JP2818132B2 - Manufacturing method of optical waveguide - Google Patents

Manufacturing method of optical waveguide

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JP2818132B2 JP10958095A JP10958095A JP2818132B2 JP 2818132 B2 JP2818132 B2 JP 2818132B2 JP 10958095 A JP10958095 A JP 10958095A JP 10958095 A JP10958095 A JP 10958095A JP 2818132 B2 JP2818132 B2 JP 2818132B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、光導波路の製造方法
に係り、特に、製造工程を短縮化した光導波路の製造方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an optical waveguide, and more particularly to a method for manufacturing an optical waveguide in which the manufacturing steps are shortened.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光導波路の製造工程は多くの成膜
工程と繁雑なエッチング工程とを必要としている。以
下、図面を参照して、従来光導波路が製造される際に実
行される工程について説明する。図3は、従来の光導波
路の製造工程の一例を示す図である。 (a)まず、光導波路の基板に相当するSiウェーハが用
意される。 (b)工程(a)で用意されたSiウェーハ上に、光導波
路のクラッド層に相当する SiO2 を数μm程度の膜厚に
堆積させる。 (c)工程(b)でSi基板上に堆積させた SiO2 膜上に
SiO2 より屈折率の高い物質、例えばGe - SiO2 を数μ
m程度の膜厚に堆積させる。このGe - SiO2 が光導波路
のコアに相当する。 (d)工程(c)で堆積させたGe - SiO2 膜上にフォト
レジストが数μm程度の膜厚で塗布される。 (e)工程(d)で塗布されたフォトレジスト上に、目
的とする導波路の回路形状となるように別に作成したフ
ォトマスクが配置され、紫外線が照射されて露光され
る。 (f)工程(e)で露光されたフォトレジストが現像処
理され、回路形状に相当する部分のみのフォトレジスト
が残存する。 (g)工程(e)及び(f)で露光・現像処理されたフ
ォトレジスト上からGe -SiO2 がエッチング処理され
る。このようにエッチング処理されたGe - SiO2 は、回
路形状に相当する部分のみが残存する。 (h)工程(g)で残存していたフォトレジストを除去
する。 (i)光導波路のクラッド層に相当する SiO2 膜上、及
びコアに相当するGe - SiO2 膜上に光導波路のクラッド
層に相当する SiO2 が数μm程度の膜厚に堆積される。
2. Description of the Related Art Conventionally, the manufacturing process of an optical waveguide requires many film forming steps and complicated etching steps. Hereinafter, steps performed when a conventional optical waveguide is manufactured will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a conventional optical waveguide manufacturing process. (A) First, a Si wafer corresponding to the substrate of the optical waveguide is prepared. (B) On the Si wafer prepared in the step (a), SiO 2 corresponding to the cladding layer of the optical waveguide is deposited to a thickness of about several μm. (C) On the SiO 2 film deposited on the Si substrate in step (b)
A material having a higher refractive index than SiO 2 , for example, Ge-SiO 2
It is deposited to a thickness of about m. This Ge—SiO 2 corresponds to the core of the optical waveguide. (D) A photoresist is applied on the Ge—SiO 2 film deposited in the step (c) to a thickness of about several μm. (E) On the photoresist applied in the step (d), a photomask separately formed so as to have a desired waveguide circuit shape is arranged, and is exposed to ultraviolet rays. (F) The photoresist exposed in the step (e) is subjected to a development process, and only the photoresist corresponding to the circuit shape remains. (G) Ge—SiO 2 is etched from the photoresist that has been exposed and developed in steps (e) and (f). In the Ge—SiO 2 thus etched, only a portion corresponding to the circuit shape remains. (H) The photoresist remaining in step (g) is removed. (I) SiO 2 film corresponding to the clad layer of the optical waveguide, and Ge corresponds to the core - SiO 2 corresponding to the cladding layer of the optical waveguide on the SiO 2 film is deposited to a thickness of about several [mu] m.

【0003】従来では、前記工程の各層を被膜するにあ
たり、各層は火炎堆積法(FHD) 、物理蒸着法(PVD) 、化
学蒸着法(CVD) などのいわゆる堆積によるか、またはゾ
ルゲル法によって被膜されている。また、図3の工程
(g)のエッチング処理は、反応性イオンエッチング(R
IE) などによって実施されている。これらの工程では真
空装置が用いられ、多くの製造時間とコストが必要とさ
れている。
Conventionally, in coating each layer in the above process, each layer is coated by so-called deposition such as flame deposition (FHD), physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), or by a sol-gel method. ing. Further, the etching treatment in the step (g) in FIG.
IE). In these steps, a vacuum apparatus is used, and a lot of manufacturing time and cost are required.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】今日の情報化社会で
は、大量の情報が高速に相互通信されることが求めら
れ、そのためには光通信は必要不可欠である。また、Fi
ber To The Home (FTTH)などの言葉に代表されるよう
に、光通信網は各家庭まで伸びようとしている。
In today's information society, it is required that a large amount of information be communicated with each other at high speed, and for that purpose, optical communication is indispensable. Also, Fi
Optical networks are being extended to homes, as typified by ber To The Home (FTTH).

【0005】しかし、光通信に必要不可欠な光導波路は
非常に高精度な部品であり、コア部の形状の安定性、コ
アとクラッドとの境界面の面粗さ、ガラス材料の近赤外
線域(1.3〜 1.5μm) の吸収量が少ないことなどが要求
される。また、このような光導波路の製造工程は、多く
の工程数が必要とされ、成膜時間、処理コストなどに多
くの問題がある。そのため光通信網の発達に大きな障害
となっている。
[0005] However, an optical waveguide indispensable for optical communication is an extremely high-precision part, which has stability in the shape of the core, surface roughness of the interface between the core and the clad, and the near infrared region ( (1.3 to 1.5 μm) is required. Further, the manufacturing process of such an optical waveguide requires a large number of processes, and there are many problems in film formation time, processing cost, and the like. This is a major obstacle to the development of optical communication networks.

【0006】そこで、この発明は、上述したような事情
に鑑み成されたものであって、その目的は、光導波路の
製造工程の短縮化、成膜数の削減、エッチング工程の削
減などにより、製造時間、及び製造コストの削減をはか
った光導波路の製造方法を提供することにある。
Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and has as its object to shorten the manufacturing process of an optical waveguide, reduce the number of films formed, and reduce the number of etching processes. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an optical waveguide which reduces manufacturing time and manufacturing cost.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記問題点
に基づきなされたもので、光導波路のコアに相当する第
1のガラス素材上に凸部を形成する第1の工程と、前記
第1の工程で凸部を形成した面に、第1のガラス素材と
屈折率が異なり、光導波路のクラッド層に相当する第2
のガラス素材を隙間なく接合させる第2の工程と、前記
第2の工程で接合された第1及び第2のガラス素材か
ら、前記凸部の少なくとも一部を残して、少なくとも第
1のガラス素材を除去する第3の工程と、前記第3の工
程で少なくとも第1のガラス素材が除去された面に、前
記第2のガラス素材と屈折率がほぼ等しく、光導波路の
クラッド層に相当する第3のガラス素材を接合させる第
4の工程と、を具備する光導波路の製造方法が提供され
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made based on the above problems, and includes a first step of forming a convex portion on a first glass material corresponding to a core of an optical waveguide; On the surface where the convex portions are formed in the first step, the second glass material having a different refractive index from the first glass material and corresponding to the cladding layer of the optical waveguide is used.
A second step of joining the glass materials without gaps, and at least a first glass material from the first and second glass materials joined in the second step, leaving at least a portion of the projections. And a second glass material having a refractive index substantially equal to that of the second glass material and corresponding to a cladding layer of the optical waveguide on the surface from which at least the first glass material has been removed in the third step. And a fourth step of bonding the glass materials of No. 3 to the manufacturing method of the optical waveguide.

【0008】[0008]

【作用】この発明の光導波路の製造方法によれば、第1
のガラス素材の一方の面に光導波路のコア層に相当する
凸部が形成され(第1の工程)、この凸部が形成された
面に光導波路のクラッド層に相当する第2のガラス素材
が接合され(第2の工程)、第1のガラス素材の凸部の
一部又は全部を残存させるように少なくとも第1のガラ
ス素材が除去され(第3の工程)、少なくとも第1のガ
ラス素材が除去された面に第2のガラス素材とほぼ屈折
率が等しいガラス素材を接合させて(第4の工程)所望
の回路形状の光導波路が製造される。従って、従来、実
行されていた真空装置を用いた多くの成膜工程やエッチ
ング工程が不要となり、製造工程の短縮化、及び製造コ
ストの大幅な削減が可能となる。
According to the method for manufacturing an optical waveguide of the present invention, the first
A convex portion corresponding to the core layer of the optical waveguide is formed on one surface of the glass material (first step), and a second glass material corresponding to the cladding layer of the optical waveguide is formed on the surface where the convex portion is formed. Are joined (second step), and at least the first glass material is removed (third step) so as to leave a part or all of the projections of the first glass material, and at least the first glass material is removed. A glass material having a refractive index substantially equal to that of the second glass material is bonded to the surface from which the has been removed (fourth step) to manufacture an optical waveguide having a desired circuit shape. Therefore, many film forming steps and etching steps using a vacuum apparatus that have been conventionally performed become unnecessary, and the manufacturing process can be shortened and the manufacturing cost can be significantly reduced.

【0009】[0009]

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例に
ついて詳細に説明する。図1は、この発明による光学素
子成形装置の一例を概略的に示す断面図である。即ち、
フレーム1の上部から固定軸2が下方に向かって伸びて
おり、その下端には、セラミック製の断熱筒3を介して
上型組み立て4が図示しないボルト等によって取り付け
られている。この上型組み立て4は、金属製のダイプレ
ート5、セラミックや超硬合金などで作られた上型6、
及びこの上型6をダイプレート5に取り付けると共に型
の一部を形成する固定ダイ7からなっている。図5は、
この実施例で使用される上型6の構造を示す図であり、
図5の(a)は上型6の平面図、図5の(b)は(a)
に示される上型6をB−B断面で切断した断面図をそれ
ぞれ示す。図5に示すように、上型6は、凹部によって
所望する回路形状が形成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view schematically showing an example of an optical element molding apparatus according to the present invention. That is,
A fixed shaft 2 extends downward from an upper portion of the frame 1, and an upper die assembly 4 is attached to a lower end of the fixed shaft 2 with a bolt or the like (not shown) via a heat insulating cylinder 3 made of ceramic. The upper mold assembly 4 includes a metal die plate 5, an upper mold 6 made of ceramic or cemented carbide, or the like.
And a fixed die 7 for attaching the upper die 6 to the die plate 5 and forming a part of the die. FIG.
FIG. 3 is a view showing a structure of an upper mold 6 used in this embodiment;
FIG. 5A is a plan view of the upper die 6, and FIG.
Are cross-sectional views of the upper mold 6 shown in FIG. As shown in FIG. 5, the upper die 6 has a desired circuit shape formed by the concave portions.

【0010】一方、フレーム1の下部には、電動モー
タ、例えばサーボモータ8aの回転運動を直線運動推力
に変換するスクリュージャッキなどの駆動装置8が設け
られている。この駆動装置8には、荷重検出器8bを介
して移動軸9が取り付けられている。このように駆動装
置8に取り付けられた移動軸9は、固定軸2と対向して
上方に向かって伸びており、上下方向に移動可能であ
る。また、この移動軸は、制御装置28に入力したプロ
グラムにより、移動速度、位置、及びトルク(プレス
力)の制御が可能である。なお、この実施例では、サー
ボモータ8aなどの電動モータを利用した駆動装置8を
制御装置により制御しているが、油圧ポンプを利用した
油圧機構が移動軸9の駆動源として利用されても良い。
On the other hand, a drive unit 8 such as a screw jack for converting the rotational motion of an electric motor, for example, a servo motor 8a into a linear motion thrust, is provided below the frame 1. A moving shaft 9 is attached to the driving device 8 via a load detector 8b. The moving shaft 9 attached to the driving device 8 as described above extends upward facing the fixed shaft 2 and is movable in the vertical direction. The moving axis can control the moving speed, the position, and the torque (pressing force) by a program input to the control device 28. In this embodiment, the driving device 8 using an electric motor such as the servo motor 8a is controlled by the control device. However, a hydraulic mechanism using a hydraulic pump may be used as a driving source of the moving shaft 9. .

【0011】この移動軸9の上端には、断熱筒3と同様
の断熱筒10が取り付けられている。この断熱筒10を
介して、移動軸9には下型組み立て11が取り付けられ
ている。この下型組み立て11は、上型組み立て4と同
様に、ダイプレート12、下型13、及び移動ダイ14
からなっている。図6は、この実施例で使用される下型
13の構造を示す図であり、図6の(a)は下型13の
平面図、図6の(b)は(a)に示される下型13をC
−C断面で切断した断面図をそれぞれ示す。図6に示す
ように、下型13は、平坦な形状に形成されている。
At the upper end of the moving shaft 9, a heat insulating cylinder 10 similar to the heat insulating cylinder 3 is attached. The lower shaft assembly 11 is attached to the moving shaft 9 via the heat insulating cylinder 10. The lower die assembly 11 includes a die plate 12, a lower die 13, and a moving die 14, similarly to the upper die assembly 4.
Consists of FIGS. 6A and 6B are views showing the structure of the lower mold 13 used in this embodiment. FIG. 6A is a plan view of the lower mold 13 and FIG. Type 13 to C
The sectional view cut | disconnected by the -C cross section is each shown. As shown in FIG. 6, the lower mold 13 is formed in a flat shape.

【0012】固定軸2には図示しない駆動装置によって
上下動されるブラケット15が移動可能に係合されてい
る。このブラケット15には、対をなす上下の型組み立
て4、11の周囲を囲む透明石英管16が取り付けられ
ている。この透明石英管16の下端部は、移動軸9が貫
通している中間プレート1aに気密に当接され、型組み
立て4、11の周囲を大気から遮断させる成形室17が
形成されている。また、このブラケット15には外筒1
8が取り付けられ、この外筒18の内面には加熱機構と
してのランプユニット19が取り付けられている。この
外筒18の内面に取り付けられたランプユニット19
は、赤外線ランプ20、この赤外線ランプ20の後方に
配置され、赤外線を石英管側に反射させる反射ミラー2
1、及び反射ミラー21の外面に配置され、反射ミラー
21を冷却するための水冷パイプ22から構成されてい
る。また、このランプユニット19は、制御装置28に
設定されたプレス温度で型組み立て4、11を加熱す
る。この温度は、下型組み立て11の下端部に設けられ
た温度検出用熱電対27によって検出される。
A bracket 15 which is moved up and down by a driving device (not shown) is movably engaged with the fixed shaft 2. A transparent quartz tube 16 surrounding the upper and lower mold assemblies 4 and 11 forming a pair is attached to the bracket 15. The lower end of the transparent quartz tube 16 is hermetically contacted with the intermediate plate 1a through which the moving shaft 9 passes, and a molding chamber 17 is formed to shield the mold assemblies 4 and 11 from the atmosphere. The bracket 15 has an outer cylinder 1
A lamp unit 19 is mounted on the inner surface of the outer cylinder 18 as a heating mechanism. The lamp unit 19 attached to the inner surface of the outer cylinder 18
Is an infrared lamp 20, a reflection mirror 2 disposed behind the infrared lamp 20 and reflecting infrared light toward the quartz tube.
1 and a water cooling pipe 22 arranged on the outer surface of the reflection mirror 21 for cooling the reflection mirror 21. The lamp unit 19 heats the mold assemblies 4 and 11 at the press temperature set in the control device 28. This temperature is detected by a temperature detecting thermocouple 27 provided at the lower end of the lower die assembly 11.

【0013】なお、この実施例では、加熱機構として赤
外線ランプ加熱が利用されているが、高周波誘導加熱な
どの他の手段が利用されても良い。固定軸2、移動軸
9、及びブラケット15には、成形室17内を不活性ガ
ス雰囲気にしたり、型組み立て4、11を冷却するため
のガス供給路23、24、25が設けられ、図示しない
流量コントロール計を介して、不活性ガスが所定流量で
成形室17に供給できる。成形室17へ供給された不活
性ガスは、排気口26から排気される。
In this embodiment, infrared lamp heating is used as a heating mechanism, but other means such as high-frequency induction heating may be used. The fixed shaft 2, the moving shaft 9 and the bracket 15 are provided with gas supply paths 23, 24 and 25 for making the inside of the molding chamber 17 an inert gas atmosphere and for cooling the mold assemblies 4 and 11, and are not shown. An inert gas can be supplied to the molding chamber 17 at a predetermined flow rate via the flow rate control meter. The inert gas supplied to the molding chamber 17 is exhausted from the exhaust port 26.

【0014】次に、この発明の光導波路の製造方法につ
いて説明する。図2は、この実施例で製造される光導波
路の一例を示す図である。図2の(a)は、所望する光
導波路、例えば4分岐光導波路の一例を示した平面図、
図2の(b)は、(a)に示された光導波路をA−A断
面で切断した断面図をそれぞれ示す。
Next, a method for manufacturing an optical waveguide according to the present invention will be described. FIG. 2 is a diagram showing an example of the optical waveguide manufactured in this embodiment. FIG. 2A is a plan view showing an example of a desired optical waveguide, for example, a four-branch optical waveguide,
FIG. 2B is a cross-sectional view of the optical waveguide shown in FIG.

【0015】図4は、この発明の光導波路の製造工程を
示す図である。以下、図4に示されている製造工程に従
って、この発明の光導波路の製造方法について説明す
る。 (a)まず、光導波路のコア層に相当する両面平坦な第
1のガラス素材、例えばBK7( SCHOTT社製;屈折率
1.51680、転移点 557℃、軟化点 719℃)が用意され
る。 (b)前記工程(a)で用意されたガラス素材BK7
が、図1に示す光学素子成形装置の図6及び図7に示す
上下金型6及び13の間に配置され、加熱・プレス成形
される。このプレス成形によって、型に形成されていた
凹状の光導波路の回路形状がガラス素材に転写される。
このプレス成形時の加熱温度に相当するプレス温度は、
第1のガラス素材の軟化点付近の温度であり、加圧変形
可能な温度である。この実施例では、プレス温度は 705
℃、また、プレス力は 500Kgf でプレス成形されてい
る。 (c)前記工程(b)でプレス成形された成形品を示
す。光導波路の回路部分、すなわちコアに相当する部分
が、凸状に形成される。 (d)この工程では、前記工程(c)に示したプレス成
形品の凸部側の全面に、コア層のBK7とは異なる屈折
率を有する第2のガラス素材、例えばBK7より屈折率
が小さく、軟化点が低いガラス素材であるFK3( SCHO
TT社製;屈折率 1.46450、転移点 364℃、軟化点 622
℃) を載置し、図1に示す光学素子成形装置の上下型6
及び13の間に配置される。この型の間に配置されたガ
ラス素材は、加熱・プレス成形され、両者のガラス素材
を隙間なく接合させる。この時、プレス温度は、第1の
ガラス素材の転移点付近の温度であり、且つ第2のガラ
ス素材が加圧変形可能な温度である。また、プレス力
は、ガラス素材が破損しない程度の微小な圧力が良い。
この実施例では、プレス温度は 565℃、また、プレス力
は200Kgf でプレス成形されている。なお、このプレス
成形工程で使用される上下の型6及び13は、共に、図
6に示すような平面形状の型が使用される。 (e)前記工程(b)でプレス成形されたBK7の一
部、或いはBK7及び前記工程(d)でBK7上にプレ
ス接合されたFK3の一部が、所望の光導波路のコア形
状となるまで研磨、研削等の機械加工によって除去され
る。なお、この工程は、エッチング処理などの化学処理
によって成されてもよい。 (f)この工程では、前記工程(e)でBK7、或いは
BK7及びFK3の一部が除去された面に、前記工程
(d)でプレス接合された第2のガラス素材と同一、ま
たはほぼ同一の屈折率を有するガラス素材、例えばFK
3が載置され、図1に示す光学素子成形装置の上下型6
及び13の間に配置される。この型の間に配置されたガ
ラス素材は、加熱・プレス成形され、両者のガラス素材
を接合させる。この時、プレス温度は、第1のガラス素
材の転移点付近の温度である。また、プレス力は、ガラ
ス素材が破損しない程度の微小な圧力で良い。この実施
例では、プレス温度は 565℃、また、プレス力は 50Kgf
でプレス成形されている。なお、このプレス成形工程で
使用される上下の型6及び13は、共に、図6に示すよ
うな平面形状の型が使用される。 (g)前記工程(a)乃至(f)の製造工程で製造され
た光導波路の断面を示す。これらの製造工程により、前
記工程(b)でプレス成形されたガラス素材BK7にコ
ア層の役割、前記工程(d)のプレス成形でBK7に接
合されたガラス素材FK3にクラッド層の役割、前記工
程(f)でプレス接合されたガラス素材FK3にクラッ
ド層の役割を持たせた光導波路が完成する。
FIG. 4 is a view showing a manufacturing process of the optical waveguide of the present invention. Hereinafter, the method for manufacturing the optical waveguide of the present invention will be described according to the manufacturing steps shown in FIG. (A) First, a first glass material having a flat surface on both sides corresponding to a core layer of an optical waveguide, for example, BK7 (manufactured by SCHOTT; refractive index)
1.51680, transition point 557 ° C, softening point 719 ° C). (B) The glass material BK7 prepared in the step (a)
Are arranged between the upper and lower molds 6 and 13 shown in FIGS. 6 and 7 of the optical element molding apparatus shown in FIG. 1, and are heated and pressed. By this press molding, the circuit shape of the concave optical waveguide formed in the mold is transferred to the glass material.
The press temperature corresponding to the heating temperature during this press molding is:
This is a temperature near the softening point of the first glass material, and is a temperature at which pressure deformation is possible. In this example, the pressing temperature was 705
It is press-formed at a temperature of 500 ° C and a pressing force of 500 kgf. (C) shows a molded article press-molded in the step (b). A circuit portion of the optical waveguide, that is, a portion corresponding to the core is formed in a convex shape. (D) In this step, the refractive index of the second glass material having a refractive index different from that of BK7 of the core layer, for example, BK7, is lower over the entire surface on the convex side of the press-formed product shown in step (c). , FK3 (SCHO
TT; refractive index 1.46450, transition point 364 ° C, softening point 622
° C), and the upper and lower dies 6 of the optical element molding apparatus shown in FIG.
And 13. The glass material disposed between the molds is heated and pressed, and the two glass materials are joined without any gap. At this time, the pressing temperature is a temperature near the transition point of the first glass material, and a temperature at which the second glass material can be deformed under pressure. Further, the pressing force is preferably a minute pressure that does not damage the glass material.
In this embodiment, the pressing is performed at a pressing temperature of 565 ° C. and a pressing force of 200 kgf. As the upper and lower dies 6 and 13 used in this press molding step, both flat dies as shown in FIG. 6 are used. (E) Until a part of the BK7 press-molded in the step (b) or a part of the BK7 and the FK3 press-bonded on the BK7 in the step (d) have a desired optical waveguide core shape. It is removed by mechanical processing such as polishing and grinding. Note that this step may be performed by a chemical treatment such as an etching treatment. (F) In this step, the same or substantially the same as the second glass material pressed and joined in the step (d) is applied to the surface from which the BK7 or a part of the BK7 and FK3 is removed in the step (e). Glass material having a refractive index of, for example, FK
The upper and lower dies 6 of the optical element molding apparatus shown in FIG.
And 13. The glass material placed between the molds is heated and pressed to join the two glass materials. At this time, the pressing temperature is a temperature near the transition point of the first glass material. The pressing force may be a small pressure that does not damage the glass material. In this example, the pressing temperature was 565 ° C and the pressing force was 50 kgf
Press molded. As the upper and lower dies 6 and 13 used in this press molding step, both flat dies as shown in FIG. 6 are used. (G) shows a cross section of the optical waveguide manufactured in the manufacturing steps of the steps (a) to (f). By these manufacturing steps, the glass material BK7 pressed in the step (b) serves as a core layer, and the glass material FK3 bonded to the BK7 in the press forming in the step (d) serves as a cladding layer. An optical waveguide in which the glass material FK3 press-bonded in (f) has the role of a cladding layer is completed.

【0016】次に、図5に示されている上型6の凹部
と、図4の工程(c)に示されたプレス成形品の凸部と
の転写性を評価した。図7は、図5に示した上型6の凹
部を拡大した拡大図である。図8は、この発明の実施例
でプレス成形されたプレス成形品の凸部を有する面を拡
大した拡大図である。測定機器は、ZYGO社製 NEW VIEW1
00 を用いた。図7、及び図8に示したように、その転
写性の評価は良好であった。
Next, the transferability between the concave portion of the upper die 6 shown in FIG. 5 and the convex portion of the press-formed product shown in step (c) of FIG. 4 was evaluated. FIG. 7 is an enlarged view in which the concave portion of the upper die 6 shown in FIG. 5 is enlarged. FIG. 8 is an enlarged view in which a surface having a convex portion of a press-formed product press-formed in the embodiment of the present invention is enlarged. The measuring device is NEW VIEW1 made by ZYGO
00 was used. As shown in FIGS. 7 and 8, the evaluation of the transferability was good.

【0017】また、図4の工程(d)に示されるプレス
接合で接合されたBK7とFK3との接合面の接合状態
を観察した。図9は、この発明の光導波路の製造方法で
接合された接合部におけるガラス素材の断面を拡大した
顕微鏡写真である。この写真に示されているように、B
K7とFK3との接合部には、隙間は無く、良好な接合
状態であることが確認された。
Further, the joining state of the joining surfaces of BK7 and FK3 joined by the press joining shown in step (d) of FIG. 4 was observed. FIG. 9 is a micrograph showing an enlarged cross section of a glass material at a joint portion joined by the method for manufacturing an optical waveguide of the present invention. As shown in this picture, B
There was no gap at the joint between K7 and FK3, and it was confirmed that the joint was good.

【0018】さらに、この実施例で製造された光導波路
の伝送損失を測定した。製造された光導波路の伝送損失
は、ガラス素材の屈折率、近赤外域の吸収量、コア外周
部に当たる部分の面粗度などにもよるが、測定した一例
を示すと、1.3μmの波長で1.5dB/km以下で
あった。この数値は、光導波路として十分な役割を果た
すものである。
Further, the transmission loss of the optical waveguide manufactured in this example was measured. The transmission loss of the manufactured optical waveguide depends on the refractive index of the glass material, the amount of absorption in the near-infrared region, the surface roughness of the portion corresponding to the outer peripheral portion of the core, and the like. Was 1.5 dB / km or less. This value plays a sufficient role as an optical waveguide.

【0019】このような製造工程で製造される光導波路
は、1個ずつ個別に製造できるが、図10に示すような
方法で複数個の光導波路を同時に製造することも可能で
ある。図10の(a)は、加工方法の概要を示す平面図
であり、(b)は、この加工方法で加工される光導波路
の断面図である。この加工方法では、上述したような製
造工程を経て、複数の光導波路が形成された1枚のガラ
ス素材が、ダイヤモンドを用いたスライサーなどで外周
加工される。即ち、図中に示される破線でガラス素材が
カットされることにより、1枚のガラス素材から複数個
の所望する大きさの光導波路が製造される。このような
加工方法は、少ない製造工程数で短時間に複数の光導波
路が効率良く製造できる利点がある。
The optical waveguides manufactured in such a manufacturing process can be manufactured individually one by one, but a plurality of optical waveguides can be manufactured simultaneously by a method as shown in FIG. FIG. 10A is a plan view illustrating an outline of a processing method, and FIG. 10B is a cross-sectional view of an optical waveguide processed by the processing method. In this processing method, one glass material on which a plurality of optical waveguides are formed is processed by a diamond-based slicer or the like through the above-described manufacturing process. That is, a plurality of optical waveguides of a desired size are manufactured from one glass material by cutting the glass material with a broken line shown in the drawing. Such a processing method has an advantage that a plurality of optical waveguides can be efficiently manufactured in a short time in a small number of manufacturing steps.

【0020】なお、この発明の光導波路の製造方法にお
いて、この実施例では、工程(b)のプレス成形によっ
て第1のガラス素材に凸部が形成されたが、エッチング
処理によって凸部が形成されても良い。また、この工程
(b)は、少なくとも一方が所望する凸部を形成するに
必要な形状寸法に加工された凹部を有する上下一対の型
間にガラス素材を配置し、任意の加熱装置により加熱
し、型の自重、及びこの型上に載置される重しなどの自
重の少なくとも一方の自重によって、前記ガラス素材が
加圧され、凸部が形成されても良い。なお、前記加熱装
置は、赤外線ランプや高周波誘導加熱などの加熱ユニッ
ト内にガラス素材と型が固定的に配置されるものに限ら
ず、加熱ゾーンから冷却ゾーンまでを連続して配置した
連続式炉であり、ガラス素材が型と共に加熱ゾーンから
冷却ゾーンまで移動する方式の装置としても良い。
In the method of manufacturing an optical waveguide according to the present invention, in this embodiment, the convex portion is formed on the first glass material by the press molding in the step (b), but the convex portion is formed by etching. May be. Further, in this step (b), a glass material is arranged between a pair of upper and lower molds having a concave part processed at least one of which has a shape and a dimension necessary to form a desired convex part, and heated by an arbitrary heating device. The glass material may be pressurized by at least one of its own weight, such as the weight of the mold, and the weight placed on the mold, and the convex portion may be formed. The heating device is not limited to a device in which a glass material and a mold are fixedly arranged in a heating unit such as an infrared lamp or a high-frequency induction heating, and a continuous furnace in which a heating zone is continuously arranged from a cooling zone. The apparatus may be of a type in which the glass material moves from the heating zone to the cooling zone together with the mold.

【0021】また、この実施例では、工程(d)及び
(f)で図1に示すような光学素子成形装置を用いてプ
レス成形されるが、工程(d)及び(f)の少なくとも
一方の工程でガラス素材が他の方法で成形されても良
い。例えば、ガラス素材が物理蒸着法(PVD)、火炎
堆積法(FHD)、及び化学蒸着法(CVD)などのい
わゆる堆積処理によって被膜形成されても良い。また、
上述したような機械的な強制プレスの代わりに、例え
ば、下型が平坦な型上か、或いは平坦な面を有する上下
一対の型間にガラス素材を配置して、ガラス素材を任意
の加熱装置により加熱し、このガラス素材の自重、この
ガラス素材上に載置された型の自重、及びこの型上に載
置される重しなどの自重の少なくとも1つの自重によっ
て、前記ガラス素材が加圧され、接合されても良い。な
お、前記加熱装置は、赤外線ランプや高周波誘導加熱な
どの加熱ユニット内にガラス素材と型が固定的に配置さ
れるものに限らず、加熱ゾーンから冷却ゾーンまでを連
続して配置した連続式炉であり、ガラス素材が型と共に
加熱ゾーンから冷却ゾーンまで移動する方式の装置とし
ても良い。
Further, in this embodiment, in steps (d) and (f), press molding is performed using an optical element molding apparatus as shown in FIG. 1, but at least one of steps (d) and (f) is performed. In the process, the glass material may be formed by another method. For example, a glass material may be formed by a so-called deposition process such as physical vapor deposition (PVD), flame deposition (FHD), and chemical vapor deposition (CVD). Also,
Instead of the mechanical forced press as described above, for example, the lower mold is on a flat mold, or a glass material is arranged between a pair of upper and lower molds having a flat surface, and the glass material is optionally heated. The glass material is pressurized by at least one of its own weight, such as the weight of the glass material, the weight of the mold placed on the glass material, and the weight placed on the mold. And may be joined. The heating device is not limited to a device in which a glass material and a mold are fixedly arranged in a heating unit such as an infrared lamp or a high-frequency induction heating, and a continuous furnace in which a heating zone is continuously arranged from a cooling zone. The apparatus may be of a type in which the glass material moves from the heating zone to the cooling zone together with the mold.

【0022】さらに、この実施例では、ガラス素材の種
類は、BK7とFK3との例について説明したが、屈折
率などが光導波路として利用できれば、材質はこの実施
例に限定されるものではなく、他の組み合わせであって
も良い。また、この実施例では光導波路の埋め込み型の
製造工程について説明したが、この発明は、他の種類の
光導波路、例えばストリップ型、レンズ型などの光導波
路の製造工程としても適用可能である。
Furthermore, in this embodiment, the type of the glass material has been described as BK7 and FK3. However, if the refractive index and the like can be used as an optical waveguide, the material is not limited to this embodiment. Other combinations may be used. In this embodiment, the manufacturing process of the embedded type optical waveguide has been described. However, the present invention is also applicable to the manufacturing process of another type of optical waveguide, for example, an optical waveguide of a strip type, a lens type, or the like.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように、この発明の光導波
路の製造方法によれば、従来実施されれてきた煩雑なエ
ッチング工程や成膜工程の削減が可能となり、光導波路
の製造時間が短縮され、製造コストの削減をはかること
ができる。また、一旦、光導波路の回路形状を備えた型
を製作すれば、複雑な光導波路でも容易に、且つ正確に
製造することができ、安定して安価に大量の光導波路を
生産することができる。
As described above, according to the method for manufacturing an optical waveguide of the present invention, it is possible to reduce complicated etching steps and film forming steps which have been conventionally performed, and to shorten the manufacturing time of the optical waveguide. As a result, manufacturing costs can be reduced. Further, once a mold having a circuit shape of an optical waveguide is manufactured, a complicated optical waveguide can be easily and accurately manufactured, and a large amount of optical waveguide can be stably manufactured at low cost. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、この発明の光導波路の製造方法で使用
される光学素子成形装置を概略的に示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an optical element molding apparatus used in a method of manufacturing an optical waveguide according to the present invention.

【図2】図2は、この発明の実施例で製造される光導波
路の一例を概略的に示す図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of an optical waveguide manufactured in an embodiment of the present invention.

【図3】図3は、従来の光導波路の製造工程を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing a manufacturing process of a conventional optical waveguide.

【図4】図4は、この発明の光導波路の製造工程を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process of the optical waveguide of the present invention.

【図5】図5は、図2に示す光導波路を製造するための
プレス成形で使用される上型の構造を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a structure of an upper die used in press molding for manufacturing the optical waveguide shown in FIG. 2;

【図6】図6は、図2に示す光導波路を製造するための
プレス成形で使用される下型の構造を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a structure of a lower mold used in press molding for manufacturing the optical waveguide illustrated in FIG. 2;

【図7】図7は、図5に示した上型の凹部を拡大した拡
大図である。
FIG. 7 is an enlarged view in which the concave portion of the upper die shown in FIG. 5 is enlarged.

【図8】図8は、この発明の実施例でプレス成形された
プレス成形品の凸部を有する面を拡大した拡大図であ
る。
FIG. 8 is an enlarged view in which a surface having a convex portion of a press-formed product press-molded in an embodiment of the present invention is enlarged.

【図9】図9は、この発明の実施例でプレス接合された
接合部におけるガラス素材の断面を拡大した顕微鏡写真
である。
FIG. 9 is a photomicrograph showing an enlarged cross section of a glass material at a joint portion that is press-joined in an example of the present invention.

【図10】図10は、この発明の光導波路の製造方法に
おける外周加工方法の一例を概略的に示す図である。
FIG. 10 is a diagram schematically showing an example of an outer peripheral processing method in the method of manufacturing an optical waveguide according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…フレーム 2…固定台 4…上型組み立て 5…ダイプ
レート 6…上型 7…固定ダ
イ 8…駆動装置 8a…サーボ
モータ 8b…荷重検出器 9…移動
軸 11…下型組み立て 12…ダイ
プレート 13…下型 14…移動
ダイ 15…ブラケット 16…透明
石英管 17…成形室 19…ラン
プユニット 20…赤外線ランプ 23、24、25…ガス
供給路 27…温度検出用熱電対 28…制御
装置部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Frame 2 ... Fixed base 4 ... Upper die assembly 5 ... Die plate 6 ... Upper die 7 ... Fixed die 8 ... Drive device 8a ... Servo motor 8b ... Load detector 9 ... Moving shaft 11 ... Lower die assembly 12 ... Die plate DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Lower mold 14 ... Moving die 15 ... Bracket 16 ... Transparent quartz tube 17 ... Molding chamber 19 ... Lamp unit 20 ... Infrared lamp 23, 24, 25 ... Gas supply path 27 ... Temperature detection thermocouple 28 ... Control device part

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光導波路のコアに相当する第1のガラス素
材上に凸部を形成する第1の工程と、 前記第1の工程で凸部を形成した面に、第1のガラス素
材と屈折率が異なり、光導波路のクラッド層に相当する
第2のガラス素材を隙間なく接合させる第2の工程と、 前記第2の工程で接合された第1及び第2のガラス素材
から、前記凸部の少なくとも一部を残して、少なくとも
第1のガラス素材を除去する第3の工程と、 前記第3の工程で少なくとも第1のガラス素材が除去さ
れた面に、前記第2のガラス素材と屈折率がほぼ等し
く、光導波路のクラッド層に相当する第3のガラス素材
を接合させる第4の工程と、 を具備したことを特徴とする光導波路の製造方法。
A first step of forming a projection on a first glass material corresponding to a core of the optical waveguide; and a step of forming a first glass material on a surface on which the projection is formed in the first step. A second step in which a second glass material having a different refractive index and corresponding to the cladding layer of the optical waveguide is joined without any gap; and the first and second glass materials joined in the second step are joined together in the convex shape. A third step of removing at least the first glass material while leaving at least a part of the portion; and forming the second glass material on a surface from which at least the first glass material has been removed in the third step. A fourth step of joining a third glass material having substantially the same refractive index and corresponding to the cladding layer of the optical waveguide.
【請求項2】前記第1、第2および第4の工程のうち、
少なくとも1つの工程が、上下一対の型間にガラス素材
を配置して加熱装置で加熱し、プレス成形することによ
り成されることを特徴とする請求項1に記載の光導波路
の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein said first, second, and fourth steps include:
The method according to claim 1, wherein at least one step is performed by placing a glass material between a pair of upper and lower molds, heating the glass material with a heating device, and press-molding the glass material.
【請求項3】前記第3のガラス素材は、第2のガラス素
材と同一であり、第1のガラス素材より軟化点が低いガ
ラス素材であることを特徴とする請求項1又は2に記載
の光導波路の製造方法。
3. The glass material according to claim 1, wherein the third glass material is the same as the second glass material and has a softening point lower than that of the first glass material. Manufacturing method of optical waveguide.
【請求項4】赤外線ランプ加熱及び高周波誘導加熱のい
ずれか一方の加熱機構と、電動モータ又は油圧機構を駆
動源とし、プレス温度や、プレス軸の位置、プレス力及
びプレス速度を任意に制御する制御装置とを具備した光
学素子成形装置によりプレス成形が行われることを特徴
とする請求項2又は3に記載の光導波路の製造方法。
4. A press source, a press temperature, a position of a press shaft, a press force, and a press speed are arbitrarily controlled by using a heating mechanism of one of an infrared lamp heating and a high-frequency induction heating, an electric motor or a hydraulic mechanism as a drive source. 4. The method for manufacturing an optical waveguide according to claim 2, wherein press molding is performed by an optical element molding device including a control device.
【請求項5】第1のガラス素材上に凸部を形成する第1
の工程が、エッチング処理により行われることを特徴と
する請求項1に記載の光導波路の製造方法。
5. A method of forming a projection on a first glass material, comprising the steps of:
2. The method according to claim 1, wherein the step (b) is performed by an etching process.
【請求項6】前記第1、第2及び第4の工程のうち、第
1の工程においては、少なくとも一方が所望する凸部を
形成するのに必要な形状に加工された凹部を有する上下
一対の型間に、第2及び第4の工程においては、下型が
平坦な型上か、或いは平坦な面を有する上下一対の型間
に、ガラス素材を配置して加熱装置で加熱し、ガラス素
材の自重、ガラス素材上に載置された型の自重、及びこ
の型上に載置された重しの自重のうち、少なくとも1つ
の自重によって加圧されることにより、前記第1、第
2、及び第4の工程のうち少なくとも1つの工程が行わ
れることを特徴とする請求項1に記載の光導波路の製造
方法。
6. A first step among the first, second, and fourth steps, wherein at least one of the first and second steps has a pair of upper and lower portions having a concave portion processed into a shape necessary to form a desired convex portion. In the second and fourth steps, a glass material is placed between a pair of upper and lower dies having a flat surface or a flat surface, and heated by a heating device. The first, second weights are obtained by being pressurized by at least one of the weight of the material, the weight of the mold placed on the glass material, and the weight of the weight placed on the mold. The method according to claim 1, wherein at least one of the steps (a) and (b) is performed.
【請求項7】前記加熱装置が、加熱ゾーンから冷却ゾー
ンまでを連続して配置した連続式炉であり、ガラス素材
が下型、又は上下型と共に、加熱ゾーンから冷却ゾーン
まで移動するように構成されていることを特徴とする請
求項2、3、4、及び6のいずれか1つに記載の光導波
路の製造方法。
7. The heating apparatus is a continuous furnace in which a heating zone is continuously arranged from a heating zone to a cooling zone, wherein the glass material moves from the heating zone to the cooling zone together with the lower mold or the upper and lower molds. 7. The method of manufacturing an optical waveguide according to claim 2, wherein the method is performed.
【請求項8】第3の工程が、研削、研磨及びエッチング
のうち少なくとも1つにより実行されることを特徴とす
る請求項1乃至7のいずれか1つに記載の光導波路の製
造方法。
8. The method of manufacturing an optical waveguide according to claim 1, wherein the third step is performed by at least one of grinding, polishing, and etching.
【請求項9】第2及び第4の工程のうち少なくとも一方
の工程が、堆積処理により実行されることを特徴とする
請求項1乃至8のいずれか1つに記載の光導波路の製造
方法。
9. The method of manufacturing an optical waveguide according to claim 1, wherein at least one of the second and fourth steps is performed by a deposition process.
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