JP3456685B2 - 導波路型光学素子の作製法 - Google Patents
導波路型光学素子の作製法Info
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- JP3456685B2 JP3456685B2 JP24277396A JP24277396A JP3456685B2 JP 3456685 B2 JP3456685 B2 JP 3456685B2 JP 24277396 A JP24277396 A JP 24277396A JP 24277396 A JP24277396 A JP 24277396A JP 3456685 B2 JP3456685 B2 JP 3456685B2
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信分野、光情
報処理分野において使用される光デバイスを構成する導
波路型光学素子の作製法に関するものである。
報処理分野において使用される光デバイスを構成する導
波路型光学素子の作製法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の導波路型光学素子は、材
料としては、石英ガラス、誘電体結晶LiNbO3 等を
用い、作製法としては、LSIプロセスでよく用いられ
るフォトリソグラフィ、ドライエッチングプロセスの組
み合わせにより微細加工を施し、高性能な導波路型光素
子を作製していた(例えば、文献;河内正夫 Opticala
nd Quantum Electronics 22巻 391ページ(19
90年)参照)。しかし、製造プロセスが繁雑なこと、
作製装置が高価なことから、大量生産には適していない
こと、あるいは安価に素子を作製できないという決定が
あった。また、素子を作製しても、その後、光ファイバ
などの他の光部品との光結合に精密な調整が必要なた
め、大量生産には適していない、という問題がある。ま
た、より安価な材料、高分子材料を用いて導波路素子を
作製することも行われているが(文献;今村他、Electr
onics Lettes 27巻 1342ページ(1991年)
参照)、ガラス導波路と同様な導波路作製法では、基板
1枚ごとに同じパターンニング工程を繰り返す必要があ
ることや、エッチング装置が高価なこと、などのため、
材料的には安価であっても、素子作製ではガラス導波路
と同様なコストがかかってしまい安価とはならない、と
いう欠点がある。また、同様に素子を作製しても、その
後、光ファイバなどの他の光部品との光結合に精密な調
整が必要なため、大量生産には適していない、とい問題
がある。プロセスコストを下げるため、あるいは光結合
の繁雑さを避けるため、金型の転写による射出成形など
の大量生産に適した高分子成形法により、高分子導波路
を作製する方法も提案されているが、プロセスが繁雑で
あるという欠点があった。
料としては、石英ガラス、誘電体結晶LiNbO3 等を
用い、作製法としては、LSIプロセスでよく用いられ
るフォトリソグラフィ、ドライエッチングプロセスの組
み合わせにより微細加工を施し、高性能な導波路型光素
子を作製していた(例えば、文献;河内正夫 Opticala
nd Quantum Electronics 22巻 391ページ(19
90年)参照)。しかし、製造プロセスが繁雑なこと、
作製装置が高価なことから、大量生産には適していない
こと、あるいは安価に素子を作製できないという決定が
あった。また、素子を作製しても、その後、光ファイバ
などの他の光部品との光結合に精密な調整が必要なた
め、大量生産には適していない、という問題がある。ま
た、より安価な材料、高分子材料を用いて導波路素子を
作製することも行われているが(文献;今村他、Electr
onics Lettes 27巻 1342ページ(1991年)
参照)、ガラス導波路と同様な導波路作製法では、基板
1枚ごとに同じパターンニング工程を繰り返す必要があ
ることや、エッチング装置が高価なこと、などのため、
材料的には安価であっても、素子作製ではガラス導波路
と同様なコストがかかってしまい安価とはならない、と
いう欠点がある。また、同様に素子を作製しても、その
後、光ファイバなどの他の光部品との光結合に精密な調
整が必要なため、大量生産には適していない、とい問題
がある。プロセスコストを下げるため、あるいは光結合
の繁雑さを避けるため、金型の転写による射出成形など
の大量生産に適した高分子成形法により、高分子導波路
を作製する方法も提案されているが、プロセスが繁雑で
あるという欠点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
欠点を解決するためになされたもので、高性能な導波路
型光学素子を安価で簡便に作製でき、しかも、他の光部
品と光結合する際、繁雑な位置合わせ作業が不要となる
V溝等の位置合せ部を導波路と一体化して作製すること
ができる導波路型光学素子の作製法を提供することにあ
る。
欠点を解決するためになされたもので、高性能な導波路
型光学素子を安価で簡便に作製でき、しかも、他の光部
品と光結合する際、繁雑な位置合わせ作業が不要となる
V溝等の位置合せ部を導波路と一体化して作製すること
ができる導波路型光学素子の作製法を提供することにあ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の導波路型光学素子の作製法は、基板上に高
分子材料を塗布し、下部クラッド材料とする工程、この
クラッド材料の上に、部分的に凸部を有する金型を被
せ、部分的に凹部を有する下部クラッド層を形成する工
程、前記下部クラッド層上に、硬化した際に該下部クラ
ッド層よりも屈折率の高い樹脂を形成する液状の光硬化
する材料を塗布する工程、前記光硬化する材料の塗布膜
上に、所望の凹形状部を有し、該凹形状部のみが光を通
しその他の部分は光を遮断する金型をのせ、前記凹形状
部に前記光硬化する材料を封入する工程、前記金型越し
に光を照射し、前記金型の凹形状部に封入されている前
記光硬化する材料のみを硬化させる工程、前記金型を除
去し、前記金型の凹形状部以外に存在した液状の光硬化
する材料を溶媒で洗い流す工程、を含み、前記下部クラ
ッド層に形成された凹部の位置に合わせて光導波路のコ
アリッジを形成することを特徴とする。
に、本発明の導波路型光学素子の作製法は、基板上に高
分子材料を塗布し、下部クラッド材料とする工程、この
クラッド材料の上に、部分的に凸部を有する金型を被
せ、部分的に凹部を有する下部クラッド層を形成する工
程、前記下部クラッド層上に、硬化した際に該下部クラ
ッド層よりも屈折率の高い樹脂を形成する液状の光硬化
する材料を塗布する工程、前記光硬化する材料の塗布膜
上に、所望の凹形状部を有し、該凹形状部のみが光を通
しその他の部分は光を遮断する金型をのせ、前記凹形状
部に前記光硬化する材料を封入する工程、前記金型越し
に光を照射し、前記金型の凹形状部に封入されている前
記光硬化する材料のみを硬化させる工程、前記金型を除
去し、前記金型の凹形状部以外に存在した液状の光硬化
する材料を溶媒で洗い流す工程、を含み、前記下部クラ
ッド層に形成された凹部の位置に合わせて光導波路のコ
アリッジを形成することを特徴とする。
【0005】本発明において、前記下部クラッド層に形
成される凹部は光ファイバを位置合わせするV溝および
/または光部品を位置合わせする矩形溝である。
成される凹部は光ファイバを位置合わせするV溝および
/または光部品を位置合わせする矩形溝である。
【0006】本発明において、凹形状部を有する金型と
して光硬化させる波長で透明であるガラスあるいは高分
子を用いることができる。
して光硬化させる波長で透明であるガラスあるいは高分
子を用いることができる。
【0007】本発明において、前記液状の光硬化する材
料は、エポキシ系モノマあるいはオリゴマー、不飽和基
を有するモノマあるいはオリゴマー、およびシロキサン
結合を有するモノマあるいはオリゴマーよりなる群から
選択されるモノマまたはオリゴマーと光開始剤を含み、
好ましくは室温で10000cps以下の粘度を有す
る。
料は、エポキシ系モノマあるいはオリゴマー、不飽和基
を有するモノマあるいはオリゴマー、およびシロキサン
結合を有するモノマあるいはオリゴマーよりなる群から
選択されるモノマまたはオリゴマーと光開始剤を含み、
好ましくは室温で10000cps以下の粘度を有す
る。
【0008】本発明において、前記下部クラッド材料
は、エポキシ系UVモノマであり、前記部分的に凸部を
有する金型が全面光透過する金型であり、金型越しに光
を照射して前記エポキシ系UVモノマを光硬化させ、部
分的に凹部を有する下部クラッド層を形成する。
は、エポキシ系UVモノマであり、前記部分的に凸部を
有する金型が全面光透過する金型であり、金型越しに光
を照射して前記エポキシ系UVモノマを光硬化させ、部
分的に凹部を有する下部クラッド層を形成する。
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】本発明では、安価な材料である高分子材料
から、大量生産に適した加工法である金型のパターンを
転写する成形加工により、導波路を作製することを基本
としている。この際の問題は、高分子導波路がコアとク
ラッドの2種類の材料を必要とするため、たとえば、ク
ラッド材料を用いてコア用の溝が付与されたものを成形
加工により作製しても、その溝にコア材料を充填する
際、溝を埋めた後の余剰のコア材料を除去するために、
エッチング、研磨などの繁雑なプロセスが必要となる。
から、大量生産に適した加工法である金型のパターンを
転写する成形加工により、導波路を作製することを基本
としている。この際の問題は、高分子導波路がコアとク
ラッドの2種類の材料を必要とするため、たとえば、ク
ラッド材料を用いてコア用の溝が付与されたものを成形
加工により作製しても、その溝にコア材料を充填する
際、溝を埋めた後の余剰のコア材料を除去するために、
エッチング、研磨などの繁雑なプロセスが必要となる。
【0015】そこで、本発明の作製方法では、この余剰
部分の処理プロセスを、溶媒により除去すること、すな
わち、フォトレジスト工程における現像プロセスと同様
に溶媒で除去することが可能なプロセスを取れるよう
に、用いる金型に工夫を施している。
部分の処理プロセスを、溶媒により除去すること、すな
わち、フォトレジスト工程における現像プロセスと同様
に溶媒で除去することが可能なプロセスを取れるよう
に、用いる金型に工夫を施している。
【0016】また、成形加工材料として光硬化するタイ
プの材料の構造も、エポキシ環、不飽和基、シリコーン
等を有し硬化収縮が少ない構造としていて、成形加工時
の加工誤差を少なくしている。
プの材料の構造も、エポキシ環、不飽和基、シリコーン
等を有し硬化収縮が少ない構造としていて、成形加工時
の加工誤差を少なくしている。
【0017】さらに、本発明では用いる金型の構造を工
夫することにより、導波路と光ファイバをのせるための
V溝を一体で作製することができるため、導波路と光フ
ァイバとの光結合を精度よく簡便に行うことができる。
夫することにより、導波路と光ファイバをのせるための
V溝を一体で作製することができるため、導波路と光フ
ァイバとの光結合を精度よく簡便に行うことができる。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明における前記課題を解決す
るための指針について簡単に説明する。
るための指針について簡単に説明する。
【0019】(1) 素子を作製する導波路作製プロセ
スにおいては、おおがかりな装置を用いず、大量生産に
適した簡便な加工法を用いること、(2) 材料的にコ
ストが低く、加工が容易な高分子材料を用いること、
(3) 導波路を作製する際、光ファイバなどの他の光
部品との位置合わせを考慮した金型を用い、後工程であ
る光結合のための作業をできるだけ簡略化すること、な
どが挙げられる。
スにおいては、おおがかりな装置を用いず、大量生産に
適した簡便な加工法を用いること、(2) 材料的にコ
ストが低く、加工が容易な高分子材料を用いること、
(3) 導波路を作製する際、光ファイバなどの他の光
部品との位置合わせを考慮した金型を用い、後工程であ
る光結合のための作業をできるだけ簡略化すること、な
どが挙げられる。
【0020】まず、図1〜図5に本発明に応用される光
導波路の作製法の大まかな手順を示す。
導波路の作製法の大まかな手順を示す。
【0021】(a) 基板上1にスピンコート、ディッ
ピング等の手段により高分子膜を塗布し、クラッド層2
とする(図1)。
ピング等の手段により高分子膜を塗布し、クラッド層2
とする(図1)。
【0022】(b) 次に、このクラッド層2上にスピ
ンコート、ディッピング等の手段により室温で流動性を
示すモノマあるいはオリゴマー3を塗布する(図2)。
ンコート、ディッピング等の手段により室温で流動性を
示すモノマあるいはオリゴマー3を塗布する(図2)。
【0023】(c) 次に、所望の形状を有する金型4
をこの基板上に被せ、前記モノマあるいはオリゴマー3
を光照射5により硬化させて、コア部6を作り込む(図
3)。
をこの基板上に被せ、前記モノマあるいはオリゴマー3
を光照射5により硬化させて、コア部6を作り込む(図
3)。
【0024】(d) 金型を除去した後、溶媒により硬
化していない材料3を現像し洗い流す(図4)。
化していない材料3を現像し洗い流す(図4)。
【0025】(e) その後、再び高分子膜2をこの上
に被せ、コアクラッドからなる導波路素子7とする(図
5)。
に被せ、コアクラッドからなる導波路素子7とする(図
5)。
【0026】前記工程(c)において、溝中に光により
硬化する材料を挿入する際、その材料の粘度が1000
0cps以上の材料では、コアとなる厚さの制御が困難
となるため、溝部に挿入する材料の粘度は1000cp
s以下が望ましい。
硬化する材料を挿入する際、その材料の粘度が1000
0cps以上の材料では、コアとなる厚さの制御が困難
となるため、溝部に挿入する材料の粘度は1000cp
s以下が望ましい。
【0027】前記光導波路の作製に用いる金型4の基本
構成を、図6および図7に示す。金型21の材料は、光
透過するものであれば、高分子、ガラス等、どのような
ものも用いることも可能である。図6は金型の上面から
見た一例である。図7は横から見たものである。コア部
を転写するための溝22の上面および側面は、光が通る
構造であり、それは以外の部分23は、光透過しないよ
うに通常のフォトプロセスでマスクに用いるクロム等の
材料がパターン化されている。こうした構造となってい
るため、光硬化する材料をこの金型ごしに光を照射する
と、所望の部分のみが硬化し、チャネル構造の導波路を
作製するのに必要なリッジ構造を、光照射、現像プロセ
スのみで精度よく簡便に作製することが可能となる。
構成を、図6および図7に示す。金型21の材料は、光
透過するものであれば、高分子、ガラス等、どのような
ものも用いることも可能である。図6は金型の上面から
見た一例である。図7は横から見たものである。コア部
を転写するための溝22の上面および側面は、光が通る
構造であり、それは以外の部分23は、光透過しないよ
うに通常のフォトプロセスでマスクに用いるクロム等の
材料がパターン化されている。こうした構造となってい
るため、光硬化する材料をこの金型ごしに光を照射する
と、所望の部分のみが硬化し、チャネル構造の導波路を
作製するのに必要なリッジ構造を、光照射、現像プロセ
スのみで精度よく簡便に作製することが可能となる。
【0028】
【実施例】以下、具体的な例を挙げて本発明を詳細に説
明する。
明する。
【0029】(参考例1)
本発明に応用される光導波路の作製方法について説明す
る。図8〜図12に示したのは、その作製手順である。
る。図8〜図12に示したのは、その作製手順である。
【0030】まず、基板31を用意し、この上にスピン
コート法によりクラッド層をなす高分子膜32を塗布、
硬化させる(屈折率1.5)。次に、エポキシ系UVモ
ノマ(粘度1000cp、主成分下式参照)33を塗布
する(図8)。
コート法によりクラッド層をなす高分子膜32を塗布、
硬化させる(屈折率1.5)。次に、エポキシ系UVモ
ノマ(粘度1000cp、主成分下式参照)33を塗布
する(図8)。
【0031】
【化1】
【0032】次に、金型34を被せ、UV光35を照射
する(図9)。このモノマ33はUV光により光硬化
し、導波路のコア36(n=1.52、波長1.31μ
m)となる。ここで、金型34は、幅50μm、高さ5
0μm、長さ50mmの凹部を有するガラス性の金型で
あり、平面図(図10)で示すように凹部以外は光が透
過しない構造となっているため、UV樹脂は金型形状に
沿って硬化し、凸の形状を有するコア36ができる(図
11)。次いで、金型の遮光部によって硬化しなかった
部分を溶媒で洗い流した後、再び高分子膜32を被せ、
導波路型光学素子37を作製する(図12)。
する(図9)。このモノマ33はUV光により光硬化
し、導波路のコア36(n=1.52、波長1.31μ
m)となる。ここで、金型34は、幅50μm、高さ5
0μm、長さ50mmの凹部を有するガラス性の金型で
あり、平面図(図10)で示すように凹部以外は光が透
過しない構造となっているため、UV樹脂は金型形状に
沿って硬化し、凸の形状を有するコア36ができる(図
11)。次いで、金型の遮光部によって硬化しなかった
部分を溶媒で洗い流した後、再び高分子膜32を被せ、
導波路型光学素子37を作製する(図12)。
【0033】LD光源(波長1.31μm)を用いて、
この導波路型光学素子37の導波路損失を測定したとこ
ろ、導波路損失は0.3dB/cmであった。
この導波路型光学素子37の導波路損失を測定したとこ
ろ、導波路損失は0.3dB/cmであった。
【0034】(参考例2)参考
例1と同様の操作で、モノマ33の主成分として下
記の不飽和基を有するモノマを用いて導波路型光学素子
を作製した(クラッド屈折率n=1.47、コア屈折率
n=1.48、コア幅7μm、高さ7μm)。
記の不飽和基を有するモノマを用いて導波路型光学素子
を作製した(クラッド屈折率n=1.47、コア屈折率
n=1.48、コア幅7μm、高さ7μm)。
【0035】該素子の導波路損失は、0.1dB/cm
であった。
であった。
【0036】
【化2】
【0037】ただし、n、mは1以上の整数を表し、参
考例2の場合はn=1、m=1である。
考例2の場合はn=1、m=1である。
【0038】(参考例3)参考
例1と同様の操作で、モノマ33の主成分として下
記のシロキサン結合を有するオリゴマーを用いて導波路
型光学素子(クラッド屈折率n=1.50、コア屈折率
n=1.51、コア幅7μm、高さ7μm)を作製し
た。
記のシロキサン結合を有するオリゴマーを用いて導波路
型光学素子(クラッド屈折率n=1.50、コア屈折率
n=1.51、コア幅7μm、高さ7μm)を作製し
た。
【0039】該素子の導波路損失は、0.1dB/c
m(波長1.3μm)、0.5dB/cm(波長1.5
5μm)であった。
m(波長1.3μm)、0.5dB/cm(波長1.5
5μm)であった。
【0040】
【化3】
【0041】ただし、n、mは1以上の整数を表し、参
考例3の場合はn=2、m=1である。
考例3の場合はn=2、m=1である。
【0042】(実施例4)本発明方法によるV溝付き導
波路型光学素子の作製方法について説明する。図13〜
図20に示したのは、その作製手順である。
波路型光学素子の作製方法について説明する。図13〜
図20に示したのは、その作製手順である。
【0043】まず、基板40を用意し、この上にエポキ
シ系UVモノマ41を塗布する(図13)。次に、断面
構造が図14のような、開き60°で、高さ150μ
m、幅170μm、長さ20mmのV字形状凸部43を
有するガラス金型42を、このモノマ41上に被せ、モ
ノマ41をUV光44で光硬化させ、硬化膜45(n=
1.51、波長1.31μm)とする。モノマ41は、
金型形状に沿って硬化し、V溝(開き角60°、高さ1
50μm,長さ20mm)46が、硬化膜45の表面上
に形成される(図15)。この場合の金型42は全面光
透過するよう作製されている。
シ系UVモノマ41を塗布する(図13)。次に、断面
構造が図14のような、開き60°で、高さ150μ
m、幅170μm、長さ20mmのV字形状凸部43を
有するガラス金型42を、このモノマ41上に被せ、モ
ノマ41をUV光44で光硬化させ、硬化膜45(n=
1.51、波長1.31μm)とする。モノマ41は、
金型形状に沿って硬化し、V溝(開き角60°、高さ1
50μm,長さ20mm)46が、硬化膜45の表面上
に形成される(図15)。この場合の金型42は全面光
透過するよう作製されている。
【0044】次に、図16のような、細溝部48(深さ
10μm、幅10μm、長さ40mm)が形成され、該
細溝部以外はすべて光が透過できないようになっている
金型47を、用意する。この金型47の細溝部48にコ
アとなるエポキシ系UVモノマ49を挿入し、光照射に
より硬化させる(図17)。この操作によりコアリッジ
400が硬化膜45上に形成される。この際、硬化膜4
5上に形成されていたV溝46と金型47の細溝部48
を正確に合わせることにより、幅10μm、高さ10μ
mのコアリッジ400(n=1.52、波長1.31μ
m)が、V溝46の位置に合わせて作製される(図1
8)。未硬化部分は溶媒で簡単に洗い流せた。
10μm、幅10μm、長さ40mm)が形成され、該
細溝部以外はすべて光が透過できないようになっている
金型47を、用意する。この金型47の細溝部48にコ
アとなるエポキシ系UVモノマ49を挿入し、光照射に
より硬化させる(図17)。この操作によりコアリッジ
400が硬化膜45上に形成される。この際、硬化膜4
5上に形成されていたV溝46と金型47の細溝部48
を正確に合わせることにより、幅10μm、高さ10μ
mのコアリッジ400(n=1.52、波長1.31μ
m)が、V溝46の位置に合わせて作製される(図1
8)。未硬化部分は溶媒で簡単に洗い流せた。
【0045】次に、再びエポキシ系UVモノマ41を塗
布硬化して上部クラッド層を成しV溝付導波路型光学素
子401を作製する(図19)。
布硬化して上部クラッド層を成しV溝付導波路型光学素
子401を作製する(図19)。
【0046】できた導波路型光学401の外観を図20
に示す。このV溝46に光ファイバを固定し、LD光源
(波長1.31μm)を用いて導波路損失を測定したと
ころ、ファイバとの接続損失は0.2dB、導波路損失
は0.3 dB/cmであった。また、細溝部48を深
さ40μm、幅40μm、長さ40mmにした場合も同
様にV溝付の導波路ができ、ファイバ接続損失0.1d
B、導波路損失0.1dB/cm(波長0.85μm)
を観測した。
に示す。このV溝46に光ファイバを固定し、LD光源
(波長1.31μm)を用いて導波路損失を測定したと
ころ、ファイバとの接続損失は0.2dB、導波路損失
は0.3 dB/cmであった。また、細溝部48を深
さ40μm、幅40μm、長さ40mmにした場合も同
様にV溝付の導波路ができ、ファイバ接続損失0.1d
B、導波路損失0.1dB/cm(波長0.85μm)
を観測した。
【0047】(実施例5)本発明方法による波長フィル
タ付導波路型光学素子の作製方法について説明する。図
21〜図28に示したのは、その作製手順である。
タ付導波路型光学素子の作製方法について説明する。図
21〜図28に示したのは、その作製手順である。
【0048】まず、基板50を用意し、この上にエポキ
シ系UVモノマ51を塗布する(図21)。次に、断面
構造が図22のような、凸部53(幅60μm、高さ1
00μm、長さ3mm)が形成されたガラス金型52
を、前記モノマ51上に被せ、UV光54を用いて光硬
化させ、硬化膜55(n=1.51、波長1.31μ
m)とする。モノマ51は金型形状に沿って硬化し、フ
ィルタ充填用溝(幅60μm、高さ100μm、長さ3
mm)56が硬化膜の表面上に形成される(図23)。
この場合の金型は全面光透過するよう作製されている。
シ系UVモノマ51を塗布する(図21)。次に、断面
構造が図22のような、凸部53(幅60μm、高さ1
00μm、長さ3mm)が形成されたガラス金型52
を、前記モノマ51上に被せ、UV光54を用いて光硬
化させ、硬化膜55(n=1.51、波長1.31μ
m)とする。モノマ51は金型形状に沿って硬化し、フ
ィルタ充填用溝(幅60μm、高さ100μm、長さ3
mm)56が硬化膜の表面上に形成される(図23)。
この場合の金型は全面光透過するよう作製されている。
【0049】次に、断面構造が図24のような、細溝部
58(深さ50μm、幅50μm、長さ20mm)、細
溝部59(深さ50μm、幅50μm、長さ20m
m)、および凸部500(幅60μm、高さ100μ
m、長さ3mm)が形成され、細溝部以外はすべて光が
透過できないように構成された金型57を用意する。こ
の金型57の細溝部58,59にコアとなるエポキシ系
UVモノマ501を挿入し、UV光照射により硬化させ
る(図25)。この操作によりコアリッジ502,50
3が硬化膜55上に形成される。この際、膜55上に形
成されていた溝56と金型57の凸部500を正確に合
わせることにより、幅50μm、高さ50μmのコアリ
ッジ502,503(n=1.52、波長1.31μ
m)が、溝56の位置に合わせて作製される(図2
6)。
58(深さ50μm、幅50μm、長さ20mm)、細
溝部59(深さ50μm、幅50μm、長さ20m
m)、および凸部500(幅60μm、高さ100μ
m、長さ3mm)が形成され、細溝部以外はすべて光が
透過できないように構成された金型57を用意する。こ
の金型57の細溝部58,59にコアとなるエポキシ系
UVモノマ501を挿入し、UV光照射により硬化させ
る(図25)。この操作によりコアリッジ502,50
3が硬化膜55上に形成される。この際、膜55上に形
成されていた溝56と金型57の凸部500を正確に合
わせることにより、幅50μm、高さ50μmのコアリ
ッジ502,503(n=1.52、波長1.31μ
m)が、溝56の位置に合わせて作製される(図2
6)。
【0050】次に、溝56中に波長フィルタ504
(1.3μm用多層膜フィルタ、高さ200μm、幅5
0μm、長さ3mm)を挿入した後、再びエポキシ系U
Vモノマ51を塗布硬化して波長フィルタ付導波路型光
学素子505を作製する(図27)。
(1.3μm用多層膜フィルタ、高さ200μm、幅5
0μm、長さ3mm)を挿入した後、再びエポキシ系U
Vモノマ51を塗布硬化して波長フィルタ付導波路型光
学素子505を作製する(図27)。
【0051】できた導波路型光学素子505の外観を図
28に示す。LD光源(波長1.31μm)を用いて導
波路損失を測定したところ、挿入損失は0.2dB、導
波路損失は0.3dB/cmであった。また、1.55
μm、1.30μmの2波長を伝搬したところ、ほぼ
1.3μmの光のみ観測され、1.55μmの光は遮断
され50dB以上のアイソレーションであった。
28に示す。LD光源(波長1.31μm)を用いて導
波路損失を測定したところ、挿入損失は0.2dB、導
波路損失は0.3dB/cmであった。また、1.55
μm、1.30μmの2波長を伝搬したところ、ほぼ
1.3μmの光のみ観測され、1.55μmの光は遮断
され50dB以上のアイソレーションであった。
【0052】(実施例6)実施例5と同様に波長フィル
タを数個使って、波長0.85μm、1.3μm、1.
55μmの分離を行ったところ、それぞれのポートから
50dB以上の消光比で分離が可能であることがわかっ
た。図29に作製した導波路型光学素子の平面構成図を
示す。図中、60は、波長0.85μm、1.3μm、
1.55μmの光を入射するポート、61は波長0.8
5μmの光をカットするフィルタ、62は波長1.3μ
mの光をカットするフィルタ、63はカットされた0.
85μmの光を出射するポート、64はカットされた
1.3μmの光を出射するポート、65は1.55μm
の光の出射ポートである。
タを数個使って、波長0.85μm、1.3μm、1.
55μmの分離を行ったところ、それぞれのポートから
50dB以上の消光比で分離が可能であることがわかっ
た。図29に作製した導波路型光学素子の平面構成図を
示す。図中、60は、波長0.85μm、1.3μm、
1.55μmの光を入射するポート、61は波長0.8
5μmの光をカットするフィルタ、62は波長1.3μ
mの光をカットするフィルタ、63はカットされた0.
85μmの光を出射するポート、64はカットされた
1.3μmの光を出射するポート、65は1.55μm
の光の出射ポートである。
【0053】上記の実施例において、コア材料として3
種類に限定しているが、光硬化剤を用いて硬化する材料
であれば、どのような材料を用いても同様の効果があ
る。また、実施例4において光ファイバを挿入する溝形
状としてV溝を用いたが、光ファイバが挿入できる形状
であればV溝でなくてもかまわない。
種類に限定しているが、光硬化剤を用いて硬化する材料
であれば、どのような材料を用いても同様の効果があ
る。また、実施例4において光ファイバを挿入する溝形
状としてV溝を用いたが、光ファイバが挿入できる形状
であればV溝でなくてもかまわない。
【0054】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる導
波路型光学素子の作製方法によれば、簡便に高性能な光
素子ができ、光ファイバとの接続、他光素子との接続に
おいても、導波路と、他素子を固定する溝とを精度よく
順次作り込めるため、簡便に低損失で光結合できる効果
を生ずる。
波路型光学素子の作製方法によれば、簡便に高性能な光
素子ができ、光ファイバとの接続、他光素子との接続に
おいても、導波路と、他素子を固定する溝とを精度よく
順次作り込めるため、簡便に低損失で光結合できる効果
を生ずる。
【図1】本発明の導波路型光学素子作製における基本プ
ロセスを示す工程図である。
ロセスを示す工程図である。
【図2】本発明の導波路型光学素子作製における基本プ
ロセスを示す工程図である。
ロセスを示す工程図である。
【図3】本発明の導波路型光学素子作製における基本プ
ロセスを示す工程図である。
ロセスを示す工程図である。
【図4】本発明の導波路型光学素子作製における基本プ
ロセスを示す工程図である。
ロセスを示す工程図である。
【図5】本発明の導波路型光学素子作製における基本プ
ロセスを示す工程図である。
ロセスを示す工程図である。
【図6】本発明の導波路型光学素子作製に用いる金型の
一例を示す平面図である。
一例を示す平面図である。
【図7】図6の金型の側面図である。
【図8】参考例1〜3の導波路型光学素子作製における
基本プロセスを示す工程図である。
基本プロセスを示す工程図である。
【図9】参考例1〜3の導波路型光学素子作製における
基本プロセスを示す工程図である。
基本プロセスを示す工程図である。
【図10】参考例1〜3の導波路型光学素子作製におけ
る基本プロセスを示す工程図である。
る基本プロセスを示す工程図である。
【図11】参考例1〜3の導波路型光学素子作製におけ
る基本プロセスを示す工程図である。
る基本プロセスを示す工程図である。
【図12】参考例1〜3の導波路型光学素子作製におけ
る基本プロセスを示す工程図である。
る基本プロセスを示す工程図である。
【図13】本発明の第4の実施例のV溝付の導波路型光
学素子作製における基本プロセスを示す工程図である。
学素子作製における基本プロセスを示す工程図である。
【図14】本発明の第4の実施例のV溝付の導波路型光
学素子作製における基本プロセスを示す工程図である。
学素子作製における基本プロセスを示す工程図である。
【図15】本発明の第4の実施例のV溝付の導波路型光
学素子作製における基本プロセスを示す工程図である。
学素子作製における基本プロセスを示す工程図である。
【図16】本発明の第4の実施例のV溝付の導波路型光
学素子作製に用いる金型の斜視図である。
学素子作製に用いる金型の斜視図である。
【図17】本発明の第4の実施例のV溝付の導波路型光
学素子作製における基本プロセスを示す工程図である。
学素子作製における基本プロセスを示す工程図である。
【図18】本発明の第4の実施例のV溝付の導波路型光
学素子作製における基本プロセスを示す工程図である。
学素子作製における基本プロセスを示す工程図である。
【図19】本発明の第4の実施例のV溝付の導波路型光
学素子作製における基本プロセスを示す工程図である。
学素子作製における基本プロセスを示す工程図である。
【図20】本発明の第4の実施例のV溝付の導波路型光
学素子作製により得た素子の斜視図である。
学素子作製により得た素子の斜視図である。
【図21】本発明の第5の実施例の波長フィルタ付の導
波路型光学素子作製における基本プロセスを示す工程図
である。
波路型光学素子作製における基本プロセスを示す工程図
である。
【図22】本発明の第5の実施例の波長フィルタ付の導
波路型光学素子作製に用いる第1の金型の斜視図であ
る。
波路型光学素子作製に用いる第1の金型の斜視図であ
る。
【図23】本発明の第5の実施例の波長フィルタ付の導
波路型光学素子作製における基本プロセスを示す工程図
である。
波路型光学素子作製における基本プロセスを示す工程図
である。
【図24】本発明の第5の実施例の波長フィルタ付の導
波路型光学素子作製に用いる第2の金型の斜視図であ
る。
波路型光学素子作製に用いる第2の金型の斜視図であ
る。
【図25】本発明の第5の実施例の波長フィルタ付の導
波路型光学素子作製における基本プロセスを示す工程図
である。
波路型光学素子作製における基本プロセスを示す工程図
である。
【図26】本発明の第5の実施例の波長フィルタ付の導
波路型光学素子作製における基本プロセスを示す工程図
である。
波路型光学素子作製における基本プロセスを示す工程図
である。
【図27】本発明の第5の実施例の波長フィルタ付の導
波路型光学素子作製における基本プロセスを示す工程図
である。
波路型光学素子作製における基本プロセスを示す工程図
である。
【図28】本発明の第5の実施例の波長フィルタ付の導
波路型光学素子作製により得た素子の斜視図である。
波路型光学素子作製により得た素子の斜視図である。
【図29】本発明の第5の実施例の波長フィルタ付の導
波路型光学素子作製により得た素子の平面構成図であ
る。
波路型光学素子作製により得た素子の平面構成図であ
る。
1 基板
2 クラッド層
3 室温で流動性を示すモノマあるいはオリゴマー
4 所望の形状を有する金型
5 光照射
6 コア部
7 導波路素子
21 金型
22 金型のコア部を転写するための溝
23 金型の溝22以外の部分
31 基板
32 クラッド層
33 エポキシ系UVモノマ
34 金型
35 UV光
36 凸の形状を有するコア
37 導波路型光学素子
40 基板
41 エポキシ系UVモノマ
42 ガラス金型
43 金型のV字形状凸部(開き角60°、高さ150
μm、幅170μm、長さ20mm) 44 UV光 45 硬化した樹脂(n=1.51、波長1.31μ
m) 46 V溝(開き角60°、高さ150μm、長さ20
mm) 47 金型 48 金型の細溝部(深さ10μm、幅10μm、長さ
40mm) 49 コアとなるエポキシ系UVモノマ 50 基板 51 エポキシ系UVモノマ 52 ガラス金型 53 凸部(幅100μm、高さ100μm、長さ3m
m) 54 UV光 55 光硬化した樹脂(n=1.51、波長1.31μ
m) 56 フィルタ充填用溝(幅60μm、高さ100μ
m、長さ3mm) 57 金型 58 金型の細溝部(深さ50μm、幅50μm、長さ
20mm) 59 金型の細溝部(深さ50μm、幅50μm、長さ
20mm) 60 波長0.85μm、1.3μm、1.55μmの
光を入射するポート 61 波長0.85μmの光をカットするフィルタ 62 波長1.3μmの光をカットするフィルタ 63 カットされた波長0.85μmの光を出射するポ
ート 64 カットされた波長1.3μmの光を出射するポー
ト 65 波長1.55μmの光の出射ポート 400 コアリッジ 401 V溝付導波路型光学素子 500 凸部(幅60μm、高さ100μm、長さ3m
m) 501 エポキシ系UVモノマ 502 コアリッジ 503 コアリッジ 504 波長フィルタ(1.3μm用多層膜フィルタ、
高さ200μm、幅50μm、長さ3mm) 505 波長フィルタ付導波路型光学素子
μm、幅170μm、長さ20mm) 44 UV光 45 硬化した樹脂(n=1.51、波長1.31μ
m) 46 V溝(開き角60°、高さ150μm、長さ20
mm) 47 金型 48 金型の細溝部(深さ10μm、幅10μm、長さ
40mm) 49 コアとなるエポキシ系UVモノマ 50 基板 51 エポキシ系UVモノマ 52 ガラス金型 53 凸部(幅100μm、高さ100μm、長さ3m
m) 54 UV光 55 光硬化した樹脂(n=1.51、波長1.31μ
m) 56 フィルタ充填用溝(幅60μm、高さ100μ
m、長さ3mm) 57 金型 58 金型の細溝部(深さ50μm、幅50μm、長さ
20mm) 59 金型の細溝部(深さ50μm、幅50μm、長さ
20mm) 60 波長0.85μm、1.3μm、1.55μmの
光を入射するポート 61 波長0.85μmの光をカットするフィルタ 62 波長1.3μmの光をカットするフィルタ 63 カットされた波長0.85μmの光を出射するポ
ート 64 カットされた波長1.3μmの光を出射するポー
ト 65 波長1.55μmの光の出射ポート 400 コアリッジ 401 V溝付導波路型光学素子 500 凸部(幅60μm、高さ100μm、長さ3m
m) 501 エポキシ系UVモノマ 502 コアリッジ 503 コアリッジ 504 波長フィルタ(1.3μm用多層膜フィルタ、
高さ200μm、幅50μm、長さ3mm) 505 波長フィルタ付導波路型光学素子
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(56)参考文献 特開 平2−131202(JP,A)
特開 平2−70412(JP,A)
特開 平1−271710(JP,A)
特開 平7−159630(JP,A)
特開 昭63−106949(JP,A)
特開 平7−218739(JP,A)
特開 平8−136762(JP,A)
特開 平4−52606(JP,A)
特開 平7−287141(JP,A)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
G02B 6/12 - 6/138
G02B 6/30
Claims (4)
- 【請求項1】 基板上に高分子材料を塗布し、下部クラ
ッド材料とする工程、 このクラッド材料の上に、部分的に凸部を有する金型を
被せ、部分的に凹部を有する下部クラッド層を形成する
工程、前記下部クラッド層 上に、硬化した際に該下部クラッド
層よりも屈折率の高い樹脂を形成する液状の光硬化する
材料を塗布する工程、前記光硬化する材料の塗布膜上に、 所望の凹形状部を有
し、該凹形状部のみが光を通しその他の部分は光を遮断
する金型をのせ、前記凹形状部に前記光硬化する材料を
封入する工程、前記 金型越しに光を照射し、前記金型の凹形状部に封入
されている前記光硬化する材料のみを硬化させる工程、前記金型を除去し、前記 金型の凹形状部以外に存在した
液状の光硬化する材料を溶媒で洗い流す工程、を含み、前記下部クラッド層に形成された凹部の位置に
合わせて 光導波路のコアリッジを形成することを特徴と
する導波路型光学素子の作製法。 - 【請求項2】 前記下部クラッド層に形成される凹部が
光ファイバを位置合わせするV溝および/または光部品
を位置合わせする矩形溝である請求項1に記載の導波路
型光学素子の作製法。 - 【請求項3】 前記液状の光硬化する材料が、エポキシ
系モノマあるいはオリゴマー、不飽和基を有するモノマ
あるいはオリゴマー、およびシロキサン結合を有するモ
ノマあるいはオリゴマーよりなる群から選択されるモノ
マまたはオリゴマーと光開始剤とを含む請求項1に記載
の導波路型光素子の作製法。 - 【請求項4】 前記下部クラッド材料が、エポキシ系U
Vモノマからなり、前記部分的に凸部を有する金型が全
面光透過する金型であり、金型越しに光を照射して前記
エポキシ系UVモノマを光硬化させ、部分的に凹部を有
する下部クラッド層を形成する請求項1または2に記載
の導波路型光学素子の製造方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24277396A JP3456685B2 (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | 導波路型光学素子の作製法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24277396A JP3456685B2 (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | 導波路型光学素子の作製法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH1090544A JPH1090544A (ja) | 1998-04-10 |
JP3456685B2 true JP3456685B2 (ja) | 2003-10-14 |
Family
ID=17094072
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP24277396A Expired - Fee Related JP3456685B2 (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | 導波路型光学素子の作製法 |
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WO1999067641A2 (en) | 1998-06-24 | 1999-12-29 | Illumina, Inc. | Decoding of array sensors with microspheres |
US6537723B1 (en) | 1998-10-05 | 2003-03-25 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Photosensitive composition for manufacturing optical waveguide, production method thereof and polymer optical waveguide pattern formation method using the same |
US6266472B1 (en) * | 1999-09-03 | 2001-07-24 | Corning Incorporated | Polymer gripping elements for optical fiber splicing |
JP2003172841A (ja) | 2001-09-28 | 2003-06-20 | Omron Corp | 光導波路及びその製造方法 |
JP2008059001A (ja) * | 2002-09-20 | 2008-03-13 | Toppan Printing Co Ltd | 光導波路の製造方法 |
WO2004027472A1 (ja) * | 2002-09-20 | 2004-04-01 | Toppan Printing Co., Ltd. | 光導波路及びその製造方法 |
JP2005181662A (ja) | 2003-12-19 | 2005-07-07 | Fuji Xerox Co Ltd | 高分子光導波路の製造方法 |
JP4517704B2 (ja) * | 2004-04-06 | 2010-08-04 | 富士ゼロックス株式会社 | 高分子光導波路の製造方法 |
JP2006011211A (ja) * | 2004-06-29 | 2006-01-12 | Fuji Xerox Co Ltd | 高分子光導波路の製造方法、それに用いる鋳型及びその製造方法 |
JP2008058530A (ja) * | 2006-08-30 | 2008-03-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 押し出しラミネートによる導波路作製方法および金型の作製方法 |
JP2008058531A (ja) * | 2006-08-30 | 2008-03-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光導波路を作製するための金型の作製方法 |
JP2008083205A (ja) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 積層導波路およびその作製方法 |
CN114815060B (zh) * | 2022-05-06 | 2023-09-29 | 厦门市三安集成电路有限公司 | 一种具有聚合物过渡结构的混合光传输模块及其制作方法 |
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1996
- 1996-09-13 JP JP24277396A patent/JP3456685B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH1090544A (ja) | 1998-04-10 |
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