JPH0736049B2

JPH0736049B2 - 光導波路デバイスへの光ファイバの結合方法

Info

Publication number: JPH0736049B2
Application number: JP26413091A
Authority: JP
Inventors: リィーブースブルース
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co; EIDP Inc
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1990-10-11
Filing date: 1991-10-11
Publication date: 1995-04-19
Anticipated expiration: 2010-04-19
Also published as: CA2052823A1; JPH04258904A; EP0480477B1; EP0480477A3; DE69119531T2; DE69119531D1; EP0480477A2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光導波路デバイスへの
光ファイバの結合方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、光通信システムでは、通信文（メッセージ）は典型
的には光ファイバを通してレーザあるいは発光ダイオー
ドのような発光源により発生された光周波数の搬送波に
より伝送される。このような光通信システムは、通信チ
ャネル数を多数増加することが可能で、また通信文伝送
用に高価な銅ケーブル以外の他の材料を用いることが可
能であるというように、他の通信システムを越えたいろ
いろな利益を提供するので、最近とみに注目されてい
る。

【０００３】光回路の開発が進むにつれて、一つの光フ
ァイバから他の光ファイバへ、または一つの導波路デバ
イスから他の導波路デバイスへ、光波を結合、分割、切
り替えおよび変調することができる光導波路デバイスを
得ることが必要になってくる。そのようなデバイスの例
としては、米国特許第３，６８９，２６４号、同第４，
６０９，２５２号、および同第４，６３７，６８１号明
細書を参照のこと。

【０００４】光デバイス相互の接続にはこれまでずっと
問題があった。一つの方法はファイバあるいは他の構造
（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）を溶融もしくは溶解す
ることであり、例えば、双方とも、その結果、一つのフ
ァイバもしくは構造からの光は、結合されたファイバま
たは構造を通過することができる。しかしながら、この
ような溶融工程においては、最終構造の溶融の程度や正
確な幾何学的配列や再現性を制御することが難しい。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、光導波路デバ
イスへの光ファイバの結合方法に関するものである。さ
らに詳しくは、本発明は、第１の導波路と、第２の導波
路を有する光デバイスに対向する第１の終点および第１
の中心軸と、第２の終点および第２の中心軸と、を有す
る光ファイバの結合方法に関するものであり、前記第２
の終点の前面に対称的で、前記第２の導波路方向にほぼ
平行な方向に、前記ファイバを受けるに好適な、ほぼ矩
形な断面の開口を形成する工程と、液体状接着性光高分
子を前記開口に導入する工程と、前記第１および第２の
終点を所定の距離だけ離し、前記第１の中心軸を前記第
２の中心軸にほぼ一致させるように、前記デバイスの前
記開口に前記ファイバを挿入する工程と、所定の温度に
まで昇温する工程と、および前記昇温後の温度が、該温
度より低い温度範囲に前記デバイスの光学的スループッ
ト振動（ｏｐｔｉｃａｌ−ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｏｓ
ｃｉｌｌａｔｉｏｎｓ）に対する温度を低下させるほど
に充分高いことを満たした状態で、前記液体状接着性光
高分子を光硬化させる工程と、を有することを特徴とす
る。

【０００６】好ましくは、前記光導波路デバイスは、導
波路を含む光高分子中間層の積層体と、光高分子外部包
装層の積層体とから構成される。さらに好ましくは、前
記光ファイバの直径は、前記デバイスの矩形開口の側部
より充分に長く、その結果、前記ファイバと前記光導波
路デバイスとが結合される場合には、前記第１の導波路
と前記第２の導波路との自己芯合わせが確実に行われ
る。

【０００７】さらに好ましくは、前記昇温工程は、二つ
のレベルにおいて、すなわち、前記開口に前記ファイバ
を挿入する間に生じる積層の剥離を防ぐに適した低温レ
ベルと、前記光学的スループット振動に対する温度を低
下するに適した高温レベルとにおいて、行われる。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、光導波路に光ファイバを高
い芯合わせで、容易に結合することができ、優れた導波
特性を有する光素子製品を提供することができる。

【０００９】

【実施例】本発明は、光ファイバを光導波路デバイス
に、前記導波路の前面に位置されるとともに対称的に配
置された開口を介して、結合する方法に関するものであ
る。このことは、前記デバイス中に埋め込まれている導
波路と前記光ファイバとの芯合わせを大いに容易にし
て、導波路の芯合わせやその他に要求される精密でかつ
非常に高価な装置の必要性が低減される。

【００１０】ここに前述した必要性に適合するあらゆる
型の光導波路デバイスが本発明に従って用いられるとし
ても、図１ないし図１３の詳細な説明に記載されたデバ
イスは、導波路の本質的により正確な位置合わせに役に
立ち、それ故に、それらのデバイスは好適である。

【００１１】図は簡単のため基本的な光導波路デバイス
のみを図示しているが、個々のデバイスの複雑さの程度
が本発明に悪い結果をもたらすことはない。

【００１２】以下の詳細な説明を通じて、全ての図面に
おいて同じ部分には同じ参照番号を用いている。さら
に、「素子」という用語は、最終の光導波路デバイスの
構成要素を示すのに用いられている。

【００１３】図１を参照すると、素子として、支持部材
２上に除去可能に付着され、実質的に乾いた光硬化性フ
ィルム１からなる構成が図示されている。フィルム１は
第１表面３と第２表面４とを有する。支持部材２も同様
に第１表面５と第２表面６とを有する。支持部材２の第
１表面５はフィルム１の第１表面３と除去可能に付着さ
れている。フィルム１と支持部材２の表面３，４，５お
よび６は、好ましくは、実質的に平坦である。

【００１４】フィルム１は、２マイクロメータ（μｍ）
から１５マイクロメータまでまたはそれ以上の範囲、好
ましくは４．５マイクロメータから８．０マイクロメー
タまでの範囲、さらに好ましくは約５．３マイクロメー
タの厚さを有する。

【００１５】図２，図３および図４を参照すると、本発
明に従う好適なデバイスの製造方法の最初の工程は、フ
ィルム１の少なくとも第１の領域７を露光してフィルム
１内に少なくとも一つのモノマーを重合させ、かつ領域
７の屈折率を変えることで、少なくとも第１の導波路を
形成することを含む。「導波路」という用語は、放射エ
ネルギーを伝送する全領域を含むものであると、当業者
により定義されている。技術的には、感光された領域の
ごく間際の幾らかの範囲も、ほぼ導波路であると見なし
得ることにより、この導波路は、包含している。露光す
ることにより、重合反応が露光領域に引き起こされる。
露光領域と非露光領域との間に、少なくともそれらの領
域の界面近傍で、相互拡散が生じている、と考えられ
る。この相互拡散は、露光領域の密度を変え、典型的に
は増加させて、屈折率を変えてレンズ状の露光領域を形
成し、これが自己収束的に光を導いて、マスク領域また
は光ビーム幅とほぼ同じ寸法の狭くて滑らかな壁で囲わ
れた導波路を形成する。この第１の工程を実行する三つ
の方法が、図２、図３および図４に図示されている。図
２において、収束レーザ光源８は、領域７を露光して導
波路を形成する。平行移動機構９は、レーザ光源８、支
持部材２あるいはその両方を移動するために、レーザ光
源８および／または支持部材２と連結され、所望のおよ
び／または所定のパターンを有する導波路を形成する。
ここで、露光された領域７は、充分に長く伸びた箱形の
形状であり、この領域７の縦方向の中心を通る光軸１０
を有している。この光軸または中心軸１０に直角な感光
領域７の物理的断面は、ほぼ長方形である。領域７の両
側にはフィルム１の露光されなかった領域１１が残存し
ている。

【００１６】図３は、領域７−１を露光する他の方法を
示している。ここで、非収束レーザ光源８−１は、化学
線を図１の素子の方向へ大ざっぱに向けている。不透明
なマスク１２がレーザ光源８−１とフィルム１との間に
配置され、典型的には第２のフィルム表面４に接触し覆
うように配置される。このマスク１２は、少なくとも一
つのパターンエリア１３を有し、そのエリア内を光源８
−１からの化学線を通過させて領域７−１を露光させ
る。このパターンエリア１３は、所望のあらゆる形状を
備えることができ、図３に示したほぼＹ字形状を含んで
いる。

【００１７】このエリア１３を通って領域７−１を露光
すると、ほぼＹ字形状の導波路が形成されることにな
る。さらに包括的に記述すると、この領域は、入口光ま
たは出口光に適用される一方の複数（例えば、２，３，
４…個）の端部に接続される、入口光または出口光に適
用される他方の一つの端部を有する。図２の場合と同様
に、フィルム１内に非露光領域１１−１が残存する。

【００１８】本方法の露光工程を実施する第３の方法
は、図４に示されている。ここで、光源８−２からの化
学線は不透明なマスク１２−１を通ってフィルム１の第
１領域７−２と第２領域７−３を露光する。このマスク
１２−１は、それぞれ光を透過させて領域７−２と７−
３を露光させる第１のエリア１３−１と第２のエリア１
３−２を有する。第２エリア１３−２は、第１エリア１
３−１に接近し、かつある程度平行している。従って、
露光後は、その露光された第２領域７−３とこれと対応
する導波路とは接近しており、また露光された第１の領
域７−２とこれと対応する導波路とに対してある程度平
行している。この結果、これらの導波路は、他の導波路
内に注入された光を次第に漏出あるいは結合することに
より、導波路の一つに注入された光の束の間の結合を示
すように配置することができる。

【００１９】これらの好適な方法の各々において、露出
後に、フィルム１の第１表面３と第２表面４は実質的に
平坦のまま残る。これが次にフィルム表面に層を積層す
るのを容易にする。そのようなものとして、図２，図３
および図４は、光導波路デバイスを製造するのに有用
な、ひいては、光集積システムに役に立つ光導波路素子
の作成を示している。

【００２０】図５は露光工程に続く随意な工程を示す。
露光工程の結果として得られる素子は、広帯域の紫外線
のような光で均一照射（フラッド）することができる。
これが、フィルム内の少なくとも一つのモノマーの幾分
か、典型的にはフィルム内の一つまたは全部のモノマー
のほとんどまたは全てを重合する。これにより支持部材
２の容易な除去あるいは付着を許容できよう。この結果
得られる光導波路素子は、本発明において好適に使用さ
れる光導波路デバイスを製造するのに同様に用いること
ができる。

【００２１】次に、図６を参照すると、第１の実質的に
乾いた光硬化性層１４が第２フィルム表面４に積層され
ている。第１層１４はそれぞれ第１表面１５と第２表面
１６を有する。第１層１４の第１表面１５は、これら第
１表面１５と第２フィルム表面４とを密着させて置き、
ローラで制御可能に圧力を加えてフィルム１と層１４間
にある空気を除去することにより、第２フィルム表面４
に積層される。第１層１４は粘着性がある。もし、図５
に示した光均一照射工程（フラッディング工程）が実行
されていないならば、フィルム１もまた粘着性がある。
従って、フィルム１と第１層１４は互いに容易に接着す
る。支持部材１７は、第１層１４の第２表面１６と除去
可能に接着される。図６は、本発明において好適に使用
される光導波路デバイスを製造するのに有用な他の光導
波路素子を示している。

【００２２】図７は、均一照射される素子に図６に関し
て記述したような修正がなされている以外は、図５で示
したと同様な随意な均一照射工程を示している。最初の
積層工程の結果得られた素子は、広帯域紫外線のような
光で均一に照射することができる。これが、第１層１４
内の少なくとも一つのモノマーの幾分か（典型的には一
つまたは全部のモノマーのほとんどまたは全て）を重合
し、また（もし、以前の均一照射工程によりすでに重合
されてないならば）、さらにフィルム１内の少なくとも
一つのモノマーの幾分かを重合する。広範囲にわたる架
橋あるいは重合が、フィルム１のモノマー（単数または
複数）と隣接する層１４のモノマー（単数または複数）
間で生じ、拡散した境界線あるいは境界領域を形成す
る。この結果得られる光導波路素子は、また本発明に従
った光導波路デバイスを製造するのに役に立つ。

【００２３】図８は、フィルム１の第１表面３から支持
部材２を除去する次の工程の後の素子を示す。

【００２４】次に、図９に示すように、第２の実質的に
乾いた光硬化性層１８が、フィルム１の第１表面３に積
層される。この第２層１８は、第１表面１９と第２表面
２０をそれぞれ有する。第２層１８の第１表面１９は、
この第１表面１９とフィルム第１表面３とを密着させて
置き、ローラで制御可能に圧力を加えてフィルム１と第
２層１８の間にある空気を除去することにより、フィル
ムの第１表面３に積層される。第２層の表面１９および
２０は粘着性であり、したがって、フィルム１に容易に
接着する。支持部材２１は第２層の第２表面２０に除去
可能に接着する。

【００２５】図１０は、広帯域紫外線のような光を均一
に照射することにより、図９に示した構造を硬化する工
程を示す。本出願では、用語“広帯域紫外線”は、約３
５０から４００ナノメータのスペクトル領域内の光を意
味するものである。この工程は、数分間、好ましくは５
分間で行われるが、さらに長く続けることができる。こ
の工程がもし最初の均一照射工程であるならば、この工
程は、フィルム１内の残存領域１１と第１層１４と第２
層１８のそれぞれにおける少なくとも一つのモノマー
（典型的には一つまたは全部のモノマーのほとんどまた
は全て）の最初の重合である。この工程ではさらにフィ
ルム１の領域７内の少なくとも一つのモノマーを重合す
る。もしこの工程が最初の均一照射工程でないならば、
この工程は第２層における少なくとも一つのモノマーを
重合し、また素子に残存している少なくとも一つのモノ
マーを重合し続ける。

【００２６】ある架橋あるいは重合が、以前に重合した
フィルム１と第２層１８におけるモノマー（単数または
複数）との間に生じて、フィルム１が光により以前に均
一照射されていなかった場合よりも明白となるような境
界線あるいは境界領域を形成する。さらに、もしこれが
最初の均一照射工程でないならば、例えば、もしバッフ
ァ層１４が図７に示したように均一照射することにより
予め硬化されていたならば、図１０に示した素子のフィ
ルム１とバッファ層１８とを、最初支持部材２１、層１
８、フィルム１、層１４、次いで支持部材１７を通して
均一照射することによって、硬化することが好ましい。
換言すれば、該構造体は、以前硬化された層もしくはフ
ィルムより先に、光が未硬化の層もしくはフィルムを通
過するように、均一照射される必要がある。

【００２７】さらに、バッファ層の任意の一層またはす
べての層と中に導波路が形成されたフィルムとを、該バ
ッファ層もしくはフィルムが他の部分に積層される前に
光で均一照射することにより、硬化させることができ
る。この結果、光集積システムに有用な、積層され硬化
されたマトリックス中に少なくとも一つの埋め込みチャ
ネル導波路を有する装置が得られる。

【００２８】図１１は、図９に示された構造を加熱によ
って硬化させる他の可能な工程を示すものである。実際
に、均一照射工程の前後に組み合わせて、あるいは均一
照射工程に代えて、各層およびフィルムを加熱して、デ
バイスを硬化させ、あるいは硬化したデバイスをさらに
硬化させることができる。この加熱工程は、約５０℃〜
２００℃の範囲、好ましくは約９０℃〜１５０℃の範囲
の温度で、数分間、好ましくは５分間、行われる。

【００２９】光硬化可能な組成物は、一般的に１００℃
以上の温度よりも１００℃までの温度に対して感度が悪
い。しかしながら、せいぜい５０℃の温度でも、その組
成物が当該温度に十分な時間保持されていれば、硬化が
始まる。硬化時の温度が１００℃を越すと、開始された
熱硬化は著しく増加する。

【００３０】硬化工程後、オースジェナインタファコ
顕微鏡（ＡＵＳＪＥＮＡＩｎｔｅｒｐｈａｋｏＭｉ
ｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって測定された局在した導波路
領域における最大屈折率の増加は、５５１ナノメータの
波長で測定された０．００１から０．４０の範囲でフィ
ルム１内で発生する。局部的な屈折率の増加Δｎは、従
来のシェアリング（ｓｈｅａｒｉｎｇ）干渉顕微鏡技術
によって得られ、Δｎは次の等式を使った有効な平均で
あるように、フィルムを介して均一な屈折率のシフトを
仮定して計算される。

【００３１】ｆλ＝Δｎｄｆ＝ａ／ｂａλ／ｂ＝ｎｄここで、ｄは仮定された導波路の厚さ、一般にフィルム
の厚さ、ａは周囲に関連した導波路の最大干渉縞移動ｂ
は干渉縞の間隔、λは顕微鏡における光の波長、０．５
４６μm である。

【００３２】この局部的な屈折率の増加は、例えば、米
国特許第４９４２１１２号に記載されているように、ホ
ログラフィー的に製造された回折格子から測定された屈
折率調整（ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘｍｏｄ
ｕｌａｔｉｏｎ）と対比され、混合されるべきではな
い。

【００３３】硬化工程後、導波路は、０．６〜１．６マ
イクロメータの範囲の波長光を透過する。単一モード操
作のための１．３マイクロメータの波長光を有効に透過
する。また硬化工程後、導波路内およびその近傍を除く
マトリックスの最大屈折率は、隣接する層あるいは異な
った屈折率のフィルムからの層間拡散の定式化および／
または大きさに依存する白熱光源からの白光で測定する
と、１．４５〜１．６０の範囲にある。屈折率はカール
ツァイス製のＡＢＢＥ屈折率計を用いて決められる。

【００３４】支持体１７および２１は、図１２に示され
ているように、硬化工程から得られたデバイスから取り
除かれ得る。

【００３５】各均一照射工程後で、かつ支持シート除去
前の５〜１２０分間、好ましくは２０〜３０分間の遅延
時間が、層間拡散および重合化を促進するために望まし
い、ということが見出された。

【００３６】図１３は、典型的には硬化工程後に、図１
２に示されたデバイスを、加熱することによって、安定
化させる、選択的というより、むしろ好適な工程を示
す。この加熱工程は、同様に、約５０℃から２００℃の
範囲および、好ましくは約９０℃から１５０℃の範囲の
温度で、行う。しかしながら、この安定化工程は、硬化
工程より長く行う。好ましくは、この安定化工程は、約
２０分から２時間の範囲で、さらに好ましくは約１時間
で行う。この加熱は、そのデバイスに、環境的な一層の
安定性を保証する。さらに、この加熱は、結果として得
られるデバイスの特性の変更なしに幅広い温度範囲での
デバイスの操作を可能にする光学および機械特性の熱安
定性を提供する。

【００３７】図１２または図１３のデバイスにおいて
は、第１層１４および第２層１８は、それぞれ同一の厚
みを有する。というのは、フィルム１４および１８が実
質的に同一であり、このようにして“対称”要請を本来
実現するからである。本発明の目的のためには、同一の
厚みを確保する目的で、フィルムの同一ロールの隣接領
域からフィルム片１４および１８を選別して切断するこ
とが好ましい。

【００３８】この配列の利点の一つは、導波路または格
子のあるなしにかかわらず、各々の側面上に一個または
それ以上の実質的に乾燥した光硬化可能層もしくは光硬
化された層をつけ加え易く、どんな所望の厚みをも形成
し易く、さらに“対称”の要請を成就し易いことにあ
る。

【００３９】全ての層は、フィルム１と同じ材料から形
成することができる。そして、硬化されたデバイスの母
材は、導波路の内および近傍以外において、組成および
屈折率が充分に均一である。しかしながら、好ましく
は、硬化工程の後、導波路は、周囲より大きい約０．０
０５ないし０．０６０の屈折率を有する。もちろん、異
なった層およびフィルムに異なった材料を使用するしな
いに関わらず、各露出領域の組成および屈折率は、実質
上均一である。

【００４０】図１４および１６は、ガラス部３０−１と
通常ほぼ２５０マイクロメータの直径を有する外部保護
筒３６とからなる従来の光ファイバ複合構造３９を示す
ものである。本発明によれば、外部保護筒３６は重要で
はないが、ガラス部３０−１は実質的に重要である。そ
れ故、ガラス３０−１は、また、光ファイバ、ファイ
バ、ガラスファイバ、または光ガラスファイバと、これ
らの用語間の差異を含めることなく、呼ばれ得、前記用
語は同義語と考えられるべきものである。

【００４１】ガラスは、現時点において、光ファイバの
構造にとって有力な材料であるけれども、例えば、ポリ
メチルメタクリレートのような、類似の物理的特性を有
する構造の他の材料もまた、本発明の実施において使用
可能である。

【００４２】光ファイバは、導波路として機能するもの
であり、ファイバの残りの部分と異なった（通常より高
い）屈折率の中心領域７−１を有している。光ファイバ
の直径は、公称１２５マイクロメータであり、導波路の
直径は、約８〜９マイクロメータである。場合によって
は、公称６０マイクロメータを有する、導波路を囲んで
いる偏平なクラッド領域（不図示）が存在し、この領域
を通って、少量の光が、また、伝達される。偏平なクラ
ッド領域を有するまたは有しない光ファイバの全ての場
合において、実際のところ、幾分かの光は導波路の外に
放出する。光ファイバ３０−１は、もし偏平なクラッド
領域（不図示）を有する場合は、導波路と同様に、共通
の光または中心軸、さらに対称軸でもある軸A1-A1 によ
って特徴づけられる。光ファイバ３０−１は、第１の端
面４１−１を有しており、この端面は前記中心軸A1-A1
にほぼ垂直である。導波路７−１と第１の端面４１−１
との交差により、終点４０−１が決定される。

【００４３】図１５は、光導波路デバイス３８を示して
おり、このデバイスは導波路７を有している。導波路７
は、図１７に示されているように、第２の光または中心
軸A-A と第２の終点４０とを有している。また、ほぼ矩
形な断面の開口４２が示されており、この開口は、第２
の終点４０の前面に対称的に設けられ、導波路方向にほ
ぼ平行である。この開口は第２の端面４１を有してい
る。第２の終点４０は、また、導波路７と端面４１との
交差により決定され得る。「・・・・の前面に対称的に
設けられた・・・・」という表現によって、軸A-A が、
開口４２の矩形の断面に垂直であり、開口４２に沿った
あらゆる位置において開口４２の断面の対角線の交点を
通過する、ということを意味する。第２の終点４０に対
向して、好ましくは、挿入キャビティ６０があり、この
キャビティは、開口４２と一緒になって、“T ”形状を
なす。

【００４４】本発明の好適な実施例によれば、光導波路
デバイス３８の中間部分３０は、本説明の他の部分に説
明したように、形成されており、前記他の部分の説明で
は、導波路は、“導波路層”中に光イメージ化され、続
いて、この“導波路層”１を一対の“内部バッファ層”
１４と１８との間に挟み、さらに一対の“外部バッファ
層”１７と２１との間に挟む。各対の層は、好ましくは
同じ光高分子シートの隣接領域から選ばれ、その結果、
全ての実際目的のために厚みが同じである。この手順に
より、導波路７、したがって第２の終点４０が中間部分
３０の外表面４７と４９とから等距離にあることが、確
実となる。これらの表面は、また、互いにほぼ平行であ
る。

【００４５】開口４２の形成は、好ましくは、図１３に
より良く示されているように、スロットの形に除去する
ことにより行われる。開口４２は、レーザを用いること
により、より好ましくはエキシマレーザを用いることに
より、除去されることが、好ましい。エキシマレーザに
より除去された、ファイバの結合を受けるための溝また
は開口を得る方法は、イメージ処理および位置決めシス
テムを制御するコンピュータを含む。エキシマレーザ
は、矩形部材によってマスクされ、１５×の縮小レンズ
を通して光導波路デバイスの上に投射される。前記部材
の幅は、受動結合のための正しい溝幅が得られるまで調
整される。好適な本出願においては、この幅は、中間部
分３０の平面において、（コンピュータによって測定し
たところ）ほぼ１１５から１２５マイクロメータ幅であ
る。この幅は、中間部分３０の厚みとほぼ同じであり、
その結果、開口のほぼ四角な断面が形成される。“サン
プル”溝は、好ましくは、ワークエリアから離れて形成
される。このサンプル溝は、幅に対してデジタル化し、
分析される。すなわち、その中心と角度配向とは、イメ
ージ処理システムによって決定され、このイメージがデ
ータの残りと一緒に、他の導波路を芯合わせするのに使
用される予定の参照としてストアされる。この点におい
て、導波路は、視野中に運ばれ、光導波路デバイスは、
側方へおよび回転的に、反復的に、参照溝の芯合わせの
公差が側方に±０. ５、回転方向に±０. ２５度になる
まで芯合わせされる。そして、この導波路に対する実際
の開口は、誘導約２. ５J/cm² 、反復速度１０Hz、
３０秒で、除去される。この手順は、処理されるべき導
波路の残部上のストアされた参照開口イメージを用いて
繰り返される。挿入キャビティ６０もまた、同様の技術
を用いて形成される。

【００４６】開口４２と挿入キャビティとが除去された
後、パッキング層３２と３４は、中間部分３０の平行な
表面４７と４９との上に積層される。積層後、この積層
の前部はミクロトーム（microtome ；微小層切削）され
て、平坦な前側部５１（図１５）を構成してもよい。

【００４７】デバイス３８の開口４２と異なった層の周
辺複合積層体とのより詳しい断面視が図１８に示されて
おり、ここにおいて、“導波路層”１は、一対の“内部
バッファ層”１４および１８に、一対の“外部バッファ
層”１７および２１、そして一対のパッキング層３２お
よび３４との間に挟まれている。この場合に見られるよ
うに、開口４２の頂部と底部は、パッキング層３２およ
び３４により形成され、側部は、積層の残りの層で形成
されている。

【００４８】続いて、結合工程を説明すると、図１９に
てより明確であるように、光ファイバ３０−１は、ま
ず、挿入キャビティ６０に挿入、通過され、続いて、第
１の端面４１−１が第２の端面４１から所定の距離５０
を確保するまで、開口４２に挿入される。この距離は、
好ましくは、２ないし１０マイクロメータ、より好まし
くは４ないし６マイクロメータであるべきである。光フ
ァイバ３０−１の挿入を容易に行うには、ファイバの端
部に面取り部５２が設けられる。もし、第１の導波路７
−１を囲む偏平なクラッド領域（不図示）が存在する場
合は、好ましくは、このクラッド領域にまで前記面取り
部５２は到達するべきではない。この面取り部は、より
好ましくは、２ないし１０マイクロメータ、さらにより
好ましくは４ないし６マイクロメータの深さ５３を有す
るべきである。第１の導波路と第２の導波路７との芯合
わせまたはセルフセンタリングは、光ファイバ３０−１
の直径が開口４２の横断面の側部にほぼ等しい場合に達
成される。しかし、この芯合わせおよびセルフセンタリ
ングは、光ファイバ３０−１の直径が開口４２の四角い
断面の側部より幾分大きい場合に、より一層の再現性と
精度を確保することが可能となる。例えば、開口が１２
０マイクロメータの公称側部寸法を持つ場合では、光フ
ァイバの直径は、好ましくは２ないし１０マイクロメー
タ長く、より好ましくは４ないし６マイクロメータ長く
あるべきである。

【００４９】簡単な機械的な当接により各導波路端部間
のエアギャップ領域を除去できるので、液体を各導波路
の端部間に入れて前記ギャップを満たすことが最も望ま
しい。この液体は、包含された導波路の屈折率に可能な
限り近い屈折率を持つべきである。この液体は光ファイ
バと各デバイスと固定するために接着特性を持つことが
好ましい。接着性液体の硬化が光硬化性であり、この液
体が光硬化機構により硬化されることが、さらに一層好
ましい。これが好ましいのは、本発明のデバイス製造の
工程のほとんどが化学線を必要とするからであるばかり
でなく、さらに重要なことに、独立した加熱工程を前記
液体の硬化前にこの液体を膨張させるために用いること
ができるからである。さらに、同様のまたは一般の適切
なモノマーまたはオリゴマー、開始剤、および他の添加
剤を適当量選ぶことによって、より高精度とより広い調
合と条件許容度とを有する所望の屈折率に近似させ、一
致させることができる。熱架橋可能なポリマーもまた、
それらが本発明の実施に必要な加熱工程を妨げないよう
な温度で充分に架橋するかぎり用いることができる。こ
の接着性組成物を用いる技術は、本発明のデバイスにば
かりでなく、コネクター、カプラー、スプリッター、導
波路が埋め込まれたファイバ、や類似のもの、そしてこ
れらの組み合わせを含むものの結合のために、二つの埋
め込まれた導波路の自由端が、最近接もしくは当接する
ような他の全ての場合にも適用することができる。

【００５０】それゆえ、光ファイバ３０−１の挿入の前
または後に、光硬化可能な接着剤がファイバを固定し、
各導波路間のエアギャップをなくすために使用されるこ
とが好ましい。光ファイバを開口４２に挿入した直後
に、図２０にてよく分かるように、開口４２の四角い横
断面から光ファイバ３０−１の円形横断面を取り去った
結果、残留開口４３が後に残されることを理解すべきで
ある。したがって、残留開口４３は、挿入が行われた後
であっても、毛細管現象により、接着剤を受け入れるこ
とができる。しかし、接着剤は光ファイバの挿入工程前
に塗布することが好ましい。接着剤の塗布は、実施例に
おいて使用され、図２１に示されているように、マイク
ロチューブを用いて行うことができる。マイクロチュー
ブ６６を配置するには、ループをつくった細いワイヤを
用いることができる。このようなワイヤの一例として
は、直径１０ないし３０マイクロメータの不活性な金製
のワイヤがある。接着剤６８の液滴は挿入キャビティ６
０の極近辺に置かれ、その結果、この液滴はキャビティ
のリップ６９に重なる。濡れと表面張力現象により、接
着剤６８は、まず、開口４２を見たし、その後、キャビ
ティ６０に入る。良好な濡れを生じるためには、接着剤
は、光ファイバの表面張力と開口４２とキャビティ３０
−１の表面張力よりも低い表面張力を有するべきであ
る。光ファイバ３０−１の挿入に続いて、また、接着剤
６８の幾分かが、前部平坦サイド５１の前記光ファイバ
３０−１の周辺の小領域内にあふれ出すので、前記前部
平坦サイドもまた接着剤よりも高い表面張力を持つこと
が好ましい。モノマー、オリゴマー、ポリマー、開始
剤、連鎖移動剤および他の成分は、前記デバイスの製造
に使用され、ここに記載され、光学的に適合する液体を
製造するために使用され得、前記光学的に適合する液体
は、前述のように、光硬化された場合に、好ましくは接
着剤である。もちろん、他の全ての材料は、前述の要求
に適合するかぎり用いることができる。

【００５１】結合の強度をさらに向上させるためには、
図２２に示されているように、一つまたはそれ以上の対
のポケット６２および６４がまた開口４２に沿って除去
される。これらポケットは、液体接着剤を受け入れた
後、光ファイバ３０−１を開口４２内に一層強く固定す
るためのつなぎ止め位置として機能する。

【００５２】ポケットは、開口４２の縁から外方に、好
ましくは１０ないし５０マイクロメータ、より好ましく
は１０ないし２０マイクロメータである。これらポケッ
トは、端面４１から、好ましくは、ほぼ１００ないし２
００マイクロメータに位置される。したがって、ポケッ
ト６２および６４は、液体接着剤がさらに光導波路構造
とガラスファイバとに結合できる領域を生成するもので
あり、この領域は、光ファイバが容易に引き抜かれるこ
とを防止し、光ファイバを導波路インターフェイスに差
し込む助けをするプラグを提供し、熱により誘導された
剪断力下の偏位を防止する。

【００５３】特に、光ファイバ３０−１の直径が開口４
２の横断面の側部より大きい場合には、光ファイバ３０
−１を開口４２内に挿入する工程は、挿入を促進し、導
波路デバイス３８の各層の剥離を防止するために、室温
に比較して幾分高い温度で行われることが好ましい。こ
れら幾分上げられた温度で、導波路デバイス３８は、中
間部分３０の挿入を促進し、導波路デバイスの受容不可
能な歪みを生じることなく、挿入工程中の互いに連係し
た導波路７と７−１とのセルフセンタリングを妨害する
ことなしに、剥離を防止するにちょうどふさわしく、可
塑化もしくは軟化される。この工程には、４０〜５０℃
オーダーの温度が好ましい。

【００５４】換言すれば、熱を使用することにより、フ
ァイバ挿入中の材料の光軟化が与えられ、これは材料の
剥離から不当に高い力を防止することを助ける重要な部
分である。さらに、迅速な挿入もまた、液体接着剤が周
囲内部に拡散する時に膨張する可能性があるので、剥離
を防止するために重要である。さらに、膨張に対する挿
入のタイミングは、除去開口４２の幅の付加的公差を提
供することができ、この場合、幾分遅延した挿入が好ま
しい場合には、除去寸法の偏差により、幅は典型的な光
ファイバの幅より幾分大きく、もしくは１２４マイクロ
メータより大きくなる。考慮すべき重要なことは、誤っ
て小さい寸法除去されてなる開口中に光ファイバ３０−
１が挿入される時に、多くの場合、光ファイバ３０−１
からの過度の圧力を避けるべきことである。しかし、一
般に、光ファイバの迅速な挿入が好ましい。非重合液体
接着剤は、開口４２内で液体状態で非重合のままである
かぎり、開口の縁から削り屑を除去する傾向を有し得
る。この作用により開口それ自身の内部に浮遊削り屑の
収集が生じ得る。したがって、好適なファイバ結合技術
は、削り屑がスロットの端部に密集しないように、液体
接着剤の挿入直後にファイバを押し込み、迅速にファイ
バを導波路の前面に直接位置させることである。さもな
ければ、全ての削り屑を新しい液体接着剤により押し出
すことである。

【００５５】また、液体接着剤は、拡散領域内部に（公
称４０マイクロメータ）拡散し、膨張係数が公称１００
万分の１（１ppm ）であるガラスと、接着剤を含むとと
もに膨張係数が公称１００万分の１００ないし１２０
（１００ないし１２０ppm ）である光導波路デバイスと
の間の熱循環中の剪断力の分布を与える。この剪断力の
分布は、熱循環中、ガラスファイバ３０−１とデバイス
３８との接合が破壊されるのを防止するのを助ける。

【００５６】光ファイバ３０−１と光硬化可能な接着剤
とがつけられた後、温度がさらに一層高い所定温度点に
まで上げられ、接着剤の光硬化がこの高い温度点または
温度レベルにおいて行われることは、重要である。この
一層高い温度レベルは、前記所定の温度点より低い温度
にて結合されたデバイスの光学的スループット振動に対
する温度を低減もしくは防止するために適当に高くある
べきである。これらの振動は、それら自身を、デバイス
の温度が測定され、該温度が変化する場合の結合デバイ
スの光学的スループットの減少・増加の繰り返しサイク
ルとして、表す。今回使用の光高分子では、６０ないし
９０℃オーダーの温度が好ましい。６０℃より充分に低
い温度では、ポリマーの有効性が低下し、９０℃より充
分に高い温度では、導波路デバイスの目下使用されてい
る光高分子層が軟化しすぎる。振動（Fabry-Perot 様の
光学的振動）が、温度が変化した場合、ファイバ−導波
路間の開き、ギャップの形状によるものであり、それ
は、デバイスがガラスファイバの膨張係数に比べてほぼ
１００倍高い膨張係数を有するためである、ことが、出
願人によって、述べられている。そして、ギャップの厚
みは、温度により変化し、通過しようとする光の波長と
ギャップ厚との関係に従ってスループットに影響を及ぼ
す。一方、光硬化が上昇した温度で行われた場合には、
光高分子の複数層からなる、導波路デバイス３８は、光
ファイバ３０´に比べた場合に高度に膨張した状態にあ
り、開口４２は多量の液体光硬化性接着剤を受け入れ
る。したがって、この方法により形成された、結合デバ
イスが、温度が低下し続けて、より低い温度におかれた
場合、導波路デバイスの大きな収縮によって、高い圧縮
が出現する。この圧縮は、過剰な接着剤の塊を通り、光
ファイバ３９のガラス部分３０−１上に与えられ、その
結果、ギャップの形成が阻止される。

【００５７】しかしながら、指摘すべきことは、ギャッ
プ形成の仮説によって、これら振動現象を説明する試み
は、本発明の範囲を限定するものとして解釈するべきで
はないことである。

【００５８】光硬化性接着剤の組成における接着促進剤
の使用は、大変重要であり、そのため、結合は、不利な
状況下で行うことが可能となる。好適な接着促進剤は、
シラン系促進剤であり、というのは、これらが主にガラ
スの接着を促進するからであり、本発明において、ガラ
スの接着というのは、接着の失敗が生じる場合の、通
常、接着の弱点であるからである。

【００５９】メタクリルオキシプロピルトリメトキシシ
ランが好適である。他の光重合性シラン接着促進剤の例
としては、本発明の実施に用いることのできるものとし
て、以下のものが挙げられるが、これらに限定されるわ
けではない。

【００６０】メタクリルプロピルトリメトキシシラン、
メタクリルオキシプロピルトリス（ビジルジメチル−シ
ロキシ）シラン、メタクリルオキシプロピルトリスメト
キシメトキシシラン、メタクリルオキシプロピルトリク
ロロシラン、メタクリルオキシプロピルメチルジエトキ
シシラン、メタクリルオキシプロピルメチルジクロロシ
ラン、メタクリルオキシプロピルジメチルエトキシシラ
ン、メタクリルオキシプロピルジメチルクロロシラン、
メタクリルオキシプロピルビストリメチルシロキシメチ
ルシラン。

【００６１】接着剤の組成におけるシラン促進剤の濃度
は、０. ５ないし９７重量％の広い範囲で可能である。
さらに好ましい範囲は、１ないし２５重量％であり、さ
らにより好ましい範囲は、８ないし１６重量％である。

【００６２】ここで、使用している光硬化可能なベース
層およびバッファ層は熱可塑性組成物であり、この熱可
塑性組成物は化学線照射にさらされると、高分子量の架
橋体もしくは重合体となり、屈折率およびレオロジー特
性が変化する。望ましい光硬化可能な材料は、Ｈａｕｇ
ｈによる米国特許第３，６５８，５２６号に開示されて
いるような光重合組成物である。さらに好ましい材料
は、すべて１９８８年１２月２３日に出願され、すべて
イー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カン
パニーに譲渡された米国特許第４，９４２，１０２号、
および４，９４２，１１２号、および同時継続出願中の
出願番号０７／２８８，９１６号に記載されている。こ
れらの材料において、一つのエチレン様不飽和基を、通
常末端位置に含む組成物の遊離基付加重合および架橋化
により、組成物を硬化，不溶化する。この光重合組成物
の感度は、該組成物を所定の放射線源、例えば可視光に
対して増感する成分を含有していてもよい光重合開始系
によって高められる。従来、バインダは、本発明におい
て使用される間に基体や層がどんな物理的性質を持つか
という点で実質的に乾いた光重合可能なベースまたは層
の最も重要な成分である。このバインダは、露光前のモ
ノマーと光重合開始剤を含有する媒体として働き、基準
屈折率を与え、かつ露光後はベース層やバッファ層に必
要な物理的および屈折率特性に寄与する。屈折率の外に
凝集性，接着性，可撓性，拡散性，引張強度が、バイン
ダがベース層またはバッファ層に使用するのに適してい
るか否かを決定する多くの性質のうちのいくつかのもの
である。

【００６３】乾いたベースまたは層の光硬化可能な素子
に均等であると期待されるのは、Ｃｅｌｅｓｔｅによる
米国特許第３，５２６，５０４号に記載されているよう
な光二量化可能または光架橋可能な組成物、または硬化
が遊離基開始型以外の機構により行われる組成物であ
る。

【００６４】光硬化可能ベースまたは層は、均一な厚み
の固体シートであるが、３つの主な成分、すなわち、バ
インダとして知られている固体で溶媒可溶で予め成形さ
れた高分子材料と、高分子材料を生成するための付加重
合が可能なエチレン様不飽和モノマーの少なくとも一種
であって屈折率がこの高分子材料すなわちバインダと実
質的に異なるものと、化学線照射によって活性可能な光
開始剤系と、から構成されている。ベースまたは層は固
体組成物であるけれども、最終的な均一処理により、通
常、化学線照射に更に均一に露光することにより、成分
が定着もしくは破壊されるまで、成分はイメージ露光の
前、中、後に亙って相互拡散する。更に、相互拡散は他
の不活性な可塑剤組成物を組み込むことにより促進させ
ても良い。液状モノマーに加えて、この組成物は固体組
成物中において相互拡散することができ、この液状モノ
マーと反応してバインダーの屈折率よりもシフトした屈
折率を有する共重合体を形成することのできる固体モノ
マー成分を含有してもよい。

【００６５】本発明においてベース層またはバッファ層
として有用な好適な組成物として、予備成形した高分子
物質および液状モノマーが選ばれる。その結果、予備成
形した高分子物質か該モノマーは本質的には置換型また
は非置換型フェニル、フェノキシ、ナフチル、ナフチル
オキシ、芳香族を１〜３個有する複素環式芳香族からな
る基からの１個またはそれ以上の成分を含有する。ここ
で、残りの成分は本質的に特定の成分はない。モノマー
がこれらの成分を含有する場合、光重合系を以下「モノ
マー指向系」と呼び、高分子材料がこれらの成分を含有
する場合、光重合系を以下「バインダ指向系」と呼ぶも
のとする。

【００６６】本発明に好適な安定した固体の光重合性組
成物を、「モノマー指向系」と「バインダ指向系」に関
係づけて、さらに詳しく説明する。「モノマー指向系」
はベース層に好ましい。

【００６７】モノマー指向系のモノマーは、付加重合可
能であるとともに、沸点が１００℃より高い液状のエチ
レン様不飽和化合物である。このモノマーは、フェニル
基，フェノキシ基，ナフチル基，ナフチルオキシ基、芳
香環を１〜３個有する複素環式芳香族基，塩素または臭
素のいずれかを含有している。このモノマーは、少なく
とも一つのこのような成分を含有し、液状である限り、
前述した群の成分と同じまたは異なった成分の２つ以上
を含有してもよい。前述した基の同等物として期待され
るものは、置換基が低級アルキル，アルコキシ，ヒドロ
キシ，カルボキシ，カルボニル，アミノ，アミド，イミ
ド、またはこれらの組み合わせであってもよい置換され
た基であり、モノマーが液状のままで、光重合層中に拡
散可能であるものである。

【００６８】本発明のモノマー指向系に使用される好適
な液体モノマーは、２−フェノキシエチルアクリレー
ト，２−フェノキシエチルメタクリレート，フェノール
エトキシレートアクリレート，１−（ｐ−クロロフェノ
キシ）エチルアクリレート，ｐ−クロロフェニルアクリ
レート，フェニルアクリレート，１−フェニルエチルア
クリレート，ビスフェノールＡのジ（２−アクリルオキ
シエチル）エーテル、および２−（２−ナフチルオキ
シ）エチルアクリレートである。

【００６９】本発明における有用なモノマーは液体であ
るが、これらモノマーは、例えば、N −ビニル−カルバ
ゾールや、カマガワ等，ジャーナル・オブ・ポリマー・
サイエンス：ポリマー・ケミストリー・エディション，
第１８巻，９−１８頁（１９７９年）に記載のようなエ
チレン様不飽和カルバゾールモノマー、２−ナフチルア
クリレート、ペンタクロロフェニルアクリレート、２，
４，６−トリブロモフェニルアクリレート、ビスフェノ
ールＡジアクリレート、２−（２−ナフチルオキシ）エ
チルアクリレート、およびＮ−フェニルマレイミドのよ
うな、同じタイプの第２の固体モノマーとの混合物とし
て用いてもよい。

【００７０】モノマー指向系の溶媒可溶性高分子材料ま
たはバインダは、実質的にフェニル基，フェノキシ基，
ナフチル基，ナフチルオキシ基，芳香環を１〜３個有す
る複素環式芳香族基，塩素および臭素を含有しない。

【００７１】本発明のモノマー指向系に用いるに好適な
バインダは、セルロースアセテートブチレートポリマ
ー、例えば、ポリメチルメタクリレート，メチルメタク
リレート／メタクリル酸共重合体，メチルメタクリレー
ト／アクリル酸共重合体，メチルメタクリレート／Ｃ₂
−Ｃ₄ アルキルアクリレートまたはメタクリレート／ア
クリル酸またはメタクリル酸三元共重合体のようなアク
リル重合体や共重合体；ポリビニルアセテート，ポリビ
ニルアセタール，ポリビニルブチラール，ポリビニルホ
ルマール；これらの混合物、である。

【００７２】バインダ指向系のモノマーは、付加重合可
能であり、かつ１００℃より高い沸点をもつ液体エチレ
ン様不飽和化合物である。このモノマーは、実質的にフ
ェニル基，フェノキシ基，ナフチル基，ナフチルオキシ
基，芳香環を１〜３個持つ複素環式芳香族基，塩素およ
び臭素から成る群から選ばれた部分を実質的に含有しな
い。

【００７３】本発明のバインダ指向系に使用するに好適
な液体モノマーには、デカンジオールジアクリレート，
イソボルニルアクリレート，トリエチレングリコールジ
アクリレート，ジエチレングリコールジアクリレート，
トリエチレングリコールジメタクリレート，エトキシエ
トキシエチルアクリレート，エトキシル化トリメチロー
ルプロパンのトリアクリレートエステル、および１−ビ
ニル−２−ピロリジノンがある。

【００７４】バインダ指向系に使用されるモノマーは、
液体であるが、同じタイプの第二の固体モノマー、例え
ばＮ−ビニルカプロラクタムと混合して用いてもよい。

【００７５】バインダ指向系の溶媒可溶性高分子材料ま
たはバインダは、高分子構造中に、フェニル基，フェノ
キシ基，ナフチル基，ナフチルオキシ基、または芳香環
を１〜３個持つ複素環式芳香族基ならびに塩素原子もし
くは臭素原子から選ばれた部分を含有する。上記の基と
均等であると期待されるのは置換分が低級アルキル，ア
ルコキシ，ヒドロキシ，カルボキシ，カルボニル，アミ
ド，イミド、またはこれらの組み合わせであってもよい
置換された基であって、このバインダが溶媒に可溶性で
あり可塑性を有するようなものである。これらの部分は
高分子材料またはバインダを構成するモノマー単位の部
分となっていてもよく、あるいは予め調製された重合体
または共重合体にグラフトされたものでもよい。このタ
イプのバインダは単独重合体でもよく、少なくとも一つ
のモノマー単位が上記の部分の一つを含む二つ以上の別
々のモノマー単位の間の共重合体であってもよい。

【００７６】バインダ指向系に使用される好適なバイン
ダは、ポリスチレン，ポリ（スチレン／アクリロニトリ
ル），ポリ（スチレン／メチルメタクリレート）、およ
びポリビニルベンザール、ならびにこれらの混合物であ
る。

【００７７】化学放射線で活性化し得る同じ光重合開始
剤系をモノマー指向系とバインダ指向系のいずれにも使
用することができる。典型的には、光開始剤系は、光開
始剤と、必要であれば、近紫外および可視スペクトル領
域にスペクトル反応を拡張する増感剤を含有してもよ
い。

【００７８】好適な光開始剤は、ＣＤＭ−ＨＡＢＩ、す
なわち２−（ｏ−クロロフェニル）−４，５−ビス（ｍ
−メトキシフェニル）−イミダゾール二量体、ｏ−Ｃｌ
−ＨＡＢＩ、すなわち１，１′−２イミダソール、２，
２′−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４−４′−５，
５′−テトラフェニル−、およびＴＣＴＭ−ＨＡＢＩ、
すなわち１Ｈ−イミダゾール、２，５−ビス（ｏ−クロ
ロフェニル）−４−（３，４−ジメチルオキシフェニ
ル）−二量体であり、それぞれ、例えば２−メルカプト
ベンゾオキシゾールのような水素供与体とともに用いら
れる。

【００７９】好適な増感剤としては、次のものが含まれ
る。ＤＢＣ、すなわち、シクロペンタノン、２，５−ビ
ス（（（ジエチルアミノ）−２−メチルフェニル）メチ
レン）；ＤＥＡＷ、すなわちシクロペンタノン、２，５
−ビス−（（４−（ジエチルアミノ）−フェニル）メチ
レン）；およびジメトキシ−ＪＤＩ、すなわち１Ｈ−イ
ンデン−１オン、２，３−ジヒドロ−５，６−ジメトキ
シ−２−（（２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ、５
Ｈ−ベンゾ［ｉ，ｊ］キノリジン−９−イル）−メチレ
ン）。

【００８０】本発明の固体光重合性組成物は、可塑剤を
含有していてもよい。本発明において、可塑剤は、該組
成物の重量に対して約２重量％〜約２０重量％、好まし
くは５〜１５重量％の範囲の量で使用してもよい。

【００８１】単純なセルロースアセテートブチレート系
に使用される好ましい可塑剤はトリエチレングリコール
ジカプリレート，テトラエチレングリコールジヘプタノ
エート，ジエチルアジペート，ブリジ（Ｂｒｉｊ）３０
およびトリス−（２−エチルヘキシル）ホスフェートで
ある。同様に、トリエチレングリコールジカプリレー
ト，ジエチルアジペート，ブリジ３０、およびトリス
（２−エチルヘキシル）ホスフェートはセルロースアセ
テートブチレートがバインダとなっているモノマー指向
系に好適である。

【００８２】前述のものに加えて、光重合性組成物中に
は、他の成分が様々な量で存在していてもよい。このよ
うに成分は、紫外線吸収材料，温度安定化剤，水素供与
体，脱酸素剤および放出剤を含む。

【００８３】光重合性組成物中の成分量は、一般的に、
光重合性層の合計重量に対して、次のようなパーセント
となろう。モノマーは５〜５０％，望ましくは１５〜３
５％、開始剤は０．１〜１０％，望ましくは１〜５％、
バインダは２５〜７５％，望ましくは４５〜６５％、可
塑剤は０〜２５％，望ましくは５〜１５％、他成分は０
〜５％，望ましくは１〜４％である。

【００８４】支持部材は、結合したベースおよび層を扱
うに充分な支持を与えるものであれば、化学線放射に対
して透明などのような物質でもよい。支持部材２は、
０．６ないし１．６マイクロメータの波長のスペクトル
領域の光に対して透明であることが望ましい。“支持部
材”という用語は、天然もしくは合成の支持部材を意味
し、望ましくは柔軟もしくは固いフィルムもしくはシー
ト状のものである。例えば、支持部材もしくは基板は合
成有機樹脂製のシートもしくはフィルム、または２つ以
上の材料の積層体でよい。特定の基板は、例えば樹脂を
下塗りしたポリエチレンテレフタレートフィルム，火炎
処理または静電放電処理したポリエチレンテレフタレー
トフィルムのようなポリエチレンテレフタレートフィル
ムや、ガラスや、セルロールアセテートフィルム、およ
び同種のものを含む。この支持部材の厚みは、このベー
スに除去可能に接着されたフィルムまたは層を適切に支
持している限りは特に重要ではない。ポリエチレンテレ
フタレートを用いた約２５ないし５０マイクロメータ厚
の支持部材は、充分な固さを与える。

【００８５】以下の実施例は、このようなデバイスがい
かにして作製されるかの一例として与えられたものであ
るが、本発明を限定するものではない。

【００８６】（実施例１）表１に記載されている成分を
有する約５．３ｎｍの厚みの実質的に乾燥した光硬化可
能（活性）なフィルム（ベースもしくは導波路層）を、
約３インチ×４インチの断面である厚さ２５マイクロメ
ータの透明なポリエチレンテレフタレート支持体に塗布
し、通常のクロムメッキされたガラスフォトマスクを通
して３５０から４００ｎｍのスペクトル範囲にある広帯
域の紫外光線に露光して、１×４（４個の導波路に対し
て１個の導波路、もしくは１個の導波路に対して４個の
導波路）カップラー導波路パターンを作製する。露光し
て次に約１５分の遅延時間を経た後に、そのマスクを除
去する。

【００８７】次に、表２に記載されている成分を有する
約３０ｎｍの厚みの実質的に乾燥した第１の光硬化層
（内部緩衝層）を厚さ２５ｎｍの透明なポリエチレンテ
レフタレート支持体上に塗布して、導波路の全面にわた
ってフィルム面を積層する。

【００８８】次に、支持体を有し、第１の緩衝層として
同一の配合と構造である第２の光硬化可能層（内部緩衝
層）をフィルム（ベースもしくは導波路層）の対向面に
積層し、前と同じように投光する。この積層体に、引き
続いて３５０ないし４００ｎｍのスペクトル範囲にある
広帯域の紫外線を投光する。

【００８９】引き続く工程において、緩衝層に付着した
支持体を除去する。連続して、表３に示される組成物の
第３および第４の緩衝層（外部緩衝層）および他の緩衝
層である構造をそれぞれ第１および第２の緩衝層に積層
して、各々の積層化と引き続く緩衝層支持体の除去との
間において投光して、埋め込みチャネル導波路を有する
光導波路デバイスを形成する。

【００９０】この結果できたデバイスを、９０℃で６０
分間加熱して、熱安定性を達成する。

【００９１】

【表１】ベースまたは導波路層成分重量％セルロールアセテートブチレート¹ ５６．５４フェノキシエチルアクレリレート３５．００トリエチレングリコールジカプリレート５．００ｏ−Ｃｌ−ＨＡＢＩ² １．００２−メルカプトベンゾキサゾール１．８９増感染料（ＤＥＡＷ）³ ０．５６２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４− メチルフェノール（BHT ）０．０１注１：イーストマンＣＡＢ５３１−１２：１，１−ビス−ビイミダゾール、２，２−ビス−ｏ−クロロフェニル− ４，４′，５，５′−テトラフェニル；ＣＡＳ１７０７−６８−２３：２，５−ビス（［４−ジエチルアミノ）フェニル］メチレン）シクロペンタノン

【００９２】

【表２】内部バッファ層成分重量％ポリ（ビニルアセテート）、分子量５００，０００；ＣＡＳ９００３−２０−７６６．０４フェノールエトキシレートモノアクリレート；ＣＡＳ５６６４１−０５−５１７．０２エトキシル化ビスフェノールＡジアクリレート；ＣＡＳ２４４４７−７８−７３．００Ｎ−ビニルカルバゾール７．９４ｏ−Ｃｌ−ＨＡＢＩ¹ ３．６９４−メチル−r Ｈ−１，２，４−トリアゾール −３−チオール；ＣＡＳ２４８５４−４３−１２．０９ＦＣ−４３０² ０．１９増感染料（ＤＥＡＷ）³ 注１：１，１′−ビス−ビイミダゾール、２，２−ビ
ス−ｏ−クロロフェニル−４，４′，５，５′−テトラ
フェニル；ＣＡＳ１７０７−６８−２２：フルオロ脂肪族重合体エステル、スリーエム社、米
国ミネソタ州セントポール市３：２，５−ビス（［４−（ジエチルアミノ）フェニ
ル］メチレン）クロペンタノン

【００９３】

【表３】外部バッファ層成分重量％セルロースアセテートブチレート¹ ５７．１１フェノキシエチルアクリレート３８．００ｏ−ＣｌＨＡＢＩ² ３．００２−メチルカプトベンゾオキサゾール１．８９注１：イーストマン型ＣＡＳ５３１−１２：１，１′−ビス−ビイミダゾール、２，２′−ビス−ｏ− クロロフェニル−４，４′，５，５′−テトラフェニル；ＣＡＳ１７０７−６８−２（実施例２）表４、５、および６に記載された具体的な組成は、実施
例１に述べたと同様、波長１２９０ナノメータにおける
シングルモード導波路動作を形成するために使用された
ものである。導波路の公称寸法は、マスク寸法と導波路
層の厚みとを含んで、７. ５±０. ２マイクロメータで
ある。内部および外部バッファ層は、各々約２８マイク
ロメータであった。

【００９４】導波路デバイス作製の一般的手順は、下記
に示されたものが、用いられた。

【００９５】（１）これらの材料（表４）による１３
００ナノメータの領域動作シングルモード用の導波路形
成の標準露出は、典型的には、１８℃で、マスクからの
除去のための５分間の待時間を伴った１８. ５ミリジュ
ールの露光であった。

【００９６】（２）マイラー（登録商標）を除去する
前述の手順を用いた内部バッファ層（表５）の積層と、
内部バッファが導波路層の内部および外部に拡散するた
めに３２℃で３０分間待つ第２のバッファ層の形成。

【００９７】（３）両サイドへの２０００ミリジュー
ルの露光。

【００９８】（４）１５分間の拡散を伴った各層への
外部バッファ層（表６）の付加と、両サイドへの５００
０ミリジュールの均一露光。

【００９９】このサンプルの総厚は、近似的に１２３ミ
クロン±１マイクロメータであり、導波路層の厚みと導
波路層の幅の双方が７．５マイクロメータ±０．２マイ
クロメータである直線単一モード導波路が埋め込まれて
いた。この導波路は、１３００ナノメータにおいて単一
モードで動作し、０．４ないし０．５ｄＢ／ｃｍの典型
的な損失率を有していた。

【０１００】そして、サンプルは、図１７に示されてい
るようなスロット４２の形状の開口を形成するために、
エキシマレーザにより、切除された。

【０１０１】この削除された開口は、ほぼ１２１±１マ
イクロメータ幅と４７０マイクロメータの長さであっ
て、挿入領域の深さは約５０マイクロメータであった。
この挿入領域は、通常後の工程で行われるマイクロトー
ム中の損傷から、開口を護る。エキシマレーザの波長
は、２４８ナノメータであった。パルス当り約３６０ミ
リジュールで、繰り返し速度１０ヘルツであり、各スロ
ットを形成するために３０分間要した。

【０１０２】切除後、表７に示した組成の８つの層が、
外部パッケージ層として該サンプルの各サイド上に積層
され、その結果、導波路の各端部の前面に四角な横断面
を有する対称な開口が形成される。積層後、積層の前部
が平坦な前部を形成するためにマイクロトームされる。

【０１０３】全ての材料が、切除前に、９５℃１時間焼
かれた。また、これらは、パッケージ層の積層後と、光
ファイバの挿入前に、同じ条件下で焼かれた。

【０１０４】公称１２５±１マイクロメータの直径を有
する一つの光ファイバ（ＡＴ＆Ｔの８. ９マイクロメー
タのモード域と８. ３マイクロメータのコア導光路）
が、始めに、その前面を面取りされ、導波路の各端部が
結合された。面取りされたファイバは、ファイバの中心
軸から約３０°のテーパー処理がほどこされた。ファイ
バを覆っているアクリレート被覆が、縦に割かれた光フ
ァイバガラスの端部から約５５０ないし５８０マイクロ
メータ剥された。

【０１０５】デバイスへのファイバの結合は以下のよう
に行った。

【０１０６】（１）各開口は、表８に与えられた組成
を有する液体接着性光高分子で微小ポリイミドチューブ
（ポリマイクロテクノロジーインコーポレーショ
ン）を用いて、満たし、（２）外部加熱が、ペルチェ
加熱装置により、部分的に行ない、約５０℃まで昇温
し、（３）各光ファイバは、導波路に当接するまで、
各開口中に挿入し、導波路の端部から約５マイクロメー
タの距離を残すように引き返し、（４）加熱を、屈折
率における差から判断して、被覆領域中に、液体接着性
光高分子が約４０マイクロメータ（光ファイバの直径の
３分の１）拡散するまでつづけ、また、これがデバイス
の積層構造の膨張を許して、光ファイバに対して押圧
し、周囲への液体接着性光高分子のなだらかな移行を確
実とし、そして（５）液体接着性光高分子を、窒素雰
囲気下で、紫外線ＴｅｃｋＬｉｔｅ源を用いて、つづ
いて、蛍光灯ボックスの中で窒素雰囲気に露出すること
により、室温で光硬化した。

【０１０７】デバイスの導波路の中心軸と、対応するフ
ァイバの中心軸との間の角度は、導波路の各端部におい
て、約０. ５°である。

【０１０８】この実施例で説明された、ファイバ−導波
路−ファイバ構造の合計損失は、光ファイバ結合当り約
０. ７ｄＢの計算値で、総計挿入当り３. ３ｄＢであっ
た。この具体的な場合では、二重結合（ファイバ−導波
路−ファイバ）が、少なくとも５回、−４５から＋８５
℃まで循環した場合、再現性の良い、安定な出力を与え
た。しかし、この出力は、スループットＦａｂｒｙ−Ｐ
ｅｒｏｔ様の光学的振動を表し、ファイバと導波路との
開き、およびギャップの形状を、温度変化として、仮説
した。というのは、デバイスが、ガラスファイバの膨張
係数に比べて約１００倍高い膨張係数を持つからであ
る。そして、ギャップの厚みは、温度により変化し、通
過しようとする光の波長に対するギャップの厚みの関係
にしたがうスループットに影響する。光学的スループッ
ト振動（温度が変化した場合、光学的スループットは振
動様の形式で減少および増加を繰り返した。）に対する
これらの反復可能な温度は、スループットの約５％であ
った。光学系への後方反射は、ファイバとデバイスの導
波路との間のギャップ形成の仮説を補強する。しかし、
ギャップ形成の仮説によって、これら振動現象を説明す
る試みは、本発明の範囲の限界として解釈されてはなら
ない。

【０１０９】この実施例では、接着性光高分子の最終屈
折率は、ほぼ１. ５２であった。後方反射は、温度モニ
ター中の光入力レベル以下の大きさの約２および１／２
オーダーであり、ファイバと導波路間の小さなギャップ
の形成に従うことが仮説された。

【０１１０】（実施例３）シングル光ファイバ導波路結
合は、図２２に示されるように、二つの“ポケット”
と、約７５℃で光硬化前および硬化中に維持する昇温付
加的工程とを除いては、ほぼ同じ方法および材料によ
り、作製された。より高い温度での光硬化は、Ｆａｂｒ
ｙ−Ｐｅｒｏｔ振動を充分に放射する。デバイスの導波
路の試験は、光ファイバの導波路と通信させたもので、
その結果、光学的歪みなしに、優れた結合を示した。本
発明の範囲を限定することを意味せずに、光硬化がより
高い温度で行われた場合に、ファイバ対デバイス結合が
より低い温度で圧縮下に維持され、ファイバの前部とデ
バイスの導波路との間にギャップが形成されず、その結
果、Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ振動が低減されることが、
理論化された。前記圧縮は、ガラスファイバの熱膨張係
数に対する光高分子の熱膨張係数の差としてもよい。

【０１１１】この実施例おいて、接着性光高分子の高温
度硬化が用いられた所では、後方反射は、５×１０^-4の
オーダーであり、（０. ０６の屈折率差のため）温度変
化に従うであろうバルクの屈折率差に従って、８５℃か
ら−４５℃で約±４×１０^-4だけ変化した。

【０１１２】

【外１】

【０１１３】以下の表において、次の定義を適用する。

【０１１４】ｏ−Ｃ１−ＨＡＢＩ１，１′−ビイミダゾール、２，２′−ビス［０−クロロフェニル］−４，４′，５，５′− テトラ−フェニル−；ＣＡＳ１７０７−６８−２ＭＭＴ４−メチル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール −３−チオール；ＣＡＳ２４８５４−４３−１フォトマー（Ｐｈｏｔｏｍｅｒ：登録商標）４０３９フェノールエトキシレートモノアクリレート；ＡＳ５６６４１−０５−５；ヘンケルプロセスケミカルカンパニー（ＨｅｎｋｅｌＰｒｏｃｅｓｓＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ）サルトマー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）３４９エトキシ化ビスフェノールＡジアクリレート；ＣＡＳ２４４４７−７８−７；サルトマーカンパニー（ＳａｒｔｏｍｅｒＣｏｍｐａｎｙ）ペンシルベニア州ウェストチェスターＣＡＢセルロースアセテートブチレートＤＥＡＷ２，５−ビス（［４−（ジエチルアミノ）− フェニル］メチレン）シクロペンタノンＴＤＭＡトリエチレングリコールジメタアクリレートＢＨＴブチル化ヒドロキシントルエンイルガキュア（Ｉｒｇａｃｕｒｅ：登録商標）６５１２，２−ジメトキシ−２− フェニルアセトフェノンポリオックス（Ｐｏｌｙｏｘ：登録商標）ＷＳＲ−３０００界面活性剤（ユニオン・カーバイト・コーポレーション）ペトラーチ（Ｐｅｔｒａｒｃｈ）Ｍ８５５０メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン

【０１１５】

【表４】導波路層重量％ポリオックス（Ｐｏｌｙｏｘ）ＷＳＲＮ−３０００１．００ＣＡＢ５３１−１５５．４１フォトマー４０３９３４．９４サルトマー３４９４．９９ＭＭＴ１．９０ｏ−Ｃ１−ＨＡＢＩ１．００ＤＥＡＷ０．５５ＢＨＴ０．０１３ＭＦＣ−４３００．２０

【０１１６】

【表５】内部バッファ層重量％ポリオックスＷＳＲＮ−３０００４５．００ＣＡＢ５３１−１５５．９２フォトマー４０３９２３．４５サルトマー３４９１０．２０ｏ−Ｃ１−ＨＡＢＩ０．９７エチルミヒラーケトン０．４９ベンゾフェノン２．９１ＴＤＭＡ５．１０

【０１１７】

【表６】外部バッファ層重量％ＣＡＢ３８１−２０４５．５０フォトマー４０３９２０．００サルトマー３４９８．５０ＴＤＭＡ２０．００ＭＭＴ１．５０ｏ−Ｃ１−ＨＡＢＩ１．００エチルミヒラーケトン０．４８ベンゾフェノン３．０２

【０１１８】

【表７】パッキング層重量％ＣＡＢ３８１−２０４７．５０フォトマー４０３９２０．００サルトマー３４９８．５０ＴＤＭＡ２１．００イルガキュア６５１３．００

【０１１９】

【表８】液体接着性光ポリマー１重量％ＴＤＭＡ７３．５フォトマー４０３９２４．５イルガキュア６５１２．０

【０１２０】

【表９】液体接着性光ポリマー２重量％ＴＤＭＡ７３．５フォトマー４０３９１２．５イルガキュア６５１２．０ペトラーチＭ８５５０１２．０本発明の動作を示す実施例は、説明する目的にのみ提
供されるものであり、いかなる方法においても本発明の
範囲または制限を限定するものとして解釈されるべきで
はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】支持部材に除去可能に付着された光硬化性フィ
ルムを示す斜視図である。

【図２】支持部材上のフィルム内に光導波路を形成する
ための好適な方法の概略説明図である。

【図３】支持部材上のフィルム内にY 配置を有する光導
波路を形成するための第２の好適な方法の概略説明図で
ある。

【図４】支持部材上のフィルム内に他の配置を有する光
導波路を形成するための第３の好適な方法の概略説明図
である。

【図５】支持部材上に導波路を有するフィルムを光で均
一に照射する随意な工程を示す概略説明図である。

【図６】頭部から底部へ向かって、支持部材、光硬化性
層、導波路を有するフィルム、および他の支持部材とか
ら構成されている積層構造を示す斜視図である。

【図７】図６の構造に光で均一に照射する随意な工程を
示す概略説明図である。

【図８】図６または図７の構造から支持部材の一つを除
去した構造を示す斜視図である。

【図９】頭部から底部へ向かって、支持部材、光硬化性
または光硬化層、導波路を有するフィルム、光硬化性
層、および支持部材とから構成されている光導波路デバ
イスの斜視図である。

【図１０】光で均一に照射することにより図９のデバイ
スを硬化する工程を示す斜視図である。

【図１１】図９の素子または図１０のデバイスを加熱す
ることにより硬化する工程を示す斜視図である。

【図１２】集積光システムに用いられるものであり、頭
部から底部へ向かって、第１の硬化層、導波路を有する
硬化フィルム、および第２の硬化層から構成されている
光導波路デバイスの斜視図である。

【図１３】図１２のデバイスを加熱によって安定化する
工程を示す斜視図である。

【図１４】光ファイバ複合構造を示す斜視図である。

【図１５】光導波路デバイスの斜視図である。

【図１６】中心軸を有する光ファイバ複合構造を示す斜
視図である。

【図１７】光導波路デバイスの中間部分を示す斜視図で
ある。

【図１８】対称的な開口を囲む異なった層を図示する導
波路デバイスの断面図である。

【図１９】光導波路デバイスの対称的な開口中に挿入さ
れた光ファイバを示す要部の断面図である。

【図２０】図１９に示した断面に垂直な断面を示す要部
断面図である。

【図２１】導波路デバイスの対称的な開口中に液体状接
着剤を挿入する方法を示す説明図である。

【図２２】二つのポケットを持つ対称的な開口を有する
光導波路デバイスの中間部分を示す斜視図である。

【符号の説明】

１実質的に光硬化したフィルム２支持部材３第１面４第２面５第１面６第２面７第１領域８レーザ光源９移動機構１０光軸１１露光されていない領域１２不透明なマスク１３パターン・エリア１４実質的に乾燥した光硬化可能な層１８実質的に乾燥した光硬化可能な層２１支持部材３０，３０−１光導波路デバイス３２終端部３４，３６対向する外部面４０終点４２スルースロット４６，４８対向面５０，５２リップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の導波路と、第２の導波路を有する
光デバイスに対する第１の終点と第１の中心軸と、第２
の終点と第２の中心軸とを有する光ファイバの結合方法
であり、前記第２の導波路方向にほぼ平行な方向に、第
２の終点の前面において、対称な、ほぼ四角な横断面
で、前記光ファイバを受け入れるに適当である、開口
を、形成する工程と、前記開口内部に液体接着性光高分
子を導入する工程と、前記第１と第２の終点が所定距離
はなれて、前記第１の中心軸が前記第２の中心軸とほぼ
一致するように、前記開口に前記ファイバを挿入する工
程と、温度を所定の温度点に上げる工程と、前記昇温し
た温度が、前記所定の温度点より低い温度でデバイスの
光学的スループット振動に対する低減温度に比べて、充
分に高い、という要求を満たして、前記昇温した温度
で、前記液体接着性光高分子を光硬化させる工程と、か
らなることを特徴とする光ファイバの結合方法。
【請求項２】前記光高分子が、接着促進剤を有するこ
とを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの結合方
法。
【請求項３】前記開口内部にポケットを形成する工程
を、さらに有することを特徴とする請求項１に記載の光
ファイバの結合方法。
【請求項４】前記開口内部に液体光高分子を導入する
工程が、前記開口にファイバを挿入する工程の前に行わ
れることを特徴とする請求項１，２および３のいずれか
に記載の光ファイバの結合方法。
【請求項５】前記開口内部に液体光高分子を導入する
工程が、前記開口にファイバを挿入する工程の後に行わ
れることを特徴とする請求項１，２および３のいずれか
に記載の光ファイバの結合方法。
【請求項６】前記ファイバを前記開口内に挿入する工
程の前に該光ファイバの面取りを行う工程を、さらに有
することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記
載の光ファイバの結合方法。
【請求項７】前記光ファイバの直径が、前記デバイス
の四角な開口のサイドにほぼ等しいことを特徴とする請
求項１ないし３のいずれかに記載の光ファイバの結合方
法。
【請求項８】前記光導波路デバイスが、前記第２の導
波路を含む中間光高分子層と、外部パッケージング光高
分子層との積層から構成されることを特徴とする請求項
１ないし３のいずれかに記載の光ファイバの結合方法。
【請求項９】前記光ファイバの直径が、前記デバイス
の四角な開口のサイドより適当に大きく、その結果、前
記ファイバと光導波路デバイスとが結合された場合に、
前記第１の導波路と前記第２の導波路との芯合わせが確
実に行われることを特徴とする請求項８に記載の光ファ
イバの結合方法。
【請求項１０】前記昇温が、二つのレベル、すなわ
ち、前記開口内に前記ファイバを挿入している間に前記
積層の剥離を防止するに適したより低いレベルと、光学
的スループット振動に対する温度を低減するに適したよ
り高いレベルとで行われることを特徴とする請求項９に
記載の光ファイバの結合方法。
【請求項１１】前記接着促進剤が、シランであること
を特徴とする請求項２に記載の光ファイバの結合方法。
【請求項１２】前記開口内に前記液体光高分子を導入
する工程が、前記ポケットを通して行われることを特徴
とする請求項３に記載の光ファイバの結合方法。
【請求項１３】請求項１，２および３のいずれかに記
載の方法により光導波路デバイスと結合された光ファイ
バを有することを特徴とする製品。