JP5280966B2 - 光導波路の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、光導波路の製造方法に関する。
光通信ネットワークにおいて、各種光機能デバイスの高性能化や小型化・低コスト化が進んでおり、これに伴い、信頼性・安定性に優れた石英系光導波路における技術も進んでいる。このような、石英系光導波路は、シリコン基板等の基板上に作製されるものであり、低損失であるといった特徴を有している。
しかしながら、石英系光導波路は、通常、製造コストが高いため、光通信ネットワーク等をより一層普及させるためには、より低コストで得ることのできる光導波路が求められている。このため、石英系光導波路よりも加工等がしやすい樹脂材料により形成される光導波路の検討が行われている。
しかしながら、樹脂材料は石英等の無機材料は物性が大きく異なるため、光導波路を製造する際の製造方法も、石英系光導波路を製造する場合とは、異なる方法により製造される。このため、光導波路を形成する際には、樹脂材料において特有の問題等も有しており、低コストで光損失が少ない光導波路を得ることは容易なものではなかった。
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、低コストで光損失の少ない光導波路の製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明は、溝を有するアンダークラッドを射出成型により形成する射出成型工程と、前記溝の内部の表面を覆うようにクラッド材料を塗布する塗布工程と、前記クラッド材料が硬化した後、前記溝内に前記クラッド材料よりも屈折率の高い材料からなるコア材料を塗布することによりコアを形成するコア形成工程と、前記コア材料が硬化した後、前記コアを覆うように前記クラッド材料と同じ屈折率の材料からなるオーバークラッドを形成するオーバークラッド形成工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明は、溝を有するアンダークラッドを射出成型により形成する射出成型工程と、前記溝の内部の表面を覆うようにクラッド材料を塗布する塗布工程と、前記クラッド材料よりも屈折率の高い材料からなるコアを前記クラッド材料の塗布されている前記溝内に設置するコア設置工程と、前記コアを覆うように前記クラッド材料と同じ屈折率の材料からなるオーバークラッドを形成するオーバークラッド形成工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明は、前記アンダークラッドの屈折率と前記クラッド材料の屈折率とは等しいことを特徴とする。
また、本発明は、前記クラッド材料は樹脂材料であることを特徴とする。
また、本発明は、射出成型により溝を有する部材を形成する射出成型工程と、前記溝内に樹脂材料からなるクラッドフィルムを設置するクラッドフィルム設置工程と、前記溝内の前記クラッドフィルム上に、前記クラッドフィルムよりも屈折率の高い樹脂材料からなるコア材料を塗布することによりコアを形成するコア形成工程と、前記コア材料が硬化した後、前記コアを覆うように前記クラッドフィルムと同じ屈折率の樹脂材料からなるオーバークラッドを形成するオーバークラッド形成工程と、を有する。
また、本発明は、前記部材の屈折率と前記クラッドフィルムの屈折率とは、等しいことを特徴とする。
また、本発明は、前記コア材料は有機材料であることを特徴とする。
また、本発明は、前記オーバークラッド形成工程はクラッドフィルムを張付けることにより行われるものであることを特徴とする。
本発明によれば、低コストで光損失の少ない光導波路を得ることのできる光導波路の製造方法を提供することができる。
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１に基づき、通常の樹脂材料を用いた光導波路の製造方法について説明する。
図１に基づき、通常の樹脂材料を用いた光導波路の製造方法について説明する。
最初に、図１（ａ）に示すように、射出成型により、アンダークラッド１１１を形成する。アンダークラッド１１１を形成する際には、同時に光導波路のコアを形成するための溝１１２が形成される。尚、アンダークラッド１１１を構成する材料は、オレフィン系炭化水素であり、屈折率は１．５１である。
次に、図１（ｂ）に示すように、アンダークラッド１１１の溝１１２内に、エポキシ樹脂を埋め込むことによりコア１１３を形成する。コア１１３を形成するためのエポキシ樹脂は光導波路用エポキシ樹脂であり、屈折率は１．５６である。
次に、図１（ｃ）に示すように、コア１１３の露出している面にオーバークラッド１１４として、クラッドフィルムを張付ける。この際用いられるクラッドフィルムは、オレフィン系炭化水素であり、屈折率は１．５１である。尚、オーバークラッド１１４の張付けは、コア１１３を形成するためのエポキシ樹脂がアンダークラッド１１１の溝１１２以外の部分の表面にも薄く塗られるため、これにより、アンダークラッド１１１の表面とオーバークラッド１１４とが張付けられる。
このようにして、アンダークラッド１１１とオーバークラッド１１４に囲まれたコア１１３を有する光導波路を作製することができる。
このような、光導波路においては、アンダークラッド１１１は、射出成型により形成されるため、図２に示すように、形成される溝１１２となる部分の表面１１１ａは粗く形成されるため、凹凸等を有している。通常、光導波路は、コアを構成する材料の屈折率と、クラッドを構成する材料の屈折率とが異なっており、コア内を通過する光はコアとクラッドの界面において全反射させることにより、光損失が少なく光を伝達させることができる。しかしながら、コアとクラッドとの界面が粗く形成されてしまうと、その部分に入射する光が乱反射等されるため光損失が生じてしまう。
即ち、射出成型でアンダークラッド１１１を形成した場合には、溝１１２となる部分の表面１１１ａは粗く形成されてしまい、溝１１２内にコア１１３を形成した場合、アンダークラッド１１１における溝１１２とコア１１３との界面において乱反射等が生じ、光損失が生じてしまう。
（光導波路の製造方法）
次に、図３に基づき本実施の形態における光導波路の製造方法について説明する。
次に、図３に基づき本実施の形態における光導波路の製造方法について説明する。
最初に、図３（ａ）に示すように、射出成型によりアンダークラッド１１を形成する。アンダークラッド１１を形成する際には、同時に光導波路のコアを形成するための溝１２が形成される。尚、アンダークラッド１１を構成する材料は、オレフィン系炭化水素であり、屈折率は１．５１である。
次に、図３（ｂ）に示すように、クラッド１３を構成する材料を塗布またはコーティングする。これにより、溝１２内の表面をクラッド１３により覆うことができ、溝１２内における表面の粗い領域は略全て、クラッド１３により覆われた状態となる。本実施の形態では、クラッド１３は屈折率が１．５１である光導波路用エポキシ樹脂からなる材料により構成されており、クラッド１３の表面は硬化した状態では滑らかなものとなる。
次に、図３（ｃ）に示すように、溝１２内のクラッド１３の形成された領域に、塗布によりエポキシ樹脂を埋め込むことによりコア１４を形成する。このエポキシ樹脂は光導波路用エポキシ樹脂であり、屈折率は１．５６である。尚、コア１４の表面は硬化した状態では滑らかなものとなる。
次に、図３（ｄ）に示すように、コア１４の露出している面にオーバークラッド１５として、クラッドフィルムを張付ける。この際用いられるクラッドフィルムは、オレフィン系炭化水素であり、屈折率は１．５１である。尚、オーバークラッド１５の張付けは、コア１４を形成するためのエポキシ樹脂がアンダークラッド１１の溝１２以外の部分の表面にも薄く塗られるため、これにより、アンダークラッド１１の表面とオーバークラッド１５とが張付けられる。
このようにして、クラッド１３とオーバークラッド１５に囲まれたコア１４を有する光導波路を作製することができる。
本実施の形態における光導波路の製造方法により製造された光導波路においては、コア１４とクラッド１３との界面、及びコア１４とオーバークラッド１５との界面を粗くなることなく滑らかに形成することができるため、コア１４内を通過する光は、コア１４とクラッド１３との界面、及びコア１４とオーバークラッド１５との界面において乱反射されることはない。よって、光損失を低減させることができる。
また、製造工程も簡素であることから、光損失の少ない光導波路を低コストで製造することができる。
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。図４に基づき、本実施の形態における光導波路の製造方法について説明する。
次に、第２の実施の形態について説明する。図４に基づき、本実施の形態における光導波路の製造方法について説明する。
最初に、図４（ａ）に示すように、射出成型によりアンダークラッド２１を形成する。アンダークラッド２１を形成する際には、同時に光導波路のコアを形成するための溝２２が形成される。尚、アンダークラッド２１を構成する材料は、オレフィン系炭化水素であり、屈折率は１．５１である。
次に、図４（ｂ）に示すように、クラッド２３を構成する材料を塗布またはコーティングする。これにより、溝２２内の表面はクラッド２３を構成する材料により覆うことができ、溝２２内の表面の粗い領域は略全て、クラッド２３により覆われた状態となる。尚、本実施の形態では、クラッド２３は屈折率が１．５１である光導波路用エポキシ樹脂からなる材料により構成されている。また、クラッド２３を構成する材料は、この段階では硬化していない。
次に、図４（ｃ）に示すように、溝２２内のクラッド２３の形成された領域に、コア２４を設置する。コア２４は、樹脂材料またはガラス等の石英系の材料により形成されており、屈折率は１．５６である。この後、クラッド２３を構成する材料を硬化させる。尚、コア２４をエポキシ樹脂材料により形成する場合、このエポキシ樹脂は光導波路用エポキシ樹脂であり、屈折率は１．５６である。
次に、図４（ｄ）に示すように、コア２４の露出している面にオーバークラッド２５として、クラッドフィルムを張付ける。この際用いられるクラッドフィルムは、オレフィン系炭化水素であり、屈折率は１．５１である。尚、オーバークラッド２５の張付けは、コア２４を形成するためのエポキシ樹脂がアンダークラッド２１の溝２２以外の部分の表面にも薄く塗られるため、これにより、アンダークラッド２１の表面とオーバークラッド２５とが張付けられる。
このようにして、クラッド２３とオーバークラッド２５に囲まれたコア２４を有する光導波路を作製することができる。
本実施の形態における光導波路の製造方法により製造された光導波路においては、コア２４とクラッド２３との界面、及びコア２４とオーバークラッド２５との界面を粗くなることなく滑らかに形成することができるため、コア２４内を通過する光は、コア２４とクラッド２３との界面、及びコア２４とオーバークラッド２５との界面において乱反射されることはない。よって、光損失を低減させることができる。
また、製造工程も簡素であることから、光損失の少ない光導波路を低コストで製造することができる。
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について説明する。図５に基づき、本実施の形態における光導波路の製造方法について説明する。
次に、第３の実施の形態について説明する。図５に基づき、本実施の形態における光導波路の製造方法について説明する。
最初に、図５（ａ）に示すように、射出成型により基材３１を形成する。基材３１を形成する際には、同時に光導波路のコアを形成するための溝３２が形成される。
次に、図５（ｂ）に示すように、溝３２内にオレフィン系炭化水素からなるアンダークラッド３３を形成する。アンダークラッド３３は、オレフィン系炭化水素からなるクラッドフィルムにより形成されており、溝３２内にアンダークラッド３３が固定されるように、オレフィン系炭化水素からなる材料を溝３２内に塗布した後、アンダークラッド３３を溝３２内に張付けてもよい。尚、本実施の形態においては、アンダークラッド３３を構成する材料の屈折率は１．５１である。また、アンダークラッド３３を構成するクラッドフィルムの表面は滑らかな形状のものである。
次に、図５（ｃ）に示すように、溝３２内のアンダークラッド３３の形成された領域に、塗布等によりエポキシ樹脂を埋め込むことによりコア３４を形成する。このエポキシ樹脂は光導波路用エポキシ樹脂であり、屈折率は１．５６である。尚、コア３４の表面は硬化した状態では滑らかなものとなる。
次に、図５（ｄ）に示すように、コア３４の露出している面にオーバークラッド３５として、クラッドフィルムを張付ける。この際用いられるクラッドフィルムは、オレフィン系炭化水素であり、屈折率は１．５１である。尚、オーバークラッド３５の張付けは、コア３４を形成するためのエポキシ樹脂がアンダークラッド３３の溝３２以外の部分の表面にも薄く塗られるため、これにより、アンダークラッド３３の表面とオーバークラッド３５とが張付けられる。
このようにして、アンダークラッド３３とオーバークラッド３５に囲まれたコア３４を有する光導波路を作製することができる。
本実施の形態における光導波路の製造方法により製造された光導波路においては、コア３４とクラッド３３との界面、及びコア３４とオーバークラッド３５との界面を粗くなることなく滑らかに形成することができるため、コア３４内を通過する光は、コア３４とクラッド３３との界面、及びコア３４とオーバークラッド３５との界面において乱反射されることはない。よって、光損失を低減させることができる。
また、製造工程も簡素であることから、光損失の少ない光導波路を低コストで製造することができる。
〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態について説明する。図６に基づき、本実施の形態における光導波路の製造方法について説明する。
次に、第４の実施の形態について説明する。図６に基づき、本実施の形態における光導波路の製造方法について説明する。
最初に、図６（ａ）に示すように、射出成型によりアンダークラッド４１を形成する。アンダークラッド４１を形成する際には、同時に光導波路のコアを形成するための溝４２が形成される。尚、アンダークラッド４１を構成する材料は、オレフィン系炭化水素であり、屈折率は１．５１である。
次に、図６（ｂ）に示すように、クラッド４３を構成する材料を塗布またはコーティングすることにより、溝４２内の表面はクラッド４３により覆うことができ、溝４２内の表面の粗い領域は全て、クラッド４３により覆われた状態となる。尚、本実施の形態では、クラッド４３は屈折率が１．５１である光導波路用エポキシ樹脂からなる材料により構成されている。また、この段階では、クラッド４３を構成する材料は、硬化していない。
次に、図６（ｃ）に示すように、溝４２内のクラッド４３の形成された領域に、コア４４を設置する。コア４４は、樹脂材料またはガラス等の石英系の材料により形成されており、屈折率は１．５６である。この後、クラッド４３を構成する材料を硬化させる。尚、コア４４をエポキシ樹脂材料により形成する場合、このエポキシ樹脂は光導波路用エポキシ樹脂であり、屈折率は１．５６である。
次に、図６（ｄ）に示すように、コア４４の露出している面にオーバークラッド４５として、クラッドフィルムを張付ける。この際用いられるクラッドフィルムは、オレフィン系炭化水素であり、屈折率は１．５１である。この際、オーバークラッド４５とコア４４との間に隙間ができないように、クラッド４３を構成する材料を塗布した後、クラッドフィルムを張付ける。
このようにして、クラッド４３とオーバークラッド４５に囲まれたコア４４を有する光導波路を作製することができる。
本実施の形態における光導波路の製造方法により製造された光導波路においては、コア４４とクラッド４３との界面、及びコア４４とオーバークラッド４５との界面を粗くなることなく滑らかに形成することができるため、コア４４内を通過する光が、コア４４とクラッド４３との界面、及びコア４４とオーバークラッド４５との界面において乱反射されることはない。よって、光損失を低減させることができる。
また、製造工程も簡素であることから、光損失の少ない光導波路を低コストで製造することができる。更に、本実施の形態では、コア４４の断面形状を円形に形成することが可能である。
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
１１ アンダークラッド
１２ 溝
１３ クラッド
１４ コア
１５ オーバークラッド
１２ 溝
１３ クラッド
１４ コア
１５ オーバークラッド
Claims (3)
- 射出成型により溝を有する部材を形成する射出成型工程と、
前記溝内に樹脂材料からなるクラッドフィルムを設置するクラッドフィルム設置工程と、
前記溝内の前記クラッドフィルム上に、前記クラッドフィルムよりも屈折率の高い樹脂材料からなるコア材料を塗布することによりコアを形成するコア形成工程と、
前記コア材料が硬化した後、前記コアを覆うように前記クラッドフィルムと同じ屈折率の樹脂材料からなるオーバークラッドを形成するオーバークラッド形成工程と、
を有することを特徴とする光導波路の形成方法。 - 前記部材の屈折率と前記クラッドフィルムの屈折率とは、等しいことを特徴とする請求項１に記載の光導波路の形成方法。
- 前記オーバークラッド形成工程はクラッドフィルムを張付けることにより行われるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の光導波路の形成方法。
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