專利名稱：光波導(dǎo)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光波導(dǎo)及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著英特網(wǎng)的寬帶化，為了普及FTTH等的訪問(wèn)(access)，需要使光通信用器件的成本大幅度降低。作為光通信用器件，在光通信用設(shè)備的末端使用將光變換為電信號(hào)的光發(fā)送接收模塊。為了使該光發(fā)送接收模塊小型化和低成本化，提出了用有機(jī)高分子材料形成作為模塊內(nèi)的構(gòu)件的光波導(dǎo)的方法(宮寺信生，光波導(dǎo)用聚合物材料，光alliance，p13、2、(1999))。
例如，在基板上形成下部包層，在該下部包層上形成由有機(jī)高分子材料構(gòu)成的光傳輸層。該光傳輸層使用光刻法通過(guò)RIE或UV照射形成圖形，除去不要的部分。在通過(guò)這種方式形成的光傳輸層上形成上部包層。在多數(shù)情況下，下部包層和上部包層均由有機(jī)高分子材料形成。
在成為光傳輸層的芯層、以及下部包層和上部包層由光(紫外線)固化性樹脂形成時(shí)，由于根據(jù)紫外線的照射量，各層的折射率發(fā)生變化，有必要以高精度控制照射的紫外線的量。但是，本發(fā)明人等在通過(guò)紫外線照射使包層或芯層固化時(shí)，受到基板厚度等的影響，固化后的包層或芯層的折射率發(fā)生變化的問(wèn)題。
例如在對(duì)上部包層照射紫外線使之固化時(shí)，照射在上部包層上的部分紫外線通過(guò)下部包層浸入基板內(nèi)，在基板的底面發(fā)射，然后再通過(guò)下部包層達(dá)到上部包層，即使通過(guò)該紫外線，上部包層也進(jìn)行固化。因此，由于基板厚度的不同，在基板上反射達(dá)到下部包層的紫外線量發(fā)生變化，由此導(dǎo)致照射在上部包層上的紫外線量發(fā)生變化。其結(jié)果，上部包層的固化狀態(tài)不同，其折射率產(chǎn)生偏差。因此，產(chǎn)生以下問(wèn)題，即受到基板厚度偏差等的影響，包層或芯層的折射率產(chǎn)生偏差，不能按照所設(shè)計(jì)的折射率設(shè)定各層的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不受基板厚度等的影響、能夠以折射率一定的方式形成包層和/或芯層的光波導(dǎo)及其制造方法。
本發(fā)明的光波導(dǎo)是具備成為光傳輸區(qū)域的芯層、覆蓋該芯層的上部包層以及下部包層的光波導(dǎo)，其特征在于，在下部包層下、下部包層和上部包層之間的界面、以及上部包層上的任意一處以上設(shè)置有用于控制紫外線入射的紫外線控制區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)設(shè)置紫外線控制區(qū)域，在為了使樹脂固化而照射紫外線時(shí)，可以控制紫外線向紫外線控制區(qū)域的下層入射。因此，例如通過(guò)在下部包層下設(shè)置紫外線控制區(qū)域，則可以抑制在存在于紫外線控制區(qū)域下的基板上紫外線入射。因此，可以降低為以往問(wèn)題的基于在基板底面反射的紫外線造成的固化的影響。因此，在對(duì)下部包層照射紫外線使其固化時(shí)，可以抑制在基板底面反射的紫外線向下部包層入射，從而可以不受基板厚度影響并且使折射率一定地使下部包層固化。另外，即使在使上部包層或芯層固化時(shí)，由于可以抑制通過(guò)下部包層在基板底面上反射的紫外線的量，因此也可以不受基板厚度等的影響并且使折射率一定地使上部包層固化。
在下部包層和上部包層之間的界面處設(shè)置紫外線控制區(qū)域時(shí)，在通過(guò)紫外線照射使上部包層固化時(shí)，由于可以抑制通過(guò)下部包層在基板底面上反射的紫外線的量，因此也能夠使上部包層的折射率一定地使上部包層固化。
在使用上部基板在上部基板上依次形成上部包層、芯層、下部包層時(shí)，通過(guò)在上部包層上設(shè)置紫外線控制區(qū)域，在上部包層上照射紫外線使其固化時(shí)，由于能夠抑制在上部基板的上面反射的紫外線的量，因此能夠以上部包層的折射率為一定的方式使上部包層固化。同樣，在使形成下部包層時(shí)，由于也能夠控制通過(guò)上部包層在上部基板的上面反射的紫外線的量，因此能夠以下部包層的折射率為一定的方式形成下部包層。另外，在形成芯層時(shí)，也同樣能夠使折射率一定的方式形成芯層。另外，在很難在襯底上形成紫外線控制區(qū)域時(shí)，也可以在以不導(dǎo)致基板或成為襯底的層熱損壞的溫度范圍內(nèi)，通過(guò)熱使上部包層、芯層、下部包層的一部分固化而形成紫外線控制區(qū)域。具體地說(shuō)，只要是在基板或成為襯底的層的玻璃化溫度以下，就可以通過(guò)加熱固化。
在本發(fā)明中，優(yōu)選在紫外線控制區(qū)域的至少單面上形成凹凸。通過(guò)形成這種凹凸，可以更加有效地使紫外線在紫外線控制區(qū)域的表面上散射，從而抑制紫外線的入射。通過(guò)形成這種凹凸，即使在與紫外線控制區(qū)域的界面上的折射率在0.01以下的情況下，也可以有效地使紫外線散射。作為凹凸，優(yōu)選每250μm的長(zhǎng)度的表面粗糙度Rz(JISB0601)在50nm以上，更優(yōu)選在100nm以上，進(jìn)一步優(yōu)選在400nm以上。
此外，在本發(fā)明中，也可以在紫外線控制區(qū)域含有光吸收成分以及光散射成分中的至少一方。作為光吸收成分例如可以舉出碳粒子。此外，作為光散射成分，可以舉出玻璃粒子等的具有與紫外線控制區(qū)域的折射率不同的折射率的粒子。通過(guò)含有光吸收成分或光散射成分，可以使紫外線吸收或者散射，從而能夠進(jìn)一步抑制紫外線的入射。
在本發(fā)明中，紫外線控制區(qū)域可以疊層折射率不同的2層以上的薄膜而形成。通過(guò)疊層兩層以上的折射率不同的薄膜，可以在其界面使紫外線反射或散射。優(yōu)選折射率在0.002以上并且不同。另外，優(yōu)選折射率在紫外線入射側(cè)一方較低。
此外，在本發(fā)明中，也可以由與鄰接于該紫外線控制區(qū)域的層的折射率不同的薄膜來(lái)形成紫外線控制區(qū)域。通過(guò)這種方式由折射率不同的薄膜形成紫外線控制區(qū)域，能夠在上層與紫外線控制區(qū)域之間的界面上使紫外線反射或者散射。在這種情況下，優(yōu)選比上層的折射率高0.002以上。
此外，在本發(fā)明中，也可以由金屬薄膜形成紫外線控制區(qū)域。通過(guò)由金屬薄膜形成紫外線控制區(qū)域，能夠使紫外線幾乎全反射。作為這種金屬薄膜，例如可以舉出Ag、Al、Au、Cd、Cu、Ni、Pt、Rh、Sn等。
在本發(fā)明中，優(yōu)選紫外線控制區(qū)域的厚度在100nm～2μm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在500nm～2μm的范圍內(nèi)。若紫外線控制區(qū)域的厚度過(guò)薄，則由于其效果降低，因此難以將紫外線的照射量控制為一定。另外，若厚度過(guò)厚，則難以形成均勻的膜厚，由于膜厚的分布等而難以將紫外線的照射量控制為一定。
在本發(fā)明中，優(yōu)選芯層、上部包層以及下部包層中的至少一層由有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體形成。通過(guò)由有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體形成，能夠很容易地制作光波導(dǎo)。
在本發(fā)明中，有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體例如可以由有機(jī)聚合體和金屬烷氧化物形成。另外，有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體也可以由至少一種的金屬完氧化物形成。在這種情況下，優(yōu)選至少由兩種的金屬烷氧化物形成。
在上述有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體中，通過(guò)適宜調(diào)整有機(jī)聚合體與金屬烷氧化物的組合或至少兩種金屬烷氧化物的組合，能夠調(diào)整最終形成的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的折射率。
作為金屬烷氧化物，可以使用具有通過(guò)光(紫外線)或熱而聚合的聚合性基團(tuán)的金屬烷氧化物。在這種情況下，優(yōu)選組合使用具有通過(guò)光或熱而聚合的聚合性基團(tuán)的金屬烷氧化物和不具有該聚合性基團(tuán)的金屬烷氧化物。作為上述聚合性基團(tuán)可以舉出甲基丙烯酰氧基、丙烯酰氧基、乙烯基以及苯乙烯基等。在通過(guò)紫外線照射而固化的包層或芯層由含有金屬烷氧化物的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體形成的情況下，作為金屬烷氧化物優(yōu)選含有具有通過(guò)光(紫外線)而聚合的聚合性基團(tuán)的金屬烷氧化物。
在使用具有聚合性基團(tuán)的金屬烷氧化物時(shí)，優(yōu)選通過(guò)光或熱使金屬烷氧化物的聚合性基團(tuán)聚合。
作為金屬烷氧化物可以舉出Si、Ti、Zr、Al、Sn、Zn、Nb等的烷氧化物。特別優(yōu)選Si、Ti或Zr的烷氧化物。所以，優(yōu)選使用烷氧基硅烷、鈦烷氧化物、鋯烷氧化物，特別優(yōu)選使用烷氧基硅烷。
作為烷氧基硅烷，可以舉出四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四正丙氧基硅烷、四異丙氧基硅烷、四正丁氧基硅烷、四異丁氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷(PhTES)、苯基三甲氧基硅烷(PhTMS)、二苯氧基二甲氧基硅烷(DphDMS)等。
作為具有上述聚合性基團(tuán)的烷氧基硅烷，可以舉出3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷(MPTES)、3-甲基丙烯酰氧基丙基三己氧基硅烷(MPTMS)、3-甲基丙烯酰氧基甲基二甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、對(duì)苯乙烯基三乙氧基硅烷、對(duì)苯乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷等。
作為鈦烷氧化物可以舉出鈦異丙氧化物、鈦丁氧化物等。作為鋯烷氧化物，可以舉出鋯異丙氧化物、鋯丁氧化物等。作為鈮烷氧化物可以舉出五乙氧基鈮等。
作為金屬烷氧化物可以使用上述的物質(zhì)，但是一般能夠使用式M(OP)n、R□M(OR)n-1以及R□2M(OR)n-2(這里M表示金屬，n表示2、3、4或5，R以及R□表示有機(jī)基團(tuán))表示的金屬金屬烷氧化物。作為有機(jī)基團(tuán)可以舉出烷基、芳基、具有上述聚合性基團(tuán)的有機(jī)基團(tuán)等。作為M如上述可以舉出Si、Ti、Zr、Al、Sn、Zn等。另外作為烷基優(yōu)選碳數(shù)1～5的烷基。
在由有機(jī)聚合物以及金屬烷氧化物形成有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的情況下的有機(jī)聚合體只要是能夠與金屬烷氧化物形成有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的物質(zhì)，就沒(méi)有特別限定。作為有機(jī)聚合體，例如可以舉出具有羰基的高分子聚合體、具有苯環(huán)的高分子聚合體以及具有萘環(huán)的高分子聚合體。
作為有機(jī)聚合體的具體例子，例如可以舉出聚乙烯吡咯烷酮、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂、尿素樹脂、三聚氰胺樹脂等。從形成光學(xué)透明性優(yōu)良的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選使用聚乙烯吡咯烷酮、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、環(huán)氧樹脂以及它們的混合物。
在通過(guò)照射光(紫外線)使有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體固化時(shí)，優(yōu)選在有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體中含有光聚合引發(fā)劑。通過(guò)含有光聚合引發(fā)劑，可以通過(guò)很少的光(紫外線)的照射量就能夠使之固化。
作為光聚合引發(fā)劑的具體例，例如可以舉出芐基縮酮、α-羥基苯乙酮、α-氨基苯乙酮、烯丙基膦化氧、1-羥基環(huán)己基苯基酮、2-芐基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉代苯基)-丁酮-1、三氯甲基三吖嗪、二苯基碘鎓鹽、三苯基鋶鹽、亞酰胺基磺酸鹽等。
本發(fā)明中的芯層、上部包層以及下部包層可以通過(guò)UV固化樹脂形成。作為這種UV固化樹脂例如可以舉出以環(huán)氧樹脂為主成分的環(huán)氧系UV固化樹脂、丙烯酸系UV固化樹脂、環(huán)氧基丙烯酸酯系UV固化樹脂、聚氨酯系等的UV固化樹脂。
本發(fā)明的光波導(dǎo)優(yōu)選在基板上形成。
本發(fā)明的制造方法之一是在基板上形成具有作為光傳輸區(qū)域的芯層、覆蓋該芯層的上部包層以及下部包層并且在下部包層上設(shè)置有用于抑制紫外線入射的紫外線控制區(qū)域的光波導(dǎo)而進(jìn)行制造的方法，其特征在于，具備以下工序在基板上形成由用于形成紫外線控制區(qū)域的材料構(gòu)成的具有流動(dòng)性的層的工序；在以將具有凹凸面的模具的該凹凸面按壓在具有流動(dòng)性的層的表面上的狀態(tài)照射紫外線，使具有流動(dòng)性的層固化而在表面上形成具有凹凸的紫外線控制區(qū)域的工序；在取下紫外線控制區(qū)域上的模具后，在紫外線控制區(qū)域上形成具有流動(dòng)性的包層材料層的工序；以具有對(duì)應(yīng)于芯層圖形的凸部的模具按壓在包層材料層的狀態(tài)照射紫外線，使包層材料層固化形成具有對(duì)應(yīng)于凸部的芯層圖形的槽的下部包層的工序；在下部包層的槽內(nèi)形成芯層的工序；在芯層以及下部包層上涂布包層材料照射紫外線使之固化，形成上部包層的工序。
本發(fā)明的制造方法之二是在基板上形成具有作為光傳輸區(qū)域的芯層、覆蓋該芯層的上部包層以及下部包層并且在下部包層和上部包層的界面設(shè)置有用于抑制紫外線入射的紫外線控制區(qū)域的光波導(dǎo)而進(jìn)行制造的方法，其特征在于，具備以下工序在基板上形成具有流動(dòng)性的包層材料層的工序；以具有對(duì)應(yīng)于芯層圖形的凸部的模具按壓在包層材料層的狀態(tài)照射紫外線，使包層材料層固化形成具有對(duì)應(yīng)于凸部的芯層圖形的槽的下部包層的工序；在下部包層上以及上部包層的槽內(nèi)涂布芯層材料形成具有流動(dòng)性的芯層材料層的工序；在以將具有凹凸面的模具的該凹凸面按壓在芯層材料層的表面上的狀態(tài)照射紫外線，使芯層材料層固化而在下部包層的槽內(nèi)形成芯層，同時(shí)在下部包層上形成由表面具有凹凸的芯層材料構(gòu)成的紫外線控制區(qū)域的工序；在紫外線控制區(qū)域上涂布包層材料，照射紫外線使之固化，以形成上部包層的工序。
本發(fā)明的制造方法之三是在上部基板上，以上部包層、芯層、下部包層的順序形成具有作為光傳輸區(qū)域的芯層、和覆蓋該芯層的上部包層以及下部包層，并且在上部包層上設(shè)置有用于抑制紫外線入射的紫外線控制區(qū)域的光波導(dǎo)而進(jìn)行制造的方法，其特征在于，具備以下工序在上部基板上形成由用于形成紫外線控制區(qū)域的材料構(gòu)成的具有流動(dòng)性的層的工序；在以將具有凹凸面的模具的該凹凸面按壓在具有流動(dòng)性的層的表面上的狀態(tài)照射紫外線，使具有流動(dòng)性的層固化而在表面上形成具有凹凸的紫外線控制區(qū)域的工序；在取下紫外線控制區(qū)域上的模具后，在紫外線控制區(qū)域上涂布包層材料層，照射紫外線使其固化而形成上部包層的工序；在上部包層上以規(guī)定的圖形形成芯層的工序；在芯層以及上部包層上涂布包層材料，照射紫外線使其固化而形成下部包層的工序。
本發(fā)明的光通信器件之一，其特征在于，將上述本發(fā)明的光波導(dǎo)或通過(guò)本發(fā)明的方法制造的光波導(dǎo)用作光信號(hào)的發(fā)送和/或接收的介質(zhì)。
本發(fā)明的光通信器件之二，其特征在于，將上述本發(fā)明的光波導(dǎo)或通過(guò)本發(fā)明的方法制造的光波導(dǎo)用作光信號(hào)的分支和/或耦合的介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)可以不受基板的厚度等的影響而使折射率一定的方式形成包層和/或芯層。因此，在將本發(fā)明的光波導(dǎo)用于光通信用器件等時(shí)，能夠減少插入損耗的不均。
本發(fā)明的光波導(dǎo)可以用于發(fā)送接收模塊或光開關(guān)、光調(diào)制器等的光通信器件、光纖、透鏡陣列等的光傳輸結(jié)構(gòu)以及含有它們的光束分裂器等的器件、積分透鏡、微透鏡陣列、反射板、導(dǎo)光板、透射用屏幕等的顯示器件(顯示器或者液晶投影儀等)相關(guān)光元件、眼鏡、CCD用光學(xué)系、透鏡、光學(xué)濾波器、衍射光柵、干涉計(jì)、光耦合器、光合分波器、光傳感器、全息光學(xué)元件、其它的光學(xué)零件、隱形眼鏡、發(fā)光二極管等。


圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖面圖。
圖2是表示本發(fā)明的其它實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖面圖。
圖3是表示本發(fā)明的又一實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖面圖。
圖4是表示本發(fā)明的又一實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖面圖。
圖5是表示本發(fā)明的又一實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖面圖。
圖6是表示在紫外線控制區(qū)域上形成的凹凸的一例的立體圖。
圖7是表示在紫外線控制區(qū)域上形成的凹凸的又一例的立體圖。
圖8是表示圖1所示的實(shí)施例的制造工序的剖面圖。
圖9是表示圖1所示的實(shí)施例的制造工序的剖面圖。
圖10是表示用切具將圖1所示的實(shí)施例的光波導(dǎo)的端部進(jìn)行切斷的狀態(tài)的側(cè)方剖面圖。
圖11是表示圖4所示的實(shí)施例的制造工序的剖面圖。
圖12是表示圖4所示的實(shí)施例的制造工序的剖面圖。
圖13是表示圖5所示的實(shí)施例的制造工序的剖面圖。
圖14是表示圖5所示的實(shí)施例的制造工序的剖面圖。
圖15是表示在制造本發(fā)明的實(shí)施例4中的4分支光波導(dǎo)時(shí)使用的模具的俯視圖。
圖16是表示測(cè)定4分支光波導(dǎo)的插入損耗的裝置的模式圖。
圖17是表示本發(fā)明的又一實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖面圖。
圖18是表示本發(fā)明的又一實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖面圖。
圖19是表示本發(fā)明的又一實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖面圖。
圖20是表示本發(fā)明的又一實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖面圖。
圖21是表示本發(fā)明的又一實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖面圖。
圖22是表示使用了本發(fā)明的光波導(dǎo)的光發(fā)送接收模塊的一例模式圖。
圖23是表示使用了本發(fā)明的光波導(dǎo)的光耦合模塊的一例模式圖。
圖24是表示以往的光波導(dǎo)的剖面圖。
圖25是表示用于說(shuō)明測(cè)定有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的折射率的方法的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
以下根據(jù)實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，本發(fā)明不限于以下的實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思的范圍內(nèi)可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏鴮?shí)施。
圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖面圖。如圖1所示，在基板1上設(shè)置有紫外線控制區(qū)域2。在紫外線控制區(qū)域2上設(shè)置有下部包層3。在下部包層3的中心部上形成有槽3a，在槽3a內(nèi)形成有作為光傳輸區(qū)域的芯層4。在芯層4以及下部包層3上設(shè)置有上部包層5。下部包層3和上部包層5由折射率比芯層4低的材料形成。芯層4通過(guò)上部包層5和下部包層3覆蓋其周圍，在其內(nèi)部能夠使光進(jìn)行傳輸。
在紫外線控制區(qū)域2和基板1之間的界面上，形成有凹凸2b。另外在與下部包層3的界面上形成有凹凸2a。凹凸2a和凹凸2b是具有如圖6所示的凸部2c的凹凸。即，凹部2c在縱方向和橫方向具有配置為矩陣狀的凹凸形狀。紫外線控制區(qū)域2由折射率比下部包層3高的材料形成。因此，能夠使來(lái)自下部包層3側(cè)入射的紫外線在與下部包層3的界面上反射。另外，由于在界面處形成有凹凸2a，因此可以抑制紫外線向基板1入射。另外，由于在紫外線控制區(qū)域2與基板1的界面也形成有凹凸2b，因此，即使通過(guò)該凹凸2b也能夠使紫外線散射，從而能夠進(jìn)一步抑制紫外線向基板1入射。
如上所述，在本實(shí)施例中，由于紫外線控制區(qū)域2設(shè)置在于基板1和下部包層3之間，因此通過(guò)該紫外線控制區(qū)域2，可以抑制紫外線向基板1的入射。因此，為了使下部包層3固化，在向下部包層3照射紫外線時(shí)，能夠抑制紫外線向基板1入射。因此，根據(jù)本發(fā)明的光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)，在使下部包層3固化時(shí)，可以減少?gòu)幕宸瓷涞淖贤饩€的影響。因此，可以不受基板1的厚度等的影響，使下部包層3固化，從而能夠使下部包層3的折射率一定。
同樣，在通過(guò)紫外線照射而使芯層4和上部包層5固化時(shí)，也能夠減少在基板1上反射的紫外線的影響，不受基板厚度等的影響而使折射率一定。
圖8和圖9是表示圖1所示的實(shí)施例的光波導(dǎo)的制造工序的剖面圖。
如圖8(a)所示，在玻璃基板1上形成有對(duì)應(yīng)于紫外線控制區(qū)域2的凹凸2b的凹凸1a。然后，如圖8(b)所示，準(zhǔn)備具有對(duì)應(yīng)于紫外線控制區(qū)域2的凹凸2a的凹凸6a的模具6，在玻璃基板1上滴下有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的前體的液體，然后按壓該模具6的凹凸面6a，在該狀態(tài)下照射紫外線，使其固化而形成紫外線控制區(qū)域2。在紫外線控制區(qū)域2的與基板1的界面上形成凹凸2b，在其表面上形成凹凸2a。另外，在本實(shí)施例中所用的模具6由硅形成。
然后，如圖8(c)所示，在紫外線控制區(qū)域2上滴下有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的前體的包層材料液后，按壓模具7，在該狀態(tài)下照射紫外線，形成下部包層3。在模具7上形成對(duì)應(yīng)于芯層的圖形的凸部7a，在下部包層3上形成對(duì)應(yīng)于該凸部7a的槽3a。另外，在本實(shí)施例中的模具7是由硅酮橡膠形成的。
然后，如圖9(d)所示，在下部包層3的槽3a上流入芯層材料的液體后，對(duì)其照射紫外線使其固化，形成芯層4。然后如圖9(e)所示，在芯層4和下部包層3上涂布包層材料液，對(duì)其照射紫外線使其固化，形成上部包層5。
如圖10是表示將通過(guò)上述方式制作的光波導(dǎo)的端部進(jìn)行切斷的狀態(tài)的側(cè)方剖面圖。如圖10所示，通過(guò)用切具將光波導(dǎo)的端部進(jìn)行切斷，從而能夠使露出良好的端面。
如上所述，在本實(shí)施例中，由于在基板1和包層3之間設(shè)置有紫外線控制區(qū)域2，因此可以通過(guò)紫外線控制區(qū)域2抑制紫外線向基板1入射。因此，在照射紫外線使下部包層3、芯層4以及上部包層5固化時(shí)，可以減少在基板1上反射的紫外線的影響。因此，能夠不受基板1的厚度等的影響而使各層的折射率一定。
圖2是表示本發(fā)明的其它實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖面圖。在圖2所示的實(shí)施例中，基板1不設(shè)置在紫外線控制區(qū)域2下。這種結(jié)構(gòu)的光波導(dǎo)例如在圖1所示的實(shí)施例中，在形成紫外線控制區(qū)域2、下部包層3、芯層4以及上部包層5之后，通過(guò)從紫外線控制區(qū)域2取下基板1而形成。即使在這種實(shí)施例中，在通過(guò)紫外線照射而使下部包層3、芯層4以及上部包層5固化時(shí)，能夠不受基板厚度等的影響而以折射率一定的方式形成。
圖3是表示本發(fā)明的又一實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖面圖。在圖3所示的實(shí)施例中，在上部包層5上設(shè)置有上部基板11。作為該上部基板11可以舉出由石英、TEMPAX、Pyrex(注冊(cè)商標(biāo))玻璃、氟化聚酰亞胺等構(gòu)成的基板。
圖3所示的光波導(dǎo)，例如可以通過(guò)在圖1所示的實(shí)施例的制造工序中，在使上部包層5固化前，載置上部基板11，然后使上部包層5固化的方法而獲得。
即使在圖3所示的實(shí)施例中，也能夠通過(guò)設(shè)置紫外線控制區(qū)域2而在對(duì)下部包層3、芯層4以及上部包層5照射紫外線使之固化時(shí)，不受基板1的厚度等的影響并且以各層的折射率一定的方式而形成。
圖4是表示本發(fā)明的又一實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖面圖。在圖4所示的實(shí)施例中，在上部基板11與上部包層5之間設(shè)置有紫外線控制區(qū)域2。另外在下部包層3下沒(méi)有設(shè)置基板。這種光波導(dǎo)例如可以通過(guò)在上部基板11上依次形成紫外線控制區(qū)域2、上部包層5、芯層4以及下部包層3而制造。
圖11以及圖12是表示圖4所示的實(shí)施例的光波導(dǎo)的制造工序的剖面圖。
如圖11(a)所示，在上部基板11的表面上形成對(duì)應(yīng)于紫外線控制區(qū)域2的凹凸2a的凹凸11a。然后，如圖11(b)所示，在上部基板11上滴下有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的前體液體后，以按壓模具6的狀態(tài)照射紫外線使其紫外線控制區(qū)域2固化。在模具6上形成對(duì)應(yīng)于紫外線控制區(qū)域2的凹凸2b的凹凸6a。在本實(shí)施例中，模具6由Si形成。
然后，如圖11(c)所示，在紫外線控制區(qū)域2上滴下由有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的前體構(gòu)成的液體，在旋涂后，照射紫外線使之固化，形成上部包層5。
然后，如圖12(d)所示，在上部包層5上滴下由有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的前體構(gòu)成的液體后，按壓形成有對(duì)應(yīng)于芯層的圖形的槽18a的模具18，在槽18a內(nèi)照射紫外線使之固化，形成芯層4。然后，取下模具18，如圖12(e)所示，在芯層4以及上部包層5上滴下由有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的前體構(gòu)成的液體，旋涂后，照射紫外線形成下部包層3。
在本實(shí)施例中，由于在上部基板11與上部包層5之間設(shè)置有紫外線控制區(qū)域2，因此在照射紫外線而使上部包層5、芯層4以及下部包層3固化時(shí)，能夠抑制在上部基板11反射再入射的紫外線。因此能夠不受基板厚度等的影響而以折射率一定的方式形成各層。
圖5是表示本發(fā)明的又一實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖面圖。在本實(shí)施例中，在下部包層3和上部包層5之間形成有紫外線控制區(qū)域2。在紫外線控制區(qū)域2的與上部包層鄰接的面上形成凹凸2a。由于在芯層4以及下部包層3上設(shè)置有紫外線控制區(qū)域2，因此在對(duì)上部包層5照射紫外線而使其固化時(shí)，能夠抑制紫外線向芯層4、下部包層3以及基板1入射。因此，在使上部包層5固化時(shí)，能夠不受基板1的厚度等的影響而以折射率一定的方式使上部包層5固化。
圖13和圖14是表示圖5所示實(shí)施例的光波導(dǎo)的制造工序的剖面圖。
在如圖13(a)所示的基板1上，滴下由有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的前體構(gòu)成的液體后，如圖13(b)所示，以按壓具有對(duì)應(yīng)于芯層圖形而形成的凸部7a的模具的狀態(tài)，照射紫外線使之固化，形成下部包層3。在下部包層3上形成對(duì)應(yīng)于模具7的凸部7a的槽3a。
然后如圖13(c)所示，在下部包層的槽3a內(nèi)以及下部包層3上滴下由有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的前體構(gòu)成的液體。
然后如圖14(d)所示，以按壓具有對(duì)應(yīng)于紫外線控制區(qū)域2的凹凸2a的凹凸6a的模具6的狀態(tài)，照射紫外線使之固化，形成芯層4以及紫外線控制區(qū)域2。因此，在本實(shí)施例中，紫外線控制區(qū)域2的表面形成對(duì)應(yīng)于模具6的凹凸6a的凹凸2a。在本實(shí)施例中，模具6由Si形成。
然后，如圖14(e)所示，在紫外線控制區(qū)域2上滴下由有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的前體構(gòu)成的包層材料，在旋涂后，照射紫外線使其固化，形成上部包層5。
在本實(shí)施例中，由于在芯層4和下部包層3上設(shè)置有紫外線控制區(qū)域2，因此，在使上部包層5固化時(shí)，能夠抑制紫外線向芯層4、下部包層3以及基板1入射。因此在使上部包層5固化時(shí)，能夠抑制從基板1反射的紫外線的影響，能夠以折射率一定的方式形成上部包層5。
在以下實(shí)施例中用于形成各層的形成中所用的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的溶液，通過(guò)如下方式調(diào)制。
混合3-甲基丙酰氧基丙基三乙氧基硅烷(MPTES)5.5ml、乙醇20.5ml、鹽酸(2N)1.65ml以及苯基三甲氧基硅烷4.5ml，在24℃放置72小時(shí)后，為了促進(jìn)紫外線固化添加了作為光聚合引發(fā)劑的1-羥基環(huán)己基苯基酮1重量％。將其裝在4ml小瓶中后，在100℃下加熱1小時(shí)得到1g的粘性液體。在該粘性液體中混合三甲基乙氧基硅烷3ml、三氟醋酸酐0.8ml，放置24小時(shí)后，通過(guò)在100℃下加熱干燥，蒸發(fā)除去過(guò)剩的三甲基乙氧基硅烷以及三氟醋酸酐，得到包層形成用溶液A。
如圖25(a)所示，在1.1mm厚度的TEMPAX玻璃19上滴下溶液A，放置30μm的隔件20，以相同厚度的TEMPAX玻璃19夾入。然后利用具有365nm的中心波長(zhǎng)的強(qiáng)度150Mw/cm2的紫外線燈，在24℃的氮?dú)鈿夥罩袑?duì)其照射30分鐘使其固化。然后，去除一方的TEMPAX玻璃，如圖25(b)所示，形成有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體21，在波長(zhǎng)630nm處測(cè)定其折射率，結(jié)果為1.515。
混合3-甲基丙酰氧基丙基三乙氧基硅烷(MPTES)5.5ml、乙醇20.5ml、鹽酸(2N)1.65ml以及苯基三甲氧基硅烷5.75ml，在24℃放置72小時(shí)后，為了促進(jìn)紫外線固化添加了作為光聚合引發(fā)劑的1-羥基環(huán)己基苯基酮1重量％。將其裝在4ml小瓶中后，在100℃下加熱1小時(shí)得到1g的粘性液體。在該粘性液體中混合三甲基乙氧基硅烷3ml、三氟醋酸酐0.8ml，放置24小時(shí)后，通過(guò)在100℃下加熱干燥，蒸發(fā)除去過(guò)剩的三甲基乙氧基硅烷以及三氟醋酸酐，得到芯層形成用溶液B。
通過(guò)與上述同樣的方式測(cè)定由B溶液形成的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的折射率，結(jié)果為1.519。
混合3-甲基丙酰氧基丙基三乙氧基硅烷(MPTES)5.5ml、乙醇20.5ml、鹽酸(2N)1.65ml以及苯基三甲氧基硅烷6.0ml，在24℃放置72小時(shí)后，為了促進(jìn)紫外線固化添加了作為光聚合引發(fā)劑的1-羥基環(huán)己基苯基酮1重量％。將其裝在4ml小瓶中后，在100℃下加熱1小時(shí)得到1g的粘性液體。在該粘性液體中混合三甲基乙氧基硅烷3ml、三氟醋酸酐0.8ml，放置24小時(shí)后，通過(guò)在100℃下加熱干燥，蒸發(fā)除去過(guò)剩的三甲基乙氧基硅烷以及三氟醋酸酐，得到紫外線控制區(qū)域形成用溶液C。
通過(guò)與上述同樣的方式測(cè)定由溶液C形成的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的折射率，結(jié)果為1.522。
混合3-甲基丙酰氧基丙基三乙氧基硅烷(MPTES)5.5ml、乙醇20.5ml、鹽酸(2N)1.65ml以及苯基三甲氧基硅烷7.0ml，在24℃放置72小時(shí)后，為了促進(jìn)紫外線固化添加了作為光聚合引發(fā)劑的1-羥基環(huán)己基苯基酮1重量％。將其裝在4m1小瓶中后，在100℃下加熱1小時(shí)得到1g的粘性液體。在該粘性液體中混合三甲基乙氧基硅烷3ml、三氟醋酸酐0.8ml，放置24小時(shí)后，通過(guò)在100℃下加熱干燥，蒸發(fā)除去過(guò)剩的三甲基乙氧基硅烷以及三氟醋酸酐，得到紫外線控制區(qū)域形成用溶液D。
通過(guò)與上述同樣的方式測(cè)定由溶液D形成的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的折射率，結(jié)果為1.524。
<實(shí)施例1> 在圖1所示的實(shí)施例中，為了評(píng)價(jià)基于設(shè)置了紫外線控制區(qū)域2的下部包層3的折射率控制的效果，在圖1所示的實(shí)施例中，使用厚度不同的基板1，在各基板1上形成紫外線控制區(qū)域2，在其上形成下部包層3，測(cè)定下部包層3的折射率。具體地說(shuō)，作為基板1分別使用了厚度0.5mm、1.1mm、1.6mm以及2.1mm的基板。在基板1的表面上使用切具以400nm的間距形成400nm的寬度以及深度的槽，以形成凹部1a(參照?qǐng)D8(a))。在其上滴下溶液C后，如圖8(b)所示，按壓具有每250μm的長(zhǎng)度表面粗糙度Rz為100nm的凹凸6a的模具6，使用具有365nm的中心波長(zhǎng)的強(qiáng)度150Mw/cm2的紫外線燈來(lái)照射紫外線30分鐘，使其固化，以形成紫外線控制區(qū)域2。另外，紫外線固化是在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行的。以下說(shuō)明的工序中的紫外線固化均是在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行的。紫外線控制區(qū)域2的厚度為2μm。
利用觸針式表面粗糙度測(cè)定器測(cè)定紫外線控制區(qū)域2的表面的表面粗糙度，結(jié)果每250μm長(zhǎng)度的表面粗糙度Rz為100nm。
然后在紫外線控制區(qū)域2上滴下溶液A，利用具有365nm的中心波長(zhǎng)的強(qiáng)度150Mw/cm2的紫外線燈照射30分鐘的紫外線使之固化，形成下部包層3。下部包層3的厚度為30μm。
對(duì)于通過(guò)以上方式形成的下部包層3的各樣品測(cè)定了折射率，結(jié)果在厚度不同的任一樣品中，折射率為1.5155，為一定值。
作為比較，制作了不形成紫外線控制區(qū)域2，在基板1上直接利用溶液A形成下部包層3的樣品。下部包層3的厚度與上述相同為30μm。對(duì)于所得的各樣品測(cè)定了折射率，結(jié)果，在基板厚度為2.1mm的樣品中為1.5155，基板厚度為1.6mm的樣品中為1.5153，基板厚度為1.1mm的樣品中為1.5150，基板厚度為0.5mm的樣品中為1.5148。因此確認(rèn)了在不設(shè)置紫外線控制區(qū)域2的情況下，根據(jù)基板厚度不同，折射率產(chǎn)生偏差。
根據(jù)以上結(jié)果可知通過(guò)設(shè)置紫外線控制區(qū)域，能夠不受基板厚度影響并且能夠?qū)⑾虏堪鼘拥恼凵渎士刂茷橐欢ㄖ怠?br> 與上述同樣，在厚度不同的基板上形成紫外線控制區(qū)域2后，在該紫外線控制區(qū)域2上滴下溶液A，如圖15所示，按壓芯層圖形7a為4分支圖形的模具7形成下部包層3。下部包層3通過(guò)與上述相同的條件照射紫外線使之固化。在下部包層3上如圖8(c)所示，形成對(duì)應(yīng)于凸部7a的槽3a的圖形。
然后，如圖9(d)所示，在下部包層3的槽3a上流入溶液B，使用具有365nm的中心波長(zhǎng)的強(qiáng)度150Mw/cm2的紫外線燈照射紫外線30分鐘，使之固化，形成芯層4。
然后如圖9(e)所示，在芯層4和下部包層3上滴下溶液A后，使用具有365nm的中心波長(zhǎng)的強(qiáng)度150Mw/cm2的紫外線燈照射紫外線30分鐘使之固化，形成上部包層5。
通過(guò)以上方式，制作了具有圖1所示的剖面，并且具有與圖15所示的凸部7a相同的芯層圖形的4分支光波導(dǎo)。紫外線控制區(qū)域的厚度為2μm，下部包層3和上部包層5的厚度為30μm，芯層4的厚度為7μm，芯層4的寬度為7μm. 對(duì)于上述的4分支光波導(dǎo)，測(cè)定了插入損耗。如圖16所示，由光電二極管16使用光纖15a向4分支光波導(dǎo)14入射波長(zhǎng)1300nm的光，利用光纖15b以光電二極管檢測(cè)出射的光，測(cè)定輸出。μm其結(jié)果，4分支光波導(dǎo)14的插入損耗為由8.3dB到8.5dB，各分支的偏差為0.2dB。
作為比較，制作了具有圖24所示結(jié)構(gòu)的光波導(dǎo)。即，除了不形成紫外線控制區(qū)域2以外，其余通過(guò)與上述相同分別使用厚度不同的基板制作了4分支光波導(dǎo)。對(duì)于所得的光波導(dǎo)，通過(guò)與上述同樣的方式測(cè)定了插入損耗。其結(jié)果，對(duì)于各分支的插入損耗的偏差在基板厚度為2.1mm的光波導(dǎo)中為0.6dB，在基板厚度為1.6mm的光波導(dǎo)中為0.4dB，在基板厚度為1.1mm的光波導(dǎo)中為0.2dB，在基板厚度為0.5mm的光波導(dǎo)中為0.4dB。
由以上結(jié)果可以看出，通過(guò)在下部包層3下設(shè)置紫外線控制區(qū)域2，能夠不受基板厚度等的影響并且以折射率一定的方式形成包層，作為其結(jié)果，光波導(dǎo)的插入損失也能夠控制為一定值。
<實(shí)施例2>
除了在實(shí)施例1中作為用于在紫外線控制區(qū)域2的表面上形成凹凸的模具6使用表面粗糙度Rz具有400nm的凹凸的模具6之外，其余的通過(guò)與實(shí)施例1相同的方式制作了4分支光波導(dǎo)。
對(duì)于制作的4分支光波導(dǎo)利用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行了觀察，結(jié)果基板的表面、以及下部包層與紫外線控制區(qū)域之間的界面處的凹凸均為250μm長(zhǎng)度上的表面粗造度Rz為400nm。
另外，通過(guò)與實(shí)施例1相同的方式測(cè)定了4分支光波導(dǎo)的插入損耗，結(jié)果是即使使用各不同厚度的基板，對(duì)于各分支光波導(dǎo)的插入損耗的偏差為0.2dB。
從以上結(jié)果可以看出即使在將紫外線控制區(qū)域與下部包層之間的界面處的凹凸設(shè)置為表面粗糙度Rz400nm時(shí)，也可以獲得與實(shí)施例1相同的結(jié)果。
<實(shí)施例3>
作為用于在紫外線控制區(qū)域2的表面形成凹凸的模具6，使用了圖7所示的具有帶狀的凸部2d的帶狀凹凸形成的模具。此外，該凹凸的表面粗糙度Rz為100nm。
除了使用上述模具6之外，與實(shí)施例1相同制作了4分支光波導(dǎo)。對(duì)于制作的光波導(dǎo)，利用光學(xué)顯微鏡觀察的結(jié)果，在下部包層與紫外線控制區(qū)域之間的界面處的凹凸的250μm長(zhǎng)度上的表面粗糙度Rz為100nm。
通過(guò)與實(shí)施例1相同的方式測(cè)定了4分支光波導(dǎo)的插入損耗，結(jié)果是即使使用各不同厚度的基板，對(duì)于各分支光波導(dǎo)的插入損耗的偏差為0.2dB。
從以上結(jié)果可以看出即使在將紫外線控制區(qū)域與下部包層之間的界面處的凹凸設(shè)置為帶狀時(shí)，也可以獲得與實(shí)施例1相同的結(jié)果。
<實(shí)施例4>
制作了在上部包層與下部包層之間的界面上形成有紫外線控制區(qū)域的具有圖5所示的剖面結(jié)構(gòu)的光波導(dǎo)。
與實(shí)施例1一樣使用了不同厚度的基板。另外，在這些基板1上不形成凹凸。在基板1上滴下溶液A后，使用具有如圖15所示的凸部7a的圖形的模具7，如圖13(b)所示，按壓模具7，利用具有365nm的中心波長(zhǎng)的強(qiáng)度150Mw/cm2的紫外線燈照射紫外線30分鐘使之固化，形成下部包層3。
然后，如圖13(c)所示，在下部包層3以及槽3a內(nèi)滴下溶液B，然后如圖14(d)所示，以按壓具有250μm的長(zhǎng)度上的表面粗糙度Rz為100nm的凹凸6a的模具6的狀態(tài)，利用具有365nm的中心波長(zhǎng)的強(qiáng)度150Mw/cm2的紫外線燈照射紫外線30分鐘使之固化，形成紫外線控制區(qū)域2以及芯層4。在該實(shí)施例中，芯層材料和紫外線控制區(qū)域的材料使用相同的材料。
然后，如圖14(e)所示，在紫外線控制區(qū)域2上滴下溶液A后，利用具有365nm的中心波長(zhǎng)的強(qiáng)度150Mw/cm2的紫外線燈照射紫外線30分鐘使之固化，形成上部包層5。
在所得的4分支光波導(dǎo)中，紫外線控制區(qū)域2的厚度為2μm，下部包層3以及上部包層5的厚度為30μm，芯層4的厚度為7μm，芯層4的寬度為7μm。
對(duì)于所得的4分支光波導(dǎo)，利用光學(xué)顯微鏡觀察的結(jié)果為，在紫外線控制區(qū)域2與上部包層5之間的界面上形成的凹凸的250μm的長(zhǎng)度上的表面粗糙度Rz為100nm。
對(duì)于所得的4分支光波導(dǎo)，通過(guò)與實(shí)施例1相同的方式測(cè)定了插入損耗，結(jié)果對(duì)于任一厚度不同的基板，在各分支間的插入損耗的偏差為0.2dB。
由以上結(jié)果可知，即使將紫外線控制區(qū)域2設(shè)置在下部包層3與上部包層5之間的界面上，也可以獲得與實(shí)施例1相同的結(jié)果。
<實(shí)施例5>
通過(guò)以下方式制作了具有圖4所示的剖面結(jié)構(gòu)的4分支光波導(dǎo)。
作為上部基板使用厚度0.5mm、1.1mm、1.6mm、2.1mm的4種基板，在基板11的表面上利用切具形成間距400nm以及400nm的寬度和深度的槽。在這種基板11的凹凸面上滴下溶液C后，如圖11(b)所示，按壓具有250μm的長(zhǎng)度上的表面粗糙度Rz為100nm的凹凸6a的模具6，在該狀態(tài)下利用具有365nm的中心波長(zhǎng)的強(qiáng)度150Mw/cm2的紫外線燈照射紫外線30分鐘使之固化，形成了紫外線控制區(qū)域2。
然后，如圖11(c)所示，在紫外線控制區(qū)域2上滴下溶液A，旋涂后，使用與上述同樣的紫外線燈照射紫外線30分鐘使之固化，形成上部包層5。
然后，如圖12(d)所示，在上部包層5上滴下溶液B后，按壓形成有芯層圖形的槽18a的模具18，利用與上述相同的紫外線燈照射紫外線30分鐘使其固化，形成芯層4。另外，模具18的槽18a以與圖15所示的模具7a相同的芯層圖形形成。
然后，如圖12(e)所示，在芯層4和上部包層5上滴下溶液A后，利用與上述同樣的紫外線燈照射紫外線30分鐘使其固化，形成下部包層3。
在通過(guò)上述方式制作的4分支光波導(dǎo)中，紫外線控制區(qū)域2的厚度為2μm，下部包層3以及上部包層5的厚度為30μm，芯層4的厚度為7μm，芯層4的寬度為7μm。
對(duì)于所得的4分支光波導(dǎo)，利用光學(xué)顯微鏡觀察的結(jié)果為，上部基板表面的凹凸的在250μm的長(zhǎng)度上的表面粗糙度Rz為400nm，在紫外線控制區(qū)域與上部包層之間的界面的凹凸的在250μm的長(zhǎng)度上的表面粗糙度Rz為100nm。
對(duì)于所得的4分支光波導(dǎo)，通過(guò)與實(shí)施例1相同的方式測(cè)定了插入損耗，結(jié)果對(duì)于任一厚度不同的基板，在各分支間的插入損耗的偏差為0.2dB。
由以上結(jié)果可知，即使將紫外線控制區(qū)域設(shè)置在上部包層與基板之間，也可以獲得與實(shí)施例1相同的結(jié)果。
<實(shí)施例6>
制作了圖17所示的4分支光波導(dǎo)。
在與實(shí)施例1同樣的厚度不同的基板1上滴下添加了直徑1μm的玻璃粒子并且使其濃度為1mg/ml的溶液C，在旋涂后，利用上述紫外線燈，照射紫外線30分鐘使其固化，形成了含有作為光散射成分的玻璃粒子9的紫外線控制區(qū)域2。
在下部包層3、芯層4以及上部包層5通過(guò)與實(shí)施例1相同的方法形成。
在制作的4分支光波導(dǎo)中，紫外線控制區(qū)域2的厚度為2μm，下部包層3以及上部包層5的厚度為30μm，芯層4的厚度為7μm，芯層4的寬度為7μm。
通過(guò)與實(shí)施例1相同的方式測(cè)定了插入損耗，結(jié)果對(duì)于任一厚度不同的基板，在各分支間的插入損耗的偏差為0.2dB，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)基于基板厚度不同的影響。
<實(shí)施例7>
制作了圖18所示的實(shí)施例的4分支光波導(dǎo)。除了使用添加了碳粒子13并且使其濃度為1mg/ml的溶液C形成之外，其余的通過(guò)與實(shí)施例6相同的方式制作了4分支光波導(dǎo)。
通過(guò)與實(shí)施例1相同的方式測(cè)定了各分支間的插入損耗的偏差，結(jié)果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)基于基板厚度影響，為一定值0.2dB。
<實(shí)施例8>
制作了圖19所示的實(shí)施例的4分支光波導(dǎo)。
使用與實(shí)施例1相同的厚度不同的基板，紫外線控制區(qū)域2由兩層2e以及2f形成。第一層2f由溶液C形成，第二層2e由溶液D形成。它們的厚度為2μm。
此外，通過(guò)與上述實(shí)施例6相同的方式制作了4分支光波導(dǎo)。測(cè)定插入損耗的結(jié)果為，不受基板厚度的影響，各分支間的插入損耗的偏差為一定值0.2dB。
<實(shí)施例9>
制作了圖20所示的實(shí)施例的4分支光波導(dǎo)。
除了將紫外線控制區(qū)域2由溶液C形成之外，其余的通過(guò)與上述實(shí)施例相同的方式制作了光波導(dǎo)。紫外線控制區(qū)域2的厚度為2μm。
對(duì)于制作的4分支光波導(dǎo)，測(cè)定了各分支間的插入損耗的偏差，結(jié)果不受基板厚度的影響，全部為一定值0.2dB。
<實(shí)施例10>
制作了圖21所示的實(shí)施例的4分支光波導(dǎo)。
除了將紫外線控制區(qū)域2由厚度1μm的鋁蒸鍍膜形成之外，其余的通過(guò)與上述實(shí)施例6相同的方式制作。
測(cè)定了制作的4分支光波導(dǎo)的各分支間的插入損耗的偏差，結(jié)果不受基板厚度的影響，全部為一定值0.2dB。
<實(shí)施例11>
使用市售的紫外線固化型環(huán)氧樹脂，形成下部包層、芯層、上部包層以及紫外線控制區(qū)域，制作了與實(shí)施例1相同結(jié)構(gòu)的4分支光波導(dǎo)。
作為包層形成用溶液A，使用了固化物的折射率為1.494的市售的紫外線固化型環(huán)氧樹脂。作為芯層形成用溶液B，使用了固化物的折射率為1.498的市售的紫外線固化型環(huán)氧樹脂。作為紫外線控制區(qū)域形成用溶液C，使用了固化物的折射率為1.520的市售的紫外線固化型環(huán)氧樹脂。
除了作為溶液A～C使用上述溶液，以及紫外線照射時(shí)間設(shè)為10分鐘以外，其余的通過(guò)與實(shí)施例1相同的方式制作了4分支光波導(dǎo)。對(duì)于制作的4分支光波導(dǎo)，以光學(xué)顯微鏡進(jìn)行了觀察，結(jié)果基板表面以及下部包層與紫外線控制區(qū)域的界面的凹凸的在250nm的長(zhǎng)度上的表面粗糙度Rz為100nm。
另外，通過(guò)與實(shí)施例1相同的方式對(duì)各分支間的插入損耗的偏差進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果與基板的厚度沒(méi)有關(guān)系，都為0.2dB。
從以上結(jié)果可以看出，在使用UV固化環(huán)氧樹脂制作的情況下，也能夠獲得與實(shí)施例1相同的結(jié)果。
<實(shí)施例12>
在本實(shí)施例中，示例紫外線固化型丙烯酸樹脂形成了下部包層、芯層、上部包層以及紫外線控制區(qū)域。
作為包層形成用溶液A使用了固化物的折射率為1.494的市售的紫外線固化型丙烯酸樹脂。作為芯層形成用溶液B使用了固化物的折射率為1.498的市售的紫外線固化型丙烯酸樹脂。作為紫外線控制區(qū)域形成用溶液C使用了固化物的折射率為1.520的市售的紫外線固化型丙烯酸樹脂。
除了作為溶液A～C使用上述溶液之外，通過(guò)與實(shí)施例11相同的方式制作了4分支光波導(dǎo)。
對(duì)于制作的4分支光波導(dǎo)，以光學(xué)顯微鏡進(jìn)行了觀察，結(jié)果基板表面以及下部包層與紫外線控制區(qū)域的界面的凹凸的在250nm的長(zhǎng)度上的表面粗糙度Rz為100nm。
對(duì)于制作的4分支光波導(dǎo)，通過(guò)與實(shí)施例1相同的方式對(duì)各分支間的插入損耗的偏差進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果與基板的厚度沒(méi)有關(guān)系，都為0.2dB。
從以上結(jié)果可以看出，在使用UV固化丙烯酸樹脂制作的情況下，也能夠獲得與實(shí)施例1相同的結(jié)果。
<實(shí)施例12-1>
在本實(shí)施例中，將實(shí)施例1中的苯基三甲氧基癸烷變更為二苯基二甲氧基硅烷。
包層形成用溶液由苯基三甲氧基硅烷4.5ml變更為二苯基二甲氧基硅烷3.7ml。折射率為1.543。
芯層形成用溶液由苯基三甲氧基硅烷7.0ml變更為二苯基二甲氧基硅烷4.64ml。折射率為1.547。其它工序與實(shí)施例1的[4分支光波導(dǎo)的制作]相同。
其結(jié)果獲得了與實(shí)施例1的插入損耗的測(cè)定相同的結(jié)果。
作為樣品使用實(shí)施例1以及實(shí)施例12-1制作的下部包層，測(cè)定了玻璃化溫度。
使用動(dòng)態(tài)粘彈性測(cè)定裝置評(píng)價(jià)了玻璃化溫度，結(jié)果可知對(duì)于實(shí)施例1的下部包層，具有300℃以上的高玻璃化溫度。另外，即使對(duì)于實(shí)施例12-1的下部包層也具有250℃以上的高玻璃化溫度。
因此，通過(guò)使用該材料在真空蒸鍍法或?yàn)R射法等進(jìn)行基板加熱，膜特性良好，可以疊層具有高的附著力的金屬層或電介質(zhì)材料，通過(guò)該疊層可以形成防反射膜。另外，由于具有焊錫的熔點(diǎn)以上的耐熱性，因此也能夠形成電路，本發(fā)明的光波導(dǎo)也可以與電路復(fù)合化。
<實(shí)施例13>
通過(guò)與實(shí)施例1相同的方式制作了圖22所示的2分支光波導(dǎo)14a以及14b。將它們分別用作光發(fā)送接收模塊14a以及14b，如圖22所示，在光發(fā)送接收模塊14a上分別連接激光二極管16a以及光電二極管17a，在光發(fā)送接收模塊14b上也同樣連接激光二極管16b以及光電二極管17b，在光發(fā)送接收模塊14a與14b之間通過(guò)光纖15連接。
從光發(fā)送接收模塊14a的激光二極管16a入射100kHz的脈沖波時(shí)，結(jié)果可以由光發(fā)送接收模塊14b的光電二極管17b再現(xiàn)脈沖波。另外，來(lái)自激光二極管16b的信號(hào)也可以通過(guò)光電二極管17a接收。因此，確認(rèn)了本發(fā)明的光波導(dǎo)能夠作為光發(fā)送接收模塊發(fā)揮作用。
<實(shí)施例14>
如圖23所示，將由實(shí)施例1制作的4分支光波導(dǎo)14作為介質(zhì)制作了光耦合模塊。具體地說(shuō)，用光纖15將激光二極管16與光纖陣列18連接，將該光纖陣列18連接在4分支光波導(dǎo)的輸入側(cè)。另外，在4分支光波導(dǎo)的輸出側(cè)連接光纖陣列18，在光纖陣列18的4個(gè)輸出端經(jīng)由光纖15分別連接了光電二極管17。
在由激光二極管16入射波長(zhǎng)1300nm的光時(shí)，結(jié)果可以通過(guò)4個(gè)光電二極管17分別檢測(cè)出。因此，可以將入射的光分波成4個(gè)。
本發(fā)明的光波導(dǎo)使用了紫外線固化樹脂，可以廣泛應(yīng)用于需要高精度控制折射率的元件中。例如積分透鏡、微透鏡陣列、反射板、導(dǎo)光板、投影用屏幕等的顯示器件(顯示器或者液晶投影儀等)相關(guān)光元件、眼鏡、CCD用光學(xué)系、透鏡、光學(xué)濾波器、衍射光柵、干涉計(jì)、光耦合器、光合分波器、光傳感器、全息光學(xué)元件、其它的光學(xué)構(gòu)件、隱形眼鏡等。
權(quán)利要求
1.一種光波導(dǎo)，是具備成為光傳輸區(qū)域的芯層、覆蓋該芯層的上部包層以及下部包層的光波導(dǎo)，其特征在于，在所述下部包層下、所述下部包層和所述上部包層之間的界面、以及所述上部包層上的任意一處以上設(shè)置有用于控制紫外線入射的紫外線控制區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于，在所述紫外線控制區(qū)域的至少一側(cè)面上形成有凹凸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光波導(dǎo)，其特征在于，在所述紫外線控制區(qū)域上含有光吸收成分以及光散射成分中的至少一方。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于，所述紫外線控制區(qū)域是疊層折射率不同的2層以上的薄膜而形成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于，所述紫外線控制區(qū)域是由折射率與該紫外線控制區(qū)域鄰接的層的折射率不同的薄膜形成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于，所述紫外線控制區(qū)域是由有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體形成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于，所述紫外線控制區(qū)域是由金屬薄膜形成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于，所述芯層、所述上部包層以及下部包層中的至少一層是由有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體形成的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于，在基板上形成了光波導(dǎo)。
10.一種光波導(dǎo)的制造方法，是在基板上形成具有作為光傳輸區(qū)域的芯層、覆蓋該芯層的上部包層以及下部包層，并且在所述下部包層上設(shè)置有用于抑制紫外線入射的紫外線控制區(qū)域的光波導(dǎo)而進(jìn)行制造的方法，其特征在于，具備以下工序在所述基板上形成由用于形成所述紫外線控制區(qū)域的材料構(gòu)成的具有流動(dòng)性的層的工序；在以將具有凹凸面的模具的該凹凸面按壓在所述具有流動(dòng)性的層的表面上的狀態(tài)照射紫外線，使所述具有流動(dòng)性的層固化而在表面上形成具有凹凸的紫外線控制區(qū)域的工序；在取下所述紫外線控制區(qū)域上的所述模具后，在所述紫外線控制區(qū)域上形成具有流動(dòng)性的包層材料層的工序；以具有對(duì)應(yīng)于芯層圖形的凸部的模具按壓在所述包層材料層的狀態(tài)照射紫外線，使所述包層材料層固化后形成具有對(duì)應(yīng)于所述凸部的芯層圖形的槽的下部包層的工序；在所述下部包層的所述槽內(nèi)形成芯層的工序；在所述芯層以及所述下部包層上涂布包層材料照射紫外線使之固化，形成上部包層的工序。
11.一種光波導(dǎo)的制造方法，是在基板上形成具有作為光傳輸區(qū)域的芯層、覆蓋該芯層的上部包層以及下部包層，并且在所述下部包層和所述上部包層的界面設(shè)置有用于抑制紫外線入射的紫外線控制區(qū)域的光波導(dǎo)而進(jìn)行制造的方法，其特征在于，具備以下工序在所述基板上形成具有流動(dòng)性的包層材料層的工序；以具有對(duì)應(yīng)于芯層圖形的凸部的模具按壓在包層材料層的狀態(tài)照射紫外線，使所述包層材料層固化，形成具有對(duì)應(yīng)于所述凸部的芯層圖形的槽的下部包層的工序；在所述下部包層上以及所述上部包層的槽內(nèi)涂布芯層材料，形成具有流動(dòng)性的芯層材料層的工序；在以將具有凹凸面的模具的該凹凸面按壓在所述芯層材料層的表面上的狀態(tài)照射紫外線，使所述芯層材料層固化而在所述下部包層的所述槽內(nèi)形成芯層，同時(shí)在所述下部包層上形成由表面具有凹凸的芯層材料構(gòu)成的紫外線控制區(qū)域的工序；在所述紫外線控制區(qū)域上涂布包層材料，照射紫外線使之固化，以形成上部包層的工序。
12.一種光波導(dǎo)的制造方法，是在上部基板上，以上部包層、芯層、下部包層的順序形成具有作為光傳輸區(qū)域的芯層、覆蓋該芯層的上部包層以及下部包層并且在所述上部包層上設(shè)置有用于抑制紫外線入射的紫外線控制區(qū)域的光波導(dǎo)而進(jìn)行制造的方法，其特征在于，具備以下工序在所述上部基板上，形成由用于形成所述紫外線控制區(qū)域的材料構(gòu)成的具有流動(dòng)性的層的工序；在以將具有凹凸面的模具的該凹凸面按壓在所述具有流動(dòng)性的層的表面上的狀態(tài)照射紫外線，使所述具有流動(dòng)性的層固化而在表面上形成具有凹凸的紫外線控制區(qū)域的工序；在取下所述紫外線控制區(qū)域上的所述模具后，在所述紫外線控制區(qū)域上涂布包層材料層，照射紫外線使之固化而形成上部包層的工序；在所述上部包層上以規(guī)定的圖形形成芯層的工序；在所述芯層以及所述上部包層上涂布包層材料，照射紫外線使之固化而形成下部包層的工序。
13.一種光通信器件，其特征在于，將權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)用作光信號(hào)的發(fā)送和/或接收的介質(zhì)。
14.一種光通信器件，其特征在于，將權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)用作光信號(hào)的分支或耦合的介質(zhì)。
15.一種光通信器件，其特征在于，將通過(guò)權(quán)利要求10所述的方法制造的光波導(dǎo)用作光信號(hào)的發(fā)送和/或接收的介質(zhì)。
16.一種光通信器件，其特征在于，將通過(guò)權(quán)利要求10所述的方法制造的光波導(dǎo)用作光信號(hào)的分支或耦合的介質(zhì)。
17.一種光通信器件，其特征在于，將通過(guò)權(quán)利要求11所述的方法制造的光波導(dǎo)用作光信號(hào)的發(fā)送和/或接收的介質(zhì)。
18.一種光通信器件，其特征在于，將通過(guò)權(quán)利要求11所述的方法制造的光波導(dǎo)用作光信號(hào)的分支或耦合的介質(zhì)。
19.一種光通信器件，其特征在于，將通過(guò)權(quán)利要求12所述的方法制造的光波導(dǎo)用作光信號(hào)的發(fā)送和/或接收的介質(zhì)。
20.一種光通信器件，其特征在于，將通過(guò)權(quán)利要求12所述的方法制造的光波導(dǎo)用作光信號(hào)的分支或耦合的介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光波導(dǎo)，具備成為光傳輸區(qū)域的芯層、覆蓋該芯層的上部包層以及下部包層，其特征在于在所述下部包層下，所述下部包層和所述上部包層之間的界面、以及所述上部包層上的任意一處設(shè)置有用于控制紫外線入射的紫外線控制區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的光波導(dǎo)，能夠不受基板厚度等的影響、以折射率一定的方式形成包層和/或芯層。
文檔編號(hào)G02B6/138GK1670548SQ200510009040
公開日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2005年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月17日
發(fā)明者中川洋平, 林伸彥, 蔵本慶一, 松本光晴, 平野均 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社