JP2004133103A - Polymer optical waveguide and its manufacturing method - Google Patents

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core layer
optical waveguide
polymer optical
organic compound
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Takahiro Arakida
荒木田 孝博
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polymer waveguide having a band-like core layer with smooth side surfaces. <P>SOLUTION: This polymer optical waveguide 50 is provided with a lower clad layer 18, a band-like core layer 22, and an upper clad layer 24 respectively consisting of a polymeric organic compound on a substrate 16. A coating film 52 consisting of the same polymeric organic compound as the core layer 22 intervenes between the upper and side surfaces of the core layer 22 and the upper clad layer 24, and between the lower clad layer 18 and the upper clad layer 24. The coating film 52 has a thickness of 20 nm or more and 1 μm or less. The smoothed side surfaces of the core 22 cause little optical loss in the polymer optical waveguide 50 of the present embodiment. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高分子光導波路、及びその製造方法に関し、更に詳細には、インターコネクション光部品、光合波器、光分波器等の光部品に用いる、屈曲性に優れたフィルム状の低損失高分子光導波路及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、光伝搬損失が小さく、伝送帯域が広いという理由から、光部品、或いは光ファイバの基材として、石英ガラスや多成分ガラス等の無機系材料が広く使用されていたが、近年、無機系材料に比べて加工性が良く、価格の低い高分子系材料を用いた光部品、光ファイバ等が開発されている。
例えば、光導波路用高分子材料を使った光ファイバとして、ポリメチルメタクリレート(PMMA)或いはポリスチレン等の透明性の高い高分子材料をコアとし、そのコア材料より屈折率の低いプラスチックをクラッド材料としたコア/クラッド構造からなる平板型高分子光導波路が作製されている。また、耐熱性に優れ、透明性が高い高分子であるポリイミドやポリシロキサンを用いた平板型高分子光導波路も作製されている。
【0003】
ここで、平板型高分子光導波路の例として、図5を参照して、特開平8−304650号公報により開示された平板型高分子光導波路の作製方法を説明する。図5(a)から(c)は、それぞれ、前掲公報による方法により平板型高分子光導波路の作製する際の各工程の断面図である。
高分子光導波路の作製に先立ち、シリコン基板12上にスパッタリング法により銅膜14を100nm程度成膜してこれを基板16とし、この基板16上に埋め込み型高分子光導波路を作製する。
まず、図5(a)に示すように、溶液状の透明性高分子有機化合物からなる下部クラッド層18をスピンコート法により基板16上に成膜する。続いて、屈折率が下部クラッド層18より大きな高分子有機化合物からなるコア層20を下部クラッド層18上にスピンコート法により成膜する。
次いで、コア層20上にストライプ状のパターンを有するレジストマスク(図示せず)を形成し、それをエッチングマスクとして反応性イオンエッチング法によりコア層20をエッチングし、図5(b)に示すように、帯状のコア層22に加工する。
更に、図5(c)に示すように、下部クラッド層18及びコア層22上に下部クラッド層18と同じ高分子有機化合物からなる上部クラッド層24をスピンコート法により成膜し、基板16上に下部クラッド層18、コア層22、及び上部クラッド層24からなる高分子光導波路構造26を形成する。
次いで、高分子光導波路構造26を基板16から剥離して高分子光導波路フィルムとする。
【0004】
また、特開平10−300961号公報は、高分子光導波路の所望の位置に所望の傾斜角度を有する光路変換用の傾斜端面(マイクロミラー)を作製する方法を開示している。
ここで、図6を参照して、前傾公報に開示されている、片側端面に45°傾斜端面を有する平面型高分子光導波路の作製方法を説明する。図6(a)及び(b)は、それぞれ、片側端面に45°傾斜端面を有する平面型高分子光導波路を作製する方法を説明する断面図である。
前傾公報によれば、図6(a)に示すように、基板32上に、下部クラッド層34、下部クラッド層34上に延在するコア層36、及びコア層36上に延在する上部クラッド層38の積層構造を備えている平面型高分子光導波路40を形成する。
次いで、図6(b)に示すように、刃先がおおよそ90°に加工されたダイヤモンドブレード42を用いて下部クラッド層34、コア層36、及び上部クラッド層38に研削加工を施して、V溝44を形成することにより、45°傾斜端面46を形成することができるとしている。
【0005】
【特許文献1】
特開平8−304650号公報(第2頁)
【特許文献2】
特開平10−300961号公報(段落〔0068〕)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特開平8−304650号公報によれば、高分子光導波路構造26を形成するに当たり、反応性イオンエッチング法によりでコア層20をエッチングして帯状のパターンを形成しているので、エッチング時には、マスク端の乱れや、横方向への不規則なエッチングのために、エッチングした帯状のコア層22の側面が下部クラッド層18に直交する平滑な面になるように、コア層20をエッチングすることが難しい。
この結果、コア層22の側面は、図7(a)に示すように、平滑性が悪化する。このため、作製した高分子光導波路26の伝搬損失が増加する。これでは、高分子光導波路を実用化することは難しい。従って、光損失を低減して高分子光導波路の実用化を図るには、エッチング後の加工面の平滑性を保つことが必要である。
【0007】
また、特開平10−300961号公報によれば、45°傾斜端面を形成するに当たり、ダイヤモンドブレード42を用いてダイシングしてV溝44を形成しているので、その切削面、つまり45°傾斜端面46の平滑性を良好に保つことは困難であって、図7(b)に示すように、45°傾斜端面46、つまり反射端面に表面荒れが生じる。
反射面にできた表面荒れは、反射損失を増加させてしまう。よって、反射ミラー面の平滑性を保つことが、高分子光導波路の光損失の低減のために必要である。
【0008】
そこで、本発明の目的は、帯状コア層の側面が平滑な面である高分子光導波路、及び平滑な反射端面を有する高分子光導波路、並びにそれらの製造方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る高分子光導波路(以下、第1の発明と言う)は、それぞれ、高分子有機化合物からなる下部クラッド層、帯状のコア層、及び上部クラッド層を備えた高分子光導波路において、
高分子有機化合物からなる塗膜が、コア層の上面及び側面と上部クラッド層との間に介在していることを特徴としている。
【0010】
第1の発明では、コア層の側面を平滑な塗膜で覆ってコア層の側面を平滑にすることにより、高分子光導波路の光損失を低減させることができる。
【0011】
また、本発明に係る別の高分子光導波路(以下、第2の発明と言う)は、それぞれ、高分子有機化合物からなる下部クラッド層、下部クラッド層上に延在するコア層、及びコア層上に延在する上部クラッド層を備え、かつ傾斜端面からなる溝面を備える溝を上部クラッド層、コア層、及び下部クラッド層にかけて有する高分子光導波路において、
高分子有機化合物からなる塗膜が傾斜端面上に成膜されていることを特徴としている。
【0012】
第2の発明では、傾斜端面を平滑な塗膜で覆って傾斜端面を平滑にすることにより、高分子光導波路の傾斜端面での反射に伴う光損失を低減させることができる。
傾斜端面のコア層に対する角度は特に制約はない。
【0013】
好適には、高分子有機化合物からなる塗膜の屈折率が下部クラッド層及び上部クラッド層よりも大きく、かつ、コア層と同じか小さい。
また、高分子有機化合物からなる塗膜の膜厚は20nm以上1μm以下で良い。20nm未満では塗膜の効果が乏しく、また1μmを超える膜厚にしても、その分コストが嵩む割に、本発明の効果がそれに応じて増大するものでもないからである。
【0014】
本発明に係る高分子光導波路の作製方法(以下、第1の発明方法と言う)は、それぞれ、高分子有機化合物からなる下部クラッド層、帯状のコア層、及び上部クラッド層を備えた高分子光導波路の作製方法において、
下部クラッド層上に成膜されたコア層をエッチングして帯状のコア層を形成し、次いで帯状のコア層上に上部クラッド層を成膜する際、
帯状のコア層の上面及び側面、並びに帯状のコア層から露出した下部クラッド層上に高分子有機化合物からなる薄膜を塗布法により成膜して、帯状のコア層の側面を平滑化し、次いで帯状のコア層上に上部クラッド層を成膜することを特徴としている。
【0015】
また、本発明に係る別の高分子光導波路の作製方法(以下、第2の発明方法と言う)は、それぞれ、高分子有機化合物からなる下部クラッド層、下部クラッド層上に延在するコア層、及びコア層上に延在する上部クラッド層を備え、かつ傾斜端面からなる溝面を備える溝を上部クラッド層、コア層、及び下部クラッド層にかけて有する高分子光導波路の作製方法において、
上部クラッド層、コア層、及び下部クラッド層を切削して傾斜端面からなる溝面を備える溝を形成した際、
傾斜端面上に高分子有機化合物からなる薄膜を塗布法により成膜して、傾斜端面を平滑化することを特徴としている。
【0016】
第1及び第2の発明方法では、薄膜を成膜する塗布法には制約はなく、例えばスピンコート法によって塗布する。
高分子光導波路の下部クラッド層、コア層、及び上部クラッド層を構成する高分子有機化合物の種類及び各層の膜厚に制約無く、第1及び第2の発明を適用できる。
また、第1及び第2の発明方法についても同様である。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照し、実施形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
高分子光導波路の実施形態例1
本実施形態例は第1の発明に係る高分子光導波路の実施形態の一例であって、図1は本実施形態例の高分子光導波路の構成を示す断面図である。図1の部位のうち図5の部位と同じものには同じ符号を付している。
本実施形態例の高分子光導波路50は、図1に示すように、それぞれ、高分子有機化合物からなる下部クラッド層18、帯状のコア層22、及び上部クラッド層24を基板16上に備えた高分子光導波路である。
【0018】
本実施形態例では、コア層22と同じ高分子有機化合物からなる塗膜52が、帯状のコア層22の上面及び側面と上部クラッド層24との間、並びに下部クラッド層18と上部クラッド層24との間に介在している。
本実施形態例では、塗膜52はコア層22と同じ高分子有機化合物で形成され、塗膜52の膜厚は、20nm以上1μm以下である。
但し、塗膜52の材料は、必ずしもコア層22と同じ高分子有機化合物である必要はなく、屈折率が下部及び上部クラッド層18、24よりも大きく、コア層22と同じか、コア層22より小さければ良い。
【0019】
コア層22の側面が、屈折率がコア層22と同じ平滑な塗膜52で覆われ、平滑な面になっているので、本実施形態例の高分子光導波路50では、光損失が小さい。
【0020】
高分子光導波路の作製方法の実施形態例1
本実施形態例は第1の発明方法に係る高分子光導波路の作製方法を上述の高分子光導波路50の作製に適用した実施形態の一例であって、図2(a)及び(b)は、それぞれ、本実施形態例の方法に従って高分子光導波路を作製した際の各工程の断面図である。図2の部位のうち図5の部位と同じものには同じ符号を付している。
従来の方法と同様に、コア層20上に帯状のパターンを有するレジストマスク54を形成し、次いで反応性イオンエッチング等を用いて下部クラッド層18上のコア層20をエッチングして、図2(a)に示すように、帯状のコア層22を形成する。
【0021】
エッチングマスク54を除去した後、コア層22の側面の平滑性を改善するために、コア層20と同じ高分子有機化合物材料をコア層22の上面及び側面、並びに下部クラッド層18上にスピンコート法等の塗布法により塗布し、塗膜厚が20nm以上1μm以下の薄膜52を成膜する。
続いて、従来と同様に、コア層22上及び下部クラッド層18上に上部クラッド層24を成膜することにより、図1に示す高分子光導波路50を作製することができる。
【0022】
高分子光導波路の実施形態例2
本実施形態例は第2の発明に係る高分子光導波路の実施形態の一例であって、図3は本実施形態例の高分子光導波路の構成を示す断面図である。図3の部位のうち図6の部位と同じものには同じ符号を付している。
本実施形態例の高分子光導波路60は、光路変換素子等に使用される高分子光導波路であって、図3に示すように、それぞれ、高分子有機化合物からなる下部クラッド層34、下部クラッド層34上に延在する延在するコア層36、及びコア層36上に延在する上部クラッド層38を基板32上に備えている。
45°傾斜端面46を有するV溝44が上部クラッド層38、コア層36、及び下部クラッド層34にかけて形成されている。
更に、本実施形態例では、コア層36と同じ高分子有機化合物からなる塗膜62が45°傾斜端面46上に成膜されている。但し、塗膜62の材料は、必ずしもコア層36と同じ高分子有機化合物である必要はなく、屈折率が下部及び上部クラッド層34、38よりも大きく、コア層36と同じか、コア層36より小さければ良い。
【0023】
本実施形態例では、45°傾斜端面46がコア層36と屈折率が同じ平滑な塗膜で覆われ、平滑な面になっているので、45°傾斜端面46での反射に伴う光損失を低減させることができる。
【0024】
高分子光導波路の作製方法の実施形態例2
本実施形態例は第2の発明方法に係る高分子光導波路の作製方法を上述の高分子光導波路60の作製に適用した実施形態の一例であって、図4は本実施形態例の方法に従って高分子光導波路を作製した際の一工程の断面図である。図4の部位のうち図6の部位と同じものには同じ符号を付している。
従来と同様にして、基板32上に下部クラッド層34、コア層36、及び上部クラッド層38を形成し、次いで、図4に示すように、上部クラッド層38、コア層36、及び下部クラッド層34をダイヤモンドブレード等で切削して45°傾斜端面46を有するV溝44を形成する。
次いで、図3に示すように、45°傾斜端面46上にコア層36と同じ高分子有機化合物からなる膜厚20nm以上1μm以下の薄膜62をスピンコート法等の塗布法により成膜して、45°傾斜端面46を平滑化する。
【0025】
【発明の効果】
第1の発明によれば、高分子有機化合物からなる塗膜をコア層の上面及び側面と上部クラッド層との間に介在させ、コア層の側面を平滑な塗膜で覆って、コア層の側面を平滑にすることにより、光損失を低減させることができる。
第2の発明によれば、高分子有機化合物からなる塗膜を傾斜端面上に成膜して平滑な塗膜で覆い、傾斜端面を平滑にすることにより、傾斜端面での反射に伴う光損失を低減させることができる。
第1及び第2の発明方法は、それぞれ、第1及び第2の発明に係る高分子光導波路を容易に作製する方法を実現している。
【0026】
本発明により、高分子光導波路におけるコアや反射ミラー形成時に生じる表面平滑性の悪化を改善し、導波路の伝搬損失や反射損失を効果的に低減することができる。また、高分子光導波路を構成する高分子材料の種類に依存することなく、幅広く適用することができる。更に、シングルモード、マルチモードの区別なく高分子光導波路の光損失を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態例1の高分子光導波路の構成を示す断面図である。
【図2】図2(a)及び(b)は、それぞれ、実施形態例1の方法に従って高分子光導波路を作製した際の各工程の断面図である。
【図3】実施形態例2の高分子光導波路の構成を示す断面図である。
【図4】実施形態例2の方法に従って高分子光導波路を作製した際の一工程の断面図である。
【図5】図5(a)から(c)は、それぞれ、特開平8−304650号公報による方法により平板型高分子光導波路の作製する際の各工程の断面図である。
【図6】図6(a)及び(b)は、それぞれ、片側端面に45°傾斜端面を有する平面型高分子光導波路を作製する方法を説明する断面図である。
【図7】図7(a)及び(b)は、それぞれ、従来の高分子光導波路の問題を説明する断面図である。
【符号の説明】
12……シリコン基板、14……銅膜、16……基板、18……下部クラッド層、20……コア層、22……帯状のコア層、24……上部クラッド層、26……高分子光導波路構造、32……基板、34……下部クラッド層、36……コア層、38……上部クラッド層、40……高分子光導波路構造、42……ダイヤモンドブレード、44……V溝、46……45°傾斜端面、50……実施形態例の高分子光導波路、52……塗膜、54……レジストマスク、60……実施形態例の高分子光導波路、62……塗膜。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a polymer optical waveguide and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a film-shaped low loss excellent in flexibility, used for an optical component such as an interconnection optical component, an optical multiplexer, or an optical demultiplexer. The present invention relates to a polymer optical waveguide and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, inorganic materials such as quartz glass and multi-component glass have been widely used as base materials for optical components or optical fibers because of their low light propagation loss and wide transmission band. Optical components, optical fibers, and the like using high-priced polymer-based materials, which have better workability than materials, have been developed.
For example, as an optical fiber using a polymer material for an optical waveguide, a highly transparent polymer material such as polymethyl methacrylate (PMMA) or polystyrene is used as a core, and a plastic having a lower refractive index than the core material is used as a cladding material. A planar polymer optical waveguide having a core / cladding structure has been manufactured. In addition, a planar polymer optical waveguide using polyimide or polysiloxane, which is a polymer having excellent heat resistance and high transparency, has also been manufactured.
[0003]
Here, as an example of the planar polymer optical waveguide, a method of manufacturing the planar polymer optical waveguide disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-304650 will be described with reference to FIG. 5 (a) to 5 (c) are cross-sectional views of respective steps when a flat-plate type polymer optical waveguide is manufactured by the method disclosed in the above-mentioned publication.
Prior to the production of a polymer optical waveguide, a copper film 14 having a thickness of about 100 nm is formed on a silicon substrate 12 by a sputtering method to form a substrate 16, and an embedded polymer optical waveguide is produced on the substrate 16.
First, as shown in FIG. 5A, a lower cladding layer 18 made of a solution-type transparent high-molecular organic compound is formed on a substrate 16 by spin coating. Subsequently, a core layer 20 made of a polymer organic compound having a higher refractive index than that of the lower cladding layer 18 is formed on the lower cladding layer 18 by spin coating.
Next, a resist mask (not shown) having a stripe pattern is formed on the core layer 20, and the core layer 20 is etched by a reactive ion etching method using the resist mask as an etching mask, as shown in FIG. Then, it is processed into a band-shaped core layer 22.
Further, as shown in FIG. 5C, an upper cladding layer 24 made of the same high molecular weight organic compound as the lower cladding layer 18 is formed on the lower cladding layer 18 and the core layer 22 by a spin coating method. Then, a polymer optical waveguide structure 26 including the lower cladding layer 18, the core layer 22, and the upper cladding layer 24 is formed.
Next, the polymer optical waveguide structure 26 is peeled from the substrate 16 to obtain a polymer optical waveguide film.
[0004]
Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-30961 discloses a method of manufacturing an inclined end face (micromirror) for optical path conversion having a desired inclination angle at a desired position of a polymer optical waveguide.
Here, with reference to FIG. 6, a method for manufacturing a planar polymer optical waveguide having a 45 ° inclined end surface on one side end surface disclosed in the forward tilt publication will be described. FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a planar polymer optical waveguide having a 45 ° inclined end face on one end face.
According to the forward tilt publication, as shown in FIG. 6A, a lower cladding layer 34, a core layer 36 extending on the lower cladding layer 34, and an upper part extending on the core layer 36 are formed on the substrate 32. A planar polymer optical waveguide 40 having a laminated structure of the cladding layer 38 is formed.
Next, as shown in FIG. 6B, the lower cladding layer 34, the core layer 36, and the upper cladding layer 38 are subjected to grinding using a diamond blade 42 whose cutting edge is processed to approximately 90 °, thereby forming a V-groove. It is stated that by forming the 44, a 45 ° inclined end surface 46 can be formed.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-8-304650 (page 2)
[Patent Document 2]
JP-A-10-30961 (paragraph [0068])
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-304650, in forming the polymer optical waveguide structure 26, the core layer 20 is etched by a reactive ion etching method to form a band-shaped pattern. The core layer 20 is etched so that the side surface of the strip-shaped core layer 22 becomes a smooth surface orthogonal to the lower clad layer 18 due to disorder of the mask edge and irregular etching in the lateral direction. It is difficult.
As a result, the side surface of the core layer 22 has poor smoothness, as shown in FIG. Therefore, the propagation loss of the produced polymer optical waveguide 26 increases. In this case, it is difficult to put the polymer optical waveguide into practical use. Therefore, in order to reduce the optical loss and put the polymer optical waveguide into practical use, it is necessary to maintain the smoothness of the processed surface after etching.
[0007]
According to Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-300961, the V-groove 44 is formed by dicing using the diamond blade 42 in forming the 45 ° inclined end face. It is difficult to maintain good smoothness of the surface 46, and as shown in FIG. 7B, the 45 ° inclined end surface 46, that is, the reflection end surface is roughened.
The surface roughness formed on the reflection surface increases the reflection loss. Therefore, it is necessary to maintain the smoothness of the reflecting mirror surface in order to reduce the optical loss of the polymer optical waveguide.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to provide a polymer optical waveguide in which the side surface of the strip-shaped core layer is a smooth surface, a polymer optical waveguide having a smooth reflective end face, and a method for manufacturing the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a polymer optical waveguide according to the present invention (hereinafter, referred to as a first invention) includes a lower clad layer, a band-shaped core layer, and an upper clad layer made of a polymer organic compound, respectively. In the provided polymer optical waveguide,
It is characterized in that a coating film made of a high-molecular organic compound is interposed between the upper and side surfaces of the core layer and the upper clad layer.
[0010]
In the first aspect, the side surface of the core layer is covered with the smooth coating film to make the side surface of the core layer smooth, so that the optical loss of the polymer optical waveguide can be reduced.
[0011]
Further, another polymer optical waveguide according to the present invention (hereinafter, referred to as a second invention) includes a lower cladding layer made of a polymer organic compound, a core layer extending on the lower cladding layer, and a core layer, respectively. In the polymer optical waveguide having an upper clad layer extending upward, and a groove having a groove surface formed by an inclined end surface, the upper clad layer, the core layer, and the lower clad layer,
It is characterized in that a coating film made of a high molecular weight organic compound is formed on the inclined end face.
[0012]
In the second aspect of the present invention, the inclined end face is covered with a smooth coating to make the inclined end face smooth, so that the optical loss due to the reflection at the inclined end face of the polymer optical waveguide can be reduced.
The angle of the inclined end surface with respect to the core layer is not particularly limited.
[0013]
Preferably, the refractive index of the coating film made of a high molecular organic compound is larger than that of the lower clad layer and the upper clad layer, and is equal to or smaller than that of the core layer.
Further, the thickness of the coating film made of a high molecular organic compound may be 20 nm or more and 1 μm or less. If the thickness is less than 20 nm, the effect of the coating film is poor, and even if the film thickness exceeds 1 μm, the effect of the present invention does not increase correspondingly despite the increase in cost.
[0014]
The method for producing a polymer optical waveguide according to the present invention (hereinafter, referred to as a first invention method) is a method for producing a polymer having a lower clad layer, a strip-shaped core layer, and an upper clad layer made of a polymer organic compound, respectively. In the method for manufacturing an optical waveguide,
When the core layer formed on the lower clad layer is etched to form a band-shaped core layer, and then when forming the upper clad layer on the band-shaped core layer,
A thin film made of a high molecular weight organic compound is formed by a coating method on the upper and side surfaces of the band-shaped core layer and the lower clad layer exposed from the band-shaped core layer, and the side surfaces of the band-shaped core layer are smoothed. Is characterized in that an upper clad layer is formed on the core layer.
[0015]
Further, another method for producing a polymer optical waveguide according to the present invention (hereinafter, referred to as a second invention method) includes a lower cladding layer made of a polymer organic compound and a core layer extending on the lower cladding layer, respectively. In the method for producing a polymer optical waveguide having an upper clad layer extending over the core layer, and having a groove having a groove surface formed of an inclined end surface over the upper clad layer, the core layer, and the lower clad layer,
When the upper clad layer, the core layer, and the lower clad layer are cut to form a groove having a groove surface composed of an inclined end face,
The method is characterized in that a thin film made of a high-molecular organic compound is formed on the inclined end face by a coating method to smooth the inclined end face.
[0016]
In the first and second invention methods, the coating method for forming a thin film is not limited, and is applied by, for example, a spin coating method.
The first and second aspects of the present invention can be applied to the polymer optical waveguide without limitation on the types of the high molecular organic compounds constituting the lower cladding layer, the core layer, and the upper cladding layer and the thickness of each layer.
The same applies to the first and second invention methods.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described specifically and in detail with reference to the accompanying drawings by way of example embodiments.
Embodiment 1 of polymer optical waveguide
This embodiment is an example of an embodiment of the polymer optical waveguide according to the first invention, and FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of the polymer optical waveguide of the embodiment. 1 which are the same as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals.
As shown in FIG. 1, the polymer optical waveguide 50 of the present embodiment includes a lower clad layer 18, a band-shaped core layer 22, and an upper clad layer 24 made of a polymer organic compound on a substrate 16, respectively. It is a polymer optical waveguide.
[0018]
In the present embodiment, a coating film 52 made of the same high molecular weight organic compound as the core layer 22 is formed between the upper and side surfaces of the band-shaped core layer 22 and the upper cladding layer 24, and between the lower cladding layer 18 and the upper cladding layer 24. And intervenes between them.
In the present embodiment, the coating film 52 is formed of the same high molecular weight organic compound as the core layer 22, and the thickness of the coating film 52 is not less than 20 nm and not more than 1 μm.
However, the material of the coating film 52 does not necessarily need to be the same high molecular weight organic compound as the core layer 22 and has a refractive index larger than that of the lower and upper cladding layers 18 and 24 and is the same as that of the core layer 22. It is better if it is smaller.
[0019]
Since the side surface of the core layer 22 is covered with the smooth coating film 52 having the same refractive index as that of the core layer 22 and has a smooth surface, the polymer optical waveguide 50 of the present embodiment has a small optical loss.
[0020]
Embodiment 1 of manufacturing method of polymer optical waveguide
This embodiment is an example of an embodiment in which the method for producing a polymer optical waveguide according to the first invention method is applied to the production of the above-described polymer optical waveguide 50. FIGS. FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views of respective steps when a polymer optical waveguide is manufactured according to the method of the embodiment. The same parts as those in FIG. 5 among the parts in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
As in the conventional method, a resist mask 54 having a band-shaped pattern is formed on the core layer 20, and then the core layer 20 on the lower cladding layer 18 is etched using reactive ion etching or the like, and FIG. As shown in a), a strip-shaped core layer 22 is formed.
[0021]
After removing the etching mask 54, the same high molecular organic compound material as that of the core layer 20 is spin-coated on the upper and side surfaces of the core layer 22 and on the lower cladding layer 18 in order to improve the smoothness of the side surfaces of the core layer 22. A thin film 52 having a coating thickness of 20 nm or more and 1 μm or less is formed by a coating method such as a coating method.
Subsequently, the polymer optical waveguide 50 shown in FIG. 1 can be manufactured by forming the upper clad layer 24 on the core layer 22 and the lower clad layer 18 as in the conventional case.
[0022]
Embodiment 2 of polymer optical waveguide
This embodiment is an example of an embodiment of the polymer optical waveguide according to the second invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of the polymer optical waveguide of the embodiment. The same parts as those in FIG. 6 among the parts in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.
The polymer optical waveguide 60 of the present embodiment is a polymer optical waveguide used for an optical path conversion element and the like, and as shown in FIG. A substrate 32 includes a core layer 36 extending over the layer 34 and an upper cladding layer 38 extending over the core layer 36.
A V-shaped groove 44 having a 45 ° inclined end surface 46 is formed over the upper clad layer 38, the core layer 36, and the lower clad layer 34.
Further, in the present embodiment, a coating 62 made of the same high molecular weight organic compound as the core layer 36 is formed on the 45 ° inclined end surface 46. However, the material of the coating film 62 does not necessarily need to be the same high molecular weight organic compound as the core layer 36, and has a higher refractive index than the lower and upper cladding layers 34 and 38 and is the same as the core layer 36 or the core layer 36. It is better if it is smaller.
[0023]
In the present embodiment, since the 45 ° inclined end surface 46 is covered with a smooth coating film having the same refractive index as the core layer 36 and has a smooth surface, light loss due to reflection at the 45 ° inclined end surface 46 is reduced. Can be reduced.
[0024]
Embodiment 2 of manufacturing method of polymer optical waveguide
The present embodiment is an example of an embodiment in which the method for producing a polymer optical waveguide according to the second invention method is applied to the production of the above-described polymer optical waveguide 60, and FIG. It is sectional drawing of one process at the time of producing a polymer optical waveguide. 4 that are the same as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals.
A lower cladding layer 34, a core layer 36, and an upper cladding layer 38 are formed on a substrate 32 in the same manner as before, and then, as shown in FIG. 34 is cut with a diamond blade or the like to form a V-shaped groove 44 having a 45 ° inclined end surface 46.
Next, as shown in FIG. 3, a thin film 62 having a thickness of 20 nm or more and 1 μm or less made of the same high molecular organic compound as the core layer 36 is formed on the 45 ° inclined end surface 46 by a coating method such as a spin coating method. The 45 ° inclined end surface 46 is smoothed.
[0025]
【The invention's effect】
According to the first invention, a coating film composed of a high molecular weight organic compound is interposed between the upper and side surfaces of the core layer and the upper cladding layer, and the side surface of the core layer is covered with a smooth coating film. The light loss can be reduced by smoothing the side surface.
According to the second aspect of the present invention, a coating film made of a high molecular weight organic compound is formed on the inclined end surface and covered with a smooth coating film, and the inclined end surface is smoothed, so that light loss accompanying reflection at the inclined end surface is obtained. Can be reduced.
The first and second invention methods realize methods for easily fabricating the polymer optical waveguide according to the first and second inventions, respectively.
[0026]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the deterioration of the surface smoothness which arises at the time of forming a core and a reflection mirror in a polymer optical waveguide can be improved, and the propagation loss and reflection loss of a waveguide can be reduced effectively. Further, the present invention can be widely applied without depending on the type of the polymer material constituting the polymer optical waveguide. Further, the optical loss of the polymer optical waveguide can be improved without distinction between single mode and multimode.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a polymer optical waveguide according to a first embodiment.
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views of respective steps when a polymer optical waveguide is manufactured according to the method of Embodiment 1. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a polymer optical waveguide according to a second embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view of one step when a polymer optical waveguide is manufactured according to the method of Embodiment 2;
FIGS. 5 (a) to 5 (c) are cross-sectional views of respective steps when manufacturing a planar polymer optical waveguide by a method according to JP-A-8-304650.
FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a planar polymer optical waveguide having a 45 ° inclined end surface on one end surface.
FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views illustrating a problem of a conventional polymer optical waveguide.
[Explanation of symbols]
12 silicon substrate, 14 copper film, 16 substrate, 18 lower clad layer, 20 core layer, 22 band-shaped core layer, 24 upper clad layer, 26 polymer Optical waveguide structure, 32 substrate, 34 lower clad layer, 36 core layer, 38 upper clad layer, 40 polymer optical waveguide structure, 42 diamond blade, 44 V groove, 46: 45 ° inclined end face, 50: polymer optical waveguide of the embodiment, 52: coating film, 54: resist mask, 60: polymer optical waveguide of the embodiment, 62: coating film.

Claims (8)

それぞれ、高分子有機化合物からなる下部クラッド層、帯状のコア層、及び上部クラッド層を備えた高分子光導波路において、
高分子有機化合物からなる塗膜が、コア層の上面及び側面と上部クラッド層との間に介在していることを特徴とする高分子光導波路。
In a polymer optical waveguide having a lower clad layer, a band-shaped core layer, and an upper clad layer made of a polymer organic compound, respectively,
A polymer optical waveguide, wherein a coating film made of a polymer organic compound is interposed between the upper and side surfaces of the core layer and the upper clad layer.
それぞれ、高分子有機化合物からなる下部クラッド層、下部クラッド層上に延在するコア層、及びコア層上に延在する上部クラッド層を備え、かつ傾斜端面からなる溝面を備える溝を上部クラッド層、コア層、及び下部クラッド層にかけて有する高分子光導波路において、
高分子有機化合物からなる塗膜が傾斜端面上に成膜されていることを特徴とする高分子光導波路。
A lower cladding layer made of a high-molecular organic compound, a core layer extending on the lower cladding layer, and an upper cladding layer extending on the core layer, and a groove having a groove surface composed of an inclined end face is formed on the upper cladding layer. In the polymer optical waveguide having the layer, the core layer, and the lower clad layer,
A polymer optical waveguide, wherein a coating film made of a polymer organic compound is formed on the inclined end face.
高分子有機化合物からなる塗膜の屈折率が下部クラッド層及び上部クラッド層よりも大きく、かつ、コア層と同じかコア層より小さいことを特徴とする請求項1又は2に記載の高分子光導波路。3. The polymer photoconductor according to claim 1, wherein the refractive index of the coating film made of a high molecular organic compound is higher than that of the lower cladding layer and the upper cladding layer, and is equal to or smaller than that of the core layer. Wave path. 高分子有機化合物からなる塗膜の膜厚が、20nm以上1μm以下であることを特徴とする請求項1から3のうちのいずれか1項に記載の高分子光導波路。The polymer optical waveguide according to any one of claims 1 to 3, wherein the thickness of the coating film made of a high molecular organic compound is 20 nm or more and 1 µm or less. それぞれ、高分子有機化合物からなる下部クラッド層、帯状のコア層、及び上部クラッド層を備えた高分子光導波路の作製方法において、
下部クラッド層上に成膜されたコア層をエッチングして帯状のコア層を形成し、次いで帯状のコア層上に上部クラッド層を成膜する際、
帯状のコア層の上面及び側面、並びに帯状のコア層から露出した下部クラッド層上に高分子有機化合物からなる薄膜を塗布法により成膜して、帯状のコア層の側面を平滑化し、次いで帯状のコア層上に上部クラッド層を成膜することを特徴とする高分子光導波路の作製方法。
In the method for producing a polymer optical waveguide having a lower clad layer, a band-shaped core layer, and an upper clad layer, each of which is made of a polymer organic compound,
When the core layer formed on the lower clad layer is etched to form a band-shaped core layer, and then when forming the upper clad layer on the band-shaped core layer,
On the upper and side surfaces of the band-shaped core layer, and on the lower clad layer exposed from the band-shaped core layer, a thin film made of a high molecular organic compound is formed by a coating method, and the side surfaces of the band-shaped core layer are smoothed. Forming an upper clad layer on the core layer of (1).
それぞれ、高分子有機化合物からなる下部クラッド層、下部クラッド層上に延在するコア層、及びコア層上に延在する上部クラッド層を備え、かつ傾斜端面からなる溝面を備える溝を上部クラッド層、コア層、及び下部クラッド層にかけて有する高分子光導波路の作製方法において、
上部クラッド層、コア層、及び下部クラッド層を切削して傾斜端面からなる溝面を備える溝を形成した際、
傾斜端面上に高分子有機化合物からなる薄膜を塗布法により成膜して、傾斜端面を平滑化することを特徴とする高分子光導波路の作製方法。
A lower cladding layer made of a high-molecular organic compound, a core layer extending on the lower cladding layer, and an upper cladding layer extending on the core layer, and a groove having a groove surface composed of an inclined end face is formed on the upper cladding layer. In the method for producing a polymer optical waveguide having a layer, a core layer, and a lower clad layer,
When the upper clad layer, the core layer, and the lower clad layer are cut to form a groove having a groove surface composed of an inclined end face,
A method for producing a polymer optical waveguide, characterized in that a thin film made of a high-molecular organic compound is formed on an inclined end face by a coating method to smooth the inclined end face.
屈折率が下部クラッド層及び上部クラッド層よりも大きく、かつ、コア層と同じかコア層より小さい高分子有機化合物で塗膜を成膜することを特徴とする請求項5又は6に記載の高分子光導波路の作製方法。7. The coating film according to claim 5, wherein the coating film is formed of a high molecular weight organic compound having a refractive index higher than that of the lower cladding layer and the upper cladding layer and smaller than or equal to that of the core layer. Manufacturing method of molecular optical waveguide. 高分子有機化合物からなる塗膜の膜厚を20nm以上1μm以下にすることを特徴とする請求項5から7のうちのいずれか1項に記載の高分子光導波路の作製方法。The method for producing a polymer optical waveguide according to any one of claims 5 to 7, wherein the thickness of the coating film made of a high-molecular organic compound is 20 nm or more and 1 µm or less.
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