光波导及其制造方法

专利名称：光波导及其制造方法
技术区域本发明涉及光波导及其制造方法。特别涉及通过成型法制备光波导及其制造方法。
背景技术：
以往的光波导是以石英为材料，采用离子注入法或离子交换法等，在该石英上形成波导芯和包层等。由于其制造过程需要采用价格昂贵的设备和装置等的半导体制造工序，所以导致成本较高。
为此，也正尝试通过采用复制法(或称模压法)来生产光波导从而实现光波导的低成本化。复制法中最简单的低成本方法是只在通过压模而形成作为光波导芯的凹槽的包层板的表面涂敷芯材(透明树脂)，或者从上面压住涂敷的芯材，压扁至平坦的方法。然而，只通过涂敷会在波导芯表面产生凹凸不平，从而光会在波导芯的表面上形成乱反射，导致波导芯内部的光的泄漏。其次，将涂敷的芯材压扁的方法，波导芯内部的光会通过在包层表面蔓延的芯材漏掉。因此，这些方法会引起光信号的S/N比降低等特性的恶化，无法生产满足标准要求的光波导。
于是，提出以下的改良复制法。例如日本特开昭63-281351号公报公布的高分子光波导的制造方法是通过压模进行复制，从而在包层板的表面形成作为光波导芯的凹槽，将芯材(透明树脂)浇注到该凹槽内。并且，在该芯材固化后，切掉从凹槽溢出的多余芯材，从而在凹槽内形成光波导芯。
另外，日本特开平9-281351号公报公布的高分子光波导的制造方法是在包层板上复制的凹槽上涂敷芯材，在该芯材固化之前，用橡胶刮刀或刮板等将正从凹槽溢出的多余的芯材刮掉，然后再使芯材固化。
采用这些复制法具有以下优点通过简单的设备就可以生产光波导，其制造工艺简化，能够生产低成本的光波导。然而，另一方面，通过这样的复制法生产光波导的方法还存在如下的问题。
首先，前者的待芯材固化后将芯材切掉的方法存在这样的问题由于包层板与波导芯的折射率不太大，所以很难判别波导芯与包层板的界面，不易判定应该将波导芯切至何处为止。另外，如果通过研磨一下子就将波导芯切掉，由于被涂敷的芯材的涂层厚度和包层板的厚度等存在偏差，所以很可能会出现不能将芯材多余的部分完全除去或将包层板切过的情况。而且，如果芯材的多余部分残留，将无法防止光的泄漏使合格率下降，另外，一旦将包层板削掉波导芯尺寸就会改变，成为不同特性的光波导。另一方面，如果特别注意地将波导芯切掉，则费时费力、生产率低从而导致生产成本增加的问题。
其次，后者的于芯材固化前的未固化状态下将波导芯刮掉的方法的问题在于，很难用橡胶刮刀等将未固化的芯材完全除去，无论如何都极易将多余的芯材残留在包层板上。而且，一旦有一部分多余的芯材残存，就无法将光封闭在波导芯中，从而导致合格率下降。另外，用橡胶刮刀等将多余的芯材完全刮掉时，由于芯材的表面张力，芯材的表面会成凹陷状态，在此状态下使芯材固化时，波导芯表面就会有凹坑残存，结果光的封闭性恶化，S/N比降低，变成不同的特性，致使合格率下降。
而且，在第2679760号专利中记载了在波导芯的两侧设置凹槽的光波导，该光波导中，波导芯的上面是开放的。并且多余的芯材也不从波导芯流到凹槽内。另外，日本特开平9-101425号是在设置于包层板上的凹槽的两侧形成空间，它可以在旋涂后还将芯材残留在凹槽内的方法，将凹槽内的芯材只存在凹槽的下部，通过上侧的包层挤压时，凹槽内的芯材不流向空间侧。

发明内容
本发明是借鉴上述的现有技术而提出的，目的是提供可以采用复制法进行制造并且具备其内部的光(信号)不易从波导芯内部泄漏的结构的光波导。其次，是提供能够制造该光波导的光波导的制造方法。
本发明第一方面的光波导，所述光波导将芯材填充在设置于包层部分的界面上的凹陷部，用模面挤压该芯材，形成波导芯，其特征在于至少设有一个与前述包层部分的界面连通的空间，并且，前述包层部分的界面上的芯材厚度为不使波导芯内部的光泄漏程度的厚度。这里，所谓模面是用以将芯材进行成型或弄平整的面，例如通过压模、模具、已成型的另外的包层部分而成型。另外，所谓空间是包含凹坑、开口、空隙、中空等在内的广义概念，可以是封闭的空间，也可以是开放的空间。在包层部分的界面上也包含由不同的工艺成型的同一树脂构成的包层部分彼此间的界面。
本发明第一方面的光波导，所述光波导将芯材填充在设置于包层部分的界面上的凹陷部，用模面挤压该芯材，形成波导芯，由于至少设有一个与包层部分的界面连通的空间，所以附着在包层部分的界面上的芯材或从凹陷部溢出的芯材，通过用模面挤压可以向前述空间流动。因此，残留在波导芯周围的包层部分的界面上的芯材，可以在实际上十分短的时间内变成，不使波导芯内部的光泄漏的薄度。而且，包层部分的界面的芯材可以迅速变薄，从而芯材蔓延速度加快，可以得到批量生产性高的光波导。
本发明在具体实施时，在前述凹陷部与前述空间之间，存在于前述包层部分的界面上的芯材的厚度为小于3μm。此处芯材的厚度如果大于3μm，波导芯内部的光会通过该部分的芯材泄漏，所以优选该厚度小于3μm。因此，要使芯材的厚度成为不使波导芯内部的光泄漏的程度的厚度，优选小于3μm。
本发明第二方面的光波导，所述光波导将芯材填充在设置于包层部分的界面上的凹陷部，用模面挤压该芯材，形成波导芯，其特征在于至少设有一个与前述包层部分的界面连通的空间，并且，沿着前述包层部分的界面的前述凹陷部和该空间之间的最短距离只相隔不使波导芯内部的光泄漏的距离。这里，所谓模面是用以将芯材进行成型或弄平整的面，例如通过压模、模具、已成型的另外的包层部分而成型。另外，所谓空间是包含凹坑、开口、空隙、中空等在内的广义概念，可以是封闭的空间，也可以是开放的空间。在包层部分的界面上也包含由不同的工艺成型的同一树脂构成的包层部分彼此间的界面。
本发明第二方面的光波导，所述光波导将芯材填充在设置于包层部分的界面上的凹陷部，用模面挤压该芯材，形成波导芯，由于至少设有一个与包层部分的界面连通的空间，所以附着在包层部分的界面上的芯材或从凹陷部溢出的芯材，通过用模面挤压可以向前述空间流动。因此，残留在波导芯周围的包层部分的界面上的芯材，可以在实际上十分短的时间内变成不使波导芯内部的光泄漏的薄度。特别是，由于沿着前述包层部分的界面的前述凹陷部与该空间之间的最短距离也仅相隔不使波导芯内部的光泄漏的距离，所以，包层部分的界面的芯材从厚度和宽度两方面都可以将光的封闭性保持良好，能够提高波导的S/N比，将光波导的传输特性很好地发挥。而且，包层部分的界面的芯材可以迅速变薄，从而芯材蔓延速度加快，可以得到批量生产性高的光波导。
本发明在具体实施时，使沿着前述包层部分的界面的前述凹陷部与前述空间之间的最短距离大于5μm，如果凹陷部与空间之间的距离比5μm还小，则凹陷部与空间就过于接近，从而，即使芯材的厚度变薄，波导芯内部的光也容易向空间泄漏。因此，要达到不会使波导芯内部的光不泄漏的距离，优选凹陷部与空间之间的最短距离大于5μm。
本发明的另一个实施方式是将被前述模面挤压位于前述包层部分的界面上的芯材保持在前述空间。由于将多余的芯材保持在空间内，所以根据本实施方式，对于向凹陷部供给的芯材的供给量不要求较高的精度，从而可以使光波导的制造很易进行。
特别是，使多余的波导芯树脂流到空间内，迅速将包层部分的界面上的芯材厚度变薄，最好前述空间的容积比前述凹陷部的容积大，其次，前述空间的平面面积也比前述凹陷部的平面面积大。
本发明还有的另一个的实施方式优选沿着前述波导芯设置前述空间。将保持多余芯材的空间沿着波导芯设置，从而可以于波导芯几乎整个的范围内减少光的泄漏。
本发明还有的另一个实施方式优选将前述空间向大气开放。如果将空间向大气开放，当多余的芯材的量比空间的容积还大时，可以将多余的芯材从空间排到外部，当多余的芯材的量多时，也可以将芯材的厚度迅速变薄。
本发明还有的另一个实施方式优选前述空间的最深处的前述包层部分的厚度小于7μm。如果前述空间的最深处的前述包层部分的厚度很厚，在通过压模等将包层部分成型时，就很难包层部分的界面形成得很平，如果前述空间的最深处的前述包层部分的厚度变薄，则位于压模等中的最低位置上的面就会通过薄膜状的包层部分推压到与包层部分的基底部件(基板等)接触的位置上，从而很容易在水平上形成包层部分的界面。具体地讲，要获得此效果，前述空间的最深处的包层部分的厚度要小于7μm。
本发明还有的另一个实施方式优选前述空间的深度比设置在前述包层部分上的凹陷部的深度还深。如果前述空间的深度比凹陷部的深度还深，则凹陷部底上的包层部分的厚度就不变薄，因此向波导芯内部传输的光通过凹陷部的底部不容易向波导芯外部泄漏。特别是，当前述空间的最深处的包层部分的厚度变薄时，凹陷部上的包层部分的厚度也随之变薄，然而，如果前述空间的深度比凹陷部的深度还深，则即使前述空间的底部的包层部分的厚度变薄，也可避免凹陷部的底部上的包层部分的厚度变薄至小于规定的厚度，光不易从波导芯漏掉。
本发明还有的另一个实施方式优选在本发明的光波导中使前述空间的侧壁面倾斜放置，所述光波导在界面上形成具有凹陷部的多个包层部分，从基板的上方将芯材滴入，采用模面将该芯材摊开使芯材填充前述凹陷部，形成波导芯，特别是将前述包层部分分别地切断而形成。由于使前述空间的侧壁面倾斜放置，所以在流向前述空间内的波导芯树脂内部不易产生气泡，同时可以将包层部分成型时的起模性保持良好。特别是当采用模面将芯材摊开使芯材填充在各波导芯内部时，从凹陷部溢出浇注到前述空间的芯材，可以再上升到空间的倾斜面上，顺利地流出，很容易将其空间的外侧的凹陷部填充。因此，将芯材摊开在多个包层部上，将芯材填充在各凹陷部的工艺能够很好地保持芯材的流动性，从而波导芯的成型性良好。特别是，如果使前述空间的侧壁面倾斜放置，在形成包层部分时，可以缓和在包层部分和压模等之间产生的应力集中，从而能够防止包层部分的光学特性不均匀。
如果由本发明的光波导和作为该光波导的连接装置的连接器组成光通信部件，由于降低了光波导的光泄漏，从而可以制造出信号损失少的光通信部件。
本发明第一方面的光波导的制造方法是在包层板的表面设置用以形成波导芯的凹陷部，将空间预先设置在包层板的表面或压模的模面上，将芯材向包层板的前述凹陷部供给之后，使压模的模面和前述包层板相互挤压，从而在前述凹陷部内形成波导芯，同时将位于前述凹陷部与前述空间的中间、被夹在包层板和压模中的芯材排到前述空间。这里所说的压模不限于反复使用的压模(成型模具)，也可以如第二包层部件所示，在形成波导芯后，直接作为光波导的一部分使用。
本发明第一方面的光波导的制造方法，由于在与形成波导芯的凹陷部邻接之处、夹在包层板与压模之间的芯材，可以向空间流动排出，所以芯材的厚度能迅速地变薄。因此，可以缩短波导芯成型工艺所用时间同时制造出光泄漏少的光波导。
本发明第二方面的光波导的制造方法是在压模的模面上设置用以形成波导芯的凹陷部，将空间设置在包层板的表面或者压模的模面上，将芯材向压模的前述凹陷部供给后，使压模的模面与前述包层板相互挤压，从而在前述凹陷部内形成波导芯，同时，将位于前述凹陷部与前述空间中间、被夹在包层板与压模中的芯材排到前述空间。
本发明第二方面的光波导的制造方法也是由于在与形成波导芯的凹陷部邻接之处、被夹在包层板与压模之间的芯材，可以向空间流动排出，所以芯材的厚度能迅速地变薄。因此，可以缩短波导芯成型工艺所用时间同时制造出光泄漏少的光波导。
根据本发明的实施方式，亦可以将包层板成型在玻璃板等支撑板上。如果将包层板成型在玻璃板等支撑板上，则包层板还可以通过压模等成型。
根据本发明还有的另一个实施方式，亦可以一体成型多个光波导，在该光波导的耦合体上形成用以使芯材排出的空间。也就是说，在薄板上等将多个光波导一次制作的情况下，不只是在光波导内部设置空间，也可以在光波导的外侧区域设置空间。
以上介绍的本发明的构成要素，在可能的范围内可以组合。


图1(a)是本发明的一个实施方式的光波导的截面图，(b)是表示在同一光波导的凹坑内残留空间的状态的截面图。
图2(a)(b)(c)是说明同上的光波导中所使用的包层板的各种形状的透视图。
图3(a)(b)(c)是说明采用压模制作包层板的工艺的透视图。
图4(a)(b)(c)(d)是说明采用同上的包层板制造光波导的工艺的透视图。
图5(a)(b)(c)(d)是说明将涂敷透明树脂的包层板不产生气泡、通过压模进行加压的方法的截面图。
图6是说明形成光波导的薄板上的凹坑的形成方法的平面图。
图7是说明形成光波导的薄板上的凹坑的另一个的形成方法的平面图。
图8是说明形成光波导的薄板上的凹坑的再一个的形成方法的平面图。
图9是通过图8的A-A截断的透视图。
图10(a)(b)(c)(d)是说明将透明树脂向各凹槽内摊开、形成波导芯的工艺的图。
图11(a)(b)(c)(d)是说明本发明的另一个实施方式的光波导的制造方法的截面图。
图12(a)(b)(c)(d)(e)是说明本发明再一个实施方式的光波导的制造方法的截面图。
图13(a)(b)(c)(d)(e)(f)是说明本发明又一个实施方式的光波导的制造方法的截面图。
图14(a)(b)(c)(d)是说明本发明再一个实施方式的光波导的制造方法的截面图。
图15(a)(b)(c)(d)(e)是说明本发明又一个实施方式的光波导的制造方法的截面图。
图16(a)(b)(c)(d)是说明本发明再一个实施方式的光波导的制造方法的截面图。
图17(a)(b)(c)(d)是表示光波导的其他结构的截面图。
图18(a)(b)(c)(d)是表示波导芯分支、耦合的多模光波导的各种形态的平面图。
图19是形成多个光波导的薄板的透视图。
图20是表示具有曲线状波导芯4的光波导的透视图。
图21(a)表示本发明另一个实施方式的平面图，(b)是沿着(a)的B-B线放大的截面图。
图22是说明本发明再一个实施方式的光波导的制造方法的概略图。
图23是表示用以在图22所示的下包层板上预设凹槽或凹坑的装置的概略图。
图24是通过图23的装置成型的下包层板的截面图。
图25(a)是表示用以在图22所示的下包层板上预设凹槽或凹坑的另一个装置的概略图，(b)是通过该装置成型的下包层板的截面图。
图26是说明本发明又一个实施方式的光波导的制造方法的概略图。
图27(a)(b)(c)(d)是说明本发明再一个实施方式的光波导的制造方法的截面图。
图28(a)(b)(c)都是表示又一个实施方式的光波导的制造方法的中间工艺的截面图。
图29是本发明再一个实施方式的光波导的截面图。
图30(a)(b)都是在包层板的上面形成多根波导芯的光波导的截面图。
图31(a)是本发明另一个实施方式的光波导的截面图，(b)是表示刚刚形成下包层部的样子的概略截面图。
图32是本发明另一个实施方式的光波导的截面图。
图33是表示与本发明有关的光收发装置的透视图。
图34是表示与本发明有关的光控开关的结构的概略透视图。
图35是表示与本发明有关的另一个光控开关的结构的概略透视图。
图36是表示如图34所示的光控开关的具体结构的透视图。
图37是表示与本发明有关的衰减器的结构的透视图。
图38是表示AWG的光波导通道的结构的透视图。
图39是表示与本发明有关的通信系统的透视图。
图40(a)(b)是在同上的通信系统中使用的光波导的平面图以及截面图。
图41是将图39的通信系统的一部分放大表示的透视图。
图42是表示与本发明有关的另一个通信系统的透视图。
图43是用以说明同上的通信系统的作用的截面图。
图44(a)(b)都是说明发光部与光波导的光耦合方法的其他例子的图。
具体实施例方式
(第一实施方式)图1(a)是表示本发明第一实施方式的光波导1的结构的截面图。该光波导1在包层板2的凹槽3上形成波导芯4。包层板2由折射率较高的透明树脂构成，在其上面的一部分上设置成为光波导波导芯的凹槽3。其次，在与包层板2上表面的凹槽3邻接的区域上形成平坦部5，在相对于凹槽3被平坦部5隔开的区域，位于包层板2的上表面形成比较大的凹坑6。在凹槽3内埋入比正采用的透明树脂的折射率还高的透明树脂，形成波导芯4，将平板状的上包层部7粘贴在包层板2的上表面上。波导芯4的宽度和高度，如果为单模光波导则最好在6μm左右。波导芯4通过比在上包层部7和包层板2上使用的透明树脂的折射率还高的树脂形成。即使上包层部7的透明树脂与包层板2的透明树脂为不同的树脂也无妨，希望采用同种树脂。
当然平坦部5的上表面与上包层部7的下表面贴紧是理想的，但是形成波导芯4的透明树脂8可以在其间薄薄地延伸。但是上包层部7与平坦部5之间的透明树脂8的厚度和平坦部5的宽度L必需分别具有在波导芯4内传输的光(信号)不通过透明树脂8从波导芯4向凹坑6侧泄漏的程度的薄度和宽度。例如作为上包层部7与平坦部5之间的透明树脂8的厚度要小于3μm，最好小于1μm。其次，平坦部5的宽度应大于5μm，小于5mm，比如可以为50μm左右。
凹坑6是用以吸收在形成波导芯4时的多余的树脂8的空间，即可以如图1(a)所示，将透明树脂8填充在凹坑6内，也可以如图1(b)所示，将留下部分空间。因此，凹坑6内最好设有仅能吸收从凹槽3挤出的透明树脂8的空间。例如凹坑6的容积最好比凹槽3的容积还大。或者，凹坑6的深度最好大于10μm，比如可以为30μm。另外，凹坑6在图1(a)(b)中成矩形，但也可以如图2(a)所示，使凹坑6的侧壁面倾斜，或如图2(b)所示，在凹坑6的底面加上锥度成倾斜面，或如图2(c)所示，由圆形等坡度小的曲面构成。
而且，如图1所示的光波导1可以是最终产品亦可为中间产品。也就是说，可以以图1所示的形状直接作为光波导的产品使用，或者，例如将在图1所示的点线C的位置上截断、去掉凹坑6的部分作为最终产品(因此，此种情况下，光波导的最终产品上没有凹坑6)。
图3(a)(b)(c)是说明采用压模9制作包层板2的工艺的透视图。图4(a)(b)(c)(d)是说明采用该包层板2制造光波导的工艺的透视图。压模9采用合成树脂或金属制作，在压模9的下表面形成与前述包层板2相同形状(与包层板2成凹凸反向的形状)的凹陷部10。于是，如图3(a)所示，将用以形成包层板2的透明树脂(紫外线固化型包层树脂)11涂敷到玻璃板12上之后，从透明树脂11的上方将压模9挤压到玻璃板12上，将透明树脂11夹在压模9的凹陷部10与玻璃板12之间，将透明树脂11在整个凹陷部10内摊开。接着，如图3(b)所示，使紫外线从下侧通过玻璃板12，照射在紫外线固化型的透明树脂11上，使透明树脂11固化。透明树脂11固化后使压模9从玻璃板12剥离，如图3(c)所示，将包层板2成型在玻璃板12的上面。在这样成型的包层板2的上面，如前所述在凹槽3两侧，形成平坦部5和凹坑6。
然后，如图4(a)所示，使包层板2从玻璃板12剥离后(或者也可以直接将玻璃板12留在包层板2的下面)，如图4(b)所示，在包层板2的表面涂敷作为芯材的透明树脂8(紫外线固化型波导芯树脂)。并且还可以取代涂敷，通过填充、注入、滴入、旋涂或者浸涂等方法，将透明树脂8供给到包层板2的表面。此时，透明树脂8可以涂敷在包层板的整个面上，也可以只供给到凹槽3内或者平坦部5上。另外，可以将透明树脂8填充在凹坑6内进行涂敷(凹坑6的侧壁面打开时)，也可以将凹坑6内作为空间进行涂敷(例如不在凹坑6内涂敷)。将透明树脂8涂敷在包层板2的整个面上时，可以将表面涂敷得平整，如图4(b)所示，不产生表面台阶。
然后，从透明树脂8的上方将平板状地压模13向包层板2上挤压进行加压，如图4(c)所示，将平坦部5的上部的透明树脂8摊薄。此时，要使压模13与透明树脂8之间不产生气泡，采用如图5所示的方法是有效的。也就是，如图5(a)所示，将与透明树脂8相同的透明树脂8a滴到涂敷于包层板2的表面的透明树脂8的中央部，在压模13的下表面也下垂附着与透明树脂8相同的透明树脂8b。接着，使压模13下降，如图5(b)所示，使在压模13的下表面下垂着的透明树脂8b的顶端与位于包层板2的上部突起的透明树脂8a接触，再将压模13压下去，如图5(c)所示，透明树脂8a、8b从接触处向压模13与透明树脂8之间的空间蔓延，如图5(d)所示，压模13与透明树脂8之间不产生气泡，充满透明树脂8(8a、8b)。
而且，为了防止气泡侵入，可以将上述方法并用或取代上述方法，采用一边挤压压模13一边使之向水平方向移动的方法也是有效的。其次，图5中在形成单体光波导时，显对防止气泡产生的方法进行了说明，一般大多是在薄板等上一次制作多个光波导(参照图6及其说明)。此种情况下为了防止气泡的产生最好不使透明树脂8a、8b粘附在各光波导上，而在薄板的中央部分别使透明树脂8a、8b附着在包层板侧和压模下表面，透明树脂8a、8b从薄板的中心向其周围蔓延。
这样，如图4(c)所示，在压模13与包层板2之间对透明树脂8加压、挤压时，凹槽3内就被透明树脂8填满，形成波导芯4，同时，多余的透明树脂通过平坦部5与压模13之间的间隙排到凹坑6内，最后在平坦部5与压模13之间的透明树脂8也变成非常薄的层(例如厚度为小于3μm最好为小于1μm的层)之前将其压扁。
通常，树脂的厚度变得越薄，其流速和流量就越低(少)，流动性差，因而，树脂的厚度变得越薄，将其厚度变得更薄所需的时间变得越来越长。具体的说，如果设夹在压模13的下面与平坦部5之间的透明树脂8的厚度为h、透明树脂8的粘度为μ、加在透明树脂8上的挤压力为Δp、透明树脂8的排出宽度(平坦部5的长度)为b、透明树脂8的排出长度(平坦部5的宽度)为L，则被挤压的透明树脂8通过压模13与平坦部5之间的间隙流出的流量Q，可以用以下的公式(1)表达。Q=bh313μLΔP---(1)]]>如上述公式(1)所示，由于流量Q与透明树脂8的厚度h3次方成比例，所以当透明树脂8的厚度变薄时，通过压模13与平坦部5之间的间隙，几乎不流动。因此，如果通过将平坦部5的宽度L变短来提高透明树脂8的流动性，就可以将透明树脂8迅速变薄。但是，如果平坦部5的宽度L过短，则波导芯4内的光就很可能通过平坦部5上的透明树脂8泄漏。因此，优选将平坦部5的宽度L设计为大于5μm并小于5mm。这样，平坦部5与压模13之间的多余的透明树脂8就会通过平坦部5的区域，排到凹坑6侧，而且由于凹槽3十分深，即使用压模13加压，凹槽3内的透明树脂8的流量也不低，从而可以在凹槽3内迅速地流动，并在凹槽3内均匀地分布。
这里，采用6英寸的基板，在凹陷部的两侧形成宽度L为500μm的平坦部，以在其外侧形成凹坑的本发明的模型和在凹陷部的两侧形成充足宽度的平坦部、不设置凹坑的以往模型为对象，分别涂敷粘度为160cp的树脂，假设用压模挤压并加上180kg的负荷，通过模拟求出将树脂变薄至规定的膜厚为止所要的时间，其结果分别如下①树脂的厚度从4μm变为3μm所需的时间以往模型约2小时本发明模型约0.1秒②树脂的厚度从3μm变为2μm所需的时间以往模型约4.6小时本发明模型约0.2秒③树脂的厚度从2μm变为1μm所需的时间以往模型约15.5小时本发明模型约0.6秒④树脂的厚度从1μm变为0.5μm所需的时间以往模型约66小时本发明模型约2.5秒从而，根据本发明的结构，将膜厚变为所希望的薄度所要的时间与以往的情况相比较大致为以往的1/90000倍。
因此，此工艺时，通过对透明树脂8充分加压，将夹在平坦部5与压模13之间的透明树脂8的厚度充分变薄，薄至在波导芯4内传输的光信号通过透明树脂8的层，不致向外部泄漏(特别优选在压模13与平坦部5之间不残留透明树脂8)，从而能够通过复制法(模压法)在短时间内很容易地制造出不引起波导芯4的填充不足并且不可能将光泄漏(信号损失)的光波导1。
这样，将覆盖平坦部5的表面的透明树脂8充分变薄后，从包层板2的背面一侧向紫外线固化型的透明树脂8照射紫外线，使透明树脂8固化。在压模13采用透光型的材质时，也可以从压模13的上方向透明树脂8照射紫外线，使透明树脂8固化。这样，在用压模13挤压透明树脂8的状态下，如果使透明树脂8固化，具有使透明树脂8的固化收缩减小的效果。
接着，将压模13从包层板2剥下后，如图4(d)所示，通过旋涂法或浸涂法等，在固化的透明树脂8上涂敷透明的紫外线固化型包层用树脂14，从而得到以通过照射紫外线使包层用树脂14固化，使上包层部7紧贴在透明树脂8的上表面上为目的的光波导1。
在以上的说明中，对一个光波导1的情况进行了介绍，而在实际的制造工艺中，一次制作多个光波导，在最终工艺上再分割成单个光波导。例如，在图6所示的实施方式中，使多个光波导1A相互隔开、配设在一块大的玻璃板(薄板)或包层板等上。但是，这里所指的光波导1A由波导芯4(凹槽3)与平坦部5构成，亦可以不包括凹坑6。在形成光波导1A的区域外的几乎整个区域上形成凹坑6(图6中将形成凹坑6的区域用斜线表示。图7、图8也相同)，特别是，直达基板的外圆边缘，在基板外圆面上向外部开放。当向包层板供给透明树脂8时，控制、调整透明树脂8的涂敷量，以不从基板漏出是重要的，如果是图6所示的结构，多余的透明树脂8就从基板的边缘排出。而且，通过将凹坑6开放在基板边缘，凹坑6内的透明树脂8的压力不升高，从而可以顺利地使不要的透明树脂8从凹槽3或平坦部5排出。
并且，凹坑6不一定如图6所示，做成格子状进行纵横连接，也可以如图7所示，只在一个方向上连续。
另外，凹坑6不一定要连续连接，也可以如图8所示，宛如小池塘分散在整个基板的状态。此时的A-A线的截面的透视图如图9所示。当采用图8中将透明树脂8涂敷在包层板2的整个面上、通过上包层部7压扁的方法时，很可能在透明树脂8或波导芯4与上包层部7之间混入气泡。为此，多数情况是将透明树脂8下滴到具有多个光波导面积的包层板2的中央部上，用上包层部7将其压扁，透明树脂8从中央部向周围部分蔓延，同时，使透明树脂8将各凹槽3填充。
另外，当滴入到中央部的透明树脂8蔓延时，从凹槽3被压出、流到凹坑6内的透明树脂8又得被压到位于其外侧的凹槽3，然而，当凹坑6的边缘成为垂直面时，透明树脂8被凹坑6的侧壁面阻止，使透明树脂8的流动性变差，恐怕会在透明树脂8卷入气泡。
再有，当凹坑6的边缘为垂直面时，包层板2的厚度就急剧变化，因此，用压模挤压使包层板2成型时，在包层板2的界面(即形成凹槽3的厚度较大的区域的表面)中与凹坑6的侧壁面邻接的端部区域就会产生应力集中，应该是垂直面的侧壁面就会弯曲成凸起状或凹陷状，产生不均匀地变形。因而，包层板2会发生变形，而且，其变形的方式也很难预测。并且，当包层板2的侧壁面产生变形时，很难使压模剥离，如果勉强地使之剥离，会伤害包层板2，很可能产生粉尘。另外，如果包层板2中形成凹槽3的区域产生变形，则波导芯形状也变形，会成为由于产生光泄漏等损失导致特性改变的原因。其次，如果包层板2上产生应力集中时，就会产生光波导的偏光依存性，PDL(Polarization Dependent Loss)特性恶化等光学特性变得不均匀，从而外观呈现异常，很可能加大由于温度变化而导致的特性改变。
因此，在本实施方式中，如图10(a)所示，通过使凹坑6的外圆周的侧壁面6a倾斜，来改善透明树脂8的流动性。也就是，如图10(a)所示，将透明树脂8下滴到包层板2的中央部，当用上包层部7从上方挤压透明树脂8时，用填充在凹槽3中的透明树脂8来形成波导芯4。如图10(b)所示，当从凹槽3溢出的大部分透明树脂8沿着凹坑6的倾斜面流到凹坑6内，再将透明树脂8蔓延时，如图10(c)所示，凹坑6内的透明树脂8就顺利地攀升到倾斜面上，流到邻接的凹槽3内，将凹槽3内填充。通过这样反复的动作，如图10(d)所示，将透明树脂8填充在包层板2的全部凹槽3内，形成波导芯4，通过照射紫外线使透明树脂8发挥效应后，切断成单个，从而得到单个光波导1。
使凹坑6的侧壁面6a向外侧沿斜上方倾斜时，在通过模压法将包层板2成型时，可以改善压模的剥离性，使包层板2容易从压模剥离(参照图31(b))。如果压模的剥离性变好，则不只包层板2的成型容易进行，也不会由于压模的角将包层板2擦伤而伤到包层板2，从而能够避免受伤和附着粉尘，使光波导的成品率提高。另外，在透明树脂8蔓延时，也能够消除在凹坑6的角落中浸入空气的可能性。
使凹坑6的侧壁面6a倾斜时，可以将形成包层板2时的树脂变形变得均匀，从而可控制在包层板2内产生的应力。其结果，包层板2内部的光学性质也变得均匀，可以改善聚合体光波导的弱点即温度特性，提高光波导的可靠性。另外，由于可以控制包层板2的应力，所以可以防止包层板2产生裂缝，从而可以控制成型时的变形。
如上所述，通过使凹坑6的侧壁面6a倾斜，透明树脂8可以顺利地蔓延到整个包层板2上，从而可以高成品率地制造质量好的光波导1。
作为凹坑6的侧壁面6a的倾斜度，相对与包层板2垂直的法线的倾斜度应大于7°。要使压模的剥离性变好，倾斜度应大于30°，然而，如果凹坑6的侧壁面6a的倾斜度太大，包层板2就会变为大面积，所以10°～15°之间是最适合的。另外，凹坑6倾斜的侧壁面6a不必是平面，是弯曲面也无妨。
这里，对凹坑6为各个独立的情况下的凹坑6的侧壁面6a的倾斜的固化进行了说明，然而从上述理由可以看出，即使如图6或图7所示邻接的凹坑6是连接的，也可以通过使凹坑6的侧壁面6a倾斜，产生这样的效果，即透明树脂8容易从凹坑6向凹槽3流动。
而且，在上述实施方式中，是用压模加压将平坦部5的上的透明树脂8变薄，然而也可以使用已成型的上包层部7或者在下表面形成上包层的基板将透明树脂8压扁至薄。根据这样的方法，由于不需要压模13，所以可以减少工序。其次，在上述实施方式中，是使用紫外线固化型的透明树脂8、11或包层用树脂14，也可以代之以采用热固化型树脂。还有，形成包层板2的工艺，也可以不采用使用压模9的复制法，而通过热冲压或浸蚀法进行包层板2的成型。另外，作为波导芯用的透明树脂8或包层用的透明树脂11以及包层用树脂14，可以采用PMMA(异丁烯)、photo-PCB(光固化型聚氯联二苯)、脂环族环氧树脂、光阳离子聚合引发剂、丙烯酸酯树脂(含Si、F)、光游离基聚合引发剂、氟化聚酰亚胺等(不只限于光固化型。另外，作为波导芯用的透明树脂8所用的物质必须采用比作为包层用的透明树脂11或包层用树脂14所用的物质的折射率较大的物质。)。
还有，由于压模13采用柔软的材质形成，所以即使包层板2上存在少许的翘曲、弯曲、凹凸，也可以将包层板2的表面挤压均匀。
另外，最后也可以不设置上包层部7，以将压模13剥下的状态作为光波导的最终产品。此种情况下，空气起到包层的作用。(第二实施方式)图11(a)(b)(c)(d)是说明本发明的另一个实施方式的光波导15的制造方法的截面图。此实施方式是，例如在通过图3的工艺将具有凹槽3、平坦部5、凹坑6的包层板2制作(图11(a))之后，将紫外线固化型的透明树脂8下滴到该包层板2上(图11(b))。接着，用压模13挤压包层板2上的透明树脂8，使透明树脂8填充在凹槽3内，同时，将平坦部5上的透明树脂8延伸减薄，并将多余的透明树脂8排到凹坑6侧(图11(c))。施加用以使平坦部5与压模13之间的透明树脂8的膜厚变成所希望的膜厚的规定的压力，经过规定时间后，从包层板2的背面一侧向透明树脂8照射紫外线，使之固化。透明树脂8一固化就将压模13剥下，在透明树脂8上涂敷紫外线固化型的包层用树脂14，照射紫外线使之固化(图11(d))。
此种情况同样为了防止气泡的产生，也可以如图11(b)所示，使透明树脂8在包层板2上隆起，另一方面，也使相同的透明树脂下垂附着在压模13的下表面(参照图5)。另外，还可以在用压模13挤压后，水平地移动压模13。(第三实施方式)图12(a)(b)(c)(d)(e)是说明本发明又一个实施方式的光波导16的制造方法的截面图。此实施方式是，例如在通过图3的工艺将具有凹槽3、平坦部5、凹坑6的包层板2制作(图12(a))之后，将紫外线固化型的透明树脂8滴到该包层板2上(图12(b))。接着，轻轻地将包层板2旋涂或向透明树脂8吹气，从而使透明树脂8在包层板2上蔓延(图12(c))。用压模13挤压包层板2上的透明树脂8，使透明树脂8填充在凹槽3内，同时，使平坦部5上的透明树脂8延伸减薄，并将多余的透明树脂8排到凹坑6侧(图12(d))。通过旋涂或吹气，使透明树脂8蔓延，从而在凹坑6内形成空间，因此，当用压模13将透明树脂加压时，平坦部5上的透明树脂8容易向有空间的区域(凹坑6)移动，平坦部5上的透明树脂8的膜厚能够迅速变薄。而且，如果凹坑6的深度形成得较深则效果更好。接着，施加用以使平坦部5与压模13之间的透明树脂8的膜厚变成所希望的膜厚的规定的压力，经过规定时间后，从包层板2的背面一侧向透明树脂8照射紫外线，使之固化。透明树脂8一固化就将压模13剥下，在透明树脂8上涂敷紫外线固化型的包层用树脂14，照射紫外线使之固化(图12(e))。(第四实施方式)图13(a)(b)(c)(d)(e)(f)是说明本发明再一个实施方式的光波导17的制造方法的截面图。此实施方式是，用压模9挤压滴到玻璃板12上的透明树脂11(图13(a))，通过向透明树脂11照射紫外线，在玻璃板12的上面形成包层板2(图13(b))。在包层板2的上表面形成凹槽3、平坦部5和凹坑6。然后，将紫外线固化型透明树脂8滴到此包层板2上(图13(c))。接着，用压模13挤压包层板2上的透明树脂8，使透明树脂8填充在凹槽3内，同时，将平坦部5上的透明树脂8延伸减薄，并将多余的透明树脂8排到凹坑6侧(图13(d))。然后，施加用以使平坦部5与压模13之间的透明树脂8的膜厚变成所希望的膜厚的规定的压力，经过规定时间后(图13(e))，从包层板2的背面一侧向透明树脂8照射紫外线，使之固化。透明树脂8一固化就将压模13剥下，在透明树脂8上涂敷紫外线固化型的包层用树脂14，照射紫外线使之固化(图13(f))。
象这样制作的光波导，在包层板2上就没有必要设置凹坑6，可以将其设置在例如包层板2的外侧位于玻璃板12的上部等处。(第五实施方式)图14(a)(b)(c)(d)是说明本发明又一个实施方式的光波导18的制造方法的截面图。此实施方式是，如图14(a)所示，在制造后最初的包层板2上，其凹槽3与凹坑6之间形成三角形，其上端成为尖端部19，不形成平坦部5。将紫外线固化型的透明树脂8滴到该包层板2上后(图14(b))，用压模13挤压包层板2上的透明树脂8，使透明树脂8填充在凹槽3内。同时，用压模13的挤压力将凹槽3的两侧的尖端部19压扁从而在凹槽3的两侧形成平坦部5。并且，将平坦部5上的透明树脂8延伸减薄，并将多余的透明树脂8排到凹坑6侧(图13(d))。然后，从包层板2的背面一侧向透明树脂8照射紫外线，使之固化。透明树脂8一固化就将压模13剥下，在透明树脂8上涂敷紫外线固化型的包层用树脂14，照射紫外线使之固化(图13(f))。
图15(a)(b)(c)(d)(e)是说明本发明再一个实施方式的光波导20的制造方法的截面图。此实施方式是，在玻璃板12上涂敷紫外线固化型透明树脂11之后(图15(a))，用压模9从上方挤压使透明树脂11成型(图15(b))。这里采用的压模9在凹坑成型部21的下端突起设置宽度较小凸起部22。因此，在使压模13挤压透明树脂11时，凸起部22的前端就进入到透明树脂11中，触到玻璃板12，将压模13与玻璃板12之间的距离保持在规定距离，从而可以确保透明树脂11的厚度精度。
一旦形成厚度精度较好的包层板2，就通过玻璃板12向透明树脂11照射紫外线，使包层板2固化，包层板2一固化就将压模13从包层板2剥下。接着，在包层板2上涂敷透明树脂8(图15(c))，用压模1 3从上方挤压、将平坦部5上的透明树脂8延伸减薄，同时，将多余的透明树脂8排到凹坑6(图15(d))，通过玻璃板12向透明树脂8照射紫外线，使透明树脂8固化。这样在凹槽3内一形成波导芯4，就使压模13从透明树脂8剥离，使包层用树脂14涂敷固化在透明树脂8上，形成上包层部7(图15(e))。
如此制造的光波导20，由于包层板2的厚度精度提高了，所以提高了从玻璃板12的表面到波导芯4的高度精度，从而与光纤的定位变得容易进行。(第六实施方式)图16(a)(b)(c)(d)是说明本发明又一个实施方式的光波导23的制造方法的截面图。此实施方式是，在压模13上设置凹坑6。也就是说，如图16(a)所示，在此实施方式中采用的包层板2上只设置凹槽3与平坦部5，不设置凹坑6。在紫外线固化型透明树脂8滴到该包层板2上之后，从上方用压模挤压(图16(b))。在压模13的下表面，在与包层板2的凹槽3仅偏移一定距离的位置上形成凹坑6。因此，在如此结构的光波导中，在包层板2的表面中与凹坑6对应的区域和凹槽3之间的区域成为平坦部5。即使是这样的结构，在形成波导芯4时，由于平坦部5上的多余的透明树脂8可以排到压模13的凹坑6内，所以，平坦部5的透明树脂8可以迅速地变薄。
从包层板2的背面一侧照射紫外线，使透明树脂8固化后，通过照射将压模13从透明树脂8剥离，在透明树脂8上形成上包层部7。此时，当凹坑6内的透明树脂8没有与压模13一起剥离，残留在包层板2上时，光波导23的结构变成如图16(c)所示。另外，当凹坑内的透明树脂8与压模13一起剥离时，光波导23的结构变为如图16(d)所示。
虽然没有图示，但是也可以在包层板2与压模13两方都设置凹坑6。还有，此实施例中，表示具有多根波导芯4的光波导，但是波导芯4只有一根也无妨。另外，在其他的实施方式的光波导中也可以将波导芯做成多个。(第七～十实施方式)图17(a)(b)(c)(d)是表示光波导的其他构造的截面图。图17(a)所示的实施方式是，使多个包层板2排列，从而形成用以将透明树脂8排放到各个包层板2之间的空间24。此实施方式是在将透明树脂8滴到各包层板2上之后，用压模13或者成型品的上包层部7进行挤压时，由于平坦部5(包层板2的上面)的透明树脂8向空间24排放，所以能够迅速地将包层板2的上面的透明树脂8变薄。而且，此空间24可以是将各个包层板2进行排列时各包层板2之间的空间，当包层板2为薄板状时，上述空间24也可以通过在包层板2的耦合体(薄板)上打开开口而形成。
图17(b)所示的实施方式是把多个压模13或成型品的上包层部7排列，从而形成用以使透明树脂8排到他们之间的空间24。此实施方式中，在包层板2上涂敷透明树脂8之后，当用压模13或成型品的上包层部7挤压时，由于平坦部5(包层板2的上面)的透明树脂8向空间24排放，所以可以迅速地将包层板2的上面的透明树脂8变薄。
其次，图17(c)所示的光波导25，其凹坑6不向两侧开放，而是关闭。即使是这样的结构，当波导芯4成型时，也可以不成问题地将透明树脂8排到凹坑6内。
另外，在图17(d)所示的光波导26中，将包层板2的平坦部5加上锥形，相对于上包层部7的下表面倾斜。这样，平坦部5就不必要与上包层部7的下表面平行。但是，优选不要太过倾斜，应该限于在某种程度的距离(防止光泄漏所要的宽度)上能够保持透明树脂8的膜厚较薄倾斜的程度。例如平坦部5的两侧上的高度差最好小于3μm。(第十一实施方式)以上对单模光波导进行了说明，接下来介绍多模光波导。图18(a)(b)(c)(d)中，表示波导芯4分支、耦合的多模光波导的例子。如果是这样的多模光波导，波导芯4的宽度以及深度最好为数10μm左右。
首先，图18(a)(b)(c)(d)所述的实施方式中，一方面波导芯4为一根，另一方面设有分支、波导芯4为二根的Y字型的波导芯形状。其中在图18(a)的光波导27中，将平坦部做成与光波导的芯片形状大致相同的形状，或与其相近的形状，在其外圆周上形成凹坑6。其次，在图18(b)的光波导28中，要根据波导芯4的形状形成平坦部5，在其外圆周上形成凹坑6。还有，图18(c)的光波导29中，在波导芯4蔓延的一侧将平坦部5的宽度呈阶梯状地扩大。在图18(d)的光波导30中，与波导芯4邻接，将多个凹坑6做成小岛状，将波导芯4以及凹坑6以外的区域作为平坦部5。这些光波导27～30中，波导芯4的端面没有露出，而是通过切割将各光波导27～30的端部剪断，从而将波导芯4的端面露出。
如图19所示，当在薄板上将多个光波导(例如象图19(d)那样的光波导30)一次成型时，如果邻接的光波导之间的波导芯4的端部彼此的距离比用在切割的刀片的宽度(刃厚)窄的话，则当采用切割将光波导分割成单个时，就能同时露出波导芯4的端面。或者如图17所示，直接将波导芯4的两端封闭在包层板2内，不对波导芯进行切割，也可以做为光波导。(第十二实施方式)图20所示的是具有曲线状波导芯4的光波导31，在包层板2的表面，沿着波导芯4的弯曲部分设置圆形乃至椭圆形的凹坑6。(第十三实施方式)图21(a)表示本发明又一个实施方式的平面图，(b)是沿着(a)的B-B线放大的截面图。此实施方式表示不必将凹坑6设置在一个一个的光波导32内，可以沿着光波导彼此之间的边界或者只在边界的一部分上设置凹坑6。即使是这样的结构，如图21(b)所示，通过将凹坑6设置在与各波导芯4邻接的位置上的单侧，也可以吸收多余的透明树脂8。(第十四实施方式)图22是说明本发明再一个实施方式的光波导的制造方法的概略图。此实施方式中，采用薄膜状或者薄板状的材料构成包层板2以及上包层部7。成为包层板2的下包层板33通过辊子34a被输送到挤压辊35a、35b之间。在使下包层板33与上包层板36重合的状态下通过，被输送到挤压辊35a、35b内，在此之前，将波导芯用的透明树脂8涂敷在下包层板33上。并且，涂敷透明树脂8的下包层板33与上包层板36通过挤压辊35a、35b被施加均匀的压力，将透明树脂8蔓延在两板33、36之间。接着，向从挤压辊35a、35b出来的两板33、36照射紫外线，使透明树脂8固化，可以连续制造光波导。将连续制造出的光波导通过截断器等在规定位置上被截断。根据这样的方法，通过连续的工艺可以快速地生产光波导，并且通过设置用以将树脂排到两板33、36上的凹坑6，可以生产质量好的光波导。
图23是表示用以在图22所示的下包层板33上预设凹槽或凹坑的装置的概略图。在一对挤压轧辊37a、37b中，在一个挤压轧辊37a、37b的外圆周面上，沿着圆周方向围绕外圆面设置用以在下包层板33上形成凹槽3或凹坑6的突条38。因此，当表面上涂敷透明树脂11的下包层板33通过挤压轧辊37a、37b之间时，如图24所示，在下包层板33的表面的透明树脂11上连续形成凹槽3和凹坑6，并通过照射紫外线使透明树脂11固化。
为在下包层板33上预设凹槽3和凹坑6，如图25(a)所示，可以在一个挤压轧辊37a的外圆周面上，沿着轴心方向形成用以在下包层板33上形成凹槽3或凹坑6的突条39。此种情况下，当在表面上涂敷了透明树脂11的下包层板33通过挤压轧辊37a、37b之间时，如图25(b)所示，与下包层板33的表面的透明树脂11隔出间隔，形成凹槽3和凹坑6，通过照射紫外线使透明树脂11固化。(第十五实施方式)图26是说明本发明又一个实施方式的光波导的制造方法的概略图。此实施方式是，将上面涂敷了透明树脂11的下包层板33输送到一对轧辊37c、37d之间，在第一冲压部P1，对透明树脂11进行模压并照射紫外线，从而形成凹槽3或平坦部5以及凹坑6等，并且在下包层板33上形成包层板2。接着，在将透明树脂8供给到包层板2上后，在波导芯成型部P2，通过压模挤压透明树脂8并照射紫外线，从而形成波导芯4，同时，将多余的透明树脂8排到凹坑6内。然后，在将包层用树脂14供给到固化的透明树脂8上后，在上部包层成型部P3，挤压包层用树脂14并照射紫外线，从而形成上包层部7。通过此方法，也可以连续地制作光波导。(第十六实施方式)图27(a)(b)(c)(d)是说明本发明再一个实施方式的光波导的制造方法的截面图。此方式是采用模具41的方法，如图27(a)所示，在模具41上设置用以形成波导芯4的凹槽42，在其两侧形成平坦部43，在其两侧再形成凹坑44。将紫外线固化型透明树脂8滴到该模具41之上(图27(b))，用成型品的包层板2从上方挤压透明树脂8。此时，如图27(c)所示，通过对包层板2充分加压，将平坦部5上的透明树脂8充分变薄，并将多余的透明树脂8排到凹坑6内。这样，当将形成的光波导40从模具41脱模时，就得到如图27(d)那样的光波导40。
该光波导40中，在凹槽42上成型的波导芯4和在凹坑44上成型的凸起部45从平板状包层板2的上表面露出，在芯部4的上表面以及两侧壁面上形成空气包层。即使是这样的光波导40，由于波导芯4与凸起部45之间仅通过光不泄漏程度的非常薄的透明树脂8的层进行连接，所以波导芯4内的光信号不会向凸起部45侧泄漏，可以保证信号质量。(第十七～二十实施方式)图28(a)(b)(c)都是表示又一个实施方式的光波导的制造方法的中间工艺的截面图。图28(a)的实施方式是，在压模13的下表面形成波导芯成型用凹槽3和用以将透明树脂8排出的凹坑6以及用以在将透明树脂8排出的同时进行挤压变成非常薄的平坦部5。
在图28(b)的实施方式中，在压模13的下表面设置波导芯成型用的凹槽3，在包层板2的上表面设置用以将透明树脂8排出的凹坑6。在压模13下表面与包层板2上表面形成用以在将透明树脂8排出的同时进行挤压，使其变成非常薄的平坦部5。
在图28(c)的实施方式中，在压模13的下表面设置波导芯成型用凹槽3，在包层板2的上表面设置一侧的凹坑6，在包层板2的上表面与压模13的下表面之间设置另一侧的凹坑6。而且，在压模13下表面与包层板2上表面形成用以在将透明树脂8排出的同时进行挤压使其变成非常薄的平坦部5。
图29是本发明另一个实施方式的光波导的截面图。该光波导46在包层板2的上表面形成多根波导芯4，在包层板2的两端部设置凹坑6，在凹槽3彼此之间或凹槽3与凹坑6之间在包层板2的上表面形成平坦部5。如此实施方式所示，在形成多根波导芯4时，不必与各波导芯4一一对应地设置凹坑6，可以对应几根波导芯只设置一个凹坑6。
图30(a)也是在包层板2的上表面形成多根波导芯4，在波导芯4的区域的外侧，在上包层部7的下面设置凹坑6。另外，图30(b)也是在包层板2的上表面形成多根波导芯4，凹坑6设置在波导芯4与波导芯4的中间位在上包层部7的下表面。(第二十一实施方式)图31(a)是本发明又一个实施方式的光波导结构的截面图，图31(a)的实施方式是在包层板12上形成具有波导芯成型用的多个凹槽3的下包层部47，将波导芯成型用的透明树脂11填充在凹槽3内，形成波导芯4。其次在凹槽3的两侧形成比凹槽3的深度还深的凹坑6，凹坑6内可以积存从凹槽3溢出的透明树脂11。将上包层部48层叠在下包层板47的上面上。
图31(b)是表示形成上述下包层部47的制造工艺的一部分的图，将紫外线固化型包层树脂滴到玻璃板12上，用压模49从上面挤压，从而形成下包层部47，在对下包层部47照射紫外线，使下包层部47固化后，如图31(b)所示，将压模49从下包层部47剥离，从而在玻璃板12上形成下包层部47。
本发明的光波导是使芯材填充在凹槽3内，用压模的模面或已成型的下包层部47从上方进行挤压，在凹槽3内形成波导芯4，因此，为使在下包层部47的上表面和上包层部48之间残留的透明树脂层的厚度变薄，并且变成均匀的厚度，从而减少波导芯4的光泄漏，就必须形成高精度的下包层部47的平坦界面。由于下包层部47是如图31(b)所示成型的，所以为使下包层部47的界面形成得平坦，就必须将压模49保持水平直接挤压包层树脂。
然而，如果凹坑6的底面上的下包层部47的厚度(凹坑6的底面与玻璃板12的上表面之间的下包层部47的厚度)较厚，则用压模49挤压包层树脂时，由于挤压力不均匀，压模49容易倾斜，其结果，下包层部47的界面也很难做得平坦。
因此，此实施方式中，凹坑6的底面的下包层部47的厚度T非常薄。该厚度越薄越好(即0μm)，具体地讲，该厚度T要小于7μm，最好小于5μm。象这样，为使凹坑6的底面的下包层部47的厚度变得极小，在下包层部47成型时，要使劲地挤压压模49至几乎与玻璃板12的表面接触，因此，压模49要水平挤压，使下包层部47的凹坑6以外的部分(形成凹槽3的区域)的高度变得均一，下包层部47的表面是平滑的，成为水平的面。其次，为使凹坑6的底面的下包层部47的厚度变薄，在压模49的形状(例如排放槽的深度)上下功夫也是有效的。
因此，通过将下包层部47的表面平滑地进行加工得平坦，在凹槽3上填充波导芯4时，也水平地挤压波导芯4的表面，从而可以将从波导芯4泄漏的光减少。特别是，通过将波导芯4上下方向的偏差减少，还可以降低光纤阵列与波导芯4的端面耦合时的耦合损失。
另一方面，当凹坑6的底面的下包层部47的厚度变得极小时，如果凹坑6的深度D与凹槽3的深度d相等，则凹槽3的底面的下包层部47的厚度也变得极薄，传输到波导芯4内的光从波导芯4的底面透过下包层部47很可能向玻璃板12侧泄漏。
因此，本发明的该实施方式中，凹坑6的深度D与凹槽3的深度d相比要非常深。具体地讲，凹槽3的深度为6μm左右，则凹坑6的深度D要大于10μm，最好大于15μm，更理想的要在20μm左右。结果，即使凹坑6的底面的下包层部47的厚度变薄，也能避免凹槽3的底面的下包层部47的厚度变薄，从而可以减少传输到波导芯4内的光泄漏。(第二十二实施方式)图32是本发明再一个实施方式的光波导的截面图。此光波导把设置在包层板2上的凹坑6的侧壁面6a形成为阶梯状。侧壁面6a可以是垂直面，也可以如图所示成倾斜面，另外，可以不论侧壁面6a的阶梯数或阶梯平台部的宽度。(应用例1)下面，介绍本发明的光波导的应用实例。图33是表示光收发装置51的透视图。该光收发装置51是在衬底52的上面层叠下包层部53(包层板2)，在下包层板53上层叠上包层部54(上包层部7)，在下包层部53内呈V字状地埋入两根波导芯55、56，在一侧端面上，两波导芯55、56的端面是分开的，另一侧的端面上两波导芯55、56是重合的，在该另一侧的端面上粘贴滤波器57。
该光收发装置51的使用状态是在一侧端面上露出的波导芯55的端面上连接光纤58，在一侧端面上露出的波导芯56的端面上配置半导体激光等光发射元件59，在另一侧端面与波导芯55、56相对的位置上配置光电二极管等接收光元件60。上述滤波器57具有例如使波长1.5μm的光透过，使波长1.3μm的光反射的特性。
因此，当从光纤58传输波长为1.5μm的光信号时，该光信号从波导芯55的端面进入波导芯55内，向波导芯55内传输到达波导芯55的另一端。到达波导芯55的端面的波长为1.5μm的光信号，透过滤波器57，从而被接收元件60接收。
其次，从光发射元件59输出波长为1.3μm的光信号时，该光信号从波导芯56的端面进入波导芯56内，向波导芯56内传输到达波导芯56的另一端。到达波导芯的端面的波长为1.3μm的光信号，被滤波器57反射，因此，被滤波器57反射的光信号向波导芯55内传输，到达光纤连接侧的端面，在这里，从波导芯55的端面发出进入光纤58内，通过光纤58被送出。
该光收发装置51由于采用本发明的光波导，所以可以将波导芯的光泄漏抑制得很少，减少信号质量的恶化。另外由于采用复制法进行制作，所以批量性良好。(应用例2)图34是表示与本发明有关的光控开关的结构的概略透视图。该光控开关61是将分支的波导芯62设置成Y字状，在波导芯62的分支处的两侧设置加热器63R、63L。由于当波导芯62加热时要中断光信号，所以当例如只在加热器63R上通电使之发热时，光信号就会向与加热器63R相反侧的波导芯62L传输，从而被输出。其次，当只在加热器63L上通电使之发热时，光信号就会向与加热器63L相反侧的波导芯62R传输，从而被输出。因此，该光控开关61通过控制加热器63R、63L的接通、切断，可以进行输入光信号的输出端转换。
将图34这样的结构进行多段重复，可以将光信号向更多的输出端切换。例如如图35所示，将图34的分支结构进行三段重复，在各段上设置加热器64R、64L、加热器65R、65L、加热器66R、66L，从而通过对各加热器的控制，光信号的输出端可以向8个方向切换。
图36是表示如图34所示的光控开关的具体结构的透视图。该光控开关61安装在衬底67的上表面的中央部分，在衬底67的两端部将光纤支撑板68对着光控开关61的两端面固定。设置把光纤支撑板68的上表面做成用以为光纤69光轴定位的V形槽状的光纤固定部70，将光纤69压入该光纤固定部70内，并且用粘接剂固定，从而使光控开关61的波导芯端面与光纤69的光轴对准。并且，光控开关61与光纤支撑板68之间的间隙s可以防止用以固定光纤69的粘接剂附着在光控开关61上。
并且，这里介绍的光控开关上还可以采用耦合器，将光纤阵列可以装卸自由地连接。(应用例3)图37是表示与本发明有关的衰减器71的结构的透视图。该衰减器71是使波导芯62中途分支，在各个波导芯分支部72R、72L上分别设置加热器73R、73L。该光衰减器71通过外加各加热器73R、73L使之发热，可以控制通过波导芯分支部72R、72L的光的相位，从而通过对加热器73R、73L进行控制，根据马赫-钱德尔干涉仪的原理使通过光衰减器71的光衰减。(应用例4)图38表示AWG的光波导通道81的结构，由多根波导芯构成的输入光波导82通过输入侧盘形光波导83与由多根光波导构成的光波导阵列84对接，在光波导阵列48的另一端，通过输出侧盘形光波导85与由多根波导芯构成的输出光波导86对接。
该光波导通道81是当波长λ1、λ2、λ3…的光输入到输入光波导82中时，各波长λ1、λ2、λ3…的光由于输入侧盘形光波导83与输出侧盘形光波导85的作用被分离成各个波长λ1、λ2、λ3…，被分离出的各波长λ1、λ2、λ3…的光分别通过构成输出光波导86的各波导芯被输出。(应用例5)图39是将由一侧光导通信装置进行传送的信号通过光波导传送，并由另一侧的光导通信装置进行接收的系统。也就是说，该通信系统在光波导91的两侧端部分别设置光导通信装置92、93。光波导91，如图40所示，埋入多根波导芯94，从两端面到端部上面被切掉倾斜45°的角度。光导通信装置92具有由光发射部95和LSI构成的控制电路96，光发射部95如图41所示，于各波导芯94的端面的正下方的位置上排列发光二极管或半导体激光器等光发射元件。同样，光导通信装置93具备由光接收部98和LSI构成的控制电路99，光接收部98于各波导芯94的端面的正下方的位置上排列光电二极管等光接收元件(未图示)。
于是，通过控制电路96使各光发射元件97发射光，当从各光发射元件97向正上方输出光信号时，该光信号如图41所示，从光波导91的下表面进入光波导91内，被各波导芯94的倾斜端面全反射，使之沿着波导芯94的光轴方向传输。到达波导芯94的另一端的光信号通过被波导芯94的倾斜端面全反射，所以转向下方，从光波导91的下表面，对着光接收元件输出。向下方输出的光信号被光接收部98的各接收元件接收，由控制电路99进行规定的信号处理。
图42所示为另一种结构的通信系统。该系统中采用的光波导91从两端面到端部下面被切掉倾斜45°的角度。光导通信装置92的光发射部95如图43所示，在各波导芯94的端面的正上方的位置上排列发光二极管或半导体激光器等光发射元件97。同样，光导通信装置93在各波导芯94的端面的正上方的位置上排列光电二极管等光接收元件(未图示)。
于是，此通信装置也能通过控制电路96使各光发射元件发射光，从各光发射元件97向正下方输出信号时，如图43所示，该光信号从光波导91的上表面进入光波导91内，被各波导芯94的倾斜端面全反射，使之沿着波导芯94的光轴方向传输。到达波导芯94的另一端的光信号，通过被波导芯94的倾斜端面全反射从而转向上方，从光波导91的上表面对着各接收元件发射。向上方发射的光信号被光接收部98的各接收元件接收，由控制电路99进行规定的信号处理。
如图44(a)所示，使光波导91的端面弯曲成圆弧状乃至抛物线状，如图44(b)所示，如果在波导芯94的端部设置透镜100，就可以使光具有聚光作用，从而能够使从光发射元件输入到波导芯内的光或者从波导芯向光接收元件发射的光聚合。(发明效果)应用本发明的光波导，可以通过采用压模的复制法很容易地制作光波导。并且，由于在波导芯两侧的区域上芯材可以变得非常薄，所以即使芯材溢出，波导芯内的光信号也不易泄漏，从而可以将光波导的光传输质量保持良好。
权利要求
1.一种光波导，所述光波导将芯材填充在设置于包层部分的界面上的凹陷部，用模面挤压该芯材，形成波导芯，其特征在于至少设有一个与前述包层部分的界面连通的空间，并且，前述包层部分的界面上的芯材厚度为不使波导芯内部的光泄漏程度的厚度。
2.如权利要求1记载的光波导，其特征在于在前述凹陷部与前述空间之间，存在于前述包层部分的界面上的芯材的厚度为小于3μm。
3.一种光波导，所述光波导将芯材填充在设置于包层部分的界面上的凹陷部，用模面挤压该芯材，形成波导芯，其特征在于至少设有一个与前述包层部分的界面连通的空间，并且，沿着前述包层部分的界面的前述凹陷部和该空间之间的最短距离只相隔不使波导芯内部的光泄漏的距离。
4.如权利要求2记载的光波导，其特征在于沿着前述包层部分的界面的前述凹陷部与前述空间之间的最短距离大于5μm。
5.如权利要求1或3记载的光波导，其特征在于将位于前述包层部分的界面上、通过前述模面被挤压的芯材保持在前述空间上。
6.如权利要求1或3记载的光波导，其特征在于前述空间的容积大于前述凹陷部的容积。
7.如权利要求1或3记载的光波导，其特征在于前述空间的平面面积大于前述凹陷部的平面面积。
8.如权利要求1或3记载的光波导，其特征在于前述空间沿着前述波导芯设置。
9.如权利要求1或3记载的光波导，其特征在于将前述空间向大气开放。
10.如权利要求1或3记载的光波导，其特征在于前述空间的最深处的前述包层部分的厚度小于7μm。
11.如权利要求1或3记载的光波导，其特征在于前述空间的深度比设置在前述包层部分上的凹陷部的深度还深。
12.如权利要求1或3记载的光波导，所述光波导是在界面上形成具有凹陷部的多个包层部分，从基板的上方将芯材下滴，采用模面将该芯材摊开使芯材填充上述凹陷部，形成波导芯，再将前述包层部分分别地切断而形成的，其特征在于前述空间的侧壁面是倾斜的。
13.一种光纤通信用部件，其特征在于由如权利要求1乃至12任意一项记载的光波导和作为该光波导的连接装置的连接器组成。
14.一种光波导的制造方法，其特征在于在包层板的表面设置用以形成波导芯的凹陷部，将空间预先设置在包层板的表面或压模的模面上，将芯材向包层板的前述凹陷部供给之后，使压模的模面和前述包层板相互挤压，从而在前述凹陷部内形成波导芯，同时将位于前述凹陷部与前述空间的中间、被夹在包层板和压模中的芯材排到前述空间。
15.一种光波导的制造方法，其特征在于在压模的模面上设置用以形成波导芯的凹陷部，将空间预先设置在包层板的表面或者压模的模面上，将芯材向压模的前述凹陷部供给后，使压模的模面与前述包层板相互挤压，从而在前述凹陷部内形成波导芯，同时，将位于前述凹陷部与前述空间中间、被夹在包层板与压模中的芯材排到前述空间。
16.如权利要求14或15记载的光波导的制造方法，其特征在于前述包层板在支撑板上成型。
17.如权利要求14或15记载的光波导的制造方法，其特征在于可以一体成型多个光波导，在该光波导的耦合体上形成用以将芯材排出的空间。
全文摘要
本发明提供通过复制法可以容易地进行制作并且具有内部的光信号不易从波导芯内部泄漏的结构的光波导及其制造方法。在包层板2的上面设置用以形成波导芯的凹槽3。其次，在凹槽3的两侧，通过平坦部5形成凹坑6。将紫外线固化型透明树脂8涂敷在该包层板2的上面之后，通过压模13挤压透明树脂8。此时，由于可以在凹槽3内形成波导芯4，同时在压模13与平坦部5之间被压出的多余的透明树脂8能够向凹坑6侧流动排出，所以在短时间内可以将透明树脂8变薄。从而，残留在平坦部5的上面的透明树脂8变为光不从波导芯4泄漏的程度的厚度与宽度。
文档编号G02B6/12GK1410786SQ0214443
公开日2003年4月16日 申请日期2002年9月27日 优先权日2001年9月28日
发明者樋口诚良, 高桥敏幸, 户谷浩巳, 安田成留, 细川速美, 佐藤文彦 申请人:欧姆龙株式会社