JP2003215364A - ポリイミド光導波路および該光導波路を用いたポリイミドフィルタ型波長合分波器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 近赤外線帯域において、光導波損失の極めて
少ないポリイミド光導波路および該光導波路を用いたポ
リイミドフィルタ型波長合分波器を提供する。 【解決手段】 フッ素化ポリイミドを代表とする分子中
にＣ−Ｈ結合を含まない特定のポリイミドを導波路材料
として使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、近赤外領域で光導
波損失の少ないポリイミド光導波路および該光導波路を
用いたポリイミドフィルタ型波長合分波器に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、光通信システムの高度化に向け
て、導波路型光デバイスの研究開発が盛んに進められて
いる。なかでも、フィルタ型波長合分波器は、特定の波
長を合分波できるため、デバイスの構成要素である光導
波路の複雑な設計が不要となるので、波長多重システム
への応用が期待されている。

【０００３】一般的に、光導波路には、作製の容易性、
光導波における低損失性、耐熱性などの様々な特性が要
求される。現在、光導波路材料としては、石英が最もよ
く利用されているが、その石英製の光導波路（石英系光
導波路）は、波長１．３μｍの帯域では、０．１ｄＢ／
ｃｍ以下の低光導波損失を示す。しかしながら、石英系
光導波路は、その製造プロセスが複雑であり、大面積化
が困難となるという問題点を有する。そのため、石英系
光導波路からは、経済性、汎用性に優れるフィルタ型波
長合分波器を得ることは難しい。

【０００４】一方、高分子樹脂を用いた光導波路は、ス
ピンコート法を用いて形成できるため、石英系光導波路
と比較して、作製が容易である。さらに、高分子樹脂系
光導波路は石英系光導波路と比較して柔軟性に優れるた
め、フィルタ型波長合分波器に設けるフィルタ挿入溝の
切削による形成に有利である。そのため、高分子樹脂を
用いて光導波路を形成すれば、フィルタ挿入溝における
過剰な光導波損失を低減できる。さらに、フィルタ挿入
溝を形成する時の切削速度も大きくできるため、波長合
分波器の生産性の向上も実現することができる。

【０００５】一般的に、近赤外線帯域（０．８〜２．５
μｍ）での適用を目的とした光導波路に高分子材料を用
いる場合、石英系の材料と比較して、まず問題になるの
は、材料特性に起因する光導波損失が大きいと言うこと
である。高分子材料を用いた光導波路における光導波損
失の原因には、大きく分けて、使用材料による光の散乱
と光の吸収との２つがあるが、光通信に用いられる波長
の高帯域化が進行するに伴って、後者の原因、すなわち
光の吸収による光導波損失が支配的となる。つまり、高
分子材料の分子構造に起因する振動吸収による光導波損
失が支配的となり、高分子光学材料の光導波特性（特
に、１．３μｍ〜１．６μｍ帯域における光導波特性）
に大きな制約を生じることになる。特に、ポリメチルメ
タアクリレート（ＰＭＭＡ）やポリスチレン（ＰＳ）の
ように、分子鎖内に炭素−水素結合（Ｃ−Ｈ結合）を有
するものは、高調波の吸収強度が減衰しにくいこともあ
って、近赤外線帯域での光導波損失は大きなものとなっ
ている。このＣ−Ｈ結合に起因して発生する高調波を小
さくし、かつ長波長側へシフトさせるために、分子鎖内
の水素を重水素（Ｄ）あるいはフッ素（Ｆ）で置換する
ことが提案され、ＰＭＭＡやＰＳ中の水素を重水素ある
いはフッ素で置換した材料による導波路作製が試みられ
ている。しかし、これらの高分子光学材料、すなわちＰ
ＭＭＡやＰＳ中の水素を重水素あるいはフッ素で置換し
た材料は、耐熱性、例えば、基板上での光電子集積回路
（ＯＥＩＣ）作製には必要な耐熱性（少なくとも２６０
℃の温度により材質劣化を生じない）を持たないため、
光電子集積回路などの素子材料に適用するには、工程上
の種々の工夫が必要となる。

【０００６】一方、高分子材料であるポリイミドは、種
々の有機ポリマーの中で耐熱性に優れているため、宇
宙、航空分野から電子通信分野まで幅広く使われてい
る。ポリイミドにフッ素を導入して光透過性を向上さ
せ、これを光導波路とすることは、特願平２−１１０５
００号明細書に記載されており、実際に光導波路や導波
路型光デバイスの作製も行われている（ＮＴＴアドバン
ステクノロジ株式会社、日本電信電話株式会社、日本航
空電子工業株式会社、株式会社日立製作所、株式会社フ
ジクラ等の企業において作製されている）。しかし、こ
れまでに検討されたポリイミド光導波路のすべては、材
料の分子鎖中にフェニル基のＣ−Ｈ結合を有するため、
Ｃ−Ｈ結合の伸縮振動の高調波あるいはＣ−Ｈ結合の伸
縮振動の高調波と変角振動の結合音が現れ、近赤外線帯
域においては、依然として導波光の吸収損失が大きい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、近赤外
線帯域を透過波長帯とする導波路型光デバイスを構成す
る材料として用いている従来のポリイミド材料には、Ｃ
−Ｈ結合の存在に起因して大きな光損失が生じるという
問題があった。

【０００８】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
ので、その目的は、近赤外線帯域において、光導波損失
の極めて少ないポリイミド光導波路および該光導波路を
用いたポリイミドフィルタ型波長合分波器を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために種々実験検討を進めた結果、後述する
特定のポリイミドを用いて光導波路を作製し、この光導
波路によりフィルタ型合分波器を構成すれば、得られた
フィルタ型波長合分波器が近赤外線帯域で低導波損失性
を有することを見出した。

【００１０】先に述べたように、既に上市されているポ
リイミドは、Ｃ−Ｈ結合があるために近赤外線領域に光
吸収を有し、そのため、従来のポリイミドから構成した
光導波路では光導波損失が大きくなり、しかも、吸湿性
が高く、吸湿により使用時に屈折率が変化するなどの欠
点がある。

【００１１】本発明者らは、ポリイミド光導波路が従来
有していた製造の容易性、電子材料への適用に必要な耐
熱性などの特性を犠牲にすることなく、高帯域での光導
波特性の向上を可能とするポリイミド光導波路の確立
と、該ポリイミド光導波路のフィルタ型合分波器への適
用を目指して、種々のポリイミド光導波路を作製し、そ
れらの適用性を検討した。その結果、以下に示す特定の
ポリイミド群を用いれば、光導波損失の少ない良好な光
導波路が形成できることを見出した。

【００１２】すなわち、テトラカルボン酸またはその誘
導体とジアミンから得られるポリイミドであって、下記
構造式（Ｉ）で表されるポリイミドを光導波路の構成要
素として用いることである。

【００１３】

【化１３】

【００１４】（式中、Ｒ１，Ｒ２は下記構造式で表さ
れ、

【００１５】

【化１４】

【００１６】

【化１５】

【００１７】ここで、Ｒｆはフッ素をはじめとするハロ
ゲンまたはパーフルオロアルキル基であり、Ｘは下記構
造式で表されるものであり、

【００１８】

【化１６】

【００１９】ここで、Ｒｆは前記同様フッ素をはじめと
するハロゲンまたはパーフルオロアルキル基であり、Ｒ
ｆ’はパーフルオロアルキレン基を示す）。

【００２０】本発明は係る知見に基づいてなされたもの
である。すなわち、本発明のポリイミド光導波路は、基
板上にポリイミドからなるクラッド層と該クラッド層に
囲まれたコア層とが形成されてなるポリイミド光導波路
であって、前記コア層またはクラッド層の少なくとも一
方が、下記構造式（Ｉ）で表されるポリイミドから構成
されていることを特徴とする；

【００２１】

【化１７】

【００２２】（式中、Ｒ１，Ｒ２は下記構造式で表さ
れ、

【００２３】

【化１８】

【００２４】

【化１９】

【００２５】ここで、Ｒｆはフッ素をはじめとするハロ
ゲンまたはパーフルオロアルキル基であり、Ｘは下記構
造式で表されるものであり、

【００２６】

【化２０】

【００２７】ここで、Ｒｆは前記同様フッ素をはじめと
するハロゲンまたはパーフルオロアルキル基であり、Ｒ
ｆ’はパーフルオロアルキレン基を示す）。

【００２８】また、本発明のポリイミドフィルタ型波長
合分波器は、基板上にポリイミドからなるクラッド層と
該クラッド層に囲まれたコア層とが形成されてなり、導
波路に交差部分を有するポリイミド光導波路と、前記交
差部分に形成された溝と、前記溝に挿入された誘電体多
層膜フィルタと、を有しなるポリイミドフィルタ型波長
合分波器であって、前記前記光導波路のコア層またはク
ラッド層の少なくとも一方が、下記構造式（Ｉ）で表さ
れるポリイミドから構成されていることを特徴とする；

【００２９】

【化２１】

【００３０】（式中、Ｒ１，Ｒ２は下記構造式で表さ
れ、

【００３１】

【化２２】

【００３２】

【化２３】

【００３３】ここで、Ｒｆはフッ素をはじめとするハロ
ゲンまたはパーフルオロアルキル基であり、Ｘは下記構
造式で表されるものであり、

【００３４】

【化２４】

【００３５】ここで、Ｒｆは前記同様フッ素をはじめと
するハロゲンまたはパーフルオロアルキル基であり、Ｒ
ｆ’はパーフルオロアルキレン基を示す）。

【００３６】なお、前記本発明のポリイミドフィルタ型
波長合分波器において、「導波路に交差部分を有するポ
リイミド光導波路」とは、形状として、Ｙ分岐光導波路
や交差光導波路を意味するものである。

【００３７】前記構成の本発明において、前記構造式
（Ｉ）のポリイミドを製造する時に使用するテトラカル
ボン酸またはその誘導体としては、分子内の、アルキル
基、フェニル環などの炭素に結合する全ての一価元素
を、フッ素をはじめとするハロゲンまたはパーフルオロ
アルキル基としたものであれば、どのようなものでもよ
い。例えば、テトラカルボン酸としての例を挙げると、
１，４−ジフルオロポピロメリット酸、１−トリフルオ
ロメチル−４−フルオロピロメリット酸、１，４−ジ
（トリフルオロメチル）ピロメリット酸、１，４−ジ
（ペンタフルオロエチル）ピロメリット酸、ヘキサフル
オロ，３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン
酸、ヘキサフルオロ，３，３’，４，４’−ベンゾフェ
ノンテトラカルボン酸、２，２−ビス（３，４−ジカル
ボキシトリフルオロフェニル）ヘキサフルオロプロパ
ン、１，３−ビス（３，４−ジカルボキシトリフルオロ
フェニル）ヘキサフルオロプロパン、１，４−ビス
（３，４−ジカルボキシトリフルオロフェノキシ）テト
ラフルオロベンゼン、ヘキサフルオロー３，３’、４，
４’−オキシビスフタル酸、等が挙げられる。この中で
ピロメリット酸二無水物のベンゼン環にフルオロアルキ
ル基を導入した含フッ素酸二無水物である１，４−ジ
（トリフルオロメチル）ピロメリット酸二無水物、１，
４−ジ（ペンタフルオロエチル）ピロメリット酸二無水
物などの製造方法は、特願昭６３−１６５０５６号に記
載されている。また、１，４−ビス（３，４−ジカルボ
キシトリフルオロフェノキシ）テトラフルオロベンゼン
の製造方法は、特願平３−２３５０２０号に記載されて
いる。

【００３８】また、前記構造式（Ｉ）のフッ素化ポリイ
ミドを製造する時に使用するジアミンとしては、分子内
のアミノ基を除くアルキル基、フェニル環などの炭素に
結合する全ての一価元素を、フッ素をはじめとするハロ
ゲンまたはパーフルオロアルキル基としたものであれ
ば、どのようなものでもよく、３，４，５，６−テトラ
フルオロ−１，２−フェニレンジアミン、２，４，５，
６−テトラフロオロ−１，３−フェニレンジアミン、
２，３，５，６−テトラフルオロ−１，４−フェニレン
ジアミン、４，４’−ジアミノオクタフルオロビフェニ
ル、ビス（２，３，５，６−テトラフルオロ−４−アミ
ノフェニル）エーテル、ビス（２，３，５，６−テトラ
フルオロ−４−アミノフェニル）スルフォン、ヘキサフ
ルオロー２，２’−（ビストリフルオロメチル）−４，
４’−ジアミノビフェニル、等が挙げられる。この中
で、２，４，５，６−テトラフルオロ−１，３−フェニ
レンジアミンの製造方法は、特願平３−２３５０２０号
に記載されている。

【００３９】前述のように、本発明においては、高分子
材料中で最も高い耐熱性を有する前記構造式（Ｉ）に示
したポリイミドを、フィルタ型合分波器を構成する光導
波路のコア層またはクラッド層のいずれかに、あるいは
両方に用いることを特徴とする。前記ポリイミドの耐熱
温度は、３００℃以上であり、電子材料一般として重要
な特性であるハンダ耐熱性は充分に保持している。さら
に、該ポリイミドは、光導波路の層形成に当たってスピ
ンコートが可能であり、このスピンコート法により、容
易に大面積の光導波路が作製できるという利点を持ち、
光導波路の低価格化が可能である。また、このポリイミ
ド光導波路の作製温度は、通常４００℃以下であるた
め、石英、シリコーン以外のポリイミドなどの石英など
に比べれば比較的に低耐熱性の材料から構成された既に
電気配線基板として使用されている汎用の基板上にも、
このポリイミド光導波路を作製できるという利点を有し
ている。

【００４０】

【発明の実施の形態】前述のように、本発明において
は、高分子材料中で最も高い耐熱性を有する前記構造式
（Ｉ）に示したポリイミドを、フィルタ型合分波器を構
成する光導波路のコア層またはクラッド層のいずれか
に、あるいは両方に用いることを特徴とするものである
が、本発明においては、前記構造式（Ｉ）で示されるポ
リイミドが、さらに具体的に下記構造式（II）；

【００４１】

【化２５】

【００４２】で表されるフッ素化ポリイミドであっても
よい。

【００４３】また、同様に、前記構造式（Ｉ）で示され
るポリイミドが、さらに具体的に下記構造式（III）；

【００４４】

【化２６】

【００４５】で表されるフッ素化ポリイミドであっても
よい。

【００４６】さらに、本発明においては、前記基板がポ
リイミドを構成要素として形成されていてもよい。とい
うのは、ポリイミド基板のような、石英基板やシリコー
ン基板に比べて耐熱性が低い汎用の基板にも、本発明の
ポリイミド光導波路は容易に作製できるからである。

【００４７】

【実施例】以下、本発明を図面を参照しつつ実施例によ
りさらに詳細に説明するが、以下の実施例は、本発明を
好適に説明するためのものであって、本発明はこれらの
実施例になんら限定されるものではない。

【００４８】（実施例１）シリコン基板１１１上に下記
構造式（II）

【００４９】

【化２７】

【００５０】で示されるポリイミドの前駆体であるポリ
アミド酸のＤＭＡｃ１５重量％溶液をスピンコートした
後、オーブン中３５０℃１時間加熱し、イミド化を行
い、下部クラッド層１１２を形成した。次に、下部クラ
ッド層１１２上へ、下記構造式（IV）

【００５１】

【化２８】

【００５２】で示されるポリイミドの前駆体であるポリ
アミド酸のＤＭＡｃ１５重量％溶液を、加熱イミド化後
の膜厚が８μｍとなるように、スピンコートした。その
後、オーブン中で３５０℃で１時間加熱し、イミド化を
行い、コア層１１３を形成した。次に、コア層１１３上
へフォトレジストをスピンコートした後、Ｙ分岐型光導
波路のＣｒマスクパターンをフォトリソグラフ法によっ
てレジストに転写させた。次に、フォトレジストの現像
を行うことにより、コア層１１３上へＹ分岐型光導波路
のマスクパターン１１４を形成した。マスクパターン１
１４が形成されたコア層１１３に対して、ＲＩＥ法を用
いてエッチングを行い、Ｙ分岐型光導波路のコアパター
ン１１５を形成した。次に、Ｙ分岐型光導波路のコアパ
ターン１１５上に、下部クラッド層１１２と同じポリイ
ミドの前駆体であるポリアミド酸のＤＭＡｃ１５重量％
溶液をスピンコートした後、オーブン中３５０℃で１時
間加熱し、イミド化を行い、下部クラッド層１１２と同
じ屈折率を持つ上部クラッド層１１６を形成した。この
ような方法によって、フッ素化ポリイミドによるＹ分岐
型光導波路１１７が形成された。

【００５３】次に、図２に示すように、作製したＹ分岐
型光導波路１１７の交差部にダイシングソーを用いて、
幅約２０μｍのフィルタ挿入溝１１８，１１９，１２０
を形成した。次に、フィルタ挿入溝１１８，１１９，１
２０にそれぞれ透過波長域の異なる誘電体多層膜フィル
タ１２１，１２２，１２３を挿入し、ＵＶ硬化樹脂によ
り固定した。ここで用いた誘電体多層膜フィルタ１２
１，１２２，１２３は、それぞれ波長１．２μｍ，１．
３μｍ，１．４μｍの光を透過させるバンドパスフィル
タである。このような方法によって、ポリイミドフィル
タ型波長合分波器１２４が形成された。その模式図を図
２に示す。

【００５４】本実施例で用いた誘電体多層膜フィルタ１
２１，１２２，１２３は、基板にポリイミドを用いてい
るため、膜厚は約１７μｍ程度と非常に薄い。このた
め、フィルタ挿入溝１１８，１１９，１２０の溝幅を２
０ミクロン程度と薄くすることができ、フィルタによる
過剰損失を小さくできる。さらに、基板材料が導波路材
料と同じポリイミドであるため、屈折率も近く、導波路
／フィルタ境界面での屈折率差により生じる反射損を小
さくすることができる。

【００５５】作製したポリイミドフィルタ型波長合分波
器１２４の光学特性を測定した波長１．２μｍ，１．３
μｍ，１．４μｍ、１．５μｍの４波長の合波光１２５
を入力ポート１２６から入射したところ、合波光１２５
に含まれる波長１．２μｍの光１２７だけが誘電体多層
膜フィルタ１２１を透過し、出力ポート１２８から出射
された。この波長以外の光（波長１．３μｍ，１．４μ
ｍ，１．５μｍの３波長の合波光１２９）は、誘電体多
層膜フィルタ１２１で反射して、誘電体多層膜フィルタ
１２２へ到達した。次に、合波光１２９に含まれる波長
１．３μｍの光１３０だけが誘電体多層膜フィルタ１２
２を透過し、出力ポート１３１から出射された。この波
長以外の光（波長１．４μｍ，１．５μｍの２波長の合
波光１３２）は、誘電体多層膜フィルタ１２２で反射し
て誘電体多層膜フィルタ１２３へ到達した。次に、合波
光１３２に含まれる波長１．４μｍの光１３３は、誘電
体多層膜フィルタ１２３を透過し、出力ポート１３４か
ら、波長１．５μｍの光１３５は、誘電体多層膜フィル
タ１２３で反射し、出力ポート１３６から、それぞれ出
射された。このように、入力ポート１２６から入射され
た合波光１２５は、ポリイミドフィルタ型波長合分波器
１２４で分波され、出力ポート１２８，１３１，１３
４，１３６から波長１．２μｍの光１２７，１．３μｍ
の光１３０、１．４μｍの光１３３、１．５μｍの光１
３５が、それぞれ出射された。

【００５６】本ポリイミドフィルタ型波長合分波器１２
４の挿入損失をＬＤとパワーメータを用いて測定した結
果、全てのポートで２．５ｄＢ以下であり、従来の部分
フッ素化ポリイミド光導波路を用いて作製したフィルタ
型波長合分波器（比較例１）の値より小さくなった。ま
た、各ポート間のクロストークは、−２５ｄＢ以下であ
った。

【００５７】本実施例における光学特性評価では、分波
器としての機能を示したが、合波器として用いる場合に
は、光の伝搬方向が逆になるだけであり、性能は全く同
じであることは言うまでもない。また、フィルタ挿入溝
１１８，１１９，１２０に挿入するバンドパスフィルタ
は、本実施例に示したものに限定されず、慣用のあらゆ
るものを用いることができる。

【００５８】（実施例２）実施例１と同様のポリイミド
をコアとクラッドに用い、かつ実施例１と同様の方法で
フィルタ挿入溝２０１，２０２，２０３を有するＹ分岐
型光導波路２０４を作製した。次に、図３に示すよう
に、フィルタ挿入溝２０１，２０２，２０３にそれぞれ
透過波長域が異なるポリイミド誘電体多層膜フィルタ２
０５，２０６，２０７を挿入した。ここで用いた誘電体
多層膜フィルタ２０５，２０６，２０７は、それぞれ波
長１．４μｍと１．５μｍとの間に透過帯域と反射帯域
の境界波長が存在するエッジフィルタ（以下、１．４／
１．５μｍエッジフィルタと略記する）、波長１．２μ
ｍと１．３μｍとの間に透過帯域と反射帯域の境界波長
が存在するエッジフィルタ（以下、１．２／１．３μｍ
エッジフィルタと略記する）、波長１．３μｍと１．４
μｍとの間に透過帯域と反射帯域の境界波長が存在する
エッジフィルタ（以下、１．３／１．４μｍエッジフィ
ルタと略記する）である。これらのフィルタは、ＵＶ硬
化樹脂により固定した。このような方法によって、ポリ
イミドフィルタ型波長合分波器２０８が形成された。

【００５９】本実施例で用いた誘電体多層膜フィルタ２
０５，２０６，２０７は、基板にポリイミドを用いてい
るため、膜厚は約１７ミクロン程度と非常に薄い。この
ため、フィルタ挿入溝２０１，２０２，２０３の溝幅を
２０μｍ程度と薄くすることができ、フィルタによる過
剰損失を小さくできる。さらに、基板材料が導波路材料
と同じポリイミドであるため、屈折率も近く、導波路／
フィルタ境界面での屈折率差により生じる反射損を小さ
くすることができる。

【００６０】作製したポリイミドフィルタ型波長合分波
器２０８の光学特性を測定した。波長１．２μｍ，１．
３μｍ，１．４μｍ，１．５μｍの４波長の合波光２０
９を入力ポート２１０から入射したところ、合波光２０
９に含まれる波長１．５μｍの光２１１だけが誘電体多
層膜フィルタ２０５を透過し、出力ポート２１２から出
射された。この波長以外の光（波長１．２μｍ，１．３
μｍ，１．４μｍの３波長の合波光３１３）は、誘電体
多層膜フィルタ２０５を透過して誘電体多層膜フィルタ
２０６へ到達した。次に、合波光２１３に含まれる波長
１．２μｍの光２１４だけが誘電体多層膜フィルタ２０
６を透過し、出力ポート２１５から出射された。この波
長以外の光（波長１．３μｍ，１．４μｍの２波長の合
波光２１６）は、誘電体多層膜フィルタ２０６で反射し
て誘電体多層膜フィルタ２０７へ到達した。次に、合波
光２１６に含まれる波長１．３μｍの光２１７は、誘電
体多層膜フィルタ２０７を透過し、出力ポート２１８か
ら、波長１．５μｍの光２１９は、誘電体多層膜フィル
タ２０７で反射し、出力ポート２２０から、それぞれ出
射された。このように、入力ポート２１０から入射され
た合波光２０９は、フィルタ型４ｃｈ高分子波長合分波
器２０８で分波され、出力ポート２１２，２１５，２１
８，２２０から波長１．５μｍの光２１１，１．２μｍ
の光２１４，１．３μｍの光２１７，１．４μｍの光２
１９が、それぞれ出射された。挿入損失は、膜厚の薄い
ポリイミド誘電体多層膜フィルタ２０５，２０６，２０
７を適用したこと、誘電体多層膜フィルタにエッジフィ
ルタを用い、光路長を短くしたことにより、低減され、
全てのポートで２ｄＢ以下になり、従来の部分フッ素化
ポリイミド光導波路を用いて作製したフィルタ型波長合
分波器（比較例２）の値より、小さくなった。各ポート
間のクロストークは、−２５ｄＢ以下であった。

【００６１】本実施例における光学特性評価では、分波
器としての機能を示したが、合波器として用いる場合に
は、光の伝搬方向が逆になるだけであり、性能は全く同
じであることは、言うまでもない。また、フィルタ挿入
溝２０１，２０２，２０３に挿入するエッジフィルタ
は、本実施例に示したものに限定されず、慣用のあらゆ
るものを用いることができる。

【００６２】（実施例３）実施例２のコア材料に代わり
に下記構造式（III）

【００６３】

【化２９】

【００６４】で示されるポリイミドを用いて、実施例２
と同様の方法で交差導波路のクラッド、コア材料がフッ
素化ポリイミドからなるポリイミドフィルタ型波長合分
波器を作製した。この波長合分波器の光学特性を実施例
２と同様の方法で測定した結果、全てのポートで２ｄＢ
以下であり、従来の部分フッ素化ポリイミド光導波路を
用いて作製したフィルタ型波長合分波器（比較例２）の
値より、小さくなった。また、各ポート間のクロストー
クは、−２５ｄＢ以下であった。

【００６５】なお、上記構造式（III）に示されたコア
材料は、末端基に塩素が含まれている。分子中に塩素を
入れることでコア材料の屈折率を大きくすることができ
る。したがって、この実施例３の光導波路では、コアと
クラッドとの屈折率差をより大きくすることができる。
そのため、このコア、クラッド構成で曲がり導波路を作
製すれば、得られる曲がり導波路の曲率半径をより小さ
くすることができる。その結果、曲がり導波路および該
曲がり導波路を用いたフィルタ型波長合分波器をよりコ
ンパクトに製造することが可能となる。このように、こ
の実施例では、末端基に塩素を含ませることによって、
コアとクラッドとの屈折率差を大きくしたが、塩素の他
に、フッ素を除くハロゲンおよび硫黄の少なくともいず
れかが末端基に含まれる場合でも、同様の効果を得るこ
とができる。

【００６６】（実施例４）実施例２のコア材料の代わり
に下記構造式（Ｖ）

【００６７】

【化３０】

【００６８】で示されるポリイミドを用いて、実施例２
と同様の方法で、交差導波路のクラッド、コア材料がフ
ッ素化ポリイミドからなるポリイミドフィルタ型波長合
分波器を作製した。この波長合分波器の光学特性を実施
例２と同様の方法で測定した結果、全てのポートで２ｄ
Ｂ以下であり、従来の部分フッ素化ポリイミド光導波路
を用いて作製したフィルタ型波長合分波器（比較例２）
の値より、小さくなった。また、各ポート間のクロスト
ークは、−２５ｄＢ以下であった。

【００６９】（比較例１）実施例１のクラッド材料の代
わりに下記構造式（VI）

【００７０】

【化３１】

【００７１】で示されるポリイミドを用い、実施例１の
コア材料の代わりに下記構造式（VII）

【００７２】

【化３２】

【００７３】で示されるポリイミドを用いて、実施例１
と同様の方法で、交差導波路のクラッド、コア材料がフ
ッ素化ポリイミドからなるポリイミドフィルタ型波長合
分波器を作製した。この波長合分波器の光学特性を実施
例１と同様の方法で測定した結果、挿入損失は４ｄＢで
あった。

【００７４】（比較例２）実施例２において、比較例１
と同様のポリイミドを用いて、実施例２と同様の方法
で、交差導波路のクラッド、コア材料が、部分フッ素化
ポリイミドからなるポリイミドフィルタ型波長合分波器
を作製した。この波長合分波器の光学特性を実施例１と
同様の方法で測定した結果、挿入損失は３．５ｄＢであ
った。

【００７５】以上、実施例により本発明を詳しく説明し
たが、これらの実施例では、基板にシリコンを用いた場
合を示したが、ポリイミドなどの他の材料を用いた汎用
の基板を用いてもよいことは、言うまでもない。例え
ば、基板材料としては、Ａｌやステンレス等の金属、ポ
リイミド等の耐熱性高分子、インジウム燐、ガリウム砒
素、窒化ガリウム等の半導体、ガラス等の無機物を用い
ることができる。また、本実施例では、当該波長合分波
器のチャネル数を４チャネルとし、合分波される光の波
長として、１．２μｍ、１．３μｍ、１．４μｍ、１．
５μｍを用いた場合を示したが、他のチャネル数および
他の波長の組み合わせでもよいことは、言うまでもな
い。例えば、ＷＷＤＭアクセス系で用いられる１．３〜
１．５μｍ帯における波長間隔１５〜２０ｎｍの光な
ど、フッ素化ポリイミドが透明性を有する近赤外域の波
長帯であれば、用いる誘電体多層膜フィルタの種類を変
えることで、あらゆる波長の合分波を行うことができ
る。

【００７６】

【発明の効果】本発明は、フッ素化ポリイミドを代表と
する分子中にＣ−Ｈ結合を含まない特定のポリイミドを
導波路材料として使用しており、かかる構成によって、
低損失なポリイミドフィルタ型波長合分波器を提供でき
た。また、これらの結果として、経済性、汎用性に優れ
るポリイミドフィルタ型波長合分波器を製造できるよう
になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を説明するためのもので、フッ
素化ポリイミドを用いたＹ分岐型光導波路の作製工程図
である。

【図２】本発明の実施例を説明するためのもので、フッ
素化ポリイミドＹ分岐型光導波路とポリイミド誘電体多
層膜フィルタ（バンドパスフィルタ）とにより作製した
ポリイミドフィルタ型波長合分波器の斜視図である。

【図３】本発明の実施例を説明するためのもので、フッ
素化ポリイミドＹ分岐型光導波路とポリイミド誘電体多
層膜フィルタ（エッジフィルタ）とにより作製したポリ
イミドフィルタ型波長合分波器の斜視図である。

【符号の説明】

１１１ シリコン基板 １１２ 下部クラッド層 １１３ コア層 １１４ マスクパターン １１５ Ｙ分岐型光導波路のコアパターン １１６ 上部クラッド層 １１７、２０４ Ｙ分岐型光導波路 １１８、１１９、１２０、２０１，２０２，２０３
フィルタ挿入溝 １２１，１２２，１２３ ポリイミド基板上誘電体多
層膜フィルタ（バンドパスフィルタ） １２４、２０８ ポリイミドフィルタ型波長合分波器 １２５、２０９ ４波長の合波光 １２６、２１０ 入力ポート １２７、２１４ 波長１．２μｍの光 １２８、１３１、１３４、１３６、２１２、２１５、２
１８、２２０ 出力ポート １２９、２１３ ３波長の合波光 １３０、２１７ 波長１．３μｍの光 １３２、２１６ ２波長の合波光 １３３、２１９ 波長１．４μｍの光 １３５、２１１ 波長１．５μｍの光 ２０５，２０６，２０７ ポリイミド基板上誘電体多
層膜フィルタ（エッジフィルタ）

フロントページの続き (72)発明者 川上 直美 東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 (72)発明者 山田 典義 東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 (72)発明者 景井 絵美子 東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 (72)発明者 山本 二三男 東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 (72)発明者 工藤 あや子 東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 (72)発明者 松浦 徹 東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 Ｆターム(参考） 2H047 KA04 KA12 LA12 LA18 MA05 PA02 PA15 PA24 PA28 QA05 RA08 TA36 4J043 PA02 PC136 PC146 PC156 QB15 QB26 QB31 RA35 SA06 SA47 SA51 SA54 SB01 TA22 TA41 TA47 TA48 TA71 UA121 UA122 UA131 UA132 UA141 UA142 UB051 UB052 UB121 UB122 UB132 UB151 UB152 UB161 UB162 UB281 UB282 UB301 UB302 ZB11 ZB21 ZB24

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上にポリイミドからなるクラッド層
   と該クラッド層に囲まれたコア層とが形成されてなるポ
   リイミド光導波路であって、 前記コア層またはクラッド層の少なくとも一方が、下記
   構造式（Ｉ）で表されるポリイミドから構成されている
   ことを特徴とするポリイミド光導波路； 【化１】 （式中、Ｒ１，Ｒ２は下記構造式で表され、 【化２】 【化３】 ここで、Ｒｆはフッ素をはじめとするハロゲンまたはパ
   ーフルオロアルキル基であり、Ｘは下記構造式で表され
   るものであり、 【化４】 ここで、Ｒｆは前記同様フッ素をはじめとするハロゲン
   またはパーフルオロアルキル基であり、Ｒｆ’はパーフ
   ルオロアルキレン基を示す）。
2. 【請求項２】 前記構造式（Ｉ）で示されるポリイミド
   が、さらに具体的に下記構造式（II）； 【化５】 で表されるフッ素化ポリイミドであることを特徴とする
   請求項１に記載のポリイミド光導波路。
3. 【請求項３】 前記構造式（Ｉ）で示されるポリイミド
   が、さらに具体的に下記構造式（III）； 【化６】 で表されるフッ素化ポリイミドであることを特徴とする
   請求項１に記載のポリイミド光導波路。
4. 【請求項４】 前記基板がポリイミドを構成要素として
   形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のい
   ずれかに記載のポリイミド光導波路。
5. 【請求項５】 基板上にポリイミドからなるクラッド層
   と該クラッド層に囲まれたコア層とが形成されてなり、
   導波路に交差部分を有するポリイミド光導波路と、 前記交差部分に形成された溝と、 前記溝に挿入された誘電体多層膜フィルタと、を有しな
   るポリイミドフィルタ型波長合分波器であって、 前記前記光導波路のコア層またはクラッド層の少なくと
   も一方が、下記構造式（Ｉ）で表されるポリイミドから
   構成されていることを特徴とするポリイミドフィルタ型
   波長合分波器； 【化７】 （式中、Ｒ１，Ｒ２は下記構造式で表され、 【化８】 【化９】 ここで、Ｒｆはフッ素をはじめとするハロゲンまたはパ
   ーフルオロアルキル基であり、Ｘは下記構造式で表され
   るものであり、 【化１０】 ここで、Ｒｆは前記同様フッ素をはじめとするハロゲン
   またはパーフルオロアルキル基であり、Ｒｆ’はパーフ
   ルオロアルキレン基を示す）。
6. 【請求項６】 前記構造式（Ｉ）で示されるポリイミド
   が、さらに具体的に下記構造式（II）； 【化１１】 で表されるフッ素化ポリイミドであることを特徴とする
   請求項５に記載のポリイミドフィルタ型波長合分波器。
7. 【請求項７】 前記構造式（Ｉ）で示されるポリイミド
   が、さらに具体的に下記構造式（III）； 【化１２】 で表されるフッ素化ポリイミドであることを特徴とする
   請求項５に記載のポリイミドフィルタ型波長合分波器。
8. 【請求項８】 前記基板がポリイミドを構成要素として
   形成されていることを特徴とする請求項５ないし７のい
   ずれかに記載のポリイミドフィルタ型波長合分波器。