JP2000338345A - 光導波路 - Google Patents
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ポリイミドの採用によりさらなる屈折率差が
期待でき、しかも光通信で用いる超小型の受動素子が作
製できる光導波路を提供する。 【解決手段】 ポリマーから成るコア層と、前記コア層
と隣接され、前記コア層形成用ポリマーの屈折率よりも
小さいポリマーから成るクラッド層とを含む光導波路に
おいて、前記コア層及びクラッド層形成用ポリマーが化
学式１で表わされるコポリマーから選ばれる光導波路。 【化１】 式中、Ｘは 【化２】 であり、Ｙは 【化３】
期待でき、しかも光通信で用いる超小型の受動素子が作
製できる光導波路を提供する。 【解決手段】 ポリマーから成るコア層と、前記コア層
と隣接され、前記コア層形成用ポリマーの屈折率よりも
小さいポリマーから成るクラッド層とを含む光導波路に
おいて、前記コア層及びクラッド層形成用ポリマーが化
学式１で表わされるコポリマーから選ばれる光導波路。 【化１】 式中、Ｘは 【化２】 であり、Ｙは 【化３】
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光導波路に係り、よ
り詳しくは、屈折率の制御が容易なポリイミドを用い
て、コア層とクラッド層との屈折率差を高めることので
きる光導波路に関する。
り詳しくは、屈折率の制御が容易なポリイミドを用い
て、コア層とクラッド層との屈折率差を高めることので
きる光導波路に関する。
【０００２】
【従来の技術】光導波路素子の作製に際し、半導体製造
技術またはMEMS（Micro Mechanical System）技術が用
いられている。また、光導波路素子が作製される基板が
平面である場合には平面導波路技術（planar waveguide
technology）が用いられる。さらに、光導波路素子の
さらなる集積化を目指しての研究が活発化している。
技術またはMEMS（Micro Mechanical System）技術が用
いられている。また、光導波路素子が作製される基板が
平面である場合には平面導波路技術（planar waveguide
technology）が用いられる。さらに、光導波路素子の
さらなる集積化を目指しての研究が活発化している。
【０００３】通常の光導波路素子は、以下のプロセスで
作製される。
作製される。
【０００４】まず、基板上に下部クラッド層及びコア層
を順次塗布する。次に、前記コア層上にフォトレジスト
をデポジットし、これを露光且つ現像してフォトレジス
トパターンを形成する。
を順次塗布する。次に、前記コア層上にフォトレジスト
をデポジットし、これを露光且つ現像してフォトレジス
トパターンを形成する。
【０００５】前記フォトレジストパターンをエッチング
マスクとして用い前記コア層を所定のパターンにエッチ
ングした後、その上に上部クラッド層を形成して図１に
示された光導波路素子を完成する。図１において、１０
０は平面基板を、１１０はクラッド層を、そして１２０
はコア層をそれぞれ表わす。
マスクとして用い前記コア層を所定のパターンにエッチ
ングした後、その上に上部クラッド層を形成して図１に
示された光導波路素子を完成する。図１において、１０
０は平面基板を、１１０はクラッド層を、そして１２０
はコア層をそれぞれ表わす。
【０００６】通常、前記クラッド層及びコア層はそれぞ
れ個々の屈折率を有するシリカまたはポリマーを用いて
スピンコート法により形成される。
れ個々の屈折率を有するシリカまたはポリマーを用いて
スピンコート法により形成される。
【０００７】コア層及びクラッド層材料としてシリカを
用いる場合、屈折率差を最大０．７５％まで増大でき
る。しかしながら、この場合には、光導波路の小型化が
図れず、光通信で用いる超小型受動素子を製作すること
が難しくなる。
用いる場合、屈折率差を最大０．７５％まで増大でき
る。しかしながら、この場合には、光導波路の小型化が
図れず、光通信で用いる超小型受動素子を製作すること
が難しくなる。
【０００８】これに対し、コア層及びクラッド層材料と
してポリイミドなどのポリマーを用いる場合には、ポリ
イミド分子内のフッ素基または塩素基の含量制御性が良
く、これによりコア層とクラッド層との屈折率差を増大
することができることから、光学損失が小さく、且つ寸
法の大きい光導波路が作製できる長所がある。
してポリイミドなどのポリマーを用いる場合には、ポリ
イミド分子内のフッ素基または塩素基の含量制御性が良
く、これによりコア層とクラッド層との屈折率差を増大
することができることから、光学損失が小さく、且つ寸
法の大きい光導波路が作製できる長所がある。
【０００９】ところが、従来は、ポリイミドではコア層
とクラッド層との屈折率差の制御を行うのが困難であっ
た。
とクラッド層との屈折率差の制御を行うのが困難であっ
た。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みて成されたものであり、その目的は、屈折率差の制御
がし易いポリイミドを用いてコア層とクラッド層との屈
折率差を高めることのできる光導波路を提供することで
ある。
みて成されたものであり、その目的は、屈折率差の制御
がし易いポリイミドを用いてコア層とクラッド層との屈
折率差を高めることのできる光導波路を提供することで
ある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明からは、ポリマーから成るコア層と、前記コ
ア層と隣接され、前記コア層形成用ポリマーの屈折率よ
りも小さいポリマーから成るクラッド層とを含んでなる
光導波路において、前記コア層及びクラッド層形成用ポ
リマーが化学式１で表わされるコポリマーから選ばれる
ことを特徴とする光導波路が提供される。
に、本発明からは、ポリマーから成るコア層と、前記コ
ア層と隣接され、前記コア層形成用ポリマーの屈折率よ
りも小さいポリマーから成るクラッド層とを含んでなる
光導波路において、前記コア層及びクラッド層形成用ポ
リマーが化学式１で表わされるコポリマーから選ばれる
ことを特徴とする光導波路が提供される。
【００１２】
【化７】 式中、Ｘは
【化８】 であり、Ｙは
【化９】 であり、ｎは０．０５≦ｎ＜１範囲のモル分率である。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の特徴とするところは、化
学式１で表わされるコポリマーを用い光導波路のコア層
とクラッド層との屈折率差を０．２５~２．０％範囲内
に制御して光導波路を所望の寸法に作製することであ
る。このように光導波路の寸法が制御できれば、導波モ
ードの形態及びモードフィールド径が可変可能となる。
特に、コア層とクラッド層との屈折率差が大きければ、
超小型の光導波路素子を作製することができる。
学式１で表わされるコポリマーを用い光導波路のコア層
とクラッド層との屈折率差を０．２５~２．０％範囲内
に制御して光導波路を所望の寸法に作製することであ
る。このように光導波路の寸法が制御できれば、導波モ
ードの形態及びモードフィールド径が可変可能となる。
特に、コア層とクラッド層との屈折率差が大きければ、
超小型の光導波路素子を作製することができる。
【００１４】好ましくは、本発明の光導波路におけるコ
ア層とクラッド層との屈折率差は０．２５−２．０%範
囲である。もし、コア層とクラッド層との屈折率差が前
記範囲外であれば導波モードの制限が難しくなったり、
光導波路素子と光ファイバとのモード合わせに問題が生
じたりして好ましくない。
ア層とクラッド層との屈折率差は０．２５−２．０%範
囲である。もし、コア層とクラッド層との屈折率差が前
記範囲外であれば導波モードの制限が難しくなったり、
光導波路素子と光ファイバとのモード合わせに問題が生
じたりして好ましくない。
【００１５】好ましくは、本発明に係る化学式１で表わ
されるコポリマーは、化学式２、化学式３または化学式
４で表わされるポリイミドを含むことができる。
されるコポリマーは、化学式２、化学式３または化学式
４で表わされるポリイミドを含むことができる。
【００１６】
【化１０】
【化１１】
【化１２】 式中、ｎは０．０５≦ｎ＜１範囲のモル分率である。
【００１７】化学式２のポリイミドは、酸無水物
（Ａ）、酸無水物（Ｂ）及びジアミン（Ｅ）から合成さ
れる。このとき、酸無水物（Ａ）と酸無水物（Ｂ）との
モル比が高まれば化学式２のポリイミドの屈折率は大き
くなる。好ましくは、酸無水物（Ａ）と酸無水物（Ｂ）
とのモル比は０．０５：１ないし１：１である。もし、
酸無水物（Ａ）と酸無水物（Ｂ）とのモル比が前記範囲
外であれば、ＴＥモード及びＴＭモードでの導波時に複
屈折率差が大きくなる問題が生じて好ましくない。
（Ａ）、酸無水物（Ｂ）及びジアミン（Ｅ）から合成さ
れる。このとき、酸無水物（Ａ）と酸無水物（Ｂ）との
モル比が高まれば化学式２のポリイミドの屈折率は大き
くなる。好ましくは、酸無水物（Ａ）と酸無水物（Ｂ）
とのモル比は０．０５：１ないし１：１である。もし、
酸無水物（Ａ）と酸無水物（Ｂ）とのモル比が前記範囲
外であれば、ＴＥモード及びＴＭモードでの導波時に複
屈折率差が大きくなる問題が生じて好ましくない。
【００１８】化学式３のポリイミドは酸無水物（Ａ）、
酸無水物（Ｃ）、ジアミン（Ｄ）及びジアミン（Ｅ）か
ら合成される。化学式４のポリイミドは酸無水物
（Ａ）、酸無水物（Ｃ）及びジアミン（Ｅ）から合成さ
れる。好ましくは、化学式２のポリイミドと同様に、化
学式３及び化学式４のポリイミドにおける酸無水物
（Ａ）と酸無水物（Ｃ） とのモル比は０．０５：１な
いし１：１である。また、好ましくは、化学式４のポリ
イミドにおけるジアミン（Ｄ）及びジアミン（Ｅ）のモ
ル比は１：０．０５ないし１：１である。ジアミン
（Ｄ）及びジアミン（Ｅ）のモル比が前記範囲外であれ
ば、複屈折性が不良になって好ましくない。
酸無水物（Ｃ）、ジアミン（Ｄ）及びジアミン（Ｅ）か
ら合成される。化学式４のポリイミドは酸無水物
（Ａ）、酸無水物（Ｃ）及びジアミン（Ｅ）から合成さ
れる。好ましくは、化学式２のポリイミドと同様に、化
学式３及び化学式４のポリイミドにおける酸無水物
（Ａ）と酸無水物（Ｃ） とのモル比は０．０５：１な
いし１：１である。また、好ましくは、化学式４のポリ
イミドにおけるジアミン（Ｄ）及びジアミン（Ｅ）のモ
ル比は１：０．０５ないし１：１である。ジアミン
（Ｄ）及びジアミン（Ｅ）のモル比が前記範囲外であれ
ば、複屈折性が不良になって好ましくない。
【００１９】
【化１３】 前述のように、化学式２から化学式４のポリイミドは
コア層とクラッド層との屈折率差が０．２５−２．０％
範囲内に制御でき、光導波路の寸法が制御可能となるこ
とから、導波モードの形態及びモードフィールド径が可
変できる。特に、コア層とクラッド層との屈折率差が
１．２％以上である場合には超小型の光導波路素子を作
製することができる。また、コア層とクラッド層との屈
折率差が約０．３％の場合には光ファイバとの結合損が
小さくなる光導波路素子を作製することができる。
コア層とクラッド層との屈折率差が０．２５−２．０％
範囲内に制御でき、光導波路の寸法が制御可能となるこ
とから、導波モードの形態及びモードフィールド径が可
変できる。特に、コア層とクラッド層との屈折率差が
１．２％以上である場合には超小型の光導波路素子を作
製することができる。また、コア層とクラッド層との屈
折率差が約０．３％の場合には光ファイバとの結合損が
小さくなる光導波路素子を作製することができる。
【００２０】以下、本発明を下記実施例に基づき具体的
に説明する。
に説明する。
【００２１】ただし、本発明は下記実施例に限定される
ものではない。
ものではない。
【００２２】合成例１ 酸無水物（Ａ）及びジアミン（Ｅ）がそれぞれ１：１の
モル比にて混合された混合物を３０％の固相濃度にＮ，
Ｎ−ジメチルアセトアミドに溶解した後、これを窒素雰
囲気下に２４時間攪拌してポリアミック酸を合成した。
このように合成したポリアミック酸をシリコン基板上に
スピンコートし、これをホットプレートでそれぞれ１０
０℃／３０分、２００℃／６０分、３５０℃／６０分間
熱処理を施し、ポリイミドフィルムを得た。
モル比にて混合された混合物を３０％の固相濃度にＮ，
Ｎ−ジメチルアセトアミドに溶解した後、これを窒素雰
囲気下に２４時間攪拌してポリアミック酸を合成した。
このように合成したポリアミック酸をシリコン基板上に
スピンコートし、これをホットプレートでそれぞれ１０
０℃／３０分、２００℃／６０分、３５０℃／６０分間
熱処理を施し、ポリイミドフィルムを得た。
【００２３】合成例２ 酸無水物（Ａ）に代えて酸無水物（Ｂ）を使用した以外
は実施例１の方法と同様にして、ポリイミドフィルムを
得た。
は実施例１の方法と同様にして、ポリイミドフィルムを
得た。
【００２４】合成例３ 酸無水物（Ａ）に代えて酸無水物（Ｃ）を使用した以外
は実施例１の方法と同様にして、ポリイミドフィルムを
得た。
は実施例１の方法と同様にして、ポリイミドフィルムを
得た。
【００２５】合成例４ 酸無水物（Ａ）及び酸無水物（Ｂ）のモル比をそれぞれ
０．０５：１、０．１：１、０．５：１及び１：１に変
え、全体的な酸無水物及びジアミン（Ｅ）のモル比を
１：１に調節した後に、これを３０％の固相濃度にＮ，
Ｎ−ジメチルアセトアミドに溶解し、窒素雰囲気下に２
４時間攪拌してポリアミック酸を合成した。このように
合成したポリアミック酸をシリコン基板上にスピンコー
トし、これをホットプレートでそれぞれ１００℃／３０
分、２００℃／６０分、３５０℃／６０分間熱処理を施
し、ポリイミドフィルムを得た。
０．０５：１、０．１：１、０．５：１及び１：１に変
え、全体的な酸無水物及びジアミン（Ｅ）のモル比を
１：１に調節した後に、これを３０％の固相濃度にＮ，
Ｎ−ジメチルアセトアミドに溶解し、窒素雰囲気下に２
４時間攪拌してポリアミック酸を合成した。このように
合成したポリアミック酸をシリコン基板上にスピンコー
トし、これをホットプレートでそれぞれ１００℃／３０
分、２００℃／６０分、３５０℃／６０分間熱処理を施
し、ポリイミドフィルムを得た。
【００２６】合成例５ 酸無水物（Ａ）及び酸無水物（Ｃ）のモル比をそれぞれ
０．０５：１、０．１：１、０．５：１及び１：１に変
え、全体的な酸無水物及びジアミン（Ｅ）のモル比を
１：１に調節した後に、これを３０％の固相濃度にＮ，
Ｎ−ジメチルアセトアミドに溶解し、窒素雰囲気下に２
４時間攪拌してポリアミック酸を合成した。このように
合成したポリアミック酸をシリコン基板上にスピンコー
トし、これをホットプレートでそれぞれ１００℃／３０
分、２００℃／６０分、３５０℃／６０分間熱処理を施
し、ポリイミドフィルムを得た。
０．０５：１、０．１：１、０．５：１及び１：１に変
え、全体的な酸無水物及びジアミン（Ｅ）のモル比を
１：１に調節した後に、これを３０％の固相濃度にＮ，
Ｎ−ジメチルアセトアミドに溶解し、窒素雰囲気下に２
４時間攪拌してポリアミック酸を合成した。このように
合成したポリアミック酸をシリコン基板上にスピンコー
トし、これをホットプレートでそれぞれ１００℃／３０
分、２００℃／６０分、３５０℃／６０分間熱処理を施
し、ポリイミドフィルムを得た。
【００２７】合成例６ 酸無水物（Ａ）及び酸無水物（Ｃ）のモル比をそれぞれ
０．０５：１、０．１：１、０．５：１及び１：１に変
え、ジアミン（Ｄ）及びジアミン（Ｅ）のモル比をそれ
ぞれ１：０．１、１：０．５、１：１、０．５：１及び
０．１：１に変え、全体的な酸無水物及びジアミンのモ
ル比を１：１に調節した後に、これを３０％の固相濃度
にＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドに溶解し、窒素雰囲気
下に２４時間攪拌してポリアミック酸を合成した。この
ように合成したポリアミック酸をシリコン基板上にスピ
ンコートし、これをホットプレートでそれぞれ１００℃
／３０分、２００℃／６０分、３５０℃／６０分間熱処
理を施し、ポリイミドフィルムを得た。
０．０５：１、０．１：１、０．５：１及び１：１に変
え、ジアミン（Ｄ）及びジアミン（Ｅ）のモル比をそれ
ぞれ１：０．１、１：０．５、１：１、０．５：１及び
０．１：１に変え、全体的な酸無水物及びジアミンのモ
ル比を１：１に調節した後に、これを３０％の固相濃度
にＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドに溶解し、窒素雰囲気
下に２４時間攪拌してポリアミック酸を合成した。この
ように合成したポリアミック酸をシリコン基板上にスピ
ンコートし、これをホットプレートでそれぞれ１００℃
／３０分、２００℃／６０分、３５０℃／６０分間熱処
理を施し、ポリイミドフィルムを得た。
【００２８】前記合成例１−６に従い製造されたポリイ
ミド膜を用いてコア層及びクラッド層を形成し、光導波
路を作製した。
ミド膜を用いてコア層及びクラッド層を形成し、光導波
路を作製した。
【００２９】前記プロセスで光導波路を作製した場合、
コア層とクラッド層との屈折率差が０．３％の場合には
光ファイバとの結合損がほぼ０ｄＢ／ｆａｃｅｔに近
く、屈折率差が０．５％の場合には０．３ｄＢ／ｆａｃ
ｅｔであって、光ファイバとの結合損が小さい光導波路
素子が作製できた。
コア層とクラッド層との屈折率差が０．３％の場合には
光ファイバとの結合損がほぼ０ｄＢ／ｆａｃｅｔに近
く、屈折率差が０．５％の場合には０．３ｄＢ／ｆａｃ
ｅｔであって、光ファイバとの結合損が小さい光導波路
素子が作製できた。
【００３０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によると、光
導波路の製作時に屈折率の制御が容易なポリイミドを用
いることにより、シリカ材料に比べてコア層とクラッド
層とのさらなる屈折率差が期待できる。これにより、光
通信で用いる超小型の受動素子が作製できる。
導波路の製作時に屈折率の制御が容易なポリイミドを用
いることにより、シリカ材料に比べてコア層とクラッド
層とのさらなる屈折率差が期待できる。これにより、光
通信で用いる超小型の受動素子が作製できる。
【図１】従来の光導波路素子の概略構造図である。
１００：平面基板 １１０：クラッド層 １２０：コア層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 張 祐 ヒュク 大韓民国京畿道龍仁市器興邑旧葛里396番 地漢陽アパート103棟702号 (72)発明者 徐 東 鶴 大韓民国大田広域市儒城区道竜洞531番地 共同管理アパート８棟305号 (72)発明者 李 泰 衡 大韓民国京畿道城南市盆唐区亭子洞121番 地常緑マウル宇成アパート315棟1202号
Claims (3)
- 【請求項１】 ポリマーから成るコア層と、前記コア層
と隣接され、前記コア層形成用ポリマーの屈折率よりも
小さいポリマーから成るクラッド層とを含んでなる光導
波路において、 前記コア層及びクラッド層形成用ポリマーが化学式１で
表わされるコポリマーから選ばれることを特徴とする光
導波路。 【化１】 式中、Ｘは 【化２】 であり、 Ｙは 【化３】 であり、 ｎは０．０５≦ｎ＜１範囲のモル分率である。 - 【請求項２】 前記コア層及びクラッド層形成用コポリ
マーが化学式２、３または４で表わされるポリイミドで
あることを特徴とする請求項１に記載の光導波路。 【化４】 【化５】 【化６】 - 【請求項３】 コア層とクラッド層との屈折率差が０．
２５から２．０％までの範囲内であることを特徴とする
請求項１に記載の光導波路。
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-
1999
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-
2000
- 2000-04-17 CN CN00105874A patent/CN1115573C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2000-04-17 GB GB0009275A patent/GB2350118B/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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