JP2002333542A - Molding die for optical element, method for manufacturing molding die for optical element, method for manufacturing optical element, and optical element - Google Patents
Molding die for optical element, method for manufacturing molding die for optical element, method for manufacturing optical element, and optical elementInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子をプレス
成形工法で一体成形によって作製するための光学素子用
成形型、その製造方法、および光学素子の製造方法、光
学素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a molding die for an optical element for integrally producing an optical element by a press molding method, a method for producing the same, a method for producing an optical element, and an optical element.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、光通信はめざましく発展してお
り、CATVやコンピュータネットワーク等においては
実用に至っている。しかし、より広い普及に対しては、
通信に用いる光部品の大幅な低コスト化、大量生産化、
小型化などの課題解決が要望されている。2. Description of the Related Art In recent years, optical communication has been remarkably developed, and has come into practical use in CATV and computer networks. However, for wider spread,
Significant cost reduction and mass production of optical components used for communication,
There is a demand for solving problems such as miniaturization.
【0003】例えば、光送受信器は集積化、小型化のた
めに光導波路を用いた光実装回路基板が提案されてい
る。シリコン基板上に所望の機能を有する石英系光導波
路を形成し、さらに金属電極を配線して半導体素子や電
気回路を実装するもので、V溝のガイドによって光ファ
イバをアレイ状に配列させたものを光導波路と接続させ
ることにより光モジュールを構成している(たとえば特
開平5−60940、あるいは特開平5−27410号
公報など)。このような光導波路をもちいることによ
り、集積化、小型化された光モジュールが実現できる。For example, an optical mounting circuit board using an optical waveguide has been proposed for integration and miniaturization of an optical transceiver. A quartz optical waveguide having a desired function is formed on a silicon substrate, and a semiconductor element or an electric circuit is mounted by wiring metal electrodes, and optical fibers are arranged in an array by a V-groove guide. Is connected to an optical waveguide to constitute an optical module (for example, JP-A-5-60940 or JP-A-5-27410). By using such an optical waveguide, an integrated and miniaturized optical module can be realized.
【0004】ところで、これらの光モジュールは高コス
トな部品であった。[0004] These optical modules are expensive parts.
【0005】一つの理由は光導波路が高コストであると
いうものである。光導波路は火炎堆積法やCVDによる
膜形成や、フォトリソグラフィ、ドライエッチングによ
るコアパタ−ニングなどの半導体プロセスを用いて製造
されているが、比較的チップサイズが大きいため量産し
てもコスト削減効果が期待できない。One reason is that optical waveguides are expensive. Optical waveguides are manufactured using semiconductor processes such as flame deposition, film formation by CVD, core patterning by photolithography and dry etching. However, since the chip size is relatively large, the cost reduction effect can be achieved even in mass production. Can't expect.
【0006】もう一つの理由は、光導波路と光ファイバ
の接続コストが高いというものである。図5に示すよう
に光導波路が形成された基板と光ファイバ固定用のガイ
ド溝が形成された基板は個々に独立、分離されている。
光ファイバと光導波路間の光損失を抑制するには、シン
グルモードの場合は±1μm以下の位置調整、組立、固
定が必要となる。これらの光軸調整については何軸もの
自動調整機構を備えたシステムで現状行われており、量
産性、経済性の面で多大な問題を有していた。また、V
溝の作製についてもシリコン基板の選択ウエットエッチ
ングや各種基板の研削加工法が用いられており、それぞ
れ量産性や溝形状の再現性に乏しい欠点を有していた。[0006] Another reason is that the connection cost between the optical waveguide and the optical fiber is high. As shown in FIG. 5, the substrate on which the optical waveguide is formed and the substrate on which the guide groove for fixing the optical fiber is formed are independently and separately separated.
In order to suppress the optical loss between the optical fiber and the optical waveguide, in the case of the single mode, it is necessary to adjust the position of ± 1 μm or less, assemble and fix. These optical axis adjustments are currently performed with a system provided with an automatic adjustment mechanism for a number of axes, and have had great problems in terms of mass productivity and economy. Also, V
Also for the formation of the grooves, selective wet etching of a silicon substrate and a grinding method of various substrates have been used, which have disadvantages of poor mass productivity and poor groove shape reproducibility.
【0007】これらのコストを削減する方法として、非
球面ガラスレンズの製造方法として既に実用化されてい
るプレス成形を用いて、ファイバ固定用の溝と光導波路
のコアに対応する溝を形成し、コアに対応する溝に樹脂
などのコア材料を埋め込んで光導波路を作成する方法
が、例えば特開平7−287141号公報で提案されて
いる。As a method of reducing these costs, a groove for fixing the fiber and a groove corresponding to the core of the optical waveguide are formed by using press molding which has already been put into practical use as a method for manufacturing an aspherical glass lens. A method of forming an optical waveguide by embedding a core material such as a resin in a groove corresponding to a core has been proposed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-287141.
【0008】この方法はファイバ固定部分と光導波路部
分に対応した凹凸形状を備えた型を被加工物に押しつけ
て、その反転形状を転写させるもので、ファイバ固定ガ
イド、および光導波路用溝を形状再現性よく大量に生産
できる。In this method, a mold having a concave and convex shape corresponding to a fiber fixing portion and an optical waveguide portion is pressed against a workpiece to transfer an inverted shape thereof, and a fiber fixing guide and an optical waveguide groove are formed. Mass production with good reproducibility.
【0009】光導波路用溝に樹脂などのコア材料を埋め
込めば光導波路として機能させることができ、ファイバ
用および光導波路用の各溝の相対位置が正確に定められ
た型を用い、この型の形状を転写した光学素子を作成す
ることによって、光ファイバを溝に配置させるだけで、
特別な位置調整をしなくても簡単に光ファイバと光導波
路を高効率で光接続させることが可能となる。By embedding a core material such as resin in the groove for the optical waveguide, it is possible to function as an optical waveguide, and use a mold in which the relative positions of the grooves for the fiber and the optical waveguide are accurately determined. By creating an optical element that has transferred the shape, just by placing the optical fiber in the groove,
The optical fiber and the optical waveguide can be easily optically connected with high efficiency without special position adjustment.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】ところで、微細な構造
の光導波路を含む光学素子をプレス成形で転写して作成
しようとする場合、成型型の入手が問題となる。In the case where an optical element including an optical waveguide having a fine structure is to be transferred and formed by press molding, there is a problem in obtaining a molding die.
【0011】光導波路はシングルモードの場合、断面が
幅、深さとも数ミクロン程度の矩形形状であるので機械
加工で精度良く加工することは困難である。これまでド
ライエッチングを用いて金型に光導波路パターンを形成
することが提案されている(例えば特開平11−218
631号公報を参照)。In the case of the single mode, the optical waveguide has a rectangular cross section having a width and depth of about several microns, so that it is difficult to machine the optical waveguide with high precision. Hitherto, it has been proposed to form an optical waveguide pattern on a mold using dry etching (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-218).
No. 631).
【0012】しかしながら、ドライエッチングは微小形
状の加工精度に優れるが、寸法が数十から数百ミクロン
の加工を行うことは難しく、寸法差の大きな形状を加工
することは困難である。また、フォトリソグラフィ、真
空プロセスを多用するために型の生産効率は高くなく、
その分、光部品の製造コストがかさむ。[0012] However, dry etching is excellent in processing accuracy of a minute shape, but it is difficult to process a size of several tens to several hundreds of microns, and it is difficult to process a shape having a large dimensional difference. Also, the production efficiency of the mold is not high due to heavy use of photolithography and vacuum processes.
To that extent, the manufacturing cost of optical components increases.
【0013】一方、ウエットエッチングで光導波路パタ
ーンを加工すると、アンダーカット(マスクの下側部分
が削れて細る現象)が発生するために光導波路に必要な
矩形断面が得られない。On the other hand, if the optical waveguide pattern is processed by wet etching, an undercut (a phenomenon in which the lower portion of the mask is shaved and thinned) occurs, so that a rectangular cross section required for the optical waveguide cannot be obtained.
【0014】シングルモード光ファイバでは直径が12
5ミクロン程度あり、数ミクロン程度の光導波路とは寸
法差が10倍以上ある。In a single mode optical fiber, the diameter is 12
It is about 5 microns, and the dimensional difference from an optical waveguide of about several microns is 10 times or more.
【0015】したがって、先述したファイバ固定部分と
光導波路のコアに対応する部分とを同時に備えた成形型
をドライエッチングのみで作製することは困難であるた
め、光導波路のコアに対応する部分のみをドライエッチ
ングによって作成し、ファイバ固定部分は機械加工等の
手段によって行っていた。すなわち、光学素子を製造す
るための成形型においては、機能の異なる部分は、異な
る加工方法を用いるようにしていた。Therefore, it is difficult to fabricate a mold having the above-described fiber fixing portion and a portion corresponding to the core of the optical waveguide at the same time only by dry etching, so that only the portion corresponding to the core of the optical waveguide is provided. It was formed by dry etching, and the fiber fixing portion was formed by means such as machining. That is, in a mold for manufacturing an optical element, different processing methods are used for portions having different functions.
【0016】しかしながら、そのような成形型の作成
は、いずれにせよ成形型の単価を押し上げてしまうもの
であり、成形型で作成できる光学素子の個数がある程度
定まっている以上、成形型のコストが、光学素子のコス
トを引き上げることとなっていた。However, the production of such a molding die raises the unit price of the molding die in any case. Since the number of optical elements that can be produced by the molding die is determined to some extent, the cost of the molding die is reduced. Thus, the cost of the optical element has been raised.
【0017】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
のであり、光学素子において、機能の異なる部分を、同
一の加工方法によって作成できる成形型を用いて、製造
コストの低くなる光学素子用成形型およびその製造方法
等を得ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and uses a mold capable of forming portions having different functions in an optical element by the same processing method. It is an object of the present invention to obtain a molding die and a method for manufacturing the same.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第1の本発明(請求項1に対応)は、基台と、前
記基台状に設けられた、所定の光路を有する第1の光学
部品を成形するための第1の成形パターン、および前記
所定の光路より深い光路を有する第2の光学部品を成形
するための第2の成形パターンとを備え、前記第1の成
形パターン、前記第2の成形パターンおよび前記基台と
を所定の基板にプレスすることにより前記所定の基板を
光学素子に成形するための光学素子用成形型であって、
前記基台、前記第1の成形パターンおよび前記第2の成
形パターンが一体成形されている光学素子用成形型であ
る。In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention (corresponding to claim 1) includes a base and a predetermined optical path provided in the base shape. A first molding pattern for molding a first optical component, and a second molding pattern for molding a second optical component having an optical path deeper than the predetermined optical path, wherein the first molding pattern is provided. An optical element molding die for molding the predetermined substrate into an optical element by pressing the pattern, the second molding pattern and the base onto a predetermined substrate,
An optical element molding die in which the base, the first molding pattern, and the second molding pattern are integrally molded.
【0019】また、第2の本発明(請求項2に対応)
は、基台と、前記基台状に設けられた、所定の光路を有
する第1の光学部品を成形するための第1の成形パター
ン、および前記所定の光路より深い光路を有する第2の
光学部品を成形するための第2の成形パターンとを備
え、前記第1の成形パターン、前記第2の成形パターン
および前記基台とを所定の基板にプレスすることにより
前記所定の基板を光学素子に成形するための光学素子用
成形型であって、前記基台、前記第2の成形パターンお
よび前記第1の成形パターンを形成するための第3の成
形パターンが一体成形され、前記第3の成形パターンを
加工することにより前記第1の成形パターンが形成され
ている光学素子用成形型である。The second invention (corresponding to claim 2)
Is a base, a first forming pattern for forming a first optical component having a predetermined optical path provided in the base shape, and a second optical element having an optical path deeper than the predetermined optical path. A second molding pattern for molding a part, and pressing the first molding pattern, the second molding pattern, and the base onto a predetermined substrate to convert the predetermined substrate into an optical element. An optical element molding die for molding, wherein the base, the second molding pattern, and a third molding pattern for forming the first molding pattern are integrally molded, and the third molding is performed. An optical element forming die in which the first forming pattern is formed by processing a pattern.
【0020】また、第3の本発明(請求項3に対応)
は、第1の本発明の光学素子用成形型の製造方法であっ
て、所定の基台に、前記第1の成形パターンに対応する
第4の成形パターンを形成し、前記第2の成形パターン
に対応する第5の成形パターンを形成して素型を作成す
る工程と、前記素型を用いて、前記基台、前記第1の成
形パターンおよび前記第2の成形パターンを一体成形す
る工程とを備えた光学素子用成形型の製造方法である。Further, the third invention (corresponding to claim 3)
Is a method for manufacturing a molding die for an optical element according to the first invention, wherein a fourth molding pattern corresponding to the first molding pattern is formed on a predetermined base, and the second molding pattern is formed. Forming a mold by forming a fifth molding pattern corresponding to the step, and integrally molding the base, the first molding pattern, and the second molding pattern using the mold. This is a method for producing a molding die for an optical element, comprising:
【0021】また、第4の本発明(請求項4に対応)
は、第2の本発明の光学素子用成形型の製造方法であっ
て、所定の基台に、前記第2の成形パターンに対応する
第5の成形パターンを形成し、前記第3の成形パターン
に対応する第6の成形パターンを形成して素型を作成す
る工程と、前記素型を用いて、前記基台、前記第2の成
形パターンおよび前記第3の成形パターンを一体成形す
る工程と、前記第3の成形パターンを加工して前記第1
の成形パターンを形成する工程とを備えた光学素子用成
形型の製造方法である。The fourth invention (corresponding to claim 4)
Is a method for manufacturing a molding die for an optical element according to the second aspect of the present invention, wherein a fifth molding pattern corresponding to the second molding pattern is formed on a predetermined base, and the third molding pattern is formed. Forming a mold by forming a sixth molding pattern corresponding to the above, and integrally molding the base, the second molding pattern and the third molding pattern using the mold. Processing the third molding pattern to form the first
Forming a molding pattern of the optical element.
【0022】また、第5の本発明(請求項5に対応)
は、前記第1の光学部品は光導波路に対応するためのも
のであり、前記第2の部品は光ファイバに対応するため
のである第3または第4の本発明の光学素子用成形型の
製造方法である。The fifth invention (corresponding to claim 5)
Wherein the first optical component is for an optical waveguide, and the second component is for an optical fiber. Is the way.
【0023】また、第6の本発明(請求項6に対応)
は、前記基台は高融点ガラスである第3または第4の本
発明の光学素子用成形型の製造方法である。The sixth invention (corresponding to claim 6)
The third or fourth aspect of the present invention is the method for manufacturing a mold for an optical element according to the third or fourth aspect, wherein the base is a high melting point glass.
【0024】また、第7の本発明(請求項7に対応)
は、前記高融点ガラスの屈伏点は600℃以上である第
6の本発明の光学素子用成形型の製造方法である。The seventh invention (corresponding to claim 7)
The sixth aspect of the present invention is the method for producing a mold for optical elements according to the sixth aspect of the present invention, wherein the high melting point glass has a yield point of 600 ° C. or more.
【0025】また、第8の本発明(請求項8に対応)
は、前記基台と接する面に、少なくとも白金(Pt)、
オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、ロジウム
(Rh)、レニウム(Re)、ルテニウム(Ru)、タ
ンタル(Ta)、タングステン(W)の全部または一部
を主成分とする保護膜がコーティングされている第3ま
たは第4の本発明の光学素子用成形型の製造方法であ
る。Further, an eighth aspect of the present invention (corresponding to claim 8)
Is at least platinum (Pt) on the surface in contact with the base,
A protective film containing all or a part of osmium (Os), iridium (Ir), rhodium (Rh), rhenium (Re), ruthenium (Ru), tantalum (Ta), or tungsten (W) as a main component is coated. A third or fourth method for producing a molding die for an optical element according to the present invention.
【0026】また、第9の本発明(請求項9に対応)
は、前記第1の光路の深さは15ミクロン以下であり、
前記第2の光路の深さは数十ミクロン以上である第3ま
たは第4の本発明の光学素子用成形型の製造方法であ
る。The ninth invention (corresponding to claim 9)
The depth of said first optical path is less than 15 microns,
The third or fourth method for producing a mold for an optical element according to the third or fourth aspect of the present invention, wherein the depth of the second optical path is several tens of microns or more.
【0027】また、第10の本発明(請求項10に対
応)は、第1または第2の本発明の光学素子用成形型を
用い、加熱されて軟化した樹脂に前記光学素子用成形型
をプレスすることにより、前記樹脂に前記光学素子用成
形型の反転形状を転写して光学素子を製造する光学素子
の製造方法である。The tenth aspect of the present invention (corresponding to claim 10) is to use the optical element molding die of the first or second aspect of the present invention, wherein the optical element molding die is heated and softened. An optical element manufacturing method for manufacturing an optical element by transferring an inverted shape of the optical element forming die to the resin by pressing.
【0028】また、第11の本発明(請求項11に対
応)は、第1または第2の光学素子用成形型を用いて製
造された光学素子であって、加熱されて軟化した樹脂に
前記光学素子用成形型をプレスすることにより、前記樹
脂に前記光学素子用成形型の反転形状を転写することに
より製造された光学素子である。An eleventh aspect of the present invention (corresponding to claim 11) is an optical element manufactured by using the first or second optical element molding die, wherein the resin softened by heating is used. An optical element manufactured by pressing an optical element molding die and transferring an inverted shape of the optical element molding die to the resin.
【0029】以上のような本発明は、その一例として、
第1の光学素子用成形型は加工深さの異なる異種形状、
例えば凹または凸形状である光導波路パターンとこれと
所定の相対位置精度で設けられた光ファイバガイドを成
形する型としてプレス面に高融点ガラスを備えた成形型
とするものである。パイレックス(登録商標)などの高
融点ガラスはドライエッチングによる微細加工が可能で
機械強度も比較的高い。そのため、成形型として用いる
ことが可能となる。型に用いる高融点ガラスが軟化しな
い温度で成形できる低融点ガラスやプラスチック材料か
らなる光学素子を製造するための型として有効である。
また、ガラスなどを成形する際には必要に応じてプレス
面に特定材料からなる保護膜、および中間層を設ければ
耐久性のよい成形型が得られる。特にシングルモードの
光ファイバ、光導波路では光導波路パターンの深さ、幅
は15μm以下、光ファイバガイドと光導波路パターン
の相対位置精度は±1μm以下が要求されるが、これら
の微細形状を破損することなく成形することができる。The present invention as described above, as an example,
The first optical element mold has different shapes with different processing depths,
For example, as a mold for forming an optical waveguide pattern having a concave or convex shape and an optical fiber guide provided with a predetermined relative positional accuracy with the optical waveguide pattern, a mold having a high melting point glass on a press surface is used. High melting point glass such as Pyrex (registered trademark) can be finely processed by dry etching and has relatively high mechanical strength. Therefore, it can be used as a molding die. This is effective as a mold for producing an optical element made of a low-melting glass or a plastic material that can be molded at a temperature at which the high-melting glass used in the mold does not soften.
Further, when molding glass or the like, if necessary, if a protective film made of a specific material and an intermediate layer are provided on the pressed surface, a mold having good durability can be obtained. In particular, in the case of a single mode optical fiber or optical waveguide, the depth and width of the optical waveguide pattern are required to be 15 μm or less, and the relative positional accuracy between the optical fiber guide and the optical waveguide pattern is required to be ± 1 μm or less, but these fine shapes are damaged. It can be molded without any.
【0030】また、他の本発明は、その一例として、第
1の光学素子用成形型の製造方法は、このような高融点
ガラスからなる光学素子用成形型を作製するために、マ
スタ型を用意し加熱されて軟化した高融点ガラス基材に
加圧して押しつけて前記基材に前記マスタ型の反転形状
を転写することを特徴とするものである。パイレックス
など光学ガラスの中で特に屈伏点の高いものは、屈伏点
以上の温度で加圧成形することで高精度に形状を転写す
ることが可能となる。In another aspect of the present invention, as an example, the first method for manufacturing a mold for an optical element includes a method for manufacturing a mold for an optical element made of such a high melting point glass by using a master mold. The method is characterized in that an inverted shape of the master mold is transferred onto the substrate by pressing and pressing the prepared and heated high melting point glass substrate. For optical glass such as Pyrex having a particularly high yield point, it is possible to transfer the shape with high precision by press-molding at a temperature higher than the yield point.
【0031】また、他の本発明は、その一例として第2
の光学素子用成形型の製造方法は、このような高融点ガ
ラスからなる光学素子用成形型の製造方法として例えば
光ファイバガイド部などの加工深さの大きな形状をもつ
第1の型と、前記第1の型と所定の段差を備えた第2の
型を用意し、前記第1の型と第2の型を所定の相対位置
精度を確保して位置決め固定してマスタ型とし、加熱さ
れて軟化した高融点ガラス基材に加圧して押しつけて前
記基材に前記マスタ型の反転形状を転写し、前記第2の
型に対応して得られたフラット部分にフォトリソグラフ
ィ、エッチングにより、例えば光導波路パターンなどの
微細形状を形成することを特徴とするものである。凹ま
たは凸形状である光導波路パターンとこれと所定の相対
位置精度で設けられた光ファイバガイドを一体化して備
えたマスタ型を入手しなくともプレス面に高融点ガラス
を備えた光学素子用成形型を容易に実現できるものであ
る。Another example of the present invention is as follows.
The method of manufacturing a mold for an optical element according to the first aspect of the present invention is a method of manufacturing a mold for an optical element made of such a high melting point glass, the first mold having a shape having a large processing depth such as an optical fiber guide portion, A first mold and a second mold having a predetermined step are prepared, and the first mold and the second mold are positioned and fixed with a predetermined relative positional accuracy to be a master mold, and are heated. The reverse shape of the master mold is transferred to the softened high-melting glass substrate by pressing and pressing the same, and the flat portion obtained corresponding to the second mold is subjected to photolithography and etching, for example, by photolithography. It is characterized by forming a fine shape such as a wave pattern. Molding for optical elements with high-melting glass on the pressed surface without obtaining a master mold that integrates a concave or convex optical waveguide pattern and an optical fiber guide provided with this with a predetermined relative positional accuracy The mold can be easily realized.
【0032】また、他の本発明は、その一例として、第
2の光学素子成形型は数十ミクロン以上の凹凸形状を備
えた第1の型と15ミクロン以下の微細形状を備えた第
2の型から構成され、前記第1の型が機械加工を経て加
工され、前記第2の型がエッチング加工を経て加工され
ていることを特徴とするものである。例えば、光ファイ
バガイド成形部を備えた第1の型と凹または凸状の光導
波路パターンを備えた第2の型をそれぞれ別に加工して
位置あわせを行うものである。第1、第2の型は熱膨張
回数が同等であれば特に望ましい。また、同一材料であ
ってもよい。According to another aspect of the present invention, as an example, the second optical element molding die has a first mold having irregularities of several tens of microns or more and a second mold having a fine shape of 15 microns or less. The first die is processed through machining, and the second die is processed through etching. For example, a first mold having an optical fiber guide molding portion and a second mold having a concave or convex optical waveguide pattern are separately processed and aligned. It is particularly desirable that the first and second molds have the same number of thermal expansions. Further, the same material may be used.
【0033】[0033]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の好ましい実施の形態について説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0034】(実施の形態1)図1は本発明の光学素子
用成形型の構成を示している。これはシングルモードの
光導波路、および光ファイバへの適用を目的としたもの
であり、基台10に形成された、平面パターン10a上
に設けられた光導波路のコアとなる約10ミクロンの幅
および高さを有する光導波路パターン11と、これに隣
り合って、約100ミクロンの高さを有するV字形状の
断面を持つ光ファイバガイド成形部12とを有してい
る。また、少なくとも光ファイバガイド成形部12およ
び平面パターン10aは一体成形されている。さらに光
導波路パターン11も同時に一体成形によって作成され
ていてもよい。(Embodiment 1) FIG. 1 shows the structure of a mold for an optical element according to the present invention. This is intended to be applied to a single mode optical waveguide and an optical fiber, and has a width of about 10 μm, which is formed on the base 10 and serves as a core of the optical waveguide provided on the plane pattern 10a. It has an optical waveguide pattern 11 having a height and an optical fiber guide molded portion 12 having a height of about 100 microns and a V-shaped cross section adjacent thereto. Further, at least the optical fiber guide forming portion 12 and the plane pattern 10a are integrally formed. Further, the optical waveguide pattern 11 may be simultaneously formed by integral molding.
【0035】このような光学素子用成形型の母材として
はパイレックス(屈伏点653℃)、テンパックス(屈
伏点652℃)、バイコール(屈伏点1066℃)とい
った硼硅酸、硅酸ガラスやバリウム硼硅酸ガラス、亜鉛
アルミ硅酸などの高融点ガラス材料を用いる。As a base material of such a mold for an optical element, borosilicate, silicate glass, barium and the like such as Pyrex (yield point of 652 ° C.), Tempax (yield point of 652 ° C.) and Vycor (yield point of 1066 ° C.) are used. High melting point glass materials such as borosilicate glass and zinc aluminum silicate are used.
【0036】このような高融点ガラスを用いることによ
り、高温で使用できプラスチックだけでなく、屈伏点温
度が600℃以下の光学ガラスを成形し、光学部品を作
製することができる。このように特に屈伏点温度が60
0℃以上のものであれば大抵の光学ガラスを成形するこ
とができるが、鉛ガラスなど300〜400℃で成形可
能な材料であれば屈伏点温度が500℃程度のガラスも
型として用いることができる。また、少なくとも光ファ
イバガイド成形部12および平面パターン10を一体成
形することが可能な材質であれば、高融点ガラスの他
に、ソーダカリガラス、クラウンガラス、ほう硅酸ガラ
スなどを母材として用いても良い。By using such a high-melting glass, not only plastics that can be used at high temperatures but also optical glasses having a sag point of 600 ° C. or less can be molded to produce optical components. Thus, the yield point temperature is particularly 60
Most optical glasses can be molded if the temperature is 0 ° C. or higher, but if the material can be molded at 300 to 400 ° C. such as lead glass, glass having a sag point of about 500 ° C. can also be used as a mold. it can. In addition, as long as the optical fiber guide molding portion 12 and the plane pattern 10 can be integrally molded, a material such as soda potash glass, crown glass, borosilicate glass, or the like can be used as a base material in addition to the high melting point glass. Is also good.
【0037】(実施の形態2)図1に示す、本発明の光
学素子用成形型を作成する、本発明の光学素子用成形型
の製造方法の実施の形態1について、図2(a)〜
(b)を用いて説明する。以下、図に付した記号順に説
明を行う。(Embodiment 2) FIGS. 2 (a) to 2 (a) to 1 (e) show a method of manufacturing an optical element molding die according to the present invention for producing an optical element molding die according to the present invention.
This will be described with reference to FIG. The description will be made below in the order of the symbols attached to the drawings.
【0038】(a)超硬合金基板21にV字断面形状を
もつ研削砥石で光ファイバガイド溝22を加工する。こ
れを第1の型23とする。図2(a)では溝の本数が1
つであるが、数十本程度は問題なく加工できる。このよ
うな加工を行う研削装置は市販されており、温度制御を
行うことで溝ピッチ、つまりV溝とV溝と間隔の精度が
±0.5ミクロン以下が可能である。光ファイバガイド
溝22の断面のV字形状については、Vの角度は問わな
い。(A) An optical fiber guide groove 22 is formed on a cemented carbide substrate 21 with a grinding wheel having a V-shaped cross section. This is referred to as a first mold 23. In FIG. 2A, the number of grooves is one.
However, several tens can be processed without any problem. Grinding apparatuses for performing such processing are commercially available, and by controlling the temperature, the accuracy of the groove pitch, that is, the interval between the V grooves can be adjusted to ± 0.5 μm or less. Regarding the V-shape of the cross section of the optical fiber guide groove 22, the angle of V does not matter.
【0039】(b)研磨して所定の厚み寸法にした石英
ガラス基板24にフォトリソグラフィ、ドライエッチン
グを行って光導波路パターン溝25を形成する。研磨に
よる石英ガラス基板の高さについては、光ファイバが光
ファイバガイド溝22に配置されたときに光ファイバの
コア中心と光導波路パターン溝25の中心の高さのずれ
が±1μm以内となるような高さにする。これを第2の
型26とする。(B) An optical waveguide pattern groove 25 is formed by performing photolithography and dry etching on the quartz glass substrate 24 having a predetermined thickness by polishing. Regarding the height of the quartz glass substrate by polishing, when the optical fiber is arranged in the optical fiber guide groove 22, the deviation between the center of the optical fiber core and the center of the optical waveguide pattern groove 25 is within ± 1 μm. Height. This is referred to as a second mold 26.
【0040】このとき、(a)の工程によって得られる
光ファイバガイド溝22の深さは、光ファイバガイド成
形部12の高さに対応し、(b)の工程によって得られ
る光導波路パターン溝25の深さは、光導波路パターン
11の高さに対応する。したがって、光ファイバガイド
溝22の深さは、導波路パターン溝25の深さより深く
なっている。また、光ファイバガイド溝22の深さは数
十ミクロン以上、光導波路パターン25の深さは15ミ
クロン以下であるのが望ましい。実施の形態1の光学素
子用成形型を得るためには、光ファイバガイド溝22の
深さは約100ミクロンとし、導波路パターン溝25の
深さは約10ミクロンとする。At this time, the depth of the optical fiber guide groove 22 obtained in the step (a) corresponds to the height of the optical fiber guide molded part 12, and the optical waveguide pattern groove 25 obtained in the step (b). Corresponds to the height of the optical waveguide pattern 11. Therefore, the depth of the optical fiber guide groove 22 is deeper than the depth of the waveguide pattern groove 25. Further, it is desirable that the depth of the optical fiber guide groove 22 is several tens of microns or more, and the depth of the optical waveguide pattern 25 is 15 microns or less. In order to obtain the optical element molding die of the first embodiment, the depth of the optical fiber guide groove 22 is set to about 100 microns, and the depth of the waveguide pattern groove 25 is set to about 10 microns.
【0041】(c)第1の型23,第2の型26につい
て位置決め固定するために第3の型として胴型27を用
意する。第1の型23,第2の型26のそれぞれの外形
寸法精度、これらの型を入れ込む胴型27の内部の寸法
精度をサブミクロン以下にし、平面上に置かれた胴型2
7内に、第1の型23,第2の型26を入れ込み位置決
めを行う。これにより光ファイバが光ファイバガイド溝
22に配置されたときに光ファイバのコア中心と光導波
路パターン溝25の中心ずれとして水平方向±1μm以
内の相対位置精度が確保できる。これが光学素子成形型
を成形するためのマスタ型28の母材となる。(C) A body mold 27 is prepared as a third mold for positioning and fixing the first mold 23 and the second mold 26. The outer dimensional accuracy of each of the first mold 23 and the second mold 26 and the dimensional accuracy of the inside of the body mold 27 into which these molds are inserted are made submicron or less, and the body mold 2 placed on a plane
The first die 23 and the second die 26 are inserted into the position 7 for positioning. Thereby, when the optical fiber is disposed in the optical fiber guide groove 22, relative positional accuracy within ± 1 μm in the horizontal direction can be secured as the center deviation between the core center of the optical fiber and the optical waveguide pattern groove 25. This becomes the base material of the master mold 28 for molding the optical element molding die.
【0042】なおマスタ型28を構成する第1の型2
3,第2の型26については、それぞれ一つづつである
必要はなく、それぞれ複数個組み合わせて用いてもよ
い。The first mold 2 constituting the master mold 28
The third and second dies 26 do not need to be one by one, and a plurality of them may be used in combination.
【0043】(d)(図示せず)次に作製したマスタ型
28の母材のプレス面、つまり光学素子となる部材と接
する面に、白金(Pt)、オスミウム(Os)、イリジ
ウム(Ir)、ロジウム(Rh)、レニウム(Re)、
ルテニウム(Ru)、タンタル(Ta)、タングステン
(W)の各成分の全部、または一部の単一の成分、もし
くは一部の複数の成分の任意の組み合わせを主成分とす
る保護膜をコーティングする。これにより、成形時にお
ける、成形型のプレス面の劣化を防止できる。また、こ
のような保護膜を用いる場合には型との間に、型もしく
は保護膜に含まれる元素が含まれた中間層を設けること
によって保護膜の剥離を防止することができる。これに
より、ガラス系材料の成形型を作製するためのマスタ型
28が完成する。なお、本工程は(c)より先に行って
もよい。(D) (not shown) Platinum (Pt), osmium (Os), and iridium (Ir) are applied to the pressed surface of the base material of the master mold 28, that is, the surface in contact with the member to be an optical element. , Rhodium (Rh), rhenium (Re),
Coating a protective film mainly composed of all of ruthenium (Ru), tantalum (Ta), and tungsten (W) components, or a single component, or an arbitrary combination of some components. . Thereby, it is possible to prevent the press surface of the mold from deteriorating during molding. In the case where such a protective film is used, separation of the protective film can be prevented by providing an intermediate layer containing an element contained in the mold or the protective film between the mold and the mold. As a result, a master mold 28 for producing a mold of a glass-based material is completed. This step may be performed before (c).
【0044】(e)図示しない成形機に高融点ガラスを
セットし、先に述べたマスタ型28を対向してセット
し、窒素もしくはアルゴンなどの不活性ガスフロー、ま
たは真空下で加熱することによって、高融点ガラスを軟
化させる。加熱温度としてはガラスの軟化温度付近(6
00〜800℃)とする。この後、マスタ型28でガラ
スを成形後、冷却してガラスを取り出す。これにより、
マスタ型28の反転形状を有する成形型29が製造でき
る。このようにして得た成形型29は、図1に示すもの
と同一の形状を有する。(E) The high-melting glass is set in a molding machine (not shown), the above-mentioned master mold 28 is set opposite thereto, and heated under an inert gas flow such as nitrogen or argon, or under vacuum. Softens the high melting point glass. The heating temperature is around the softening temperature of the glass (6
00 to 800 ° C). Thereafter, the glass is formed by the master mold 28 and then cooled to take out the glass. This allows
A mold 29 having an inverted shape of the master mold 28 can be manufactured. The mold 29 thus obtained has the same shape as that shown in FIG.
【0045】このような成形型29は、光学素子を作成
しようとする所定の基板に対して、プレス工程により複
雑な形状を一度で転写させることが可能であるのみなら
ず、機械的強度が高く、光学素子における光導波路パタ
ーンのような微細形状をプレスによって成形する場合、
非常に有効である。Such a molding die 29 can not only transfer a complicated shape at once to a predetermined substrate on which an optical element is to be formed, but also has high mechanical strength. When molding a fine shape such as an optical waveguide pattern in an optical element by pressing,
Very effective.
【0046】また、成形型29は、マスタ型28を用い
て、これに高融点ガラスをセット、加熱した後冷却する
一体成形によって作製することにより、非常に安価に成
形型を入手でき、さらに、このようにして得た成形型で
光学部材を成形することによって光学素子を低コストで
製造することが可能になる。The molding die 29 can be obtained at a very low cost by using a master die 28, and setting the high melting point glass in the molding die, and manufacturing the molding die by heating and cooling. The optical element can be manufactured at low cost by molding the optical member with the mold thus obtained.
【0047】以上述べた方法によれば、第1の型23と
して超硬合金、第2の型26として石英ガラスを用い
た。しかしながら、第1の型23としては機械加工がで
き、600〜800℃程度の高温で耐えうる材料で有れ
ばこれに限るものでない。また、第2の型26としては
同様に600〜800℃程度の高温で耐え、ドライエッ
チングでミクロンレベル以下の加工精度が得られる材料
で有ればよい。言うまでもなく、第1、第2の型23,
26はいずれも同一材料であっても構わない。According to the method described above, a cemented carbide is used as the first mold 23 and quartz glass is used as the second mold 26. However, the first mold 23 is not limited to a material that can be machined and can withstand a high temperature of about 600 to 800 ° C. Similarly, the second mold 26 may be made of a material that can withstand a high temperature of about 600 to 800 ° C. and that has a processing accuracy of a micron level or less by dry etching. Needless to say, the first and second molds 23,
26 may be the same material.
【0048】なお、本実施の形態にて説明したマスタ型
28の作製手順によって図1と同じ形状、すなわち光フ
ァイバ成形部、および光導波路パターンを凸形状とした
ものをも作製でき、成形型を入手することができる。The same procedure as that shown in FIG. 1, that is, an optical fiber molded portion and an optical waveguide pattern having a convex shape can be produced by the procedure for producing the master mold 28 described in the present embodiment. Can be obtained.
【0049】また、本実施の形態では、マスタ型28
に、高融点ガラスをセット、加熱した後冷却する工程に
より成形型29を一体成形するとしたが、予め加熱した
高融点ガラスにマスタ型28をプレスすることによって
一体成形を実現しても良い。要するに、本発明の光学素
子用成形型の製造方法は、一体成形の具体的な方法に限
定されることはない。In this embodiment, the master mold 28
Although the molding die 29 is integrally molded by a process of setting a high melting point glass, heating and then cooling, the integral molding may be realized by pressing the master mold 28 on the previously heated high melting point glass. In short, the method of manufacturing the mold for an optical element of the present invention is not limited to a specific method of integral molding.
【0050】(実施の形態3)本発明の光学素子用成形
型の製造方法の実施の形態3について、図3(a)〜
(f)を用いて説明する。以下、図に付した記号順に説
明を行う。(Embodiment 3) FIGS. 3 (a) to 3 (a) show Embodiment 3 of a method for manufacturing a mold for an optical element of the present invention.
This will be described with reference to FIG. The description will be made below in the order of the symbols attached to the drawings.
【0051】(a)超硬合金基板31にV字断面形状を
もつ研削砥石で光ファイバガイド溝32を加工する。こ
れを第1の型33とする。図3(a)では溝の本数が1
つであるが数十本程度は問題なく加工できる。このよう
な加工を行う研削装置は市販されており、温度制御を行
うことで溝ピッチ、つまりV溝とV溝と間隔の精度が±
0.5ミクロン以下が可能である。光ファイバガイド溝
32の断面のV字形状については、Vの角度は問わな
い。(A) An optical fiber guide groove 32 is formed on a cemented carbide substrate 31 with a grinding wheel having a V-shaped cross section. This is referred to as a first mold 33. In FIG. 3A, the number of grooves is one.
However, several tens can be processed without any problem. Grinding machines for performing such processing are commercially available, and by controlling the temperature, the accuracy of the groove pitch, that is, the accuracy of the interval between the V-grooves is ±
0.5 microns or less are possible. Regarding the V-shape of the cross section of the optical fiber guide groove 32, the angle of V does not matter.
【0052】(b)研磨して所定の厚み寸法にした超硬
合金基板34を作製する。これを第2の型35とする。
第2の型35には、図1の平面パターン13に対応する
平面部分35aが、少なくとも存在し、この平面部分3
5aにおける厚みを所定寸法としておく。超硬合金基板
の厚みを調整するのは、作製する図1の成形型における
光導波路パターン11と、これに隣り合ってV字形状の
断面を持つ光ファイバガイド成形部12の高さを±1μ
m精度で合わせるためである。(B) A cemented carbide substrate 34 having a predetermined thickness by polishing is manufactured. This is referred to as a second mold 35.
The second mold 35 has at least a plane portion 35a corresponding to the plane pattern 13 of FIG.
The thickness at 5a is set to a predetermined dimension. The thickness of the cemented carbide substrate is adjusted by adjusting the height of the optical waveguide pattern 11 in the mold to be manufactured shown in FIG. 1 and the height of the optical fiber guide molded portion 12 having a V-shaped cross section adjacent thereto by ± 1 μm.
This is for the purpose of matching with m precision.
【0053】(c)第1の型33,第2の型35につい
て位置決め固定するために第3の型として胴型36を用
意する。図のように平面上に置かれた胴型36内に第1
の型33,第2の型35を入れ込み位置決めを行う。こ
れが光学素子成形型を成形するマスタ型37の母材とな
る。(C) A body mold 36 is prepared as a third mold for positioning and fixing the first mold 33 and the second mold 35. As shown in FIG.
The mold 33 and the second mold 35 are inserted and positioned. This is the base material of the master mold 37 for molding the optical element mold.
【0054】なおマスタ型37を構成する第1の型3
3,第2の型35についてはそれぞれ一つづつである必
要はなく、複数個組み合わせて用いてもよい。The first mold 3 constituting the master mold 37
The third and second dies 35 need not be provided one by one, and a plurality of them may be used in combination.
【0055】(d)(図示せず)次に、実施の形態と同
様、作製したマスタ型37の母材のプレス面、つまり光
学素子となる部材と接する面に、白金(Pt)、オスミ
ウム(Os)、イリジウム(Ir)、ロジウム(R
h)、レニウム(Re)、ルテニウム(Ru)、タンタ
ル(Ta)、タングステン(W)の各成分の全部、また
は一部の単一の成分、もしくは一部の複数の成分の任意
の組み合わせを主成分とする保護膜をコーティングす
る。これにより、成形時における成形型のプレス面の劣
化を防止できる。また、このような保護膜を用いる場合
には型との間に、型もしくは保護膜に含まれる元素が含
まれた中間層を設けることによって保護膜の剥離を防止
することができる。これにより、ガラス系材料の成形型
を作製するためのマスタ型37が完成する。なお、本工
程は(c)より先に行ってもよい。(D) (not shown) Next, as in the embodiment, platinum (Pt) and osmium (Pt) are applied to the pressed surface of the base material of the manufactured master mold 37, that is, the surface in contact with the member to be an optical element. Os), iridium (Ir), rhodium (R
h), all components of rhenium (Re), ruthenium (Ru), tantalum (Ta), and tungsten (W), some single components, or any combination of some components. Coating a protective film as a component. Thereby, it is possible to prevent the press surface of the mold from deteriorating during molding. When such a protective film is used, separation of the protective film can be prevented by providing an intermediate layer containing an element contained in the mold or the protective film between the mold and the mold. As a result, a master mold 37 for producing a mold of a glass-based material is completed. This step may be performed before (c).
【0056】(e)図示しない成形機に高融点ガラスを
セットし、先に述べたマスタ型を対向してセットし、窒
素もしくはアルゴンなどの不活性ガスフロー、または真
空下で加熱することによって、高融点ガラスを軟化させ
る。加熱温度としてはガラスの軟化温度付近(600〜
800℃)とする。この後、マスタ型37でガラスを成
形後、冷却してガラスを取り出す。これにより、マスタ
型37の反転形状を有する粗型40aが製造できる。こ
のとき粗型40aにおいては、光ファイバ形成部38お
よび平面パターン39aが形成されている。(E) The high-melting glass is set in a molding machine (not shown), and the above-described master mold is set opposite thereto, and heated under an inert gas flow such as nitrogen or argon, or under vacuum. Softens the high melting point glass. The heating temperature is around the softening temperature of the glass (600 to
800 ° C.). Thereafter, the glass is formed by the master mold 37, and then cooled to take out the glass. As a result, a rough mold 40a having an inverted shape of the master mold 37 can be manufactured. At this time, in the rough mold 40a, the optical fiber forming portion 38 and the plane pattern 39a are formed.
【0057】(f) 粗型40aの平面パターン39a
にフォトリソグラフィ、ドライエッチングを行って光導
波路パターン39bを形成する。このとき光導波路パタ
ーン39bと光ファイバ成形部38の水平位置について
も±1μmが必要であるが、フォトリソグラフィの際の
フォトマスク合わせにて水平方向の位置決め調整が可能
である。(F) Planar pattern 39a of the rough mold 40a
Then, photolithography and dry etching are performed to form an optical waveguide pattern 39b. At this time, the horizontal position between the optical waveguide pattern 39b and the optical fiber forming section 38 also needs to be ± 1 μm, but the horizontal positioning can be adjusted by adjusting the photomask at the time of photolithography.
【0058】このようにして得た成形型40は図1に示
すものと同一形状を有する。すなわち光ファイバ成形部
38は光ファイバガイド成形部12に対応し、平面パタ
ーン39aは平面パターン10aに対応し、光導波路パ
ターン39bは光導波路パターン11に対応する。The mold 40 thus obtained has the same shape as that shown in FIG. That is, the optical fiber forming section 38 corresponds to the optical fiber guide forming section 12, the plane pattern 39a corresponds to the plane pattern 10a, and the optical waveguide pattern 39b corresponds to the optical waveguide pattern 11.
【0059】このような成形型40は、光学素子を作成
しようとする所定の基板に対して、プレス工程により複
雑な形状を一度で転写させることが可能であるのみなら
ず、機械的強度が高く、光学素子における光導波路パタ
ーンのような微細形状をプレスによって成形する場合、
非常に有効である。Such a mold 40 not only allows a complicated shape to be transferred at a time to a predetermined substrate on which an optical element is to be formed by a pressing process, but also has high mechanical strength. When molding a fine shape such as an optical waveguide pattern in an optical element by pressing,
Very effective.
【0060】また、成形型40は、マスタ型37を用い
て、これに高融点ガラスをセット、加熱した後冷却する
一体成形によって粗型40aを作製し、この粗型40a
に光導波路パターン39bをドライエッチング加工して
作成することにより、非常に安価に成形型を入手でき、
さらに、このようにして得た成形型40で光学部材を成
形することによって光学素子を低コストで製造すること
が可能になる。Further, as the molding die 40, a master die 37 is used, and a high melting point glass is set therein.
By forming the optical waveguide pattern 39b by dry etching, a mold can be obtained at very low cost.
Further, the optical element can be manufactured at low cost by molding the optical member with the mold 40 thus obtained.
【0061】なお、本実施の形態にて説明したマスタ型
28の作製手順によって図1と同じ形状、すなわち光フ
ァイバ成形部、および光導波路パターンを凸形状とした
ものをも作製でき、成形型を入手することができる。It is to be noted that the same shape as that of FIG. 1, that is, the optical fiber molded portion and the optical waveguide pattern having a convex shape can be produced by the procedure for producing the master mold 28 described in the present embodiment. Can be obtained.
【0062】また、本実施の形態では、マスタ型37
に、高融点ガラスをセット、加熱した後冷却する工程に
より粗型40aを一体成形するとしたが、予め加熱した
高融点ガラスにマスタ型37をプレスすることによって
一体成形を実現しても良い。要するに、本発明の光学素
子用成形型の製造方法の一体成形の工程は、その具体的
な方法に限定されることはない。In this embodiment, the master type 37
Although the rough mold 40a is integrally molded by a process of setting a high melting point glass, heating and then cooling, the integral molding may be realized by pressing the master mold 37 on the previously heated high melting point glass. In short, the step of integral molding in the method for producing a mold for an optical element of the present invention is not limited to a specific method.
【0063】(実施の形態4)本発明の光学素子用成形
型の製造方法の実施の形態4について、図4(a)〜
(f)を用いて説明する。以下、図に付した記号順に説
明を行う。(Embodiment 4) FIGS. 4 (a) to 4 (a) show a fourth embodiment of a method for manufacturing a mold for an optical element of the present invention.
This will be described with reference to FIG. The description will be made below in the order of the symbols attached to the drawings.
【0064】(a)石英ガラス基板41にV字断面形状
をもつ研削砥石で光ファイバガイド溝42を加工する。
これを第1の型43とする。図4(a)では溝の本数が
1つであるが数十本程度は問題なく加工できる。このよ
うな加工を行う研削装置は市販されており、温度制御を
行うことで溝ピッチ、つまりV溝とV溝と間隔の精度が
±0.5ミクロン以下が可能である。光ファイバガイド
溝42の断面のV字形状についてはVの角度は問わな
い。(A) An optical fiber guide groove 42 is formed on a quartz glass substrate 41 with a grinding wheel having a V-shaped cross section.
This is referred to as a first mold 43. In FIG. 4A, the number of grooves is one, but about several tens can be machined without any problem. Grinding apparatuses for performing such processing are commercially available, and by controlling the temperature, the accuracy of the groove pitch, that is, the interval between the V grooves can be adjusted to ± 0.5 μm or less. Regarding the V-shape of the cross section of the optical fiber guide groove 42, the angle of V does not matter.
【0065】(b)研磨して所定の厚み寸法にした石英
ガラス基板44を作製する。これを第2の型45とす
る。第2の型45には、図1の平面パターン13に対応
する平面部分45aが少なくとも存在し、この平面部分
45aにおける厚みを所定寸法としておく。石英ガラス
基板の厚みを調整するのは、作製する図1の成形型にお
ける光導波路パターン11と、これに隣り合ってV字形
状の断面を持つ光ファイバガイド成形部12の高さを±
1μm精度で合わせるためである。(B) A quartz glass substrate 44 having a predetermined thickness by polishing is manufactured. This is referred to as a second mold 45. The second mold 45 has at least a plane portion 45a corresponding to the plane pattern 13 in FIG. 1, and the thickness of the plane portion 45a is set to a predetermined size. The thickness of the quartz glass substrate is adjusted by adjusting the height of the optical waveguide pattern 11 in the molding die to be manufactured and the height of the optical fiber guide molding portion 12 having a V-shaped cross section adjacent thereto.
This is for the purpose of 1 μm precision.
【0066】(c)第1の型43,第2の型45につい
て位置決め固定するために第3の型として平滑面を備え
た下型46を用意する。下型46の上に、第1の型4
3,第2の型45を直接接合して固定する。これが光学
素子成形型を成形するマスタ型47の母材となる。(C) A lower die 46 having a smooth surface is prepared as a third die for positioning and fixing the first die 43 and the second die 45. On the lower mold 46, put the first mold 4
3. The second mold 45 is directly joined and fixed. This is the base material of the master mold 47 for molding the optical element molding die.
【0067】なおマスタ型47を構成する第1の型4
3,第2の型45についてはそれぞれ一つづつである必
要はなく、複数個組み合わせて用いてもよい。The first mold 4 constituting the master mold 47
Third, the second mold 45 does not need to be one by one, and a plurality of them may be used in combination.
【0068】(d)(図示せず)次に作製したマスタ型
47の母材のプレス面、つまり光学素子となる部材と接
する面に白金(Pt)、オスミウム(Os)、イリジウ
ム(Ir)、ロジウム(Rh)、レニウム(Re)、ル
テニウム(Ru)、タンタル(Ta)、タングステン
(W)の各成分の全部、または一部の単一の成分、もし
くは一部の複数の成分の任意の組み合わせを主成分とす
る保護膜をコーティングする。これにより、成形時にお
ける成形型のプレス面の劣化を防止できる。また、この
ような保護膜を用いる場合には型との間に、型もしくは
保護膜に含まれる元素が含まれた中間層を設けることに
よって保護膜の剥離を防止することができる。これによ
り、ガラス系材料の成形型を作製するためのマスタ型4
7が完成する。(D) (not shown) Next, platinum (Pt), osmium (Os), iridium (Ir), Rhodium (Rh), rhenium (Re), ruthenium (Ru), tantalum (Ta), tungsten (W), all or some single components, or any combination of some components Is coated with a protective film mainly composed of Thereby, it is possible to prevent the press surface of the mold from deteriorating during molding. When such a protective film is used, separation of the protective film can be prevented by providing an intermediate layer containing an element contained in the mold or the protective film between the mold and the mold. As a result, a master mold 4 for producing a mold of a glass-based material is obtained.
7 is completed.
【0069】(e)図示しない成形機に高融点ガラスを
セットし、先に述べたマスタ型を対向してセットし、窒
素もしくはアルゴンなどの不活性ガスフロー、または真
空下で加熱することによって、高融点ガラスを軟化させ
る。加熱温度としては高融点ガラスの軟化温度付近(6
00〜800℃)とする。この後、マスタ型47でガラ
スを成形後、冷却して高融点ガラスを取り出す。これに
より、マスタ型47の反転形状を有する粗型50aが製
造できる。このとき粗型40aにおいては、光ファイバ
形成部48および平面パターン49aが形成されてい
る。(E) The high-melting glass is set in a molding machine (not shown), the above-described master mold is set to face the same, and heated under an inert gas flow such as nitrogen or argon, or under vacuum. Softens the high melting point glass. The heating temperature is around the softening temperature of the high melting point glass (6
00 to 800 ° C). Thereafter, the glass is formed by the master mold 47 and then cooled to take out the high melting point glass. Thereby, the rough mold 50a having the inverted shape of the master mold 47 can be manufactured. At this time, in the rough mold 40a, the optical fiber forming section 48 and the plane pattern 49a are formed.
【0070】(f)粗型50aの平面パターン49aに
フォトリソグラフィ、ドライエッチングを行って光導波
路パターン49bを形成する。このとき光導波路パター
ン49bと光ファイバ成形部48の水平位置についても
±1μmが必要であるが、フォトリソグラフィの際のフ
ォトマスク合わせにて水平方向の位置決め調整が可能で
ある。(F) Photolithography and dry etching are performed on the plane pattern 49a of the rough mold 50a to form an optical waveguide pattern 49b. At this time, the horizontal position between the optical waveguide pattern 49b and the optical fiber forming section 48 also needs to be ± 1 μm, but the horizontal positioning can be adjusted by adjusting the photomask at the time of photolithography.
【0071】このようにして得た成形型50は図1に示
すものと同一形状を有する。すなわち光ファイバ成形部
48は光ファイバガイド成形部12に対応し、平面パタ
ーン49aは平面パターン10aに対応し、光導波路パ
ターン49bは光導波路パターン11に対応する。The mold 50 thus obtained has the same shape as that shown in FIG. That is, the optical fiber forming section 48 corresponds to the optical fiber guide forming section 12, the plane pattern 49a corresponds to the plane pattern 10a, and the optical waveguide pattern 49b corresponds to the optical waveguide pattern 11.
【0072】このような成形型50は、光学素子を作成
しようとする所定の基板に対して、プレス工程により複
雑な形状を一度で転写させることが可能であるのみなら
ず、機械的強度が高く、光学素子における光導波路パタ
ーンのような微細形状をプレスによって成形する場合、
非常に有効である。Such a mold 50 not only allows a complicated shape to be transferred at a time to a predetermined substrate on which an optical element is to be formed by a pressing process, but also has a high mechanical strength. When molding a fine shape such as an optical waveguide pattern in an optical element by pressing,
Very effective.
【0073】また、成形型50は、マスタ型47を用い
て、これに高融点ガラスをセット、加熱した後冷却する
一体成形によって粗型50aを作製し、この粗型50a
に光導波路パターン49bをドライエッチング加工して
作成することにより、非常に安価に成形型を入手でき、
さらに、このようにして得た成形型50で光学部材を成
形することによって光学素子を低コストで製造すること
が可能になる。The molding die 50 is prepared by using a master die 47, setting a high melting point glass therein, heating, and then cooling to form a rough die 50a.
By forming the optical waveguide pattern 49b by dry etching, a mold can be obtained at very low cost.
Further, the optical element can be manufactured at low cost by molding the optical member with the mold 50 thus obtained.
【0074】以上述べた実施の形態3では第1の型3
3,第2の型35として超硬合金を、実施の形態4では
第1の型43,第2の型45として石英ガラスを用い
た。しかしながら、第1の型としては機械加工ができ、
600〜800℃程度の高温で耐えうる材料で有ればこ
れに限るものでない。また、第2の型としては同様に6
00〜800℃程度の高温で耐える材料で有ればよい。
また、第1、第2の型は同一材料でなくてもよい。In the third embodiment described above, the first mold 3
3. A cemented carbide is used as the second mold 35, and quartz glass is used as the first mold 43 and the second mold 45 in the fourth embodiment. However, the first mold can be machined,
The material is not limited to this as long as the material can withstand a high temperature of about 600 to 800 ° C. Similarly, as the second type, 6
Any material that can withstand a high temperature of about 00 to 800 ° C. may be used.
Further, the first and second molds may not be made of the same material.
【0075】また、各実施の形態において、光ファイバ
ガイド溝22,32,42についてはV字形状に限ら
ず、矩形、半円、台形などでもかまわない。In each embodiment, the optical fiber guide grooves 22, 32, 42 are not limited to the V-shape, but may be rectangular, semicircular, trapezoidal, or the like.
【0076】また、本実施の形態の光学素子用成形型を
用いて成形する光学素子の材料は問わない。例えば樹
脂、ガラスなど熱によって軟化する材料であればよい。
また、マスタ型と同様、ガラス系材料からなる材料の成
形に用いる場合、プレス面に白金(Pt)、オスミウム
(Os)、イリジウム(Ir)、ロジウム(Rh)、レ
ニウム(Re)、ルテニウム(Ru)、タンタル(T
a)、タングステン(W)のいずれか一つ以上を主成分
とする保護膜をコーティングすれば、成形時における、
光学素子用成形型のプレス面の劣化を防止できる。ま
た、このような保護膜を用いる場合には成形型との間
に、型もしくは保護膜に含まれる元素が含まれた中間層
を設けることによって保護膜の剥離を防止することがで
きる。The material of the optical element molded using the optical element molding die of the present embodiment is not limited. For example, any material that is softened by heat, such as resin or glass, may be used.
Further, similarly to the master mold, when used for molding a glass-based material, platinum (Pt), osmium (Os), iridium (Ir), rhodium (Rh), rhenium (Re), ruthenium (Ru) ), Tantalum (T
a), if a protective film containing at least one of tungsten (W) as a main component is coated,
Deterioration of the press surface of the mold for optical elements can be prevented. In the case where such a protective film is used, separation of the protective film can be prevented by providing an intermediate layer containing an element contained in the mold or the protective film between the mold and the mold.
【0077】以上、述べたような光学素子用成形型を作
製し、その光学素子用成形型を用いて光学素子を形成す
れば非常に効率よく光学素子を製造することができる。
本実施の形態で述べた光導波路パターンと光ファイバガ
イドの同時成形はもとより、寸法差の大きな形状を必要
とする光学素子全てに有用であることは言うまでもな
い。As described above, if an optical element molding die as described above is manufactured and an optical element is formed using the optical element molding die, the optical element can be manufactured very efficiently.
It goes without saying that the present invention is useful not only for the simultaneous molding of the optical waveguide pattern and the optical fiber guide described in the present embodiment but also for all optical elements that require a shape having a large dimensional difference.
【0078】また、本発明のマスタ型、成形型において
はプレス面が以上述べた材料、構成であればよく、それ
以外の型構成部分が他の材料からなっていても構わな
い。Further, in the master mold and the molding die of the present invention, the press surface may have the above-described material and configuration, and the other components may be made of other materials.
【0079】また、本実施の形態ではシングルモードの
光導波路、光ファイバを対象とした成形型、マスタ型に
ついて述べたが、本発明は特にシングルモードに非常に
有効であるが、マルチモードあるいはプラスチック光フ
ァイバに対しても有効である。Although the present embodiment has described a single-mode optical waveguide, a molding die and a master die for an optical fiber, the present invention is particularly effective for a single mode. It is also effective for optical fibers.
【0080】また、光導波路パターン形状については矩
形溝の例を用いて説明したが、凹凸形状にかかわらず有
効である。Although the optical waveguide pattern shape has been described using the example of the rectangular groove, it is effective regardless of the uneven shape.
【0081】なお、上記の各実施の形態において、基台
10は本発明の基台に相当し、光ファイバガイド成形部
12,38,48は本発明の第2の成形パターンに相当
し、光導波路パターン11,39b、49bは本発明の
第1の成形パターンに相当し、平面パターン10a、3
9a、49aは本発明の第3の成形パターンに相当す
る。また、光ファイバガイド溝22、32,42は本発
明の第5の成形パターンに相当し、光導波路パターン溝
25は本発明の第4の成形パターンに相当し、平面パタ
ーン35a、45aは本発明の第6の成形パターンに相
当するものである。またまた、上記の実施の形態では本
発明の第1の光学部品は導波路であり、第2の光学部品
は光ファイバガイド溝であるしたが、本発明の第1の光
学部品と、第2の光学部品とは、第2の光学部品の光路
の深さが第1の光学部品の光路より深いものであれば、
その機能には限定されず、第1の光学部品としては光導
波路以外のもの、第2の光学部品としては光ファイバガ
イド溝以外のであってもよく、本発明はこれら光学部品
を備えた光学素子を成形するための光学素子用成形型ま
たはその製造方法であってもよい。In each of the above embodiments, the base 10 corresponds to the base of the present invention, and the optical fiber guide forming portions 12, 38, and 48 correspond to the second forming pattern of the present invention. The wave patterns 11, 39b, and 49b correspond to the first forming pattern of the present invention, and the planar patterns 10a,
9a and 49a correspond to the third molding pattern of the present invention. The optical fiber guide grooves 22, 32, and 42 correspond to the fifth forming pattern of the present invention, the optical waveguide pattern groove 25 corresponds to the fourth forming pattern of the present invention, and the plane patterns 35a and 45a correspond to the present invention. This corresponds to the sixth forming pattern of (1). Also, in the above-described embodiment, the first optical component of the present invention is a waveguide, and the second optical component is an optical fiber guide groove. The optical component means that the depth of the optical path of the second optical component is deeper than the optical path of the first optical component.
The function is not limited to this. The first optical component may be other than the optical waveguide, and the second optical component may be other than the optical fiber guide groove. May be a molding die for an optical element or a method for producing the same.
【0082】[0082]
【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明によれば、複雑な表面形状を備えた光学素子
を大量かつ安価に作成することができる光学素子用成形
型、およびその製造方法等が得られる。As is apparent from the above description, according to the present invention, a mold for an optical element capable of producing an optical element having a complicated surface shape in large quantities at low cost, and a method of manufacturing the same. Etc. are obtained.
【図1】本発明の実施の形態1における光学素子用成形
型を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a mold for an optical element according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施の形態2における光学素子用成形
型の製造方法の各工程を示す図である。FIG. 2 is a view showing each step of a method for manufacturing a mold for an optical element according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施の形態3における光学素子用成形
型の製造方法の各工程を示す図である。FIG. 3 is a view showing each step of a method for manufacturing a mold for an optical element according to a third embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施の形態4における光学素子用成形
型の製造方法の各工程を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing each step of a method for manufacturing a mold for an optical element according to a fourth embodiment of the present invention.
【図5】従来の一般的な光実装回路基板の構成図であ
る。FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional general optical mounting circuit board.
10 基台 10a、35a、39a、45a、49a 平面パター
ン 11、39b、49b 光導波路パターン 12、38、48 光ファイバガイド成形部 21、31、34 超硬合金基板 22、32、42 光ファイバガイド溝 23、33、43 第1の型 24、41、44 石英ガラス基板 25 光導波路パターン溝 26、35、45 第2の型 27、36 胴型 28、39、49 マスタ型 40a、50a 粗型 46 下型 51 シリコン基板 52 光導波路 53 光ファイバ 54 V溝ブロック 55 レーザダイオード 56 フォトダイオード 57 電気回路パターンReference Signs List 10 base 10a, 35a, 39a, 45a, 49a Planar pattern 11, 39b, 49b Optical waveguide pattern 12, 38, 48 Optical fiber guide molded part 21, 31, 34 Cemented carbide substrate 22, 32, 42 Optical fiber guide groove 23, 33, 43 First mold 24, 41, 44 Quartz glass substrate 25 Optical waveguide pattern groove 26, 35, 45 Second mold 27, 36 Body mold 28, 39, 49 Master mold 40a, 50a Coarse mold 46 Lower Mold 51 Silicon substrate 52 Optical waveguide 53 Optical fiber 54 V-groove block 55 Laser diode 56 Photodiode 57 Electric circuit pattern
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02B 6/13 B29L 11:00 // B29L 11:00 G02B 6/12 M (72)発明者 白藤 芳則 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 朝倉 宏之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2H037 AA01 BA24 DA04 DA06 DA12 2H047 KA03 MA05 PA26 QA07 TA41 4F202 AH73 AJ06 CD02 CD03 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G02B 6/13 B29L 11:00 // B29L 11:00 G02B 6/12 M (72) Inventor Yoshinori Shiratoh Osaka 1006, Kazuma, Kadoma, Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Hiroyuki Asakura 1006, Kazuma, Kadoma, Kazuma, Osaka Prefecture F-term (reference) 2H037 AA01 BA24 DA04 DA06 DA12 2H047 KA03 MA05 PA26 QA07 TA41 4F202 AH73 AJ06 CD02 CD03
Claims (11)
学部品を成形するための第1の成形パターン、および前
記所定の光路より深い光路を有する第2の光学部品を成
形するための第2の成形パターンとを備え、 前記第1の成形パターン、前記第2の成形パターンおよ
び前記基台とを所定の基板にプレスすることにより前記
所定の基板を光学素子に成形するための光学素子用成形
型であって、 前記基台、前記第1の成形パターンおよび前記第2の成
形パターンが一体成形されている光学素子用成形型。1. A base, a first forming pattern for forming a first optical component having a predetermined optical path provided in the base, and a first forming pattern having an optical path deeper than the predetermined optical path. And a second molding pattern for molding the second optical component. The first molding pattern, the second molding pattern, and the base are pressed against a predetermined substrate to form the predetermined substrate. An optical element molding die for molding into an optical element, wherein the base, the first molding pattern, and the second molding pattern are integrally molded.
学部品を成形するための第1の成形パターン、および前
記所定の光路より深い光路を有する第2の光学部品を成
形するための第2の成形パターンとを備え、 前記第1の成形パターン、前記第2の成形パターンおよ
び前記基台とを所定の基板にプレスすることにより前記
所定の基板を光学素子に成形するための光学素子用成形
型であって、 前記基台、前記第2の成形パターンおよび前記第1の成
形パターンを形成するための第3の成形パターンが一体
成形され、 前記第3の成形パターンを加工することにより前記第1
の成形パターンが形成されている光学素子用成形型。2. A base, a first forming pattern for forming a first optical component having a predetermined optical path provided in the base shape, and a first forming pattern having an optical path deeper than the predetermined optical path. And a second molding pattern for molding the second optical component. The first molding pattern, the second molding pattern, and the base are pressed against a predetermined substrate to form the predetermined substrate. An optical element molding die for molding into an optical element, wherein the base, the second molding pattern, and a third molding pattern for forming the first molding pattern are integrally molded; By processing the molding pattern of No. 3, the first
A molding die for an optical element on which a molding pattern is formed.
造方法であって、 所定の基台に、前記第1の成形パターンに対応する第4
の成形パターンを形成し、前記第2の成形パターンに対
応する第5の成形パターンを形成して素型を作成する工
程と、 前記素型を用いて、前記基台、前記第1の成形パターン
および前記第2の成形パターンを一体成形する工程とを
備えた光学素子用成形型の製造方法。3. The method for manufacturing a mold for an optical element according to claim 1, wherein a fourth base corresponding to the first forming pattern is provided on a predetermined base.
Forming a molding pattern by forming a fifth molding pattern corresponding to the second molding pattern to form a mold; using the mold, the base, the first molding pattern And a step of integrally molding the second molding pattern.
造方法であって、 所定の基台に、前記第2の成形パターンに対応する第5
の成形パターンを形成し、前記第3の成形パターンに対
応する第6の成形パターンを形成して素型を作成する工
程と、 前記素型を用いて、前記基台、前記第2の成形パターン
および前記第3の成形パターンを一体成形する工程と、 前記第3の成形パターンを加工して前記第1の成形パタ
ーンを形成する工程とを備えた光学素子用成形型の製造
方法。4. The method of manufacturing a molding die for an optical element according to claim 2, wherein a fifth base corresponding to the second molding pattern is provided on a predetermined base.
Forming a molding pattern and forming a sixth molding pattern corresponding to the third molding pattern to form a mold; and using the mold, the base and the second molding pattern. And a step of integrally molding the third molding pattern; and a step of processing the third molding pattern to form the first molding pattern.
るためのものであり、前記第2の部品は光ファイバに対
応するためのである請求項3または4に記載の光学素子
用成形型の製造方法。。5. The mold for an optical element according to claim 3, wherein the first optical component is for accommodating an optical waveguide, and the second component is for an optical fiber. Manufacturing method. .
または4に記載の光学素子用成形型の製造方法。6. The base according to claim 3, wherein the base is made of a high melting point glass.
Or the method for producing a mold for an optical element according to 4.
上である請求項3に記載の光学素子用成形型の製造方
法。。7. The method according to claim 3, wherein the high melting point glass has a yield point of 600 ° C. or higher. .
(Pt)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、
ロジウム(Rh)、レニウム(Re)、ルテニウム(R
u)、タンタル(Ta)、タングステン(W)の全部ま
たは一部を主成分とする保護膜がコーティングされてい
る請求項3または4に記載の光学素子用成形型の製造方
法。8. At least platinum (Pt), osmium (Os), iridium (Ir),
Rhodium (Rh), rhenium (Re), ruthenium (R
5. The method of manufacturing a mold for an optical element according to claim 3, wherein a protective film mainly containing all or a part of u), tantalum (Ta), and tungsten (W) is coated.
下であり、前記第2の光路の深さは数十ミクロン以上で
ある請求項3または4に記載の光学素子用成形型の製造
方法。9. The method according to claim 3, wherein the depth of the first optical path is 15 μm or less, and the depth of the second optical path is several tens μm or more. Method.
成形型を用い、加熱されて軟化した樹脂に前記光学素子
用成形型をプレスすることにより、前記樹脂に前記光学
素子用成形型の反転形状を転写して光学素子を製造する
光学素子の製造方法。10. An optical element molding die according to claim 1 or 2, wherein the optical element molding die is pressed against a resin that has been heated and softened, thereby forming the optical element molding die on the resin. An optical element manufacturing method for manufacturing an optical element by transferring an inverted shape.
成形型を用いて製造された光学素子であって、 加熱されて軟化した樹脂に前記光学素子用成形型をプレ
スすることにより、前記樹脂に前記光学素子用成形型の
反転形状を転写することにより製造された光学素子。11. An optical element manufactured using the optical element molding die according to claim 1 or 2, wherein the optical element molding die is pressed on a resin that has been heated and softened. An optical element manufactured by transferring an inverted shape of the optical element molding die to a resin.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001136623A JP2002333542A (en) | 2001-05-07 | 2001-05-07 | Molding die for optical element, method for manufacturing molding die for optical element, method for manufacturing optical element, and optical element |
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