JPS5969706A - 合成樹脂光回路の製造方法 - 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】 竹 本発明は合成樹脂から成る透明基板中に屈令率分布をも
つ導光路領域を形成した光回路を製造する方法に関する
。

平行平面をもつ透明基板内に、魂着寺淘藪基板の他の部
分に比べて屈折率が大であり、且つ光の進行方向に垂直
な断面内で周辺に向けて二乗近似で減少する屈折率分布
をもっ導光路を形成した光回路は知られている。

このような光回路は分岐・合流２分波・合波など種々の
光信号処理機能をもったものが製作され、光通信用の周
辺デバイス等に極めて有用である。

上記のような平板光回路を合成樹脂を用いて製作する場
合、オＳ図に示すように屈折率Ｎａ１状重合体（共重合
体を含む）Ｐａを形成する単量体（拳量体混合物を含む
）　　Ｍａを一部重合して透明ゲル物体の基板１００を
つくり、この基板１００面に設けようとする導光路の平
面パターンに合せて開口１０／を設けてマスク１０．２
を施し、この開口を通して基板中に上記屈折率Ｎａより
も大な屈折率Ｎｂの重合体（共重合体を含む）Ｐｂを形
成する単量体（単量体混合物を含む）Ｍｂを拡散２重合
させて導光路１０３をつくる方法が知られている。

また他の方法として、オ６図に示すように上記と同様の
透明ゲル物体の基板１０１１をつくり、この基板面の導
光路部分に限定してマスク１０ｊを施し、周辺から基板
１０１１と重合してＮａよりも小さい屈折率Ｎｂの重合
体をつくるような単量体を拡散する方法もある。

ところが、上述した様な従来方法では、モノマーＭｂの
拡散を妨げる為に設けられるマスク１０２゜１０Ｓとゲ
ル基板１００７１０ｔＩ　との密着性が余程良好でない
限り、モノマーＭｂはマスクとゲル基板との間に侵入し
、モノマーＭｂはゲル基板の表面全体に拡散してしまい
、屈折率分布をもった導光路を形成することができなく
なるという問題がある。

本発明は上記従来の問題点を解決し、屈折率分布をもつ
光路を設けた平板光回路の製造工程においてマスクとゲ
ル基板の密着性の問題を回避し得る新規なプラスチック
光回路の製造方法を提供することを目的としている。

本発明に従った方法では、まず網状重合体（共重合体を
含む）Ｐａを形成する単量体（単量体混合物を含む）Ｍ
ａを一部重合させて透明ゲルの基板をつくる。

このとき導光路の平面パターンに合せて基板面に基板と
一体の突条または下底が尖鋭な溝を設ける。

ここで突条とするか溝とするかは当初のゲル基板を成す
重合体ｐａの屈折率Ｎａと、後工程においてこのゲル基
板に拡散させる単量体Ｍｂが形成する重合体ｐｂの屈折
率Ｎｂとの関係によって決まり、Ｎａ＜Ｎｂとする場合
は溝を形成し、またＮａ＞Ｎｂとする場合は突条を形成
する。

本発明で使用する単量体Ｈａの好適例としては、ジアリ
ルフタレート、ジアリルイソフタレート。

ジアリルテレフタレート、ジエチレングリコールビスア
リルカーボネートの如きジアリルエステル；　トリメリ
ド酸トリアリル、リン酸トリアリル。

亜リン酸トリアリルの如きトリアリルエステル；メタク
リル酸アリル、アクリル酸アリルの如き不飽和酸アリル
エステル；７タル酸ジビニル、イソ７クル酸ジビニル、
テレフタル酸ジビルの如きビニルエステルを整挙げるこ
とができるが、これらに限定されることなく、透明な網
状重合体を生成する単量体であれば如何なるものも使用
する口とが可能である。

また本発明で用いられる網状重合体としては、上述した
如き単量体Ｍａから得られるポモポ゛リマー。

又はこれらの単量体の二種以上がら得られる共重合体、
並びにこれら単量体Ｍａとスチレン、メタクリル酸エス
テル、または安息香酸ビニルなどの如き単量体との共重
合体が適当である。

本発明で基板面上に突出させて基板と一体的に形成する
突条は、上記基板屈折率を変化させる単量体を基板中に
拡散１重合させるときのマスキングの機能を果すもので
ある。

また下底が尖鋭な溝を設けた場合は、この溝上底が従来
におけるマスキングの開口部に相当し、この下底部より
も上に位置する基板部分がマスキングの機能を果すこと
になる。

前記突条あるいは溝は基板中の導光路を設けるべき領域
に限定して局部的に形成され、突条基部あるいは溝にお
ける基板面に平行な断面の平面視形状を上記導光路の平
面パターンに合せる。

また突条の横断面形状については特に制限はなく、基部
から上端に向けて先細りとなる例えば三角形。

台形のような形状とする以外に、基部から上端まで一様
な幅をもった形状としてもよい。さらに場合によっては
基部よりも上端での幅が拡大している形状としてもよい
。

たたし型枠を使って本発明に係る突条付きのゲル基板を
ｌＩ型製イト４る場合Ｇ、ｉ、−１−記突条をＪ、端先
祁１リテーパ形にしておけば型から抜き出し容易になる
ので都合が良い。

突条のかわりに溝を設ける場合は、注型成形が容易なよ
うに溝上縁幅を比較的大きくとって下底に向けて連続的
に幅の狭まるテーバを付けるのが望ましい。

次いで前記突条あるいは溝を含めた基板面に、前述の網
状重合体ｐａとは異なる屈折率を有する重合体（共重合
体を含む）Ｐｂを形成する単量体（単量体混合物を含む
）Ｍｂを接触させて基板内部に拡散させるとともに重合
させ、しかる後必要に応じて前記突条または溝を除去す
るように基板面を平面化する。

この過程で使用する単量体Ｍｂとしては、それが重合し
て線形重合体を形成するものであっても、網状重合体を
形成するものであってもよい。

このような単量体Ｍｂとして、スチレン、メタクリル酸
エステル、アクリル酸エステル、酢酸ビニル、塩化ヒニ
ル、アクリロニトリル、ブタジェンまたはこれらの混合
物が好適に使用できる。

次に本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説明
する。

まずオ／図、第２図に示すように屈折率Ｎａの網状重合
体Ｐａを形成する単量体Ｍａを一部重合させて透明ゲル
の基板／をつくる。

このとき基板／の片面／Ａ側に所定の導光路のパターン
に対応させて例えば分岐合流回路のパターンで基板面上
に突出する一例として断面三角形の場合は、屈折率を変
化させる単量体を拡散させたとき基板面全表面にわたり
拡散速度がほぼ一様になってしまって光軸からの距離に
比例した屈折率分布が十分に付かなくなるのでＨｌは７
ｍｍ以上とするのが望ましい。

次に上記突轟２の形成面側から前記網状重合体ｐａの屈
折率Ｎａよりも小さい屈折率Ｎｂの重合体ｐｂを形成す
る単量体Ｍｂを基板／中に拡散し重合させる。

このとき単量体Ｍｂは基板ｌの平面部分／Ａおよび突条
２の表面部分２Ａから内部へ拡散していく過程で、突条
２の基底部内では平面部分／Ａ面直下部分に比べて単量
体の拡散浸透が遅延するため、突条２の直下には中心で
の屈折率が最大で周辺（（向けて屈折率が減少するよう
な屈折率分布をもっ導光路３が形成される。

上記のようにして屈折率分布をもつ導光路３を設けた突
条コ付きの基板はそのまま光回路として使用することも
できるが、突条２を除去するように基板面／Ａ全全体平
面加工し、しかる後基板面全体にわたり低屈折率単量体
を拡散させるなどの手段で波光を防ぐクラッド層を設け
てもよい。

牙３図、牙ｑ図に本発明の他の実施例を示す。

本例では屈折率Ｎａの網状重合体ｐａを形成する単量体
Ｍａを一部重合させて透明ゲルの基板１０をつくり、こ
の基板１０の注型成形と同時または基板成形後の加工等
により、予定導光路部分に対応させて下底が尖鋭な一例
として断面が逆三角形の溝／／を形成する。

この溝／／の深さＨ２はあまり小さい場合は、屈折率を
変化させる単量体を拡散させたとき基板面全表面にわた
り拡散速度がほぼ一様になってしまって光軸からの距離
に比例した屈折率分布が十分に付かなくなるのでＨ２は
７ｍｍ以上にとるのが望ましい。

次に上記溝／／の形成面側から網状重合体ｐａの屈折率
Ｎａよりも大きい屈折率Ｎｂの重合体ｐｂを形成する単
量体Ｍｂを基板中に拡散し重合させる０ このとき単量体Ｍｂは溝／／の全内壁面／／Ａから基板
内に拡散浸透していくが、下底／／Ｂを通り基板面に平
行な仮想面１２内での単量体Ｍｂの濃度分布は溝下底／
／Ｂで最も高く、且つこの下底／／Ｂから離れるに従い
内壁面／／Ａからの拡散がそれだけ遅延するため濃度が
低くなる。

このようにして研摩等で上記仮想面７．２より上の基板
部分／□Ａを除去して平面化すれば残りの基板部分１０
Ｂには溝／／の下底／／Ｂでの屈折率が最大で基板側縁
及び基板内に向けて屈折率が連続的に減少するような屈
折率分布をもっ導光路／ｑが形成される。

上記のようにして本発明方法により屈折率分布をもつ導
光路／ｌを形成した後、基板ＩＯＢ面全体にわたり低屈
折率単量体を拡散させるなどの手段で波光を防ぐクラッ
ド層を設ける。

に異物質のマスキングを施す必要がなく、屈折率を変化
させる単量体の拡散浸透速度を基板自体に設けた凹凸に
よって制御する方法であるから従来のように基板とマス
ク材との密着性不十分による導光路部分の形成不良とい
った問題を生じることもなく、安定した品質の平面光回
路を確実に製造することができる。

また突条あるいは溝の断面形状を選定することにより屈
折率分布の制御も非常に容易である。

実施例／ ジエチレングリコールビスアリルカーボネート（Ｃ，Ｒ
−３９＞　　にベンゾイルパーオキサイド（ＢＰＯ）を
−重量で３％溶解し、これを型に入れてｇｏ’ｃで２時
間加熱した。型からとり出した０Ｒ−３９のゲル板はｊ
；ＱｍｍＸ！；Ｏｍｍ×７Ｑｍｍの大きさで、その最も
面積の広い面の一方には、深さｌｌｍｍで長さがｊ□　
ｍｍの断面が正三角形の溝が７本できていた。このゲル
板をベンジルメタクレー）　（ＢＺＭＡ）に浸漬し、３
０″ＣＫ保濡して６０分間放置した。

その後、ざＯ″Ｃに昇温し、７３時間放置した。

０Ｒ−３９ゲル板はＢＺＭＡと共に完全に硬化していた
ので、ゲル板であった部分をＰＢＺＭＡ中から切り出し
、ゲル板表面であった部分の、溝のあった表面を溝の底
の部分まで削り、表面を研摩した。

硬化したＣｊＲ−３９９面には、直径約３ｍｍの、断面
がほぼ半円形の先導波路が７本形成されていた０実施例
２ ジアリルイソフタレー）　（ＤＡＩＰ）にベンゾイルパ
ーオキサイドを重量で３％溶解し、型に注入してざ０°
Ｃて３時間加熱した後、とり出した。

ＤＡＩＰはｓｏｍｍＸｓｏｍｍＸｔｔｍｍの弾力性を有
したゲル板となっており、その最も面積の広い面の一方
には、高さ４／　ｍｍで長さがｊ；Ｑｍｍの断面が半円
形の突条が７本できていた。このゲル板を／、／、３−
トリヒドロパーフロロプロピルメタクリレート（グＦＭ
Ａ）中に浸漬し、ｊＯｏＣに保温して６０分間放置した
。その後、ｇｏ″Ｃに昇温し、７３時間放置した。ＤＡ
ＩＰゲル板は４（ＦＭＡと共に完全に硬化していたので
、ゲル板であった部分をＰＩＩＦＭＡ中から切り出し、
ゲル板表面であった部分を、上記突条がちよようどなく
なるところまで削り取つて表面を平面研摩した。硬化し
たＤＡＩＰ表面には、直径約ｌｌｍｍの、断面がほぼ半
円形の光導波路が７本形成されていた。

【図面の簡単な説明】

牙１図、第２図は本発明の一実施例を示し、第２図は平
面図、牙１図は第２図のＩ−Ｉ線に沿う横断面図、第３
図、牙１図は本発明の他の実施例を示す横断面図、牙Ｓ
図、オ乙図は従来９方法を示す横断面図である。 ／、１０・・・・・・・・基板　　２・・・・・・・・
突条３、　／ＩＩ・・・・・・・・導光路　　／／・・
・・・・・・溝／／Ｂ・・・・・・・・下底部 ＭａＩＭｂ・・・・・・互いに屈折率の異なる単量体第
１図 第２図 第５図 第６図 手　　続　　補　　正　　書 昭和５７年１７月２夕日 特許庁長官殿 ／　事件の表示 特願昭５７−／ｌ’０Ｋ２２号 ノ　発明の名称 合成樹脂光回路の製造方法 ３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　大阪府大阪市東区道修町４丁目８番地名　称　
（２００）日本板硝子株式会社代表者　　刺　賀　信　
雄 グ代理人 ７　補正の内容 ■）　明細書オ／頁特許請求の範囲文のオフ行目に１−
レンズ」とあるのを１光回路」と補正する。 ２）　明細書牙Ｓ臼牙３行に「ジビル」とあるのを１ジ
ビニル」と補正する。 ３）　明細書オ／／頁オ／７７７に「メタクレート」と
あるのを１−メタクリレート」と補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 透明合成樹脂基板中に、基板よりも屈折率が大で且つ光
   の進行方向に垂直な断面内で屈折率が周辺に向けて連続
   的に減少する屈折率分布をもつ導光路を設けた合成樹脂
   光回路を製造する方法において、網状重合体（共重合体
   を含む）を形成する単量体（単量体混合物を含む）を一
   部重合させて透明ゲルの基板をつくり、このときレンズ
   部分に対応させて基板と一体の突出部または下底が尖鋭
   な凹み部を設け、次いで前記突出部または凹み部を含め
   た基板面から前記網状重合体とは異なる屈折率を有する
   重合体（共重合体を含む）を形成する単量体（単量体混
   合物を含む）を内部に拡散させて重合させることを特徴
   とする合成樹脂光回路を製造する方法。