JP7083092B2

JP7083092B2 - Ｇｉ型光導波路の製造方法

Info

Publication number: JP7083092B2
Application number: JP2018564691A
Authority: JP
Inventors: 崇明石榑; 侑季齊藤; 千波丸島; 偉大長澤
Original assignee: Nissan Chemical Corp; Keio University
Current assignee: Nissan Chemical Corp; Keio University
Priority date: 2017-01-27
Filing date: 2018-01-29
Publication date: 2022-06-10
Anticipated expiration: 2038-01-29
Also published as: TWI778014B; EP3575838A4; EP3575838B1; CN110192133A; KR20190105565A; WO2018139652A1; CN110192133B; TW201831934A; EP3575838A1; US20200001557A1; JPWO2018139652A1

Description

本発明はＧＩ型光導波路の製造方法に関し、詳細にはコアの断面形状が略円形のＧＩ型光導波路の製造方法に関する。

近年、クラウドコンピューティングの発展やスマートフォン使用者の増加により、通信トラフィックは増加の一途をたどっている。そのため、送信された情報データが集中するデータサーバーにて、膨大な電力使用量が発生する、さらには処理量の限界が近づいている、といった問題が顕在化しており、これらを改善するための技術進展が急務となっている。その中で、情報を高密度かつ高速に処理できる技術として、サーバーボード内の一部の電気配線を光配線へと変更する、光電気混載基板（光電気複合基板ともいう）という技術が精力的に検討されている。
光電気混載基板では、面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）やシリコンフォトニクスに代表される、電気信号を光信号へ変換する光電変換素子とともに、光伝送路である光導波路が必要となる。

ところで、光導波路はその構造からステップインデックス型（ＳＩ型）とグレーデッドインデックス型（ＧＩ型）の二つの構造に大別される。従来の光導波路は、その加工性の観点からＳＩ型が利用されてきた。ＳＩ型は、コア部とクラッド部で明確な屈折率の界面を形成し、その界面反射により光を伝搬させる。一方、ＧＩ型はコア中心が最も屈折率が高く、外側に向かうにつれ徐々に屈折率が減少する構造を有しており、これによりコア中心付近のみに光が誘導されて伝搬する。そのためＧＩ型は、コア同士を狭ピッチ化してもクロストークが発生しない、また、理論上、界面反射による伝搬損失が発生しない、といった特性を有し、高密度かつ長距離の光導波路が必要な光電気混載基板において、理想的な光導波路形状とされている。

しかしながらＧＩ型光導波路は製造難易度が高く、報告例は限られている。数少ないＧＩ型光導波路の製造方法としては、特定のノルボルネン樹脂とエポキシ化合物に光照射することで、光分解物及び光硬化性のエポキシ化合物の物質拡散を誘起し、屈折率勾配を発生させる手法が知られている（特許文献１）。また、簡便かつ汎用的な手法としては、クラッドとなる光硬化性樹脂の中に、コアとなる光硬化性樹脂をディスペンサにて配線描画するインジェクション法、所謂モスキート法が報告されている（特許文献２）。

特開２０１２－１９８４８８号公報国際公開２０１３／００２０１３号パンフレット

上記モスキート法は、非常に簡便かつ汎用的な手法であるが、未硬化のクラッド内にコアとなる光硬化性樹脂を注入するため、コアの断面形状の制御が難しく、その断面形状が歪んだものとなる虞があった。また、歪んだ光導波路は、該光導波路の出射界面でコアの断面形状が円形から崩れることにより、光強度分布が出射界面全体に広がり、コア中心付近に光の閉じ込めができなくなることから、結果として光導波路としての挿入損失が悪化する。そのため、その断面形状が略円形で挿入損失の悪化が少ない、ＧＩ型光導波路の製造方法が求められていた。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、コアとなる光硬化性樹脂とクラッドとなる光硬化性樹脂の粘度比を特定の範囲とすることにより、コアの断面形状が略円形のＧＩ型光導波路の形成が可能となることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、第１観点として、未硬化のクラッド部に吐出部先端の針状部を刺入する第１工程と、前記針状部から未硬化の材料を吐出させながら、前記針状部を前記未硬化のクラッド部内で移動させ、前記未硬化のクラッド部に周囲を被覆された未硬化のコア部を形成する第２工程と、前記針状部を前記未硬化のクラッド部から抜去する第３工程と、前記未硬化のクラッド部及び前記未硬化のコア部を硬化させる第４工程と、を有する光導波路の製造方法であって、
前記第２工程の温度における、前記未硬化のクラッド部の粘度に対する前記未硬化のコア部を形成する材料の粘度の比が、１．２０～６であることを特徴とする、光導波路の製造方法に関する。
第２観点として、前記第３工程と前記第４工程との間に、前記第１工程、前記第２工程及び前記第３工程を一連の工程として繰り返し実施し、前記未硬化のクラッド部に周囲を被覆された複数の未硬化のコア部を形成する、第１観点に記載の製造方法に関する。
第３観点として、前記光導波路が、その断面におけるコア部の屈折率が、コア部の中心を最大値として外周部に向けて連続的に屈折率が低下している光導波路である、第１観点又は第２観点に記載の製造方法に関する。

本発明の光導波路の製造方法は、コアの断面形状が略円形のＧＩ型光導波路を製造することができ、これにより、挿入損失の悪化を抑制できるＧＩ型光導波路を製造することが可能となる。

図１は、光導波路の製造工程を例示する図（その１）である。図２は、光導波路の製造工程を例示する図（その２）である。図３は、光導波路の製造工程を例示する図（その３）である。図４は、光導波路の製造工程を例示する図（その４）である。図５は、光導波路の製造工程を例示する図（その５）である。図６は、光導波路の製造工程を例示する図（その６）である。図７は、光導波路の製造工程を例示する図（その７：光導波路１０の平面図）である。図８は、光導波路の製造工程を例示する図（その８：図７のＡ－Ａ線に沿う断面図）である。図９は、光導波路の製造工程を例示する図（その９：図７のＢ－Ｂ線に沿う断面図）である。図１０は、製造例１で得られた反応性シリコーン化合物（ＳＣ１）の^１ＨＮＭＲスペクトルを示す図である。図１１は、製造例２で得られた反応性シリコーン化合物（ＳＣ２）の^１ＨＮＭＲスペクトルを示す図である。図１２は、実施例１で作製した光導波路のデジタルマイクロスコープによる観察結果（透過モード）を示す断面写真である。図１３は、実施例２で作製した光導波路のデジタルマイクロスコープによる観察結果（透過モード）を示す断面写真である。図１４は、実施例３で作製した光導波路のデジタルマイクロスコープによる観察結果（透過モード）を示す断面写真である。図１５は、比較例１で作製した光導波路のデジタルマイクロスコープによる観察結果（透過モード）を示す断面写真である。図１６は、比較例２で作製した光導波路のデジタルマイクロスコープによる観察結果（透過モード）を示す断面写真である。

＜＜光導波路の製造方法＞＞
本発明の光導波路の製造方法は、未硬化のクラッド部に吐出部先端の針状部を刺入する第１工程と、前記針状部から未硬化の材料を吐出させながら、前記針状部を前記未硬化のクラッド部内で移動させ、前記未硬化のクラッド部に周囲を被覆された未硬化のコア部を形成する第２工程と、前記針状部を前記未硬化のクラッド部から抜去する第３工程と、前記未硬化のクラッド部及び前記未硬化のコア部を硬化させる第４工程とを有する。
また本発明の製造方法において、前記第３工程と前記第４工程との間に、前記第１工程、前記第２工程及び前記第３工程を一連の工程として繰り返し実施し、前記未硬化のクラッド部に周囲を被覆された複数の未硬化のコア部を形成した後、未硬化のクラッド部及び前記未硬化のコア部を硬化させる第４工程を実施してもよい。

本発明の光導波路の製造方法において、後述するように、前記第２工程の温度における、前記未硬化のクラッド部の粘度に対する前記未硬化のコア部を形成する材料の粘度の比が、１．２０～６であることを特徴とする。なお、第２工程は通常、室温にて実施され得、従って、前記未硬化のクラッド部及びコア部の粘度は、例えば２５℃±５℃の粘度をいう。好ましくは該粘度の比は１．５～６、より好ましくは１．５～４である。
当該粘度比を１．２０～６の範囲とすることで、コアの断面形状が略円形のＧＩ型光導波路の形成が可能となり、ひいては、挿入損失の悪化が抑制されたＧＩ型光導波路の製造につながる。
なお、本発明において、「略円形」とは、コアの断面形状の最大幅（水平方向）及び最大高さ（鉛直方向）から算出される縦横比（最大幅及び最大高さの何れか大きい値に対する他方の値の比、すなわち真円で最大値１となる。）が、０．８以上である形状を指す。特に、縦横比が０．９以上であれば、挿入損失の悪化をより抑制できる光導波路となり好ましい。

以下、本発明の光導波路を製造する実際の一連の手順についてその一例を詳述する。
図１～図６は、光導波路の製造工程の一部を例示する図であり、この製造工程をインジェクション法と称する場合がある。

まず、図１に示す工程では、支持体９１を準備する。支持体９１は、平面形状が略矩形状の底板９２の周縁部に、平面形状が略額縁状となる開口部９３ａを有する外枠９３が着脱可能な状態で配設された部材である。底板９２及び外枠９３のそれぞれの材料としては、例えば、樹脂（アクリル等）、ガラス、シリコン、セラミックス、金属等を用いることができる。但し、底板９２と外枠９３とは、同一材料を用いなくてもよい。底板９２の上面は、平坦性が高いことが好ましい。

次に、図２に示す工程では、支持体９１の外枠９３内に露出する底板９２の上面に所定の材料を塗布し、一様に広げて略一定層厚の未硬化のクラッド部１９Ａを作製する。
未硬化のクラッド部１９Ａは、後述するクラッド形成材料を、例えば塗布装置（ディスペンサ等）や印刷装置等を用いて塗布する、あるいは、開口部９３ａより充填する（注入する）ことで作製できる。また、未硬化のクラッド部１９Ａの材料（クラッド形成材料）において、例えばカーボンブラック等の光を吸収する素材を含有させてもよい。
未硬化のクラッド部１９Ａの粘度は特に限定されず、当該粘度に対する後述の未硬化のコア部の粘度の比が１．２０～６となるように、粘度を調整すればよい。
また未硬化のクラッド部１９Ａの厚さは、後述するコア部１１～１４の直径や製造条件等により任意に決定できるが、好ましくは数ｍｍ程度、より好ましくは５０～１，０００μｍ程度とすることができる。

次に、図３に示す工程では、吐出部９４（吐出部本体９５及び針状部９６を有する）を有する塗布装置（図示せず）を準備し、準備した塗布装置（図示せず）を作動させ、吐出部９４先端の針状部９６の一部を未硬化のクラッド部１９Ａに刺入する（第１工程）。支持体９１の底板９２の上面から針状部９６の先端部までの高さＨ_１は適宜選択できるが、例えば、１００～１，０００μｍ程度とすることができる（未硬化のクラッド部１９Ａの層厚が数ｍｍ程度の場合）。

なお、塗布装置（図示せず）は、ＣＰＵやメモリ等を含んでおり、プログラムをすることにより、吐出部９４を未硬化のクラッド部１９Ａに対して、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に所定の移動速度で精度よく移動させる機能を有する。又、針状部９６は、例えば、断面形状が円環状であり、塗布装置（図示せず）は、針状部９６の円環内から所定の材料を所定の吐出圧力で吐出させる機能を有する。針状部９６の円環の内径は適宜選択できるが、例えば、１００～２００μｍ程度とすることができる。また、針状部９６の断面形状は、円環状の他、方形状であってもよい。塗布装置（図示せず）は、例えば、卓上型塗布ロボットやディスペンサ等を含んで構成することができる。

次に、図４に示す工程では、塗布装置（図示せず）を作動させ、未硬化のクラッド部１９Ａに刺入した針状部９６から、未硬化のコア部を形成する材料として後述するコア形成材料を吐出させながら、針状部９６を未硬化のクラッド部１９Ａ内で移動させて未硬化のコア部１１Ａを形成する（第２工程）。
なお、図４において、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ－Ｃ線に沿う断面図である。但し、（Ａ）において吐出部９４の図示は省略されている。針状部９６の移動方向は適宜選択できるが、ここでは、一例としてＸ方向のみに移動させている。針状部９６の移動速度は適宜選択できるが、例えば、５～３０ｍｍ／ｓ程度とすることができる。針状部９６の吐出圧力は適宜選択できるが、例えば、１０～１，０００ｋＰａ程度とすることができる。
また、未硬化のコア部１１Ａの粘度は、前述の未硬化のクラッド部１９Ａの粘度に対する比が１．２０～６となるように選択すればよい。

吐出部９４の移動速度や針状部９６の吐出圧力、針状部９６の円環の内径を、それぞれ未硬化のコア部１１Ａを形成する材料（コア形成材料）や未硬化のクラッド部１９Ａを形成する材料（クラッド形成材料）の性状（粘度など）に合わせて調整することにより、未硬化コア部Ａの断面形状をさらに真円形に近い略円形とすることにつながり、そして後述する硬化後に中心部ほど屈折率が高く周辺部に近づくほど屈折率が低いコア部１１を形成できる。未硬化のコア部１１Ａの断面形状が略円形である場合の直径は、例えば、５～２００μｍ程度とすることができる。
また、コア形成材料を吐出させながら、吐出部９４の移動速度や針状部９６の吐出圧力をプログラム等により変化させることで、部分的に径の異なるコア部１１を形成することもできる（スポットサイズ変換）。

なお、吐出部９４の移動速度や針状部９６の吐出圧力を、未硬化のコア部１１Ａの材料（コア形成材料）や未硬化のクラッド部１９Ａの材料（クラッド形成材料）の性状（粘度など）に合わせて調整することにより、針状部９６の円環の内径よりも小径の略円形（断面形状）の未硬化のコア部１１Ａを作製することも可能である。
これは、各材料の粘度を調整して、より粘性のある未硬化のコア部１１Ａの材料を針状部９６から吐出することで、針状部の円環の内側面と材料との摩擦力が大きくなり、これにより、円環の内側面近傍からは前記材料が吐出され難く、円環の内側面とは摩擦が生じない円環の中心部近傍の前記材料のみが優先的に吐出されることによって実現される。
なお、図４の工程は、通常室温にて実施され得るが、冷却プレート等の温調装置（図示せず）により温度を調節することができる。特に、１０μｍ以下の細径のコア部１１Ａを作製する場合には、例えば、１０～２０℃とすることが好ましい。

図４に示す工程では、未硬化のクラッド部１９Ａが形成された支持体９１を固定し、針状部９６を未硬化のクラッド部１９Ａ内で移動させて未硬化のコア部１１Ａを形成する例を示した。しかしながら、このような態様には限定されず、例えば、針状部９６を固定し、未硬化のクラッド部１９Ａが形成された支持体９１を移動させて未硬化のコア部１１Ａを形成してもよい。

次に、図５に示す工程では、図４に示す状態から吐出部９４をＺ方向に移動させて、針状部９６を未硬化のクラッド部１９Ａから抜去する（第３工程）。
なお、この後、図３の工程の針状部９６の未硬化のクラッド部１９Ａへの刺入と、図４の未硬化のコア部１１Ａを形成する工程と、図５の工程の未硬化のクラッド部１９Ａからの針状部９６の抜去とを繰り返し、図６に示すように、未硬化のコア部１２Ａ、１３Ａ、及び１４Ａを未硬化のコア部１１Ａに並設するように形成してもよい。未硬化のコア部１２Ａ、１３Ａ、及び１４Ａの材料には、未硬化のコア部１１Ａと同種類のコア形成材料を用いてもよいし、異なる種類のコア形成材料を併用してもよい。また複数のコア部を形成する場合、隣接するコア部のピッチは、例えば、２０～３００μｍ程度とすることができる。
前述のように、未硬化のクラッド部１９Ａは適度な流動性（粘度）を有するため、針状部９６を未硬化のクラッド部１９Ａから抜去しても、抜去の痕跡は残らず、また未硬化のコア部１１Ａ、さらには１２Ａ、１３Ａ、及び１４Ａを形成後に、未硬化のクラッド部１９Ａとの間に界面は形成されない。
なお、図５及び図６において、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ－Ｃ線（図５）又はＤ－Ｄ線（図６）に沿う断面図である。但し、各図の（Ａ）において吐出部９４の図示は省略されている。

図５及び図６に示す工程の後（図示せず）、未硬化のコア部１１Ａ、さらには１２Ａ、１３Ａ、及び１４Ａ、並びに未硬化のクラッド部１９Ａを、後述する所定の方法、すなわち光（紫外線等）を照射して硬化させるか、或いは、加熱処理して硬化させる（第４工程）。光の照射のみでは完全に硬化しない材料を用いた場合には、光を照射した後、更に、加熱してもよい。

上記光硬化の場合、光照射に用いる活性光線としては、例えば、紫外線、電子線、Ｘ線等が挙げられる。紫外線照射に用いる光源としては、太陽光線、ケミカルランプ、低圧水銀灯、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ＵＶ－ＬＥＤ等が使用できる。また、光照射後、必要に応じてポストベークを行うことにより、具体的にはホットプレート、オーブン等を用いて、通常、５０～３００℃で１～１２０分間加熱することにより硬化（重合）を完結させることができる。
上記熱硬化の場合、その加熱条件としては特に限定されないが、通常、５０～３００℃、１～１２０分間の範囲から適宜選択される。また、加熱手段としては、特に限定されないが、例えば、ホットプレート、オーブン等が挙げられる。

この硬化工程により、未硬化のコア部１１Ａ、さらには１２Ａ、１３Ａ、及び１４Ａ、並びに未硬化のクラッド部１９Ａは、それぞれ重合硬化され、コア部１１、さらには１２、１３、及び１４、並びにクラッド部１９が形成される（図７～図９、光導波路１０参照。図７は、光導波路１０を例示する平面図であり、図８は、図７のＡ－Ａ線に沿う断面図、図９は、図７のＢ－Ｂ線に沿う断面図である。）。なお、コア部１１～１４は、それぞれ、コア部１１～１４の内部に界面を生じることなく連続的にかつ一体的に形成され、クラッド部１９は、クラッド部１９の内部に界面を生じることなく一体的に形成される。

なお、本形態では、支持体９１を用意して光導波路を製造したが、支持体９１は必ずしも必要なものではない。例えば、集積回路内やプリント基板内に形成された凹状の形状内に未硬化のクラッド部１９Ａを作製してもよいし、当該基板内の溝やスリットを支持体の代替として作製してもよい。
また、本形態では、吐出部９４が１系統の例を示したが、このような態様には限定されず、複数の吐出部９４から同時にコア形成材料を吐出し、複数の未硬化のコア部（例えば１１Ａ～１４Ａ）を同時に形成してもよい。

＜クラッド形成材料及びコア形成材料＞
上述の製造方法において、クラッド部を形成するクラッド形成材料、並びに、コア部を形成するコア形成材料は、前述したように前記第２工程の温度における未硬化のクラッド部の粘度、言い換えると、未硬化のクラッド部を形成するクラッド形成材料の粘度に対する、前記未硬化のコア部を形成するコア形成材料の粘度の比が所定の範囲内にある限り、従来の光導波路のクラッド部及びコア部の形成に用いられてきた各種の材料を適宜選択採用することができる。
具体的には、クラッド形成材料はコア形成材料より形成されるコア部の中心部よりも低屈折率となる材料であり、また、クラッド形成材料及びコア形成材料のいずれも、前述の第４工程における光照射や加熱処理により硬化する材料であって、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ビニル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリノルボルネン樹脂等を主成分とする材料等を適宜選択して用いることができる。またクラッド形成材料には、例えばカーボンブラック等の光を吸収する素材を含有させてもよい。

本発明の製造方法では、特定構造の反応性シリコーン化合物と、アルケニル基及び／又は（メタ）アクリル基を有する化合物とを組合せた重合性組成物を、光導波路のクラッド形成材料及び／又はコア形成材料として好適に用いることができる。
より詳細には、例えば、国際公開２０１２／０９７８３６号パンフレットに記載の重合性組成物を、屈折率や粘度によってクラッド形成材料又はコア形成材料として選択できる。

本発明で使用する上記クラッド形成材料及び上記コア形成材料は、本発明の製造方法による光導波路の形成において作業性に優れた粘度を有することが好ましい。
例えば、上記クラッド形成材料の粘度は２５℃で５００～２０，０００ｍＰａ・ｓであり、上記コア形成材料は同６００～１２０，０００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。
なお前述したように、本発明の製造方法において、前記第２工程の温度における未硬化のクラッド部の粘度に対する前記未硬化のコア部を形成する材料の粘度の比は所定の範囲（１．２０～６）内にあることが求められることから、クラッド部（及びコア部）を形成するクラッド形成材料、及びコア部を形成するコア形成材料の粘度も、上記の粘度比を満足するようにそれぞれ選択すればよい。

以下、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
なお、実施例において、試料の調製及び物性の分析に用いた装置及び条件は、以下の通りである。

（１）撹拌脱泡機
装置：（株）シンキー製自転・公転ミキサーあわとり練太郎（登録商標）ＡＲＥ－３１０
（２）^１ＨＮＭＲ
装置：Ｂｕｒｋｅｒ社製ＡＶＡＮＣＥＩＩＩＨＤ
測定周波数：５００ＭＨｚ
測定溶媒：ＣＤＣｌ_３
基準物質：テトラメチルシラン（０．００ｐｐｍ）
（３）ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）
装置：（株）島津製作所製Ｐｒｏｍｉｎｅｎｃｅ（登録商標）ＧＰＣシステム
カラム：昭和電工（株）製Ｓｈｏｄｅｘ（登録商標）ＧＰＣＫＦ－８０４Ｌ及びＧＰＣＫＦ－８０３Ｌ
カラム温度：４０℃
溶媒：テトラヒドロフラン
検出器：ＲＩ
検量線：標準ポリスチレン
（４）粘度
装置：ＡｎｔｏｎＰａａｒ社製ＭＣＲレオメータＭＣＲ３０２
測定システム：コーンプレート（直径２５ｍｍ、角度２度）
温度：２５℃
回転数：１ｒｐｍ
待機時間：５分
（５）デジタルマイクロスコープ
装置：（株）キーエンス製ＶＨＸ－５０００シリーズ

また、略記号は以下の意味を表す。
ＤＰＳＤ：ジフェニルシランジオール［東京化成工業（株）製］
ＳＴＭＳ：トリメトキシ（４－ビニルフェニル）シラン［信越化学工業（株）製］
ＤＯＧ：ジオキサングリコールジアクリレート［新中村化学工業（株）製ＮＫエステルＡ－ＤＯＧ］
ＤＶＢ：ジビニルベンゼン［新日鉄住金化学（株）製ＤＶＢ－８１０、純度８１％］
Ｉ１２７：２－ヒドロキシ－１－（４－（４－（２－ヒドロキシ－２－メチルプロピオニル）ベンジル）フェニル）－２－メチルプロパン－１－オン［ＢＡＳＦジャパン（株）製ＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）１２７］
ＴＰＯ：ジフェニル（２，４，６－トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド［ＢＡＳＦジャパン（株）製ＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）ＴＰＯ］

［製造例１］反応性シリコーン化合物（ＳＣ１）の製造
凝縮器を備えた１Ｌのナス型フラスコに、ＤＰＳＤ１７７ｇ（０．８０ｍｏｌ）、ＳＴＭＳ１７９ｇ（０．８０ｍｏｌ）、及びトルエン１４１ｇを仕込み、窒素バルーンを用いてフラスコ中の空気を窒素で置換した。この反応混合物を５０℃に加熱後、水酸化バリウム一水和物［Ａｌｄｒｉｃｈ社製］０．３０３ｇ（１．６ｍｍｏｌ）を添加し、さらに５０℃で２日間撹拌して脱アルコール縮合を行った。反応混合物を室温（およそ２３℃）まで冷却し、孔径０．２μｍのメンブレンフィルタを用いて不溶物を除去した。ロータリーエバポレーターを用いて、この反応混合物からトルエン及び副生成物のメタノールを５０℃で減圧留去することで、無色透明油状物の反応性シリコーン化合物（ＳＣ１）３０５ｇを得た。
得られた反応性シリコーン化合物の^１ＨＮＭＲスペクトルを図１０に示す。また、ＧＰＣによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Ｍｗは１，３００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは１．２であった。

［製造例２］反応性シリコーン化合物（ＳＣ２）の製造
凝縮器及びディーンスターク装置を備えた２００ｍＬのナス型フラスコに、ＤＰＳＤ４３．３ｇ（０．２０ｍｏｌ）、ＳＴＭＳ４４．９ｇ（０．２０ｍｏｌ）、及びトルエン３５ｇを仕込み、窒素バルーンを用いてフラスコ中の空気を窒素で置換した。この反応混合物を５０℃に加熱後、水酸化バリウム一水和物［Ａｌｄｒｉｃｈ社製］３８ｍｇ（０．２ｍｍｏｌ）を添加し、５０℃で１時間撹拌した。さらに８５℃に加熱後、副生するメタノールを系外に除去しながら５時間撹拌して脱アルコール縮合を行った。反応混合物を室温（およそ２３℃）まで冷却し、孔径０．２μｍのメンブレンフィルタを用いて不溶物を除去した。ロータリーエバポレーターを用いて、この反応混合物からトルエンを５０℃で減圧留去することで、無色透明油状物の反応性シリコーン化合物（ＳＣ２）７４．９ｇを得た。
得られた反応性シリコーン化合物の^１ＨＮＭＲスペクトルを図１１に示す。また、ＧＰＣによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Ｍｗは１，６００、分散度：Ｍｗ（重量平均分子量）／Ｍｎ（数平均分子量）は１．２であった。

［製造例３］硬化性組成物１の調製
製造例１で製造したＳＣ１９８．６質量部、ＤＶＢ１．４質量部、及びＴＰＯ１質量部を、５０℃で３時間撹拌混合した。さらに２分間撹拌脱泡することで硬化性組成物１を調製した。
得られた組成物の２５℃における粘度は５１，３００ｍＰａ・ｓであった。

［製造例４～６］硬化性組成物２～４の調製
製造例３と同様にして、表１に記載の硬化性組成物２～４をそれぞれ調製した。得られた各組成物の２５℃における粘度を、表１に併せて示す。

［実施例１］ＧＩ型光導波路の作製
表２に記載した条件で、クラッド部内に１チャネルのコア部を形成した光導波路を作製した。以下に具体的に説明する（図１～図５参照）。

縦１５ｃｍ×横３ｃｍ×厚さ３ｍｍのガラス基板上（図１：底板９２）に、中央に縦１０ｃｍ×横１ｃｍの開口部（図１：開口部９３ａ）を有する厚み５００μｍのシリコーンゴムシート（図１：外枠９３）を貼り、その開口部にクラッド材料として硬化性組成物２を充填した。この時、水平方向に約４５度傾け、さらに３０分静置させることで、開口部に均一にクラッド材料を充填し、未硬化のクラッド部（図２：未硬化のクラッド部１９Ａ）とした。
このクラッド材料を充填したガラス板を、卓上型塗布ロボット［武蔵エンジニアリング（株）製ＳＨＯＴＭＡＳＴＥＲ（登録商標）３００ＤＳ－Ｓ］のワークテーブルに取り付けた。又、５ｍＬＵＶブロックシリンジ［武蔵エンジニアリング（株）製ＰＳＹ－５ＥＵ－ＯＲ］（図３：吐出部９４）中に、コア材料として硬化性組成物１を充填して脱泡し、シリンジ吐出部（図３：吐出部本体９５）へ内径１５０μｍの金属ニードル［武蔵エンジニアリング（株）製ＳＮ－３０Ｇ－ＬＦ］（図３：針状部９６）を接続した後、卓上型塗布ロボットに取り付けた。
続いて、ガラス基板上面から金属ニードル先端までの高さ（図３：Ｈ_１）が２７０μｍとなるように吐出部の位置を調整した。その後、ディスペンサ［武蔵エンジニアリング（株）製ＭＬ－８０８ＧＸｃｏｍ］の吐出圧力を５５０ｋＰａに設定し、卓上型塗布ロボットの描線動作速度（吐出部の移動速度）を１４ｍｍ／秒に設定した。卓上型塗布ロボットの吐出プログラムを動作させることにより、ガラス基板上面から金属ニードル先端までの高さが２７０μｍの位置で、光導波路の長さが９．５ｃｍとなるように、コア材料である硬化性組成物１を、クラッド材料である硬化性組成物２中に吐出して、未硬化のコア部（図４：未硬化のコア部１１Ａ）を形成した後、金属ニードルを未硬化のコア部から抜去した（図５）。コア部描線が完了後、直ちに、卓上型塗布ロボットに設置した、ＵＶ光源［２００Ｗ水銀キセノンランプ、ＨＯＹＡＣＡＮＤＥＯＯＰＴＲＯＮＩＣＳ（株）製ＥＸＥＣＵＲＥ４０００－Ｄ］に接続した光ファイバーライトガイド先端を、２０ｍｍ／秒の速度で３回掃引させ、照度１，０００ｍＷ／ｃｍ^２（３６５ｎｍ検出）でＵＶ照射し、未硬化のコア部及び未硬化のクラッド部を硬化させてコア部及びクラッド部とした。なお、上記作業は室温（およそ２５℃）で実施した。
その後、カミソリを用いてガラス基板からシリコーンゴムシートを剥離した後、１５０℃のオーブンで２０分間加熱した。カミソリを用いて光導波路の断面を露出させ、光ファイバー用紙やすりで端面を研磨することで、長さ５ｃｍのＧＩ型光導波路を得た。

作製した光導波路をデジタルマイクロスコープのステージに垂直方向に設置し、下部の白色光源から光を当てて透過モードにて光導波路の断面形状を観察した。結果を図１２に示す。また、その形状を以下の基準に従って評価した。結果を表２に示す。
［断面形状］
Ａ：略円形
Ｃ１：横長で上部に凹
Ｃ２：縦長で上部に凸
［縦横比］
断面写真を画像処理ソフトウェア［アメリカ国立衛生研究所製ＩｍａｇｅＪ］で解析し、コア部の最大幅、及び最大高さ（上部に凹形状の場合は凹部の最下部までの高さ）を計測した。得られた最大幅及び最大高さの何れか大きい値に対する他方の値の比を、縦横比として算出した。なお、コア部とクラッド部の境界は、それぞれの線分を含む直線上の画素の最大輝度と最小輝度の平均値（（最大輝度＋最小輝度）／２）と等しい輝度の点とした。

［実施例２～３、比較例１～２］
表２に記載した材料、条件に変更した以外は実施例１と同様に操作して、光導波路を作製し、その断面形状を観察し、評価した。結果を図１３～図１６、並びに、表２に併せて示す。

図１２～図１４に示すように、クラッド材料（未硬化のクラッド部）の粘度に対するコア材料（未硬化のコア部を形成する材料）の粘度の比が１．２～５．７である実施例１～３の光導波路は、それらのコアの断面形状がいずれも直径が５０μｍ程度（実施例１及び実施例２）あるいは３０μｍ程度（実施例３）の真円形状に近い略円形を示した。
一方、上記の粘度比が所定範囲（１～６）を超えた１３．５となった比較例１の光導波路では、コアの断面が横長で上部に凹が認められる形状を示した（図１５）。
また上記の粘度比が所定範囲を下回る０．５２となった比較例２の比較例２の光導波路では、コアの断面が縦長で上部に凸が認められる形状を示した（図１６）。

以上のように、本発明の光導波路の製造方法により、コアの形成材料とクラッドの形成材料の粘度比を特定の範囲とすることにより、コアの断面形状がより真円形に近い、略円形の光導波路が得られた。

１０光導波路
１１、１２、１３、１４コア部
１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、１４Ａ未硬化のコア部
１９クラッド部
１９Ａ未硬化のクラッド部
９１支持体
９２底板
９３外枠
９４吐出部
９５吐出部本体
９６針状部
Ｈ_１高さ

Claims

未硬化のクラッド部に吐出部先端の針状部を刺入する第１工程と、前記針状部から未硬化の材料を吐出させながら、前記針状部を前記未硬化のクラッド部内で移動させ、前記未硬化のクラッド部に周囲を被覆された未硬化のコア部を形成する第２工程と、前記針状部を前記未硬化のクラッド部から抜去する第３工程と、前記未硬化のクラッド部及び前記未硬化のコア部を硬化させる第４工程と、を有する光導波路の製造方法であって、
前記第２工程の温度における、前記未硬化のクラッド部の粘度に対する前記未硬化のコア部を形成する材料の粘度の比が、１．５～６であることを特徴とする、光導波路の製造方法。
前記第３工程と前記第４工程との間に、前記第１工程、前記第２工程及び前記第３工程を一連の工程として繰り返し実施し、前記未硬化のクラッド部に周囲を被覆された複数の未硬化のコア部を形成する、請求項１に記載の製造方法。
前記光導波路が、その断面におけるコア部の屈折率が、コア部の中心を最大値として外周部に向けて連続的に屈折率が低下している光導波路である、請求項１又は請求項２に記載の製造方法。