JP2000275688A - Wavelength selective and variable wavelength selective waveguide device, and material for this waveguide device - Google Patents

Wavelength selective and variable wavelength selective waveguide device, and material for this waveguide device

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JP2000275688A
JP2000275688A JP11078845A JP7884599A JP2000275688A JP 2000275688 A JP2000275688 A JP 2000275688A JP 11078845 A JP11078845 A JP 11078845A JP 7884599 A JP7884599 A JP 7884599A JP 2000275688 A JP2000275688 A JP 2000275688A
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Japan
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group
waveguide
component
electron
polymer
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Japanese (ja)
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Osamu Watanabe
修 渡辺
Masaaki Tsuchimori
正昭 土森
Okihiro Sugihara
興浩 杉原
Tsutomu Egami
力 江上
Yoshimasa Kawada
善正 川田
Naomichi Okamoto
尚道 岡本
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Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a wavelength selective and variable wavelength selective waveguide element, which can change the wavelength of light selectively to be transmitted by forming a grating structure in a nonlinear optical material to impart wavelength selectivity and varying the refractive index of the nonlinear optical material, by a proper means to vary the refractive index. SOLUTION: This nonlinear optical material consists of a polymer material, containing an optically nonlinear component having one electron withdrawing group and one electron donating group coupled in a π-electron conjugate system and having one group selected from urethane group, urea group, amide group, carboxyl group and hydroxy group in the recurring unit of the polymer. By incorporating one or more kinds of the groups, these groups form hydrogen bond in the molecule or among molecules to form a pseudo-crosslinked structure. With he pseudo-crosslinked structure, the glass transition temp. of the polymer increases, to improve the heat resistance of the polymer material. As a result, even when the waveguide device is disposed in heating or high temp. environments, fracture or changes similar to the fracture of the grating structure can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、導波層部分のグレ
ーティング構造に基づく波長選択性を持つと共にそのグ
レーティング構造の屈折率を可逆的に変化させ得る波長
選択可変型の波長選択性導波素子と、該導波素子のコア
部分に用いる導波素子用材料に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wavelength-selective variable wavelength-selective waveguide element having a wavelength selectivity based on a grating structure of a waveguide layer and capable of reversibly changing the refractive index of the grating structure. And a waveguide element material used for a core portion of the waveguide element.

【0002】[0002]

【従来の技術】波長選択可変型の波長選択性導波素子
は、波長多重通信における波長選択素子、パラメトリッ
ク発振器型のレーザーの波長可変ミラーと言った応用に
使うことができ、又、光スイッチ,光変調器と組合わせ
て集積化することにより更に応用分野が広がる。
2. Description of the Related Art A wavelength-selective variable wavelength-selective waveguide element can be used for applications such as a wavelength-selective element in wavelength division multiplexing communication and a wavelength-variable mirror of a parametric oscillator type laser. The application field is further expanded by integrating with an optical modulator.

【0003】導波路に関して、「Appl. Phys. Lett. 66
(10), 6 March 1995, P1166-1168」に掲載されたTripat
hyらの論文「Laser-induced holographic surface reli
efgratings on nonlinear optical polymer films 」に
おいて、波長選択可変型の波長選択性導波素子と言う用
途には思い至っていないが、凹凸構造の繰返しのグレー
ティング構造を有する高分子材料からなる導波路が検討
されている。
Regarding waveguides, “Appl. Phys. Lett. 66
(10), 6 March 1995, P1166-1168 ''
hy et al., Laser-induced holographic surface reli
In efgratings on nonlinear optical polymer films, the use of a wavelength-selective variable-wavelength-selective waveguide element has not been considered, but a waveguide made of a polymer material having a grating structure with a repeating uneven structure has been studied. I have.

【0004】一方、USP5732177におけるDeac
onらの特許「Controllable BeamDirector using Poled
Structure」においては、無機材料を用いてなる波長選
択可変型の波長選択性導波素子が提案されている。
On the other hand, Deac in US Pat. No. 5,732,177
on et al.'s Controllable BeamDirector using Poled
In "Structure", a wavelength-selective variable wavelength-selective waveguide element using an inorganic material is proposed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Tr
ipathyらの検討において、高分子材料が光学的非線形性
を有するとは言え、当該高分子材料(重合系のアクリル
ポリマー)においては、加熱によりグレーティング構造
の崩壊又はこれに準ずる変化を起こすと言う耐熱性及び
信頼性上の不具合を伴うことを、Tripathyら自身が認め
ている。
However, the above Tr
In a study by ipathy et al., although a polymer material has optical non-linearity, the polymer material (polymerized acrylic polymer) has a heat-resistant property of causing collapse or a change equivalent to the grating structure by heating. Tripathy et al. Himself acknowledged that it was associated with performance and reliability problems.

【0006】又、Deaconらの提案においては無機材料を
使用しているため、コスト高になる点,グレーティング
構造の作製プロセスが複雑になる点,シート形態の集積
化素子群を作製することが困難である点等の不具合を伴
う。
Also, in the proposal of Deacon et al., Since an inorganic material is used, the cost is increased, the manufacturing process of the grating structure is complicated, and it is difficult to manufacture a sheet-shaped integrated element group. Is accompanied by a defect such as

【0007】そこで本発明は、波長選択可変型の波長選
択性導波素子に好適な材料であって上記各種の不具合の
ないものを提供し、かつ、該材料を用いてなる波長選択
可変型の波長選択性導波素子を提供することを、解決す
べき課題とする。
Accordingly, the present invention provides a material suitable for a wavelength-selectable variable wavelength-selective waveguide element which does not have the above-mentioned various disadvantages, and further provides a wavelength-selectable variable-type waveguide element using the material. The problem to be solved is to provide a wavelength-selective waveguide element.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】(第1発明の構成)上記
課題を解決するための本願第1発明(請求項1に記載の
発明)の構成は、導波層部分の少なくとも一部を構成す
る非線形光学材料にグレーティング構造を持たせて波長
選択性を付与した光導波路と、前記非線形光学材料の屈
折率を可逆的に変化させる手段とを備えた波長選択可変
型の波長選択性導波素子において、前記非線形光学材料
が、π電子共役系に少なくとも一つの電子吸引基と少な
くとも一つの電子供与基とが結合した光学的非線形性成
分を含み、高分子の繰り返し単位の中にウレタン基、ウ
レア基、アミド基、カルボキシル基又は水酸基から選択
される少なくとも一の基を有する高分子材料である、導
波素子である。
(Structure of the first invention) The structure of the first invention (the invention described in claim 1) for solving the above-mentioned problem is to form at least a part of the waveguide layer portion. A wavelength selective tunable waveguide element, comprising: an optical waveguide having a grating structure provided in a nonlinear optical material to be provided with wavelength selectivity; and means for reversibly changing the refractive index of the nonlinear optical material. In the above, the nonlinear optical material includes an optical nonlinear component in which at least one electron-withdrawing group and at least one electron-donating group are bonded to a π-electron conjugated system, and a urethane group and a urea are contained in a repeating unit of the polymer. The waveguide element is a polymer material having at least one group selected from a group, an amide group, a carboxyl group, and a hydroxyl group.

【0009】(第2発明の構成)上記課題を解決するた
めの本願第2発明(請求項2に記載の発明)の構成は、
前記第1発明に係る非線形光学材料が、前記光学的非線
形性成分と、光照射により光異性化,光二量化及び光分
解の内の少なくとも一の光反応を起こす光反応性成分と
を含み、この光反応性成分の光反応を利用して、前記非
線形光学材料における屈折率変調又は凹凸構造の繰返し
からなるグレーティング構造が形成されている、導波素
子である。
(Structure of the Second Invention) The structure of the second invention of the present application (the invention according to claim 2) for solving the above problems is as follows.
The nonlinear optical material according to the first invention comprises the optical nonlinear component and a photoreactive component which causes at least one of photoisomerization, photodimerization and photodecomposition by light irradiation, A waveguide element having a grating structure formed by repeating a refractive index modulation or a concavo-convex structure in the non-linear optical material using a photoreaction of a photoreactive component.

【0010】(第3発明の構成)上記課題を解決するた
めの本願第3発明(請求項3に記載の発明)の構成は、
前記第1発明に係る非線形光学材料に含まれる光学的非
線形性成分が、光照射により光異性化,光二量化及び光
分解の内の少なくとも一の光反応を起こす光反応性成分
の性質をも有し、この光反応性成分としての光反応を利
用して前記非線形光学材料における屈折率変調又は凹凸
構造の繰返しからなるグレーティング構造が形成されて
いる、導波素子である。
(Structure of Third Invention) The structure of the third invention of the present application (the invention according to claim 3) for solving the above problems is as follows.
The optical non-linear component contained in the non-linear optical material according to the first invention also has a property of a photo-reactive component which causes at least one of photo-isomerization, photo-dimerization and photo-decomposition by light irradiation. A waveguide element having a grating structure formed by repeating a refractive index modulation or a concavo-convex structure in the nonlinear optical material using the photoreaction as the photoreactive component.

【0011】(第4発明の構成)上記課題を解決するた
めの本願第4発明(請求項4に記載の発明)の構成は、
導波層部分のグレーティング構造に基づく波長選択性を
持つと共にそのグレーティング構造の屈折率を可逆的に
変化させ得る波長選択可変型の波長選択性導波素子にお
ける前記導波層部分に用いる導波素子用材料であって、
π電子共役系に少なくとも一つの電子吸引基と少なくと
も一つの電子供与基とが結合した光学的非線形性成分
と、光照射により光異性化,光二量化及び光分解の内の
少なくとも一の光反応を起こす光反応性成分とを含み、
かつ、高分子の繰り返し単位の中にウレタン基、ウレア
基、アミド基、カルボキシル基又は水酸基から選択され
る少なくとも一の基を有する高分子材料からなる、導波
素子用材料である。
(Structure of the Fourth Invention) The structure of the fourth invention of the present application (the invention according to claim 4) for solving the above problems is as follows.
A waveguide element used for the waveguide layer in a wavelength selective variable wavelength selective waveguide element having a wavelength selectivity based on the grating structure of the waveguide layer and capable of reversibly changing the refractive index of the grating structure. Material for
An optical nonlinear component in which at least one electron-withdrawing group and at least one electron-donating group are bonded to a π-electron conjugated system, and at least one photoreaction among photoisomerization, photodimerization, and photodecomposition by light irradiation Including a photoreactive component that causes
Further, it is a waveguide element material made of a polymer material having at least one group selected from a urethane group, a urea group, an amide group, a carboxyl group, and a hydroxyl group in a polymer repeating unit.

【0012】(第5発明の構成)上記課題を解決するた
めの本願第5発明(請求項5に記載の発明)の構成は、
導波層部分のグレーティング構造に基づく波長選択性を
持つと共にそのグレーティング構造の屈折率を可逆的に
変化させ得る波長選択可変型の波長選択性導波素子にお
ける前記導波層部分に用いる導波素子用材料であって、
π電子共役系に少なくとも一つの電子吸引基と少なくと
も一つの電子供与基とが結合した光学的非線形性成分で
あると共に、光照射により光異性化,光二量化及び光分
解の内の少なくとも一の光反応を起こす光反応性成分の
性質をも有する成分を含み、かつ、高分子の繰り返し単
位の中にウレタン基、ウレア基、アミド基、カルボキシ
ル基又は水酸基から選択される少なくとも一の基を有す
る高分子材料からなる、導波素子用材料である。
(Structure of Fifth Invention) The structure of the fifth invention of the present application (the invention according to claim 5) for solving the above problems is as follows.
A waveguide element used for the waveguide layer in a wavelength selective variable wavelength selective waveguide element having a wavelength selectivity based on the grating structure of the waveguide layer and capable of reversibly changing the refractive index of the grating structure. Material for
It is an optically non-linear component in which at least one electron-withdrawing group and at least one electron-donating group are bonded to a π-electron conjugated system, and at least one of light of photoisomerization, photodimerization, and photodecomposition by light irradiation. It contains a component having the property of a photoreactive component that causes a reaction, and has at least one group selected from urethane groups, urea groups, amide groups, carboxyl groups or hydroxyl groups in the repeating unit of the polymer. A waveguide element material made of a molecular material.

【0013】[0013]

【発明の作用・効果】(第1発明の作用・効果)第1発
明において、非線形光学材料にグレーティング構造を持
たせて波長選択性を付与しているので、その屈折率を変
化させる適宜な手段(電極による電圧印加等)によって
非線形光学材料(グレーティング構造材)の屈折率を変
化させることにより、選択的に透過される光の波長を変
えることができる。従ってまた、特定波長光の透過のオ
ン/オフ手段ともなる。屈折率変化を可逆的に起こさせ
ることにより、これらの作用を可逆的に自由に発現させ
ることができる。
Operation and Effect of the Invention (Operation and Effect of the First Invention) In the first invention, since the nonlinear optical material has a grating structure to provide wavelength selectivity, appropriate means for changing the refractive index thereof. By changing the refractive index of the nonlinear optical material (grating structure material) by (voltage application by an electrode, etc.), the wavelength of light that is selectively transmitted can be changed. Therefore, it also serves as an on / off means for transmitting light of a specific wavelength. These effects can be freely and reversibly expressed by causing the refractive index change to be reversible.

【0014】次に、グレーティング構造を持たせる材料
として高分子材料を用いているので、無機材料に比較し
て安価な素子を提供することが可能になり、グレーティ
ング構造の作製加工も無機材料に比較して容易であり、
シート形態等の集積化素子群を作製することができるた
め例えば曲面上にも素子を配置できてシステム設計の許
容性が広がる。
Next, since a polymer material is used as a material having a grating structure, it is possible to provide an element which is inexpensive as compared with an inorganic material. Is easy and
Since an integrated element group in the form of a sheet or the like can be manufactured, the elements can be arranged on, for example, a curved surface, and the latitude in system design is expanded.

【0015】更に、光学的非線形性の付与やグレーティ
ング構造の形成に必要な成分を単に高分子材料中に分散
させることもできるが、高分子の特性を利用してこれら
の成分を高分子鎖中に結合させることもでき、例えば高
分子の繰返し単位毎にこれらの成分を結合させることに
より、高濃度にかつ熱的,経時的に安定した(成分の凝
集や結晶化を来さない)状態で、これらの成分を含ませ
ることができる。
Furthermore, components necessary for imparting optical non-linearity and forming a grating structure can be simply dispersed in a polymer material. For example, by combining these components for each repeating unit of the polymer, it is possible to stabilize it at a high concentration and thermally and with time (without aggregation or crystallization of the components). , These components can be included.

【0016】この非線形光学材料は、π電子共役系に少
なくとも一つの電子吸引基と少なくとも一つの電子供与
基とが結合した光学的非線形性成分を含むことにより光
学的非線形性を付与されているが、同時に、高分子の繰
り返し単位の中にウレタン基、ウレア基、アミド基、カ
ルボキシル基又は水酸基から選択される少なくとも一の
基を有する耐熱性の高分子材料である。
The nonlinear optical material is provided with optical nonlinearity by including an optical nonlinear component in which at least one electron-withdrawing group and at least one electron-donating group are bonded to a π-electron conjugated system. At the same time, it is a heat-resistant polymer material having at least one group selected from a urethane group, a urea group, an amide group, a carboxyl group and a hydroxyl group in the repeating unit of the polymer.

【0017】これらの基はそれぞれ、同種の基同士で
も、異種の基間でも、互いに強い水素結合を形成するこ
とが知られている。従って高分子の繰り返し単位の中に
これらの基が一つ以上または一種以上含まれることによ
り、これらの基同士が分子内又は分子間の水素結合を行
って、擬似的な架橋構造を形成する。
It is known that each of these groups forms a strong hydrogen bond between the same kind of group or between different kinds of groups. Therefore, when one or more of these groups are contained in the repeating unit of the polymer, these groups perform intramolecular or intermolecular hydrogen bonding to form a pseudo crosslinked structure.

【0018】かかる擬似的な架橋構造により、高分子の
ガラス転移点が高くなって高分子材料の耐熱性が向上す
る結果、導波素子が加熱/高温環境に置かれても、グレ
ーティング構造の崩壊又はこれに準ずる変化を容易に起
こさず、耐熱性及び信頼性が優れる。例えば、高分子材
料のガラス転移点以上の温度においても、擬似的な架橋
構造が材料の変形や材料中の分子運動に抵抗して、グレ
ーティング構造の崩壊又はこれに準ずる変化を防止す
る。
The pseudo-crosslinked structure increases the glass transition point of the polymer and improves the heat resistance of the polymer material. As a result, even when the waveguide element is placed in a heating / high-temperature environment, the grating structure collapses. Alternatively, a change corresponding thereto is not easily caused, and heat resistance and reliability are excellent. For example, even at a temperature equal to or higher than the glass transition point of the polymer material, the pseudo crosslinked structure resists deformation of the material or molecular motion in the material, and prevents the grating structure from collapsing or changing according to the same.

【0019】(第2発明の作用・効果)第2発明におい
ては、上記第1発明の作用・効果に加え、非線形光学材
料が光学的非線形性成分と共に光反応性成分を含んでい
るため、更に次の作用・効果を奏することができる。
(Function / Effect of the Second Invention) In the second invention, in addition to the function / effect of the first invention, the nonlinear optical material contains a photoreactive component together with an optical nonlinear component. The following operations and effects can be obtained.

【0020】即ち、この光反応性成分は、光照射により
光異性化,光二量化及び光分解の内の少なくとも一の光
反応を起こす結果、所定パターンの低強度の光照射によ
り屈折率変調の繰返しからなるグレーティング構造を、
所定パターンの高強度の光照射により凹凸構造の繰返し
からなるグレーティング構造を、それぞれ形成すること
ができる。
That is, the photoreactive component causes at least one of photoisomerization, photodimerization and photodecomposition by light irradiation, and as a result, repetition of refractive index modulation by low intensity light irradiation of a predetermined pattern. Grating structure consisting of
By irradiating a predetermined pattern of high-intensity light, a grating structure composed of a repetition of a concavo-convex structure can be formed.

【0021】従って第2発明においては、単一種類の高
分子材料によって波長選択性と当該波長選択の可変性と
を同時に実現できる。又、光学的手段によりグレーティ
ング構造を形成できる点から、機械的手段によって凹凸
構造のグレーティング構造を形成する場合等に比較して
精密な加工を達成できる等の利点があり、更に、1工程
(1回)の光照射でグレーティング構造を完成できる点
から、通常のフォトポリマ−を用いた時のような露光,
現像と言う2工程以上のプロセスを要しないと言う利点
がある。
Therefore, in the second invention, the wavelength selectivity and the tunability of the wavelength selection can be simultaneously realized by a single kind of polymer material. Further, since the grating structure can be formed by optical means, there is an advantage that precise processing can be achieved as compared with the case of forming a grating structure having a concave-convex structure by mechanical means. ), The grating structure can be completed by light irradiation.
There is an advantage that two or more processes of development are not required.

【0022】(第3発明の作用・効果)第3発明におい
ては、上記第1発明及び第2発明の作用・効果に加え、
非線形光学材料に含まれる光学的非線形性成分が、上記
光反応性成分の性質をも有するため、材料中でこれらの
成分をより高濃度化することが容易である。また、高分
子を設計、重合させる際にそのプロセスを簡略化できる
利点がある。
(Actions and effects of the third invention) In the third invention, in addition to the actions and effects of the first and second inventions,
Since the optical non-linear component contained in the non-linear optical material also has the property of the photoreactive component, it is easy to increase the concentration of these components in the material. Further, there is an advantage that the process for designing and polymerizing a polymer can be simplified.

【0023】(第4発明の作用・効果)第4発明によっ
て、第1発明又は第2発明に係る導波素子の作製に適し
た導波素子用材料が提供される。
(Operation and Effect of Fourth Invention) According to the fourth invention, a material for a waveguide element suitable for manufacturing the waveguide element according to the first invention or the second invention is provided.

【0024】(第5発明の作用・効果)第5発明によっ
て、第1発明又は第3発明に係る導波素子の作製に適し
た導波素子用材料が提供される。
(Function / Effect of Fifth Invention) According to the fifth invention, a waveguide element material suitable for manufacturing the waveguide element according to the first invention or the third invention is provided.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】次に、第1発明〜第5発明の実施
の形態について説明する。以下において「本発明」と言
うときは、第1発明〜第5発明を一括して指している。
Next, embodiments of the first to fifth inventions will be described. Hereinafter, the "present invention" indicates the first to fifth inventions collectively.

【0026】〔導波素子〕本発明の導波素子は、導波層
部分の少なくとも一部を構成する非線形光学材料にグレ
ーティング構造を持たせて波長選択性を付与した光導波
路と、前記非線形光学材料の屈折率を可逆的に変化させ
ることにより選択される波長を変え得る手段とを備えた
波長選択可変型の波長選択性導波素子である。
[Waveguide Element] A waveguide element according to the present invention comprises an optical waveguide in which a nonlinear optical material constituting at least a part of a waveguide layer portion is provided with a grating structure to provide wavelength selectivity; Means for changing the selected wavelength by reversibly changing the refractive index of the material.

【0027】上記非線形光学材料は、導波層部分の全部
を構成していても良いし、導波層部分の一部を構成する
と言う形態も可能である。例えば、導波層部分の全部を
非線形光学材料で構成して、該材料に屈折率変調の繰返
しからなるグレーティング構造を発現しても良い。又、
光導波方向に沿って導波層部分に凹凸の繰返しからなる
グレーティング構造を備えた非線形光学材料を設けると
共に、これが空気層と接していたり、この非線形光学材
料とは屈折率の異なる他種材料をグレーティング構造面
を界面として密着状態で設けても良い。
The non-linear optical material may constitute the entire waveguide layer portion, or may constitute a part of the waveguide layer portion. For example, the entire waveguide layer portion may be made of a non-linear optical material, and the material may exhibit a grating structure including repetition of refractive index modulation. or,
In addition to providing a nonlinear optical material with a grating structure consisting of repetition of irregularities in the waveguide layer part along the optical waveguide direction, this is in contact with the air layer, or another material with a different refractive index from this nonlinear optical material is used. The grating structure surface may be provided in close contact with the interface.

【0028】非線形光学材料の屈折率を可逆的に変化さ
せる手段は限定されないが、例えば光導波路における光
導波方向に対する両側に電圧印加用の1対の電極を設け
てポッケルス効果を利用しても良いし、導波光とは別の
波長の光を照射して、光カー効果を利用する等の手段も
採用できる。
The means for reversibly changing the refractive index of the nonlinear optical material is not limited. For example, a pair of electrodes for applying a voltage may be provided on both sides of the optical waveguide in the optical waveguide direction to use the Pockels effect. Alternatively, a means of irradiating light having a wavelength different from that of the guided light and utilizing the optical Kerr effect may be employed.

【0029】図1に、上記の屈折率を変化させる手段と
して電極を設けた場合の導波素子の構成例を示す。導波
素子1は、基板2上に1対の電極3によって挟着された
光導波路4からなっている。そして光導波路4は、導波
層5をアンダークラッド6とオーバークラッド7とで挟
んだ構成となっており、かつ、導波層5における光導波
方向の両端は入射側ファイバー8と出射側ファイバー9
にそれぞれ光学的に結合されている。図1において導波
層5の内部に表記されたジグザグ形状の線は、グレーテ
ィング構造をシンボリックに表現したものである。
FIG. 1 shows an example of the configuration of a waveguide element in which electrodes are provided as means for changing the refractive index. The waveguide element 1 is composed of an optical waveguide 4 sandwiched between a pair of electrodes 3 on a substrate 2. The optical waveguide 4 has a configuration in which the waveguide layer 5 is sandwiched between the under clad 6 and the over clad 7, and both ends of the waveguide layer 5 in the optical waveguide direction are incident fiber 8 and emission fiber 9.
Are optically coupled to each other. In FIG. 1, the zigzag-shaped line described inside the waveguide layer 5 is a symbolic representation of the grating structure.

【0030】入射光についての特段の制約はないが、主
に可視域から近赤外域での波長の光が使用される。
Although there is no particular restriction on the incident light, light having a wavelength in the visible to near infrared region is mainly used.

【0031】光導波路の作製法は特に限定されるもので
はないが、一般的には酸素プラズマによる反応性イオン
エッチングを用いたり、フォトブリーチの手法を用いて
作製することができる。
The method of manufacturing the optical waveguide is not particularly limited, but generally, the optical waveguide can be manufactured using reactive ion etching with oxygen plasma or using a photobleaching technique.

【0032】グレーティング構造の作製法も特に限定さ
れるものではないが、光照射による方法、電子線ビーム
による描画法、スタンパーを押しつけて形成する方法等
の各種の方法が可能である。光照射による方法としては
位相マスクを利用する方法や2光束干渉法等により所望
のグレーティング構造を作製することができる。グレー
ティング構造は、所定の波長の光を選択的に透過あるい
は反射させる目的で使われ、その場合の反射光の波長
は、グレーティング構造における繰返しの周期(ピッ
チ)と屈折率によって決まる。
The method of manufacturing the grating structure is not particularly limited, but various methods such as a method using light irradiation, a drawing method using an electron beam, and a method of pressing a stamper to form the grating structure are possible. As a method using light irradiation, a desired grating structure can be manufactured by a method using a phase mask, a two-beam interference method, or the like. The grating structure is used for selectively transmitting or reflecting light of a predetermined wavelength, and the wavelength of the reflected light in that case is determined by the repetition period (pitch) and the refractive index of the grating structure.

【0033】グレーティング構造の種類は、凹凸構造の
繰返しでも良いし、屈折率が変調された状態の繰返しで
も構わない。後者の場合、電圧の印加等によって導波層
に選択波長の変化をもたらす屈折率変化を起こす際に
は、グレーティング構造を構成する相対的な屈折率変調
構造の一部の屈折率(例えば、屈折率がn1 の部分とn
2 の部分とがあった場合におけるn1 のみ又はn2
み)が変化する場合や、全部の屈折率(例えば、前記に
おいてn1 及びn2 )が変化する場合が限定なく含まれ
る。
The type of the grating structure may be a repetition of a concavo-convex structure or a repetition in a state where the refractive index is modulated. In the latter case, when causing a change in the refractive index that causes a change in the selected wavelength in the waveguide layer due to the application of a voltage or the like, the refractive index of a part of the relative refractive index modulation structure constituting the grating structure (for example, The part where the rate is n 1
The case where only n 1 or only n 2 changes when there is a portion 2 and the case where all the refractive indexes (for example, n 1 and n 2 in the above ) change are included without limitation.

【0034】〔高分子材料〕本発明の高分子材料は、光
学的非線形性成分を含むことにより光学的非線形性を備
え、かつ、高分子の繰り返し単位の中に、水素結合によ
る擬似架橋構造を形成するためのウレタン基、ウレア
基、アミド基、カルボキシル基又は水酸基から選択され
る少なくとも一の基を有する耐熱性の高分子材料であ
る。
[Polymer Material] The polymer material of the present invention has optical non-linearity by including an optical non-linear component, and has a pseudo-crosslinked structure by hydrogen bonding in a repeating unit of the polymer. It is a heat-resistant polymer material having at least one group selected from a urethane group, a urea group, an amide group, a carboxyl group and a hydroxyl group to be formed.

【0035】上記においてウレタン基とは−O−CO−
NH−基を、ウレア基とは−NH−CO−NH−基,−
NH−CO−N=基又は−NH−CO−N<基を、アミ
ド基とは−CO−NH−基を、それぞれ指す。これらの
基により形成される水素結合は、高分子の主鎖骨格間で
形成されていても良いし、上記の光学的非線形性成分や
光反応性成分と高分子の主鎖骨格との間で形成されてい
ても良い。
In the above, the urethane group is -O-CO-
An NH- group is a urea group, which is a -NH-CO-NH- group,-
An NH-CO-N = group or a -NH-CO-N <group, and an amide group refers to a -CO-NH- group. Hydrogen bonds formed by these groups may be formed between the main chain skeletons of the polymer, or between the optical nonlinearity component or the photoreactive component and the main chain skeleton of the polymer. It may be formed.

【0036】以上の実施形態に従う限りにおいて高分子
材料の種類は特段に限定されないが、一般的に耐熱性の
優れたいわゆる縮合系の耐熱性高分子、特にウレタン−
ウレア共重合体系,ポリスルホン系等のものが好適であ
り、又、より高い耐熱性を望む場合、その主鎖中にフェ
ニレン基のような環構造を有するものが、とりわけ好ま
しい。
The type of the polymer material is not particularly limited as long as the above embodiment is followed, but generally, a so-called condensation-based heat-resistant polymer having excellent heat resistance, particularly, urethane-based polymer.
Urea copolymers, polysulfones and the like are preferred, and when higher heat resistance is desired, those having a ring structure such as a phenylene group in the main chain thereof are particularly preferred.

【0037】高分子の重合形態としてのホモポリマー,
コポリマーの別やブロック共重合体,ランダム共重合
体,グラフト共重合体等の別、直鎖状,分岐状,はしご
状,星形等の別、重合度や分子量分布等については、要
するに導波路を形成できる程度の物性を備える限りにお
いて限定がない。
A homopolymer as a polymerized form of a polymer,
For copolymers, block copolymers, random copolymers, graft copolymers, linear, branched, ladder, star, etc., degree of polymerization and molecular weight distribution, etc. There is no limitation as long as it has physical properties to the extent that it can be formed.

【0038】高分子材料中に後述の光学的非線形性成分
や光反応性成分を含ませる形態としては、これらの成分
を単に高分子材料中に分散させることもでき、更に好ま
しくは、これらの成分を高分子鎖中に、主鎖の構成要素
として、あるいは主鎖に結合した側鎖の構成要素とし
て、結合させることもできる。特に、高分子の繰返し単
位毎にこれらの成分を上記のように結合させることによ
り、これらの成分を高濃度にかつ熱的,経時的に安定し
た状態で含ませることができる。
As a mode in which an optical non-linear component and a photoreactive component described later are included in the polymer material, these components can be simply dispersed in the polymer material, and more preferably, these components can be used. May be bonded to the polymer chain as a constituent of the main chain or as a constituent of the side chain bonded to the main chain. In particular, by combining these components for each repeating unit of the polymer as described above, these components can be contained in a high concentration and in a state that is thermally and temporally stable.

【0039】〔光学的非線形性成分〕本発明において光
学的非線形性成分とは、π電子共役系に少なくとも一つ
の電子吸引基と少なくとも一つの電子供与基とが結合し
た成分を言う。ここに、π電子共役系としてはポリエン
構造,アゾベンゼン構造,スチルベン構造,ナフチル等
の多環芳香環,キノリン等の複素芳香環などを例示する
ことができ、電子吸引基としてはニトロ基,シアノ基,
カルボキシル基,アルデヒド基等を例示することがで
き、電子供与基としてはアミノ基,ジアルキルアミノ
基,メトキシ基等を例示することができる。
[Optical Nonlinearity Component] In the present invention, the optical nonlinearity component is a component in which at least one electron withdrawing group and at least one electron donating group are bonded to a π-electron conjugated system. Here, examples of the π-electron conjugated system include a polyene structure, an azobenzene structure, a stilbene structure, a polycyclic aromatic ring such as naphthyl, and a heteroaromatic ring such as quinoline, and the electron-withdrawing group is a nitro group or a cyano group. ,
A carboxyl group, an aldehyde group and the like can be exemplified. As the electron donating group, an amino group, a dialkylamino group, a methoxy group and the like can be exemplified.

【0040】〔光反応性成分〕本発明において光反応性
成分とは、光照射により光異性化,光二量化及び光分解
の内の少なくとも一の光反応を起こす成分を言う。要す
るに、これらの反応によって屈折率変調又は凹凸構造の
繰返しからなるグレーティング構造を形成できれば良
い。かかる点から、ゆっくりとした熱反応等によってグ
レーティング構造が破壊されたり、これに準ずる破壊的
変化を受けたりするような成分は、避けなければならな
い。
[Photoreactive Component] In the present invention, the photoreactive component refers to a component which causes at least one of photoisomerization, photodimerization and photodecomposition by light irradiation. In short, it suffices if a grating structure composed of repetition of refractive index modulation or uneven structure can be formed by these reactions. From such a point, it is necessary to avoid components that cause the grating structure to be destroyed by a slow thermal reaction or the like or undergo a destructive change equivalent thereto.

【0041】光反応性成分の好適な一例として、トラン
ス−シス光異性化の可能なアゾ基,C=C基もしくはC
=N基の少なくとも一つを有するものが挙げられる。こ
れらの光反応性成分に通常強度の光を照射すると、照射
部と非照射部とで、屈折率の異なるトランス体とシス体
との異性体割合が変わり、屈折率変調によるグレーティ
ング構造を形成できる。これらの光反応性成分に高強度
の光を照射した場合、アゾ基,C=C基もしくはC=N
基の二重結合の切断が起こり、切断に伴う低分子量成分
が材料外へ蒸発して、高分子材料の形状変化(凹み等)
を生じ、これにより凹凸構造によるグレーティング構造
を形成できる。
As a preferred example of the photoreactive component, an azo group capable of trans-cis photoisomerization, a C = C group or a C
= N groups having at least one group. When these photoreactive components are irradiated with light of normal intensity, the ratio of the isomers of trans and cis isomers having different refractive indexes changes between the irradiated portion and the non-irradiated portion, and a grating structure can be formed by refractive index modulation. . When these photoreactive components are irradiated with high intensity light, an azo group, C = C group or C = N
Breakage of the double bond of the group occurs, and the low molecular weight component evaporates out of the material due to the breakage, and changes in the shape of the polymer material (such as dents)
Is generated, whereby a grating structure with an uneven structure can be formed.

【0042】〔光学的非線形性/光反応性成分〕本発明
においては、第3発明及び第5発明の場合のように、光
学的非線形性成分が光反応性成分の性質をも有する場合
が、特に好ましい。このような成分の代表的な例とし
て、前記の光学的非線形性成分中、光照射による光異性
化反応を通じて屈折率変化を起こし得るアゾベンゼン構
造やスチルベン構造を有するものが挙げられる。この
内、アゾベンゼン構造を有する成分が、光照射によって
屈折率変化の他に凹凸構造も同時に発現できるため、と
りわけ好ましい。
[Optical Nonlinearity / Photoreactive Component] In the present invention, as in the third and fifth aspects of the present invention, the case where the optical nonlinearity component also has the property of a photoreactive component, Particularly preferred. Representative examples of such components include those having an azobenzene structure or a stilbene structure capable of causing a change in the refractive index through a photoisomerization reaction by light irradiation among the above-mentioned optical non-linear components. Among them, a component having an azobenzene structure is particularly preferable because it can simultaneously exhibit a concave-convex structure in addition to a change in refractive index by light irradiation.

【0043】前記Tripathyらもアクリル系の主鎖骨格に
アゾベンゼン誘導体を導入したものを開示しているが、
既述のようにグレーティング構造が熱劣化もしくは熱破
壊を起こす。
Tripathy et al. Also disclose an azobenzene derivative introduced into an acrylic main chain skeleton.
As described above, the grating structure causes thermal degradation or thermal destruction.

【0044】本発明では、前記の水素結合能を有する基
を、高分子の繰返し単位中に少なくとも一種備えさせる
ことにより、かかる熱劣化や熱破壊を防止している。更
に、アゾベンゼン構造中に前記の電子供与基や電子吸引
基を導入することにより、グレーティング構造形成のた
めの光反応をより効率的に起こさせることができる。 〔高分子材料の具体例〕以上の点から、本発明に用いる
高分子材料として特に好ましいものの具体例を挙げる
と、実施例で述べるものの他、光学的非線形性成分であ
って光反応性成分としての性質も備えた成分を含む例と
しては、以下の「化1」〜「化12」に示す高分子構造
のものが例示される。
In the present invention, such a thermal deterioration and a thermal destruction are prevented by providing at least one kind of the group having the hydrogen bonding ability in the repeating unit of the polymer. Furthermore, by introducing the electron donating group or the electron withdrawing group into the azobenzene structure, a photoreaction for forming the grating structure can be more efficiently caused. [Specific examples of polymer material] From the above points, specific examples of particularly preferable polymer materials used in the present invention include, in addition to those described in Examples, optical non-linear components and photoreactive components. As an example including a component also having the above-mentioned property, those having a polymer structure represented by the following “Chemical Formula 1” to “Chemical Formula 12” are exemplified.

【0045】[0045]

【化1】 Embedded image

【0046】[0046]

【化2】 Embedded image

【0047】[0047]

【化3】 Embedded image

【0048】[0048]

【化4】 Embedded image

【0049】[0049]

【化5】 Embedded image

【0050】[0050]

【化6】 Embedded image

【0051】[0051]

【化7】 Embedded image

【0052】[0052]

【化8】 Embedded image

【0053】[0053]

【化9】 Embedded image

【0054】[0054]

【化10】 Embedded image

【0055】[0055]

【化11】 Embedded image

【0056】[0056]

【化12】 Embedded image

【0057】[0057]

【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。Next, an embodiment of the present invention will be described.

【0058】(化合物の合成)2−メチル−4−ニトロ
アニリン7.61gを水100mLと36%塩酸水溶液
45mLの混合溶液に溶解して3°Cに冷却した。その
溶液に水18mLに溶解した亜硝酸ナトリウム3.80
gを加えた。この溶液を3°Cに保って1時間攪拌し
た。
(Synthesis of Compound) 7.61 g of 2-methyl-4-nitroaniline was dissolved in a mixed solution of 100 mL of water and 45 mL of a 36% hydrochloric acid aqueous solution, and cooled to 3 ° C. Sodium nitrite 3.80 dissolved in 18 mL of water was added to the solution.
g was added. This solution was stirred at 3 ° C. for 1 hour.

【0059】更にこの溶液中にm−トリルジエタノール
アミン9.76gを水125mLと36%塩酸水溶液
7.5mLの混合液に溶解した溶液を30分間かけて添
加した後、3°Cで20分間攪拌し、更に20°Cで6
0分間攪拌して反応させた。
Further, a solution obtained by dissolving 9.76 g of m-tolyldiethanolamine in a mixed solution of 125 mL of water and 7.5 mL of 36% hydrochloric acid aqueous solution was added to this solution over 30 minutes, followed by stirring at 3 ° C. for 20 minutes. 6 at 20 ° C
The reaction was stirred for 0 minutes.

【0060】反応混合物に35.4gの水酸化カリウム
を水200mLに溶かした液を添加して中和し、析出し
た粗生成物をろ別水洗して乾燥させた。この生成物をエ
タノールから再結晶を2回繰り返して「化13」で示さ
れる4−N、N−ビス(2−ヒドロキシルエチル)アミ
ノ−2,2’ジメチル4’−ニトロアゾベンゼンを得た
(収率80%、融点169°C)。
The reaction mixture was neutralized by adding a solution prepared by dissolving 35.4 g of potassium hydroxide in 200 mL of water, and the precipitated crude product was separated by filtration, washed with water and dried. This product was recrystallized twice from ethanol to give 4-N, N-bis (2-hydroxylethyl) amino-2,2′dimethyl4′-nitroazobenzene represented by “Chemical formula 13”. 80%, melting point 169 ° C).

【0061】[0061]

【化13】 上記「化13」の化合物2.00gと4、4’−ジフェ
ニルメタンジイソシアナ−ト2.095gとをN−メチ
ル−2−ピロリドン50mLに溶解して、室温で15分
間反応させ、更に100°Cで60分間攪拌して反応さ
せた。
Embedded image Dissolve 2.00 g of the compound of the above-mentioned “Formula 13” and 2.095 g of 4,4′-diphenylmethanediisocyanate in 50 mL of N-methyl-2-pyrrolidone, react at room temperature for 15 minutes, and further react at 100 ° The mixture was stirred at C for 60 minutes to react.

【0062】この溶液を50°Cに冷却した後、N−メ
チル−2−ピロリドン20mLに溶解させたトランス−
2,5−ジメチルピペラジン0.319gを加え、20
°Cで5時間攪拌して反応させた。更に減圧下で115
°Cに加熱し、52mLのN−メチル−2−ピロリドン
を150分間かけて徐々に留去した。
After the solution was cooled to 50 ° C., trans-solution dissolved in 20 mL of N-methyl-2-pyrrolidone was used.
0.319 g of 2,5-dimethylpiperazine was added, and 20
The mixture was reacted by stirring at 5 ° C for 5 hours. Further under reduced pressure 115
Heated to ° C., 52 mL of N-methyl-2-pyrrolidone was slowly distilled off over 150 minutes.

【0063】得られた反応混合液を180mLのピリジ
ンで希釈して、0.1μmのフィルタ−でろ過した後、
エタノ−ルに投入して沈殿したポリマ−をろ別した。得
られたポリマ−を再沈法により2回精製し、「化14」
で示されるポリマ−を得た(収率:92%、ガラス転移
点:141°C、N−メチル−2−ピロリドン中の30
°Cにおける固有粘土:0.69dL/g、吸収極大波
長475nm)。
The obtained reaction mixture was diluted with 180 mL of pyridine and filtered through a 0.1 μm filter.
The polymer was charged into ethanol and the precipitated polymer was filtered off. The obtained polymer was purified twice by the reprecipitation method, and
(Yield: 92%, glass transition point: 141 ° C., 30 in N-methyl-2-pyrrolidone)
Intrinsic clay at ° C: 0.69 dL / g, absorption maximum wavelength 475 nm).

【0064】[0064]

【化14】 (フィルムの作製方法)ピリジンに上記「化14」のポ
リマ−を溶解し、6.5wt%溶液を調整した。これを
0.2μmのフィルタ−でろ過した後、回転数1000
rpmの条件でスライドガラス上にスピンコ−トして、
80°Cで20時間真空乾燥させて、厚み約1μmの薄
膜を得た。
Embedded image (Production method of film) The polymer of the above formula [14] was dissolved in pyridine to prepare a 6.5 wt% solution. After filtering this through a 0.2 μm filter, the number of rotations was 1000.
Spin coat on a slide glass under the condition of rpm,
Vacuum drying was performed at 80 ° C. for 20 hours to obtain a thin film having a thickness of about 1 μm.

【0065】(グレ−ティングの作製方法、耐熱試験)
図2に示したような、光源10,ミラー11,ピンホー
ル12,ビームスプリッター13,ミラー14,15か
らなり、試料16に図のように光照射する2光束干渉露
光光学系を用いて、上記フィルム上に干渉光を照射して
グレ−ティングを作製した。光源としてはNd:YAG
レ−ザ−の第3高調波(波長355nm)を用いてシン
グルショット(パルス幅約8nS)で露光した。
(Grating production method, heat resistance test)
As shown in FIG. 2, a two-beam interference exposure optical system comprising a light source 10, a mirror 11, a pinhole 12, a beam splitter 13, and mirrors 14 and 15 for irradiating a sample 16 with light as shown in FIG. The film was irradiated with interference light to produce a grating. Nd: YAG as light source
Exposure was performed with a single shot (pulse width: about 8 nS) using the third harmonic (wavelength: 355 nm) of the laser.

【0066】得られたフィルムの原子間力顕微鏡像を図
3に示した。グレ−ティング周期1.05μm、深さ
0.4μmでグレ−ティングを形成することができた。
この試料を150°Cの恒温槽で30分間熱処理した
後、再度原子間力顕微鏡像を測定した。図3に示したの
と同様のグレ−ティングが形を崩さず維持されていた。
FIG. 3 shows an atomic force microscope image of the obtained film. Grading could be formed at a grating period of 1.05 μm and a depth of 0.4 μm.
After heat-treating this sample in a thermostat at 150 ° C. for 30 minutes, an atomic force microscope image was measured again. Grading similar to that shown in FIG. 3 was maintained without losing shape.

【0067】図2と少しモディファイした2光束干渉露
光光学系でArレ−ザ−(波長488nm)を用いて、
同様にフィルム上にグレ−ティングを作製した。原子間
力顕微鏡像を図4に示した。グレ−ティングの深さは3
0nmであった。同様に150°Cで30分間熱処理を
おこなった。図4に示したのと同様のグレ−ティングが
形を崩さず維持されていた。
Using an Ar laser (wavelength 488 nm) with a two-beam interference exposure optical system slightly modified from FIG.
Similarly, a grating was formed on the film. FIG. 4 shows an atomic force microscope image. Grading depth is 3
It was 0 nm. Similarly, heat treatment was performed at 150 ° C. for 30 minutes. Grading similar to that shown in FIG. 4 was maintained without losing shape.

【0068】(波長選択性素子の作製)シリコンウエハ
−上をHFの水溶液で洗浄した後、EB蒸着装置でアル
ミニウムを厚さ1μmになるように蒸着した(下部電
極)。PIQカップラ−(日立化成製)を塗布、熱処理
後、ポリイミド(日立化成製PIQ2200)をスピン
コ−ト法で塗布し、熱処理(150°Cで1時間、30
0°Cで1.5時間)を行い、アンダ−クラッドとし
た。その厚みは7μmであった。
(Preparation of Wavelength Selective Element) After the silicon wafer was washed with an aqueous solution of HF, aluminum was evaporated to a thickness of 1 μm using an EB evaporation apparatus (lower electrode). After applying a PIQ coupler (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) and heat-treating, a polyimide (PIQ2200 manufactured by Hitachi Chemical) is applied by a spin coat method and heat-treated (150 ° C. for 1 hour, 30 hours).
(1.5 hours at 0 ° C.) to form underclad. Its thickness was 7 μm.

【0069】ピリジンに「化14」のポリマ−を溶解
し、6.5wt%溶液を調整した。これを0.2μmの
フィルタ−でろ過した後、所定回転数でアンダ−クラッ
ド上にスピンコ−トし、80°Cで20時間真空乾燥さ
せて、厚さ約1μmの薄膜を得た。次に、サイトップ
(旭硝子製)溶液を同様にスピンコ−トして、100°
Cで4時間真空乾燥後、再度アルミニウムをEB蒸着し
た。
The polymer of Chemical Formula 14 was dissolved in pyridine to prepare a 6.5 wt% solution. This was filtered through a 0.2 μm filter, spin-coated on the under clad at a predetermined number of revolutions, and vacuum dried at 80 ° C. for 20 hours to obtain a thin film having a thickness of about 1 μm. Next, the CYTOP (produced by Asahi Glass) solution was spin-coated in the same manner to obtain a 100 ° C.
After vacuum drying for 4 hours at C, aluminum was again EB deposited.

【0070】フォトレジストを塗布し、乾燥後、幅10
μmの直線導波路のマスクパタ−ンで露光し、マスク部
分以外のレジストをアセトンで除去した。次にリン酸、
酢酸、硝酸の混合液にてアルミニウムをエッチングした
後、酸素プラズマ中でイオンエッチングにより、サイト
ップ、導波層、ポリイミド層まで除去した。エッチング
は5分行い、一度冷却し(5分)、再度エッチングする
繰り返し法にて行った。続いてフロリナ−トでマスク部
分のアルミニウムをサイトップごとはがしてチャネル型
の導波路を作製した。
After applying a photoresist and drying, a width of 10
Exposure was performed using a mask pattern of a μm linear waveguide, and the resist other than the mask portion was removed with acetone. Next, phosphoric acid,
After aluminum was etched with a mixed solution of acetic acid and nitric acid, cytops, waveguide layers, and polyimide layers were removed by ion etching in oxygen plasma. The etching was performed for 5 minutes, cooled once (5 minutes), and performed again by etching repeatedly. Subsequently, the aluminum of the mask portion was peeled off with CYTOP with Fluorinert to produce a channel type waveguide.

【0071】次に、図2に示した2光束干渉法により光
源をNd:YAGの第3高調波(波長355nm)と
し、導波路上にグレ−ティングを書き込んだ。次に、試
料ごと加熱できるアルミニウム基板上におき、160°
Cに加熱しながら、針電極を用いてコロナポ−リングを
行った。ポ−リング時間は2分であった。再度、サイト
ップ溶液をスピンコ−ト法で塗布し、熱処理を繰り返
し、オ−バ−クラッドとした。次に導波路上に上部電極
をマスクを通してEB蒸着して上部電極とした。
Next, the light source was set to the third harmonic (wavelength: 355 nm) of Nd: YAG by the two-beam interference method shown in FIG. 2, and the grating was written on the waveguide. Next, place the sample on an aluminum substrate that can be heated,
While heating to C, corona polling was performed using a needle electrode. Polling time was 2 minutes. Again, the CYTOP solution was applied by a spin coat method, and heat treatment was repeated to form an over clad. Next, an upper electrode was EB-deposited on the waveguide through a mask to form an upper electrode.

【0072】試料をシリコンウエハ−ごとへき開して平
滑な導波路端面を露出させた。光ファイバ−を端面両側
に結合させ、ピッグテ−ル型導波素子とした。得られた
素子の模式図が前記図1である。
The sample was cleaved together with the silicon wafer to expose a smooth waveguide end face. An optical fiber was coupled to both sides of the end face to form a pigtail type waveguide element. FIG. 1 is a schematic view of the obtained device.

【0073】片側のファイバ−より、波長1.3μmの
レ−ザ−光を素子内に入射結合させた。反対側のファイ
バ−から出射光を取り出し、光検出器でその光強度を測
定した。次に、上部、下部電極から導波路に対して電圧
を印加して、出射光強度の変化を測定したところ、電圧
の印加により、出射光強度は低下した。1kHzの周波
数で交流電圧を印加したところ、その周波数に対応し
て、出射光強度のオンオフを実現した。
Laser light having a wavelength of 1.3 μm was incident and coupled into the device from one fiber. The outgoing light was taken out from the opposite fiber, and the light intensity was measured with a photodetector. Next, when a voltage was applied to the waveguide from the upper and lower electrodes and the change in the intensity of the emitted light was measured, the intensity of the emitted light was reduced by the application of the voltage. When an AC voltage was applied at a frequency of 1 kHz, the output light intensity was turned on and off in accordance with the frequency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】導波素子の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a waveguide element.

【図2】実施例で用いた2光束干渉露光光学系を概念的
に示す図である。
FIG. 2 is a diagram conceptually showing a two-beam interference exposure optical system used in an embodiment.

【図3】実施例における原子間力顕微鏡の観察像を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing an observation image of an atomic force microscope in an example.

【図4】実施例における原子間力顕微鏡の観察像を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing an observation image of an atomic force microscope in an example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 導波素子 3 電極 4 光導波路 5 導波層 6 アンダークラッド 7 オーバークラッド 8 入射側ファイバー 9 出射側ファイバー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Waveguide element 3 Electrode 4 Optical waveguide 5 Waveguide layer 6 Under clad 7 Over clad 8 Incident fiber 9 Outgoing fiber

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉原 興浩 静岡県浜松市上島5丁目15番地 (72)発明者 江上 力 静岡県浜松市和合町154−100 (72)発明者 川田 善正 静岡県浜松市山手町24番5号 (72)発明者 岡本 尚道 静岡県浜松市増楽町2578番地 Fターム(参考) 2K002 AA02 AB34 AB40 BA01 CA06 DA03 EA05 EA07 FA19 FA30 HA13 HA26 4J034 CA02 CA04 CA13 CA15 CB03 CB07 CB08 CC12 CC23 CC26 CC33 CC34 CC45 CC52 CC61 CC62 CC65 CC67 CC68 CD01 CD04 CD12 HA01 HA07 HB17 HC12 HC61 HC64 HC67 HC71 RA13 RA14  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor, Hirohiro Sugihara 5-15-15, Kamijima, Hamamatsu-shi, Shizuoka Prefecture (72) Inventor, Riki Egami 154-100, Wago-cho, Hamamatsu-shi, Shizuoka Prefecture (72) Inventor Yoshimasa Kawada, Hamamatsu, Shizuoka Prefecture 24-5, Ichiyamate-cho (72) Naomichi Okamoto, Inventor 2578, Masurakucho, Hamamatsu-shi, Shizuoka F-term (reference) 2K002 AA02 AB34 AB40 BA01 CA06 DA03 EA05 EA07 FA19 FA30 HA13 HA26 4J034 CA02 CA04 CA13 CA15 CB03 CB07 CB08 CC12 CC23 CC26 CC33 CC34 CC45 CC52 CC61 CC62 CC65 CC67 CC68 CD01 CD04 CD12 HA01 HA07 HB17 HC12 HC61 HC64 HC67 HC71 RA13 RA14

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導波層部分の少なくとも一部を構成する
非線形光学材料にグレーティング構造を持たせて波長選
択性を付与した光導波路と、前記非線形光学材料の屈折
率を可逆的に変化させる手段とを備えた波長選択可変型
の波長選択性導波素子において、 前記非線形光学材料が、π電子共役系に少なくとも一つ
の電子吸引基と少なくとも一つの電子供与基とが結合し
た光学的非線形性成分を含み、高分子の繰り返し単位の
中にウレタン基、ウレア基、アミド基、カルボキシル基
又は水酸基から選択される少なくとも一の基を有する高
分子材料であることを特徴とする導波素子。
1. An optical waveguide in which a nonlinear optical material constituting at least a part of a waveguide layer portion has a grating structure to provide wavelength selectivity, and means for reversibly changing a refractive index of the nonlinear optical material. A wavelength-selective variable wavelength-selective waveguide element comprising: the nonlinear optical material, an optical nonlinearity component in which at least one electron-withdrawing group and at least one electron-donating group are bonded to a π-electron conjugated system. And a polymer material having at least one group selected from a urethane group, a urea group, an amide group, a carboxyl group, and a hydroxyl group in a polymer repeating unit.
【請求項2】 前記非線形光学材料が、前記光学的非線
形性成分と、光照射により光異性化,光二量化及び光分
解の内の少なくとも一の光反応を起こす光反応性成分と
を含み、 この光反応性成分の光反応を利用して、前記非線形光学
材料における屈折率変調又は凹凸構造の繰返しからなる
グレーティング構造が形成されていることを特徴とする
請求項1に記載の導波素子。
2. The non-linear optical material includes the optical non-linear component and a photo-reactive component which causes at least one of photo-isomerization, photo-dimerization and photo-decomposition by light irradiation, 2. The waveguide element according to claim 1, wherein a grating structure formed by repeating a refractive index modulation or a concavo-convex structure in the nonlinear optical material is formed by utilizing a photoreaction of a photoreactive component.
【請求項3】 前記非線形光学材料に含まれる光学的非
線形性成分が、光照射により光異性化,光二量化及び光
分解の内の少なくとも一の光反応を起こす光反応性成分
の性質をも有し、 この光反応性成分としての光反応を利用して前記非線形
光学材料における屈折率変調又は凹凸構造の繰返しから
なるグレーティング構造が形成されていることを特徴と
する請求項1に記載の導波素子。
3. An optical nonlinear component contained in the nonlinear optical material also has a property of a photoreactive component which causes at least one photoreaction among photoisomerization, photodimerization and photodecomposition by light irradiation. 2. The waveguide according to claim 1, wherein a grating structure comprising a repetition of a refractive index modulation or a concavo-convex structure in the nonlinear optical material is formed by utilizing a photoreaction as the photoreactive component. element.
【請求項4】 導波層部分のグレーティング構造に基づ
く波長選択性を持つと共にそのグレーティング構造の屈
折率を可逆的に変化させ得る波長選択可変型の波長選択
性導波素子における前記導波層部分に用いる導波素子用
材料であって、 π電子共役系に少なくとも一つの電子吸引基と少なくと
も一つの電子供与基とが結合した光学的非線形性成分
と、光照射により光異性化,光二量化及び光分解の内の
少なくとも一の光反応を起こす光反応性成分とを含み、
かつ、高分子の繰り返し単位の中にウレタン基、ウレア
基、アミド基、カルボキシル基又は水酸基から選択され
る少なくとも一の基を有する高分子材料からなることを
特徴とする導波素子用材料。
4. The waveguide layer portion of a wavelength selective variable wavelength selective waveguide element having a wavelength selectivity based on the grating structure of the waveguide layer portion and capable of reversibly changing the refractive index of the grating structure. A material for a waveguide element used for: a non-linear component in which at least one electron-withdrawing group and at least one electron-donating group are bonded to a π-electron conjugated system, and photoisomerization, photodimerization and A photoreactive component that causes at least one photoreaction of photolysis,
Further, a waveguide element material comprising a polymer material having at least one group selected from a urethane group, a urea group, an amide group, a carboxyl group and a hydroxyl group in a polymer repeating unit.
【請求項5】 導波層部分のグレーティング構造に基づ
く波長選択性を持つと共にそのグレーティング構造の屈
折率を可逆的に変化させ得る波長選択可変型の波長選択
性導波素子における前記導波層部分に用いる導波素子用
材料であって、 π電子共役系に少なくとも一つの電子吸引基と少なくと
も一つの電子供与基とが結合した光学的非線形性成分で
あると共に、光照射により光異性化,光二量化及び光分
解の内の少なくとも一の光反応を起こす光反応性成分の
性質をも有する成分を含み、かつ、高分子の繰り返し単
位の中にウレタン基、ウレア基、アミド基、カルボキシ
ル基又は水酸基から選択される少なくとも一の基を有す
る高分子材料からなることを特徴とする導波素子用材
料。
5. The waveguide layer portion of a wavelength selective variable wavelength selective waveguide element having a wavelength selectivity based on the grating structure of the waveguide layer portion and capable of reversibly changing the refractive index of the grating structure. A material for a waveguide element used for a π-electron conjugated system, which is an optically nonlinear component in which at least one electron-withdrawing group and at least one electron-donating group are bonded to a π-electron conjugated system. A component having the property of a photoreactive component that causes at least one photoreaction of quantification and photodecomposition, and a urethane group, a urea group, an amide group, a carboxyl group, or a hydroxyl group in a repeating unit of the polymer. A waveguide element material comprising a polymer material having at least one group selected from the group consisting of:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2011126019A1 (en) * 2010-04-08 2013-07-11 日産化学工業株式会社 Thermosetting film forming composition having photo-alignment property

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2011126019A1 (en) * 2010-04-08 2013-07-11 日産化学工業株式会社 Thermosetting film forming composition having photo-alignment property
JP5776906B2 (en) * 2010-04-08 2015-09-09 日産化学工業株式会社 Thermosetting film forming composition having photo-alignment property

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