も示
した。

第１表かられかるように、実施例の各光導波路は、クラ
ッドにはクラッドに通した低屈折率材料を用い、基板に
は基板に通した成形性の良い材料を用いることができた
ので、伝播損失の少ない高性能のものとなっている。比
較例の光導波路は、クラッドに適した材料を用いること
ができなかったので、伝播損失が高い。

〔発明の効果〕

この発明にかかる光導波路の作製方法は、以上に述べた
ようなものであるので、高性能の光導波路を低コストで
作ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅｌはこの発明の光導波路の作製方法
の１実施例の概略を工程順に表す断面図、第２図ｔａｌ
は別の実施例により得られた光導波路の断面図、第２図
（ｂ）はさらに別の実施例により得られた光導波路の断
面図である。 ■・・・熱可塑性樹脂シート　２・・・クラッドｒｆｉ
５・・・コア用溝　６・・・コア　？、１７．２７・・
・光導波歇

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　光が伝わるコアが基板に埋め込まれて形成されてい
   る光導波路を作製する方法において、前記基板となる熱
   可塑性樹脂シートの表面の少なくともコア形成部分に、
   クラッドとなる低屈折率の樹脂層を形成しておき、前記
   熱可塑性樹脂シートを熱プレス成形して、内面が前記低
   屈折率の樹脂層で囲まれたコア用溝を形成し、同コア用
   溝にコアとなる高屈折率の樹脂を埋め込むことを特徴と
   する光導波路の作製方法。