JP4332809B2 - 光導波路及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光導波路及びその製造方法に関する。特に、成形法によって製造される光導波路とその製造方法に関する。

従来の光導波路にあっては、材料に石英を使用し、その石英にイオン注入法やイオン交換法などを適用してコアやクラッドを形成していた。そのため、その製造工程においては、高価な設備や装置を用いた半導体製造プロセスを必要とし、コストが高くついていた。

このため、光導波路を複製法（あるいは、スタンパ法）により製造することによって光導波路をローコスト化する試みも行われている。複製法で最も簡単で低コストな方法は、スタンパにより光導波路コアとなる凹溝を形成されたクラッド基板の表面にコア材料（透明樹脂）を塗布するのみ、あるいは塗布したコア材料を上から押さえつけて平らに押し潰す方法である。しかし、塗布するだけでは、コアの表面に凹凸が生じるので、コアの表面で光が乱反射してコア内の光が漏れ出てしまう。また、塗布したコア材料を押し潰す方法では、クラッド層の表面に押し広げられたコア材料を通じてコア内の光が漏れ出てしまう。この結果、これらの方法では、光信号のＳ／Ｎ比が低下するなど特性の劣化が生じ、要求水準を満たす光導波路の製造が不可能であった。

そこで、次のような改良された複製法が従来より提案されている。例えば、特開昭６３−１３９３０４号で開示されている高分子光導波路の製造方法では、スタンパによる複製で、光導波路コアとなる凹溝をクラッド基板の表面に形成し、この凹溝内にコア材料（透明樹脂）を流し込む。そして、このコア材料が硬化した後、凹溝からはみ出した余分なコア材料を削り取り、凹溝内に光導波路コアを形成している。

また、特開平９−２８１３５１号で開示されている高分子光導波路の製造方法では、クラッド基板に複製された凹溝にコア材料を塗布し、このコア材料が硬化する前に、凹溝からはみ出ている余分なコア材料をゴムヘラやスクレイパー等によって掻き取り、その後でコア材料を硬化させている。

これらの複製法によれば、簡単な設備によって光導波路を製造することができ、その製造工程も簡単になり、非常にローコストな光導波路を作製できるという利点がある。

特開昭６３−１３９３０４号公報 特開平９−２８１３５１号公報 特許第２６７９７６０号公報

しかし、一方で、このような複製法による光導波路の製造方法では、次に述べるような問題がある。

まず、コア材料が硬化した後にコア材料を削り取る前者の方法では、クラッド基板とコアの屈折率差があまり大きくないため、コアとクラッドの境界面が分かりにくく、どこまでコアを削り取るべきか判定しにくいという難点がある。また、研磨によってコアを一気に削り取ると、塗布されたコア材料の塗布厚やクラッド基板の厚みにバラツキがあるため、コア材料の不要な部分を完全に除去できなかったり、クラッド基板を削り過ぎたりする恐れがある。そして、コア材料に不要な部分が残ると、光の漏洩を防止できず歩留まりが低下し、また、クラッド基板を削ってしまうとコアサイズが変わり、異なった特性の光導波路になってしまう。一方、個別に注意深くコアを削るようにすれば、手間がかかり、生産性が低下し、製品コストが高くつくという問題がある。

次に、コア材料が硬化する前の未硬化の状態でコア材料を掻き取る後者の方法では、ゴムヘラ等で未硬化のコア材料を完全に除去することは困難であり、どうしても余分なコア材料がクラッド基板の上に残り易い。そして、部分的に不要なコア材料が残ると、コア中に光を閉じ込めることができず、歩留まりの低下につながる。また、余分のコア材料をゴムヘラ等で完全に掻き取ろうとすると、コア材料の表面張力のためにコア材料の表面が窪んだ状態になり、その状態でコア材料を硬化させるとコアの表面に窪みが残ったままになり、この結果光の閉じ込めが悪くなり、Ｓ／Ｎ比が低下したり、異なった特性となったりして歩留まりが低下するという問題がある。

なお、特許第２６７９７６０号には、コアの両側に溝を設けた光導波路が記載されているが、この光導波路では、コアの上面は開放されている。また、余分のコア材料がコアから溝に流出してもいない。また、特開平９−１０１４２５号には、クラッド基板に設けた凹溝の両側に空間を形成しているが、これはスピンコート後にもコア材料が凹溝内に残るようにしたものであって、凹溝内のコア材料は凹溝の下部にしか存在せず、上側クラッドで押さえたときに凹溝内のコア材料が空間側へ流出するものではない。

本発明の目的とするところは、複製法によって製作でき、しかも、内部の光（信号）がコア内から漏れにくい構造を有する光導波路を提供することにある。また、当該導波路を製造することができる光導波路の製造方法を提供することにある。

本発明にかかる光導波路は、基板上にクラッド樹脂を塗布し押圧、硬化することにより平坦な上面を有するクラッド部を設けるとともに前記クラッド部の前記上面に凹部を設け、前記凹部にコア材料を充填し、該コア材料を型面で押圧してコアを形成した光導波路において、前記クラッド部は、前記凹部の容積よりも大きな容積を持ち、かつ、前記上面に連通する少なくとも一つの空間を有し、前記コアの光軸方向に対して垂直な断面において、前記空間の前記上面から測った深さが前記凹部の深さよりも深く、前記空間の最も深い領域は、前記基板の上面と平行になっており、前記空間の最も深い領域と前記基板の上面との距離が７μｍ以下であることを特徴としている。ここで、型面とは、コア材料を成形または均すための面であって、例えば、スタンパ、金型、成形済の別なクラッド部分に形成されている。また、空間とは、窪み、開口、空隙、空中などを含む広い概念であり、閉じた空間でも開いた空間でもよい。また、クラッド部分の界面には、異なる工程で成形された同一樹脂からなるクラッド部分どうしの界面も含まれる。

本発明にかかる光導波路のある実施態様は、前記クラッド部の上面と前記コアの上面とが、ほぼ同じ高さに位置していることを特徴としている。

本発明にかかる光導波路の別な実施態様は、前記空間の側壁面が傾斜していることを特徴としている。

本発明にかかる光導波路のさらに別な実施態様は、前記コアが、樹脂からなることを特徴としている。

本発明にかかる光導波路のさらに別な実施態様は、前記コアと前記クラッド部が同種の材料からなり、前記コアの屈折率が前記クラッド部の屈折率よりも高いことを特徴としている。

本発明にかかる光通信部品は、本発明にかかる光導波路と、該光導波路の接続手段となるコネクタとを備えたものである。

本発明にかかる光導波路の製造方法は、基板上にクラッド樹脂を塗布する工程と、コア形成用の凹部を成形するための第一の凸部と、前記凹部の深さよりも深く、最も深い領域が前記基板の上面と平行となる空間を成形するための第二の凸部とを有する第一のスタンパの型面により、前記基板の上面と前記第二の凸部の最も高い領域とが平行になるように、かつ、前記第二の凸部と前記基板が接触することなく前記基板と前記第二の凸部の最も高い領域の間の前記クラッド樹脂の厚みが７μｍ以下になるように、前記クラッド樹脂を押圧して硬化させ、上面に前記凹部と前記空間が形成されたクラッド部を形成する工程と、前記凹部にコア材料を供給する工程と、平板状の型面を有する第二のスタンパの前記型面と前記クラッド部の上面とを互いに押圧させ、前記凹部に前記コア材料を保持するとともに、前記クラッド部の上面と前記第二のスタンパに挟まれた余剰のコア材料を前記空間へ逃がすようにし、かつ、前記第二のスタンパと前記クラッド部の間に所定の圧力をかけた状態で前記コア材料を硬化させてコアを形成する工程とを有することを特徴としている。

本発明にかかる光導波路の製造方法のある実施態様は、前記クラッド部の界面と前記コアの上面がほぼ同じ高さに位置するように形成することを特徴としている。

本発明にかかる光導波路の製造方法の別な実施態様は、前記空間は、その側壁面が傾斜するように形成されていることを特徴としている。

本発明にかかる光導波路の製造方法のさらに別な実施態様は、前記コアが、樹脂によって形成されていることを特徴としている。

本発明にかかる光導波路の製造方法のさらに別な実施態様は、前記コア材料と前記クラッド部が同種の材料からなり、前記コアの屈折率が前記クラッド部の屈折率よりも高いことを特徴としている。

なお、本発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。

本発明の光導波路及びその製造方法によれば、スタンパを用いた複製法などによって光導波路を容易に製作することができる。しかも、クラッド部分の界面に付着したコア材料や凹部からはみ出したコア材料は、型面で押圧されることにより前記空間へ流動することができる。そのため、コアの周囲のクラッド部分界面に残っているコア材料を、実用上十分に短い時間で、コア内の光を漏洩させない薄さにすることができる。また、クラッド部分の界面のコア材料を速やかに薄くすることができるので、コア材料の広がる速度が速くなり、量産性の高い光導波路が得られる。こうしてコアの両側の領域では、コア材料を非常に薄くすることができるので、コア材料のはみ出しがあってもコア内の光信号が漏れにくく、光導波路の光伝送品質を良好に保つことができる。

以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。ただし、本発明は以下に説明する実施例に限定されるものでないことは勿論である。

（第１の実施形態）
図１（ａ）は本発明の一実施形態による光導波路１の構造を示す断面図である。この光導波路１は、クラッド基板２の凹溝３にコア４を形成したものとなっている。クラッド基板２は比較的屈折率の高い透明樹脂によって形成されており、その上面の一部には光導波路コアとなる凹溝３が設けられ、また、クラッド基板２上面の、凹溝３と隣接する領域には平坦部５が形成され、凹溝３に対して平坦部５を隔てた領域において、クラッド基板２の上面には比較的大きな窪み６が形成されている。また、凹溝３内には、クラッド基板２に用いられている透明樹脂よりも屈折率の高い透明樹脂が埋め込まれてコア４が形成されており、クラッド基板２の上面には、プレート状の上クラッド部７が貼り合わされている。コア４の幅及び高さは、シングルモード導波路であれば、６μｍ前後にすればよい。コア４は、上クラッド部７やクラッド基板２に用いられている透明樹脂よりも屈折率の高い透明樹脂によって形成されている。上クラッド部７の透明樹脂とクラッド基板２の透明樹脂とは異なる樹脂であっても差し支えないが、同じ樹脂を用いるのが望ましい。

平坦部５の上面と上クラッド部７の下面とは密着していることが理想的であるが、この間にはコア４を形成した透明樹脂８が薄く延びていてもよい。ただし、上クラッド部７と平坦部５の間の透明樹脂８の厚みと平坦部５の幅Ｌは、それぞれコア４内を伝搬する光（信号）が透明樹脂８を通ってコア４から窪み６側へ漏れないだけの薄さと幅を有している必要がある。例えば、上クラッド部７と平坦部５の間の透明樹脂８の厚みとしては、３μｍ以下、好ましくは１μｍ以下にしておけばよい。また、平坦部５の幅は、５μｍ以上、５ｍｍ以下の程度にしておけばよく、例えば、５０μｍ程度にすればよい。

窪み６は、コア４を形成した際の余分な透明樹脂８を吸収させるための空間であるが、窪み６には、図１（ａ）のように透明樹脂８が充填されてもよく、図１（ｂ）のように、空間が残っていてもよい。従って、窪み６内には、凹溝３から押し出された透明樹脂８を吸収できるだけの空間があればよい。例えば、窪み６の容積は、凹溝３の容積よりも大きくしておけばよい。あるいは、窪み６の深さが、１０μｍ以上あれば良く、例えば３０μｍとすればよい。また、窪み６は、図１（ａ）（ｂ）では矩形になっているが、図２（ａ）のように窪み６の側壁面を傾斜させたり、図２（ｂ）のように窪み６の底面にテーパーをつけて傾斜面にしたり、図２（ｃ）のように円形などのなだらかな曲面で構成されていてもよい。

なお、図１に示した光導波路１は最終製品であってもよく、中間製品であっても差し支えない。すなわち、図１に示されているような形状でそのまま光導波路の製品として用いられてもよく、あるいは、例えば図１に示す一点鎖線Ｃの位置で裁断して窪み６の部分を除去したものを最終製品としてもよい（従って、この場合には、最終製品の光導波路には、窪み６は存在しなくなる。）。

図３（ａ）（ｂ）（ｃ）はスタンパ９を用いてクラッド基板２を製作する工程を説明する斜視図である。また、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、該クラッド基板２を用いて光導波路を製造する工程を説明する斜視図である。スタンパ９は、合成樹脂もしくは金属によって作製されたものであって、スタンパ９の下面には前記クラッド基板２と同じ形状（クラッド基板２と凹凸の反転した形状）をした凹部１０が形成されている。しかして、図３（ａ）に示すように、クラッド基板２を成形するための透明樹脂（紫外線硬化型のクラッド樹脂）１１をガラス基板１２の上に塗布した後、透明樹脂１１の上からガラス基板１２にスタンパ９を押しつけ、スタンパ９の凹部１０とガラス基板１２の間に透明樹脂１１を挟み込んで透明樹脂１１を凹部１０内の全体に押し広げる。ついで、図３（ｂ）に示すように、下面側からガラス基板１２を通して紫外線硬化型の透明樹脂１１に紫外線（ＵＶ光）を照射し、透明樹脂１１を硬化させる。透明樹脂１１が硬化したら、スタンパ９をガラス基板１２から剥離させると、図３（ｃ）のようにガラス基板１２の上にクラッド基板２が成形される。こうして形成されたクラッド基板２の上面には、前記のように凹溝３を挟んで平坦部５と窪み６とが成形される。

ついで、図４（ａ）に示すように、クラッド基板２をガラス基板１２から剥離させた後（あるいは、クラッド基板２の下にガラス基板１２を残したままでもよい。）、図４（ｂ）に示すように、クラッド基板２の表面にコア材料となる透明樹脂８（紫外線硬化型のコア樹脂）を塗布する。なお、塗布に代えて、充填、注入、滴下、スピンコート、あるいはディップコートなどの方法で、透明樹脂８をクラッド基板２の表面に供給してもよい。このとき、透明樹脂８は、クラッド基板２の全面に塗布してもよいが、凹溝３内のみ、あるいは平坦部５のみに供給されるようにしてもよい。また、透明樹脂８は窪み６内に充填されるように塗布してもよく（窪み６の側面が開放されている場合）、窪み６内が空間となるように塗布してもよい（例えば、窪み６内には塗布しないようにする。）。透明樹脂８をクラッド基板２の全面に塗布する場合には、表面が平らになるように塗布して、図４（ｂ）のように表面段差が生じないようにしてもよい。

この後、透明樹脂８の上からクラッド基板２の上に平板状のスタンパ１３を押し付けて加圧し、図４（ｃ）のように、平坦部５の上の透明樹脂８を薄く押し広げる。このとき、スタンパ１３と透明樹脂８との間に気泡を噛み込ませないようにするためには、図５に示すような方法が有効である。すなわち、図５（ａ）に示すように、クラッド基板２の表面に塗布された透明樹脂８の中央部に、透明樹脂８と同じ透明樹脂８ａを滴下し、スタンパ１３の下面にも透明樹脂８と同じ透明樹脂８ｂを付着させて垂れ下がらせておく。ついで、スタンパ１３を下降させ、図５（ｂ）に示すように、スタンパ１３の下面に垂れ下がっている透明樹脂８ｂの先端を、クラッド基板２の上で盛り上がっている透明樹脂８ａに接触させ、さらにスタンパ１３を押し下げていくと、図５（ｃ）に示すように、透明樹脂８ａ、８ｂは接触した箇所からスタンパ１３と透明樹脂８との間の空間に広がっていき、図５（ｄ）に示すように、スタンパ１３と透明樹脂８の間は気泡を噛み込むことなく透明樹脂８（８ａ、８ｂ）で充填される。

なお、気泡の噛み込みを防止するためには、上記の方法と併用して、あるいは上記の方法に代えて、スタンパ１３を押しつけながら水平方向に移動させる方法も有効である。また、図５では単体の光導波路を形成する場合において気泡の噛み込みを防止する方法を説明したが、一般的には、ウエハなどの上で複数の光導波路を一度に製作することが多い（図６及びその説明を参照）。このような場合において気泡の噛み込みを防止するためには、個々の光導波路に対して透明樹脂８ａ、８ｂを付着させておくのでなく、ウエハの中央部でクラッド基板側とスタンパ下面とにそれぞれ透明樹脂８ａ、８ｂを付着させておき、ウエハの中心から周囲へ透明樹脂８ａ、８ｂが広がっていくようにすればよい。

こうして、図４（ｃ）のように透明樹脂８をスタンパ１３とクラッド基板２の間で加圧して押し広げると、凹溝３内に透明樹脂８が充填されてコア４が成形され、同時に、余分な透明樹脂８は平坦部５とスタンパ１３の間の隙間を通って窪み６へ追い出され、ついには、平坦部５とスタンパ１３との間の透明樹脂８も非常に薄い層（例えば、厚みが３μｍ以下、好ましくは１μｍ以下の層）となるまで押し潰される。

通常、樹脂は厚みが薄くなるほどその流速や流量が低減し、流動性が悪くなるので、樹脂の厚みが薄くなるほど、その厚みをより薄くするのに要する時間がますます長くなる。具体的にいうと、スタンパ１３の下面と平坦部５との間に挟まれている透明樹脂８の厚みをｈ、透明樹脂８の粘度をμ、透明樹脂８に加わっている押圧力をΔｐ、透明樹脂８の逃げる幅（平坦部５の長さ）をｂ、透明樹脂８の逃げる長さ（平坦部５の幅）をＬとすると、押圧された透明樹脂８がスタンパ１３と平坦部５の間の隙間を通って流れる流量Ｑは、次の（１）式で表される。

上記（１）式に表されているように、流量Ｑは、透明樹脂８の厚みｈの３乗に比例するので、透明樹脂８の厚みが薄くなると、スタンパ１３と平坦部５の間の隙間を通ってほとんど流動しなくなる。そこで、平坦部５の幅Ｌを短くすることにより透明樹脂８の流動性を高めてやれば、透明樹脂８を速やかに薄くすることができる。しかし、平坦部５の幅Ｌを短くし過ぎると、コア４内の光が平坦部５の上の透明樹脂８を通って漏れる恐れがある。従って、平坦部５の幅Ｌとしては、５μｍ以上５ｍｍ以下とするのが望ましい。こうして、平坦部５とスタンパ１３の間の不要な透明樹脂８は、平坦部５の領域を通って窪み６側に逃げるが、凹溝３は十分に深いので、スタンパ１３で加圧しても、凹溝３内の透明樹脂８は流量が低下することなく、凹溝３内で速やかに流動して凹溝３内に均一に分布することが可能である。

ここで、６インチの基板を用いて凹部の両側に幅Ｌが５００μｍの平坦部を形成し、その外側に窪みを形成した本発明の模型と、凹部の両側に十分な幅の平坦部を形成して窪みを設けない従来例の模型とを対象とし、それぞれに粘度１６０ｃｐの樹脂を塗布し、スタンパで押さえて１８０ｋｇの荷重を加えた場合を想定し、樹脂を所定の膜厚となるまで薄くするのに要する時間をシミュレーションにより求めた結果は、それぞれ次の通りであった。
(1) 樹脂の厚みを４μｍから３μｍに薄くするのに要した時間
従来例の模型の場合： ２時間程度
本発明の模型の場合： ０.１秒程度
(2) 樹脂の厚みを３μｍから２μｍに薄くするのに要した時間
従来例の模型の場合： ４.６時間程度
本発明の模型の場合： ０.２秒程度
(3) 樹脂の厚みを２μｍから１μｍに薄くするのに要した時間
従来例の模型の場合： １５.５時間程度
本発明の模型の場合： ０.６秒程度
(4) 樹脂の厚みを１μｍから０.５μｍに薄くするのに要した時間
従来例の模型の場合： ６６時間程度
本発明の模型の場合： ２.５秒程度
よって、本発明の構造体によれば、膜厚を所望の薄さにするのに要する時間は、従来例の場合と比較して、ほぼ１／９００００倍になった。

従って、この工程で透明樹脂８を十分に加圧して、平坦部５とスタンパ１３の間に挟まれている透明樹脂８の厚みを十分に薄くし、コア４内を伝わる光信号が透明樹脂８の層を通って外部に漏れ出ないところまで薄くする（スタンパ１３と平坦部５の間に透明樹脂８が残らないことが、より望ましい。）ことにより、コア４の充填不足を起こすこと無く、かつ、光の漏洩（信号漏れ）の恐れのない光導波路１を、複製法（スタンパ法）によって短い時間で、容易に製作することができる。

このようにして、平坦部５の表面を覆っている透明樹脂８を十分に薄くした後、クラッド基板２の裏面側から紫外線硬化型の透明樹脂８に紫外線を照射し、透明樹脂８を硬化させる。スタンパ１３が光透過型の材質でできている場合には、スタンパ１３の上から透明樹脂８に紫外線を照射し、透明樹脂８を硬化させてもよい。このようにスタンパ１３で透明樹脂８を押さえつけた状態で、透明樹脂８を硬化させれば、透明樹脂８の硬化収縮を軽減させられる効果がある。

ついで、スタンパ１３をクラッド基板２から剥がした後、図４（ｄ）に示すように、スピンコート法やディップコート法などによって硬化した透明樹脂８の上に透明な紫外線硬化型クラッド用樹脂１４を塗布し、紫外線を照射してクラッド用樹脂１４を硬化させ、透明樹脂８の上面に上クラッド部７を密着させ、目的とする光導波路１を得ることができる。

これまでの説明では、１つの光導波路１の場合について説明したが、実際の製造工程では、複数個の光導波路が一度に製作され、最終工程で個々の光導波路に分割される。例えば、図６に示す実施形態では、１枚の大きなガラス基板（ウエハ）やクラッド基板等の上に複数個の光導波路１Ａが互いに離間させて配設されている。ただし、ここでいう光導波路１Ａは、コア４（凹溝３）と平坦部５とからなるものであって、窪み６を含んでいなくてもよい。窪み６（窪み６の形成されている領域を、図６では斜線を施して示している。図７、図８についても同様。）は、光導波路１Ａの形成されている領域外のほぼ全体にわたって形成されており、特に、基板の外周縁にまで達して基板外周面で外部に開放されている。クラッド基板の上に透明樹脂８を供給する際には、透明樹脂８の塗布量を制御し、基板からはみ出ないように調整することは重要であるが、図６のような構造であれば、余分な透明樹脂８は基板の縁から排出される。また、基板の縁で窪み６を開放しておくことにより、窪み６内の透明樹脂８の圧力が高くなることが無く、スムーズに不要な透明樹脂８を凹溝３や平坦部５から排出させることができる。

また、窪み６は必ずしも図６のように格子状になっていて縦横につながっている必要はなく、図７に示すように、一方向でのみ連続していてもよい。

さらに、窪み６は、必ずしもつながって連続している必要はなく、図８に示すように、あたかも小さな池が基板全体に散在しているような状態でもよい。このときのＡ−Ａ線断面における斜視図を図９に示す。図８において、クラッド基板２の全面に透明樹脂８を塗布して上クラッド部７で押し潰す方法を用いると、透明樹脂８又はコア４と上クラッド部７との間に気泡を噛み込む恐れがある。そのため、複数個の光導波路分の面積を有するクラッド基板２の中央部に透明樹脂８を滴下し、これを上クラッド部７で押し潰して中央部から周辺部へと透明樹脂８を押し広げながら各凹溝３に透明樹脂８を充填させる場合が多い。

また、中央部に滴下した透明樹脂８を押し広げる際には、凹溝３から押し出されて窪み６内に入った透明樹脂８を、その外側に位置する凹溝３へ再び押し出さなければならないが、窪み６の縁が垂直面になっていると透明樹脂８が窪み６の側壁面で止められるので、透明樹脂８の流れが悪くなったり、透明樹脂８に気泡を巻き込んだりする恐れがある。

さらに、窪み６の側壁面が垂直面になっていると、そこでクラッド基板２の厚みが急激に変化するので、スタンパで押圧してクラッド基板２を成形する際、クラッド基板２の界面（すなわち、凹溝３が形成されている厚みの大きな領域の表面）のうち窪み６の側壁面と隣接する端部領域に応力集中が起こり、垂直面であるべき側壁面が凸状に湾曲したり、凹状に湾曲したりして不均一に変形する。このため、クラッド基板２が変形し、しかも、その変形の仕方も予測が困難である。そして、クラッド基板２の側壁面に変形が発生すると、スタンパを剥離させにくくなったり、無理に剥離させるとクラッド基板２に傷が付いたり、ダストが発生する恐れがある。また、クラッド基板２のうち凹溝３の形成されている領域に変形が発生すると、コア形状も変形して漏光発生などの損失による特性変動の原因になる。また、クラッド基板２に応力集中が発生すると、導波光の偏光依存性が生じ、ＰＤＬ（Polarization Dependent Loss）特性が悪くなるなど光学的特性が不均一になるので、外観異常を呈したり、温度変化による特性変動が大きくなる恐れがあった。

そのため、この実施形態では、図１０（ａ）に示すように、窪み６の外周の側壁面６ａを傾斜させることにより、透明樹脂８の流動性を改善している。すなわち、図１０（ａ）に示すように、クラッド基板２の中央部に透明樹脂８を滴下し、上クラッド部７によって透明樹脂８を上から押えると、凹溝３に充填された透明樹脂８によってコア４が形成される。凹溝３から溢れた大部分の透明樹脂８は、図１０（ｂ）に示すように、窪み６の傾斜面に沿って窪み６内に流れ込み、さらに透明樹脂８を押し広げると、図１０（ｃ）のように、窪み６内の透明樹脂８は傾斜面をスムーズに登って隣接する凹溝３内に流れ込んで凹溝３内に充填される。このような動きを繰り返すことにより、図１０（ｄ）に示すように、クラッド基板２全体の凹溝３に透明樹脂８が充填されてコア４が形成され、透明樹脂８を紫外線照射によって効果させた後、個々に切断することにより、個々の光導波路１が得られる。

さらに、窪み６の側壁面６ａを外側に向けて斜め上がりに傾斜させておけば、クラッド基板２をスタンパ法などによって成形する際に、スタンパの剥離性を良好にすることができ、スタンパからクラッド基板２を剥離させるのが容易になる（図３１（ｂ）参照）。スタンパの剥離性が良好になると、クラッド基板２の成形が容易になるばかりでなく、スタンパの角でクラッド基板２を引っ掻いてクラッド基板２に傷を付けることが無くなり、傷やダストの付着を解消して光導波路の歩留まりを向上させることができる。また、透明樹脂８を押し広げる際に、窪み６の隅に空気を噛み込む恐れを無くすこともできる。

さらに、窪み６の側壁面６ａを傾斜させておくと、クラッド基板２を成形する際の樹脂変形を均一にすることが可能になり、クラッド基板２内に発生する応力のコントロールが可能になる。その結果、クラッド基板２の内部における光学的性質も均一になり、ポリマー導波路の弱点である温度特性を改善し、光導波路の信頼性を向上させることができる。また、クラッド基板２の応力を制御できるので、クラッド基板２におけるクラックの発生を防止し、成形時の変形を抑制することができる。

よって、上記のように窪み６の側壁面６ａを傾斜させることにより、透明樹脂８がクラッド基板２の全面にスムーズに押し広げられ、品質の良い光導波路１を歩留まりよく製造することができる。

窪み６の側壁面６ａの傾きとしては、クラッド基板２に立てた法線に対する傾きが７°以上あればよい。スタンパの剥離性を良くするためには、傾きを３０°以上にすればよいが、窪み６の側壁面６ａの傾きをあまり大きくするとクラッド基板２が大面積になるので、１０°〜１５°程度が最適であると考えられる。また、窪み６の傾斜した側壁面６ａは、平面である必要はなく、湾曲面であっても差し支えない。

ここでは、窪み６が個々に独立している場合における窪み６の側壁面６ａの傾斜の効果を説明したが、上記の理由からも明らかなように、図６や図７のように隣接する窪み６がつながっている場合でも、窪み６の側壁面６ａを傾斜させておくことにより、窪み６から凹溝３へ透明樹脂８を流れ易くするという効果は得られる。

なお、上記実施形態では、スタンパ１３で加圧することによって平坦部５の上の透明樹脂８を薄くしたが、成形済みの上クラッド部７、あるいは、下面に上クラッド層を形成された基板を使用して透明樹脂８を薄く押し潰してもよい。このような方法によれば、スタンパ１３が不要になるので、工程数を減らすことができる。また、上記実施形態では、紫外線硬化型の透明樹脂８、１１やクラッド用樹脂１４を使用しているが、この代わりに熱硬化型の樹脂を使用してもよい。また、クラッド基板２を形成する工程は、スタンパ９を用いた複製法によらず、熱プレスやエッチングによりクラッド基板２を成形してもよい。また、コア用の透明樹脂８やクラッド用の透明樹脂１１、クラッド用樹脂１４としては、ＰＭＭＡ（メタクリル樹脂）、photo−ＰＣＢ（光硬化型ポリクロロビフェニール）、脂環エポキシ樹脂、光カチオン重合開始剤、アクリレート系樹脂（Ｓｉ、Ｆ含有）、光ラジカル重合開始剤、フッ素化ポリイミドなどを用いることができる（光硬化型に限らない。また、コア用の透明樹脂８として用いるものは、クラッド用の透明樹脂１１やクラッド用樹脂１４として用いるものよりも屈折率の大きなものを用いる必要がある。）。

また、スタンパ１３を柔らかい材質で形成することにより、クラッド基板２に多少の反り、撓み、凹凸があってもクラッド基板２の表面を均一に押すことが可能になる。

また、最後に上クラッド部７を設けること無く、スタンパ１３を剥がした状態で光導波路の最終製品としてもよい。その場合には、空気がクラッド層としての役目をすることになる。

（第２の実施形態）
図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は本発明の別な実施形態による光導波路１５の製造方法を説明する断面図である。この実施形態にあっては、例えば図３の工程により凹溝３、平坦部５、窪み６を有するクラッド基板２を製作した（図１１（ａ））後、このクラッド基板２の上に紫外線硬化型の透明樹脂８を滴下する（図１１（ｂ））。ついで、クラッド基板２の上の透明樹脂８をスタンパ１３で押さえ、凹溝３内に透明樹脂８を充填させると共に平坦部５の上の透明樹脂８を薄く延ばし、余分な透明樹脂８を窪み６側へ逃がす（図１１（ｃ））。平坦部５とスタンパ１３の間の透明樹脂８の膜厚が目的とする膜厚とするための所定の圧力を加えて所定時間経過した後、クラッド基板２の裏面側から透明樹脂８に紫外線を照射して硬化させる。透明樹脂８が硬化したらスタンパ１３を剥がし、透明樹脂８の上に紫外線硬化型のクラッド用樹脂１４を塗布し、紫外線を照射して硬化させる（図１１（ｄ））。

なお、この場合も、気泡の噛み込みを防止するためには、図１１（ｂ）のようにクラッド基板２の上に透明樹脂８を盛り上がらせておき、一方、スタンパ１３の下面にも同じ透明樹脂を付着させて垂れさがらせておいてもよい（図５参照）。また、スタンパ１３で押さえた後、スタンパ１３を水平に動かしてもよい。

（第３の実施形態）
図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、本発明のさらに別な実施形態による光導波路１６の製造方法を説明する断面図である。この実施形態にあっては、例えば図３の工程により凹溝３、平坦部５、窪み６を有するクラッド基板２を製作した（図１２（ａ））後、このクラッド基板２の上に紫外線硬化型の透明樹脂８を滴下する（図１２（ｂ））。ついで、クラッド基板２を軽くスピンコートしたり、透明樹脂８にエアを吹き付けたりして透明樹脂８をクラッド基板２上に広げる（図１２（ｃ））。クラッド基板２の上の透明樹脂８をスタンパ１３で押さえ、凹溝３内に透明樹脂８を充填させると共に平坦部５の上の透明樹脂８を薄く延ばし、余分な透明樹脂８を窪み６側へ逃がす（図１２（ｄ））。スピンコートやエアブロアによって透明樹脂８を広げることにより、窪み６内には空間ができるので、スタンパ１３で透明樹脂８を加圧したときに平坦部５の上の透明樹脂８は空間のある領域（窪み６）に移動し易くなり、平坦部５の上の透明樹脂８の膜厚を速やかに薄くできる。なお、窪み６の深さを十分に深く形成しておくと、より効果的である。ついで、平坦部５とスタンパ１３の間の透明樹脂８の膜厚を目的とする膜厚とするための所定の圧力を加えて所定時間経過した後、クラッド基板２の裏面側から透明樹脂８に紫外線を照射して硬化させる。透明樹脂８が硬化したらスタンパ１３を剥がし、透明樹脂８の上に紫外線硬化型のクラッド用樹脂１４を塗布し、紫外線を照射して硬化させる（図１２（ｅ））。

（第４の実施形態）
図１３（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）は、本発明のさらに別な実施形態による光導波路１７の製造方法を説明する断面図である。この実施形態にあっては、ガラス基板１２上に滴下した透明樹脂１１をスタンパ９により押圧し（図１３（ａ））、透明樹脂１１に紫外線を照射することにより、ガラス基板１２の上にクラッド基板２を形成する（図１３（ｂ））。クラッド基板２の上面には、凹溝３と平坦部５と窪み６が形成されている。この後、このクラッド基板２の上に紫外線硬化型の透明樹脂８を滴下する（図１３（ｃ））。ついで、クラッド基板２の上の透明樹脂８をスタンパ１３で押さえ、凹溝３内に透明樹脂８を充填させると共に平坦部５の上の透明樹脂８を薄く延ばし、余分な透明樹脂８を窪み６側へ逃がす（図１３（ｄ））。ついで、平坦部５とスタンパ１３の間の透明樹脂８の膜厚を目的とする膜厚とするための所定の圧力を加えて所定時間経過した後（図１３（ｅ））、クラッド基板２の裏面側から透明樹脂８に紫外線を照射して硬化させる。透明樹脂８が硬化したらスタンパ１３を剥がし、透明樹脂８の上に紫外線硬化型のクラッド用樹脂１４を塗布し、紫外線を照射して硬化させる（図１３（ｆ））。

こうして製作される光導波路のように、窪み６はクラッド基板２内に設けられる必要はなく、例えばクラッド基板２の外でガラス基板１２の上などに設けられていてもよい。

（第５の実施形態）
図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は本発明のさらに別な実施形態による光導波路１８の製造方法を説明する断面図である。この実施形態では、製造後当初のクラッド基板２では、図１４（ａ）に示すように、凹溝３と窪み６の間は三角形状に形成されていて上端が尖端部１９となっており、平坦部５が形成されていない。このクラッド基板２の上に紫外線硬化型の透明樹脂８を滴下した後（図１４（ｂ））、クラッド基板２の上の透明樹脂８をスタンパ１３で押さえ、凹溝３内に透明樹脂８を充填させる。同時に、スタンパ１３の押圧力で凹溝３の両側の尖端部１９を押し潰すことによって凹溝３の両側に平坦部５を形成させる。そして、平坦部５の上の透明樹脂８を薄く延ばし、余分な透明樹脂８を窪み６側へ逃がす（図１３（ｄ））。ついで、クラッド基板２の裏面側から透明樹脂８に紫外線を照射して硬化させる。透明樹脂８が硬化したらスタンパ１３を剥がし、透明樹脂８の上に紫外線硬化型のクラッド用樹脂１４を塗布し、紫外線を照射して硬化させる（図１３（ｆ））。

図１５（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は本発明は本発明のさらに別な実施形態による光導波路２０の製造方法を説明する断面図である。この実施形態では、ガラス基板１２の上に紫外線硬化型の透明樹脂１１を塗布した後（図１５（ａ））、上からスタンパ９で押さえてガラス基板１２を成形する（図１５（ｂ））。ここで用いたスタンパ９では、窪み成形部分２１の下端に幅の狭い突起２２を突設している。従って、スタンパ９を透明樹脂１１に押圧させたとき、突起２２の先端が透明樹脂１１に食い込んでガラス基板１２に当接し、スタンパ９とガラス基板１２との距離が所定距離に保たれ、クラッド基板２の厚み精度を出すことができる。

厚み精度よくクラッド基板２が成形されると、ガラス基板１２を通して透明樹脂１１に紫外線を照射してクラッド基板２を硬化させ、クラッド基板２が硬化したらスタンパ９をクラッド基板２から剥がす。ついで、クラッド基板２の上に透明樹脂８を塗布し（図１５（ｃ））、上からスタンパ１３で押さえて平坦部５の上の透明樹脂８を薄く延ばすと共に余分な透明樹脂８を窪み６へ逃がし（図１５（ｄ））、ガラス基板１２を通して透明樹脂８に紫外線を照射して透明樹脂８を硬化させる。こうして凹溝３内にコア４が成形されたら、透明樹脂８からスタンパ１３を剥離させ、透明樹脂８の上にクラッド用樹脂１４を塗布硬化させて上クラッド部７を成形する（図１５（ｅ））。

このようにして製造された光導波路２０によれば、クラッド基板２の厚み精度が高くなるので、ガラス基板１２の表面からコア４までの高さの精度が高くなり、光ファイバとの位置決めが容易になる。

（第６の実施形態）
図１６（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は本発明のさらに別な実施形態による光導波路２３の製造方法を説明する断面図である。この実施形態では、窪み６をスタンパ１３に設けている。すなわち、この実施形態で用いられるクラッド基板２には、図１６（ａ）に示すように、凹溝３と平坦部５だけが設けられていて窪み６は設けられていない。このクラッド基板２の上に紫外線硬化型の透明樹脂８を滴下した後、上からスタンパ１３で押さえる（図１６（ｂ））。スタンパ１３の下面には、クラッド基板２の凹溝３から一定距離だけ偏位した位置に窪み６が形成されている。従って、このような構造の光導波路では、クラッド基板２の表面のうち窪み６と対応する領域と凹溝３との間の領域が平坦部５となっている。このような構造であっても、コア４を成形する際、平坦部５の上の余分な透明樹脂８はスタンパ１３の窪み６へ逃げることができるので、平坦部５の透明樹脂８を速やかに薄くすることができる。

クラッド基板２の裏面側から紫外線を照射して透明樹脂８を硬化させた後、照射して透明樹脂８からスタンパ１３を剥離し、透明樹脂８の上に上クラッド部７を形成する。このとき窪み６内の透明樹脂８がスタンパ１３と共に剥離せずクラッド基板２上に残る場合には、光導波路２３の構造は図１６（ｃ）のようになる。また、窪み６内の透明樹脂８がスタンパ１３と共に剥離する場合には、光導波路２３の構造は図１６（ｄ）のようになる。

なお、図示しないが、クラッド基板２とスタンパ１３の両方に窪み６を設けておくことも可能である。また、この実施形態では、複数本のコア４を有する光導波路を示したが、コア４は１本でも差し支えない。また、他の実施形態による光導波路でも、コア４を複線化することは可能である。

（第７〜１０の実施形態）
図１７（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、光導波路のその他の構造を表している。図１７（ａ）に示す実施形態では、複数のクラッド基板２を配列させて、個々のクラッド基板２の間に透明樹脂８を逃がすための空間２４を形成したものである。この実施形態では、各クラッド基板２の上に透明樹脂８を滴下した後、スタンパ１３又は成形品の上クラッド部７で押さえると、平坦部５（クラッド基板２の上面）の透明樹脂８が空間２４へ逃げるので、速やかにクラッド基板２の上面の透明樹脂８を薄くすることができる。なお、この空間２４は、個々のクラッド基板２を配列したときの、各クラッド基板２の間の空間であってもよく、クラッド基板２がウエハ状のものである場合には、上記空間２４はクラッド基板２の集合体（ウエハ）にあけられた開口によって形成されていてもよい。

図１７（ｂ）に示す実施形態では、複数のスタンパ１３又は成形品の上クラッド部７配列させて、それらの間に透明樹脂８を逃がすための空間２４を形成したものである。この実施形態では、クラッド基板２の上に透明樹脂８を塗布した後、スタンパ１３又は成形品の上クラッド部７で押さえると、平坦部５（クラッド基板２の上面）の透明樹脂８が空間２４へ逃げるので、速やかにクラッド基板２の上面の透明樹脂８を薄くすることができる。

また、図１７（ｃ）に示す光導波路２５では、窪み６が両側方に開放されておらず、閉じたものとなっている。このような構造であっても、コア４の成形時に窪み６内へ透明樹脂８が逃げることができるようになっていれば問題ない。

また、図１７（ｄ）に示す光導波路２６では、クラッド基板２の平坦部５はテーパーを施されていて、上クラッド部７の下面に対して傾斜している。このように平坦部５は必ずしも上クラッド部７の下面と平行になっている必要はない。ただし、あまり急な傾斜は好ましくなく、ある程度の距離（光の漏れを防止するのに必要な幅）にわたって透明樹脂８の膜厚を薄く保てる程度の傾きに止めるべきである。例えば、平坦部５の両側での高低差は、３μｍ以下とすればよい。

（第１１の実施形態）
これまでは、シングルモードの光導波路について説明したが、次に、マルチモードの光導波路について説明する。図１８（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）には、コア４が分岐、結合したマルチモードの光導波路の例を示している。このようなマルチモード導波路であれば、コア４の幅及び深さは、数１０μｍ程度にすればよい。

まず、図１８（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示す実施形態では、一方でコア４が１本となっており、他方で分岐してコア４が２本になったＹ字型のコア形状を有している。このうち、図１８（ａ）の光導波路２７においては、光導波路のチップ形状とほぼ同じ形状、もしくはそれに近い形状となるように平坦部５を形成し、その外周に窪み６を形成している。また、図１８（ｂ）の光導波路２８では、コア４の形状に沿うようにして平坦部５を形成し、その外周に窪み６を形成している。また、図１８（ｃ）の光導波路２９においては、コア４が広がった側で平坦部５の幅がステップ状に広くなるようにしたものである。図１８（ｄ）の光導波路３０では、コア４に近接するようにして複数の窪み６を島状に形成し、コア４及び窪み６以外の領域を平坦部５としたものである。これらの光導波路２７〜３０では、コア４の端面が露出していないが、各光導波路２７〜３０の端部をダイシングにより裁断することにより、コア４の端面出しが行われる。

また、図１９に示すように、ウエハに複数の光導波路（例えば、図１８（ｄ）のような光導波路３０）が一度に形成されている場合には、隣接する光導波路の間におけるコア４の端部どうしの距離を、ダイシングに用いるブレードの幅（刃厚）よりも短くしておけば、光導波路をダイシングして個々に分割する際に、同時にコア４の端面出しを行うことができる。あるいは、図１８に示されているように、コア４の両端をクラッド基板２内に閉じ込めたままとし、コア４をダイシングすることなく、光導波路とすることも可能である。

（第１２の実施形態）
図２０に示すものは、曲線状のコア４を有する光導波路３１であって、クラッド基板２の表面に、コア４の湾曲部分に沿って円形ないし楕円状をした窪み６を設けている。

（第１３の実施形態）
図２１（ａ）は本発明のさらに別な実施形態を示す平面図、図２１（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った拡大断面図である。この実施形態は、窪み６は必ずしも１個１個の光導波路３２内に設けられている必要がないことを表すものであり、光導波路３２どうしの境界に沿って、しかも、境界の一部にのみ窪み６を設けている。このような構成であっても、図２１（ｂ）に示すように、各コア４に隣接する位置の片側に窪み６が位置しており、余分な透明樹脂８を吸収できるようになっている。

（第１４の実施形態）
図２２は本発明のさらに別な実施形態による光導波路の製造法を説明する概略図である。この実施形態では、クラッド基板２及び上クラッド部７をフィルム状もしくはシート状の素材を用いて構成している。クラッド基板２となる下側クラッドシート３３はローラ３４ａを通過して押圧ローラ３５ａ、３５ｂ間に送り込まれており、上クラッド部７となる上側クラッドシート３６はローラ３４ｂを通過して押圧ローラ３５ａ、３５ｂ間に送り込まれている。下側クラッドシート３３と上側クラッドシート３６は重ね合わせた状態で通過して押圧ローラ３５ａ、３５ｂ内に送り込まれ、その直前に下側クラッドシート３３の上にコア用の透明樹脂８を塗布される。そして、透明樹脂８を塗布された下側クラッドシート３３と上側クラッドシート３６は押圧ローラ３５ａ、３５ｂによって均一な圧力を加えられ、透明樹脂８が両シート３３、３６間に押し広げられる。ついで、押圧ローラ３５ａ、３５ｂから出た両シート３３、３６には紫外線が照射され、透明樹脂８が硬化させられて光導波路が連続的に製造される。連続的に製造された光導波路は、カッター等によって所定位置で裁断される。このような方法によれば、連続工程により高速で光導波路を製造することができ、しかも、両シート３３、３６に樹脂を逃がすための窪み６を設けておくことにより、品質の良好な光導波路を製造することができる。

図２３は上記下側クラッドシート３３に予め凹溝３や窪み６を設けておくための装置を示す概略図である。一対の押圧ロール３７ａ、３７ｂのうち、一方の押圧ロール３７ａの外周面には、下側クラッドシート３３に凹溝３や窪み６を形成するための突条３８が円周方向に沿って外周面に周設されている。従って、表面に透明樹脂１１を塗布された下側クラッドシート３３が押圧ロール３７ａ、３７ｂ間を通過すると、図２４に示すように、下側クラッドシート３３の表面の透明樹脂１１に連続的に凹溝３や窪み６が形成され、透明樹脂１１は紫外線照射により硬化させられる。

また、下側クラッドシート３３に予め凹溝３や窪み６を形成しておくためには、図２５（ａ）に示すように、一方の押圧ロール３７ａの外周面において、下側クラッドシート３３に凹溝３や窪み６を形成するための突条３９を、軸芯方向に沿って形成しておいてもよい。この場合には、表面に透明樹脂１１を塗布された下側クラッドシート３３が押圧ロール３７ａ、３７ｂ間を通過すると、図２５（ｂ）に示すように、下側クラッドシート３３の表面の透明樹脂１１に間隔をあけて凹溝３や窪み６が形成され、透明樹脂１１は紫外線照射により硬化させられる。

（第１５の実施形態）
図２６に示すものは本発明のさらに別な実施形態による光導波路の製造方法を説明する概略図である。この実施形態では、上面に透明樹脂１１を塗布された下側クラッドシート３３を一対のロール３７ｃ、３７ｄ間で送っており、第１プレス部Ｐ１では、透明樹脂１１に型押しし紫外線照射して凹溝３や平坦部５、窪み６などを成形して下側クラッドシート３３の上にクラッド基板２を形成する。ついで、クラッド基板２の上に透明樹脂８を供給した後、コア形成部Ｐ２でスタンパ１３によって透明樹脂８を押圧し紫外線照射してコア４を成形すると共に余分な透明樹脂８を窪み６へ排出する。ついで、硬化した透明樹脂８の上にクラッド用樹脂１４を供給した後、上部クラッド成形部Ｐ３でクラッド用樹脂１４を押圧し紫外線照射して上クラッド部７を成形する。このような方法によっても、光導波路を連続的に生産することが可能になる。

（第１６の実施形態）
図２７（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は本発明のさらに別な実施形態による光導波路４０の製造方法を説明する断面図である。この実施形態は金型４１を用いるものであって、金型４１には、図２７（ａ）に示すようにコア４を形成するための凹溝４２が設けられ、その両側に平坦部４３が形成され、その両側に窪み４４が形成されている。この金型４１の上に紫外線硬化型の透明樹脂８を滴下し（図２７（ｂ））、その上から成形品のクラッド基板２で透明樹脂８を押さえる。このとき、図２７（ｃ）のように、クラッド基板２に十分な圧力をかけて平坦部５の上の透明樹脂８を十分に薄くし、余分な透明樹脂８を窪み６内へ逃がす。こうして形成された光導波路４０を金型４１から脱型すると、図２７（ｄ）のような光導波路４０が得られる。

この光導波路４０にあっては、平板状のクラッド基板２の上面には、凹溝４２で成形されたコア４と、窪み４４で成形された凸部４５とが露出しており、コア４の上面及び両側面では空気クラッド層となっている。このような光導波路４０でも、コア４と凸部４５との間は、光が漏れない程度に十分に薄い透明樹脂８の層でつながっているだけであるので、コア４内の光信号が凸部４５側へ漏れる恐れが無く、信号品質を保つことができる。

（第１７〜第２０の実施形態）
また、図２８（ａ）（ｂ）（ｃ）はいずれも、さらに別な実施形態による光導波路の製造方法における途中工程を示す断面図である。図２８（ａ）の実施形態では、スタンパ１３の下面にコア形成用の凹溝３と、透明樹脂８を逃がすための窪み６と、透明樹脂８を排除すると共に押さえつけて十分に薄くするための平坦部５とが形成されている。

また、図２８（ｂ）の実施形態では、スタンパ１３の下面にコア形成用の凹溝３を設け、クラッド基板２の上面に透明樹脂８を逃がすための窪み６を設けている。透明樹脂８を排除すると共に押さえつけて十分に薄くするための平坦部５は、スタンパ１３下面とクラッド基板２上面に形成されている。

また、図２８（ｃ）の実施形態では、スタンパ１３の下面にコア形成用の凹溝３を設け、クラッド基板２の上面に一方の窪み６を設け、クラッド基板２の上面とスタンパ１３の下面との間に他方の窪み６を設けている。また、透明樹脂８を排除すると共に押さえつけて十分に薄くするための平坦部５は、スタンパ１３下面とクラッド基板２上面に形成されている。

また、図２９は本発明のさらに別な実施形態による光導波路４６の断面図である。この光導波路４６では、クラッド基板２の上面に複数本のコア４を形成し、クラッド基板２の両端部に窪み６を設け、凹溝３どうしの間もしくは凹溝３と窪み６との間においてクラッド基板２の上面に平坦部５を形成している。この実施形態のように、複数本のコア４を形成している場合、各コア４に対応して１つずつ窪み６を設ける必要はなく、複数個のコア４に対して１個の窪み６が設けられているだけでもよい。

図３０（ａ）もクラッド基板２の上面に複数本のコア４を形成したものであるが、窪み６はコア４の領域の外側において上クラッド部７の下面に設けている。また、図３０（ｂ）もクラッド基板２の上面に複数本のコア４を形成したものであるが、窪み６はコア４とコア４の中間に位置するようにして上クラッド部７の下面に設けている。

（第２１の実施形態）
図３１（ａ）は別な実施形態による光導波路の構造を示す断面図である。図３１（ａ）の実施形態では、ガラス基板１２の上にコア形成用の複数個の凹溝３を有する下クラッド部４７を形成してあり、凹溝３内にはコア形成用の透明樹脂１１を充填してコア４が形成されている。また凹溝３の両側には、凹溝３の深さよりも深い窪み６が形成されており、窪み６内には凹溝３から溢れた透明樹脂１１が溜まっている。下クラッド部４７の上面には、上クラッド部４８が積層されている。

また、図３１（ｂ）は上記下クラッド部４７の製造工程の一部を示す図であって、ガラス基板１２の上に紫外線硬化型のクラッド樹脂を滴下し、上からスタンパ４９で押圧することによって下クラッド部４７を成形し、下クラッド部４７に紫外線を照射して下クラッド部４７を硬化させた後、図３１（ｂ）のようにスタンパ４９を下クラッド部４７から剥離させることにより、ガラス基板１２の上に下クラッド部４７を成形している。

本発明の光導波路においては、凹溝３内にコア材料を充填させ、上からスタンパの型面又は成形済みの下クラッド部４７で押えて凹溝３内にコア４を成形するので、下クラッド部４７の上面と上クラッド部４８の間に残る透明樹脂層の厚みを薄くし、かつ、均一な厚みにすることによってコア４からの光の漏れを少なくするためには、下クラッド部４７の界面が精度良く水平に形成されている必要がある。下クラッド部４７は図３１（ｂ）のようにして成形されるので、下クラッド部４７の界面を水平に形成するためには、スタンパ４９を水平に保ったままでクラッド樹脂に押しつける必要がある。

しかしながら、窪み６の底面における下クラッド部４７の厚み（窪み６の底面とガラス基板１２の上面との間の下クラッド部４７の厚み）が厚いと、スタンパ４９でクラッド樹脂を押圧する際、押圧力がばらついてスタンパ４９が傾き易くなり、その結果、下クラッド部４７の界面も水平にするのが困難になる。

そこで、この実施形態では、窪み６の底面における下クラッド部４７の厚みＴを極めて薄くしている。この厚みＴは、薄ければ薄いほど（つまり、０μｍが）望ましいが、具体的には、この厚みＴを７μｍ以下にすればよく、好ましくは５μｍ以下にすればよい。このように窪み６の底面における下クラッド部４７の厚みを極めて薄くするためには、下クラッド部４７の成形時にスタンパ４９がほとんどガラス基板１２の表面に接触するように強く押圧されることになるので、スタンパ４９が水平に押圧されることになり、下クラッド部４７の窪み６以外の部分（凹溝３が形成されている領域）の高さが均一となり、下クラッド部４７の表面が平滑で、水平な面となる。また、窪み６の底面における下クラッド部４７の厚みを薄くするためには、スタンパ４９の形状（例えば、逃げ溝の深さ）を工夫することも有効である。

よって、下クラッド部４７の表面が水平で平滑に仕上げられることにより、凹溝３にコア４を充填する際にも、コア４の表面が水平に押圧されることになり、コア４からの光の漏れを小さくすることができる。さらに、コア４の上下方向のバラツキが小さくなることで、コア４の端面にファイバアレイなどを結合する際の結合損失も低減される。

一方、窪み６の底面における下クラッド部４７の厚みを極めて薄くした場合、窪み６の深さＤと凹溝３の深さｄが等しいと、凹溝３の底面における下クラッド部４７の厚みも極めて薄くなり、コア４内を伝搬する光はコア４の底面から下クラッド部４７を透過してガラス基板１２側へ漏れる恐れがある。

そのため、本発明の当該実施形態では、窪み６の深さＤが凹溝３の深さｄに比較して非常に深くなるようにしている。具体的には、凹溝３の深さが６μｍ程度であるのに対して、窪み６の深さＤが１０μｍ以上、好ましくは１５μｍ以上、より好ましくは２０μｍ程度となるようにすればよい。その結果、窪み６の底面における下クラッド部４７の厚みを薄くしても、凹溝３の底面における下クラッド部４７の厚みが薄くなるのを避けることができ、コア４内を伝搬する光の漏洩を小さくすることができる。

（第２２の実施形態）
図３２は別な実施形態による光導波路の構造を示す断面図である。この光導波路にあっては、クラッド基板２に設けられた窪み６の側壁面６ａを階段状に形成している。側壁面６ａは垂直面であってもよく、図示のように傾斜面となっていてもよく、また、側壁面６ａにおけるステップ数やステップ部分（踊り場部分）の幅は問わない。

（応用例１）
次に、本発明にかかる光導波路の応用例を説明する。図３３は光トランシーバ５１を示す斜視図である。この光トランシーバ５１にあっては、基板５２の上に下クラッド部５３（クラッド基板２）が積層され、下クラッド部５３の上に上クラッド部５４（上クラッド部７）が積層されており、下クラッド部５３内に２本のコア５５、５６がＶ字状に埋め込まれており、一方端面では両コア５５、５６の端面は離間しており、他方端面では両コア５５、５６が重なり合っており、当該他方端面には波長フィルタ５７が貼り付けられている。

この光トランシーバ５１の使用状態においては、一方端面に露出しているコア５５の端面には光ファイバ５８が接続され、一方端面に露出しているコア５６の端面には半導体レーザー等の発光素子５９が配置され、他方端面のコア５５、５６に対向する位置には、フォトダイオード等の受光素子６０が配置されている。上記波長フィルタ５７は、例えば波長１.５μｍの光を透過させ、波長１.３μｍの光を反射させる特性を有している。

従って、光ファイバ５８から波長１.５μｍの光信号が伝送されてくると、この光信号はコア５５の端面からコア５５内に入り、コア５５内を伝搬してコア５５の他端に達する。コア５５の端面に達した波長１.５μｍの光信号は、波長フィルタ５７を透過するので、受光素子６０に受信される。

また、発光素子５９から波長１.３μｍの光信号が出力されると、この光信号はコア５６の端面からコア５６内に入り、コア５６内を伝搬してコア５６の他端に達する。コア５６の端面に達した波長１.３μｍの光信号は、波長フィルタ５７で反射されるので、波長フィルタ５７で反射された光信号はコア５５内を伝搬して光ファイバ接続側の端面に達し、ここでコア５５の端面から出て光ファイバ５８内に入り、光ファイバ５８を通じて送信される。

この光トランシーバ５１は、本発明の光導波路を用いているので、コアからの光の漏れを小さく抑えることができ、信号品質の劣化を小さくできる。また、複製法等によって製作することができるので、量産性も良好となる。

（応用例２）
図３４は本発明にかかる光スイッチ６１の構造を示す概略斜視図である。この光スイッチ６１にあっては、Ｙ字状に分岐したコア６２が設けられており、コア６２の分岐箇所の両側にはヒーター６３Ｒ，６３Ｌが設置されている。コア６２は熱を掛けられると光信号を遮断するので、例えばヒーター６３Ｒのみに通電して発熱させると、光信号はヒーター６３Ｒと反対側のコア６２Ｌを伝搬して出力される。また、ヒーター６３Ｌのみに通電して発熱させると、光信号はヒーター６３Ｌと反対側のコア６２Ｒを伝搬して出力される。従って、この光スイッチ６１にあっては、ヒーター６３Ｒ，６３Ｌのオン、オフを制御することにより、入力された光信号の出力先を切り替えることができる。

また、図３４のような構造を複数段繰り返すことにより、光信号をより多くの出力先に切り替えることができる。例えば、図３５に示すように、図３４のような分岐構造を３段階に繰り返し、各段にヒーター６４Ｒ、６４Ｌ、ヒーター６５Ｒ、６５Ｌ、ヒーター６６Ｒ、６６Ｌを設けることで、各ヒーターの制御によって光信号の出力先を８方向に切り替えることができる。

図３６は図３４のような光スイッチの具体的な構造を示す斜視図である。この光スイッチ６１はベース６７の上面中央部に取付けられており、ベース６７の両端部には、光スイッチ６１の両端面に対向させてファイバ支持プレート６８が固定されている。ファイバ支持プレート６８の上面には、光ファイバ６９を芯出しして位置決めするためのＶ溝状をしたファイバ固定部７０が設けられており、このファイバ固定部７０内に光ファイバ６９を押し込んで接着剤で固定することにより、光スイッチ６１のコア端面と光ファイバ６９の光軸とが合わせられる。なお、光スイッチ６１とファイバ支持プレート６８との間の隙間ｓは、光ファイバ６９を固定するための接着剤が光スイッチ６１に付着するのを防止するものである。

なお、ここで説明した光スイッチには、カプラを用いて光ファイバアレイを着脱自在に接続できるようにしてもよい。

（応用例３）
図３７は本発明にかかる光アッテネータ７１の構造を示す斜視図である。この光アッテネータ７１は、コア６２の途中を分岐させ、各コア分岐部７２Ｒ、７２Ｌにそれぞれヒーター７３Ｒ、７３Ｌを設けたものである。この光アッテネータ７１にあっては、各ヒーター７３Ｒ、７３Ｌに印加して熱を発生させることにより、コア分岐部７２Ｒ、７２Ｌを通過する光の位相を制御することができるので、ヒーター７３Ｒ、７３Ｌを制御することで、マッハツェンダー干渉計の原理により光アッテネータ７１を通過する光を減衰させることができる。

（応用例４）
図３８はＡＷＧの導波路回路８１の構成を示すものであって、複数本のコアからなる入射導波路８２に、入射側スラブ導波路８３を介して複数のコアからなるアレイ導波路８４をつなぎ、アレイ導波路８４の他端に出射側スラブ導波路８５を介して複数のコアからなる出射導波路８６をつないでいる。

この導波路回路８１にあっては、入射導波路８２に波長λ１、λ２、λ３、…の光が入射すると、各波長λ１、λ２、λ３、…の光は、入射側スラブ導波路８３と出射側スラブ導波路８５の働きで各波長λ１、λ２、λ３、…毎の光に分離され、分離された各波長λ１、λ２、λ３、…の光がそれぞれ出射導波路８６を構成する各コアを通じて出力される。

（応用例５）
図３９は一方の光通信機で送信された信号を光導波路によって送信し、他方の光通信機で受信するためのシステムである。すなわち、この通信システムは、光導波路９１の両側端部に、それぞれ光通信機９２、９３を設置している。光導波路９１は、図４０に示すように、複数本のコア９４を埋め込んだものであり、両端面から端部上面にかけて斜め４５°の角度にカットされている。光通信機９２は、発光部９５とＬＳＩからなる制御回路９６を備えており、発光部９５は図４１に示すように、各コア９４の端面の真下に当たる位置に発光ダイオードや半導体レーザー等の発光素子９７を配列されている。同様に、光通信機９３は、受光部９８とＬＳＩからなる制御回路９９を備えており、受光部９８は各コア９４の端面の真下に当たる位置にフォトダイオード等の受光素子（図示せず）を配列されている。

しかして、制御回路９６によって各発光素子９７が発光させられ、各発光素子９７から真上に向けて光信号が出力されると、この光信号は、図４１に示すように、光導波路９１の下面から光導波路９１内に入って各コア９４の傾斜端面で全反射され、コア９４の光軸方向に沿って伝搬させられる。コア９４の他端に達した光信号は、コア９４の傾斜端面で全反射されることによって下方へ向けられ、光導波路９１の下面から各受光素子に向けて出射される。下方へ出射された光信号は受光部９８の各受光素子で受光され、制御回路９９で所定の信号処理を施される。

また、図４２に示すものは別な構造の通信システムである。このシステムで用いられる光導波路９１は、両端面から端部下面にかけて斜め４５°の角度にカットされている。光通信機９２の発光部９５は、図４３に示すように、各コア９４の端面の真上に当たる位置に発光ダイオードや半導体レーザー等の発光素子９７を配列されている。同様に、光通信機９３は、各コア９４の端面の真上に当たる位置にフォトダイオード等の受光素子（図示せず）を配列されている。

しかして、この通信システムでも、制御回路９６によって各発光素子９７が発光させられ、各発光素子９７から真下に向けて光信号が出力されると、この光信号は、図４３に示すように、光導波路９１の下面から光導波路９１内に入って各コア９４の傾斜端面で全反射され、コア９４の光軸方向に沿って伝搬させられる。コア９４の他端に達した光信号は、コア９４の傾斜端面で全反射されることによって上方へ向けられ、光導波路９１の上面から各受光素子に向けて出射される。上方へ出射された光信号は受光部９８の各受光素子で受光され、制御回路９９で所定の信号処理を施される。

なお、図４４（ａ）に示すように光導波路９１の端面を円弧状ないし放物線状に湾曲させたり、図４４（ｂ）に示すようにコア９４の端部にレンズ部１００を設けておけば集光作用を持たせることができ、発光素子からコア内に入射した光や、コアから受光素子へ出射される光を集光させることができる。

（ａ）は本発明の一実施形態による光導波路の断面図であり、（ｂ）は同じ光導波路において窪み内に空間が残っている状態を示す断面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、同上の光導波路に用いられるクラッド基板の種々の形状を説明する斜視図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、スタンパを用いてクラッド基板を製作する工程を説明する斜視図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は同上のクラッド基板を用いて光導波路を製造する工程を説明する斜視図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、透明樹脂を塗布されたクラッド基板を、気泡を噛み込ませることなくスタンパで加圧する方法を説明する断面図である。 光導波路を形成されたウエハにおける窪みの形成方法を説明する平面図である。 光導波路を形成されたウエハにおける、別な窪みの形成方法を説明する平面図である。 光導波路を形成されたウエハにおける、さらに別な窪みの形成方法を説明する平面図である。 図８のＡ−Ａ線で破断した斜視図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、各凹溝内に透明樹脂を押し広げてコアを形成する工程を説明する図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は本発明の別な実施形態による光導波路の製造方法を説明する断面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、本発明のさらに別な実施形態による光導波路の製造方法を説明する断面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）は、本発明のさらに別な実施形態による光導波路の製造方法を説明する断面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は本発明のさらに別な実施形態による光導波路の製造方法を説明する断面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は本発明は本発明のさらに別な実施形態による光導波路の製造方法を説明する断面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は本発明のさらに別な実施形態による光導波路の製造方法を説明する断面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、光導波路のその他の構造を示す断面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、コアが分岐、結合したマルチモードの光導波路の種々の形態を示す平面図である。 複数の光導波路を形成されたウエハの斜視図である。 曲線状のコア４を有する光導波路を示す斜視図である。 （ａ）は本発明のさらに別な実施形態を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った拡大断面図である。 本発明のさらに別な実施形態による光導波路の製造法を説明する概略図である。 図２２に示した下側クラッドシートに予め凹溝や窪みを設けておくための装置を示す概略図である。 図２３の装置により成形された下側クラッドシートの断面図である。 （ａ）は図２２に示した下側クラッドシートに予め凹溝や窪みを設けておくための別な装置を示す概略図、（ｂ）は当該装置により成形された下側クラッドシートの断面図である。 本発明のさらに別な実施形態による光導波路の製造方法を説明する概略図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は本発明のさらに別な実施形態による光導波路の製造方法を説明する断面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）はいずれも、さらに別な実施形態による光導波路の製造方法における途中工程を示す断面図である。 本発明のさらに別な実施形態による光導波路の断面図である。 （ａ）（ｂ）はいずれも、クラッド基板の上面に複数本のコア形成した光導波路の断面図である。 （ａ）は本発明のさらに別な実施形態による光導波路の断面図、（ｂ）はその下クラッド部の成形された直後の様子を示す概略断面図である。 本発明のさらに別な実施形態による光導波路の断面図である。 本発明にかかる光トランシーバを示す斜視図である。 本発明にかかる光スイッチの構造を示す概略斜視図である。 本発明にかかる別な光スイッチの構造を示す概略斜視図である。 （ａ）（ｂ）は図３４に示したような光スイッチの具体的な構造を示す斜視図とその断面図である。 本発明にかかる光アッテネータの構造を示す斜視図である。 ＡＷＧの導波路回路の構成を示す斜視図である。 本発明にかかる通信システムを示す斜視図である。 （ａ）（ｂ）は同上の通信システムで用いられている光導波路の平面図及び断面図である。 図３９の通信システムの一部を拡大して示す斜視図である。 本発明にかかる別な通信システムを示す斜視図である。 同上の通信システムの作用説明のための断面図である。 （ａ）（ｂ）はいずれも、発光部と光導波路との光結合方法の他例を説明する図である。

符号の説明

１ 光導波路
２ クラッド基板
３ 凹溝
４ コア
５ 平坦部
６ 窪み
７ 上クラッド部
８ 透明樹脂
９ スタンパ
１０ 凹部
１１ 透明樹脂
１２ ガラス基板
１３ スタンパ
１４ クラッド用樹脂
３３ 下側クラッドシート
３５ａ、３５ｂ 押圧ローラ
３６ 上側クラッドシート

Claims (11)

1. 基板上にクラッド樹脂を塗布し押圧、硬化することにより平坦な上面を有するクラッド部を設けるとともに前記クラッド部の前記上面に凹部を設け、前記凹部にコア材料を充填し、該コア材料を型面で押圧してコアを形成した光導波路において、
   前記クラッド部は、前記凹部の容積よりも大きな容積を持ち、かつ、前記上面に連通する少なくとも一つの空間を有し、
   前記コアの光軸方向に対して垂直な断面において、前記空間の前記上面から測った深さが前記凹部の深さよりも深く、
   前記空間の最も深い領域は、前記基板の上面と平行になっており、
   前記空間の最も深い領域と前記基板の上面との距離が７μｍ以下である
   ことを特徴とする光導波路。
2. 前記クラッド部の上面と前記コアの上面とが、ほぼ同じ高さに位置していることを特徴とする、請求項１に記載の光導波路。
3. 前記空間の側壁面が傾斜していることを特徴とする、請求項１に記載の光導波路。
4. 前記コアが、樹脂からなることを特徴とする、請求項１に記載の光導波路。
5. 前記コアと前記クラッド部が同種の材料からなり、前記コアの屈折率が前記クラッド部の屈折率よりも高いことを特徴とする、請求項１に記載の光導波路。
6. 請求項１または２に記載の光導波路と、該光導波路の接続手段となるコネクタとを備えた光通信部品。
7. 基板上にクラッド樹脂を塗布する工程と、
   コア形成用の凹部を成形するための第一の凸部と、前記凹部の深さよりも深く、最も深い領域が前記基板の上面と平行となる空間を成形するための第二の凸部とを有する第一のスタンパの型面により、前記基板の上面と前記第二の凸部の最も高い領域とが平行になるように、かつ、前記第二の凸部と前記基板が接触することなく前記基板と前記第二の凸部の最も高い領域の間の前記クラッド樹脂の厚みが７μｍ以下になるように、前記クラッド樹脂を押圧して硬化させ、上面に前記凹部と前記空間が形成されたクラッド部を形成する工程と、
   前記凹部にコア材料を供給する工程と、
   平板状の型面を有する第二のスタンパの前記型面と前記クラッド部の上面とを互いに押圧させ、前記凹部に前記コア材料を保持するとともに、前記クラッド部の上面と前記第二のスタンパに挟まれた余剰のコア材料を前記空間へ逃がすようにし、かつ、前記第二のスタンパと前記クラッド部の間に所定の圧力をかけた状態で前記コア材料を硬化させてコアを形成する工程と、
   を有することを特徴とする光導波路の製造方法。
8. 前記クラッド部の界面と前記コアの上面がほぼ同じ高さに位置するように形成することを特徴とする、請求項７に記載の光導波路の製造方法。
9. 前記空間は、その側壁面が傾斜するように形成されていることを特徴とする、請求項７に記載の光導波路の製造方法。
10. 前記コアが、樹脂によって形成されていることを特徴とする、請求項７に記載の光導波路の製造方法。
11. 前記コア材料と前記クラッド部が同種の材料からなり、前記コアの屈折率が前記クラッド部の屈折率よりも高いことを特徴とする、請求項７に記載の光導波路の製造方法。

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