【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導波路と光ファイバとを光学的に接続した光伝送ユニットに関する。具体的には、従来の光伝送ユニットでは実現が困難であった近赤外領域の高い透明性と耐熱性を合わせ持った光伝送ユニットに関する。本発明の光伝送ユニットは、光導波路、特に光シートバスや光バックプレーンバスなどを用いた光分波や光合波に適する。
【０００２】
【従来の技術】
光機能装置の構成要素をなす光シートバス、光バックプレーンユニット等は、光伝送経路をなす光導波路と、光導波路と光学的に接続され、光導波路への光の導入および、光導波路から光を取り出しに使用される光ファイバとで構成される。
従来光導波路の材料としては、光伝送特性に優れているとともに、機械特性、耐候性等にも優れ、かつ加工が容易であることが必要であることから、ガラス、石英等の無機材料や、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリル系重合体、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリイミド、ノルボルネンなどの光伝送特性に優れたプラスチックが使用されている。これらの中でも、取り扱い性に優れ、加工が容易であることから、プラスチック製の光導波路が注目されており、プラスチック製の光導波路としては、上記した材料の中でもポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリル系重合体をコアとする光導波路が広く使われている。また、このようなプラスチック製の光導波路として、含フッ素重合体をコアとする光導波路が特許文献１に開示されている。
【０００３】
従来光ファイバの材料についても、光導波路と同様の材料が使用されており、特に光ファイバの場合は、その特性上可撓性に優れることが要求されるため、プラスチック製の光ファイバへの関心が高く、実際に多くのプラスチック製光ファイバが使用されている。プラスチック製光ファイバとしては、、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリル系重合体、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリイミド、ノルボルネン等を材料とするものが知られているが、これらの中でもポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリル系重合体をコアとする光導波路および光ファイバが広く使われている。
【０００４】
光シートバスや光バックプレーンバスにおいて、光導波路と光ファイバとを光学的に接続する方法として、様々な方法が検討され、実用化されているが、最も簡単かつ一般的な方法は、たとえば特許文献２に開示されているような、光導波路の延長線上に形成されたＶ溝に光ファイバを挿入し、光ファイバの一端面と光導波路の端面と対向させて固定する方法である。
【０００５】
ＰＭＭＡなどのアクリル系重合体は、光学的特性に優れ、機械的性質と耐熱性の物性バランスに優れ、かつ耐候性に優れているため、上記したように光ファイバの材料として広く使用されている。しかし、ＰＭＭＡなどのアクリル系重合体で作製した光ファイバは、Ｃ−Ｈ結合の伸縮振動倍音吸収のために、近赤外領域では伝送損失が大きいため光伝送に支障をきたすことがあった。
このため、Ｃ−Ｈ結合に実質的に含まないプラスチック材料で光ファイバを作製することが試みられており、たとえば、有機重合体中のＣ−Ｈ結合をＣ−Ｆ結合に置換することで、Ｃ−Ｈ結合を実質的に含まない含フッ素重合体製の光ファイバが、特許文献３および特許文献４に開示されている。
しかし、このような含フッ素重合体製の光ファイバを光導波路に光学的に接続して使用した例はなく、光導波路と光ファイバを含めたユニット全体としての光伝送特性に優れた光伝送ユニットはこれまで知られていない。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−８１５１９号公報
【特許文献２】
特開平５−１８８２３４号公報
【特許文献３】
特開平４−１７０４号公報
【特許文献４】
特開平８−５８４８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、上記の問題を解決するため、光導波路と光ファイバを含めたユニット全体としての光伝送特性に優れた光伝送ユニットを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、基板上に設けられた、両端部を有し、その間を延在するコア部と、該コア部の周りに形成される、該コア部よりも低屈折率の材料からなるクラッド部を有する光導波路と、
光導波路のコア部のいずれか一方、または両方の端部に光学的に接続される、実質的にＣ−Ｈ結合を含まない非結晶性の含フッ素重合体を構成要素として含む光ファイバからなることを特徴とする光伝送ユニットを提供する。
【０００９】
本発明の光伝送ユニットにおいて、光導波路は、基板上に形成された平膜状の第１のクラッド部と、該第１のクラッド上に形成されたコア部と、該コア部上に形成された平膜状の第２のクラッドで構成される３層構造のシート形状をした光導波路であることが好ましい。
本発明の光伝送ユニットは、シート形状をした光導波路が複数積層された構造を有し、個々の該光導波路のコア部の一方または両方の端部には、Ｃ−Ｈ結合を含まない非結晶性の含フッ素重合体を構成要素とする光ファイバが光学的に接続されていてもよい。
【００１０】
本発明の光伝送ユニットにおいて、光導波路のコア部およびクラッド部は、それぞれ異なる屈折率の実質的にＣ−Ｈ結合を含まない非結晶性の含フッ素重合体からなることが好ましい。
【００１１】
本発明の光伝送ユニットにおいて、光ファイバは、ステップインデックス型光ファイバであることが好ましい。
本発明の光伝送ユニットにおいて、光ファイバはまた、屈折率分布型の光ファイバであることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の光伝送ユニットは、光導波路と、該光導波路に光学的に接続されており、該光導波路に光を導入し、または該光導波路から光を取り出す光ファイバとで構成される。
【００１３】
本発明において光導波路とは、石英ガラス基板やシリコン基板などの半導体基板上に設けられた光機能装置の基本構成要素であり、各種の受動型光部品を構成できる。したがって、一般的な意味において、光導波路は光ファイバを含むが、本発明における光導波路は、光ファイバを含まず、後述するシート状の光導波路等のような実質的に形状が変形しないものを指す。光導波路は、両端部を有し、その間を延在するコア部と、該コア部の周りに形成されるクラッド部と、を有する。
光導波路は、光がコア部を伝搬するため、クラッド部がコア部よりも低屈折率の材料で製造されることが必要である。これにより導波路を伝搬する光は、導波路のコア部内に閉じ込められる。光導波路は、その機能により光の合波器、分波器等の変調を伴わないもの、光変調器、光スイッチ、波長選択装置、光集積回路などの変調を伴うものに分類される。
【００１４】
光導波路は、通常、基板上に形成された平膜状の第１のクラッド部と、この第１のクラッド部上に形成されたコア部と、このコア部上に形成された平膜状の第２のクラッド部と、からなる３層構造のシート形状を基本単位とした、コア部をクラッド部で上下方向から挟み込んだ構造のスラブ型の光導波路である。このようなスラブ型の場合は、光シートバスや光バックプレーンバスとして、多対多のマルチノード通信やブロードキャスト通信、あるいはまた、光の合波器、分波器などに適している。
【００１５】
このようなシート形状をした光導波路は、平膜状の１層の全体がその上下層のクラッド部に挟まれた単独のコア部をなしており、一方の端部から入射した光が拡散板により拡散され、コア部内を全反射により伝播する構成であってもよいが、平膜状の１層内に曲線または直線の単数または複数のコア部を形成し、個々のコア部がクラッド部に囲まれている構成であってもよい。このように、平膜の１層内にコア部を形成する方法としては、平板状の基板上にクラッド部を形成し、このクラッド部上にコア部を形成した後、コア部の不要部分をエッチングして除去し、残ったコア部上にクラッド部を形成することによりコア部の周囲がクラッド部で囲まれた構成とすることができる。
上記の構成において、コア部は光導波路の両端部の間を直線状に延びていてもよいが、曲線であってもよい。また、途中に分岐を有していて、１つのコア部から複数のコア部に分かれていてもよい。
コア部の両端部は、いずれか一方または両方の端部で光ファイバと光学的に接続することで、光を光導波路に導入するための入射部または、光を光導波路から取り出すための出射部をなす。
【００１６】
本発明の光伝送ユニットは、上記したシート形状をした光導波路と、光導波路の一方または両方の端部に光学的に接続される光ファイバとで構成される単層の光伝送経路を有するものであってもよいが、各々一方の端部または両方の端部に光ファイバが光学的に接続されたシート形状をした光導波路を、複数重ねることで、上下方向に複数の光伝送路を有する積層型の光伝送ユニットであってもよい。このような積層型の光伝送ユニットにおいて、上記した３層構造のシート形状した光導波路をそのまま積層させることは必要ではなく、クラッド−コア−クラッドの単位が繰り返されるように光導波路を積層されればよい。
【００１７】
本発明の光伝送ユニットにおいて、光導波路は他の形状であってもよく、たとえば断面が四角形あるいは円形のコアをクラッドが取り囲む構造の埋め込み型でもよいし、リッジ型でもよい。
【００１８】
本発明において、光導波路の材料は、クラッド部がコア部よりも低屈折率の材料である限り、光導波路の材料として使用可能な材料を広く含み、たとえば、ガラス、石英等の無機系材料であってもよく、ＰＭＭＡなどのアクリル系重合体やポリカーボネート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリイミド、ノルボルネンなどの炭化水素系の重合体であってもよい。ただし、Ｃ−Ｈ結合の振動および変角運動に起因する波長吸収を防止するため、少なくともコア部は、実質的にＣ−Ｈ結合を含まない材料であることが好ましい。このような実質的にＣ−Ｈ結合を含まない材料としては、具体的には、ガラス、石英、または有機化合物の重合体中のＣ−Ｈ結合をフッ素で置換した実質的にＣ−Ｈ結合を含まない非結晶性の含フッ素重合体である。
【００１９】
本発明では、上記した実質的にＣ−Ｈ結合を含まない材料の中でも、取り扱い性および成形性の点から実質的にＣ−Ｈ結合を含まない非結晶性の含フッ素重合体が好ましい。本発明において、含フッ素重合体は、実質的にＣ−Ｈ結合を有さない非結晶性の含フッ素重合体であれば特に限定されないが、含フッ素環構造を含むものが好ましい。含フッ素環構造としては具体的に、環員エーテル結合を含んでいてもよい含フッ素脂環構造（以下単に含フッ素脂環構造と略称することもある）、含フッ素イミド環構造、含フッ素トリアジン環構造または含フッ素芳香族環構造などが挙げられる。
【００２０】
上記含フッ素環構造のうちでも、環員エーテル結合を含んでいてもよい含フッ素脂環構造および含フッ素ポリイミド環構造が好ましく、前者がより好ましい。
また特に、上記含フッ素環構造を主鎖に有する含フッ素重合体が好ましく、さらには該環構造を含む主鎖構成単位が、実質的に線状構造を形成して溶融成形可能なものが好ましい。とりわけ主鎖に含フッ素脂環構造を有する含フッ素重合体が好ましい。
以下にはまず、特に好ましい含フッ素重合体である含フッ素脂環構造を主鎖に有する含フッ素重合体について具体的に説明する。
【００２１】
主鎖に含フッ素脂環構造を有する含フッ素重合体は、主鎖が炭素原子の連鎖からなり、かつその主鎖に含フッ素脂環構造を有する含フッ素重合体である。
主鎖に含フッ素脂環構造を有するとは、脂環を構成する炭素原子の１以上が主鎖を構成する炭素連鎖中の炭素原子であり、かつ脂環を構成する炭素原子の少なくとも一部にフッ素原子またはフッ素含有基が結合している構造を有することを意味する。
【００２２】
本発明に係る含フッ素重合体の好ましい態様である含フッ素脂環構造を有する主鎖構成単位としては、たとえば下記のような構造が挙げられる。
【化１】
【００２３】
上記各式中、ｌは０〜５、ｍは０〜４、ｎは０〜１、ｌ＋ｍ＋ｎは１〜６、ｏ、ｐ、ｑはそれぞれ０〜５、ｏ＋ｐ＋ｑは１〜６であり、Ｒ１ 、Ｒ２ およびＲ３ はそれぞれ独立に、Ｆ、Ｃｌ、ＣＦ３ 、Ｃ２ Ｆ５ 、Ｃ３ Ｆ７ またはＯＣＦ３ であり、Ｘ１ およびＸ２ は独立にＦまたはＣｌである。
【００２４】
含フッ素脂環構造を有する重合体としては、具体的に、
（ｉ）含フッ素脂環構造を有する単量体（環を構成する炭素原子と環を構成しない炭素原子間に重合性二重結合を有する単量体、または環を構成する炭素原子２個間に重合性二重結合を有する単量体）を重合して得られる重合体、
（ｉｉ）２個以上の重合性二重結合を有する含フッ素単量体を環化重合して得られる主鎖に含フッ素脂環構造を有する重合体が好適である。
【００２５】
上記含フッ素脂環構造を有する単量体は１個の重合性二重結合を有する単量体が好ましく、上記環化重合しうる含フッ素単量体は２個の重合性二重結合を有しかつ含フッ素脂環構造を有さない単量体が好ましい。
なお、以下含フッ素脂環構造を有する単量体と環化重合しうる含フッ素単量体以外の共重合性単量体を「他のラジカル重合性単量体」という。
【００２６】
含フッ素重合体の主鎖を構成する炭素原子は単量体の重合性二重結合の２個の炭素原子から構成される。したがって、重合性二重結合を１個有する含フッ素脂環構造を有する単量体では、重合性二重結合を構成する２個の炭素原子の一方または両方の炭素原子が脂環を構成する原子となる。脂環を有さない、かつ２個の重合性二重結合を有する含フッ素単量体は、一方の重合性二重結合の１個の炭素原子と他方の重合性二重結合の１個の炭素原子が結合して環を形成する。結合した２個の炭素原子とそれらの間にある原子（ただし、側鎖の原子を除く）によって脂環が形成され、２個の重合性二重結合の間にエーテル性酸素原子が存在する場合は含フッ素脂肪族エーテル環構造が形成される。
【００２７】
含フッ素脂環構造を有する単量体を重合して得られる主鎖に含フッ素脂環構造を有する重合体は、ペルフルオロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール）（ＰＤＤと略称する）、ペルフルオロ（２−メチル−１，３−ジオキソール）、ペルフルオロ（２−エチル−２プロピル−１，３−ジオキソール）、ペルフルオロ（２，２−ジメチル−４メチル−１，３−ジオキソール）などのジオキソール環員炭素にフッ素、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基などのフッ素置換アルキル基を有するペルフルオロジオキソール類、ペルフルオロ（４−メチル−２−メチレン−１，３−ジオキソラン）（ＭＭＤと略称する）、ペルフルオロ（２−メチル−１，４−ジオキシン）などの含フッ素脂環構造を有する単量体を重合することにより得られる。
【００２８】
またこの単量体とＣ−Ｈ結合を含まない他のラジカル重合性単量体とを共重合させることにより得られた主鎖に含フッ素脂環構造を有する重合体も用いられる。他のラジカル重合性単量体の重合単位の割合が多くなると含フッ素重合体の光の透過性が低下する場合があるので、含フッ素重合体としては、含フッ素脂環構造を有する単量体の単独重合体やその単量体の重合単位の割合が７０モル％以上の共重合体が好ましい。
【００２９】
Ｃ−Ｈ結合を含まない他のラジカル重合性単量体としては、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ペルフルオロ（メチルビニルエーテル）などが挙げられる。
このようなタイプの市販の実質的にＣ−Ｈ結合を有さない非晶質の含フッ素重合体としては、上記ペルフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール重合体（商品名：テフロン（登録商標）ＡＦ：デュポン社製）、（商品名：ＨＹＦＬＯＮ ＡＤ：アウジモント社製）などがある。
【００３０】
また、２個以上の重合性二重結合を有する含フッ素単量体を環化重合して得られる、主鎖に含フッ素脂環構造を有する重合体は、特開昭６３−２３８１１１号公報、特開昭６３−２３８１１５号公報などにより知られている。すなわち、ペルフルオロ（３−オキサ−１，５−ヘキサジエン）、ペルフルオロ（３−オキサ−１，６−ヘプタジエン）（ＰＢＶＥと略称）などの単量体を環化重合することにより、またはこのような単量体とテトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ペルフルオロ（メチルビニルエーテル）などのＣ−Ｈ結合を含まない他のラジカル重合性単量体とを共重合させることにより主鎖に含フッ素脂環構造を有する重合体が得られる。上記ＰＢＶＥの環化重合では、２，６−位炭素の結合により前記式（Ｉ）で示される５員環エーテル構造を主鎖に有する重合単位が形成される。
【００３１】
また２個以上の重合性二重結合を有する含フッ素単量体としては、上記以外にもたとえばＰＢＶＥの飽和炭素に置換基を有する単量体も好ましく、具体的にペルフルオロ（４−メチル−３−オキサ−１，６−ヘプタジエン）（ＰＢＶＥ−４Ｍと略称）、ペルフルオロ（４−クロロ−３−オキサ−１，６−ヘプタジエン）（ＰＢＶＥ−４Ｃｌと略称）、ペルフルオロ（４−メトキシ−３−オキサ−１，６−ヘプタジエン）（ＰＢＶＥ−５ＭＯと略称）、ペルフルオロ（５−メチル−３−オキサ−１，６−ヘプタジエン）なども好ましい。他のラジカル重合性単量体の重合単位の割合が多くなると含フッ素重合体の光の透過性が低下する場合があるので、含フッ素重合体としては、２個以上の重合性二重結合を有する含フッ素単量体の単独重合体やその単量体の重合単位の割合が４０モル％以上の共重合体が好ましい。
このようなタイプの実質的にＣ−Ｈ結合を有さない非晶質の含フッ素重合体の市販品としては「サイトップ（登録商標）」（旭硝子社製）がある。
【００３２】
また、ペルフルオロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール）などの含フッ素脂環構造を有する単量体とペルフルオロ（３−オキサ−１，５−ヘキサジエン）、ペルフルオロ（３−オキサ−１，６−ヘプタジエン）（ＰＢＶＥ）などの２個以上の重合性二重結合を有する含フッ素単量体とを共重合させることによっても主鎖に含フッ素脂環構造を有する含フッ素重合体が得られる。この場合も組み合わせによっては光の透過性が低下する場合があるので、２個以上の重合性二重結合を有する含フッ素単量体の重合単位の割合が３０モル％以上の共重合体が好ましい。
【００３３】
含フッ素脂環構造を有する重合体は、主鎖に環構造を有する重合体が好適であるが、環構造を有する重合単位を２０モル％以上、好ましくは４０モル％以上含有するものが透明性、機械的特性等の面から好ましい。
【００３４】
また、含フッ素脂環構造を有する重合体はペルフルオロ重合体であることが好ましい。すなわち、炭素原子に結合する水素原子のすべてがフッ素原子に置換された重合体であることが好ましい。
しかし、ペルフルオロ重合体の一部のフッ素原子は塩素原子、重水素原子などの水素原子以外の原子に置換されていてもよい。塩素原子の存在は重合体の屈折率を高める効果を有することより、塩素原子を有する重合体は特に含フッ素重合体として使用できる。
【００３５】
上記含フッ素重合体は、光導波路が耐熱性を奏し、高温にさらされても軟化しにくくしたがって光の伝送性能が低下することなどのない十分な分子量を有することが望ましい。またこのような特性を発現するための含フッ素重合体の分子量は、溶融成形可能な分子量を上限とするが、３０℃ペルフルオロ（２−ブチルテトラヒドロフラン）（ＰＢＴＨＦ）中で測定される固有粘度［η］で、通常好ましくは０．１〜１ｄｌ／ｇ程度、より好ましくは０．２〜０．５ｄｌ／ｇ程度である。また該固有粘度に相当する数平均分子量は、通常１×１０４ 〜５×１０６ 程度、好ましくは５×１０４ 〜１×１０６ 程度である。
また上記含フッ素重合体は、成形性の点から、含フッ素重合体の２００〜３００℃で溶融した含フッ素重合体の溶融粘度は、１×１０２ 〜１×１０５ Ｐａ・ｓ程度であることが好ましい。
【００３６】
上記した含フッ素脂環構造を有する含フッ素重合体は、後述する含フッ素イミド環構造、含フッ素トリアジン環構造または含フッ素芳香族環構造を有する含フッ素重合体に比べ、熱延伸または溶融紡糸によりファイバ化加工してもポリマー分子が配向しにくく、したがって光の散乱を起しにくいなどの理由から特に好ましい。とりわけ含フッ素脂肪族エーテル環構造を有する含フッ素重合体が好ましい。
【００３７】
上記の主鎖に含フッ素脂環構造を有する含フッ素重合体は、本発明の好ましい含フッ素重合体であるが、前述したように本発明の含フッ素重合体はこれに限定されるものではない。
たとえば、特開平８−５８４８号公報に記載されている、実質的にＣ−Ｈ結合を有さない、主鎖に含フッ素脂環構造以外の含フッ素環構造を有する非結晶性の含フッ素重合体を使用することができる。具体的にはたとえば含フッ素イミド環構造、含フッ素トリアジン環構造、含フッ素芳香族環構造などの含フッ素環構造を主鎖に有する非結晶性の含フッ素重合体を使用することができる。これら重合体の溶融粘度あるいは分子量は、前記した主鎖に含フッ素脂環構造を有する含フッ素重合体のものと同等範囲にあるものが好ましい。
【００３８】
本発明の好ましい含フッ素重合体である含フッ素イミド環構造を主鎖に有する含フッ素重合体としては、具体的には下記の一般式で示される繰り返し単位を有するものが例示される。
【００３９】
【化２】
（上記式中、Ｒ１ は下記から選ばれ、
【化３】
Ｒ２ は下記から選ばれる。
【化４】
ここで、Ｒｆ はフッ素原子、パーフルオロアルキル基、パーフルオロアリール基、パーフルオロアルコキシ基、パーフルオロフェノキシ基から選ばれ、これらは各々同一であっても異なっていてもよい。Ｙは下記から選ばれる。
【化５】
ここで、Ｒ’ｆ はパーフルオロアルキレン基、パーフルオロアリーレン基から選ばれ、これらは各々同一であっても異なっていてもよい。ｒは１〜１０である。Ｙと２つのＲｆ が炭素をはさんで環を形成してもよく、その場合、環は飽和環でも不飽和環でもよい。）
【００４０】
さらに本発明では、含フッ素芳香族環構造を有する含フッ素重合体として、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステルなどの側鎖または主鎖に芳香環を有するポリマーのフッ素置換体が挙げられる。これらは全フッ素置換されたペルフルオロ体でもよく、フッ素置換残部を塩素などで置換したものでもよい。さらにトリフロロメタン置換基などを有していてもよい。
また上記含フッ素重合体中のフッ素原子は、屈折率を高めるために一部塩素原子で置換されていてもよい。さらに屈折率を高めるための物質を本発明の含フッ素重合体中に含ませてもよいが、コア全体で実質的にＣ−Ｈ結合を含まないことが肝要である。
【００４１】
光導波路は、クラッド部も上記の含フッ素重合体で製造されることが好ましい。コア部とクラッド部いずれも上記した含フッ素重合体で製造すれば、コアクラッド間の密着性が高く、またコア・クラッド間での界面不整が生じにくい。ただし、クラッド部の含フッ素重合体は、コア部の含フッ素重合体よりも低屈折率のものを選択することが必要である。ここで屈折率は、ナトリウムＤ線に対する屈折率であり、クラッド部の材料は、コア部の材料よりも屈折率が０．００１以上低いものを選択することが好ましい。
【００４２】
光導波路と光学的に接続する光ファイバは、上記した実質的にＣ−Ｈ結合を含まない非結晶性の含フッ素重合体を構成要素として含む光ファイバである。光ファイバは、実質的にＣ−Ｈ結合を含まない非結晶性の含フッ素重合体を構成要素として含む限り、その導波原理、構造等は特に制限されない。したがって、高屈折率のコア材料を、コア材料よりも低屈折率のクラッド材料で包囲したコアクラッド構造を有する光ファイバであってもよく、または低屈折率の空孔部を含む構造であって、全反射によって光が導波する全反射型導波型ホーリーファイバであってもよく、空孔部がフォトニック結晶構造を構成するように周期的に配列され、該配列の周期性をやぶる欠陥が存在することでフォトニックバンドギャップ理論により光を導波するフォトニックバンドギャップ光ファイバであってもよい。コアクラッド構造を有する光ファイバは、さらにコア部とクラッド部とで屈折率が段付きで変化するステップインデックス型（屈折率段階型）の光ファイバであってもよく、または軸心から円周方向に向かう半径方向で材料分布させることにより屈折率を減衰させた屈折率分布型であってもよい。これらの光ファイバの中でも、コアクラッド構造を有する光ファイバが、製造が容易であり、通常広く使用されているため好ましい。
また、光ファイバは、シングルモードのものであってもよく、または高次モードのものであってもよい。また、光ファイバは、複数のコアを含んだマルチコア光ファイバであってもよい。
【００４３】
上記いずれの導波原理の光ファイバであっても、コア部は、実質的にＣ−Ｈ結合を含まない非結晶性の含フッ素重合体で構成される。具体的には、上記したコアクラッド構造の光ファイバでは、少なくともコア部が実質的にＣ−Ｈ結合を含まない非結晶性の含フッ素重合体で構成される。上記した空孔を含む光ファイバでは、光ファイバ全体、または少なくとも空孔が存在することによって生じる全反射理論またはフォトニックバンドギャップ理論において、光が伝播すると想定される部分が、実質的にＣ−Ｈ結合を含まない含フッ素重合体で構成される。これにより、近赤外領域での吸収損失が抑制され、光伝送ユニット全体での伝送損失の抑制に寄与する。
非結晶性の含フッ素重合体の具体的な内容および好適な含フッ素重合体については、光導波路で説明した含フッ素重合体と同様である。
【００４４】
光ファイバにおいて、コア部以外の部分、たとえば、コアクラッド構造を有する光ファイバのクラッド部は、光ファイバに通常使用される材料から広く選択することができ、例えば、ガラス、石英等の無機系材料、ＰＭＭＡなどのアクリル系重合体、ポリカーボネート、ポリスチレン、ノルボルネン等の炭化水素系の重合体や、含フッ素重合体であってよい。ただし好ましくは、全体が、すなわち上記コアクラッド構造の光ファイバの場合には、クラッド部分も、実質的にＣ−Ｈ結合を含まない含フッ素重合体で構成される。
【００４５】
本発明の光伝送ユニットでは、光導波路のコア部の一方の端部、または両方の端部に光ファイバが光学的に接続されており、光ファイバを介して導波路への光の導入、または導波路からの光の取り出しが可能である。
図１に光導波路と光ファイバとが光学的に接続された本発明の光伝送ユニットの一例の斜視図を示し、図２に図１の光伝送ユニットの横断面図を示す。
図１および図２に示す光伝送ユニット１では、光導波路２の両端部に形成されたＶ字状の溝５、６に光ファイバ３、４がはめ込まれている。Ｖ字状の溝５、６にはめ込まれた光ファイバ３、４の端面は、それぞれ対向する光導波路２のコア部（図示してない）の端面と一致するように、端面同士が突き当てられている。すなわち、図１に示す光伝送ユニット１では、光導波路２のコア部と、光ファイバ３、４と端面同士で直接接続する。ここで、光導波路２のコア部の端面と、光ファイバ３、４の端面とは、単に突き当てられていてもよいが、より確実な接続を保障するため、光ファイバ３、４をＶ字状の溝５、６に接着剤等により接着してもよく、または光ファイバ３、４の端面と、光導波路２のコア部の端面とを接着剤等により接着してもよい。
本発明の光伝送ユニット１は、通常の光導波路における随意の構成要素である拡散板を含んでもよく、むしろ含むことが好ましい。
【００４６】
光導波路の端部と、光ファイバとの接続は、図１に示す方法が操作が容易であることから好ましいが、光を伝播する際に接続損失が少なく、光学的に両者を結合できる限りいずれの方法で接続してもよい。たとえば、入射ビームをレンズで光導波路の端面に集束して合わせて、光ファイバの端面と光導波路の端面とを直接結合する方法、光導波路上にプリズムをおき、プリズムから導波路への全反射臨界角を導波路の等価屈折率と合わせることにより、光ファイバと導波路とを接続するプリズム接続法、プリズム法とほぼ同様であるが、プリズムの代わりに回折格子を用いる回折格子法がある。
光導波路および光ファイバのどちらも上記した実質的にＣ−Ｈ結合を含まない含フッ素重合体で製造した場合、接続時に光導波路と光ファイバの接着性が優れている。
【００４７】
本発明の光伝送ユニットで使用する光導波路および光ファイバは、それぞれ通常の方法で製造することができる。
【００４８】
【実施例】
（合成例１） 重合体Ａ（ＰＢＶＥ）
内容積５Ｌのガラスフラスコにペルフルオロ（３−オキサ−１，６−ヘプタジエン（ＰＢＶＥ）（ＣＦ２ ＝ＣＦＯＣＦ２ ＣＦ２ ＣＦ＝ＣＦ２ ）を７５０ｇ、イオン交換水（以下水ともいう）を４ｋｇ、メタノールを２６０ｇ、及びジイソプロピルパーオキシジカーボネートを３．７ｇ仕込んだ。系内を窒素で置換した後、４０℃で２２時間懸濁重合を行い、数平均分子量約５×１０４ の重合体を６９０ｇ得た。この重合体をフッ素／窒素混合ガス（フッ素ガス濃度２０容量％）雰囲気中で２５０℃、５時間処理することにより光透過性及び熱安定性の良好な重合体（以下、重合体Ａという）を得た。重合体Ａの固有粘度［η］は、ＰＢＴＨＦ中３０℃で０．２５であった。重合体ＡのＴｇは１０８℃であり、室温では高い強度を有し、透明なガラス状の重合体であった。また屈折率は１．３４２であった。さらに、重合体Ａの１０ｇをペルフルオロトリブチルアミン９０ｇに溶解して、重合体Ａ溶液を調製した。
【００４９】
（合成例２） 重合体Ｂ（ＰＤＤ／ＴＦＥｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）
ペルフルオロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール（ＰＤＤ））とテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）を質量比８０：２０でＰＢＴＨＦを溶媒として用いてラジカル重合し、Ｔｇが１６０℃で数平均分子量が約１．７×１０５ の重合体を得た。この重合体をフッ素／窒素混合ガス（フッ素ガス濃度２０容量％）雰囲気中で２５０℃、５時間処理することにより光透過性及び熱安定性の良好な重合体（以下、重合体Ｂという）を得た。重合体Ｂは無色透明であり、屈折率は１．３０５であった。さらに、重合体Ｂの１０ｇをペルフルオロトリブチルアミン９０ｇに溶解して、重合体Ｂ溶液を調製した。
【００５０】
（合成例３） 重合体Ｃ（ＢＶＥ−４Ｍ）
ガラスアンプル中にペルフルオロ（４−クロロ−３−オキサ−１，６−ヘプタジエン（ＰＢＶＥ−４Ｍ）（（ＣＦ２ ＝ＣＦＣＦ２ ＣＦ（ＣＦ３ ）ＯＣＦ＝ＣＦ２ ）を２ｇとジイソプロピルパーオキシジカーボネートを６．２ｍｇ仕込み、液体窒素中で凍結、真空脱気後封管した。４０℃、２０時間オーブン中で加熱後、固化した内容物を取り出して、２００℃で１時間乾燥した。この重合体をフッ素／窒素混合ガス（フッ素ガス濃度２０容量％）雰囲気中で２５０℃、５時間処理することにより光透過性及び熱安定性の良好な重合体（以下、重合体Ｃという）を得た。重合体Ｃの一部をＰＢＴＨＦに溶解して固有粘度を測定したところ、０．４４であった。重合体の数平均分子量（Ｍｎ）は１３１５００であった。重合体の屈折率は１．３３、また、Ｔｇは１２４℃であった。本重合体の引張特性を測定したところ引張弾性率１４３０ＭＰａ、降伏応力３６ＭＰａ、破断伸度４．２％であった。また、回転式溶融粘弾性測定装置により２３０℃におけるゼロシェア粘度を測定したところ、８９０００Ｐａ・ｓであった。さらに、重合体Ｃの１０ｇをペルフルオロトリブチルアミン９０ｇに溶解して、重合体Ｃ溶液を調製した。
【００５１】
（合成例４） 重合体Ｄ（ＰＢＶＥ−４Ｃｌ）
ガラスアンプル中にペルフルオロ（４−クロロ−３−オキサ−１，６−ヘプタジエン）（ＢＶＥ−４Ｃｌ）（ＣＦ２ ＝ＣＦＯＣＦＣｌＣＦ２ ＣＦ＝ＣＦ２ ）を５ｇとジイソプロピルパーオキシジカーボネートを１２．５ｍｇ仕込み、液体窒素中で凍結、真空脱気後封管した。４０℃、２０時間オーブン中で加熱後、固化した内容物を取り出して、２００℃で１時間乾燥した。この重合体をフッ素／窒素混合ガス（フッ素ガス濃度２０容量％）雰囲気中で２５０℃、５時間処理することにより光透過性及び熱安定性の良好な重合体（以下、重合体Ｄという）を得た。重合体の一部をペンタフルオロプロパンに溶解して固有粘度を測定したところ、０．２０であった。この重合体の数平均分子量（Ｍｎ）は１２１５００であった。重合体の屈折率は１．３６９、また、Ｔｇは１２６℃であった。本重合体の引張特性を測定したところ引張弾性率１７００ＭＰａ、降伏応力５０ＭＰａ、降伏伸度３．８％であった。さらに、重合体Ｄの１０ｇをペルフルオロトリブチルアミン９０ｇに溶解して、重合体Ｄ溶液を調製した。
【００５２】
（合成例５）
重合体Ｂを２００℃のプレスにより厚み５０μｍ、１０ｃｍ角のフィルムを作製した。同様に重合体Ａをプレスして厚み１．２ｍｍ、５ｃｍ角のフィルムを作製し、重合体Ｂで重合体Ａのフィルムを上下に挟み込み、さらに２００℃のプレスで３枚のフィルムを熱融着した。できあがりのフィルムはコアとなる重合体Ａの厚みは９８０μｍであった。４ｃｍ角に切断し、各端面を研磨し、３層構造のシート形状をした光導波路Ｅを得た。
【００５３】
（合成例６）
厚み１ｍｍの石英板に重合体Ａ溶液をディップコートした後、温度２５０℃で６０分間加熱して、厚み１０μｍの重合体Ａのコーティングを施した。４ｃｍ角に切断し、各端面を研磨し、光導波路Ｆを得た。
【００５４】
（合成例７）
シリコン基板上にスピンコート法で重合体Ｃ溶液を塗工し、温度２５０℃で６０分間加熱して、これを繰り返して５０μｍ厚のクラッド部（下部クラッド部）を形成し、重合体Ｃ塗布基板を得た。この基板上に重合体Ｄ溶液をスピンコートし、温度２５０℃で６０分間加熱し、この操作を繰り返して重合体Ｄの厚さ５０μｍの層を形成し、次いでレジストを重合体Ｄの層上にＹ字状に塗布し、プリベーク、露光、現像、アフターベークを行い。重合体Ｄの層上にＹ字にパターニングされたレジスト層を得た。レジスト層に保護されていない重合体Ｄの層をドライエッチングにより除去し、残ったレジストをウエットエッチングにて除去することでＹ字状のコア部を形成し、この上に重合体Ｃ溶液を用いて前記下部クラッド部形成と同様にしてクラッド部（上部クラッド部）を形成し光導波路Ｇを得た。この光導波路において、クラッド部、コア部の屈折率は、それぞれ１．３２８、１．３６９であった。この光導波路に、半導体レーザの光源を用いて光導波路の伝搬損失を測定したところ、波長６５０ｎｍの光で０．１ｄＢ／ｃｍ以下、波長１３００ｎｍの光で０．１１ｄＢ／ｃｍ、波長１５５０ｎｍの光で０．１７ｄＢ／ｃｍであり、可視光から紫外光までの光を良好に伝達できる光導波路であった。
【００５５】
（合成例８）
重合体Ｂのみからなる中空円筒管を溶融成形により作成し、この円筒管中空部に円柱状に成形した重合体Ａを挿入し２３０℃に加熱して合体させることにより中実のプリフォームを得た。このプリフォームを２５０℃で溶融紡糸することによりステップインデックス型の光ファイバーを紡糸した。得られた光ファイバーＨの外径は１０００μｍ、コア径は９８０μｍであった。光ファイバーＨの光伝送特性は、６５０ｎｍで６２／ｋｍ、８５０ｎｍで２０／ｋｍ、１３００ｎｍで２２Ｂ／ｋｍであり、可視光から近赤外光までの光を良好に伝達できる光ファイバーであることを確かめた。
【００５６】
（合成例９）
重合体Ａおよびペルフルオロ（１，３，５−トリフェニルベンゼン）の混合物［後者を混合物中１０重量％含む］をガラス封管中に仕込み、２５０℃で溶融成形し円柱状の成形体ａを得た。成形体ａの屈折率は１．３６５、Ｔｇは８０℃であった。
次に、重合体Ａのみからなる中空円筒管を溶融成形により作成し、この円筒管中空部に成形体ａを挿入し２００℃に加熱して合体させることにより中実のプリフォームを得た。このプリフォームを２３０℃で溶融紡糸することにより屈折率が中心部から周辺部に向かって徐々に低下する屈折率分布型の光ファイバＩが得られた。コア径は５０μｍであった。光ファイバＩの光伝送特性は、６５０ｎｍで６３ｄＢ／ｋｍ、８５０ｎｍで２３ｄＢ／ｋｍ、１３００ｎｍで２０ｄＢ／ｋｍであり、可視光から近赤外光までの光を良好に伝達できる光ファイバであることを確かめた。
【００５７】
（実施例１）
光導波路Ｅの両端部に各々４本のＶ字状の溝を形成し、各溝に対応するように、一方の端部につき４本の光ファイバＨをＶ字状の溝にはめ込んで、光導波路の端面と、光ファイバの端面と拡散板を介して接続した。ファイバの長さは１０ｍであった。一方の端面側（入射側）のファイバ１本から８５０ｎｍの信号を送ると、他方の端面側（出射側）の４本各々にほぼ同じ強度の信号が送られていることを確認した。また、この光ユニットの挿入損失を測定したところ、各々のファイバで２〜２．５ｄＢと損失が低いことを確認した。
【００５８】
（実施例２）
光導波路Ｆの両端部に各々４本のＶ字状の溝を形成し、各溝に対応するように、一方の端部につき４本の光ファイバＨをＶ字状の溝にはめ込んで、光導波のコア部の端面と、光ファイバの端面とを拡散板を介して接続した。ファイバの長さは１０ｍであった。一方の端面側（入射側）のファイバ１本から８５０ｎｍの信号を送ると、他方の端面側（出射側）の４本各々にほぼ同じ強度の信号が送られていることを確認した。また、この光ユニットの挿入損失を測定したところ、各々のファイバで３〜３．５ｄＢと損失が低いことを確認した。
【００５９】
（実施例３）
光導波路Ｇの一方の端部（Ｙ字状のコア部の枝分かれしている側（入射側））に２本、別の一方の端部（（Ｙ字状のコア部の枝分かれしていない側（出射側））に１本のＶ字状の溝を形成し、各Ｖ字状の溝に対応するように、入射側端部に２本、出射側端部に１本の光ファイバＩをＶ字状の溝にはめ込んで、光導波路のコア部の端面と、光ファイバの端面とを端面同士をつきあわせて接続した。ファイバの長さは１００ｍである。入射側の各々のファイバから７８０ｎｍと８５０ｎｍの光を入射し、出射側のファイバ出口で伝送損失を測定したところ、２波長が合波され、また、挿入損失が１．２ｄＢと低いことを確認した。
【００６０】
（比較例）
光ファイバとしてコア径９８０μｍのＰＭＭＡ製のステップインデックス型光ファイバを用いた以外には、実施例１と同様の実験を行った。この光ユニットの挿入損失を８５０ｎｍの波長で測定したところ、各々のファイバで１０〜１５ｄＢと損失が大きかった。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の光伝送ユニットは、光導波路のコアにガラスや石英、または実質的にＣ−Ｈ結合を含まない非結晶性の含フッ素重合体を用いることにより、近赤外領域の吸収損失を抑え、また、該導波路への光の導入および、光の取出しに実質的にＣ−Ｈ結合を含まない非結晶性の含フッ素重合体を成分として含む光ファイバを光学的に接続することにより、近赤外領域での光の吸収を抑え、また、含フッ素重合体特有の低屈折率のため、端面反射が低減することにより光導波路と光ファイバを組み合わせた光伝送ユニット全体としての光のロスを低減することができる。
本発明の光伝送ユニットにおいて、光導波路および光ファイバの両方を実質的にＣ−Ｈ結合を含まない非結晶性の含フッ素重合体で製造すれば、光導波路と光ファイバとの接着性が優れている。
本発明の光伝送ユニットは、光シートバスや光バックプレーンバスを用いた光分岐または光分配コネクタ、光スイッチ、波長選択装置、光集積回路等の共有キャッシュメモリ等、半導体の基板上に設けられる光機能装置の基本要素として好適に使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光伝送ユニットの１例を示す斜視図である。
【図２】図１に示す光伝送ユニットの横断面図である。
【符号の簡単な説明】
１ 光伝送ユニット
２ 光導波路
３，４ 光ファイバ
５，６ Ｖ字状の溝[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical transmission unit in which an optical waveguide and an optical fiber are optically connected. Specifically, the present invention relates to an optical transmission unit having both high transparency and heat resistance in the near-infrared region, which has been difficult to realize with conventional optical transmission units. The optical transmission unit of the present invention is suitable for optical demultiplexing and optical multiplexing using an optical waveguide, particularly an optical sheet bus or an optical backplane bus.
[0002]
[Prior art]
An optical sheet bus, an optical backplane unit, and the like that are constituent elements of an optical functional device are optically connected to an optical waveguide that forms an optical transmission path and an optical waveguide. And an optical fiber used for extraction.
Conventionally, as an optical waveguide material, it is necessary to have excellent optical transmission characteristics, mechanical characteristics, weather resistance, etc., and easy processing, so that inorganic materials such as glass and quartz, Acrylic polymers such as polymethyl methacrylate (PMMA), plastics having excellent light transmission characteristics such as polycarbonate, polyethylene, polystyrene, polyimide, norbornene are used. Among these, plastic optical waveguides are attracting attention because they are easy to handle and easy to process. Among the above-mentioned materials, acrylic optical waveguides such as polymethyl methacrylate (PMMA) are attracting attention. An optical waveguide having a polymer base as a core is widely used. Further, Patent Document 1 discloses an optical waveguide having a fluoropolymer core as such a plastic optical waveguide.
[0003]
Conventional optical fiber materials are also the same as those used for optical waveguides. In particular, optical fibers are required to have excellent flexibility due to their characteristics. And many plastic optical fibers are actually used. As optical fibers made of plastic, those made of acrylic polymers such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate, polyethylene, polystyrene, polyimide, norbornene, etc. are known, and among these, polymethyl methacrylate ( Optical waveguides and optical fibers having an acrylic polymer such as PMMA) as a core are widely used.
[0004]
In optical sheet buses and optical backplane buses, various methods have been studied and put into practical use as methods for optically connecting an optical waveguide and an optical fiber. The simplest and most common method is, for example, a patent. As disclosed in Document 2, an optical fiber is inserted into a V-groove formed on an extension line of an optical waveguide, and fixed so that one end surface of the optical fiber and the end surface of the optical waveguide are opposed to each other.
[0005]
Acrylic polymers such as PMMA are widely used as optical fiber materials as described above because they have excellent optical properties, excellent balance between mechanical properties and heat resistance, and excellent weather resistance. . However, an optical fiber made of an acrylic polymer such as PMMA has a problem in optical transmission because of a large transmission loss in the near infrared region due to absorption of stretching vibration overtone of C—H bond.
For this reason, it has been attempted to fabricate an optical fiber with a plastic material substantially free of C—H bonds. For example, by replacing C—H bonds in an organic polymer with C—F bonds, Patent Documents 3 and 4 disclose optical fibers made of a fluoropolymer substantially free of C—H bonds.
However, there is no example in which such an optical fiber made of a fluoropolymer is optically connected to an optical waveguide, and an optical transmission unit having excellent optical transmission characteristics as a whole unit including the optical waveguide and the optical fiber. Is not known so far.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2000-81519 A
[Patent Document 2]
JP-A-5-188234
[Patent Document 3]
JP-A-4-1704
[Patent Document 4]
JP-A-8-5848
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In order to solve the above problem, an object of the present invention is to provide an optical transmission unit having excellent optical transmission characteristics as a whole unit including an optical waveguide and an optical fiber.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has a core portion provided on a substrate, having both end portions and extending therebetween, and lower than the core portion formed around the core portion. An optical waveguide having a cladding portion made of a refractive index material;
An optical fiber comprising an amorphous fluoropolymer substantially free of C—H bonds, which is optically connected to one or both ends of the core of the optical waveguide, as a constituent element An optical transmission unit is provided.
[0009]
In the optical transmission unit according to the present invention, the optical waveguide is formed on the flat film-shaped first clad portion formed on the substrate, the core portion formed on the first clad, and the core portion. It is preferable that the optical waveguide has a sheet shape with a three-layer structure constituted by the flat film-like second clad.
The optical transmission unit of the present invention has a structure in which a plurality of sheet-shaped optical waveguides are stacked, and one or both ends of the core portion of each optical waveguide do not include C—H bonds. An optical fiber having a crystalline fluoropolymer as a constituent element may be optically connected.
[0010]
In the optical transmission unit of the present invention, it is preferable that the core part and the clad part of the optical waveguide are made of an amorphous fluoropolymer having substantially different refractive indexes and not containing C—H bonds.
[0011]
In the optical transmission unit of the present invention, the optical fiber is preferably a step index type optical fiber.
In the optical transmission unit of the present invention, the optical fiber is preferably a gradient index optical fiber.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The optical transmission unit of the present invention includes an optical waveguide and an optical fiber that is optically connected to the optical waveguide and introduces light into the optical waveguide or extracts light from the optical waveguide.
[0013]
In the present invention, an optical waveguide is a basic component of an optical functional device provided on a semiconductor substrate such as a quartz glass substrate or a silicon substrate, and can constitute various passive optical components. Therefore, in a general sense, the optical waveguide includes an optical fiber. However, the optical waveguide in the present invention does not include an optical fiber, and is not substantially deformed in shape, such as a sheet-shaped optical waveguide described later. Point to. The optical waveguide has both end portions, and has a core portion extending therebetween and a clad portion formed around the core portion.
Since light propagates through the core portion, the optical waveguide needs to be manufactured from a material having a lower refractive index than the core portion. Thereby, the light propagating through the waveguide is confined in the core portion of the waveguide. Optical waveguides are classified according to their functions into those that do not involve modulation such as optical multiplexers and demultiplexers, and those that involve modulation such as optical modulators, optical switches, wavelength selection devices, and optical integrated circuits.
[0014]
The optical waveguide is usually a flat film-like first clad portion formed on a substrate, a core portion formed on the first clad portion, and a flat film-like shape formed on the core portion. A slab type optical waveguide having a structure in which a core portion is sandwiched from above and below by a clad portion with a sheet shape of a three-layer structure composed of a second clad portion as a basic unit. In the case of such a slab type, as an optical sheet bus or an optical backplane bus, it is suitable for many-to-many multi-node communication, broadcast communication, or an optical multiplexer / demultiplexer.
[0015]
An optical waveguide having such a sheet shape has a single core portion in which one entire flat membrane layer is sandwiched between upper and lower cladding portions, and light incident from one end is diffused It may be configured to diffuse and propagate in the core portion by total reflection, but a single or plural core portions having a curved line or a straight line are formed in one flat film-like layer, and each core portion becomes a cladding portion. The structure enclosed may be sufficient. As described above, as a method of forming the core portion in one layer of the flat film, a clad portion is formed on a flat substrate, and after forming the core portion on the clad portion, an unnecessary portion of the core portion is removed. By removing by etching and forming the clad portion on the remaining core portion, the periphery of the core portion can be surrounded by the clad portion.
In the above configuration, the core portion may extend linearly between both end portions of the optical waveguide, but may be a curved line. Moreover, it may have a branch in the middle and may be divided into one core part to several core parts.
Either or both ends of the core part are optically connected to an optical fiber at one or both ends, so that an incident part for introducing light into the optical waveguide or an outgoing part for extracting light from the optical waveguide Make.
[0016]
The optical transmission unit of the present invention has a single-layer optical transmission path composed of the above-described sheet-shaped optical waveguide and an optical fiber optically connected to one or both ends of the optical waveguide. It is possible to have a plurality of optical transmission lines in the vertical direction by stacking a plurality of sheet-shaped optical waveguides each having an optical fiber optically connected to one or both ends. A laminated optical transmission unit may be used. In such a laminated optical transmission unit, it is not necessary to laminate the above-described three-layer sheet-shaped optical waveguide as it is, and the optical waveguide can be laminated so that the clad-core-clad unit is repeated. That's fine.
[0017]
In the optical transmission unit of the present invention, the optical waveguide may have another shape. For example, the optical waveguide may be a buried type having a structure in which a clad surrounds a quadrangular or circular cross section, or a ridge type.
[0018]
In the present invention, the material of the optical waveguide widely includes materials that can be used as the material of the optical waveguide as long as the cladding portion is a material having a lower refractive index than that of the core portion, for example, an inorganic material such as glass or quartz. It may be an acrylic polymer such as PMMA, or a hydrocarbon polymer such as polycarbonate, polyethylene, polystyrene, polyimide, norbornene. However, in order to prevent wavelength absorption due to vibration and bending motion of C—H bonds, it is preferable that at least the core portion is a material that does not substantially contain C—H bonds. As such a material that does not substantially contain C—H bonds, specifically, a C—H bond in which a C—H bond in a polymer of glass, quartz, or an organic compound is substituted with fluorine is used. Is a non-crystalline fluorine-containing polymer.
[0019]
In the present invention, among the materials that do not substantially contain a C—H bond, an amorphous fluoropolymer that does not substantially contain a C—H bond is preferable from the viewpoint of handleability and moldability. In the present invention, the fluorine-containing polymer is not particularly limited as long as it is an amorphous fluorine-containing polymer having substantially no C—H bond, but preferably contains a fluorine-containing ring structure. Specific examples of the fluorine-containing ring structure include a fluorine-containing alicyclic structure that may contain a ring-membered ether bond (hereinafter sometimes simply referred to as a fluorine-containing alicyclic structure), a fluorine-containing imide ring structure, and a fluorine-containing triazine. Examples thereof include a ring structure or a fluorine-containing aromatic ring structure.
[0020]
Among the fluorine-containing ring structures, a fluorine-containing alicyclic structure and a fluorine-containing polyimide ring structure which may contain a ring member ether bond are preferable, and the former is more preferable.
In particular, a fluorine-containing polymer having the above-mentioned fluorine-containing ring structure in the main chain is preferable, and further, a main chain constituent unit containing the ring structure is preferably a polymer that can be melt-molded by forming a linear structure. . In particular, a fluorinated polymer having a fluorinated alicyclic structure in the main chain is preferred.
First, the fluorine-containing polymer having a fluorine-containing alicyclic structure in the main chain, which is a particularly preferable fluorine-containing polymer, will be specifically described below.
[0021]
The fluorinated polymer having a fluorinated alicyclic structure in the main chain is a fluorinated polymer having a main chain composed of a chain of carbon atoms and having a fluorinated alicyclic structure in the main chain.
Having a fluorine-containing alicyclic structure in the main chain means that one or more of the carbon atoms constituting the alicyclic ring are carbon atoms in the carbon chain constituting the main chain, and at least a part of the carbon atoms constituting the alicyclic ring It has a structure in which a fluorine atom or a fluorine-containing group is bonded to.
[0022]
Examples of the main chain structural unit having a fluorinated alicyclic structure that is a preferred embodiment of the fluorinated polymer according to the present invention include the following structures.
[Chemical 1]
[0023]
In the above formulas, l is 0-5, m is 0-4, n is 0-1, 1 + m + n is 1-6, o, p, q are 0-5, o + p + q is 1-6, R 1 , R 2 And R 3 Are each independently F, Cl, CF 3 , C 2 F 5 , C 3 F 7 Or OCF 3 And X 1 And X 2 Is independently F or Cl.
[0024]
As a polymer having a fluorine-containing alicyclic structure, specifically,
(I) Monomer having a fluorinated alicyclic structure (a monomer having a polymerizable double bond between a carbon atom constituting the ring and a carbon atom not constituting the ring, or between two carbon atoms constituting the ring A polymer obtained by polymerizing a monomer having a polymerizable double bond with
(Ii) A polymer having a fluorinated alicyclic structure in the main chain obtained by cyclopolymerizing a fluorinated monomer having two or more polymerizable double bonds is preferred.
[0025]
The monomer having a fluorinated alicyclic structure is preferably a monomer having one polymerizable double bond, and the fluorinated monomer capable of cyclopolymerization has two polymerizable double bonds. And a monomer having no fluorine-containing alicyclic structure is preferred.
Hereinafter, a copolymerizable monomer other than a fluorine-containing monomer that can be cyclopolymerized with a monomer having a fluorine-containing alicyclic structure is referred to as “another radical polymerizable monomer”.
[0026]
The carbon atom constituting the main chain of the fluoropolymer is composed of two carbon atoms of the polymerizable double bond of the monomer. Accordingly, in a monomer having a fluorine-containing alicyclic structure having one polymerizable double bond, one or both of the two carbon atoms constituting the polymerizable double bond are atoms constituting the alicyclic ring. It becomes. A fluorine-containing monomer having no alicyclic ring and having two polymerizable double bonds is composed of one carbon atom of one polymerizable double bond and one of the other polymerizable double bonds. Carbon atoms combine to form a ring. When an alicyclic ring is formed by two bonded carbon atoms and atoms between them (excluding side chain atoms), and an etheric oxygen atom exists between the two polymerizable double bonds A fluorine-containing aliphatic ether ring structure is formed.
[0027]
A polymer having a fluorinated alicyclic structure in the main chain obtained by polymerizing a monomer having a fluorinated alicyclic structure is perfluoro (2,2-dimethyl-1,3-dioxole) (abbreviated as PDD). Dioxoles such as perfluoro (2-methyl-1,3-dioxole), perfluoro (2-ethyl-2propyl-1,3-dioxole), perfluoro (2,2-dimethyl-4methyl-1,3-dioxole) Perfluorodioxoles having a fluorine-substituted alkyl group such as fluorine, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, heptafluoropropyl group, etc. on ring member carbon, perfluoro (4-methyl-2-methylene-1,3-dioxolane) (Abbreviated as MMD), having a fluorine-containing alicyclic structure such as perfluoro (2-methyl-1,4-dioxin) Obtained by polymerization of a monomer.
[0028]
A polymer having a fluorinated alicyclic structure in the main chain obtained by copolymerizing this monomer and another radical polymerizable monomer not containing a C—H bond is also used. As the ratio of the polymerization units of other radical polymerizable monomers increases, the light transmittance of the fluorinated polymer may decrease. Therefore, the fluorinated polymer may be a monomer having a fluorinated alicyclic structure. Homopolymers and copolymers having a monomer unit ratio of 70 mol% or more are preferred.
[0029]
Examples of other radically polymerizable monomers that do not contain a C—H bond include tetrafluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, and perfluoro (methyl vinyl ether).
As this type of commercially available amorphous fluorine-containing polymer having substantially no C—H bond, the perfluoro-2,2-dimethyl-1,3-dioxole polymer (trade name: Teflon) is used. (Registered trademark) AF: manufactured by DuPont) and (trade name: HYFLON AD: manufactured by Augmont).
[0030]
Further, a polymer having a fluorinated alicyclic structure in the main chain obtained by cyclopolymerizing a fluorinated monomer having two or more polymerizable double bonds is disclosed in JP-A-63-238111, This is known from Japanese Patent Laid-Open No. 63-238115. That is, by cyclopolymerizing monomers such as perfluoro (3-oxa-1,5-hexadiene) and perfluoro (3-oxa-1,6-heptadiene) (abbreviated as PBVE), Fluorine-containing alicyclic structure is formed in the main chain by copolymerizing the monomer with other radical polymerizable monomer not containing C—H bond such as tetrafluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, and perfluoro (methyl vinyl ether). The polymer which has is obtained. In the cyclopolymerization of PBVE, a polymer unit having a 5-membered ring ether structure represented by the above formula (I) in the main chain is formed by the 2,6-position carbon bond.
[0031]
Further, as the fluorine-containing monomer having two or more polymerizable double bonds, in addition to the above, for example, a monomer having a substituent on a saturated carbon of PBVE is also preferable. Specifically, perfluoro (4-methyl-3 -Oxa-1,6-heptadiene) (abbreviated as PBVE-4M), perfluoro (4-chloro-3-oxa-1,6-heptadiene) (abbreviated as PBVE-4Cl), perfluoro (4-methoxy-3-oxa -1,6-heptadiene) (abbreviated as PBVE-5MO), perfluoro (5-methyl-3-oxa-1,6-heptadiene), and the like are also preferable. Since the light transmittance of the fluoropolymer may decrease when the ratio of the polymerization units of other radical polymerizable monomers increases, the fluoropolymer has two or more polymerizable double bonds. A homopolymer of a fluorine-containing monomer having a copolymer or a copolymer having a polymerization unit ratio of 40 mol% or more is preferable.
A commercially available product of this type of amorphous fluoropolymer having substantially no C—H bond is “Cytop (registered trademark)” (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.).
[0032]
Further, monomers having a fluorinated alicyclic structure such as perfluoro (2,2-dimethyl-1,3-dioxole), perfluoro (3-oxa-1,5-hexadiene), perfluoro (3-oxa-1, A fluorine-containing polymer having a fluorine-containing alicyclic structure in the main chain can also be obtained by copolymerizing with a fluorine-containing monomer having two or more polymerizable double bonds such as 6-heptadiene) (PBVE). . Also in this case, since the light transmittance may be lowered depending on the combination, a copolymer having a proportion of polymer units of a fluorine-containing monomer having two or more polymerizable double bonds is preferably 30 mol% or more. .
[0033]
The polymer having a fluorine-containing alicyclic structure is preferably a polymer having a ring structure in the main chain, but a polymer containing a polymer unit having a ring structure is 20 mol% or more, preferably 40 mol% or more is transparent. From the standpoint of mechanical properties and the like.
[0034]
The polymer having a fluorinated alicyclic structure is preferably a perfluoropolymer. That is, a polymer in which all hydrogen atoms bonded to carbon atoms are substituted with fluorine atoms is preferable.
However, some fluorine atoms of the perfluoropolymer may be substituted with atoms other than hydrogen atoms such as chlorine atoms and deuterium atoms. Since the presence of chlorine atoms has the effect of increasing the refractive index of the polymer, the polymer having chlorine atoms can be used as a fluorine-containing polymer.
[0035]
It is desirable that the fluoropolymer has a sufficient molecular weight such that the optical waveguide has heat resistance and is not easily softened even when exposed to high temperatures, and therefore does not deteriorate the light transmission performance. In addition, the molecular weight of the fluoropolymer for expressing such properties is limited to the molecular weight that can be melt-molded, but the intrinsic viscosity [η measured in 30 ° C. perfluoro (2-butyltetrahydrofuran) (PBTHF) [η ], Preferably about 0.1 to 1 dl / g, more preferably about 0.2 to 0.5 dl / g. The number average molecular weight corresponding to the intrinsic viscosity is usually 1 × 10 4 ~ 5x10 6 Degree, preferably 5 × 10 4 ~ 1x10 6 Degree.
Further, from the viewpoint of moldability, the fluorine-containing polymer melted at 200 to 300 ° C. has a melt viscosity of 1 × 10 2 ~ 1x10 5 It is preferably about Pa · s.
[0036]
The fluorine-containing polymer having the above-described fluorine-containing alicyclic structure is obtained by hot drawing or melt spinning as compared with a fluorine-containing polymer having a fluorine-containing imide ring structure, a fluorine-containing triazine ring structure or a fluorine-containing aromatic ring structure which will be described later. It is particularly preferable for the reason that the polymer molecules are difficult to be oriented even when the fiber is processed, and therefore light scattering is difficult to occur. In particular, a fluorine-containing polymer having a fluorine-containing aliphatic ether ring structure is preferable.
[0037]
The fluorine-containing polymer having a fluorine-containing alicyclic structure in the main chain is a preferable fluorine-containing polymer of the present invention, but as described above, the fluorine-containing polymer of the present invention is not limited thereto. .
For example, as described in JP-A-8-5848, an amorphous fluorine-containing heavy having substantially no CH bond and having a fluorine-containing ring structure other than the fluorine-containing alicyclic structure in the main chain. Coalescence can be used. Specifically, for example, an amorphous fluorine-containing polymer having a fluorine-containing ring structure such as a fluorine-containing imide ring structure, a fluorine-containing triazine ring structure, or a fluorine-containing aromatic ring structure in the main chain can be used. These polymers preferably have a melt viscosity or molecular weight in the same range as that of the fluorinated polymer having a fluorinated alicyclic structure in the main chain.
[0038]
Specific examples of the fluorinated polymer having a fluorinated imide ring structure in the main chain as a preferred fluorinated polymer of the present invention include those having a repeating unit represented by the following general formula.
[0039]
[Chemical formula 2]
(In the above formula, R 1 Is chosen from:
[Chemical 3]
R 2 Is selected from:
[Formula 4]
Where R f Is selected from a fluorine atom, a perfluoroalkyl group, a perfluoroaryl group, a perfluoroalkoxy group, and a perfluorophenoxy group, which may be the same or different. Y is selected from the following.
[Chemical formula 5]
Where R ' f Are selected from a perfluoroalkylene group and a perfluoroarylene group, which may be the same or different. r is 1-10. Y and two R f May form a ring with carbon interposed therebetween, in which case the ring may be a saturated ring or an unsaturated ring. )
[0040]
Furthermore, in the present invention, examples of the fluorinated polymer having a fluorinated aromatic ring structure include a fluorine-substituted product of a polymer having an aromatic ring in the side chain or main chain, such as polystyrene, polycarbonate, and polyester. These may be perfluoro compounds substituted with all fluorine, or may be those obtained by replacing the fluorine substitution residue with chlorine or the like. Further, it may have a trifluoromethane substituent.
In addition, the fluorine atoms in the fluoropolymer may be partially substituted with chlorine atoms in order to increase the refractive index. Further, a substance for increasing the refractive index may be included in the fluoropolymer of the present invention, but it is important that the entire core is substantially free of C—H bonds.
[0041]
It is preferable that the optical waveguide is also made of the above fluoropolymer in the clad portion. If both the core part and the clad part are made of the above-mentioned fluoropolymer, the adhesion between the core and the clad is high, and the interface irregularity between the core and the clad hardly occurs. However, it is necessary to select a fluoropolymer having a lower refractive index than the fluoropolymer in the core as the fluoropolymer in the cladding. Here, the refractive index is a refractive index with respect to the sodium D line, and it is preferable to select a material having a refractive index lower by 0.001 or more than the material of the core part as the material of the cladding part.
[0042]
An optical fiber that is optically connected to the optical waveguide is an optical fiber that includes the above-described amorphous fluoropolymer substantially free of C—H bonds as a constituent element. As long as the optical fiber includes an amorphous fluoropolymer substantially free of C—H bonds as a constituent element, the guiding principle, structure, etc. thereof are not particularly limited. Therefore, it may be an optical fiber having a core cladding structure in which a core material having a high refractive index is surrounded by a cladding material having a lower refractive index than the core material, or a structure including a hole portion having a low refractive index. The defect may be a total reflection type waveguide holey fiber in which light is guided by total reflection, and the holes are periodically arranged so as to form a photonic crystal structure, and the periodicity of the arrangement is interrupted. May be a photonic band gap optical fiber that guides light according to the photonic band gap theory. The optical fiber having a core-clad structure may be a step index type (refractive index step-type) optical fiber in which the refractive index changes stepwise between the core part and the clad part, or from the axis to the circumferential direction. A refractive index distribution type in which the refractive index is attenuated by distributing the material in the radial direction toward the surface may be used. Among these optical fibers, an optical fiber having a core clad structure is preferable because it is easy to manufacture and is generally widely used.
The optical fiber may be a single mode or a higher mode. The optical fiber may be a multi-core optical fiber including a plurality of cores.
[0043]
In any optical fiber based on the above-described waveguide principle, the core portion is formed of an amorphous fluoropolymer that does not substantially contain a C—H bond. Specifically, in the optical fiber having the above-described core-clad structure, at least the core portion is composed of an amorphous fluoropolymer that does not substantially contain C—H bonds. In the optical fiber including the above-described hole, in the total reflection theory or the photonic band gap theory generated by the entire optical fiber, or at least the presence of the hole, the portion assumed to propagate light is substantially C−. It is comprised with the fluorine-containing polymer which does not contain an H bond. Thereby, the absorption loss in the near infrared region is suppressed, which contributes to the suppression of the transmission loss in the entire optical transmission unit.
The specific contents of the non-crystalline fluoropolymer and the preferred fluoropolymer are the same as the fluoropolymer described in the optical waveguide.
[0044]
In the optical fiber, the portion other than the core portion, for example, the cladding portion of the optical fiber having a core cladding structure, can be widely selected from materials usually used for optical fibers, for example, inorganic materials such as glass and quartz. An acrylic polymer such as PMMA, a hydrocarbon polymer such as polycarbonate, polystyrene, norbornene, or a fluorine-containing polymer may be used. However, preferably, in the case of the optical fiber having the above-described core clad structure as a whole, the clad portion is also made of a fluorine-containing polymer that does not substantially contain C—H bonds.
[0045]
In the optical transmission unit of the present invention, an optical fiber is optically connected to one or both ends of the core portion of the optical waveguide, and the introduction of light into the waveguide via the optical fiber, or Light can be extracted from the waveguide.
FIG. 1 shows a perspective view of an example of an optical transmission unit of the present invention in which an optical waveguide and an optical fiber are optically connected, and FIG. 2 shows a cross-sectional view of the optical transmission unit of FIG.
In the optical transmission unit 1 shown in FIGS. 1 and 2, optical fibers 3 and 4 are fitted in V-shaped grooves 5 and 6 formed at both ends of the optical waveguide 2. The end faces of the optical fibers 3 and 4 fitted in the V-shaped grooves 5 and 6 are abutted against each other so that the end faces of the core portions (not shown) of the optical waveguide 2 facing each other coincide with each other. ing. That is, in the optical transmission unit 1 shown in FIG. 1, the core portion of the optical waveguide 2 and the optical fibers 3 and 4 and the end faces are directly connected. Here, the end face of the core portion of the optical waveguide 2 and the end faces of the optical fibers 3 and 4 may be simply abutted, but in order to ensure a more reliable connection, the optical fibers 3 and 4 are V-shaped. Alternatively, the end surfaces of the optical fibers 3 and 4 and the end surface of the core portion of the optical waveguide 2 may be bonded together with an adhesive or the like.
The optical transmission unit 1 of the present invention may include a diffusion plate, which is an optional component in a normal optical waveguide, but it is preferable to include it.
[0046]
The connection between the end of the optical waveguide and the optical fiber is preferable because the method shown in FIG. 1 is easy to operate. However, as long as the connection loss is small when light is propagated and both can be optically coupled, You may connect by the method of. For example, the incident beam is focused on the end face of the optical waveguide by a lens and combined to directly connect the end face of the optical fiber and the end face of the optical waveguide. A prism is placed on the optical waveguide, and total reflection from the prism to the waveguide By matching the critical angle with the equivalent refractive index of the waveguide, the prism connection method for connecting the optical fiber and the waveguide is almost the same as the prism method, but there is a diffraction grating method using a diffraction grating instead of the prism.
When both the optical waveguide and the optical fiber are made of the above-mentioned fluoropolymer substantially free of C—H bonds, the adhesion between the optical waveguide and the optical fiber is excellent at the time of connection.
[0047]
The optical waveguide and the optical fiber used in the optical transmission unit of the present invention can be manufactured by ordinary methods.
[0048]
【Example】
(Synthesis Example 1) Polymer A (PBVE)
Perfluoro (3-oxa-1,6-heptadiene (PBVE) (CF 2 = CFOCF 2 CF 2 CF = CF 2 ), 750 g of ion-exchanged water (hereinafter also referred to as water), 260 g of methanol, and 3.7 g of diisopropyl peroxydicarbonate. After the system was replaced with nitrogen, suspension polymerization was performed at 40 ° C. for 22 hours, and the number average molecular weight was about 5 × 10. 4 690 g of this polymer was obtained. By treating this polymer in a fluorine / nitrogen mixed gas (fluorine gas concentration: 20% by volume) atmosphere at 250 ° C. for 5 hours, a polymer having good light transmission and thermal stability (hereinafter referred to as polymer A) is obtained. Obtained. The intrinsic viscosity [η] of the polymer A was 0.25 at 30 ° C. in PBTHF. The polymer A had a Tg of 108 ° C., had high strength at room temperature, and was a transparent glassy polymer. The refractive index was 1.342. Further, 10 g of the polymer A was dissolved in 90 g of perfluorotributylamine to prepare a polymer A solution.
[0049]
(Synthesis example 2) Polymer B (PDD / TFEcopolymer)
Radical polymerization of perfluoro (2,2-dimethyl-1,3-dioxole (PDD)) and tetrafluoroethylene (TFE) at a mass ratio of 80:20 using PBTHF as a solvent, Tg is 160 ° C. and number average molecular weight is 1.7 × 10 5 The polymer was obtained. By treating this polymer in an atmosphere of fluorine / nitrogen mixed gas (fluorine gas concentration 20% by volume) at 250 ° C. for 5 hours, a polymer having good light transmission and thermal stability (hereinafter referred to as polymer B) is obtained. Obtained. The polymer B was colorless and transparent, and the refractive index was 1.305. Further, 10 g of the polymer B was dissolved in 90 g of perfluorotributylamine to prepare a polymer B solution.
[0050]
(Synthesis example 3) Polymer C (BVE-4M)
Perfluoro (4-chloro-3-oxa-1,6-heptadiene (PBVE-4M) ((CF 2 = CFCF 2 CF (CF 3 ) OCF = CF 2 2 g) and 6.2 mg of diisopropyl peroxydicarbonate were charged, frozen in liquid nitrogen, vacuum degassed and sealed. After heating in an oven at 40 ° C. for 20 hours, the solidified contents were taken out and dried at 200 ° C. for 1 hour. By treating this polymer in a fluorine / nitrogen mixed gas (fluorine gas concentration: 20% by volume) atmosphere at 250 ° C. for 5 hours, a polymer having good light transmission and thermal stability (hereinafter referred to as polymer C) is obtained. Obtained. When a part of the polymer C was dissolved in PBTHF and the intrinsic viscosity was measured, it was 0.44. The number average molecular weight (Mn) of the polymer was 131500. The refractive index of the polymer was 1.33 and Tg was 124 ° C. When the tensile properties of this polymer were measured, the tensile modulus was 1430 MPa, the yield stress was 36 MPa, and the elongation at break was 4.2%. Moreover, it was 89000 Pa * s when the zero shear viscosity in 230 degreeC was measured with the rotary melt viscoelasticity measuring apparatus. Further, 10 g of the polymer C was dissolved in 90 g of perfluorotributylamine to prepare a polymer C solution.
[0051]
(Synthesis Example 4) Polymer D (PBVE-4Cl)
Perfluoro (4-chloro-3-oxa-1,6-heptadiene) (BVE-4Cl) (CF 2 = CFOCFClCF 2 CF = CF 2 ) And 12.5 mg of diisopropyl peroxydicarbonate were frozen in liquid nitrogen, vacuum degassed and sealed. After heating in an oven at 40 ° C. for 20 hours, the solidified contents were taken out and dried at 200 ° C. for 1 hour. By treating this polymer in a fluorine / nitrogen mixed gas (fluorine gas concentration 20% by volume) atmosphere at 250 ° C. for 5 hours, a polymer having good light transmission and thermal stability (hereinafter referred to as polymer D) is obtained. Obtained. A part of the polymer was dissolved in pentafluoropropane and the intrinsic viscosity was measured and found to be 0.20. The number average molecular weight (Mn) of this polymer was 121500. The refractive index of the polymer was 1.369 and Tg was 126 ° C. When the tensile properties of the polymer were measured, the tensile modulus was 1700 MPa, the yield stress was 50 MPa, and the yield elongation was 3.8%. Further, 10 g of the polymer D was dissolved in 90 g of perfluorotributylamine to prepare a polymer D solution.
[0052]
(Synthesis Example 5)
A 50 μm thick, 10 cm square film was produced from the polymer B by a 200 ° C. press. Similarly, the polymer A is pressed to produce a 1.2 mm thick, 5 cm square film, the polymer A film is sandwiched up and down with the polymer B, and the three films are heat-sealed with a 200 ° C. press. did. In the finished film, the thickness of the polymer A serving as a core was 980 μm. Cut into 4 cm square, each end face was polished, and a three-layered sheet-shaped optical waveguide E was obtained.
[0053]
(Synthesis Example 6)
The polymer A solution was dip coated on a quartz plate having a thickness of 1 mm, and then heated at a temperature of 250 ° C. for 60 minutes to coat the polymer A having a thickness of 10 μm. A 4 cm square was cut and each end face was polished to obtain an optical waveguide F.
[0054]
(Synthesis Example 7)
A polymer C solution is applied onto a silicon substrate by spin coating, heated at a temperature of 250 ° C. for 60 minutes, and this is repeated to form a 50 μm thick clad portion (lower clad portion). Got. A polymer D solution is spin-coated on this substrate and heated at a temperature of 250 ° C. for 60 minutes. This operation is repeated to form a 50 μm-thick polymer D layer, and then a resist is formed on the polymer D layer. Apply in Y shape, pre-bake, exposure, development, after-bake. A resist layer patterned in a Y shape on the layer of the polymer D was obtained. The layer of polymer D that is not protected by the resist layer is removed by dry etching, and the remaining resist is removed by wet etching to form a Y-shaped core, on which polymer C solution is used. In the same manner as the formation of the lower clad part, a clad part (upper clad part) was formed to obtain an optical waveguide G. In this optical waveguide, the refractive indexes of the clad part and the core part were 1.328 and 1.369, respectively. When the propagation loss of the optical waveguide was measured with a light source of a semiconductor laser in this optical waveguide, it was 0.1 dB / cm or less for light having a wavelength of 650 nm, 0.11 dB / cm for light having a wavelength of 1300 nm, and light having a wavelength of 1550 nm. The optical waveguide was 0.17 dB / cm and could transmit light from visible light to ultraviolet light well.
[0055]
(Synthesis Example 8)
A hollow cylindrical tube composed only of the polymer B is prepared by melt molding, and a solid preform is obtained by inserting the polymer A molded into a columnar shape into the hollow portion of the cylindrical tube and heating and combining them at 230 ° C. It was. This preform was melt-spun at 250 ° C. to spin a step index type optical fiber. The obtained optical fiber H had an outer diameter of 1000 μm and a core diameter of 980 μm. The optical transmission characteristics of the optical fiber H are 62 / km at 650 nm, 20 / km at 850 nm, and 22 B / km at 1300 nm, confirming that the optical fiber can transmit light from visible light to near infrared light well. .
[0056]
(Synthesis Example 9)
A mixture of polymer A and perfluoro (1,3,5-triphenylbenzene) [containing the latter at 10% by weight in the mixture] is charged into a glass sealed tube and melt-molded at 250 ° C. to obtain a cylindrical shaped product a. It was. The refractive index of the molded product a was 1.365, and Tg was 80 ° C.
Next, a hollow cylindrical tube composed only of the polymer A was prepared by melt molding, and a molded body a was inserted into the hollow portion of the cylindrical tube and heated to 200 ° C. to be combined to obtain a solid preform. The preform was melt-spun at 230 ° C. to obtain a refractive index distribution type optical fiber I in which the refractive index gradually decreased from the central portion toward the peripheral portion. The core diameter was 50 μm. The optical transmission characteristics of the optical fiber I are 63 dB / km at 650 nm, 23 dB / km at 850 nm, 20 dB / km at 1300 nm, and it is an optical fiber that can transmit light from visible light to near infrared light well. I confirmed.
[0057]
(Example 1)
Four V-shaped grooves are formed at both ends of the optical waveguide E, and four optical fibers H are fitted into the V-shaped grooves at one end so as to correspond to the respective grooves. The end face of the waveguide was connected to the end face of the optical fiber via a diffusion plate. The length of the fiber was 10 m. When a signal of 850 nm was sent from one fiber on one end face side (incident side), it was confirmed that signals of substantially the same intensity were sent to each of the four fibers on the other end face side (outgoing side). Moreover, when the insertion loss of this optical unit was measured, it was confirmed that each fiber had a low loss of 2 to 2.5 dB.
[0058]
(Example 2)
Four V-shaped grooves are formed at both ends of the optical waveguide F, and four optical fibers H are fitted into the V-shaped grooves at one end so as to correspond to the respective grooves. The end face of the wave core and the end face of the optical fiber were connected via a diffusion plate. The length of the fiber was 10 m. When a signal of 850 nm was sent from one fiber on one end face side (incident side), it was confirmed that signals of substantially the same intensity were sent to each of the four fibers on the other end face side (outgoing side). Moreover, when the insertion loss of this optical unit was measured, it was confirmed that each fiber had a low loss of 3 to 3.5 dB.
[0059]
Example 3
Two on one end of the optical waveguide G (the side where the Y-shaped core portion branches (incident side)) and another end (the side where the Y-shaped core portion does not branch) A single V-shaped groove is formed on the (exit side), and two optical fibers I are provided at the incident side end and one optical fiber I at the output side end so as to correspond to each V-shaped groove. The end face of the core portion of the optical waveguide and the end face of the optical fiber are connected to each other by fitting into a V-shaped groove, and the length of the fiber is 100 m, 780 nm from each incident side fiber. And 850 nm light was incident, and the transmission loss was measured at the fiber exit on the exit side. It was confirmed that the two wavelengths were combined and the insertion loss was as low as 1.2 dB.
[0060]
(Comparative example)
An experiment similar to that of Example 1 was performed except that a step index type optical fiber made of PMMA having a core diameter of 980 μm was used as the optical fiber. When the insertion loss of this optical unit was measured at a wavelength of 850 nm, the loss was as large as 10 to 15 dB for each fiber.
[0061]
【The invention's effect】
The optical transmission unit of the present invention suppresses absorption loss in the near infrared region by using glass, quartz, or an amorphous fluoropolymer substantially free of C—H bonds in the core of the optical waveguide. In addition, by optically connecting an optical fiber containing a non-crystalline fluorine-containing polymer as a component substantially free of C—H bonds in the introduction and extraction of light into the waveguide, Light absorption of the entire optical transmission unit combining optical waveguides and optical fibers is reduced by suppressing end-surface reflection due to the low refractive index peculiar to fluoropolymers and suppressing light absorption in the near-infrared region. Can be reduced.
In the optical transmission unit of the present invention, if both the optical waveguide and the optical fiber are made of an amorphous fluoropolymer substantially free of C—H bonds, the adhesion between the optical waveguide and the optical fiber is excellent. ing.
The optical transmission unit of the present invention is provided on a semiconductor substrate such as an optical branching or optical distribution connector using an optical sheet bus or an optical backplane bus, an optical switch, a wavelength selection device, a shared cache memory such as an optical integrated circuit, or the like. It is suitably used as a basic element of an optical functional device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an optical transmission unit according to the present invention.
2 is a cross-sectional view of the optical transmission unit shown in FIG.
[Brief description of symbols]
1 Optical transmission unit
2 Optical waveguide
3,4 optical fiber
5,6 V-shaped groove
