JP2003014965A - Waveguide for direct laser drawing and method for manufacturing the same - Google Patents

Waveguide for direct laser drawing and method for manufacturing the same

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JP2003014965A
JP2003014965A JP2001196949A JP2001196949A JP2003014965A JP 2003014965 A JP2003014965 A JP 2003014965A JP 2001196949 A JP2001196949 A JP 2001196949A JP 2001196949 A JP2001196949 A JP 2001196949A JP 2003014965 A JP2003014965 A JP 2003014965A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new waveguide by direct drawing with laser and a method for manufacturing the waveguide having low scattering loss comparable with a glass waveguide and having excellent optical characteristics. SOLUTION: Patterning is carried out without using a conventional photolithographic method or the like but by focusing a UV laser beam B to a polymer layer 3 for photo-bleaching coated with a low refractive index layer 2 to irradiate the layer while either a substrate 1 side or the laser beam B is relatively moved so as to form a core layer 5 as a light propagation layer and side clad layers 6 to guide the light. By this method, the side faces of the core layer 5 are not roughened but the obtained polymer waveguide has low scattering loss comparable with a glass waveguide and has excellent optical characteristics.

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、電気・電子機器間
の光伝送を行うためのポリマ導波路に係り、特にその伝
送路パターンを紫外線レーザビームを用いて形成したレ
ーザ直接描画導波路及びその製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polymer waveguide for optical transmission between electric and electronic devices, and more particularly to a laser direct writing waveguide whose transmission line pattern is formed by using an ultraviolet laser beam, and the same. The present invention relates to a manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の光インターコネクション技術の発
達により、装置間をファイバで並列光伝送する方式が実
用段階に入ってきており、この方式としてボード内やL
SIチップ間を光信号により並列伝送する方式が本格的
に検討されるようになってきた。
2. Description of the Related Art With the recent development of optical interconnection technology, a method of parallel optical transmission between devices by means of fiber is in the practical stage.
A method of parallel transmission of optical signals between SI chips has been studied in earnest.

【0003】この方式を実現するためには、伝送路とし
てファイバの代りに導波路が用いられるが、この導波路
としては従来から多用されているガラス材料を用いた導
波路(以下、ガラス導波路という)に代わり、ポリマ材
料を用いたもの(以下、ポリマ導波路という)が有力視
されている。すなわち、ポリマ導波路は、ガラス導波路
に比べ、低温プロセスで簡単に作成することができるの
で、ガラス導波路に比して、低コスト化、大型サイズ化
の点で優位性が期待できるからである。
In order to realize this method, a waveguide is used instead of a fiber as a transmission line. As this waveguide, a waveguide using a glass material that has been widely used in the past (hereinafter referred to as a glass waveguide) is used. Instead, the one using a polymer material (hereinafter referred to as a polymer waveguide) is considered to be promising. That is, the polymer waveguide can be easily manufactured by a low temperature process as compared with the glass waveguide, and therefore, it can be expected to be superior to the glass waveguide in terms of cost reduction and large size. is there.

【0004】このポリマ導波路の製造方法としては、先
ず、種々の基板の上に、有機溶媒に溶けたポリマ溶液を
例えばスピンコーティング法や押出しコーティング法等
で塗布した後、これを300℃以下の低温で加熱して膜
状のポリマ層を形成する。次に、このポリマ層に対して
フォトリソグラフィやエッチングプロセスを用いて断面
略矩形状の高屈折率のコアパターンを得た後に、そのコ
アパターンを覆うように低屈折率のポリマを被覆して低
屈折率のクラッドを形成するようにしたものである。
As a method of manufacturing this polymer waveguide, first, a polymer solution dissolved in an organic solvent is applied onto various substrates by, for example, a spin coating method or an extrusion coating method, and then this is heated to 300 ° C. or lower. The film-like polymer layer is formed by heating at a low temperature. Next, a photolithography or etching process is applied to this polymer layer to obtain a high-refractive-index core pattern having a substantially rectangular cross section, and then a low-refractive-index polymer is coated to cover the core pattern. A clad having a refractive index is formed.

【0005】尚、フォトレジスト膜のパターニング技術
の一案として、フォトマスクを用いないでフォトレジス
ト膜の上に紫外線レーザビームを直接に照射してフォト
レジスト膜を所望パターンに露光する方法も開発されて
いる。
As one of the techniques for patterning a photoresist film, a method has also been developed in which a photoresist film is exposed to a desired pattern by directly irradiating the photoresist film with an ultraviolet laser beam without using a photomask. ing.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
して得られる従来のポリマ導波路には以下に示すよう
に、実用化の障害となる幾つかの課題が存在している。
By the way, the conventional polymer waveguide thus obtained has some problems which hinder its practical use as shown below.

【0007】1) :ポリマ導波路の散乱損失のトップデ
ータとして現在までに0.1dB/cmが報告されてい
るが、この値はガラス導波路に比してまだ損失が大き
く、ガラス導波路の代替え候補にはならない。すなわ
ち、従来のポリマ導波路構造及び製造方法では、ガラス
導波路並の0.1dB/cm以下に低損失化することは
難しい。
1): 0.1 dB / cm has been reported as the top data of scattering loss of polymer waveguides up to now, but this value is still larger than that of glass waveguides. It is not a substitute candidate. That is, with the conventional polymer waveguide structure and manufacturing method, it is difficult to reduce the loss to 0.1 dB / cm or less, which is comparable to that of a glass waveguide.

【0008】その理由として先ず考えられるのは、ポリ
マ導波路の損失の中で、コア側面の荒れによる散乱損失
が極めて大きいことがあげられる。この対策として、フ
ォトレジスト膜のパターニング技術にフォトマスクを用
いないでフォトレジスト膜の上に紫外線レーザビームを
直接に照射してフォトレジスト膜を所望パターンに露光
する方法を応用することが考えられる。しかし、この方
法ではその後に上記パターンをマスクにしてエッチング
しなければならないために、エッチングによる側面荒れ
が生じてしまい、結果的に低損失化は難しい。
The reason for this is that the scattering loss due to the roughness of the side surface of the core is extremely large among the losses of the polymer waveguide. As a countermeasure against this, it is conceivable to apply a method of directly irradiating the photoresist film with an ultraviolet laser beam to expose the photoresist film in a desired pattern without using a photomask as a technique for patterning the photoresist film. However, in this method, since the pattern must be used as a mask for etching after that, side surface roughness is caused by the etching, and as a result, it is difficult to reduce the loss.

【0009】次に考えられる理由としては、ポリマ材料
固有の吸収基(CH基、OH基)に依存する吸収損失が
存在しているためである。この吸収損失を低減する対策
としてポリマのフッ素化、あるいは重水素化を図る試み
が行なわれているが、耐熱性の劣化、成膜の難しさ等の
課題が有り、まだ実用的なものは得られていない。
The next possible reason is that there is an absorption loss depending on the absorption group (CH group, OH group) peculiar to the polymer material. As a measure to reduce this absorption loss, attempts have been made to fluorinate or deuterate polymers, but there are problems such as deterioration in heat resistance and difficulty in film formation. Has not been done.

【0010】2) :得られたポリマ導波路は、その後そ
の表面、あるいは裏面、更には内部に必要な電子部品,
電子回路,光部品,光回路等をはんだによってハイブリ
ッド実装されることになる。しかしながら、現状である
程度の低損失特性(0.2dB/cm程度)が期待でき
るポリマ導波路にあっては、耐熱性に乏しいため、はん
だリフロー温度(Au/Snはんだのリフロー温度:>
280℃)に耐えることが難しく、また、上記温度で実
装・処理されると、導波路に用いているポリマの屈折率
が変化してしまい、導波路の光学特性が大幅に変わって
使用不可になってしまうことがある。そのため、耐熱特
性に優れたポリマ材料を用いた導波路を用いることも考
えられるが、係る導波路では損失が大きかったり、偏波
依存性があったりして実用上問題が残る。
2): The obtained polymer waveguide is then used for electronic components necessary on the front surface or the back surface, and further inside.
Electronic circuits, optical components, and optical circuits will be hybrid-mounted by soldering. However, the polymer waveguide, which can be expected to have a low loss characteristic (about 0.2 dB / cm) at present, has poor heat resistance, so that the solder reflow temperature (Au / Sn solder reflow temperature:>
It is difficult to withstand 280 ℃, and when mounted and processed at the above temperature, the refractive index of the polymer used in the waveguide changes, and the optical characteristics of the waveguide change significantly, making it unusable. It may become. Therefore, it is possible to use a waveguide using a polymer material having excellent heat resistance characteristics, but such a waveguide has a large loss and polarization dependency, which poses a practical problem.

【0011】そこで、本発明は上記課題を解決するため
に案出されたものであり、その主な目的は、ガラス導波
路並の低散乱損失で、かつ優れた光学特性を有する新規
なレーザ直接描画導波路及びその製造方法を提供するこ
とにある。
Therefore, the present invention has been devised to solve the above problems, and its main purpose is to provide a novel laser direct laser having a low scattering loss similar to that of a glass waveguide and excellent optical characteristics. An object of the present invention is to provide a drawing waveguide and a manufacturing method thereof.

【0012】[0012]

【解決を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、従来のようなフォトリソグラフィ、エッチ
ングプロセスを用いないで、低屈折率層で覆われたフォ
トブリーチングポリマ層に紫外線レーザビームを集光、
照射しながら上記被照射物あるいはレーザビームのいず
れかを相対的に移動させてパターニングを行ない、光伝
搬層となるコア層及びそれをガイドする側面クラッド層
を形成するようにしたものである。その結果、コア層側
面の荒れがほとんどない、低散乱損失の導波路を実現す
ることができる。また、コア層とその側面のクラッド層
界面を連続的な屈折率分布に形成することができるの
で、より超低散乱損失で、かつコア層内への光の閉じ込
めを良くすることができる。
In order to solve the above problems, the present invention provides an ultraviolet laser on a photobleaching polymer layer covered with a low refractive index layer without using conventional photolithography and etching processes. Focus the beam,
While irradiating, either the object to be irradiated or the laser beam is relatively moved to perform patterning to form a core layer to be a light propagation layer and a side clad layer for guiding the core layer. As a result, it is possible to realize a waveguide having a low scattering loss with almost no roughness on the side surface of the core layer. Further, since the interface between the core layer and the cladding layer on the side surface thereof can be formed to have a continuous refractive index distribution, it is possible to further reduce the scattering loss and improve the light confinement within the core layer.

【0013】紫外線レーザビームはビームスポット径を
1μmまで絞り込むことができ、かつコヒーレントな光
であるので、非常に高寸法精度のコア層及び側面クラッ
ド層パターンを描画、形成することができる。特に、導
波路型方向性結合器のように、二つのコア層間隔が数μ
mで結合長Lに亘って平行結合した構造を実現する場合
には、本発明の方法は有効な実現方法である。上記コア
層間隔は狭いほど結合長Lを短くすることができるが、
従来のエッチングプロセスを用いる方法及び矩形状コア
層をクラッド層で埋め込む埋め込み型導波路構造ではそ
の間隔は4μm以下にすることは困難であったが、本発
明ではコア層間隔を1μm程度にまで狭めることができ
るので、結合長を容易に短くすることができ、小型導波
路回路が実現可能となる。また上記導波路型方向性結合
器以外に、リング共振器回路、フィルタ回路等の小型
化、高性能化も可能となる。
Since the ultraviolet laser beam can be narrowed down to a beam spot diameter of 1 μm and is coherent light, it is possible to draw and form a core layer and side clad layer pattern with very high dimensional accuracy. Especially, as in the waveguide type directional coupler, the distance between two core layers is several μm.
The method of the present invention is an effective method for realizing a structure in which m is connected in parallel over the bond length L. The smaller the gap between the core layers, the shorter the bond length L can be.
In the conventional method using the etching process and the buried waveguide structure in which the rectangular core layer is filled with the cladding layer, it was difficult to set the distance to 4 μm or less, but in the present invention, the distance between the core layers is narrowed to about 1 μm. Therefore, the coupling length can be easily shortened and a small waveguide circuit can be realized. In addition to the above-mentioned waveguide type directional coupler, ring resonator circuits, filter circuits, etc. can be made smaller and have higher performance.

【0014】また、このポリマ層を形成するフォトブリ
ーチング用ポリマとして、ポリシラン化合物、ポリシラ
ン化合物にシリコーン化合物、あるいはシリコーン化合
物と光酸発生剤を添加したものを用いることにより、3
00℃よりも高い温度で熱処理を行なって、無機化を促
進させることができるので、ポリマ材料固有の吸収基
(CH基、OH基)に依存する吸収損失を低減すること
が出来る。加えて、Au/Sn半田リフロー温度(Au
/Sn半田のリフロー温度:>280℃)に耐えること
ができるので、導波路表面、あるいは裏面、更には内部
に電子部品、電子回路、光部品、光回路等をハイブリッ
ド実装することが可能となる。
As the photobleaching polymer for forming the polymer layer, a polysilane compound, a polysilane compound containing a silicone compound, or a silicone compound and a photo-acid generator added thereto is used.
Since the heat treatment can be performed at a temperature higher than 00 ° C. to promote the mineralization, the absorption loss depending on the absorption group (CH group, OH group) specific to the polymer material can be reduced. In addition, the Au / Sn solder reflow temperature (Au
/ Sn solder reflow temperature:> 280 ° C), so that electronic parts, electronic circuits, optical parts, optical circuits, etc. can be hybrid-mounted on the front surface or the back surface of the waveguide, and further inside. .

【0015】さらに上記紫外線レーザビームとして、パ
ルスレーザビームを用いれば照射されたポリマ層の熱的
なダメージを受けることなく、低い平均出力レーザビー
ムパワでポリマ層の屈折率を低下させることができる。
また連続波に比してパルスにすることにより、瞬間的に
高い光強度を持ちながら平均強度が低いので、短時間で
厚いポリマ層に対してもその深さ方向に屈折率変化を一
様に生じさせることができ、短時間で導波路化を実現さ
せることができる。尚、上記深さ方向の屈折率変化を起
こさせる度合いはレーザビームのパワ、被加工物(ある
いはレーザビームのどちらか)の移動速度を調節するこ
とにより制御することができる。また同じ位置をレーザ
ビームを複数回照射するようにしてもよい。
Furthermore, if a pulsed laser beam is used as the ultraviolet laser beam, the refractive index of the polymer layer can be lowered with a low average output laser beam power without being thermally damaged by the irradiated polymer layer.
In addition, by using a pulse compared to a continuous wave, the average intensity is low while having a high light intensity momentarily, so that even for a thick polymer layer, the change in the refractive index can be made uniform in the depth direction. It can be generated, and a waveguide can be realized in a short time. The degree of the change in the refractive index in the depth direction can be controlled by adjusting the power of the laser beam and the moving speed of the workpiece (or the laser beam). Further, the same position may be irradiated with the laser beam a plurality of times.

【0016】また、紫外線レーザビームのビームスポッ
ト径を調節することにより、コア層及び側部クラッド層
の幅を容易に制御することができる。例えば、側部クラ
ッド層の幅を広くするには、レーザビームスポット径を
大きくして照射するか、デフォーカス状態で照射するこ
とで容易に達成することができる。
Further, the widths of the core layer and the side clad layer can be easily controlled by adjusting the beam spot diameter of the ultraviolet laser beam. For example, increasing the width of the side cladding layer can be easily achieved by increasing the laser beam spot diameter for irradiation, or by irradiating in a defocused state.

【0017】また、この紫外線レーザの波長はポリマ層
に吸収されてその屈折率変化を起こす波長帯(250n
m〜445nmの範囲)から選ぶことになるが、望まし
くは、最大吸収波長に選ぶのが好ましい。上記最大吸収
波長からずれた波長のレーザを用いる場合には、そのず
れ分を補うために過剰のパワーを必要とする。
The wavelength of this ultraviolet laser is a wavelength band (250n) which is absorbed by the polymer layer and changes its refractive index.
m-445 nm), but it is preferable to select the maximum absorption wavelength. When using a laser having a wavelength deviated from the maximum absorption wavelength, an excessive power is required to compensate for the deviation.

【0018】そして、本発明の製造方法はフォトマスク
を使用しないので、導波路作成コストを大幅に安くする
ことができる。特に、光回路パターンの異なった種々の
光回路を作成する際のコストを大幅に安く、かつ、短時
間に作成できるので、トータルコストパフォーマンスを
抜本的に改善することができる。
Since the photomask is not used in the manufacturing method of the present invention, the waveguide manufacturing cost can be significantly reduced. In particular, the cost for producing various optical circuits having different optical circuit patterns can be drastically reduced and can be produced in a short time, so that the total cost performance can be drastically improved.

【0019】また、光回路の特性の変更がインラインで
モニタしながらレーザビーム照射で出来、またトリミン
グによる光学特性の改善もできる。さらに屈折率変化を
持ったポリマ層は平坦な面を保持しているので、その上
に上部クラッド層を形成してもその面も平坦な面を保持
できる。その結果、その上面に電子部品、電子回路、光
部品、光回路等を高寸法精度で実装することができる。
Further, the characteristics of the optical circuit can be changed by irradiating the laser beam while in-line monitoring, and the optical characteristics can be improved by trimming. Further, since the polymer layer having a change in refractive index has a flat surface, even if an upper clad layer is formed on the polymer layer, the surface can also have a flat surface. As a result, electronic components, electronic circuits, optical components, optical circuits, etc. can be mounted on the upper surface with high dimensional accuracy.

【0020】また、上記紫外線レーザビームの照射され
ていないコア層の表面、あるいは内部に波長が上記ポリ
マの吸収波長からはるかにずれた波長の超短パルスレー
ザビームを集光、照射してそのコア層の屈折率を高屈折
率化するようにしても良い。
Further, an ultrashort pulsed laser beam having a wavelength far deviated from the absorption wavelength of the polymer is collected and irradiated on the surface or inside of the core layer not irradiated with the ultraviolet laser beam, and the core is irradiated with the ultrashort pulsed laser beam. The refractive index of the layer may be increased.

【0021】上記超短パルスレーザビームとして、波長
は600nm〜1600nmの範囲から選び、パルス幅
として、数千fs〜数十fsの範囲を選び、パルスの繰
り返しを10Hz〜200KHzの範囲から選ぶ。平均
出力は数十mwから数百mwの範囲から選ぶのが好まし
い。このようにコア層の屈折率を高くすることはコア層
内への光の閉じ込めを一層良くし、かつ、上記超短パル
レーザビーム照射でコア層内の有機物が一層取り除かれ
て無機化され、かつ高密度で光散乱中心の少ないコア層
へ改質することができる。
The wavelength of the ultrashort pulsed laser beam is selected from the range of 600 nm to 1600 nm, the pulse width is selected from the range of several thousand fs to several tens of fs, and the pulse repetition is selected from the range of 10 Hz to 200 KHz. The average output is preferably selected from the range of several tens mw to several hundred mw. Increasing the refractive index of the core layer in this way improves the confinement of light in the core layer, and the organic matter in the core layer is further removed by the irradiation of the ultrashort pulsed laser beam to be inorganicized, Moreover, the core layer can be modified to have a high density and a small number of light scattering centers.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の一形態を添
付図面を参照しながら詳述する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0023】図1(1)〜(4)は、本発明に係るレー
ザ直接描画導波路(以下レーザ導波路と称す)の実施の
一形態を示したものであり、図1(1)は、このレーザ
導波路の入力(あるいは出力)側断面図、同図(2)は
同図(1)のA−A断面内屈折率分布、同図(3)は同
図(1)のB−B断面内屈折率分布、同図(4)は同図
(1)のB−B断面内の構造をそれぞれ示したものであ
る。
1 (1) to 1 (4) show an embodiment of a laser direct writing waveguide (hereinafter referred to as a laser waveguide) according to the present invention. FIG. 1 (1) shows A sectional view on the input (or output) side of the laser waveguide, FIG. 2B is a refractive index distribution in the section AA of FIG. 1A, and FIG. 3C is a sectional view of BB of FIG. The refractive index distribution in the cross section, FIG. 4 (4) shows the structure in the BB cross section of FIG. 1 (1), respectively.

【0024】図示するように、このレーザ導波路は矩形
状をした基板1上に、低屈折率層2が形成され、その低
屈折率層2の上にこれより高屈折率のフォトブリーチン
グ用ポリマからなるポリマ層3が形成されると共に、こ
のポリマ層3の上にこれより低屈折率の上部クラッド層
4が形成された構造となっている。
As shown in the figure, this laser waveguide has a low refractive index layer 2 formed on a rectangular substrate 1, and a high refractive index for photobleaching is formed on the low refractive index layer 2. A polymer layer 3 made of a polymer is formed, and an upper clad layer 4 having a lower refractive index than the polymer layer 3 is formed on the polymer layer 3.

【0025】この基板1は公知の材料、例えばガラス,
セラミックス,プラスチック,半導体,強誘電体あるい
はガラスとプラスチックの複合材,さらには上記材料の
組み合わせた材料からなっており、また、低屈折率層2
及び上部クラッド層4は、例えばSiO2,SiO2にG
e,P,Ti,B,Zn,Sn,Ta、F等の屈折率制
御用ドーパントを少なくとも一種添加したものや、ポリ
マ材料あるいは有機と無機の複合材等からなっている。
This substrate 1 is made of a known material such as glass,
It is made of ceramics, plastics, semiconductors, ferroelectrics or composite materials of glass and plastics, and also a combination of the above materials, and also has a low refractive index layer 2
And the upper clad layer 4 is made of SiO 2 , SiO 2
e, P, Ti, B, Zn, Sn, Ta, F, etc. to which at least one kind of refractive index controlling dopant is added, or a polymer material or an organic-inorganic composite material.

【0026】一方、ポリマ層3は、紫外線レーザビーム
の照射されていない幅Wcの未照射領域5と、その両側
面に沿って紫外線レーザビームを照射されて屈折率の低
下した幅Wsの照射領域6,6と、この領域6,6の外
側であって紫外線レーザビームの照射されていない領域
7,7とからなっており、この中央部の未照射領域5が
光伝搬領域となるコア層5を形成すると共に、その両側
の照射領域6,6がそれぞれコア層5を挟むように位置
する低屈折率の側部クラッド層6,6を形成するように
なっている。
On the other hand, the polymer layer 3 has an unirradiated region 5 having a width Wc which is not irradiated with the ultraviolet laser beam and an irradiated region having a width Ws in which the refractive index is lowered by being irradiated with the ultraviolet laser beam along both side surfaces thereof. 6 and 6 and regions 7 and 7 outside the regions 6 and 6 which are not irradiated with the ultraviolet laser beam, and the unirradiated region 5 at the center is the core layer 5 serving as the light propagation region. And the irradiation regions 6 and 6 on both sides thereof form the low-refractive-index side cladding layers 6 and 6 located so as to sandwich the core layer 5, respectively.

【0027】このポリマ層3はフォトブリーチング用ポ
リマから形成されており、そのフォトブリーチング用ポ
リマとしては、300℃よりも高い温度で熱処理を行っ
て無機化を促進できる材料、例えば、ポリシラン化合
物、ポリシラン化合物にシリコーン化合物、あるいはシ
リコーン化合物と光酸発生剤を添加したもの、ニトロン
を添加したシリコーン化合物等が用いられるようになっ
ており、以下これら各化合物について詳述する。
The polymer layer 3 is formed of a photobleaching polymer. As the photobleaching polymer, a material that can be heat treated at a temperature higher than 300 ° C. to promote mineralization, for example, a polysilane compound. A silicone compound, a silicone compound and a photo-acid generator added to a polysilane compound, a silicone compound to which nitrone is added, and the like are used. Each of these compounds will be described in detail below.

【0028】本発明に適用できるポリシラン化合物とし
ては、直鎖型及び分岐型を用いることができる。分岐型
と直鎖型は、ポリシラン中に含まれるSi原子の結合状
態によって区別される。すなわち、分岐型ポリシランと
は、隣接するSi原子と結合している数(結合数)が、
3または4であるSi原子を含むポリシランである。こ
れに対して、直鎖型のポリシランは、Si原子の、隣接
するSi原子との結合数は2である。通常、Si原子以
外に、炭化水素基、アルコキシ基または水素原子と結合
している。このような炭化水素基としては、炭素数1〜
10のハロゲンで置換されていてもよい脂肪族炭化水素
基、炭素数6〜14の芳香族炭化水素基が好ましい。脂
肪族炭化水素基の具体例として、メチル基、プロピル
基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ト
リフルオロプロピル基及びノナフルオロヘキシル基等の
鎖状のもの、及びシクロヘキシル基、メチルシクロヘキ
シル基のような脂環式のもの等が挙げられる。また芳香
族炭化水素基の具体例としては、フェニル基、p−トリ
ル基、ビフェニル基及びアントラシル基等が挙げられ
る。アルコキシ基としては、炭素数1〜8のものが挙げ
られる。具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、フ
ェノキシ基、オクチルオキシ基等が挙げられる。合成の
容易さを考慮すると、これらの中でメチル基及びフェニ
ル基が特に好ましい。
As the polysilane compound applicable to the present invention, linear type and branched type can be used. The branched type and the linear type are distinguished by the bonding state of Si atoms contained in polysilane. That is, with the branched polysilane, the number (bond number) bonded to the adjacent Si atoms is
It is a polysilane containing 3 or 4 Si atoms. On the other hand, in linear polysilane, the number of Si atoms bonded to adjacent Si atoms is two. Usually, it is bonded to a hydrocarbon group, an alkoxy group or a hydrogen atom in addition to the Si atom. Such a hydrocarbon group has 1 to 1 carbon atoms.
An aliphatic hydrocarbon group which may be substituted with 10 halogens and an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms are preferable. Specific examples of the aliphatic hydrocarbon group include a methyl group, a propyl group, a butyl group, a hexyl group, an octyl group, a decyl group, a trifluoropropyl group, a nonafluorohexyl group and the like, and a cyclohexyl group and methylcyclohexyl group. Examples thereof include alicyclic ones such as groups. Further, specific examples of the aromatic hydrocarbon group include a phenyl group, a p-tolyl group, a biphenyl group and an anthracyl group. Examples of the alkoxy group include those having 1 to 8 carbon atoms. Specific examples include a methoxy group, an ethoxy group, a phenoxy group and an octyloxy group. Of these, a methyl group and a phenyl group are particularly preferable in view of ease of synthesis.

【0029】分岐型ポリシランの場合には、隣接するS
i原子との結合数が3または4であるSi原子は、分岐
型ポリシラン中の全体のSi原子数の2%以上であるこ
とがより好ましい。2%未満のものや直鎖型のポリシラ
ンは結晶性が高く、膜中で微結晶が生成し易いことによ
り光散乱の原因となり、光透明性が低下し易い。
In the case of a branched polysilane, the adjacent S
The number of Si atoms having 3 or 4 bonds with i atoms is more preferably 2% or more of the total number of Si atoms in the branched polysilane. If less than 2% or linear polysilane has high crystallinity, microcrystals are easily generated in the film, which causes light scattering, and light transparency is easily deteriorated.

【0030】本発明に用いるポリシランはハロゲン化シ
ラン化合物をナトリウムのようなアルカリ金属の存在
下、n−デカンやトルエンのような有機溶媒中において
80℃以上に加熱することによる重縮合反応によって製
造することができる。また電解重合法や、金属マグネシ
ウムと金属塩化物を用いた方法でも合成可能である。
The polysilane used in the present invention is produced by a polycondensation reaction by heating a halogenated silane compound to 80 ° C. or higher in the presence of an alkali metal such as sodium in an organic solvent such as n-decane or toluene. be able to. It can also be synthesized by an electrolytic polymerization method or a method using metal magnesium and metal chloride.

【0031】分岐型ポリシランの場合には、オルガノト
リハロシラン化合物、テトラハロシラン化合物、及びジ
オルガノジハロシラン化合物からなり、オルガノトリハ
ロシラン化合物及びテトラハロシラン化合物が全体量の
2モル%以上であるハロシラン混合物を加熱して重縮合
することにより、目的とする分岐型ポリシランが得られ
る。ここで、オルガノトリハロシラン化合物は、隣接す
るSi原子との結合数が3であるSi原子源となり、一
方のテトラハロシラン化合物は、隣接するSi原子との
結合数が4であるSi原子源となる。なお、ネットワー
ク構造の確認は、紫外線吸収スペクトルや珪素の核磁気
共鳴スペクトルの測定により確認することができる。
The branched polysilane is composed of an organotrihalosilane compound, a tetrahalosilane compound, and a diorganodihalosilane compound, and the organotrihalosilane compound and the tetrahalosilane compound account for 2 mol% or more of the total amount. The desired branched polysilane is obtained by heating and polycondensing the halosilane mixture. Here, the organotrihalosilane compound serves as a Si atom source having a bond number of 3 with an adjacent Si atom, and one tetrahalosilane compound has a Si atom source having a bond number of 4 with an adjacent Si atom. Become. The network structure can be confirmed by measuring an ultraviolet absorption spectrum and a nuclear magnetic resonance spectrum of silicon.

【0032】ポリシランの原料として用いられるオルガ
ノトリハロシラン化合物、テトラハロシラン化合物、及
びジオルガノジハロシラン化合物がそれぞれ有するハロ
ゲン原子は、塩素原子であることが好ましい。オルガノ
トリハロシラン化合物及びジオルガノハロシラン化合物
が有するハロゲン原子以外の置換基としては、上記炭化
水素基、アルコキシ基または水素原子が挙げられる。
The halogen atom contained in each of the organotrihalosilane compound, the tetrahalosilane compound, and the diorganodihalosilane compound used as the raw material of polysilane is preferably a chlorine atom. Examples of the substituent other than the halogen atom contained in the organotrihalosilane compound and the diorganohalosilane compound include the above hydrocarbon group, alkoxy group or hydrogen atom.

【0033】本発明のポリシラン化合物に添加するシリ
コーン化合物としては、以下の化学式で示されるものを
用いる。
As the silicone compound added to the polysilane compound of the present invention, those represented by the following chemical formulas are used.

【0034】[0034]

【化1】 [Chemical 1]

【0035】ただし、化学式中、R1からR12は、炭
素数1〜10のハロゲンまたはグリシジルオキシ基で置
換されていてもよい脂肪族炭化水素基、炭素数6〜12
の芳香族炭化水素基、炭素数1〜8のアルコキシ基から
なる群から選択される基であり、同一でも異なっていて
もよい。a,b,c及びdは0を含む整数であり、a+
b+c+d≧1を満たすものである。
However, in the chemical formula, R1 to R12 are aliphatic hydrocarbon groups which may be substituted with halogen or glycidyloxy groups having 1 to 10 carbon atoms, and 6 to 12 carbon atoms.
Of aromatic hydrocarbon groups and alkoxy groups having 1 to 8 carbon atoms, which may be the same or different. a, b, c and d are integers including 0, and a +
b + c + d ≧ 1 is satisfied.

【0036】このシリコーン化合物が有する、脂肪族炭
化水素基の具体例として、メチル基、プロピル基、ブチ
ル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、トリフルオ
ロプロピル基、グリシジルオキシプロピル基等のような
脂環式のものが挙げられる。またアルコキシ基の具体例
としては、メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基、オ
クチルオキシ基、ter−ブトキシ基等が挙げられる。
上記のR1からR12の種類及びa,b,c,dの値は
特に重要ではなく、ポリシラン及び有機溶媒と相溶し、
膜が透明なものであれば特に限定されない。相溶性を考
慮した場合には、使用するポリシランが有する炭化水素
基と同じ基を有していることが好ましい。例えば、ポリ
シランとして、フェニルメチル系のものを使用する場合
には、同じフェニルメチル系またはジフェニル系のシリ
コーン化合物を使用することが好ましい。またR1から
R12のうち、少なくとも2つが炭素系1〜8のアルコ
キシ系であるような、1分子中にアルコキシ基を2つ以
上有するシリコーン化合物は、架橋材として利用可能で
ある。そのようなものとしては、アルコキシ基を15か
ら35重量%含んだメチルフェニルメトキシシリコーン
やフェニルメトキシシリコーン等を挙げることができ
る。分子量としては、10000以下、好ましくは30
00以下のものが好適である。尚、膜中のCH基やOH
基による光吸収を低減するために、ポリシラン化合物や
シリコーン化合物に重水素化、あるいは一部または全て
がハロゲン化、特にフッ素化したものを用いれば、上記
吸収基による光損失を大幅に低減することができる。こ
れにより、波長依存性の少ない低光損失のポリマ膜を実
現可能となり、高性能導波路型光部品及び光デバイス用
として幅広い範囲に用途を拡大することが可能となる。
Specific examples of the aliphatic hydrocarbon group contained in this silicone compound include methyl group, propyl group, butyl group, hexyl group, octyl group, decyl group, trifluoropropyl group, glycidyloxypropyl group and the like. Alicyclic ones are mentioned. Further, specific examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a phenoxy group, an octyloxy group, a ter-butoxy group and the like.
The types of R1 to R12 and the values of a, b, c and d are not particularly important and are compatible with polysilane and an organic solvent.
The film is not particularly limited as long as it is transparent. In consideration of compatibility, it is preferable that the polysilane used has the same group as the hydrocarbon group. For example, when a phenylmethyl type polysilane is used as the polysilane, it is preferable to use the same phenylmethyl type or diphenyl type silicone compound. Further, a silicone compound having two or more alkoxy groups in one molecule such that at least two of R1 to R12 are carbon-based alkoxy groups having 1 to 8 carbon atoms can be used as a crosslinking agent. Examples thereof include methylphenyl methoxy silicone and phenyl methoxy silicone containing 15 to 35 wt% of alkoxy groups. The molecular weight is 10,000 or less, preferably 30.
Those of 00 or less are preferable. The CH groups and OH in the film
In order to reduce the light absorption by the group, if polysilane compound or silicone compound is deuterated, or partially or entirely halogenated, especially fluorinated one, the light loss by the above-mentioned absorbing group can be significantly reduced. You can As a result, it is possible to realize a polymer film having low wavelength loss and low optical loss, and it is possible to expand the application to a wide range for high-performance waveguide type optical components and optical devices.

【0037】また、シリコーン化合物に架橋性、あるい
はアルコキシ基からなるものを用いることによって分岐
型ポリシラン化合物の中に均一に添加することができ、
しかもトルエンのような有機溶媒中に容易に可溶してナ
ノメータレベルの超微粒子状溶液となり、上記ポリマ溶
液を用いることによって光散乱中心のない均一な構造体
や膜を形成することができる。
Further, by using a crosslinkable or alkoxy group-containing silicone compound, it can be uniformly added to the branched polysilane compound.
Moreover, it is easily soluble in an organic solvent such as toluene to form a nanometer level ultrafine particle solution, and by using the above polymer solution, a uniform structure or film without light scattering centers can be formed.

【0038】次に、このポリマ層3の成膜方法,並びに
コア層5及び側部クラッド層6,6の具体的な形成方法
について説明する。
Next, a method for forming the polymer layer 3 and a specific method for forming the core layer 5 and the side cladding layers 6 and 6 will be described.

【0039】先ず、上記ポリマ化合物を有機溶媒に溶か
してポリマ溶液とし、その溶液を上記低屈折率層2上
へ、スピンコーテイング法や押し出しコーテイング法等
を用いて塗布した後、80℃〜200℃の温度範囲で2
0分〜40分程度プリベークする。その後、250℃〜
300℃の温度範囲で20分〜60分程度のポストベー
クを行ない、ポリマ層3を形成する。尚、上記プリベー
ク及びポストベークはプログラム式温度制御型電気炉内
で昇温、定温保持、昇温、定温保持、降温工程を連続的
に行なうようにしても良い。
First, the polymer compound is dissolved in an organic solvent to prepare a polymer solution, and the solution is applied onto the low refractive index layer 2 by a spin coating method or an extrusion coating method, and then at 80 ° C. to 200 ° C. 2 in the temperature range
Pre-bake for 0 to 40 minutes. After that, 250 ℃ ~
Post-baking is performed for about 20 to 60 minutes in the temperature range of 300 ° C. to form the polymer layer 3. The pre-baking and post-baking may be carried out continuously in the program-type temperature control type electric furnace by continuously performing the temperature raising, constant temperature holding, temperature raising, constant temperature holding, and temperature lowering steps.

【0040】ここで、本実施例に用いる有機溶媒には、
炭素数5〜12の炭化水素系、ハロゲン化炭化水素系及
びエーテル系等である。炭化水素の例としては、ペンタ
ン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、n−デカ
ン、n−ドデカン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メ
トキシベンゼン等を用いることができる。ハロゲン化炭
化水素系の例としては、四塩化炭素、クロロホルム、
1,2−ジクロロエタン、ジクロロメタン、クロロベン
ゼン等を用いることができる。エーテル系の例として
は、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラハイ
ドロフラン等を用いることができる。またフォトブリー
チング用ポリマ材料として、ニトロン化合物を含んだシ
リコーン化合物用の有機溶媒として、前述したように、
ペグミアを用いても良い。上記フォトブリーチング用ポ
リマ材料には、上記有機溶媒に溶ける材料でなければな
らない。
The organic solvent used in this example includes
It is a hydrocarbon type having 5 to 12 carbon atoms, a halogenated hydrocarbon type, an ether type and the like. As examples of hydrocarbons, pentane, hexane, heptane, cyclohexane, n-decane, n-dodecane, benzene, toluene, xylene, methoxybenzene and the like can be used. Examples of halogenated hydrocarbons include carbon tetrachloride, chloroform,
1,2-dichloroethane, dichloromethane, chlorobenzene and the like can be used. As examples of ether type, diethyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, etc. can be used. Further, as a polymer material for photobleaching, as an organic solvent for a silicone compound containing a nitrone compound, as described above,
Pegmia may be used. The photobleaching polymer material must be a material that is soluble in the organic solvent.

【0041】次に、上記方法によって作成したポリマ層
3に紫外線レーザビームを照射して低屈折率に変化した
側面クラッド層6,6を形成する。ここで用いる紫外線
レーザとしては、発振波長が800nmの第3高調波を
用いた266nm,325nmのHe−Cdレーザ、発
振波長が355nmのYAGレーザの第3高調波レー
ザ、発振波長が400nmの半導体レーザ、発振波長が
442nmのHe−Cdレーザ等を用いることができ
る。発振出力は連続波、またはパルス発振のものを用い
ることができる。
Next, the polymer layer 3 formed by the above method is irradiated with an ultraviolet laser beam to form side cladding layers 6 and 6 having a low refractive index. Examples of the ultraviolet laser used here include He-Cd lasers of 266 nm and 325 nm that use the third harmonic with an oscillation wavelength of 800 nm, third harmonic lasers of a YAG laser with an oscillation wavelength of 355 nm, and semiconductor lasers with an oscillation wavelength of 400 nm. A He—Cd laser or the like having an oscillation wavelength of 442 nm can be used. The oscillation output may be continuous wave or pulse oscillation.

【0042】上記ポリマ層3の一例として、分岐度が2
0%の分岐状ポリメチルフェニルシラン化合物にシリコ
ーン化合物を50wt%添加したポリマを有機溶媒トル
エンに溶かしてフォトブリーチング用ポリマ溶液を用
い、この溶液を基板1(石英ガラス基板)上の低屈折率
層2(SiO2層、膜厚約10μm)上に塗布し、15
0℃、20分のプリベークの後に、250℃、30分の
ポストベークを行なって厚さ約10μmのポリマ層3を
得た後、このポリマ層3上に発振波長が442nmのH
e−Cdレーザ(ポリマ層表面での連続波パワ値:約2
mw)をレーザビームスポット径約1μmに保持して、
基板1を100μm/sの速度で移動させながら長さ5
0mmの直線部に対して照射した。そして、幅10μm
の領域に対しては照射位置を少しずつ(1μmずつ)ず
らして約10回走査して照射し、上記ポリマ層3の屈折
率を照射前の値1.64から1.625に低屈折率化さ
せた領域を得ることができた(波長632.8nmでの
屈折率値)。同様の操作を行ない、低屈折率層も得るこ
とができた。
As an example of the polymer layer 3, the branching degree is 2
A polymer obtained by adding 50 wt% of a silicone compound to a branched polymethylphenylsilane compound of 0% was dissolved in an organic solvent toluene, and a polymer solution for photobleaching was used. This solution had a low refractive index on a substrate 1 (quartz glass substrate). Applied on layer 2 (SiO2 layer, film thickness about 10 μm),
After pre-baking at 0 ° C. for 20 minutes and post-baking at 250 ° C. for 30 minutes to obtain a polymer layer 3 having a thickness of about 10 μm, an H wavelength having an oscillation wavelength of 442 nm is formed on the polymer layer 3.
e-Cd laser (continuous wave power value on the polymer layer surface: about 2
mw) is maintained at a laser beam spot diameter of about 1 μm,
Length 5 while moving the substrate 1 at a speed of 100 μm / s
Irradiation was performed on a straight part of 0 mm. And a width of 10 μm
The irradiation position is gradually shifted (by 1 μm) for about 10 times, and irradiation is performed by scanning about 10 times, and the refractive index of the polymer layer 3 is lowered from the value before irradiation to 1.64 to 1.625. It was possible to obtain the region (refractive index value at a wavelength of 632.8 nm). By performing the same operation, a low refractive index layer could be obtained.

【0043】引き続き他の例として、上記条件の内、基
板1の移動速度だけを50μm/sに変更して低屈折率
化を行なった結果、屈折率は1.618に低下し、さら
に他の例として、上記条件の内、He−Cdレーザのポ
リマ層表面での連続波パワを約5mwに上げ、基板1の
移動速度だけを50μm/sで低屈折率化を行なった結
果、屈折率は1.608にまで下げることができた。
Continuing as another example, as a result of changing the moving speed of the substrate 1 to 50 μm / s to lower the refractive index, the refractive index is lowered to 1.618, and still another example. As an example, of the above conditions, the continuous wave power on the polymer layer surface of the He—Cd laser was increased to about 5 mw, and the refractive index was reduced as a result of lowering the refractive index only at the moving speed of the substrate 1 of 50 μm / s. I was able to lower it to 1.608.

【0044】これらの結果から、レーザビーム照射部で
のエネルギーを高くすることによって、低屈折率化を促
進させることができることが分かった。またポリシラン
化合物の紫外線での最大吸収波長域に近い325nmの
発振波長を有するHe−Cdレーザを用いればさらに一
層の低屈折率化を促進させることができる。
From these results, it was found that lowering the refractive index can be promoted by increasing the energy at the laser beam irradiation portion. Further, by using a He-Cd laser having an oscillation wavelength of 325 nm, which is close to the maximum absorption wavelength range of ultraviolet rays of the polysilane compound, further lowering of the refractive index can be promoted.

【0045】次いで、上記屈折率変化をもたらしたポリ
マ層3の上に低屈折率層2と同じ層、すなわち、上部ク
ラッド層4を形成して導波路を作成した。尚、上記紫外
線レーザビーム照射は、上部クラッド層4を形成した後
でポリマ層にレーザビームを集光、照射して行なっても
良い。
Then, the same layer as the low refractive index layer 2, that is, the upper clad layer 4 was formed on the polymer layer 3 having the above-mentioned change in the refractive index to form a waveguide. The irradiation of the ultraviolet laser beam may be performed by forming a laser beam on the polymer layer and irradiating the polymer layer after forming the upper clad layer 4.

【0046】また、低屈折率層2及び上部クラッド層4
については以下のような材料を用いて構成しても良い。
すなわち、分岐度が20%の分岐状ポリメチルフェニル
シラン化合物にシリコーン化合物を50wt%添加した
ポリマを有機溶媒トルエンに溶かしてフォトブリーチン
グ用ポリマ溶液を作成し、この溶液に予め紫外線(15
0w水銀キセノンランプからの光を直径20mmのイメ
ージファイババンドル内を伝搬させて出力させた光を約
10cm離して照射、その出力は約1200mw/cm
2)を135分照射することによって屈折率を低下(波
長632.8nmにおける屈折率を紫外線照射前には
1.645から1.62に低下)させ、この溶液を基板
1上に塗布し、150℃、20分のプリベークの後に、
250℃、20分のポストベークを行なって低屈折率層
2用のポリマ層とする方法である。上部クラッド層4も
同様の方法で形成する。
Further, the low refractive index layer 2 and the upper cladding layer 4
May be configured using the following materials.
That is, a polymer obtained by adding 50 wt% of a silicone compound to a branched polymethylphenylsilane compound having a branching degree of 20% is dissolved in an organic solvent toluene to prepare a polymer solution for photobleaching, and an ultraviolet ray (15
The light emitted from the 0w mercury-xenon lamp is propagated through the image fiber bundle having a diameter of 20 mm and output, and the light is emitted at a distance of about 10 cm. The output is about 1200 mw / cm.
By irradiating 2) for 135 minutes, the refractive index is lowered (the refractive index at a wavelength of 632.8 nm is lowered from 1.645 to 1.62 before ultraviolet irradiation), and this solution is applied onto the substrate 1 to obtain 150 After prebaking at ℃ for 20 minutes,
This is a method of post-baking at 250 ° C. for 20 minutes to form a polymer layer for the low refractive index layer 2. The upper clad layer 4 is also formed by the same method.

【0047】上記方法で作成した導波路の屈折率分布は
図1(2)及び(3)に示すような特性になった。
The refractive index distribution of the waveguide prepared by the above method has the characteristics shown in FIGS. 1 (2) and 1 (3).

【0048】図1(1)のA−A断面内では、図1
(2)に示すように、ほぼステップ型屈折率分布である
が、図1(1)のB−B断面内では、図1(3)に示す
ように、レーザビーム照射部領域6,6内で屈折率分布
を持ち、またレーザビーム照射部6,6と未照射部5の
界面で連続的な屈折率変化を持つことが分かった。この
連続的な屈折率変化は界面での散乱損失を大幅に低減す
るのに非常に効果的であり、また、コア層5内への光の
閉じ込めを良くする。
In the AA cross section of FIG.
As shown in (2), the refractive index distribution is almost step-like, but within the BB cross section of FIG. 1A, as shown in FIG. It was found that the refractive index distribution has a refractive index distribution and that the refractive index changes continuously at the interface between the laser beam irradiated portions 6 and 6 and the non-irradiated portion 5. This continuous change in the refractive index is very effective in greatly reducing the scattering loss at the interface, and also improves the confinement of light in the core layer 5.

【0049】図1(4)の導波路構造は長さ50mmの
直線パターンのコア層5及びその側面の側部クラッド層
6,6、さらに屈折率の未変化部領域7,7を示したも
のである。なお、図1(1)において、レーザビーム未
照射部7,7にもレーザビームを照射してもよい。ここ
で側部クラッド層6,6の幅(Ws)の値は、シングル
モード導波路の場合には、少なくとも5μmよりも大き
い値とし、マルチモード導波路の場合には10μmより
も大きい値が好ましい。また、コア層5の幅(Wc)の
値は、シングルモード導波路の場合には、少なくとも3
μmよりも大きい値とし、マルチモード導波路の場合に
は10μmよりも大きい値が好ましい。
The waveguide structure of FIG. 1 (4) shows a core layer 5 having a linear pattern with a length of 50 mm, side clad layers 6 and 6 on the side surfaces thereof, and refractive index unchanged regions 7 and 7. Is. In addition, in FIG. 1A, the laser beam may be irradiated also on the laser beam non-irradiated portions 7, 7. Here, the value of the width (Ws) of the side cladding layers 6 and 6 is preferably at least a value larger than 5 μm in the case of a single mode waveguide, and larger than 10 μm in the case of a multimode waveguide. . The value of the width (Wc) of the core layer 5 is at least 3 in the case of a single mode waveguide.
A value larger than 10 μm is preferable in the case of a multimode waveguide.

【0050】図1のポリマ導波路(Wc:8μm、W
s:15μm)の光伝搬損失を波長1550nmで評価
した結果、0.09dB/cmを実現することができ
た。また上記レーザ直接描画導波路をさらにポストベー
ク温度を変え、それぞれのポストベーク温度に対する光
伝搬損失を測定した結果、ポストベーク温度が300
℃、350℃,400℃と高くなるにしたがって波長1
550nmでの光伝搬損失が0.08dB/cm,0.
06dB/cm,0.05dB/cmのように低損失化
することができた。
The polymer waveguide of FIG. 1 (Wc: 8 μm, W
As a result of evaluating the optical propagation loss of (s: 15 μm) at a wavelength of 1550 nm, 0.09 dB / cm could be realized. Further, the post-baking temperature was 300 when the post-baking temperature was changed by changing the post-baking temperature of the laser direct writing waveguide.
As the temperature increases to ℃, 350 ℃, and 400 ℃, wavelength 1
The optical propagation loss at 550 nm is 0.08 dB / cm, 0.
The loss could be reduced to 06 dB / cm and 0.05 dB / cm.

【0051】次に、他の例として、ポリシラン化合物の
分岐度を2%〜48%まで変えたポリマ層3を用いた導
波路を作成し、その光伝搬損失を評価した結果、分岐度
が高くなるほど、長波長帯(1300nm帯、1550
nm帯)で超低損失値(0.04dB/cm)を実現す
ることができた。
Next, as another example, a waveguide using the polymer layer 3 in which the branching degree of the polysilane compound was changed from 2% to 48% was prepared, and the optical propagation loss was evaluated. As a result, the branching degree was high. Indeed, long wavelength band (1300 nm band, 1550
An extremely low loss value (0.04 dB / cm) could be realized in the (nm band).

【0052】また、さらに他の例として、上記シリコー
ン化合物を添加したポリシラン化合物に光酸発生剤(融
点192℃、最大吸収波長177nmのパラメトキシス
チルトリアジン)を2%から5%添加したポリマ層を用
いて図1に示すようなポリマ導波路を検討した。損失は
多少増加傾向にあったが、紫外線レーザビーム照射によ
る低屈折率変化領域のパターンの深さ方向の均一性が一
層良くなり、より寸法精度の良い矩形状コア層を実現す
ることができた。上記光酸発生剤としては、トリアジン
系のものが良いことが分かった。
As still another example, a polymer layer obtained by adding 2% to 5% of a photoacid generator (paramethoxystytiltriazine having a melting point of 192 ° C. and a maximum absorption wavelength of 177 nm) to a polysilane compound to which the above silicone compound has been added is used. A polymer waveguide as shown in FIG. 1 was examined by using it. Although the loss tended to increase to some extent, the uniformity of the pattern in the depth direction of the low refractive index change region due to the irradiation of the ultraviolet laser beam was further improved, and it was possible to realize a rectangular core layer with higher dimensional accuracy. . It was found that the photoacid generator is preferably a triazine-based photoacid generator.

【0053】上部クラッド層4の上には紫外線カット層
を設けて長期的にコア層5の屈折率が変化しない様にし
てもよい。
An ultraviolet blocking layer may be provided on the upper clad layer 4 so that the refractive index of the core layer 5 does not change over a long period of time.

【0054】次に、本発明に係るレーザ導波路の他の実
施の形態を説明する。
Next, another embodiment of the laser waveguide according to the present invention will be described.

【0055】先ず、図2は本発明のレーザ導波路の第二
の実施の形態を示したものであり、同図(1)は導波路
入力(あるいは出力)側の断面図、同図(2)は同図
(1)のA−A断面図を示す。このレーザ導波路は方向
性結合器の例であり、本実施の形態によれば、二つのコ
ア層5,5の結合間隔Gを1μm程度に実現することが
でき、これが本発明の方法の特徴の一つでもある。すな
わち、紫外線レーザビームのビームスポット径を1μm
にまで小さくすることができることからこのような光回
路を実現することができる。上記結合部の結合間隔Gを
狭めたことで、方向性結合器のサイズを従来の半分近く
まで小さくすることが可能になる。
First, FIG. 2 shows a second embodiment of the laser waveguide of the present invention. FIG. 2A is a sectional view of the waveguide input (or output) side, and FIG. ) Shows the AA sectional view of the same figure (1). This laser waveguide is an example of a directional coupler, and according to the present embodiment, the coupling interval G between the two core layers 5 and 5 can be realized to be about 1 μm, which is a feature of the method of the present invention. It is also one of That is, the beam spot diameter of the ultraviolet laser beam is 1 μm
Such an optical circuit can be realized because it can be made as small as 1. By narrowing the coupling interval G of the coupling portion, it becomes possible to reduce the size of the directional coupler to nearly half of the conventional size.

【0056】次に、図3は本発明に係るレーザ導波路の
第三の実施の形態を示したものであり、同図(1)は導
波路入力(あるいは出力)側の断面図、同図(2)は同
図(1)のA−A断面図を示す。これは、リング型共振
器の実施例であり、この場合も結合部Gの間隔を狭める
ことにより、シャープな共振特性を得ることができる。
以上のように、極めて狭い結合間隔を有する光回路に広
く適用することができる。
Next, FIG. 3 shows a third embodiment of the laser waveguide according to the present invention. FIG. 3A is a sectional view on the input (or output) side of the waveguide. (2) is a cross-sectional view taken along the line AA of (1) in the same figure. This is an embodiment of the ring type resonator, and in this case as well, a narrow resonance characteristic can be obtained by narrowing the interval of the coupling portion G.
As described above, it can be widely applied to an optical circuit having an extremely narrow coupling interval.

【0057】また、図4に示すように、コア層5に屈折
率の低い薄層8と屈折率の高い薄層9を光の伝搬方向に
周期的に形成したグレーチングフィルタのような光回路
等にも適用することができる。尚、同図(1)は導波路
入力(あるいは出力)側の断面図であり、同図(2)は
同図(1)のA−A断面図を示す。
Further, as shown in FIG. 4, an optical circuit such as a grating filter in which a thin layer 8 having a low refractive index and a thin layer 9 having a high refractive index are periodically formed in the core layer 5 in the light propagation direction, etc. Can also be applied to. Incidentally, FIG. 1A is a sectional view on the input (or output) side of the waveguide, and FIG. 2B is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1A.

【0058】また、図1(3)の代りに、図5のような
屈折率分布構造にしても良い。この屈折率分布の内、側
部クラッド層3b,3bの領域の屈折率は紫外線レーザ
ビームの照射量を少し弱くすることにより実現できる。
Instead of FIG. 1C, a refractive index distribution structure as shown in FIG. 5 may be used. The refractive index in the region of the side cladding layers 3b, 3b in this refractive index distribution can be realized by slightly weakening the irradiation amount of the ultraviolet laser beam.

【0059】また、本発明は積層構造型導波路にも適用
することができる。すなわち、図6に示すように、ま
ず、第1のポリマ層3Aの表面に紫外線レーザビームB
をレンズ10で集光して照射しながら基板1を矢印1
2、あるいは11方向に所望速度で移動させて低屈折率
に変化したポリマ層3Aを形成し、次にレンズ10を矢
印13方向に移動して第2のポリマ層3Bの表面に集
光、照射しながら上記と同様に基板1を移動させて低屈
折率に変化したポリマ層3Bを形成する。このように、
それぞれのポリマ層3A,3Bの表面か内部にレーザビ
ームBを集光、照射させながら基板1を移動させること
により低屈折率に変化した領域を形成することができ
る。また、図6において、ポリマ層3A,3B内の深さ
方向にレーザビームの焦点位置を変えながら、深さ方向
の屈折率分布を制御するようにしても良い。
The present invention can also be applied to a laminated structure type waveguide. That is, as shown in FIG. 6, first, the ultraviolet laser beam B is applied to the surface of the first polymer layer 3A.
The substrate 1 is indicated by an arrow 1 while the light is condensed and irradiated by the lens 10.
The polymer layer 3A having a low refractive index is formed by moving it in the 2 or 11 direction at a desired speed, and then the lens 10 is moved in the direction of the arrow 13 to focus and irradiate the surface of the second polymer layer 3B. While moving the substrate 1 in the same manner as described above, the polymer layer 3B having a low refractive index is formed. in this way,
A region having a low refractive index can be formed by moving the substrate 1 while focusing and irradiating the laser beam B on or inside the respective polymer layers 3A and 3B. Further, in FIG. 6, the refractive index distribution in the depth direction may be controlled while changing the focal position of the laser beam in the depth direction in the polymer layers 3A and 3B.

【0060】また、本発明は上記実施例に限定されな
い。すなわち、ポリシラン化合物、シリコーン化合物、
トリアジン系化合物、光酸発生剤等は種々のものを適用
することができる。例えば、ポリシラン化合物には分岐
度が2%以上の分岐状ポリシラン化合物が光透明度の点
から好ましい。光酸発生剤にはトリアジン系が好まし
く、その中でも長波長での光透明度の高いもの、融点の
高いものが好ましい。シリコーン化合物も光透明度の高
いもの、融点の高いものなどが好ましい。
The present invention is not limited to the above embodiment. That is, a polysilane compound, a silicone compound,
Various compounds can be applied to the triazine-based compound, the photoacid generator, and the like. For example, a branched polysilane compound having a branching degree of 2% or more is preferable as the polysilane compound from the viewpoint of optical transparency. The photoacid generator is preferably a triazine-based one, and among them, those having high light transparency at long wavelengths and those having a high melting point are preferable. The silicone compound is also preferably one having a high light transparency and a high melting point.

【0061】図1〜図5のポリマ導波路において、紫外
線レーザビームの照射されていない光伝搬層となるコア
層5の表面、あるいは内部に波長が上記ポリマの吸収波
長からはるかにずれた波長の超短パルスレーザビームを
集光、照射して図7に示すようにそのコア層5の屈折率
を高屈折率化するようにしても良い。ここで上記超短パ
ルスレーザビームとして、波長は600nm〜1600
nmの範囲(好ましくは800nmの波長)から選び、
パルス幅として、数千fs〜数十fsの範囲から選び、
パルスの繰り返しを10Hz〜200KHZの範囲から
選ぶ。平均出力は数十mw〜数百mwの範囲から選ぶの
が好ましい。このようにコア層5の屈折率を高くするこ
とはコア層5内への光の閉じ込めを一層強くし、かつ、
上記超短パルレーザビーム照射でコア層5内の有機物が
一層取り除かれて無機化され、かつ高密度で光散乱中心
の少ない高均質なコア層5へ改質することができる。な
お、上記レーザビームのパルス幅を狭くすればするほど
そのパルス幅内のエネルギーは非常に高くなり、熱的な
ダメージを全く受けないで高屈折率化を実現することが
できる。尚、上記低屈折率化の紫外線レーザと高屈折率
化の超短パルスレーザを一つの波長可変レーザでまかな
うようにすると、波長、出力、パルス幅等を変えるだけ
で両方の工程を行なうことも可能となる。
In the polymer waveguides shown in FIGS. 1 to 5, the wavelengths on the surface or inside of the core layer 5 which is the light propagation layer not irradiated with the ultraviolet laser beam are much different from the absorption wavelength of the polymer. It is also possible to collect and irradiate the ultrashort pulsed laser beam to increase the refractive index of the core layer 5 as shown in FIG. Here, the wavelength of the ultrashort pulse laser beam is 600 nm to 1600.
nm range (preferably 800 nm wavelength),
As the pulse width, select from the range of several thousand fs to several tens fs,
The pulse repetition is selected from the range of 10 Hz to 200 KHZ. The average output is preferably selected from the range of several tens mw to several hundreds mw. Increasing the refractive index of the core layer 5 in this way further strengthens the confinement of light in the core layer 5, and
By the irradiation with the ultrashort pulsed laser beam, the organic substances in the core layer 5 are further removed to be made inorganic, and the core layer 5 can be modified into a highly homogeneous core layer 5 having a high density and a small number of light scattering centers. The narrower the pulse width of the laser beam, the higher the energy within the pulse width, and the higher refractive index can be realized without any thermal damage. If the low refractive index ultraviolet laser and the high refractive index ultra-short pulse laser are covered by a single wavelength tunable laser, both steps can be performed simply by changing the wavelength, output, pulse width, etc. It will be possible.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上要するに本発明は、以下に示すよう
な優れた効果を発揮する。
In summary, the present invention exerts the following excellent effects.

【0063】1)本発明は、従来のようなフォトリソグラ
フィ、エッチングプロセスを用いないで、低屈折率層で
覆われたフォトブリーチング用ポリマ層に紫外線レーザ
ビームを集光、照射しながら上記被照射物あるいはレー
ザビームのいずれかを相対的に移動させてパターニング
を行ない、光伝搬層となるコア層及びそれをガイドする
側面クラッド層を形成するようにしたものであることか
ら、コア層側面の荒れがほとんどない、低散乱損失の導
波路を実現することができる。
1) In the present invention, the photo-bleaching polymer layer covered with the low refractive index layer is condensed and irradiated with an ultraviolet laser beam without using the conventional photolithography and etching processes, and the above-mentioned target is irradiated. Patterning is performed by relatively moving either the irradiation object or the laser beam to form the core layer that will be the light propagation layer and the side clad layer that guides it. It is possible to realize a waveguide with little scattering and low scattering loss.

【0064】2)コア層とその側面のクラッド層との界面
を連続的な屈折率分布に形成することができるので、よ
り超低散乱損失で、かつコア層内への光の閉じ込めを良
くすることができる。
2) Since the interface between the core layer and the cladding layer on the side surface thereof can be formed to have a continuous refractive index distribution, it is possible to further reduce the scattering loss and improve the light confinement within the core layer. be able to.

【0065】3)紫外線レーザビームはビームスポット径
を1μmまで絞り込むことができるので、非常に高寸法
精度のコア層及び側面クラッド層パターンを描画、形成
することができる。特に、導波路型方向性結合器のよう
に、二つのコア幅が数μmで結合長Lに亘って平行結合
した構造を実現する場合には、本発明の方法は有効な実
現方法である。このコア幅は狭いほど結合長を短くする
ことができるが、従来のエッチングプロセスを用いる方
法及び矩形状コア層をクラッド層で埋め込む埋め込み型
導波路構造ではコア幅は4μm以下にすることは困難で
あったが、本発明ではそれを1μm程度にまで狭めるこ
とができるので、結合長を短くできる。すなわち、小型
導波路回路が実現可能となる。また、上記導波路型方向
性結合器以外に、リング共振器回路、フィルタ回路等の
小型化、高性能化が可能となる。
3) Since the beam spot diameter of the ultraviolet laser beam can be narrowed down to 1 μm, it is possible to draw and form a core layer and side clad layer pattern with extremely high dimensional accuracy. In particular, the method of the present invention is an effective method for realizing a structure in which two cores have a width of several μm and are parallel-coupled over a coupling length L, such as a waveguide type directional coupler. The smaller the core width is, the shorter the coupling length can be made, but it is difficult to set the core width to 4 μm or less in the conventional method using the etching process and the buried waveguide structure in which the rectangular core layer is filled with the cladding layer. However, in the present invention, since it can be narrowed to about 1 μm, the bond length can be shortened. That is, a small waveguide circuit can be realized. In addition to the waveguide type directional coupler, it is possible to reduce the size and performance of ring resonator circuits, filter circuits, and the like.

【0066】4)フォトブリーチング用ポリマ層に、ポリ
シラン化合物,ポリシラン化合物にシリコーン化合物,
あるいはシリコーン化合物と光酸発生剤を添加したもの
を用いることにより、300℃よりも高い温度で熱処理
を行なって無機化を促進させることができるので、ポリ
マ材料固有の吸収基(CH基,OH基)に依存する吸収
損失を低減することが出来る。
4) Polysilane compound for the photobleaching polymer layer, silicone compound for the polysilane compound,
Alternatively, by using a silicone compound and a photo-acid generator added, heat treatment at a temperature higher than 300 ° C. can be carried out to promote mineralization, and therefore absorption groups (CH group, OH group) peculiar to the polymer material can be promoted. ) Dependent absorption loss can be reduced.

【0067】5)300℃よりも高い温度で熱処理するこ
とにより、より低損失な導波路にできると共に、Au/
Sn半田リフロー温度(Au/Sn半田のリフロー温
度:>280℃)に耐えることができるので、導波路表
面、あるいは裏面、更には内部に電子部品,電子回路,
光部品,光回路等をハイブリッド実装することが可能と
なる。
5) By heat treatment at a temperature higher than 300 ° C., a waveguide with lower loss can be obtained, and Au /
Since it can withstand the Sn solder reflow temperature (Au / Sn solder reflow temperature:> 280 ° C.), electronic parts, electronic circuits,
It becomes possible to hybrid-mount optical components, optical circuits, etc.

【0068】6)上記紫外線レーザビームとして、パルス
レーザビームを用いれば照射されたポリマ層の熱的なダ
メージを受けることなく、低い平均出力レーザビームパ
ワでポリマ層の屈折率を低下させることができる。ま
た、連続波に比してパルスにすることにより、瞬間的に
高い光強度を持ちながら平均強度が低いので、短時間で
厚いポリマ層に対してもその深さ方向に屈折率変化を一
様に生じさせることができ、短時間で導波路化を実現さ
せることができる。尚、上記深さ方向の屈折率変化を起
こさせる度合いはレーザビームのパワ、被加工物(ある
いはレーザビームのどちらか)の移動速度を調節するこ
とにより制御することができる。
6) If a pulsed laser beam is used as the ultraviolet laser beam, the refractive index of the polymer layer can be lowered with a low average output laser beam power without being thermally damaged by the irradiated polymer layer. . In addition, by using pulses compared to continuous waves, the average intensity is low while having a high light intensity momentarily, so even for a thick polymer layer, the change in refractive index can be made uniform in the depth direction. And can be realized as a waveguide in a short time. The degree of the change in the refractive index in the depth direction can be controlled by adjusting the power of the laser beam and the moving speed of the workpiece (or the laser beam).

【0069】7)レーザビームのビームスポット径を調節
することにより、コア層及び側面クラッド層の幅を容易
に制御することができる。
7) By adjusting the beam spot diameter of the laser beam, the widths of the core layer and the side cladding layer can be easily controlled.

【0070】8)また、フォトマスクを使用しないので、
導波路作成コストを大幅に安くすることができる。特
に、光回路パターンの異なった種々の光回路を作成する
際のコストを大幅に安く、かつ、短時間に作成できるの
で、トータルコストパフォーマンスを抜本的に改善する
ことができる。
8) Since no photomask is used,
The waveguide fabrication cost can be significantly reduced. In particular, the cost for producing various optical circuits having different optical circuit patterns can be drastically reduced and can be produced in a short time, so that the total cost performance can be drastically improved.

【0071】9)光回路の特性の変更がインラインでモニ
タしながらレーザビーム照射で出来、またトリミングに
よる光学特性の改善もできるので、光部品作成歩留まり
を大幅に向上させることができる。
9) The characteristics of the optical circuit can be changed by irradiating the laser beam while monitoring in-line, and the optical characteristics can be improved by trimming, so that the production yield of optical parts can be greatly improved.

【0072】10) 屈折率変化を持ったポリマ層は平坦な
面を保持しているので、その上に上部クラッド層を形成
してもその面も平坦な面を保持できる。その結果、その
上面に電子部品,電子回路,光部品,光回路等を高寸法
精度で実装することができる。
10) Since the polymer layer having a change in refractive index has a flat surface, even if an upper clad layer is formed thereon, the surface can also have a flat surface. As a result, electronic parts, electronic circuits, optical parts, optical circuits, etc. can be mounted on the upper surface with high dimensional accuracy.

【0073】11) 積層構造の導波路も容易に作成できる
ので、より高機能・高集積導波路デバイスが実現可能と
なる。
11) Since a waveguide having a laminated structure can also be easily produced, a more highly functional and highly integrated waveguide device can be realized.

【0074】12) コア層の屈折率を容易に高くすること
ができるため、コア層内への光の閉じ込めを一層良く
し、かつ、上記超短パルレーザビーム照射でコア層内の
有機物が一層取り除かれて無機化され、かつ高密度で光
散乱中心の少ない均質なコア層へ改質することができ、
これにより、更なる低損失な導波路を実現することがで
きる。
12) Since the refractive index of the core layer can be easily increased, the confinement of light in the core layer is further improved, and the organic matter in the core layer is further improved by the irradiation with the ultrashort pulsed laser beam. It can be removed and mineralized, and can be modified into a homogeneous core layer with high density and few light scattering centers.
As a result, a waveguide with even lower loss can be realized.

【0075】[0075]

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

【図1】(1)は、本発明に係るレーザ直接描画導波路
の実施の一形態を示す入力(あるいは出力)側断面図で
ある。(2)は、図1(1)中のA−A線断面内屈折率
分布図である。(3)は、図1(1)中のB−B線断面
内屈折率分布図である。(4)は、図1(1)中のB−
B線断面図である。
FIG. 1A is an input (or output) side sectional view showing an embodiment of a laser direct writing waveguide according to the present invention. (2) is a refractive index distribution diagram in the AA line cross section in FIG. 1 (1). (3) is a refractive index distribution diagram in the BB line cross section in FIG. 1 (1). (4) is B- in FIG.
It is a B line sectional view.

【図2】(1)は、本発明に係るレーザ直接描画導波路
の第二の実施の形態を示す入力(あるいは出力)側断面
図である。(2)は、図2(1)中のA−A線断面図で
ある。
FIG. 2A is an input (or output) side sectional view showing a second embodiment of a laser direct writing waveguide according to the present invention. 2B is a sectional view taken along the line AA in FIG.

【図3】(1)は、本発明に係るレーザ直接描画導波路
の第三の実施の形態を示す入力(あるいは出力)側断面
図である。(2)は、図3(1)中のA−A線断面図で
ある。
FIG. 3 (1) is an input (or output) side sectional view showing a third embodiment of a laser direct writing waveguide according to the present invention. FIG. 2B is a sectional view taken along the line AA in FIG.

【図4】(1)は、本発明に係るレーザ直接描画導波路
の第四の実施の形態を示す入力(あるいは出力)側断面
図である。(2)は、図4(1)中のA−A線断面図で
ある。
FIG. 4A is an input (or output) side sectional view showing a fourth embodiment of a laser direct writing waveguide according to the present invention. (2) is a sectional view taken along the line AA in FIG. 4 (1).

【図5】本発明に係るレーザ直接描画導波路の屈折率分
布図である。
FIG. 5 is a refractive index distribution diagram of a laser direct writing waveguide according to the present invention.

【図6】本発明方法を積層構造型導波路に適用した実施
の一形態を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory view showing an embodiment in which the method of the present invention is applied to a laminated structure type waveguide.

【図7】本発明に係るレーザ直接描画導波路の屈折率分
布図である。
FIG. 7 is a refractive index distribution diagram of a laser direct writing waveguide according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 低屈折率層 3 ポリマ層 4 上部クラッド層 5 コア層 6 側部クラッド層 7 レーザ未照射領域 8 屈折率の低い薄層 9 屈折率の高い薄層 10 レンズ 11,12 基板側の移動方向 13 レンズの移動方向 B 紫外線レーザビーム 1 substrate 2 Low refractive index layer 3 polymer layers 4 Upper clad layer 5 core layers 6 Side clad layer 7 Laser non-irradiation area 8 Thin layer with low refractive index 9 Thin layer with high refractive index 10 lenses 11,12 Movement direction on the board side 13 Lens movement direction B UV laser beam

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に、低屈折率層と、これより高屈
折率のフォトブリーチング用ポリマからなるポリマ層
と、このポリマ層より低屈折率の上部クラッド層とを順
次積層してなるポリマ導波路において、上記ポリマ層
に、紫外線レーザビームの照射されていない光伝搬領域
となるコア層と、そのコア層の両側であって紫外線レー
ザビームの照射によって屈折率が低下した側部クラッド
層を有し、かつそのコア層と側部クラッド層との界面の
屈折率が連続的に変化していることを特徴とするレーザ
直接描画導波路。
1. A low refractive index layer, a polymer layer made of a photobleaching polymer having a higher refractive index, and an upper clad layer having a lower refractive index than the polymer layer are sequentially laminated on a substrate. In the polymer waveguide, the polymer layer is a core layer that is a light propagation region not irradiated with an ultraviolet laser beam, and side cladding layers on both sides of the core layer whose refractive index is lowered by irradiation with an ultraviolet laser beam. And a refractive index of the interface between the core layer and the side cladding layer is continuously changed, and a laser direct writing waveguide.
【請求項2】 上記ポリマ層を2層以上形成し、それぞ
れのポリマ層に、紫外線レーザビームの照射されていな
い光伝搬領域となるコア層と、そのコア層の両側であっ
て紫外線レーザビームの照射によって屈折率が低下した
側部クラッド層を有し、かつそのコア層と側部クラッド
層との界面の屈折率が連続的に変化していることを特徴
とする請求項1に記載のレーザ直接描画導波路。
2. A plurality of polymer layers are formed, and each polymer layer has a core layer serving as a light propagation region not irradiated with an ultraviolet laser beam, and an ultraviolet laser beam on both sides of the core layer. 2. The laser according to claim 1, wherein the laser has a side cladding layer whose refractive index is lowered by irradiation, and the refractive index at the interface between the core layer and the side cladding layer is continuously changed. Direct writing waveguide.
【請求項3】 上記コア層の幅(Wc)が、1μm以上
であることを特徴とする請求項1又は2に記載のレーザ
直接描画導波路。
3. The laser direct writing waveguide according to claim 1, wherein the width (Wc) of the core layer is 1 μm or more.
【請求項4】 上記側部クラッド層の幅(Ws)が、そ
れぞれ1μm以上であることを特徴とする請求項1から
3のいずれかに記載のレーザ直接描画導波路。
4. The laser direct writing waveguide according to claim 1, wherein the width (Ws) of each of the side cladding layers is 1 μm or more.
【請求項5】 上記コア層が、上記フォトブリーチング
用ポリマの吸収波長より長波長側の超短パルスレーザビ
ームの照射によりさらに高屈折率化されていることを特
徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のレーザ直接描
画導波路。
5. The refraction index of the core layer is further increased by irradiation with an ultrashort pulsed laser beam having a wavelength longer than the absorption wavelength of the photobleaching polymer. The laser direct writing waveguide according to any one of 1.
【請求項6】 上記ポリマ層が、ポリシラン化合物、ポ
リシラン化合物にシリコーン化合物、あるいはシリコー
ン化合物と光酸発生剤を添加したもの、ニトロンを添加
したシリコーン化合物のいずれかからなることを特徴と
する請求項1〜5のいずれかに記載のレーザ直接描画導
波路。
6. The polymer layer comprises a polysilane compound, a polysilane compound containing a silicone compound, a silicone compound containing a photo-acid generator, or a nitrone-containing silicone compound. The laser direct writing waveguide according to any one of 1 to 5.
【請求項7】 基板上に形成された低屈折率層上に、
これより高屈折率のフォトブリーチング用ポリマからな
るポリマ層を形成した後、そのポリマ層に光伝搬領域と
なるコア層を挟むように一定の間隔を隔てて紫外線レー
ザビームを集光・照射してそのコア層両側のポリマの屈
折率を低下させて側部クラッド層をそれぞれ形成し、し
かる後、このポリマ層上にこれより低屈折率の上部クラ
ッド層を形成することを特徴とするレーザ直接描画導波
路の製造方法。
7. A low refractive index layer formed on a substrate,
After forming a polymer layer made of a polymer for photobleaching having a higher refractive index than this, an ultraviolet laser beam is focused and irradiated at a constant interval so as to sandwich the core layer, which is a light propagation region, in the polymer layer. By directly lowering the refractive index of the polymer on both sides of the core layer to form side cladding layers, and then forming an upper cladding layer having a lower refractive index on the polymer layer. Method of manufacturing drawing waveguide.
【請求項8】 基板上に形成された低屈折率層上に、
これより高屈折率のフォトブリーチング用ポリマからな
るポリマ層を形成すると共に、そのポリマ層上にこれよ
り低屈折率の上部クラッド層を形成した後、その上部ク
ラッド層の上方からその下部のポリマ層に対して光伝搬
領域となるコア層を挟むように一定の間隔を隔てて紫外
線レーザビームを集光・照射してそのコア層両側のポリ
マの屈折率を低下させて側部クラッド層をそれぞれ形成
することを特徴とするレーザ直接描画導波路の製造方
法。
8. A low refractive index layer formed on a substrate,
A polymer layer made of a photobleaching polymer having a higher refractive index than this is formed, and an upper clad layer having a lower refractive index is formed on the polymer layer. The UV laser beam is focused and irradiated at regular intervals so that the core layer, which is the light propagation region, is sandwiched between the layers, and the refractive index of the polymer on both sides of the core layer is reduced to reduce the side clad layers. A method of manufacturing a laser direct writing waveguide, which is characterized by forming the same.
【請求項9】 上記ポリマ層を2層以上形成し、それぞ
れのポリマ層に上記コア層と側部クラッド層を形成する
ことを特徴とする請求項7又は8に記載のレーザ直接描
画導波路の製造方法。
9. The laser direct writing waveguide according to claim 7, wherein two or more polymer layers are formed, and the core layer and the side clad layer are formed on each polymer layer. Production method.
【請求項10】 上記紫外線レーザビームとしてパルス
レーザビームを用いることを特徴とする請求項7〜9の
いずれかに記載のレーザ直接描画導波路の製造方法。
10. The method for manufacturing a laser direct writing waveguide according to claim 7, wherein a pulsed laser beam is used as the ultraviolet laser beam.
【請求項11】 上記紫外線レーザビームとして、波長
250nm〜445nm、レーザ出力20mw以上のも
のを用いることを特徴とする請求項7〜9のいずれかに
記載のレーザ直接描画導波路の製造方法。
11. The method of manufacturing a laser direct writing waveguide according to claim 7, wherein the ultraviolet laser beam having a wavelength of 250 nm to 445 nm and a laser output of 20 mw or more is used.
【請求項12】 上記コア層の表面あるいはその内部
に、さらに波長が上記ポリマの吸収波長より長波長側の
長短パルスレーザビームを集光・照射してそのコア層を
高屈折率化することを特徴とする請求項7〜11のいず
れかに記載のレーザ直接描画導波路の製造方法。
12. A high refractive index of the core layer is obtained by condensing and irradiating a long-short pulse laser beam having a wavelength longer than the absorption wavelength of the polymer on or in the core layer. The method for manufacturing a laser direct writing waveguide according to any one of claims 7 to 11, which is characterized in that.
【請求項13】 上記ポリマ層を形成するポリマとし
て、ポリシラン化合物、ポリシラン化合物にシリコーン
化合物、あるいはシリコーン化合物と光酸発生剤を添加
したもの、ニトロンを添加したシリコーン化合物のいず
れかを用いることを特徴とする請求項7〜12のいずれ
かに記載のレーザ直接描画導波路の製造方法。
13. The polymer for forming the polymer layer is selected from the group consisting of a polysilane compound, a polysilane compound containing a silicone compound, a silicone compound plus a photoacid generator, and a nitrone-containing silicone compound. The method for manufacturing a laser direct writing waveguide according to any one of claims 7 to 12.
【請求項14】 上記ポリマ層を形成した後、そのポリ
マ層を300℃以上の温度で熱処理することを特徴とす
る請求項7〜13のいずれかに記載のレーザ直接描画導
波路の製造方法。
14. The method of manufacturing a laser direct writing waveguide according to claim 7, wherein after the polymer layer is formed, the polymer layer is heat-treated at a temperature of 300 ° C. or higher.
【請求項15】 上記側部クラッド層を、複数回の紫外
線レーザビーム照射走査で任意の幅に形成することを特
徴とする請求項7〜15のいずれかに記載のレーザ直接
描画導波路の製造方法。
15. The laser direct writing waveguide according to claim 7, wherein the side clad layer is formed to have an arbitrary width by a plurality of ultraviolet laser beam irradiation scans. Method.
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