JP2003322738A - アサーマル樹脂光導波路デバイス - Google Patents
アサーマル樹脂光導波路デバイスInfo
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- C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
- C08G73/10—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
- C08G73/1039—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors comprising halogen-containing substituents
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板にフッ素化ポリイミドを使用し、その線
熱膨張係数を制御することにより低コスト性、製作の容
易性、耐熱性、低伝搬損失性、長期信頼性を兼ね備え、
温度依存性を解消したアサーマル樹脂光導波路デバイス
を提供する。 【解決手段】 線熱膨張係数が４０〜１２０ｐｐｍ／
Ｋ、ガラス転移温度が３００℃以上であり、光透過性の
良いフッ素化ポリイミド基板を使用することで、光導波
路の透過屈折率の温度依存性を解消したアサーマル樹脂
光導波路デバイスを形成することができる。
熱膨張係数を制御することにより低コスト性、製作の容
易性、耐熱性、低伝搬損失性、長期信頼性を兼ね備え、
温度依存性を解消したアサーマル樹脂光導波路デバイス
を提供する。 【解決手段】 線熱膨張係数が４０〜１２０ｐｐｍ／
Ｋ、ガラス転移温度が３００℃以上であり、光透過性の
良いフッ素化ポリイミド基板を使用することで、光導波
路の透過屈折率の温度依存性を解消したアサーマル樹脂
光導波路デバイスを形成することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路につい
て、ポリイミド基板を使用することにより光導波路その
ものの温度依存性を解消し、外部温度制御を不要とした
アサーマル樹脂光導波路デバイスに関するものである。
て、ポリイミド基板を使用することにより光導波路その
ものの温度依存性を解消し、外部温度制御を不要とした
アサーマル樹脂光導波路デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】伝送容量の拡大を実現する手段として高
密度波長分割多重通信方式（ＤＷＤＭ）が活発に検討さ
れている。このＤＷＤＭにおいては、異なる波長の光を
合波あるいは分波する波長合分波器が極めて重要なデバ
イスとなる。しかしながら、周囲環境の温度変化により
デバイスの中心波長が変化するという問題がある。この
ような温度特性を安定化、改善する一つの方法として、
高精度な外部温度制御装置を補正部品として素子に組み
入れるという方法がある。しかしながら、この方法で
は、デバイスの低コスト化、小型化の障害になり実用化
に向け問題があった。
密度波長分割多重通信方式（ＤＷＤＭ）が活発に検討さ
れている。このＤＷＤＭにおいては、異なる波長の光を
合波あるいは分波する波長合分波器が極めて重要なデバ
イスとなる。しかしながら、周囲環境の温度変化により
デバイスの中心波長が変化するという問題がある。この
ような温度特性を安定化、改善する一つの方法として、
高精度な外部温度制御装置を補正部品として素子に組み
入れるという方法がある。しかしながら、この方法で
は、デバイスの低コスト化、小型化の障害になり実用化
に向け問題があった。
【０００３】一方、デバイスの中心波長変化はデバイス
を構成する光回路の光路長の温度依存性に起因してお
り、光路長の温度依存性は以下の式で表される １／Ｌ×ｄＳ／ｄＴ＝ｄｎ／ｄＴ＋ｎα ここで各記号は以下のものを示す。
を構成する光回路の光路長の温度依存性に起因してお
り、光路長の温度依存性は以下の式で表される １／Ｌ×ｄＳ／ｄＴ＝ｄｎ／ｄＴ＋ｎα ここで各記号は以下のものを示す。
【０００４】
Ｌ：導波路長、Ｓ：光路長（ｎ×Ｌ）、Ｔ：温度
ｎ：光導波路の等価屈折率、α：基板の線熱膨張係数
ｄＳ／ｄＴ：光路長の温度依存を示す係数
ｄｎ／ｄＴ：熱光学定数
この式で、１／Ｌ×ｄＳ／ｄＴが零であること、すなわ
ち、 ｄｎ／ｄＴ＋ｎα＝０（式１） を満たす光導波路では光回路の光路長の温度依存性が零
となり、周囲環境の温度変化によるデバイスの中心波長
変化を解消し、温度無依存の光導波路（アサーマル光導
波路と言う）を実現することができる。
ち、 ｄｎ／ｄＴ＋ｎα＝０（式１） を満たす光導波路では光回路の光路長の温度依存性が零
となり、周囲環境の温度変化によるデバイスの中心波長
変化を解消し、温度無依存の光導波路（アサーマル光導
波路と言う）を実現することができる。
【０００５】石英光導波路においては、負の線熱膨張係
数を有する基板を使用し、その線熱膨張係数を制御する
ことによりアサーマル化した光導波路が開示されてい
る。（特許文献１参照）しかしながら、石英光導波路で
はその作製温度が１０００℃近いこと、作製コストが高
いことなどにより、適用可能な範囲が限定され、光導波
路デバイスの普及に大きな課題がある。
数を有する基板を使用し、その線熱膨張係数を制御する
ことによりアサーマル化した光導波路が開示されてい
る。（特許文献１参照）しかしながら、石英光導波路で
はその作製温度が１０００℃近いこと、作製コストが高
いことなどにより、適用可能な範囲が限定され、光導波
路デバイスの普及に大きな課題がある。
【０００６】一方、作製温度が低温であり、低コスト化
が期待できる樹脂光導波路においては、樹脂の熱光学定
数（ｄｎ／ｄＴ）は負である。このことから、基板の線
熱膨張係数を制御することによりアサーマル光導波路が
作製できる。光導波路材料にフッ素化アクリル樹脂、基
板に樹脂材料を使用したアサーマル光導波路が報告され
ている（非特許文献１参照）。
が期待できる樹脂光導波路においては、樹脂の熱光学定
数（ｄｎ／ｄＴ）は負である。このことから、基板の線
熱膨張係数を制御することによりアサーマル光導波路が
作製できる。光導波路材料にフッ素化アクリル樹脂、基
板に樹脂材料を使用したアサーマル光導波路が報告され
ている（非特許文献１参照）。
【０００７】しかしながら、このアサーマル光導波路で
は耐熱温度が８５℃程度と低く、ＶＯＡ等のアクディブ
素子と組み合わせて使用するには温度的な問題があっ
た。また、通常使用される光通信波長帯である１．５μ
ｍでの伝搬損失が０．８ｄＢ／ｃｍと大きいという課題
もあった。そこで、低コスト化が期待される樹脂導波路
において、耐熱性があり、さらに伝搬損失が小さく、長
期信頼性を兼ね備えたアサーマル光導波路の開発が待た
れていた。
は耐熱温度が８５℃程度と低く、ＶＯＡ等のアクディブ
素子と組み合わせて使用するには温度的な問題があっ
た。また、通常使用される光通信波長帯である１．５μ
ｍでの伝搬損失が０．８ｄＢ／ｃｍと大きいという課題
もあった。そこで、低コスト化が期待される樹脂導波路
において、耐熱性があり、さらに伝搬損失が小さく、長
期信頼性を兼ね備えたアサーマル光導波路の開発が待た
れていた。
【０００８】
【特許文献１】特開平１２−３５２６３３号公報
【非特許文献１】（2001 Optical Fiber Communication
Conference and Exhibit, Postdeadline Papers, PD7-
1）
Conference and Exhibit, Postdeadline Papers, PD7-
1）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のアサ
ーマル光導波路における上述の問題点を解消し、低コス
ト性、作製の容易性、耐熱性、低伝搬損失性、長期信頼
性を兼ね備えたアサーマル光導波路を提供することを課
題とする。
ーマル光導波路における上述の問題点を解消し、低コス
ト性、作製の容易性、耐熱性、低伝搬損失性、長期信頼
性を兼ね備えたアサーマル光導波路を提供することを課
題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため鋭意検討をすすめたところ、基板材料に
は光導波路作製プロセスにおいて耐熱性が高く、光透過
性に優れたフッ素化ポリイミドを用いて、導波路材料の
熱光学定数（ｄｎ／ｄＴ）と基板の線熱膨張係数を制御
することにより、低コスト、耐熱性、低伝搬損失、長期
信頼性を兼ね備えたアサーマル樹脂光導波路を製造でき
ることを見いだし、本発明に到達した。
を解決するため鋭意検討をすすめたところ、基板材料に
は光導波路作製プロセスにおいて耐熱性が高く、光透過
性に優れたフッ素化ポリイミドを用いて、導波路材料の
熱光学定数（ｄｎ／ｄＴ）と基板の線熱膨張係数を制御
することにより、低コスト、耐熱性、低伝搬損失、長期
信頼性を兼ね備えたアサーマル樹脂光導波路を製造でき
ることを見いだし、本発明に到達した。
【００１１】すなわち、フッ素化ポリイミド基板上に形
成された光導波路であり、０〜１５０℃の温度範囲にお
いて、実質的に温度無依存性を持つことを特徴とするア
サーマル樹脂光導波路デバイスであって、使用するフッ
素化ポリイミド基板の線膨張係数が４０〜１２０ｐｐｍ
／Ｋに制御可能であり、ガラス転移温度が３００℃以上
であることを特徴とする。
成された光導波路であり、０〜１５０℃の温度範囲にお
いて、実質的に温度無依存性を持つことを特徴とするア
サーマル樹脂光導波路デバイスであって、使用するフッ
素化ポリイミド基板の線膨張係数が４０〜１２０ｐｐｍ
／Ｋに制御可能であり、ガラス転移温度が３００℃以上
であることを特徴とする。
【００１２】アサーマル樹脂導波路デバイスの耐熱性を
向上させるためには、導波路材料として、フッ素化エポ
キシ、重水素化ポリシロキサン等の耐熱性のある材料を
使用すればよいが、フッ素化エポキシは、波長０．８５
μｍ帯では光透過性が良好であるが、通常の光通信波長
帯である１．５μｍ帯での伝搬損失が１ｄＢ／ｃｍと大
きく、重水素化ポリシロキサンは１．５μｍで伝搬損失
が０．４ｄＢ／ｃｍ程度であるが製造コストが高く、一
般的な光導波材料としては現実的に使用できない。
向上させるためには、導波路材料として、フッ素化エポ
キシ、重水素化ポリシロキサン等の耐熱性のある材料を
使用すればよいが、フッ素化エポキシは、波長０．８５
μｍ帯では光透過性が良好であるが、通常の光通信波長
帯である１．５μｍ帯での伝搬損失が１ｄＢ／ｃｍと大
きく、重水素化ポリシロキサンは１．５μｍで伝搬損失
が０．４ｄＢ／ｃｍ程度であるが製造コストが高く、一
般的な光導波材料としては現実的に使用できない。
【００１３】フッ素化ポリイミドは耐熱温度が３００℃
以上と高く、かつ波長１．５μｍ帯での伝搬損失が０．
３ｄＢ／ｃｍと小さく、樹脂アサーマル光導波路材料と
して好適である。すなわち、フッ素化ポリイミドを光導
波路材料として、ｄｎ／ｄＴ＋ｎα＝０（式１）の、左
辺が実質上零となるようにフッ素化ポリイミド基板の線
熱膨張係数を制御すれば、耐熱性のある、光伝搬性の良
いアサーマル樹脂光導波路を提供することができる。
以上と高く、かつ波長１．５μｍ帯での伝搬損失が０．
３ｄＢ／ｃｍと小さく、樹脂アサーマル光導波路材料と
して好適である。すなわち、フッ素化ポリイミドを光導
波路材料として、ｄｎ／ｄＴ＋ｎα＝０（式１）の、左
辺が実質上零となるようにフッ素化ポリイミド基板の線
熱膨張係数を制御すれば、耐熱性のある、光伝搬性の良
いアサーマル樹脂光導波路を提供することができる。
【００１４】さらに、導波路材料にフッ素化ポリイミド
を用いることにより、基板材料と導波路材料が同一材料
となるため相溶性が高まり、基板と導波路の密着力向
上、作製したデバイスの残留応力の低減、回避が可能と
なり、高温高湿下等に対する長期信頼性を向上させるこ
とができる。
を用いることにより、基板材料と導波路材料が同一材料
となるため相溶性が高まり、基板と導波路の密着力向
上、作製したデバイスの残留応力の低減、回避が可能と
なり、高温高湿下等に対する長期信頼性を向上させるこ
とができる。
【００１５】以下、本発明についてより詳細に説明す
る。
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明者らは、耐熱性のある低光
伝搬損失アサーマル光導波路について検討した結果、フ
ッ素化ポリイミド基板はポリイミド溶液やポリアミド酸
溶液、あるいはこれらの混合物より作製するが、溶液の
調製方法および基板の作製方法によって、線熱膨張係数
として４０ｐｐｍ／Ｋから１２０ｐｐｍ／Ｋの範囲にお
いて任意に設定できること、また、３００℃以上のガラ
ス転移温度をもち、さらに高透明性であるものが製作で
きるため光導波路用基板として好適であることを見いだ
した。
伝搬損失アサーマル光導波路について検討した結果、フ
ッ素化ポリイミド基板はポリイミド溶液やポリアミド酸
溶液、あるいはこれらの混合物より作製するが、溶液の
調製方法および基板の作製方法によって、線熱膨張係数
として４０ｐｐｍ／Ｋから１２０ｐｐｍ／Ｋの範囲にお
いて任意に設定できること、また、３００℃以上のガラ
ス転移温度をもち、さらに高透明性であるものが製作で
きるため光導波路用基板として好適であることを見いだ
した。
【００１７】光導波路材料として使用される材料の熱光
学定数（ｄｎ／ｄＴ）は使用されている材料組成にもよ
るが、およそ−０．６×１０-4〜−１．８×１０-4／Ｋ
の範囲であり、屈折率ｎはおよそ１．５であることか
ら、これらの数値を式１に代入すると、アサーマル化条
件を満たす基板の線熱膨張係数αは、４０〜１２０ｐｐ
ｍ／Ｋの範囲において任意に制御できることが望まれ
る。
学定数（ｄｎ／ｄＴ）は使用されている材料組成にもよ
るが、およそ−０．６×１０-4〜−１．８×１０-4／Ｋ
の範囲であり、屈折率ｎはおよそ１．５であることか
ら、これらの数値を式１に代入すると、アサーマル化条
件を満たす基板の線熱膨張係数αは、４０〜１２０ｐｐ
ｍ／Ｋの範囲において任意に制御できることが望まれ
る。
【００１８】また、光導波路はＶＯＡ等のアクティブ素
子と基板上で組み合わせて使用することがあり、これら
の素子が発熱するため、耐熱温度は１５０℃程度以上あ
ることが好ましい。
子と基板上で組み合わせて使用することがあり、これら
の素子が発熱するため、耐熱温度は１５０℃程度以上あ
ることが好ましい。
【００１９】一般的に樹脂材料では、ガラス転移温度
（℃）の１／２程度の温度までは信頼性が高く、耐熱性
が確保できるため、３００℃以上のガラス転移温度を持
つフッ素化ポリイミドは耐熱性のある、光導波路素子の
材料として好適である。
（℃）の１／２程度の温度までは信頼性が高く、耐熱性
が確保できるため、３００℃以上のガラス転移温度を持
つフッ素化ポリイミドは耐熱性のある、光導波路素子の
材料として好適である。
【００２０】次に、光透過性の観点から、光導波路材料
が高透明性であることはもちろんのこと、光導波路用基
板も、光透過性が高いことが低光伝搬損失の光導波路を
得るために必要であり、通常光通信に使用される波長で
ある１．５μｍ帯での伝搬損失が０．３ｄＢ／ｃｍと小
さいフッ素化ポリイミドが光導波路素子の材料として好
適である。
が高透明性であることはもちろんのこと、光導波路用基
板も、光透過性が高いことが低光伝搬損失の光導波路を
得るために必要であり、通常光通信に使用される波長で
ある１．５μｍ帯での伝搬損失が０．３ｄＢ／ｃｍと小
さいフッ素化ポリイミドが光導波路素子の材料として好
適である。
【００２１】さらに、デバイスの信頼性の観点から、Te
lcordia規格の高温高湿テスト等において特性変化を生
じないことが好ましい。導波路材料にフッ素化ポリイミ
ドを用いることにより、基板材料と導波路材料が同一材
料となるため相溶性が高まり、基板と導波路の密着力向
上、作製したデバイスの残留応力の低減、回避が可能と
なる。このことにより、上記テストに対する信頼性を向
上させることができる。このことからも、フッ素化ポリ
イミドが光導波路素子の材料として好適である。
lcordia規格の高温高湿テスト等において特性変化を生
じないことが好ましい。導波路材料にフッ素化ポリイミ
ドを用いることにより、基板材料と導波路材料が同一材
料となるため相溶性が高まり、基板と導波路の密着力向
上、作製したデバイスの残留応力の低減、回避が可能と
なる。このことにより、上記テストに対する信頼性を向
上させることができる。このことからも、フッ素化ポリ
イミドが光導波路素子の材料として好適である。
【００２２】以上の特性を兼ね備えた、フッ素化ポリイ
ミドをアサーマル樹脂光導波路材料として用いることが
好ましい。
ミドをアサーマル樹脂光導波路材料として用いることが
好ましい。
【００２３】基板を構成するフッ素化ポリイミドの製造
に使用されるテトラカルボン酸およびその誘導体の具体
的な例としては次のようなものがある。ここではテトラ
カルボン酸としての例を挙げる。２，２−ビス（３，４
−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン（以
下６ＦＤＡと表す）、３，３’，４，４’−テトラカル
ボキシジフェニルエーテル、３，３’，４，４’−ベン
ゾフェノンテトラカルボン酸、３，３’，４，４’−テ
トラカルボキシジフェニルスルホン、ピロメリット酸な
どがあげられる。これらテトラカルボン酸およびその誘
導体を単独で用いても良いし、混合して用いても良い。
に使用されるテトラカルボン酸およびその誘導体の具体
的な例としては次のようなものがある。ここではテトラ
カルボン酸としての例を挙げる。２，２−ビス（３，４
−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン（以
下６ＦＤＡと表す）、３，３’，４，４’−テトラカル
ボキシジフェニルエーテル、３，３’，４，４’−ベン
ゾフェノンテトラカルボン酸、３，３’，４，４’−テ
トラカルボキシジフェニルスルホン、ピロメリット酸な
どがあげられる。これらテトラカルボン酸およびその誘
導体を単独で用いても良いし、混合して用いても良い。
【００２４】ジアミン成分としては、例えば、次のジア
ミン、または、そのジイソシアネート誘導体等が使用さ
れる。２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，
４’−ジアミノビフェニル（以下、ＴＦＤＢと表す）、
２，２−ビス（ｐ−アミノフェニル）ヘキサフルオロプ
ロパン、２，２’−ジメチルベンジジン、３，３’−ジ
メチルベンジジン、４，４’−オキシジアニリン（以
下、ＯＤＡと表す）等が挙げられるが、これらを単独で
用いても良いし、混合して用いても良い。
ミン、または、そのジイソシアネート誘導体等が使用さ
れる。２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，
４’−ジアミノビフェニル（以下、ＴＦＤＢと表す）、
２，２−ビス（ｐ−アミノフェニル）ヘキサフルオロプ
ロパン、２，２’−ジメチルベンジジン、３，３’−ジ
メチルベンジジン、４，４’−オキシジアニリン（以
下、ＯＤＡと表す）等が挙げられるが、これらを単独で
用いても良いし、混合して用いても良い。
【００２５】これらを使用して、泡ふくれや、応力発生
によるそりのない表面平滑性の高いポリイミド基板を製
造することができる。
によるそりのない表面平滑性の高いポリイミド基板を製
造することができる。
【００２６】具体的な組成としては、得られるフッ素化
ポリイミドの線熱膨張係数とガラス転移温度を測定して
好適なものを選択する事ができる。
ポリイミドの線熱膨張係数とガラス転移温度を測定して
好適なものを選択する事ができる。
【００２７】本発明でいうアサーマル樹脂光導波路デバ
イスの例としては、光導波路中を伝搬する光を干渉また
は共振させることにより、特定の波長を共振、反射、透
過または分岐するデバイスであり、方向性結合器、マッ
ハツェンダ干渉器、リング共振器、ファブリペロー共振
器、アレイ導波路回折格子などが挙げられる。
イスの例としては、光導波路中を伝搬する光を干渉また
は共振させることにより、特定の波長を共振、反射、透
過または分岐するデバイスであり、方向性結合器、マッ
ハツェンダ干渉器、リング共振器、ファブリペロー共振
器、アレイ導波路回折格子などが挙げられる。
【００２８】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに詳しく
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
【００２９】〔調製例１〕三ツ口フラスコに６ＦＤＡを
８８．８ｇ（０．２ｍｏｌ）とＴＦＤＢを６４．０ｇ
（０．２ｍｏｌ）及びγ−ブチロラクトン３５６．５ｇ
を加えた。この混合物を窒素雰囲気下、オイルバスを用
いて１７０℃で６時間撹拌し、濃度３０％、粘度５０ポ
イズのポリイミド溶液（以下６ＦＤＡ／ＴＦＤＢポリイ
ミド溶液と表す）を得た。
８８．８ｇ（０．２ｍｏｌ）とＴＦＤＢを６４．０ｇ
（０．２ｍｏｌ）及びγ−ブチロラクトン３５６．５ｇ
を加えた。この混合物を窒素雰囲気下、オイルバスを用
いて１７０℃で６時間撹拌し、濃度３０％、粘度５０ポ
イズのポリイミド溶液（以下６ＦＤＡ／ＴＦＤＢポリイ
ミド溶液と表す）を得た。
【００３０】〔調製例２〕三ツ口フラスコに６ＦＤＡを
８８．８ｇ（０．２ｍｏｌ）とＴＦＤＢを６４．０ｇ
（０．２ｍｏｌ）及びＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド
（以下、ＤＭＡｃと表す）を６９６．０ｇを加えた。こ
の混合物を窒素雰囲気下、室温で３日間撹拌し、濃度１
５％、粘度１８０ポイズのポリアミド酸溶液（以下６Ｆ
ＤＡ／ＴＦＤＢポリアミド酸溶液と表す）を得た。
８８．８ｇ（０．２ｍｏｌ）とＴＦＤＢを６４．０ｇ
（０．２ｍｏｌ）及びＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド
（以下、ＤＭＡｃと表す）を６９６．０ｇを加えた。こ
の混合物を窒素雰囲気下、室温で３日間撹拌し、濃度１
５％、粘度１８０ポイズのポリアミド酸溶液（以下６Ｆ
ＤＡ／ＴＦＤＢポリアミド酸溶液と表す）を得た。
【００３１】〔調製例３〕三ツ口フラスコに６ＦＤＡを
８８．８ｇ（０．２ｍｏｌ）、ＴＦＤＢを４４．８ｇ
（０．１４ｍｏｌ）、ＯＤＡを１２．０ｇ（０．０６ｍ
ｏｌ）及び、ＤＭＡｃを８２５．６ｇ加えた。この混合
物を窒素雰囲気下、室温で３日間撹拌し、濃度１５％、
粘度１６０ポイズのポリアミド酸溶液（以下６ＦＤＡ／
ＴＦＤＢ／ＯＤＡポリアミド酸溶液と表す）を得た。
８８．８ｇ（０．２ｍｏｌ）、ＴＦＤＢを４４．８ｇ
（０．１４ｍｏｌ）、ＯＤＡを１２．０ｇ（０．０６ｍ
ｏｌ）及び、ＤＭＡｃを８２５．６ｇ加えた。この混合
物を窒素雰囲気下、室温で３日間撹拌し、濃度１５％、
粘度１６０ポイズのポリアミド酸溶液（以下６ＦＤＡ／
ＴＦＤＢ／ＯＤＡポリアミド酸溶液と表す）を得た。
【００３２】〔実施例１〕調製例３の溶液から、ポリイ
ミド光導波路のコアを作製し、下部、上部のクラッドは
調製例２の溶液で作製するが、この組成では、 ｄｎ／ｄＴ＋ｎα＝０（式１） のｄｎ／ｄＴは −１．１７×１０-4／Ｋ であること
がわかっており、光導波路の等価屈折率が１．５である
ので、基板の線熱膨張係数が７８ｐｐｍ／Ｋであれば、
光導波路が温度無依存になる。
ミド光導波路のコアを作製し、下部、上部のクラッドは
調製例２の溶液で作製するが、この組成では、 ｄｎ／ｄＴ＋ｎα＝０（式１） のｄｎ／ｄＴは −１．１７×１０-4／Ｋ であること
がわかっており、光導波路の等価屈折率が１．５である
ので、基板の線熱膨張係数が７８ｐｐｍ／Ｋであれば、
光導波路が温度無依存になる。
【００３３】そのため、ポリイミド基板の線熱膨張係数
が７８ｐｐｍ／Ｋになるよう、調製例１の溶液を調製
し、この溶液５０ｇを、あらかじめ剥離剤を塗布してお
いた２０ｃｍ角のガラス板上にアプリケーターを用いて
キャストした。キャスト後、オーブンにて７０℃２時
間、１５０℃２時間の熱処理を行い、溶媒を一部除去し
た。その後、含溶媒板状体を支持体から剥離した。引き
続いて、得られた含溶媒板状体を枠体に固定し、オーブ
ンにて２００℃で２時間加熱後、３８０℃２時間の加熱
をおこない、溶媒を実質的に完全に除去した。この時、
各、加熱温度への昇温速度は３℃／ｍｉｎで実施した。
このポリイミド基板は厚さが５５０μmであり、ヤング
率が４．５ＧＰａ、ガラス転移温度は３２５℃、表面粗
さは４ｎｍであった。線熱膨張係数は７８ｐｐｍ／Ｋの
ものが得られた。なお、このポリイミド基板に泡ふく
れ、ソリ発生は認められなかった。
が７８ｐｐｍ／Ｋになるよう、調製例１の溶液を調製
し、この溶液５０ｇを、あらかじめ剥離剤を塗布してお
いた２０ｃｍ角のガラス板上にアプリケーターを用いて
キャストした。キャスト後、オーブンにて７０℃２時
間、１５０℃２時間の熱処理を行い、溶媒を一部除去し
た。その後、含溶媒板状体を支持体から剥離した。引き
続いて、得られた含溶媒板状体を枠体に固定し、オーブ
ンにて２００℃で２時間加熱後、３８０℃２時間の加熱
をおこない、溶媒を実質的に完全に除去した。この時、
各、加熱温度への昇温速度は３℃／ｍｉｎで実施した。
このポリイミド基板は厚さが５５０μmであり、ヤング
率が４．５ＧＰａ、ガラス転移温度は３２５℃、表面粗
さは４ｎｍであった。線熱膨張係数は７８ｐｐｍ／Ｋの
ものが得られた。なお、このポリイミド基板に泡ふく
れ、ソリ発生は認められなかった。
【００３４】得られたポリイミド基板を用いて直線光導
波路およびアレイ導波路回折格子を作製した。
波路およびアレイ導波路回折格子を作製した。
【００３５】まず、６ＦＤＡ／ＴＦＤＢポリアミド酸溶
液（調製例２の溶液）をこのポリイミド基板にスピンコ
ートし、７０℃で２時間、１６０℃で１時間、２５０℃
で３０分、更に３５０℃で１時間加熱イミド化を行い、
厚さ１５μmのアンダークラッドを形成した。次に、こ
の基板上に６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ／ＯＤＡポリアミド酸溶
液（調製例３の溶液）をスピンコートし、上記と同条件
にて加熱し、コア層を形成した。このコア層をフォトリ
ソグラフィー、ドライエッチングにより長さ７０ｍｍ、
幅８μm、高さ８μmの直線コアパターンを形成した。次
に、この基板上に６ＦＤＡ／ＴＦＤＢポリアミド酸溶液
（調製例２の溶液）をアンダークラッドを形成したのと
同条件にて厚さ１５μmのオーバークラッドを形成し
た。作製した導波路に１．５５μmの光を通してカット
バック法で光伝搬損失を測定したところ、０．３ｄＢ／
ｃｍであり、また偏波依存損失は０．１ｄＢ／ｃｍ以下
で光導波路として好適なものが得られた。
液（調製例２の溶液）をこのポリイミド基板にスピンコ
ートし、７０℃で２時間、１６０℃で１時間、２５０℃
で３０分、更に３５０℃で１時間加熱イミド化を行い、
厚さ１５μmのアンダークラッドを形成した。次に、こ
の基板上に６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ／ＯＤＡポリアミド酸溶
液（調製例３の溶液）をスピンコートし、上記と同条件
にて加熱し、コア層を形成した。このコア層をフォトリ
ソグラフィー、ドライエッチングにより長さ７０ｍｍ、
幅８μm、高さ８μmの直線コアパターンを形成した。次
に、この基板上に６ＦＤＡ／ＴＦＤＢポリアミド酸溶液
（調製例２の溶液）をアンダークラッドを形成したのと
同条件にて厚さ１５μmのオーバークラッドを形成し
た。作製した導波路に１．５５μmの光を通してカット
バック法で光伝搬損失を測定したところ、０．３ｄＢ／
ｃｍであり、また偏波依存損失は０．１ｄＢ／ｃｍ以下
で光導波路として好適なものが得られた。
【００３６】アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）として、
コアサイズが幅８μm、高さ８μm、８×８チャンネル、
中心波長１．５５２５μm、波長間隔２００ＧＨｚのも
のを上記直線光導波路の作製と同じプロセスを用い作製
した。作製したアレイ導波路回折格子の温度特性を測定
したところ、０℃から１５０℃の範囲においてデバイス
の中心波長変化は−０．０１ｎｍ／℃以下であった。作
製した樹脂光導波路デバイスは低光損失で偏波依存性も
なく、実質的に温度無依存であった。
コアサイズが幅８μm、高さ８μm、８×８チャンネル、
中心波長１．５５２５μm、波長間隔２００ＧＨｚのも
のを上記直線光導波路の作製と同じプロセスを用い作製
した。作製したアレイ導波路回折格子の温度特性を測定
したところ、０℃から１５０℃の範囲においてデバイス
の中心波長変化は−０．０１ｎｍ／℃以下であった。作
製した樹脂光導波路デバイスは低光損失で偏波依存性も
なく、実質的に温度無依存であった。
【００３７】作製した直線導波路およびＡＷＧを温度８
５℃、湿度８５％の雰囲気下に２０００時間放置した
が、放置前後において特性変化は生じず、長期信頼性を
兼ね備えていた。
５℃、湿度８５％の雰囲気下に２０００時間放置した
が、放置前後において特性変化は生じず、長期信頼性を
兼ね備えていた。
【００３８】〔実施例２〕実施例１と同じ材料、同じプ
ロセスにより、導波路長２ｃｍ、結合部の導波路間隔３
μm、結合長１．２ｍｍの方向性結合器を作製した。コ
アサイズは幅８μm、高さ８μmとした。入射光には１．
５５μmのレーザを使用して０℃から１５０℃の範囲に
おいて、各ポートの出射光量を測定し分岐比を求めた。
いずれの温度においてもクロスポートで９９．１％以上
の分岐比が得られ、実質的に温度無依存であった。また
方向性結合器の挿入損失は１．０ｄＢ、偏波依存損失は
０．２ｄＢ／ｃｍ以下であり光導波路として好適なもの
が得られた。
ロセスにより、導波路長２ｃｍ、結合部の導波路間隔３
μm、結合長１．２ｍｍの方向性結合器を作製した。コ
アサイズは幅８μm、高さ８μmとした。入射光には１．
５５μmのレーザを使用して０℃から１５０℃の範囲に
おいて、各ポートの出射光量を測定し分岐比を求めた。
いずれの温度においてもクロスポートで９９．１％以上
の分岐比が得られ、実質的に温度無依存であった。また
方向性結合器の挿入損失は１．０ｄＢ、偏波依存損失は
０．２ｄＢ／ｃｍ以下であり光導波路として好適なもの
が得られた。
【００３９】作製した方向性結合器を温度８５℃、湿度
８５％の雰囲気下に２０００時間放置したが、放置前後
において特性変化は生じず、長期信頼性を兼ね備えてい
た。
８５％の雰囲気下に２０００時間放置したが、放置前後
において特性変化は生じず、長期信頼性を兼ね備えてい
た。
【００４０】〔比較例１〕基板にシリコン基板を用いた
以外は実施例１と同条件で、直線光導波路およびアレイ
導波路回折格子（ＡＷＧ）を作製した。
以外は実施例１と同条件で、直線光導波路およびアレイ
導波路回折格子（ＡＷＧ）を作製した。
【００４１】作製した直線光導波路に１．５５μmの光
を通してカットバック法で光伝搬損失を測定したとこ
ろ、０．６ｄＢ／ｃｍ、また偏波依存損失は０．７ｄＢ
／ｃｍであり、損失、偏波依存損失ともに悪化した。ま
た、アレイ導波路回折格子の温度特性を測定したとこ
ろ、０℃から１５０℃の範囲においてデバイスの中心波
長変化は−０．１５ｎｍ／℃でありＡＷＧとしては不適
なものであった。
を通してカットバック法で光伝搬損失を測定したとこ
ろ、０．６ｄＢ／ｃｍ、また偏波依存損失は０．７ｄＢ
／ｃｍであり、損失、偏波依存損失ともに悪化した。ま
た、アレイ導波路回折格子の温度特性を測定したとこ
ろ、０℃から１５０℃の範囲においてデバイスの中心波
長変化は−０．１５ｎｍ／℃でありＡＷＧとしては不適
なものであった。
【００４２】作製した直線導波路およびＡＷＧを温度８
５℃、湿度８５％の雰囲気下に２０００時間放置したと
ころ、シリコン基板と光導波路の間に剥離が生じてい
た。また、光伝搬損失は０．８ｄＢ／ｃｍに悪化してお
り、長期信頼性は不十分であった。
５℃、湿度８５％の雰囲気下に２０００時間放置したと
ころ、シリコン基板と光導波路の間に剥離が生じてい
た。また、光伝搬損失は０．８ｄＢ／ｃｍに悪化してお
り、長期信頼性は不十分であった。
【００４３】
【発明の効果】本発明の方法によれば、低コスト性、作
製の容易性、耐熱性、低伝搬損失性、長期信頼性を兼ね
備えたアサーマル樹脂光導波路デバイスが製造できる。
製の容易性、耐熱性、低伝搬損失性、長期信頼性を兼ね
備えたアサーマル樹脂光導波路デバイスが製造できる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 山本 雄二
埼玉県川越市今福中台2805番地 セントラ
ル硝子株式会社化学研究所内
(72)発明者 坂口 茂樹
東京都千代田区神田錦町３丁目７−１ セ
ントラル硝子株式会社本社内
Ｆターム(参考） 2H047 LA18 QA05 TA11
Claims (3)
- 【請求項１】フッ素化ポリイミド基板上に形成された光
導波路であって、０〜１５０℃の温度範囲において、実
質的に温度無依存性を持つことを特徴とするアサーマル
樹脂光導波路デバイス。 - 【請求項２】請求項１記載のフッ素化ポリイミド基板が
線熱膨張係数が４０〜１２０ｐｐｍ／Ｋ、ガラス転移温
度が３００℃以上であることを特徴とする請求項１記載
のアサーマル樹脂光導波路デバイス。 - 【請求項３】導波路材料がフッ素化ポリイミドであり、
デバイスの構成材料がすべてフッ素化ポリイミドである
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のアサー
マル樹脂光導波路デバイス。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003026848A JP2003322738A (ja) | 2002-02-26 | 2003-02-04 | アサーマル樹脂光導波路デバイス |
| PCT/JP2003/001921 WO2003073141A1 (fr) | 2002-02-26 | 2003-02-21 | Dispositif de guide d'onde optique en resine athermique |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002-50139 | 2002-02-26 | ||
| JP2002050139 | 2002-02-26 | ||
| JP2003026848A JP2003322738A (ja) | 2002-02-26 | 2003-02-04 | アサーマル樹脂光導波路デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003322738A true JP2003322738A (ja) | 2003-11-14 |
Family
ID=27767177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003026848A Pending JP2003322738A (ja) | 2002-02-26 | 2003-02-04 | アサーマル樹脂光導波路デバイス |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003322738A (ja) |
| WO (1) | WO2003073141A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006208982A (ja) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Kyoto Univ | 低熱膨張性光導波路フィルム |
| JP2007183466A (ja) * | 2006-01-10 | 2007-07-19 | Hitachi Cable Ltd | 光合波器 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5210249B2 (ja) | 2009-06-23 | 2013-06-12 | 日東電工株式会社 | ポリイミド化合物およびその製法、ならびにその化合物より得られる光学フィルム・光導波路 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3506320B2 (ja) * | 1998-12-25 | 2004-03-15 | セントラル硝子株式会社 | 光学基板用ポリイミド及びその製造方法 |
-
2003
- 2003-02-04 JP JP2003026848A patent/JP2003322738A/ja active Pending
- 2003-02-21 WO PCT/JP2003/001921 patent/WO2003073141A1/ja active Application Filing
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006208982A (ja) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Kyoto Univ | 低熱膨張性光導波路フィルム |
| JP2007183466A (ja) * | 2006-01-10 | 2007-07-19 | Hitachi Cable Ltd | 光合波器 |
| JP4552862B2 (ja) * | 2006-01-10 | 2010-09-29 | 日立電線株式会社 | 光合波器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2003073141A1 (fr) | 2003-09-04 |
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