JP2005031185A - Laminated macromolecular optical waveguide and its manufacturing method - Google Patents

Laminated macromolecular optical waveguide and its manufacturing method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laminated macromolecular optical waveguide whose wiring and connection to connectors can be performed easily and without errors and whose cost is low, and to provide a manufacturing method capable of producing the laminated macromolecular optical waveguide simply and at low cost. <P>SOLUTION: In the laminated macromolecular optical wave guide, a plurality of waveguide films in each of which at least an optical waveguide core is formed on a light transmitting cladding film are laminated via the hardened layers of curable cladding resin whose refractive index is identical to that of the light transmitting cladding film. Colored layers having colors different from each other are provided on the respective surfaces of the light transmitting cladding films of the plurality of waveguide films. The plurality of waveguide films are laminated into a single body by inserting the layers of curable cladding resin whose refractive index is identical to that of the light transmitting cladding film between the plurality of the waveguide films and by subsequently curing the curable cladding resin. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層型高分子光導波路及び積層型高分子光導波路の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高分子導波路の製造方法としては、（１）フイルムにモノマーを含浸させてコア部を選択的に露光して屈折率を変化させフイルムを貼り合わせる方法（選択重合法）、（２）コア層及びクラッド層を塗布後、反応性イオンエッチングを用いてクラッド部を形成する方法（ＲＩＥ法）、（３）高分子材料中に感光性の材料を添加した紫外線硬化性樹脂を用いて、露光・現像するフォトリソグラフィー法を用いる方法（直接露光法）、（４）射出成形を利用する方法、（５）コア層及びクラッド層を塗布後、コア部を露光してコア部の屈折率を変化させる方法（フォトブリーチング法）等が提案されている。
しかし、（１）の選択重合法はフイルムの貼り合わせに問題があり、（２）や（３）の方法は、フォトリソグラフィー法を使うためコスト高になり、（４）の方法は、得られるコア径の精度に課題がある。また、（５）の方法はコア層とクラッド層との十分な屈折率差がとれないという問題がある。
現在、性能的に優れた実用的な方法は、（２）や（３）の方法だけであるが前記のごときコストの問題がある。そして（１）ないし（５）のいずれの方法も、大面積でフレキシブルなプラスチック基材に高分子導波路を形成するのに適用しうるものではない。
【０００３】
また、高分子光導波路を製造する方法として、キャピラリーとなる溝のパターンが形成されたパターン基板（クラッド）にコア用のポリマー前駆体材料を充填し、その後硬化させてコア層を作り、その上に平面基板（クラッド）を貼り合わせる方法が知られているが、この方法ではキャピラリー溝にだけでなく、パターン基板と平面基板の間にも全面的にポリマー前駆体材料が薄く充填され硬化されてコア層と同じ組成の薄い層が形成される結果、この薄い層を通って光が漏洩してしまうという問題があった。
この問題を解決する方法の１つとして、デビット・ハートはキャピラリーとなる溝のパターンが形成されたパターン基板と平面基板とをクランプ用治具で固着し、さらにパターン基板と平面基板との接触部分を樹脂でシールなどした後減圧して、モノマー（ジアリルイソフタレート）溶液をキャピラリーに充填して、高分子光導波路を製造する方法を提案した（以下の特許文献１を参照）。この方法はコア形成用樹脂材料としてポリマー前駆体材料を用いる代わりにモノマーを用いて充填材料を低粘度化し、キャピラリー内に毛細管現象を利用して充填させ、キャピラリー以外にはモノマーが充填されないようにする方法である。
しかし、この方法はコア形成用材料としてモノマーを用いているため、モノマーが重合してポリマーになる際の体積収縮率が大きく、高分子光導波路の透過損失が大きくなるいう問題がある。
また、この方法は、パターン基板と平面基板とをクランプで固着する、あるいはこれに加えさらに接触部を樹脂でシールするなど煩雑な方法であり、量産にはむかず、その結果コスト低下を期待することはできない。また、クラッドとして厚さがｍｍオーダーあるいは１ｍｍ以下のフィルムを用いる高分子光導波路の製造に適用することは不可能である。
【０００４】
また、最近、ハーバード大学のＧｅｏｒｇｅ Ｍ． Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓらは、ナノ構造を作る新技術として、ソフトリソグラフィーの一つである毛細管マイクロモールドという方法を提唱している。これは、フォトリソグラフィーを利用してマスター基板を作り、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）の密着性と容易な剥離性を利用してマスター基板のナノ構造をＰＤＭＳの鋳型に写し取り、この鋳型に毛細管現象を利用して液体ポリマーを流し込んで固化させる方法である。以下の非特許文献１には詳しい解説記事が記載されている。
【０００５】
又はハーバード大学のＧｅｏｒｇｅ Ｍ． ＷｈｉｔｅｓｉｄｅｓのグループのＫｉｍ Ｅｎｏｃｈらによって毛細管マイクロモールド法に関する特許が出願されている（以下の特許文献２を参照）。
しかし、この特許に記載の製造方法を高分子光導波路の製造に適用しても、光導波路のコア部は断面積が小さいので、コア部を形成するのに時間がかかり、量産に適さない。また、モノマー溶液が重合して高分子になるときに体積変化を起こしコアの形状が変化し、透過損失が大きくなるという欠点を持つ。
【０００６】
また、ＩＢＭチュリッヒ研究所のＢ． ＭｉｃｈｅｌらはＰＤＭＳを用いた高解像度のリソグラフィー技術を提案しており、この技術により数十ｎｍの解像力が得られると報告している。詳しい解説記事は、以下の非特許文献２に記載されている。このように、ＰＤＭＳを使ったソフトリソグラフィー技術や、毛細管マイクロモールド法は、ナノテクノロジーとして最近、米国を中心に注目を集めている技術である
【０００７】
しかしながら、前記のごときマイクロモールド法を用いて光導波路を作製すると、硬化時の体積収縮率を小さくする（したがって透過損失を小さくする）ことと、充填を容易にするために充填液体（モノマー等）を低粘度化することを両立させえない。したがって、透過損失を小さくすることを優先的に考慮すると、充填液体の粘度をある限度以下にすることができず、充填速度が遅くなり、量産は望めない。また前記のマイクロモールド法は、基板としてガラスやシリコン基板を用いることが前提になっており、フレキシブルなフィルム基材を用いることは考慮されていない。
【０００８】
これに対して本発明者等は特願２００２−１８７４７３号として、フィルム基材に光導波路を設けたフレキシブル高分子光導波路を極めて低コストで作製する方法を提案した。この方法により作製した高分子光導波路は、損失ロスが少なく高精度のコア形状を維持し、また、全体としてフレキシブルであるので各種機器への自由な装填が可能である。しかし、さらに回路の集積度を高めるためには、高分子光導波路同士を積層した構造、又は光導波路を電気回路基板に積層した構造とするのが有効である。しかし、フレキシブルな高分子光導波路を積層する際の位置決めは容易なことではない。
【０００９】
そこでさらに本発明者らは特願２００２−２２４６４２号として、導波路フィルムにアライメントマークを導波路コアと同時に作製し、これを利用して積層する積層型高分子光導波路の製造方法を提案した。この方法を利用すると、フレキシブルな導波路フィルムを効率よく積層して積層型高分子光導波路を作製することができる。
ところで、前記のごときフレキシブルな積層型高分子光導波路をコネクタに接続する場合、その一端の光導波路を複数のコネクタに再分配して接続することが求められる場合があるが、接続すべき光導波路とコネクタを判別するのは導波路フィルムが非常に薄いこともあって容易ではない。
【００１０】
【特許文献１】
特許公報３１５１３６４号明細書
【特許文献２】
米国特許６３５５１９８号明細書
【非特許文献１】
ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ ＡＭＥＲＩＣＡＮ ＳＥＰＴＥＭＢＥＲ ２００１（日経サイエンス２００１年１２月号）
【非特許文献２】
ＩＢＭ Ｊ． ＲＥＶ． ＆ ＤＥＶ． ＶＯＬ． ４５ ＮＯ． ５ ＳＥＰＴＥＭＢＥＲ ２００１
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記のごとき問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、配線やコネクターへの接続が誤りなく容易に行え、低コストの積層型高分子光導波路を提供することにあり、また前記積層型高分子光導波路を簡便かつ低コストで作製しうる製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、以下のような構造をもつ積層型高分子光導波路およびその製造方法を提供することにより解決される。
（１）光透過性クラッドフィルムの上に少なくとも光導波路コアを形成した複数の導波路フィルムが、光透過性クラッドフィルムと屈折率の等しいクラッド用硬化性樹脂の硬化層により積層された積層型高分子光導波路であって、前記複数の導波路フィルムの光透過性クラッドフィルムの各表面にそれぞれ異なる色の着色層が設けられている積層型高分子光導波路。
（２）前記光透過性クラッドフィルムの厚みが２０μｍ〜２ｍｍであることを特徴とする前記（１）に記載の積層型高分子光導波路。
（３）前記クラッド用硬化性樹脂が紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂であることを特徴とする前記（１）に記載の積層型高分子光導波路。
【００１３】
（４）前記導波路フィルムが、光透過性クラッドフィルムの上に光導波路コアを有し、その上にクラッド用硬化性樹脂の硬化層を介して他の光透過性クラッドフィルムが設けられていることを特徴とする前記（１）に記載の積層型高分子光導波路。
（５）前記導波路フィルムがアライメントマークを有することを特徴とする前記（１）に記載の積層型高分子光導波路。
（６）前記導波路フィルムがピッチ変換型導波路フィルムであることを特徴とする前記（１）に記載の積層型高分子光導波路。
【００１４】
（７）光透過性クラッドフィルムの上に光導波路コアを形成した複数の導波路フィルムであって、複数の導波路フィルムの光透過性クラッドフィルムの各表面にそれぞれ異なる色の着色層が形成された導波路フィルムを準備し、前記複数の導波路フィルムの間に光透過性クラッドフィルムと屈折率の等しいクラッド用硬化性樹脂の層を挟み込み、その後クラッド用硬化性樹脂を硬化させ、複数の導波路フィルムを一体に積層する積層型高分子光導波路の製造方法。
（８）前記導波路フィルムに挟み込まれたクラッド用硬化性樹脂の硬化を同時に行うことを特徴とする前記（７）に記載の積層型高分子光導波路の製造方法。
【００１５】
（９）前記導波路フィルムを以下の工程で作製することを特徴とする請求項７に記載の積層型高分子光導波路の製造方法。
１）鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層から形成され、光導波路コア凸部に対応する凹部を有する鋳型を準備する工程
２）鋳型に、着色層が設けられた光透過性クラッドフィルムの前記着色層が設けられていない面を密着させる工程
３）光透過性クラッドフィルムを密着させた鋳型の凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填する工程
４）充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させる工程
５）鋳型を光透過性クラッドフィルムから剥離する工程
【００１６】
（１０）前記５）の工程の後、コア形成面に光導波路クラッドフィルムを積層することを特徴とする前記（９）に記載の積層型高分子光導波路の製造方法。
（１１）前記鋳型が、光導波路コア凸部に対応する凹部を有する鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層と、前記硬化樹脂層を補強する強化部材を有することを特徴とする前記（９）に記載の積層型高分子光導波路の製造方法。
（１２）前記鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層に圧力緩和のための空隙を設けることを特徴とする前記（１１）に記載の積層型高分子光導波路の製造方法。
【００１７】
【発明の実施の形態】
［積層型高分子光導波路］
本発明の積層型高分子光導波路は、光透過性クラッドフィルム（以下において単に「クラッドフィルム」ということがある。）の上に少なくとも光導波路コアを形成した導波路フィルムであり、かつ該導波路フィルムのクラッドフィルムの表面に着色層を設けたもの（図２の３１を参照）を、クラッドフィルムと屈折率の等しいクラッド用硬化性樹脂の硬化層により複数接着積層されたものである。前記の「クラッドフィルムと屈折率の等しいクラッド用硬化性樹脂の硬化層」における「等しい」とは、両者の屈折率が全く同じことを意味するだけでなく、両者の屈折率の差が０．０５以内にある場合も両者の屈折率は等しいことを意味する。
【００１８】
本発明の積層型高分子光導波路は前記のように着色層を設けた導波路フィルムを積層したものであるため、色による導波路フィルムの識別が容易で、導波路フィルムの接続部分の取り出しやグループ分けが簡易に行え、その結果、配線やコネクターへの接続が誤りなく容易に行え、作業効率も高く低コストである。従来の高分子光導波路はＳｉ表面等の剛性体の表面に設けられていたため、その端部を曲げるなどしてコネクタ等に接続することは不可能であったが、本発明においては、導波路フィルムのクラッドの一部をクラッドフィルムにより構成しているので、導波路フィルムは可撓性が高く、そのため、積層型高分子光導波路の端部を曲げてコネクタに接続することが可能になったものである。
また、本発明の積層型高分子光導波路は、導波路フィルムのクラッド部分をすべてクラッド用硬化性樹脂で構成しておらず、クラッドの一部を光透過性フィルムで占めることになるため、材料費を低コストにすることができる。また、低接続損失でＮ×Ｎ構造のレーザー発光素子等と直接接続できる利点がある。
さらに、クラッドフィルム自体を着色するとコアからの光が一部吸収され、光導波損失を生じやすいが、本発明においては、クラッドフィルムとは別に着色層を設けているため、光導波損失が生じることはない。
【００１９】
図２に導波路フィルム４０Ｒ（赤色着色層を設けたもの）を光導波路コアの長手方向に沿った方向からみた側面図を示す。３０はクラッドフィルム、３１は着色（赤色）層、３２は光導波路コアをそれぞれ示す。
【００２０】
前記導波路フィルムに用いるクラッドフィルムの厚みは２０μｍ〜２ｍｍであることが好ましい。２０μｍより膜厚が薄いと、導波路フィルムを積層する際のハンドリングが容易でなくなり、導波路フィルム単体としての機械的強度を保つことが難しく、製造時に光導波路コアに曲げの力が加わってコアに歪が入りやすく、歩留まりの悪化や性能が著しく低下する虞があり、また、クラッド層としての機能が不完全になり、光の漏れを生じる可能性が出てくるからである。
また、前記の点以外にコスト面からみても、導波路フィルムはその設計ピッチ（積層方向のコアピッチ）が許す限り厚いほうが望ましい。これは一般に光導波路として用いることができるクラッド用硬化性樹脂（紫外線硬化性樹脂あるいは熱硬化性樹脂）の価格が高いため、なるべくその使用量を減らすほうが低コストになるためである。しかし、クラッドフィルムが２ｍｍより厚くなるとフィルムが剛直となり、各光導波路の分配やコネクタへの結合時に余裕がなくなるので、２ｍｍ以下にすることが好ましい。
【００２１】
クラッドフィルムが薄く、必要なコアピッチを得るためにクラッド用硬化性樹脂の使用量が多くなる場合には、導波路フィルムとして、クラッドフィルムの上に光導波路コアを有し、その上にクラッド用硬化性樹脂等の硬化層を介して他の光透過性クラッドフィルムが設けられているものを用いることができる。
【００２２】
導波路フィルムのクラッドフィルム表面に設ける着色層としては、コネクタ等への接続時に、他の導波路フィルムと視覚的に区別できるものであれば、どのような色相のものでもよい。着色剤としては染料が好ましく用いられる。また着色剤のクラッドフィルムへの密着性を高めるために、バインダー樹脂を併用することが好ましい。着色層は、例えば、溶媒、染料及びバインダー樹脂を含む塗布液を、クラッドフィルム表面に塗布・乾燥することにより形成される。着色層は、導波路フィルムを作製する前にあらかじめクラッドフィルムの片面に形成することも、導波路フィルムを作製後クラッドフィルムの表面に形成することもできる。着色層の厚さは０．０５〜１００μｍ程度が適切であり、好ましくは０．１〜１０μｍ程度である。
【００２３】
前記クラッド用硬化性樹脂は導波路フィルム同士を貼り合わせる接着剤の機能も果たす。前記硬化性樹脂としては紫外線硬化性樹脂を用いることによって、良好な光透過性を確保することができる。紫外線硬化性樹脂はアクリル系、エポキシ系など各種存在するが、無溶剤系のもので体積収縮率が４〜８％程度のものが市販されており入手可能である。さらに、この部分に熱硬化性樹脂を用いることによってさらに体積収縮率を下げることも可能であるが、この場合一般的には紫外線硬化性樹脂に比べて光透過性が若干低下する。
体積収縮率に関しては、コア上面とその上に位置するクラッドフィルムとの間の間隙に存在するクラッド用硬化性樹脂の硬化層の厚さはコア分だけ薄いため、その厚さを１０μｍ以下にすることも容易である。したがって、この部分の体積収縮に伴うピッチ変化は無視することが可能である。
【００２４】
［積層型高分子光導波路の作製］
本発明の積層型高分子光導波路の作製は、前記のごとき導波路フィルムを複数準備し、複数の導波路フィルムの間に光透過性クラッドフィルムと屈折率の等しいクラッド用硬化性樹脂の層を挟み込み、その後クラッド用硬化性樹脂を硬化させ、複数の導波路フィルムを一体に積層することを特徴とする。
また、クラッドフィルムは厚み公差を有するものがあるため、この場合には、クラッド用硬化性樹脂の層厚を、少なくともコア積層部分において、硬化後光透過性クラッドフィルムの厚み公差を打ち消すような厚さに制御することが好ましい。このようにクラッドフィルムの厚み公差をクラッド用硬化性樹脂の硬化層の厚さで補償する場合には、コアとその上に位置するクラッドフィルムとの間にはクラッド用硬化性樹脂が挿入される間隙が必要である。コアとその上に位置するクラッドフィルムとの間の間隙は、フィルム自体の平面性を考慮に入れると少なくとも１μｍであり、またクラッド用硬化性樹脂を隙間なく充填できるかどうかという点からは、望ましくは少なくとも５μｍである。
したがって、この点も考慮して前記クラッドフィルムの厚さを選択する必要がある。また、この際、コア径、コアピッチ、クラッドフィルム公差を考慮する必要があることは勿論である。
導波路フィルムの積層は、積層に用いるクラッド用硬化性樹脂の体積収縮率を考慮した厚み設定を持った製造治具によって行うことができる。またレーザー変位計によって、積層する導波路フィルムの上方から、少なくともコア積層部分に積層される膜厚を適宜測定することによって、正確な積層膜厚を得ることができる。
【００２５】
また前記複数の導波路フィルムを同時にまとめて積層接着（前記導波路フィルムに挟み込まれたクラッド用硬化性樹脂の硬化を同時に行う）することにより、積層に必要な工数を削減することが可能である。この場合、複数の導波路フィルムの位置決めが行える治具が必須となる。ただし、クラッド用硬化性樹脂の接着を一度に行うため、厚みによっては接着強度むらが生じやすくなる虞もある。たとえば２５０μｍピッチで８×８のコアパターンの積層導波路の場合、積層厚みが２ｍｍに達する。このようなサンプルに対して紫外線硬化性樹脂を用いてまとめて積層接着すると、上部と下部で接着速度が異なるため、上部と下部の間に歪が発生する恐れがある。このような虞がある場合は２枚ずつ積層するなど、積層工程を分割することが好ましい。
【００２６】
本発明の積層型高分子光導波路の製造は、導波路フィルムをクラッド用硬化性樹脂で積層するだけでよいので、従来のものに比べ極めて簡便にまた低コストで積層型高分子光導波路を作製することができる。
【００２７】
次に、図を用いて、本発明の積層型高分子光導波路を説明する。図１は、それぞれ異なる色相の着色層を有する導波路フィルムを積層し、これをコネクタに接続する態様を説明するための概念図で、図１（Ａ）はそれぞれ赤、青及び黄色の着色層を有する３種類の導波路フィルム（４０Ｒ、４０Ｂ、４０Ｙ）の平面図を示す。導波路フィルムは、図１の点線で示すような矩形に形成し、その後、実線で示す形状に切り抜かれる。このような形状に切り抜く理由は、図１（Ａ）に示す導波路フィルムの一端部の光導波路のピッチは、コネクタの接続部のピッチと同じに設定されており、そのため１つ１つの光導波路をそれぞれ切り離す必要がないが、導波路フィルムの他端部ではそれぞれの光導波路端部を特定のコネクタ（図１（Ｂ）の６２ａ〜６２ｃ）に接続可能にするために１つ１つの光導波路を切り離す必要があるからである。図１（Ｂ）は３種類の導波路フィルムを積層した４×３の積層型高分子光導波路５０にコネクタ６０ａ〜６０ｃ、及び６２ａ〜６２ｃを接続したものの平面図（概念図）を、図１（Ｃ）は図１（Ｂ）で示すものの側面図（概念図）をそれぞれ示す。導波路フィルムの光導波路両端部はすべて同一線上にのっている（図示せず）。
【００２８】
本発明の導波路フィルムはフレキシブルであるため、光導波路端部を曲げることにより光導波路端面を水平に一直線に配列させることが可能で、余裕をもってコネクタに接続することができる。また、導波路フィルムは着色層を備えているため、特定の光導波路を特定のコネクタに、誤りなく容易に接続することができる。
【００２９】
また、図３は、８×３の積層型高分子光導波路５０の一端部にレーザー発光素子７０（例えば富士ゼロックス（株）製のＶＣＳＥＬ ＡＬＬＡＹ）を、また他端部にＭＴコネクタ８０を接続する例を示すもので、図３（Ａ）はその平面図を示し、また、図３（Ｂ）は積層型高分子光導波路端部とレーザー発光素子との接続を説明するための概念図である。図３（Ｂ）中、積層した導波路フィルムの端部は例えばダイシングソーにより４５°にカットされており、レーザー発光素子から照射された光は７５で示すミラーにより反射され、光導波路中を進む。
本発明の導波路フィルムの端部をダイシングソーによりカットすると、鏡面平滑性を有する切断面が得られるので、切断面を研磨せずそのまま用いることができるという利点を有する。
【００３０】
また導波路フィルムを作製する際に、クラッドフィルムの上に光導波路コアと複数のアライメントマークを形成し、このアライメントマークを用いて複数の導波路フィルムを積層する際の面方向位置を定めることが望ましい。このような導波路フィルムを作製するには、以下に述べるように、同じ鋳型に複数のアライメントマーク作製用凹部と光導波路コア作製用凹部を形成した鋳型を用いることが好ましい。この鋳型を用いると、アライメントマークと光導波路コアの位置ずれを極小にできる。
【００３１】
［導波路フィルムの作製］
次に、本発明の導波路フィルムの作製方法について説明すると、先ず、光導波路コアに対応する凸部を形成した原盤に、鋳型形成用硬化性樹脂を塗布或いは注型し、該樹脂を硬化させ、得られる硬化樹脂層を原盤から剥離して光導波路コア凸部に対応する凹部を有する鋳型を準備し、該鋳型にクラッドフィルムを密着させ、鋳型の凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填し、充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させ、最後に鋳型を剥離して導波路フィルムを得る。また、その後同様の光透過性クラッドフィルムをコア形成面に接着剤（クラッド用硬化性樹脂等）により積層して他の態様の導波路フィルムとすることができる。着色層は、あらかじめクラッドフィルムに形成しても、導波路フィルムを作製後クラッドフィルム表面に形成してもよく、以下の説明では着色層の形成は省略する。
以下に更に具体的に導波路フィルムの作製方法について説明する。
【００３２】
前記原盤は従来の方法、たとえばフォトリソグラフィー法やＲＩＥ法を特に制限なく用いることができる。また、本出願人が先に出願した電着法又は光電着法により高分子光導波路を作製する方法（特願２００２−１０２４０号）も、原盤を作製するのに適用できる。また、原盤にアライメントマーク作製用の凸部を複数設けることが好ましい。アライメントマーク作製については特願２００２−２２４６４２号明細書に詳しく説明されている。
【００３３】
鋳型は、前記のようにして作製した原盤の光導波路コアに対応する凸部が形成された面に、鋳型形成用硬化性樹脂を塗布したり注型し、必要に応じ乾燥処理をした後、該樹脂を硬化させ、次いでその硬化樹脂層を剥離して作製される。また、鋳型には、前記凸部に対応する凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填するための進入口、及び前記凸部に対応する凹部から前記樹脂を排出させるための排出口が形成されるが、その形成方法は特に制限はない。原盤に予め進入口や排出口に対応する凸部を設けておくこともできるが、簡便な方法としては、例えば、原盤に鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層を形成した後剥離して型をとり、その後、型の両端を前記凹部が露出するように切断することにより進入口及び排出口を形成する方法が挙げられる。また、鋳型凹部に連通する貫通孔を凹部の両端に設け、後述のようにコア形成用硬化性樹脂の充填速度を上げることもできる。貫通孔は、凹部のピッチにより、各凹部に対応してそれぞれ設けてもよく、また、各凹部に共通に連通する１つの貫通孔を設けてもよい。
前記硬化樹脂層の厚さは、鋳型としての取り扱い性を考慮して適宜決められるが、一般的に０．１〜５０ｍｍ程度が適切である。
また、前記原盤にはあらかじめ離型剤塗布などの離型処理を行なって鋳型との剥離を促進することが望ましい。
【００３４】
鋳型形成用硬化性樹脂としては、その硬化物が原盤から容易に剥離できること、鋳型（繰り返し用いる）として一定以上の機械的強度・寸法安定性を有すること、凹部形状を維持する硬さ（硬度）を有すること、クラッドフィルムとの密着性が良好なことが好ましい。鋳型形成用硬化性樹脂には、必要に応じて各種添加剤を加えることができる。
鋳型形成用硬化性樹脂は、原盤の表面に塗布や注型等することが可能で、また、原盤に形成された個々の光導波路コアに対応する凸部を正確に写し取らなければならないので、ある限度以下の粘度、たとえば、５００〜７０００ｍＰａ・ｓ程度を有することが好ましい。（なお、本発明において用いる「鋳型形成用硬化性樹脂」の中には、硬化後、弾性を有するゴム状体となるものも含まれる。）また、粘度調節のために溶剤を、溶剤の悪影響が出ない程度に加えることができる。
【００３５】
前記鋳型形成用硬化性樹脂としては、前記のごとき剥離性、機械強度・寸法安定性、硬度、クラッドフィルムとの密着性の点から、硬化後、シリコーンゴム（シリコーンエラストマー）又はシリコーン樹脂となる硬化性オルガノポリシロキサンが好ましく用いられる。前記硬化性オルガノポリシロキサンは、分子中にメチルシロキサン基、エチルシロキサン基、フェニルシロキサン基を含むものが好ましい。また、前記硬化性オルガノポリシロキサンは、一液型のものでも硬化剤と組み合わせて用いる二液型のものでもよく、また、熱硬化型のものでも室温硬化型（例えば空気中の水分で硬化するもの）のものでもよく、更に他の硬化（紫外線硬化等）を利用するものであってもよい。
【００３６】
前記硬化性オルガノポリシロキサンとしては、硬化後シリコーンゴムとなるものが好ましく、これには通常液状シリコーンゴム（「液状」の中にはペースト状のように粘度の高いものも含まれる）と称されているものが用いられ、硬化剤と組み合わせて用いる二液型のものが好ましく、中でも付加型の液状シリコーンゴムは、表面と内部が均一にかつ短時間に硬化し、またその際副生成物が無く又は少なく、かつ離型性に優れ収縮率も小さいので好ましく用いられる。
【００３７】
前記液状シリコーンゴムの中でも特に液状ジメチルシロキサンゴムが密着性、剥離性、強度及び硬度の点から好ましい。
【００３８】
前記液状シリコーンゴムの粘度は、光導波路コアに対応する凸部を正確に写し取り、かつ気泡の混入を少なくして脱泡し易くする観点と、数ミリの厚さの鋳型形成の点から、５００〜７０００ｍＰａ・ｓ程度のものが好ましく、さらには、２０００〜５０００ｍＰａ・ｓ程度のものがより好ましい。
【００３９】
さらに、鋳型の表面エネルギーは、１０ｄｙｎ／ｃｍ〜３０ｄｙｎ／ｃｍ、好ましくは１５ｄｙｎ／ｃｍ〜２４ｄｙｎ／ｃｍの範囲にあることが、クラッドフィルムとの密着性の点からみて好ましい。
鋳型のシェア（Ｓｈａｒｅ）ゴム硬度は、１５〜８０、好ましくは２０〜６０であることが、型取り性能、凹部形状の維持、剥離性の点からみて好ましい。
鋳型の表面粗さ（二乗平均粗さ（ＲＭＳ））は、０．５μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下、より好ましくは０．０５μｍ以下にすることが、形成されたコアの光導波特性において光損失を大幅に低減できる。
【００４０】
また、鋳型は、紫外領域及び／又は可視領域において光透過性であることが好ましい。鋳型が可視領域において光透過性であることが好ましいのは、鋳型をクラッドフィルムに密着させる際位置決めが容易に行え、また、コア形成用硬化性樹脂が鋳型凹部に充填される様子が観察でき、充填完了等が容易に確認しうるからである。また、鋳型が紫外領域において光透過性であることが好ましいのは、コア形成用硬化性樹脂として紫外線硬化性樹脂を用いる場合に、鋳型を透して紫外線硬化を行うためであり、鋳型の、紫外領域（２５０ｎｍ〜４００ｎｍ）における透過率が８０％以上であることが好ましい。
【００４１】
前記硬化性オルガノポリシロキサン、中でも硬化後シリコーンゴムとなる液状シリコーンゴムは、クラッドフィルムとの密着性と剥離性という相反した特性に優れ、ナノ構造を写し取る能力を持ち、シリコーンゴムとクラッドフィルムとを密着させると液体の進入さえ防ぐことができる。このようなシリコーンゴムを用いた鋳型は高精度に原盤を写し取り、クラッドフィルムに良く密着するため、鋳型とクラッドフィルムの間の凹部のみに効率よくコア形成用樹脂を充填することが可能となり、さらにクラッドフィルムと鋳型の剥離も容易である。したがって、この鋳型からは高精度に形状を維持した高分子光導波路を、極めて簡便に作製することができる。
【００４２】
また、前記硬化樹脂層、とりわけ硬化樹脂層がゴム弾性を有する場合、硬化樹脂層の一部すなわち原盤凸部を写し取る部分以外の部分を他の剛性材料に置き換えることができ、この場合、鋳型のハンドリング性が向上する。
【００４３】
本発明において用いるクラッドフィルムとしては、屈折率が１．５５より小さく、好ましくは１．５０より小さいプラスチックフィルムが用いられる。特に、コア材の屈折率より０．０１以上、好ましくは０．０５以上小さいことが必要である。また、クラッドフィルムは、平坦で、鋳型との密着性に優れ、両者を密着させた場合、鋳型凹部以外に空隙が生じないものが好ましい。また、クラッドフィルムと鋳型及び／又はコアとの密着性が余り良好でない場合には、クラッドフィルム及び／又は鋳型の表面をオゾン雰囲気に曝す処理や、波長３００ｎｍ以下の紫外線照射処理を行って、鋳型等との密着性を改善することが好ましい。
プラスチックフィルムの中でも、フレキシブルなフィルムを用いた高分子光導波路は、カプラー、ボード間の光配線や光分波器等としても使用できる。前記フィルムは、作製される高分子光導波路の用途に応じて、その屈折率、光透過性等の光学的特性、機械的強度、耐熱性、鋳型との密着性、フレキシビリティー（可撓性）等を考慮して選択される。
【００４４】
前記フィルムの材料としては、アクリル系樹脂（ポリメチルメタクリレート等）、脂環式アクリル樹脂、スチレン系樹脂（ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体等）、オレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体等）、脂環式オレフィン樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、ビニルアルコール系樹脂、ビニルブチラール系樹脂、アリレート系樹脂、含フッ素樹脂、ポリエステル系樹脂（ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等）、ポリカーボネート系樹脂、二又は三酢酸セルロース、アミド系樹脂（脂肪族、芳香族ポリアミド等）、イミド系樹脂、スルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリオキシメチレン系樹脂、または前記樹脂のブレンド物等が挙げられる。
【００４５】
前記脂環式アクリル樹脂としてはトリシクロデカン等の脂肪族環状炭化水素をエステル置換基に導入した、ＯＺ−１０００、ＯＺ−１１００（日立化成（株）製）等が用いられる。
また、脂環式オレフィン樹脂としては主鎖にノルボルネン構造を有するもの、及び主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基（アルキル基としては炭素数１から６のものやシクロアルキル基）等の極性基をもつものが挙げられる。中でも前記のごとき主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基等の極性基をもつ脂環式オレフィン樹脂は、低屈折率（屈折率が１．５０近辺であり、コア・クラッドの屈折率の差を確保できる）及び高い光透過性等の優れた光学的特性を有し、鋳型との密着性に優れ、さらに耐熱性に優れているので特に本発明の高分子光導波路の作製に適している。
【００４６】
前記フィルムの屈折率は、コアとの屈折率差を確保するため、１．５５より小さく、好ましくは１．５３より小さくすることが望ましい。
また、前記フィルムの厚さはフレキシビリティーと剛性や取り扱いの容易さ等を考慮して適切に選ばれ、一般的には０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度が好ましい。
【００４７】
鋳型凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填するには、鋳型に鋳型より一回り大きいサイズのクラッドフィルム（既に着色層が設けられている場合には該着色層が設けられていない面）を密着させ、凹部の進入口にコア形成用硬化性樹脂を少量垂らし毛細管現象を利用して充填したり、あるいは凹部に連通する貫通孔にコア形成用硬化性樹脂を満たした後加圧充填したり、又は反対側の貫通孔から減圧吸引したり、あるいは加圧充填と減圧吸引の両方を行うことにより充填することができる。前記加圧充填と減圧吸引は同期して行うことが好ましく、また、前記加圧充填において圧力を段階的に増加させ、前記減圧吸引において圧力を段階的に減少させることが、鋳型が安定して固定された状態で、コア形成用硬化性樹脂をより高速に注入する相反則を両立させる点からみて好ましい。
【００４８】
コア形成用硬化性樹脂としては放射線硬化性、電子線硬化性、熱硬化性等の樹脂を用いることができ、中でも紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂が好ましく用いられる。
前記コア形成用の紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂としては、紫外線硬化性又は熱硬化性のモノマー、オリゴマー若しくはモノマーとオリゴマーの混合物が好ましく用いられる。
また、前記紫外線硬化性樹脂としてエポキシ系、ポリイミド系、アクリル系紫外線硬化性樹脂が好ましく用いられる。
【００４９】
コア形成用硬化性樹脂は、毛細管現象により鋳型とクラッドフィルムとの間に形成された空隙（鋳型の凹部）に充填させるため、用いるコア形成用硬化性樹脂はそれが可能なように十分低粘度であることが必要である。前記硬化性樹脂の粘度は、１０ｍＰａ・ｓ〜２０００ｍＰａ・ｓ、望ましくは１００ｍＰａ・ｓ〜１０００ｍＰａ・ｓ、更に好ましくは３００ｍＰａ・ｓ〜７００ｍＰａ・ｓにするのが、充填速度、コア形状の良さ及び光損失の少なさの点から好ましい。
このほかに、原盤に形成された光導波路コアに対応する凸部が有する元の形状を高精度に再現するため、前記硬化性樹脂の硬化前後の体積変化が小さいことが必要である。例えば、体積が減少すると導波損失の原因になる。したがって、前記硬化性樹脂は、体積変化ができるだけ小さいものが望ましく、１０％以下、好ましくは０．０１〜４％の範囲にあることが望ましい。溶剤を用いて低粘度化することは、硬化前後の体積変化が大きいのでできれば避ける方が好ましい。
コア形成用硬化性樹脂の硬化後の体積変化（収縮）を小さくするため、前記樹脂にポリマーを添加することができる。前記ポリマーはコア形成用硬化性樹脂との相溶性を有し、かつ該樹脂の屈折率、弾性率、透過特性に悪影響を及ぼさないものが好ましい。またポリマーを添加することにより体積変化を小さくする他、粘度や硬化樹脂のガラス転移点を高度に制御できる。前記ポリマーとしては例えばアクリル系、メタクリル酸系、エポキシ系のものが用いられるが、これらに限定されるものではない。
【００５０】
コア形成用硬化性樹脂の硬化物の屈折率は１．２０から１．６０の範囲、より好ましくは１．４から１．６の範囲が好ましく、硬化物の屈折率が前記範囲内に入る２種類以上の屈折率の異なる樹脂が用いられる。
コア形成用硬化性樹脂の硬化物の屈折率は、クラッドフィルムより大きいことが必要である。コアとクラッドフィルムとの屈折率の差は、０．０１以上、好ましくは０．０５以上である。
【００５１】
また、この工程において、毛細管現象によるコア形成用硬化性樹脂の鋳型凹部への充填を促進するために、系全体を減圧（０．１〜２００Ｐａ程度）することが望ましい。
また、前記充填を促進するため、前記系の減圧に加えて、鋳型の進入口から充填するコア形成用硬化性樹脂を加熱することにより、より低粘度化することも有効な手段である。
【００５２】
充填したコア形成用硬化性樹脂が紫外線硬化性樹脂の場合には、紫外線ランプ、紫外線ＬＥＤ、ＵＶ照射装置等が用いられる。また、熱硬化性樹脂の場合には、オーブン中での加熱硬化等が行われる。
この後、鋳型をクラッドフィルムから剥離して本発明の導波路フィルムとする。
【００５３】
本発明における導波路フィルムとして、前記のごとき方法により作製した導波路フィルムの上に、クラッドフィルムの屈折率と近い接着剤を用いて他のクラッドフィルムを貼り合わせたものを用いることができる。用いる接着剤は紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂が好ましく用いられ、例えば、紫外線硬化性又は熱硬化性のモノマー、オリゴマー若しくはモノマーとオリゴマーの混合物が用いられる。
また、前記２つのクラッドフィルムの屈折率差は小さい方が好ましく、その差は０．０５以内、好ましくは０．００１以内、更に好ましくは差がないことが光の閉じ込めの点からみて好ましい。
【００５４】
以上の導波路フィルムの作製において、鋳型に貫通孔を設ける態様について図を用いて説明する。
図４（Ａ）は原盤１０を示し、１２は光導波路コアに対応する凸部である。この原盤１０の凸部形成面に鋳型形成用硬化性樹脂を塗布又は注型した後硬化させる（図４（Ｂ）参照）。図４（Ｂ）中、２０ａは硬化樹脂層である。その後硬化樹脂層２０ａを剥離すると、凹部が形成された硬化樹脂層２０ａが得られる（図示せず）。凹部２２が形成された硬化樹脂層２０ａに、凹部２２に連通する貫通孔２６及び２８を凹部両端に打ち抜き等により形成して鋳型２０（図４（Ｃ）参照）を得る。
次に、図４（Ｄ）が示すように、鋳型にクラッドフィルムを密着させ、その後鋳型に形成されている貫通孔２６にコア形成用硬化性樹脂を入れ、他端の貫通孔２８から減圧吸引（加圧充填でもよく両者を併用してもよい）して鋳型凹部２２にコア形成用硬化性樹脂を充填する。その後該樹脂を硬化させ鋳型を剥離すると、図４（Ｅ）に示されるように、クラッドフィルム３０の上に光導波路コア３２と貫通孔２６及び２８内において硬化した樹脂部分が形成される。最後に貫通孔で硬化した樹脂部分をダイサー等で切り落として導波路路フィルムとする（図４（Ｆ）参照）。コア端面は鏡面平滑性を有している。
【００５５】
また、図５は、導波路フィルムにアライメントマークを形成する際に用いる原盤の一例を示す図である。図４中１０は原盤、１２は光導波路コア凸部に対応する凸部、１６はアライメントマークに対応する凸部をそれぞれ示す。
【００５６】
また、本発明の導波路フィルムの製造方法においては、前記１）鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層から形成され、光導波路コア凸部に対応する凹部を有する鋳型を準備する工程において、前記硬化樹脂層を強化部材によって補強することが好ましい。また、強化部材にはコア形成用硬化性樹脂を圧入するための注入口（図９（Ａ）の仮想線で示す２４ｂを参照）が設けられる。注入口には注入管が挿入連結される。注入口は複数設け、加圧状態が各凹部の進入部（充填口）において均一になるようにすることが好ましい。さらに、鋳型内部を減圧状態にすることにより充填速度をさらに上げられるように、強化部材の注入口とは反対側（コア樹脂が鋳型凹部より排出される側）に排気口（９図（Ａ）の仮想線で示す２４ｃを参照）を設け、これに減圧脱気管を挿入連結し凹部排出側を減圧吸引することができる。排気口も複数設け、鋳型凹部の排出側において減圧状態が偏らないようにすることが好ましい。
【００５７】
強化部材を設けた鋳型を用いる場合について図を用いて説明する。図６（Ａ）はクラッドフィルムに強化部材を設けた鋳型を密着させた斜視図を示す。図６（Ａ）中２４は強化部材であり鋳型凹部形成領域（紫外線等の照射領域）は強化部材を切り欠いた構造のものとなっている。また２６ａ、２６ｂは注入管を、２８ａ、２８ｂは減圧脱気管をそれぞれ示し、９０は鋳型強化部材２４とクラッドフィルム３０とがわずかでも位置ズレを起こさないようにするために、両者を固定するためのネジである。２０ａは鋳型の硬化樹脂層であり、この部分は強化部材により覆われていない。
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＡ−Ａ断面図であり、２２は鋳型凹部を示す。
【００５８】
次に図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、図６と同様な強化部材を備えた鋳型を用いる例を示し、クラッドフィルムと鋳型が位置づれしないように、クラッドフィルムを保持する保持部（凹部）を有する保持部材９２を用いるもので、これも特にクラッドフィルムとしてフレキシブルフィルムを用いる場合に有効である。また、この例では、鋳型凹部形成領域（紫外線等の照射領域）に石英板、ガラス板、硬質プラスチック板のように光透過性の天板２４ａを用いている。
また、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、保持部材９２に固定用の嵌合用溝９３を設け、一方鋳型の強化部材に嵌合用部材２９を設け、嵌合用部材２９を嵌合用溝９３の中に嵌め込んで固定するものである。
【００５９】
前記強化部材の材料としては金属材料、セラミック材料、硬質プラスチック材料等で作られ、その厚さは１ｍｍ〜４０ｍｍ程度が適切である。
【００６０】
本発明の導波路フィルムの作製において、前記のように充填速度を上げるため、鋳型の進入口からコア形成用硬化性樹脂を加圧充填したり、これに加え鋳型凹部の排出側を減圧吸引すると、加圧又は減圧の圧力変化が起きた場合鋳型とクラッドフィルムとの間で位置ずれが生じたり、鋳型全体や部分で振動が発生して鋳型が変形したり、クラッドフィルムとの密着性が損なわれるなどの虞がある。しかし、強化部材を設けることにより前記のごとき不具合がなくなり、コア形状の精度を犠牲にすることなく、充填速度を大きくすることができる。
【００６１】
また、複数の光導波路コアをクラッドフィルム上に形成する場合、前記のごとき強化部材を設けた鋳型の硬化樹脂層に、圧力緩和のための空隙部を設けることが好ましい。空隙部は、鋳型の複数凹部の一方の端部における進入部（コア形成用硬化性樹脂の充填口）のすべての進入部に連通する共通の空間を意味する。また、前記の空隙に加え、鋳型の複数凹部の他端部における排出部のすべての排出部に連通する空隙部を設けることが好ましい。進入部に空隙部を設けることにより、進入部に直接注入圧力が作用せず、各進入部に対する注入圧力が緩和され均一化される。また、排出部空隙を設けることにより、吸引負圧の緩和と均一化が得られ、鋳型各凹部への樹脂の注入が均一化される。
空隙部の断面積は、すべての凹部の総断面積の５〜２００００倍であることが好ましく、より好ましくは５００〜２５００倍である。（ここで、「すべての凹部の総断面積」とは、空隙部を通じて連通する各凹部の端部の面積の総和を意味する。）
図９は進入部及び排出部に空隙部を設けた鋳型の一例を示す断面図である。
図９（Ａ）は、鋳型を鋳型凹部及び空隙部が現われるように切断した切断面を示す図で、図９（Ａ）中、２０は鋳型、２１は空隙部、２２は凹部、２４は強化部材、２４ｂは強化部材に設けた注入口、２４ｃは排出口をそれぞれ示す。また、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）をＡ−Ａ線で切断した切断面を示す。
【００６２】
【実施例】
以下に実施例を示し本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
実施例１
＜導波路フィルムの作製＞
Ｓｉ基板に厚膜レジスト（マイクロケミカル（株）製、ＳＵ−８）をスピンコート法で塗布した後、８０℃でプリベークし、フォトマスクを通して露光し、現像して、図５で示すような、断面が正方形の４本の光導波路用凸部（幅：５０μｍ、高さ：５０μｍ、長さ：５０ｍｍ、１端部の凸部ピッチ２５０μｍ、他端部の凸部ピッチ２ｍｍ）と、２つの断面が正方形のアライメントマーク用凸部（幅：５０μｍ、高さ：５０μｍ、辺の長さ：１２ｍｍ×３ｍｍ）とを形成した。次に、これを１２０℃でポストベークして、光導波路コア作製用原盤を得た。
【００６３】
次に、この原盤に離型剤を塗布した後、熱硬化性ジメチルシロキサン樹脂（ダウコウニングアジア社製：ＳＹＬＧＡＲＤ１８４）を流し込み、１２０℃で３０分間加熱して硬化させた後剥離して、断面が正方形の光導波路用及びアライメントマーク用凸部に対応する凹部を持った型（鋳型の厚さ：５ｍｍ）を作製した。
さらに、鋳型の一端（ピッチ２５０μｍ側）に４本の凹部が共通に連通するように直径３ｍｍの貫通孔を切り抜き、また、他端には各凹部に対応する貫通孔（直径３ｍｍ）を４つ切り抜いて、下記紫外線硬化性樹脂の入出力部を形成した。また、２つのアライメントマーク用凸部に対応する凹部の両端部が露出するように端部を切断した。これを鋳型として用いた。
【００６４】
鋳型より一回り大きい設計膜厚１８８μｍのクラッドフィルム（アートンフイルム、ＪＳＲ（株）製、屈折率１．５１０）の片面に、赤色染料とバインダー樹脂を含む塗布液を、乾燥膜厚が２μｍとなるように塗布乾燥して着色層を形成したものを用意した。このアートンフィルムの着色層を形成していない面に鋳型を密着させた。
次に、鋳型に形成されている光導波路作製用凹部充填側（ピッチ２５０μｍ側）の貫通孔に、粘度が１３００ｍＰａ・ｓの紫外線硬化性樹脂（ＪＳＲ社製：ＰＪ３００１）を数滴落とし、光導波路作製用凹部排出側の貫通孔からダイヤフラム式吸引ポンプ（最大吸引圧３３．２５ＫＰａ）で２０ｋＰａの吸引力で吸引したところ、前記凹部に紫外線硬化性樹脂が充填された。また、アライメントマーク作製用凹部が露出している一端部にも同じ樹脂を数滴落としたところ、該凹部に毛細管現象により樹脂が充填された。
【００６５】
次いで、５０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を鋳型を透して５分間照射して紫外線硬化させた。鋳型をクラッドフイルムから剥離したところ、クラッドフイルム上に前記原盤凸部と同じ形状のコア及びアライメントマークが形成された。コア及びアライメントマークの屈折率は１．５９１であった。
この導波路フィルムをフィルム切断用の刃を植えた型によって打ち抜き加工することにより、両端部の貫通孔内で硬化した樹脂部分を切り落とし、コアの凸部分以外の出っ張りのないリッジ型の導波路フィルムを作製した。さらに平面形状が図１の４０Ｒで示すような形状になるようにダイシングソーでカットした。ピッチ２５０μｍ側の光導波路接続部分の長さ（飛び出し部分）は１ｍｍとし、導波路フィルムの他端のそれぞれ切り離された光導波路接続部分の長さは１０ｍｍ、幅は１２０μｍとした。
【００６６】
次に、鋳型に密着させるアートンフィルムとして、青色の着色層を設けたもの及び黄色の着色層を設けたものを用いる他は、同様の工程を繰り返して、図１の４０Ｂ及び４０Ｙで示される平面形状を有し、青色着色層及び黄色着色層をそれぞれ有する導波路フィルムを２枚作製した。
なお、３枚の導波路フィルムの他端（切り離し側）は、これらを積層した場合、１つのコネクタに接続される４つの光導波路のピッチが２５０μｍになるように、各導波路フィルムの他端おける光導波路ピッチを設定した。
【００６７】
＜積層型高分子光導波路の作製＞
前記のごとくして作製した導波路フィルムを３枚及び同じ大きさのアートンフィルムを１枚を用意した。赤色の着色層を有する導波路フィルムのコア形成面に、硬化後の屈折率がクラッドフィルム（アートンフイルム）と同じ１．５１０であり、体積収縮率が５％以下である紫外線硬化性樹脂（ＪＳＲ（株）製）を、塗布装置によって全面に塗布した。樹脂層の塗布厚は、体積収縮率も考慮して、紫外線硬化性樹脂を塗布した導波路フィルムの硬化後の厚さが概ね２５０μｍになるようにした。この上に青色の着色層を有する導波路フィルムを積層した。積層はレーザー変位計でコア上部からコア上部までの変位を測定し、この変位が正確に２５０μｍになるように計測しながら導波路フィルム表面を押し付けることにより行った。さらに積層体の上から顕微鏡光学系でアライメントマーク（屈折率がフィルム基材と違うので透明でも識別可能）により２枚の導波路フィルムの相対位置を微調整した。その後、５０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光を１０分間照射して紫外線硬化性樹脂を硬化させた。積層された２枚の導波路フィルムの相対位置誤差は面方向及び厚み方向とも２μｍ以下に収まった。
【００６８】
この工程を繰り返し、黄色の導波路フィルムを更に積層し、最後に最上層にアートンフィルムを前記の紫外線硬化性樹脂を用いて積層し、その後クラッド用硬化性樹脂がはみ出した不要な部分及び、光導波路コアの端面をダイシングソーで切断することにより１層につき４本の光導波路を持ち、それらが３層積層された積層型高分子光導波路を作製した。この積層型高分子光導波路は、積層時にフィルム位置により若干の収縮ばらつきが存在したものの、端面における断面のコア位置誤差は設計ピッチ２５０μｍに対して４μｍ以内であった。
【００６９】
この積層型高分子光導波路に、図１に示すように、一端に３つのコネクタ（接続部ピッチ２５０μｍ）を接続し、他端に３つのＭＴコネクタ（接続部ピッチ２５０μｍ）を接続して、光コネクタ付き導波路フィルムボードを完成させた。特に光導波路を再配分して特定のＭＴコネクタに接続する端部においては、赤、青及び黄の各色を確認しながら、各コネクタに対応する光導波路をグループ分けし、各コネクタに接続することができたので、効率よくかつ誤りなく接続作業を行うことができた。
この光コネクタ付き導波路フィルムボードの光導波損失は３．６ｄＢであった。これは、実使用に対応可能な特性である。
【００７０】
実施例２
原盤として、断面が正方形の８本の光導波路用凸部（幅：５０μｍ、高さ：５０μｍ、長さ：５０ｍｍ、一端部の凸部ピッチ２５０μｍ、他端部の凸部ピッチ１０ｍｍ〜５０ｍｍ）と、２つの断面が正方形のアライメントマーク用凸部（幅：５０μｍ、高さ：５０μｍ、辺の長さ：１２ｍｍ×３ｍｍ）設けられたものを用いる他は、実施例１と同様にして、原盤作製、鋳型作製、導波路フィルム作製及び導波路フィルムの積層を行った。また、８枚の導波路フィルムの他端は、これらを積層した場合、１つのコネクタに接続される３つの光導波路のピッチが２５０μｍになるように、各導波路フィルムの他端における光導波路ピッチを設定した。
【００７１】
この積層型高分子光導波路は、積層時に、クラッドフィルムの位置により若干の収縮ばらつきが存在したものの、導波路フィルム端面におけるコア位置誤差は設計ピッチ２５０μｍに対して５μｍ以内であった。
前記積層型高分子光導波路の光導波路ピッチが２５０μｍの接続部に、発光間隔が２５０μｍピッチの３×８のＶＣＳＥＬを直接接続した。この時の接続損失は１．１ｄＢ、伝搬損失０．２ｄＢ／ｃｍで接続できた。また、導波路フィルムの他端側の接続部には、ＶＣＳＥＬの２４個の発光点からの光を再配分して、８個のコネクタに３光部分つづ接続させた。各導波路フィルムが着色されているため、特定の発光点からの光を特定のコネクタに、誤りなくかつ容易にその分配配線作業を行うことができた。
【００７２】
実施例３
実施例２と同様の導波路フィルムを８枚（各導波路フィルムは赤、青、黄、橙、緑、空色、紫、黒の８色の着色層がそれぞれ形成されている）作製した後、体積収縮率が２％程度である熱硬化樹脂を用いて積層した。熱硬化樹脂の体積収縮率が小さいため、端面における断面におけるコア位置誤差は４μｍ以内になった。この積層型高分子光導波路の一方の端部に、発光間隔が２５０μｍピッチの８×８のＶＣＳＥＬを接続損失１ｄＢ以下、伝搬損失０．４ｄＢ／ｃｍで接続できた。また、他方の端部では、８個のコネクタに８個づつ接続させた。積層枚数が多いにもかかわらず、接続作業は容易に行うことができた。
【００７３】
【発明の効果】
本発明の積層型高分子光導波路は着色層を設けた導波路フィルムを積層したものであるため、色による導波路フィルムの識別が容易で、導波路フィルムの接続部分の取り出しやグループ分けが簡易に行え、その結果、配線やコネクターへの接続が誤りなく容易に行え、作業効率も高く低コストである。
また、本発明の積層型高分子光導波路は、導波路フィルムのクラッド部分をすべてクラッド用硬化性樹脂で構成しておらず、クラッドの一部を光透過性フィルムで占めることになるため、材料費を低コストにすることができる。また、低接続損失でＮ×Ｎ構造のレーザー発光素子等と直接接続できる利点がある。
さらに、本発明の積層型高分子光導波路は可撓性が高く、各種機器への自由な装填が可能であり、例えば、カプラー、ボード間の光配線や光分波器等としても使用できる。
本発明の積層型高分子光導波路の製造は、導波路フィルムをクラッド用硬化性樹脂で積層するだけでよいので、従来のものに比べ極めて簡便にまた低コストで積層型高分子光導波路を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層型高分子光導波路のコネクタへの接続の態様を示す概念図である。
【図２】本発明の導波路フィルムの側面図を示す。
【図３】本発明の積層型高分子光導波路のレーザー発光素子及びコネクタへの接続の態様を示す概念図である。
【図４】本発明における導波路フィルムの作製工程を示す概念図である。
【図５】導波路フィルムの作製に用いる原盤の一例を示す概念図である。
【図６】導波路フィルムの作製において、強化部材を備えた鋳型を用いるコア材料充填工程を説明するための概念図である。
【図７】強化部材を備えた他の鋳型を用いるコア材料充填工程を説明するための概念図である。
【図８】強化部材を備えた他の鋳型を用いるコア材料充填工程を説明するための概念図である。
【図９】強化部材を備えかつ圧力緩和のための空隙部を設けた鋳型を用いるコア材料充填工程を説明するための概念図である。
【符号の説明】
１０ 原型
１２ 光導波路コアに対応する凸部
２０ 鋳型
３０ クラッドフィルム
３１ 着色層
３２ 光導波路コア
４０Ｒ〜４０Ｙ 導波路フィルム
５０ 積層型高分子光導波路
６０ａ〜６０ｃ コネクタ
６２ａ〜６２ｃ コネクタ
７０ レーザー発光素子
８０ コネクタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laminated polymer optical waveguide and a method for producing a laminated polymer optical waveguide.
[0002]
[Prior art]
The polymer waveguide manufacturing method includes (1) a method in which a film is impregnated with a monomer, a core portion is selectively exposed to change the refractive index, and the film is bonded (selective polymerization method), and (2) a core layer. And a method of forming a clad portion by reactive ion etching after applying the clad layer (RIE method), and (3) using an ultraviolet curable resin in which a photosensitive material is added to a polymer material, Method using photolithography method for development (direct exposure method), (4) Method using injection molding, (5) After coating the core layer and the clad layer, the core portion is exposed to change the refractive index of the core portion. A method (photo bleaching method) has been proposed.
However, the selective polymerization method (1) has a problem in film bonding, and the methods (2) and (3) are expensive because the photolithographic method is used, and the method (4) can be obtained. There is a problem in the accuracy of the core diameter. Further, the method (5) has a problem that a sufficient refractive index difference between the core layer and the clad layer cannot be obtained.
At present, the practical methods excellent in performance are only the methods (2) and (3), but there is a problem of cost as described above. None of the methods (1) to (5) is applicable to forming a polymer waveguide on a flexible plastic substrate having a large area.
[0003]
In addition, as a method of manufacturing a polymer optical waveguide, a core substrate is formed by filling a polymer substrate material for a core into a pattern substrate (cladding) on which a groove pattern serving as a capillary is formed, and then curing the core layer. In this method, the polymer precursor material is thinly filled and cured not only in the capillary groove but also between the pattern substrate and the flat substrate. As a result of forming a thin layer having the same composition as the core layer, there is a problem that light leaks through the thin layer.
As one method for solving this problem, Debit Hart uses a clamping jig to fix the pattern substrate on which a groove pattern serving as a capillary is formed and a flat substrate, and further, the contact portion between the pattern substrate and the flat substrate. A method of manufacturing a polymer optical waveguide by sealing the resin with a resin and then reducing the pressure and filling a capillary with a monomer (diallyl isophthalate) solution was proposed (see Patent Document 1 below). In this method, instead of using the polymer precursor material as the core forming resin material, the viscosity of the filling material is reduced by using a monomer, and the capillary is filled using the capillary phenomenon so that the monomer is not filled except the capillary. It is a method to do.
However, since this method uses a monomer as the core forming material, there is a problem that the volumetric shrinkage when the monomer is polymerized to become a polymer is large, and the transmission loss of the polymer optical waveguide is increased.
In addition, this method is a complicated method such as fixing the pattern substrate and the flat substrate with a clamp, or additionally sealing the contact portion with resin, so that it is not suitable for mass production, and as a result, cost reduction is expected. I can't. Further, it cannot be applied to the production of a polymer optical waveguide using a film having a thickness of mm order or 1 mm or less as a clad.
[0004]
Recently, George M. of Harvard University. Whitedeses et al. Have proposed a method called capillary micromolding, which is one of soft lithography, as a new technology for producing nanostructures. This is because a master substrate is made using photolithography, and the nanostructure of the master substrate is copied to a PDMS mold using the adhesion and easy peelability of polydimethylsiloxane (PDMS). This is a method of pouring and solidifying a liquid polymer. The following non-patent document 1 describes detailed explanation articles.
[0005]
Or George M. from Harvard University. A patent relating to the capillary micromold method has been filed by Kim Enoch et al. Of the Whitesides group (see Patent Document 2 below).
However, even if the manufacturing method described in this patent is applied to the manufacture of a polymer optical waveguide, the core portion of the optical waveguide has a small cross-sectional area, so that it takes time to form the core portion and is not suitable for mass production. In addition, when the monomer solution is polymerized to become a polymer, the volume is changed, the core shape is changed, and the transmission loss is increased.
[0006]
In addition, B. of IBM Zurich Institute. Michel et al. Have proposed a high-resolution lithography technique using PDMS, and reported that this technique can provide a resolution of several tens of nanometers. Detailed commentary articles are described in Non-Patent Document 2 below. In this way, soft lithography technology using PDMS and capillary micromolding are technologies that have recently attracted attention as nanotechnology mainly in the United States.
[0007]
However, when an optical waveguide is manufactured by using the micromold method as described above, the volume shrinkage during curing is reduced (thus, transmission loss is reduced), and a filling liquid (monomer or the like) is used to facilitate filling. It is impossible to achieve a low viscosity. Therefore, if priority is given to reducing the transmission loss, the viscosity of the filling liquid cannot be reduced below a certain limit, the filling speed becomes slow, and mass production cannot be expected. The micromold method is based on the premise that a glass or silicon substrate is used as the substrate, and does not consider the use of a flexible film substrate.
[0008]
On the other hand, the present inventors proposed a method for producing a flexible polymer optical waveguide in which an optical waveguide is provided on a film substrate at a very low cost as Japanese Patent Application No. 2002-187473. The polymer optical waveguide produced by this method maintains a highly accurate core shape with little loss loss and is flexible as a whole, so that it can be freely loaded into various devices. However, in order to further increase the degree of circuit integration, it is effective to have a structure in which polymer optical waveguides are laminated or a structure in which optical waveguides are laminated on an electric circuit substrate. However, positioning when laminating flexible polymer optical waveguides is not easy.
[0009]
Accordingly, the present inventors further proposed, as Japanese Patent Application No. 2002-224642, a method for producing a laminated polymer optical waveguide in which an alignment mark is produced on a waveguide film at the same time as the waveguide core and laminated using the alignment mark. When this method is used, a laminated polymer optical waveguide can be produced by efficiently laminating flexible waveguide films.
By the way, when connecting a flexible laminated polymer optical waveguide as described above to a connector, it may be required to redistribute and connect the optical waveguide at one end to a plurality of connectors. It is not easy to distinguish the connector from the waveguide film because the waveguide film is very thin.
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3151364
[Patent Document 2]
US Pat. No. 6,355,198
[Non-Patent Document 1]
SCIENTIFIC AMERICAN SEPTEMBER 2001 (December 2001 issue of Nikkei Science)
[Non-Patent Document 2]
IBM J.M. REV. & DEV. VOL. 45 NO. 5 SEPTEMBER 2001
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the problems as described above, and an object thereof is to provide a low-cost laminated polymer optical waveguide that can be easily connected to wiring and connectors without error, and is low-cost. Another object of the present invention is to provide a production method capable of producing the laminated polymer optical waveguide easily and at low cost.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The above problems are solved by providing a laminated polymer optical waveguide having the following structure and a method for manufacturing the same.
(1) A multilayer type in which a plurality of waveguide films in which at least an optical waveguide core is formed on a light transmissive clad film are laminated with a cured layer of a curable resin for clad having the same refractive index as that of the light transmissive clad film A laminated polymer optical waveguide, which is a molecular optical waveguide, wherein a colored layer of a different color is provided on each surface of a light-transmitting clad film of the plurality of waveguide films.
(2) The laminated polymer optical waveguide according to (1) above, wherein the light-transmitting clad film has a thickness of 20 μm to 2 mm.
(3) The laminated polymer optical waveguide according to (1), wherein the clad curable resin is an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin.
[0013]
(4) The waveguide film has an optical waveguide core on a light transmissive clad film, and another light transmissive clad film is provided thereon via a cured layer of a curable resin for clad. The laminated polymer optical waveguide according to (1) above, wherein
(5) The laminated polymer optical waveguide according to (1), wherein the waveguide film has an alignment mark.
(6) The laminated polymer optical waveguide according to (1), wherein the waveguide film is a pitch conversion type waveguide film.
[0014]
(7) A plurality of waveguide films in which an optical waveguide core is formed on a light transmissive clad film, and colored layers of different colors are formed on the respective surfaces of the light transmissive clad films of the plurality of waveguide films. A waveguide film having a refractive index equal to that of the light-transmitting clad film is sandwiched between the plurality of waveguide films, and then the clad curable resin is cured to obtain a plurality of waveguide films. A method for producing a laminated polymer optical waveguide in which waveguide films are laminated together.
(8) The method for producing a laminated polymer optical waveguide according to (7), wherein the clad curable resin sandwiched between the waveguide films is simultaneously cured.
[0015]
(9) The method for producing a laminated polymer optical waveguide according to claim 7, wherein the waveguide film is produced by the following steps.
1) A step of preparing a mold that is formed from a cured resin layer of a mold-forming curable resin and has a recess corresponding to the optical waveguide core protrusion.
2) A step of closely adhering a surface of the light-transmitting clad film provided with the colored layer to the mold on which the colored layer is not provided.
3) A step of filling a core-forming curable resin into a concave portion of a mold to which a light-transmitting clad film is adhered.
4) Step of curing the filled core-forming curable resin
5) Step of peeling the mold from the light transmissive clad film
[0016]
(10) The method for producing a laminated polymer optical waveguide according to (9), wherein an optical waveguide clad film is laminated on the core forming surface after the step (5).
(11) The mold according to (9), wherein the mold includes a cured resin layer of a curable resin for forming a mold having a concave portion corresponding to the convex portion of the optical waveguide core, and a reinforcing member that reinforces the cured resin layer. A method for producing a laminated polymer optical waveguide according to claim 1.
(12) The method for producing a laminated polymer optical waveguide according to (11), wherein a void for pressure relaxation is provided in the cured resin layer of the curable resin for mold formation.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Laminated polymer optical waveguide]
The laminated polymer optical waveguide of the present invention is a waveguide film in which at least an optical waveguide core is formed on a light-transmitting clad film (hereinafter sometimes simply referred to as “clad film”), and the waveguide A film in which a colored layer is provided on the surface of a clad film (see 31 in FIG. 2) is laminated by bonding with a cured layer of a curable resin for clad having the same refractive index as that of the clad film. "Equal" in the above-mentioned "cured curable resin layer for clad curable resin having the same refractive index as that of the clad film" not only means that the refractive index of the two is exactly the same, but the difference in refractive index of both is 0. When it is within 05, it means that the refractive indexes of both are equal.
[0018]
Since the laminated polymer optical waveguide of the present invention is obtained by laminating the waveguide film provided with the colored layer as described above, it is easy to identify the waveguide film by color, and the connection portion of the waveguide film can be taken out. Grouping can be performed easily, and as a result, wiring and connectors can be easily connected without error, and work efficiency is high and cost is low. Since the conventional polymer optical waveguide was provided on the surface of a rigid body such as a Si surface, it was impossible to be connected to a connector or the like by bending its end portion. Since a part of the clad of the film is made of the clad film, the waveguide film is highly flexible, so that it is possible to bend the end of the laminated polymer optical waveguide and connect it to the connector. Is.
In the laminated polymer optical waveguide of the present invention, the clad part of the waveguide film is not entirely composed of the curable resin for clad, and a part of the clad is occupied by the light transmissive film. Costs can be reduced. Further, there is an advantage that it can be directly connected to a laser light emitting element having an N × N structure with low connection loss.
Furthermore, when the clad film itself is colored, part of the light from the core is absorbed, and optical waveguide loss is likely to occur. However, in the present invention, since a colored layer is provided separately from the clad film, optical waveguide loss occurs. There is no.
[0019]
FIG. 2 shows a side view of the waveguide film 40R (with a red colored layer) seen from the direction along the longitudinal direction of the optical waveguide core. Reference numeral 30 denotes a clad film, 31 denotes a colored (red) layer, and 32 denotes an optical waveguide core.
[0020]
The thickness of the clad film used for the waveguide film is preferably 20 μm to 2 mm. If the film thickness is less than 20 μm, handling when laminating the waveguide film becomes difficult, and it is difficult to maintain the mechanical strength of the waveguide film alone, and the bending force is applied to the optical waveguide core during manufacturing. This is because distortion is likely to occur, yield may be deteriorated and performance may be remarkably deteriorated, and the function as a cladding layer may be incomplete, which may cause light leakage.
In addition to the above points, from the viewpoint of cost, it is desirable that the waveguide film is as thick as the design pitch (core pitch in the stacking direction) permits. This is because the price of a curable resin for clad (ultraviolet curable resin or thermosetting resin) that can be generally used as an optical waveguide is high, and therefore it is cheaper to reduce the amount of use as much as possible. However, if the clad film is thicker than 2 mm, the film becomes rigid, and there is no margin when distributing each optical waveguide or coupling to a connector.
[0021]
When the clad film is thin and the amount of curable resin used for clad increases in order to obtain the required core pitch, the waveguide film has an optical waveguide core on the clad film, and the clad film is cured thereon. A film provided with another light-transmitting clad film through a cured layer of a transparent resin or the like can be used.
[0022]
The colored layer provided on the clad film surface of the waveguide film may be of any color as long as it can be visually distinguished from other waveguide films when connected to a connector or the like. As the colorant, a dye is preferably used. In order to improve the adhesion of the colorant to the clad film, it is preferable to use a binder resin in combination. The colored layer is formed, for example, by applying and drying a coating liquid containing a solvent, a dye and a binder resin on the surface of the clad film. The colored layer can be formed on one side of the clad film in advance before producing the waveguide film, or can be formed on the surface of the clad film after producing the waveguide film. The thickness of the colored layer is suitably about 0.05 to 100 μm, preferably about 0.1 to 10 μm.
[0023]
The clad curable resin also serves as an adhesive for bonding the waveguide films together. By using an ultraviolet curable resin as the curable resin, good light transmittance can be ensured. There are various types of ultraviolet curable resins such as acrylic and epoxy, but those having no solvent and having a volume shrinkage of about 4 to 8% are commercially available. Further, it is possible to further reduce the volume shrinkage rate by using a thermosetting resin in this portion, but in this case, in general, the light transmittance is slightly lowered as compared with the ultraviolet curable resin.
Regarding the volume shrinkage, since the thickness of the cured layer of the curable resin for clad existing in the gap between the upper surface of the core and the clad film positioned thereon is thin by the core, the thickness is set to 10 μm or less. It is also easy. Therefore, it is possible to ignore the pitch change accompanying the volume shrinkage of this portion.
[0024]
[Production of laminated polymer optical waveguide]
The multilayer polymer optical waveguide of the present invention is prepared by preparing a plurality of waveguide films as described above, and forming a clad curable resin layer having the same refractive index as that of the light transmissive clad film between the plurality of waveguide films. Then, the clad curable resin is cured, and a plurality of waveguide films are laminated together.
In addition, since some clad films have thickness tolerance, in this case, the thickness of the clad curable resin is set to a thickness that cancels the thickness tolerance of the cured light-transmitting clad film at least in the core laminated portion. It is preferable to control it. Thus, when the thickness tolerance of the clad film is compensated by the thickness of the cured layer of the clad curable resin, the clad curable resin is inserted between the core and the clad film located thereon. A gap is required. The gap between the core and the clad film positioned thereon is at least 1 μm in consideration of the flatness of the film itself, and it is desirable in view of whether the clad curable resin can be filled without gaps. Is at least 5 μm.
Therefore, it is necessary to select the thickness of the clad film in consideration of this point. In this case, it is needless to say that the core diameter, the core pitch, and the clad film tolerance need to be taken into consideration.
Lamination of the waveguide film can be performed with a manufacturing jig having a thickness setting in consideration of the volume shrinkage of the clad curable resin used for lamination. Moreover, an accurate laminated film thickness can be obtained by appropriately measuring the film thickness laminated at least on the core laminated portion from above the laminated waveguide film with a laser displacement meter.
[0025]
In addition, it is possible to reduce the man-hours required for laminating by simultaneously laminating and laminating and bonding the plurality of waveguide films (simultaneously curing the curable resin for clad sandwiched between the waveguide films). . In this case, a jig capable of positioning a plurality of waveguide films is essential. However, since the clad curable resin is bonded at once, there is a possibility that uneven adhesion strength is likely to occur depending on the thickness. For example, in the case of a laminated waveguide having a core pattern of 8 × 8 at a pitch of 250 μm, the laminated thickness reaches 2 mm. When such a sample is laminated and bonded together using an ultraviolet curable resin, the bonding speed is different between the upper part and the lower part, and thus there is a risk of distortion between the upper part and the lower part. When there is such a possibility, it is preferable to divide the stacking process, for example, by stacking two sheets.
[0026]
The laminated polymer optical waveguide of the present invention can be produced simply by laminating the waveguide film with a curable resin for cladding, so that a laminated polymer optical waveguide can be produced very easily and at a lower cost than conventional ones. can do.
[0027]
Next, the laminated polymer optical waveguide of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a mode in which waveguide films having colored layers of different hues are laminated and connected to a connector, and FIG. 1 (A) is a colored layer of red, blue and yellow, respectively. The top view of three types of waveguide films (40R, 40B, 40Y) which have is shown. The waveguide film is formed into a rectangle as shown by a dotted line in FIG. 1, and then cut into a shape shown by a solid line. The reason for cutting out into such a shape is that the pitch of the optical waveguide at one end of the waveguide film shown in FIG. 1 (A) is set to be the same as the pitch of the connecting portion of the connector. However, at the other end of the waveguide film, each of the optical waveguide ends can be connected to a specific connector (62a to 62c in FIG. 1B). It is because it is necessary to separate. FIG. 1B is a plan view (conceptual diagram) of a connector in which connectors 60a to 60c and 62a to 62c are connected to a 4 × 3 laminated polymer optical waveguide 50 in which three types of waveguide films are laminated. (C) is a side view (conceptual diagram) of what is shown in FIG. 1 (B). Both ends of the optical waveguide of the waveguide film are on the same line (not shown).
[0028]
Since the waveguide film of the present invention is flexible, it is possible to arrange the end faces of the optical waveguide in a straight line by bending the end of the optical waveguide, and to connect to the connector with a margin. In addition, since the waveguide film includes a colored layer, a specific optical waveguide can be easily connected to a specific connector without error.
[0029]
In FIG. 3, a laser light emitting device 70 (for example, VCSEL ALLY manufactured by Fuji Xerox Co., Ltd.) is connected to one end of an 8 × 3 laminated polymer optical waveguide 50, and an MT connector 80 is connected to the other end. FIG. 3 (A) is a plan view showing an example, and FIG. 3 (B) is a conceptual diagram for explaining the connection between the end of the laminated polymer optical waveguide and the laser light emitting element. . In FIG. 3B, the end of the laminated waveguide film is cut at 45 ° by a dicing saw, for example, and the light emitted from the laser light emitting element is reflected by a mirror indicated by 75 and travels through the optical waveguide. .
When the end portion of the waveguide film of the present invention is cut with a dicing saw, a cut surface having mirror smoothness can be obtained, so that the cut surface can be used as it is without being polished.
[0030]
Also, when producing a waveguide film, an optical waveguide core and a plurality of alignment marks are formed on the clad film, and the alignment in the plane direction when laminating the plurality of waveguide films can be determined. desirable. In order to manufacture such a waveguide film, it is preferable to use a mold in which a plurality of alignment mark manufacturing recesses and an optical waveguide core manufacturing recess are formed in the same mold as described below. When this mold is used, the positional deviation between the alignment mark and the optical waveguide core can be minimized.
[0031]
[Production of waveguide film]
Next, a method for producing the waveguide film of the present invention will be described. First, a mold-forming curable resin is applied or cast onto a master on which convex portions corresponding to the optical waveguide core are formed, and the resin is cured. The resulting cured resin layer is peeled from the master and a mold having a recess corresponding to the optical waveguide core protrusion is prepared, a clad film is adhered to the mold, and a core-forming curable resin is filled in the mold recess. Then, the filled curable resin for core formation is cured, and finally the mold is peeled to obtain a waveguide film. Further, a similar light-transmitting clad film can be laminated on the core forming surface with an adhesive (such as a clad curable resin) to obtain a waveguide film of another aspect. The colored layer may be formed on the clad film in advance, or may be formed on the surface of the clad film after producing the waveguide film. In the following description, the formation of the colored layer is omitted.
The method for producing a waveguide film will be described more specifically below.
[0032]
For the master, conventional methods such as photolithography and RIE can be used without particular limitation. Further, the method (Japanese Patent Application No. 2002-10240) for producing a polymer optical waveguide by the electrodeposition method or the photo-deposition method previously filed by the present applicant can also be applied to produce the master. In addition, it is preferable to provide a plurality of convex portions for producing alignment marks on the master. The alignment mark production is described in detail in Japanese Patent Application No. 2002-224642.
[0033]
The mold is coated or casted with a mold-forming curable resin on the surface on which the convex portions corresponding to the optical waveguide core of the master produced as described above are formed, and after drying as necessary, The resin is cured, and then the cured resin layer is peeled off. In addition, the mold is formed with an entrance for filling the concave portion corresponding to the convex portion with the core-forming curable resin and an outlet for discharging the resin from the concave portion corresponding to the convex portion. However, the formation method is not particularly limited. Protrusions corresponding to the entrance and discharge ports can be provided in advance on the master, but as a simple method, for example, after forming a cured resin layer of a curable resin for mold formation on the master, the mold is peeled off After that, the entrance and the exit are formed by cutting both ends of the mold so that the concave portion is exposed. Also, through holes communicating with the mold recess can be provided at both ends of the recess, and the filling rate of the core-forming curable resin can be increased as will be described later. Depending on the pitch of the recesses, the through holes may be provided corresponding to the respective recesses, or one through hole communicating with each recess may be provided.
Although the thickness of the said cured resin layer is suitably determined in consideration of the handleability as a casting_mold | template, generally about 0.1-50 mm is suitable.
Further, it is desirable that the master is subjected to a release treatment such as application of a release agent in advance to promote peeling from the mold.
[0034]
As curable resin for mold formation, the cured product can be easily peeled from the master, has a certain level of mechanical strength and dimensional stability as a mold (repeatedly used), and hardness (hardness) to maintain the concave shape It is preferable that it has favorable adhesiveness with a clad film. Various additives can be added to the mold-forming curable resin as necessary.
The mold-forming curable resin can be applied or cast on the surface of the master, and the projections corresponding to the individual optical waveguide cores formed on the master must be accurately copied. It is preferable to have a viscosity below a certain limit, for example, about 500 to 7000 mPa · s. (Note that the “mold-forming curable resin” used in the present invention also includes a resin that becomes a rubber-like body having elasticity after curing.) In addition, the solvent is used for viscosity adjustment, and the adverse effect of the solvent. Can be added to the extent that does not occur.
[0035]
The mold-forming curable resin is cured to become a silicone rubber (silicone elastomer) or a silicone resin after curing in terms of peelability, mechanical strength / dimensional stability, hardness, and adhesion to the clad film. An organopolysiloxane is preferably used. The curable organopolysiloxane preferably contains a methylsiloxane group, an ethylsiloxane group, or a phenylsiloxane group in the molecule. The curable organopolysiloxane may be a one-component type or a two-component type used in combination with a curing agent, and may be a thermosetting type or a room temperature curable type (for example, cured with moisture in the air). The other) (further ultraviolet curing or the like) may be used.
[0036]
The curable organopolysiloxane is preferably a silicone rubber after curing, which is usually referred to as a liquid silicone rubber (including “liquid” which has a high viscosity such as a paste). The two-part type used in combination with a curing agent is preferable. Among them, the addition type liquid silicone rubber cures uniformly in a short time on the surface and the inside, and at that time, a by-product is formed. It is preferably used because it has no or little, excellent releasability and low shrinkage.
[0037]
Among the liquid silicone rubbers, liquid dimethylsiloxane rubber is particularly preferable from the viewpoints of adhesion, peelability, strength and hardness.
[0038]
The viscosity of the liquid silicone rubber is accurately copied from the convex portion corresponding to the optical waveguide core, and from the viewpoint of facilitating defoaming by reducing the mixing of bubbles, and from the point of forming a mold having a thickness of several millimeters, The thing of about 500-7000 mPa * s is preferable, Furthermore, the thing of about 2000-5000 mPa * s is more preferable.
[0039]
Furthermore, the surface energy of the mold is preferably in the range of 10 dyn / cm to 30 dyn / cm, preferably 15 dyn / cm to 24 dyn / cm, from the viewpoint of adhesion to the clad film.
The share rubber hardness of the mold is 15 to 80, preferably 20 to 60, from the viewpoint of mold taking performance, maintaining the shape of the recess, and peelability.
The surface roughness of the mold (root mean square roughness (RMS)) is 0.5 μm or less, preferably 0.1 μm or less, more preferably 0.05 μm or less. Optical loss can be greatly reduced.
[0040]
The template is preferably light transmissive in the ultraviolet region and / or visible region. It is preferable that the mold is light transmissive in the visible region, when positioning the mold in close contact with the clad film, positioning can be easily performed, and it can be observed that the core-forming curable resin is filled in the mold recess, This is because the completion of filling can be easily confirmed. In addition, it is preferable that the mold is light transmissive in the ultraviolet region because, when an ultraviolet curable resin is used as the core-forming curable resin, ultraviolet curing is performed through the mold. The transmittance in the ultraviolet region (250 nm to 400 nm) is preferably 80% or more.
[0041]
The curable organopolysiloxane, in particular the liquid silicone rubber that becomes the silicone rubber after curing, has excellent conflicting properties of adhesion to the clad film and peelability, has the ability to copy the nanostructure, and the silicone rubber and the clad film. When in close contact, even the ingress of liquid can be prevented. Such a mold using silicone rubber copies the master with high accuracy and adheres well to the clad film, so that it becomes possible to efficiently fill the core forming resin only in the recesses between the mold and the clad film. Further, the clad film and the mold can be easily peeled off. Therefore, a polymer optical waveguide whose shape is maintained with high accuracy can be produced very simply from this mold.
[0042]
In addition, when the cured resin layer, particularly the cured resin layer has rubber elasticity, a part of the cured resin layer, that is, a part other than the part that copies the convex portion of the master can be replaced with another rigid material. Handling is improved.
[0043]
As the clad film used in the present invention, a plastic film having a refractive index smaller than 1.55, preferably smaller than 1.50 is used. In particular, it is necessary to be 0.01 or more, preferably 0.05 or more smaller than the refractive index of the core material. The clad film is preferably flat and excellent in adhesion to the mold, and when both are brought into close contact with each other, no void is formed other than the mold recess. Further, when the adhesion between the clad film and the mold and / or the core is not so good, the mold film is subjected to a treatment for exposing the surface of the clad film and / or the mold to an ozone atmosphere or an ultraviolet irradiation treatment with a wavelength of 300 nm or less. It is preferable to improve the adhesion with the like.
Among plastic films, polymer optical waveguides using flexible films can be used as couplers, optical wiring between boards, optical demultiplexers, and the like. Depending on the application of the polymer optical waveguide to be produced, the film has optical properties such as refractive index, light transmittance, mechanical strength, heat resistance, adhesion to the mold, flexibility (flexibility) ) Etc. are selected.
[0044]
Materials for the film include acrylic resins (polymethyl methacrylate, etc.), alicyclic acrylic resins, styrene resins (polystyrene, acrylonitrile / styrene copolymers, etc.), olefin resins (polyethylene, polypropylene, ethylene / propylene copolymers). Polymers), alicyclic olefin resins, vinyl chloride resins, vinylidene chloride resins, vinyl alcohol resins, vinyl butyral resins, arylate resins, fluorine-containing resins, polyester resins (polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, etc.) ), Polycarbonate resins, cellulose di- or triacetate, amide resins (aliphatic, aromatic polyamides, etc.), imide resins, sulfone resins, polyether sulfone resins, polyether ether ketone resins, polyphenylenes Fido resins, polyoxymethylene-based resin or a blend of the resin, and the like.
[0045]
As the alicyclic acrylic resin, OZ-1000, OZ-1100 (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) or the like in which an aliphatic cyclic hydrocarbon such as tricyclodecane is introduced into an ester substituent is used.
The alicyclic olefin resins include those having a norbornene structure in the main chain, and those having a norbornene structure in the main chain and an alkyloxycarbonyl group in the side chain (alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms or cycloalkyl). And those having a polar group such as a group). Among them, the alicyclic olefin resin having a norbornene structure in the main chain and a polar group such as an alkyloxycarbonyl group in the side chain as described above has a low refractive index (refractive index is around 1.50, core clad The optical waveguide of the present invention is particularly excellent because it has excellent optical properties such as a high refractive index, excellent optical properties such as high light transmission, excellent adhesion to the mold, and excellent heat resistance. Suitable for production.
[0046]
The refractive index of the film is desirably smaller than 1.55, preferably smaller than 1.53, in order to ensure a difference in refractive index from the core.
The thickness of the film is appropriately selected in consideration of flexibility, rigidity, ease of handling, and the like, and generally about 0.1 mm to 0.5 mm is preferable.
[0047]
To fill the mold recess with the core-forming curable resin, the mold is in close contact with a clad film that is one size larger than the mold (if the colored layer is already provided, the surface without the colored layer) The core forming curable resin is dripped in a small amount into the entrance of the concave portion by using a capillary phenomenon, or the through hole communicating with the concave portion is filled with the core forming curable resin and then pressurized and filled, Or it can be filled by performing vacuum suction from the through hole on the opposite side, or by performing both pressure filling and vacuum suction. It is preferable that the pressure filling and vacuum suction be performed in synchronization, and that the mold is stabilized by increasing the pressure stepwise in the pressure filling and decreasing the pressure stepwise in the vacuum suction. It is preferable from the viewpoint of reciprocal law in which the core-forming curable resin is injected at a higher speed in a fixed state.
[0048]
As the core-forming curable resin, resins such as radiation curable, electron beam curable, and thermosetting can be used, and among them, an ultraviolet curable resin and a thermosetting resin are preferably used.
As the ultraviolet curable resin or thermosetting resin for forming the core, an ultraviolet curable or thermosetting monomer, an oligomer, or a mixture of a monomer and an oligomer is preferably used.
In addition, an epoxy-based, polyimide-based, or acrylic-based ultraviolet curable resin is preferably used as the ultraviolet curable resin.
[0049]
Since the core-forming curable resin fills the gap (mold recess) formed between the mold and the clad film by capillary action, the core-forming curable resin has a sufficiently low viscosity so that it is possible. It is necessary to be. The viscosity of the curable resin is 10 mPa · s to 2000 mPa · s, desirably 100 mPa · s to 1000 mPa · s, more preferably 300 mPa · s to 700 mPa · s. This is preferable from the viewpoint of low loss.
In addition, in order to accurately reproduce the original shape of the convex portion corresponding to the optical waveguide core formed on the master, it is necessary that the volume change before and after curing of the curable resin is small. For example, a reduction in volume causes waveguide loss. Therefore, the curable resin desirably has a volume change as small as possible, and is desirably 10% or less, preferably in the range of 0.01 to 4%. Lowering the viscosity using a solvent is preferably avoided if possible because the volume change before and after curing is large.
In order to reduce the volume change (shrinkage) after curing of the core-forming curable resin, a polymer can be added to the resin. The polymer preferably has compatibility with the core-forming curable resin and does not adversely affect the refractive index, elastic modulus, and transmission characteristics of the resin. In addition to reducing the volume change by adding a polymer, the viscosity and the glass transition point of the cured resin can be highly controlled. Examples of the polymer include acrylic, methacrylic acid, and epoxy polymers, but are not limited thereto.
[0050]
The refractive index of the cured product of the core-forming curable resin is preferably in the range of 1.20 to 1.60, more preferably in the range of 1.4 to 1.6, and the refractive index of the cured product falls within the above range. More than one kind of resin with different refractive index is used.
The refractive index of the cured product of the core-forming curable resin needs to be larger than that of the clad film. The difference in refractive index between the core and the clad film is 0.01 or more, preferably 0.05 or more.
[0051]
In this step, it is desirable to reduce the pressure of the entire system (about 0.1 to 200 Pa) in order to promote filling of the core-forming curable resin into the mold recess by capillary action.
In order to promote the filling, it is also an effective means to lower the viscosity by heating the core-forming curable resin filled from the entrance of the mold in addition to the pressure reduction of the system.
[0052]
When the filled curable resin for core formation is an ultraviolet curable resin, an ultraviolet lamp, an ultraviolet LED, a UV irradiation device, or the like is used. In the case of a thermosetting resin, heat curing in an oven is performed.
Thereafter, the mold is peeled from the clad film to obtain the waveguide film of the present invention.
[0053]
As the waveguide film in the present invention, a film obtained by bonding another clad film on the waveguide film produced by the above-described method using an adhesive having a refractive index close to that of the clad film can be used. As the adhesive to be used, an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin is preferably used. For example, an ultraviolet curable or thermosetting monomer, an oligomer, or a mixture of a monomer and an oligomer is used.
The difference in refractive index between the two clad films is preferably small, and the difference is preferably within 0.05, preferably within 0.001, and more preferably no difference from the viewpoint of light confinement.
[0054]
In the production of the above waveguide film, an embodiment in which a through hole is provided in a mold will be described with reference to the drawings.
FIG. 4A shows the master 10, and 12 is a convex portion corresponding to the optical waveguide core. A mold forming curable resin is applied or cast on the convex forming surface of the master 10 and then cured (see FIG. 4B). In FIG. 4B, 20a is a cured resin layer. Thereafter, when the cured resin layer 20a is peeled off, a cured resin layer 20a having a recess is obtained (not shown). Through-holes 26 and 28 communicating with the recess 22 are formed in the cured resin layer 20a having the recess 22 by punching or the like at both ends of the recess to obtain the mold 20 (see FIG. 4C).
Next, as shown in FIG. 4D, the clad film is brought into close contact with the mold, and then the core-forming curable resin is put into the through-hole 26 formed in the mold, and vacuum suction is performed from the other through-hole 28. (Pressure filling may be used or both may be used together), and the mold recess 22 is filled with a curable resin for core formation. Thereafter, when the resin is cured and the mold is peeled off, as shown in FIG. 4E, the resin portion cured in the optical waveguide core 32 and the through holes 26 and 28 is formed on the clad film 30. Finally, the resin portion cured in the through hole is cut off with a dicer or the like to obtain a waveguide film (see FIG. 4F). The core end surface has mirror smoothness.
[0055]
FIG. 5 is a diagram showing an example of a master used when forming alignment marks on the waveguide film. In FIG. 4, 10 is a master, 12 is a convex portion corresponding to the optical waveguide core convex portion, and 16 is a convex portion corresponding to the alignment mark.
[0056]
Further, in the method for producing a waveguide film of the present invention, in the above-mentioned step 1), in the step of preparing a mold that is formed from a cured resin layer of a mold-forming curable resin and has a recess corresponding to the optical waveguide core protrusion, It is preferable to reinforce the cured resin layer with a reinforcing member. Further, the reinforcing member is provided with an injection port (see 24b shown by an imaginary line in FIG. 9A) for press-fitting the core-forming curable resin. An injection tube is inserted and connected to the inlet. It is preferable to provide a plurality of injection ports so that the pressurized state is uniform at the entry portion (filling port) of each recess. Furthermore, an exhaust port (see FIG. 9A) on the side opposite to the injection port of the reinforcing member (the side where the core resin is discharged from the mold recess) so that the filling speed can be further increased by reducing the pressure inside the mold. 24c shown by the phantom line) is provided, and a vacuum deaeration tube is inserted and connected thereto, and the recess discharge side can be sucked under vacuum. It is preferable to provide a plurality of exhaust ports so that the decompressed state is not biased on the discharge side of the mold recess.
[0057]
A case where a mold provided with a reinforcing member is used will be described with reference to the drawings. FIG. 6A shows a perspective view in which a mold having a reinforcing member on a clad film is brought into close contact. In FIG. 6A, reference numeral 24 denotes a reinforcing member, and a mold recess forming region (an irradiation region such as ultraviolet rays) has a structure in which the reinforcing member is notched. Reference numerals 26a and 26b denote injection pipes, and 28a and 28b denote vacuum deaeration pipes, respectively, and 90 denotes to fix both the mold reinforcing member 24 and the clad film 30 so as not to cause a slight displacement. Screw. Reference numeral 20a denotes a cured resin layer of the mold, and this portion is not covered with the reinforcing member.
FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 6A, and 22 indicates a mold recess.
[0058]
Next, FIGS. 7A and 7B show an example in which a mold having a reinforcing member similar to that in FIG. 6 is used, and a holding portion that holds the clad film so that the clad film and the mold are not positioned. A holding member 92 having a (concave portion) is used, which is particularly effective when a flexible film is used as a clad film. In this example, a light-transmitting top plate 24a such as a quartz plate, a glass plate, or a hard plastic plate is used in the mold recess formation region (irradiation region for ultraviolet rays or the like).
8A and 8B, the holding member 92 is provided with a fixing fitting groove 93, while the reinforcing member of the mold is provided with a fitting member 29, and the fitting member 29 is inserted into the fitting groove. It fits in 93 and is fixed.
[0059]
The reinforcing member is made of a metal material, a ceramic material, a hard plastic material, or the like, and a thickness of about 1 mm to 40 mm is appropriate.
[0060]
In the production of the waveguide film of the present invention, in order to increase the filling speed as described above, when the core forming curable resin is pressure-filled from the entrance of the mold, or the discharge side of the mold recess is sucked under reduced pressure. When a pressure change of pressure or depressurization occurs, displacement between the mold and the clad film occurs, vibration occurs in the whole or part of the mold, the mold deforms, and adhesion with the clad film is impaired. There is a risk of being. However, the provision of the reinforcing member eliminates the problems as described above, and the filling speed can be increased without sacrificing the accuracy of the core shape.
[0061]
When a plurality of optical waveguide cores are formed on a clad film, it is preferable to provide a gap for pressure relaxation in the cured resin layer of the mold provided with the reinforcing member as described above. The void portion means a common space that communicates with all the entry portions of the entry portion (filling port of the core-forming curable resin) at one end portion of the plurality of concave portions of the mold. Moreover, it is preferable to provide the space | gap part connected to all the discharge parts of the discharge part in the other end part of the several recessed part of a casting_mold | template in addition to the said space | gap. By providing the gap portion in the entry portion, the injection pressure does not act directly on the entry portion, and the injection pressure for each entry portion is relaxed and made uniform. Further, by providing the discharge part gap, the suction negative pressure can be relaxed and made uniform, and the injection of the resin into each recess of the mold is made uniform.
The cross-sectional area of the gap is preferably 5 to 20000 times the total cross-sectional area of all the recesses, and more preferably 500 to 2500 times. (Here, “total cross-sectional area of all recesses” means the sum of the areas of the end portions of the recesses communicating with each other through the gap.)
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of a mold in which a gap is provided in the entry part and the discharge part.
FIG. 9A is a view showing a cut surface obtained by cutting the mold so that the mold concave portion and the void portion appear. In FIG. 9A, 20 is the mold, 21 is the void portion, 22 is the concave portion, and 24 is strengthened. Reference numeral 24b denotes an inlet provided in the reinforcing member, and 24c denotes an outlet. FIG. 9B shows a cut surface obtained by cutting FIG. 9A along the line AA.
[0062]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
Example 1
<Production of waveguide film>
After applying a thick film resist (manufactured by Micro Chemical Co., Ltd., SU-8) to the Si substrate by spin coating, prebaking at 80 ° C., exposing through a photomask, developing, and as shown in FIG. Four optical waveguide convex portions (width: 50 μm, height: 50 μm, length: 50 mm, convex pitch at one end 250 μm, convex pitch at the other end 2 mm) having a square cross section and two cross sections Formed a square alignment mark convex portion (width: 50 μm, height: 50 μm, side length: 12 mm × 3 mm). Next, this was post-baked at 120 ° C. to obtain a master for producing an optical waveguide core.
[0063]
Next, after applying a release agent to this master, a thermosetting dimethylsiloxane resin (manufactured by Dow Corning Asia Co., Ltd .: SYLGARD 184) is poured, cured by heating at 120 ° C. for 30 minutes, and then peeled off. A mold (mold thickness: 5 mm) having a concave portion corresponding to a convex portion for a square optical waveguide and alignment mark was prepared.
Further, a through hole having a diameter of 3 mm is cut out so that four concave portions communicate with each other at one end (pitch 250 μm side) of the mold, and four through holes (3 mm in diameter) corresponding to the respective concave portions are formed at the other end. It cut out and formed the input-output part of the following ultraviolet curable resin. Moreover, the edge part was cut | disconnected so that the both ends of the recessed part corresponding to the convex part for two alignment marks might be exposed. This was used as a template.
[0064]
A coating film containing a red dye and a binder resin on one side of a clad film (Arton Film, manufactured by JSR Corporation, refractive index 1.510) having a design film thickness of 188 μm, which is slightly larger than the mold, has a dry film thickness of 2 μm. Thus, what formed the colored layer by coating and drying was prepared. A mold was brought into close contact with the surface of the ARTON film where the colored layer was not formed.
Next, a few drops of UV curable resin (JSR: PJ3001) having a viscosity of 1300 mPa · s is dropped into the through hole on the concave filling side (pitch 250 μm side) formed on the mold for the optical waveguide, When sucked with a suction force of 20 kPa with a diaphragm suction pump (maximum suction pressure 33.25 KPa) from the through-hole on the recess discharge side for production, the recess was filled with an ultraviolet curable resin. Further, when a few drops of the same resin were dropped on one end where the recess for alignment mark preparation was exposed, the resin was filled into the recess by capillary action.
[0065]
Then 50mW / cm 2 The UV light was irradiated for 5 minutes through the mold and cured by ultraviolet rays. When the mold was peeled off from the clad film, a core and an alignment mark having the same shape as that of the convex part of the master were formed on the clad film. The refractive index of the core and the alignment mark was 1.591.
This waveguide film is punched out by a mold in which a film cutting blade is planted to cut off the cured resin portion in the through holes at both ends, and a ridge-type waveguide film having no protrusion other than the convex portion of the core Was made. Furthermore, it cut with the dicing saw so that a planar shape might become a shape as shown by 40R of FIG. The length (protruding portion) of the optical waveguide connecting portion on the pitch 250 μm side was 1 mm, the length of the optical waveguide connecting portion separated from the other end of the waveguide film was 10 mm, and the width was 120 μm.
[0066]
Next, the same process is repeated except that the arton film to be adhered to the mold is provided with a blue colored layer and a yellow colored layer, and the plane shown by 40B and 40Y in FIG. Two waveguide films each having a shape and each having a blue colored layer and a yellow colored layer were produced.
The other end (separation side) of the three waveguide films is the other end of each waveguide film so that the pitch of the four optical waveguides connected to one connector is 250 μm when these are laminated. The optical waveguide pitch was set.
[0067]
<Production of laminated polymer optical waveguide>
Three waveguide films produced as described above and one Arton film of the same size were prepared. An ultraviolet curable resin (JSR) having a refractive index after curing of 1.510 which is the same as that of a clad film (Arton Film) and a volumetric shrinkage of 5% or less on the core forming surface of a waveguide film having a red colored layer. Co., Ltd.) was applied to the entire surface by a coating apparatus. The coating thickness of the resin layer was set so that the thickness of the waveguide film coated with the ultraviolet curable resin after curing was approximately 250 μm in consideration of the volume shrinkage rate. A waveguide film having a blue colored layer was laminated thereon. Lamination was performed by measuring the displacement from the upper part of the core to the upper part of the core with a laser displacement meter and pressing the surface of the waveguide film while measuring the displacement so as to be accurately 250 μm. Furthermore, the relative position of the two waveguide films was finely adjusted from above the laminate by an alignment mark (which can be discriminated even if it is transparent because the refractive index is different from that of the film substrate). Then 50mW / cm 2 The UV curable resin was cured by irradiation with UV light of 10 minutes. The relative position error between the two laminated waveguide films was within 2 μm in both the surface direction and the thickness direction.
[0068]
This process is repeated, and a yellow waveguide film is further laminated. Finally, an Arton film is laminated on the uppermost layer using the ultraviolet curable resin, and then the unnecessary portion where the curable resin for cladding protrudes and the optical waveguide By cutting the end face of the waveguide core with a dicing saw, a laminated polymer optical waveguide having four optical waveguides per layer and three laminated layers was produced. In this laminated polymer optical waveguide, although there was some variation in shrinkage depending on the film position during lamination, the core position error of the cross section at the end face was within 4 μm with respect to the design pitch of 250 μm.
[0069]
As shown in FIG. 1, three connectors (connection portion pitch 250 μm) are connected to one end of the laminated polymer optical waveguide, and three MT connectors (connection portion pitch 250 μm) are connected to the other end. A waveguide film board with a connector was completed. In particular, at the end where the optical waveguide is redistributed and connected to a specific MT connector, the optical waveguide corresponding to each connector is grouped and connected to each connector while checking each color of red, blue and yellow As a result, we were able to connect efficiently and without errors.
The optical waveguide loss of this waveguide film board with an optical connector was 3.6 dB. This is a characteristic that can be used for actual use.
[0070]
Example 2
As a master, eight optical waveguide convex portions having a square cross section (width: 50 μm, height: 50 μm, length: 50 mm, convex pitch of one end 250 μm, convex pitch 10 mm to 50 mm of the other end) A master was produced in the same manner as in Example 1, except that two sections having square projections (width: 50 μm, height: 50 μm, side length: 12 mm × 3 mm) were used. Then, a mold was produced, a waveguide film was produced, and a waveguide film was laminated. The other end of each of the eight waveguide films has an optical waveguide pitch at the other end of each waveguide film so that the pitch of the three optical waveguides connected to one connector is 250 μm when these are laminated. It was set.
[0071]
This laminated polymer optical waveguide had some shrinkage variation depending on the position of the clad film at the time of lamination, but the core position error on the end face of the waveguide film was within 5 μm with respect to the design pitch of 250 μm.
A 3 × 8 VCSEL having a light emission interval of 250 μm pitch was directly connected to a connection portion having an optical waveguide pitch of 250 μm of the laminated polymer optical waveguide. At this time, the connection loss was 1.1 dB and the propagation loss was 0.2 dB / cm. Further, the light from the 24 light emitting points of the VCSEL was redistributed to the connection portion on the other end side of the waveguide film, and 3 light portions were connected to 8 connectors one by one. Since each waveguide film is colored, the light distribution from the specific light emitting point can be easily performed on the specific connector without error.
[0072]
Example 3
After preparing eight waveguide films similar to Example 2 (each waveguide film is formed with colored layers of red, blue, yellow, orange, green, sky blue, purple, and black, respectively) Lamination was performed using a thermosetting resin having a volume shrinkage of about 2%. Since the volume shrinkage of the thermosetting resin was small, the core position error in the cross section at the end face was within 4 μm. An 8 × 8 VCSEL with a light emission interval of 250 μm pitch could be connected to one end of the laminated polymer optical waveguide with a connection loss of 1 dB or less and a propagation loss of 0.4 dB / cm. In addition, at the other end, eight pieces were connected to eight connectors. Despite the large number of stacked sheets, the connection work could be done easily.
[0073]
【The invention's effect】
Since the laminated polymer optical waveguide of the present invention is a laminate of waveguide films provided with colored layers, it is easy to identify the waveguide film by color, and it is easy to take out and group the connection portions of the waveguide film. As a result, wiring and connection to the connector can be easily performed without error, and the work efficiency is high and the cost is low.
In the laminated polymer optical waveguide of the present invention, the clad part of the waveguide film is not entirely composed of the curable resin for clad, and a part of the clad is occupied by the light transmissive film. Costs can be reduced. Further, there is an advantage that it can be directly connected to a laser light emitting element having an N × N structure with low connection loss.
Furthermore, the laminated polymer optical waveguide of the present invention is highly flexible and can be freely loaded into various devices. For example, it can be used as an optical wiring between a coupler and a board, an optical demultiplexer, or the like.
The laminated polymer optical waveguide of the present invention can be produced simply by laminating the waveguide film with a curable resin for cladding, so that a laminated polymer optical waveguide can be produced very easily and at a lower cost than conventional ones. can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an aspect of connection of a laminated polymer optical waveguide of the present invention to a connector.
FIG. 2 shows a side view of the waveguide film of the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram showing an aspect of connection of the laminated polymer optical waveguide of the present invention to a laser light emitting element and a connector.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a production process of a waveguide film in the present invention.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example of a master used for producing a waveguide film.
FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining a core material filling step using a mold provided with a reinforcing member in the production of a waveguide film.
FIG. 7 is a conceptual diagram for explaining a core material filling step using another mold having a reinforcing member.
FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining a core material filling step using another mold having a reinforcing member.
FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining a core material filling process using a casting mold provided with a reinforcing member and provided with a gap for pressure relaxation.
[Explanation of symbols]
10 Prototype
12 Convex part corresponding to optical waveguide core
20 Mold
30 Clad film
31 Colored layer
32 Optical waveguide core
40R-40Y Waveguide film
50 Multilayer polymer optical waveguide
60a-60c connector
62a-62c connector
70 Laser light emitting device
80 connector

Claims (12)

光透過性クラッドフィルムの上に少なくとも光導波路コアを形成した複数の導波路フィルムが、光透過性クラッドフィルムと屈折率の等しいクラッド用硬化性樹脂の硬化層により積層された積層型高分子光導波路であって、前記複数の導波路フィルムの光透過性クラッドフィルムの各表面にそれぞれ異なる色の着色層が設けられている積層型高分子光導波路。Multi-layer polymer optical waveguide in which a plurality of waveguide films having at least an optical waveguide core formed on a light transmissive clad film are laminated with a cured layer of a curable resin for clad having the same refractive index as that of the light transmissive clad film A laminated polymer optical waveguide, wherein a colored layer of a different color is provided on each surface of the light transmissive clad film of the plurality of waveguide films. 前記光透過性クラッドフィルムの厚みが２０μｍ〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の積層型高分子光導波路。The laminated polymer optical waveguide according to claim 1, wherein the light-transmissive clad film has a thickness of 20 μm to 2 mm. 前記クラッド用硬化性樹脂が紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の積層型高分子光導波路。The laminated polymer optical waveguide according to claim 1, wherein the curable resin for cladding is an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin. 前記導波路フィルムが、光透過性クラッドフィルムの上に光導波路コアを有し、その上にクラッド用硬化性樹脂の硬化層を介して他の光透過性クラッドフィルムが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の積層型高分子光導波路。The waveguide film has an optical waveguide core on a light transmissive clad film, and another light transmissive clad film is provided thereon via a cured layer of a curable resin for clad. The laminated polymer optical waveguide according to claim 1. 前記導波路フィルムがアライメントマークを有することを特徴とする請求項１に記載の積層型高分子光導波路。The laminated polymer optical waveguide according to claim 1, wherein the waveguide film has an alignment mark. 前記導波路フィルムがピッチ変換型導波路フィルムであることを特徴とする請求項１に記載の積層型高分子光導波路。The laminated polymer optical waveguide according to claim 1, wherein the waveguide film is a pitch conversion type waveguide film. 光透過性クラッドフィルムの上に光導波路コアを形成した複数の導波路フィルムであって、複数の導波路フィルムの光透過性クラッドフィルムの各表面にそれぞれ異なる色の着色層が形成された導波路フィルムを準備し、前記複数の導波路フィルムの間に光透過性クラッドフィルムと屈折率の等しいクラッド用硬化性樹脂の層を挟み込み、その後クラッド用硬化性樹脂を硬化させ、複数の導波路フィルムを一体に積層する積層型高分子光導波路の製造方法。A plurality of waveguide films in which an optical waveguide core is formed on a light transmissive cladding film, wherein a colored layer of a different color is formed on each surface of the light transmissive cladding film of the plurality of waveguide films. A film is prepared, and a clad curable resin layer having the same refractive index as that of the light transmissive clad film is sandwiched between the plurality of waveguide films. Thereafter, the clad curable resin is cured, and the plurality of waveguide films are formed. A method for producing a laminated polymer optical waveguide laminated integrally. 前記導波路フィルムに挟み込まれたクラッド用硬化性樹脂の硬化を同時に行うことを特徴とする請求項７に記載の積層型高分子光導波路の製造方法。8. The method for producing a laminated polymer optical waveguide according to claim 7, wherein curing of the curable resin for clad sandwiched between the waveguide films is simultaneously performed. 前記導波路フィルムを以下の工程で作製することを特徴とする請求項７に記載の積層型高分子光導波路の製造方法。
１）鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層から形成され、光導波路コア凸部に対応する凹部を有する鋳型を準備する工程
２）鋳型に、着色層が設けられた光透過性クラッドフィルムの前記着色層が設けられていない面を密着させる工程
３）光透過性クラッドフィルムを密着させた鋳型の凹部にコア形成用硬化性樹脂を充填する工程
４）充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させる工程
５）鋳型を光透過性クラッドフィルムから剥離する工程The method for producing a laminated polymer optical waveguide according to claim 7, wherein the waveguide film is produced by the following steps.
1) Step of preparing a mold formed of a cured resin layer of a mold-forming curable resin and having a concave portion corresponding to the optical waveguide core convex portion 2) The light-transmitting clad film provided with a colored layer on the mold Step 3 for closely adhering the surface where the colored layer is not provided Step 3) Filling the concave portion of the mold with the light-transmitting clad film closely attached Step 4) Curing the filled core-forming curable resin Step 5) Step of peeling the mold from the light transmissive clad film 前記５）の工程の後、コア形成面に光導波路クラッドフィルムを積層することを特徴とする請求項９に記載の積層型高分子光導波路の製造方法。The method for producing a laminated polymer optical waveguide according to claim 9, wherein an optical waveguide clad film is laminated on the core forming surface after the step 5). 前記鋳型が、光導波路コア凸部に対応する凹部を有する鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層と、前記硬化樹脂層を補強する強化部材を有することを特徴とする請求項９に記載の積層型高分子光導波路の製造方法。The laminate according to claim 9, wherein the mold includes a cured resin layer of a curable resin for forming a mold having a concave portion corresponding to the convex portion of the optical waveguide core, and a reinforcing member that reinforces the cured resin layer. Of manufacturing a type polymer optical waveguide. 前記鋳型形成用硬化性樹脂の硬化樹脂層に圧力緩和のための空隙を設けることを特徴とする請求項１１に記載の積層型高分子光導波路の製造方法。12. The method for producing a laminated polymer optical waveguide according to claim 11, wherein a gap for pressure relaxation is provided in the cured resin layer of the curable resin for mold formation.
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