JP2005266066A - 光導波路及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 光伝搬領域となるコア層4と、該コア層4を覆う上部クラッド層5及び下部クラッド層3とを備える光導波路において、下部クラッド層3の下、下部クラッド層3と上部クラッド層5との界面、及び上部クラッド層5の上のいずれか一箇所に、紫外線の入射を抑制するための紫外線制御領域2が設けられていることを特徴としている。
【選択図】 図1
Description
宮寺信生、光導波路用ポリマ材料、光アライアンス、p13、2、(1999)
3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン(MPTES)5.5ml、エタノール20.5ml、塩酸(2N)1.65ml、及びフェニルトリメトキシシラン4.5mlを混合し、24℃で72時間放置した後、紫外線硬化を促進させるために光重合開始剤である1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンを1重量%添加した。これを小瓶に4ml小分けした後、100℃で1時間加熱して1gの粘性液体を得た。この粘性液体に
トリメチルエトキシシラン:3ml
無水トリフルオロ酢酸:0.8ml
を混合し、24時間放置した後、100℃に加熱乾燥することにより、過剰のトリメチルエトキシシラン及び無水トリフルオロ酢酸を蒸発除去し、クラッド層形成用溶液Aを得た。
3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン(MPTES)5.5ml、エタノール20.5ml、塩酸(2N)1.65ml、及びフェニルトリメトキシシラン5.75mlを混合し、24℃で72時間放置した後、紫外線硬化を促進させるために光重合開始剤である1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンを1重量%添加した。これを4mlの小瓶に小分けした後、100℃で1時間加熱して1gの粘性液体を得た。この粘性液体に
トリメチルエトキシシラン:3ml
無水トリフルオロ酢酸:0.8ml
を混合し、24時間放置した後、100℃に加熱乾燥することにより、過剰のトリメチルエトキシシラン及び無水トリフルオロ酢酸を蒸発除去し、クラッド層形成用溶液Bを得た。
3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン(MPTES)5.5ml、エタノール20.5ml、塩酸(2N)1.65ml、及びフェニルトリメトキシシラン6.0mlを混合し、24℃で72時間放置した後、紫外線硬化を促進させるために光重合開始剤である1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンを1重量%添加した。これを4mlの小瓶に小分けした後、100℃で1時間加熱して1gの粘性液体を得た。この粘性液体に
トリメチルエトキシシラン:3ml
無水トリフルオロ酢酸:0.8ml
を混合し、24時間放置した後、100℃に加熱乾燥することにより、過剰のトリメチルエトキシシラン及び無水トリフルオロ酢酸を蒸発除去し、紫外線制御領域形成用溶液Cを得た。
3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン(MPTES)5.5ml、エタノール20.5ml、塩酸(2N)1.65ml、及びフェニルトリメトキシシラン7.0mlを混合し、24℃で72時間放置した後、紫外線硬化を促進させるために光重合開始剤である1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンを1重量%添加した。これを4mlの小瓶に小分けした後、100℃で1時間加熱して1gの粘性液体を得た。この粘性液体に
トリメチルエトキシシラン:3ml
無水トリフルオロ酢酸:0.8ml
を混合し、24時間放置した後、100℃に加熱乾燥することにより、過剰のトリメチルエトキシシラン及び無水トリフルオロ酢酸を蒸発除去し、紫外線制御領域形成用溶液Dを得た。
〔屈折率の測定〕
図1に示す実施例において、紫外線制御領域2を設けたことによる下部クラッド層3における屈折率制御の効果を評価するため、図1に示す実施例において、厚みの異なる基板1を用い、各基板1の上に紫外線制御領域2を形成し、この上に下部クラッド層3を形成し、下部クラッド層3の屈折率を測定した。具体的には、基板1として、厚み0.5mm、1.1mm、1.6mm、及び2.1mmの基板をそれぞれ用いた。基板1の表面に、ダイシングソーを用いて400nmの幅及び深さの溝を400nmのピッチで形成することにより、凹凸1a(図8(a)を参照)を形成した。この上に、溶液Cを滴下した後、図8(b)に示すように、250μmの長さ当たりの表面粗さRzが100nmである凹凸6aを有する型6を押し当てて、365nmの中心波長を有する強度150mW/cm2の紫外線ランプを用いて30分間紫外線を照射して硬化させ、紫外線制御領域2を形成した。なお、紫外線硬化は窒素雰囲気中で行った。以下説明する工程における紫外線硬化は、いずれも窒素雰囲気中で行った。紫外線制御領域2の厚みは2μmであった。
上記と同様にして、異なる厚みの基板の上に紫外線制御領域2を形成した後、この紫外線制御領域2の上に溶液Aを滴下し、図15に示すようにコア層のパターン7aが4分岐パターンである型7を押し当てて下部クラッド層3を形成した。下部クラッド層3は、上記と同様の条件で紫外線を照射し硬化させた。下部クラッド層3には、図8(c)に示すように、凸部パターン7aに対応する溝3aのパターンが形成された。
上記の4分岐光導波路について、挿入損失を測定した。図16に示すように、フォトダイオード16から波長1300nmの光を光ファイバー15aを用いて4分岐光導波路14に入射し、出射される光を光ファイバー15bを用いてフォトダイオード17で検出し、出力を測定した。この結果、4分岐光導波路14の挿入損失は、8.3dBから8.5dBであり、各分岐ごとのばらつきは0.2dBであった。
実施例1において、紫外線制御領域2の表面に凹凸を形成するための型6として、表面粗さRzが400nmの凹凸を有する型6を用いる以外は、実施例1と同様にして4分岐光導波路を作製した。
紫外線制御領域2の表面に凹凸を形成するための型6として、図7に示すようなストライプ状の凸部2dを有するストライプ状の凹凸形状の型を用いた。なお、この凹凸の表面粗さRzは100nmであった。
上部クラッド層と下部クラッド層の界面に紫外線制御領域が形成された図5に示す断面構造を有する光導波路を作製した。
図4に示す断面構造を有する4分岐光導波路を以下のようにして作製した。
図17に示す実施例の4分岐光導波路を作製した。
図18に示す実施例の4分岐光導波路を作製した。炭素粒子13を1mg/mlとなるように添加した溶液Cを用いて形成する以外は、上記実施例6と同様にして4分岐光導波路を作製した。
図19に示す実施例の4分岐光導波路を作製した。
図20に示す実施例の4分岐光導波路を作製した。
図21に示す実施例の4分岐光導波路を作製した。
市販の紫外線硬化型エポキシ樹脂を用いて、下部クラッド層、コア層、上部クラッド層、及び紫外線制御領域を形成し、実施例1と同様の構造の4分岐光導波路を作製した。
本実施例では、紫外線硬化型アクリル樹脂を用いて、下部クラッド層、コア層、上部クラッド層、及び紫外線制御領域を形成した。
本実施例では、実施例1のフェニルトリメトキシシランをジフェニルジメトキシシランに変更した。
実施例1及び実施例12−1で作製した下部クラッド層をサンプルとして用い、ガラス転移点温度の測定を行った。
図22に示す2分岐光導波路14a及び14bを、実施例1と同様にして作製した。これらを光送受信モジュール14a及び14bとして用い、図22に示すように、光送信モジュール14aにそれぞれレーザーダイオード16a及びフォトダイオード17aを接続し、光送受信モジュール14bにも同様にしてレーザーダイオード16b及びフォトダイオード17bを接続し、光送受信モジュール14aと14bの間を光ファイバー15で接続した。
図23に示すように、実施例1で作製した4分岐光導波路14を媒体として光カプラモジュールを作製した。具体的には、レーザーダイオード16と光ファイバーアレイ18を光ファイバー15で接続し、この光ファイバーアレイ18を4分岐光導波路の入力側に接続した。また、4分岐光導波路の出力側に光ファイバーアレイ18を接続し、光ファイバーアレイ18の4つの出力端に光ファイバー15を介してフォトダイオード17をそれぞれ接続した。
2…紫外線制御領域
2a,2b…紫外線制御領域に形成される凹凸
3…下部クラッド層
3a…下部クラッド層の溝
4…コア層
5…上部クラッド層
6…型
6a…型に形成される凹凸
7…型
7a…コアパターンの凸部
8…ダイシングソー
9…光散乱成分
11…上部基板
12…金属薄膜
13…光吸収成分
14…4分岐光導波路
14a,14b…2分岐光導波路
15,15a,15b…光ファイバー
16,16a,16b…レーザーダイオード
17,17a,17b…フォトダイオード
18…光ファイバーアレイ
19…テンパックスガラス
20…30μmのスペーサ
21…有機無機複合体
Claims (14)
- 光伝搬領域となるコア層と、該コア層を覆う上部クラッド層及び下部クラッド層とを備える光導波路であって、
前記下部クラッド層の下、前記下部クラッド層と前記上部クラッド層との界面、及び前記上部クラッド層の上のいずれか一箇所に、紫外線の入射を抑制するための紫外線制御領域が設けられていることを特徴とする光導波路。 - 前記紫外線制御領域の少なくとも片側の面に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光導波路。
- 前記紫外線制御領域に、光吸収成分及び光散乱成分の少なくともいずれか一方が含有されていることを特徴とする請求項1または2に記載の光導波路。
- 前記紫外線制御領域が、屈折率の異なる2層以上の薄膜を積層して形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光導波路。
- 前記紫外線制御領域が、該紫外線制御領域と接する層と異なる屈折率の薄膜から形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光導波路。
- 前記紫外線制御領域が、有機無機複合体から形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光導波路。
- 前記紫外線制御領域が、金属薄膜から形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光導波路。
- 前記コア層、前記上部クラッド層、及び前記下部クラッド層のうちの少なくとも1層が有機無機複合体から形成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の光導波路。
- 光導波路が基板上に形成されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の光導波路。
- 光伝搬領域となるコア層と、該コア層を覆う上部クラッド層及び下部クラッド層とを備え、前記下部クラッド層の下に、紫外線入射を抑制するための紫外線制御領域が設けられている光導波路を基板上に形成して製造する方法であって、
前記基板上に前記紫外線制御領域を形成するための材料からなる流動性を有する層を形成する工程と、
凹凸面を有する型の該凹凸面を前記流動性を有する層の表面に押し当てた状態で紫外線を照射し、前記流動性を有する層を硬化させて表面に凹凸を有する紫外線制御領域を形成する工程と、
前記紫外線制御領域の上の前記型を取り外した後、前記紫外線制御領域上に流動性を有するクラッド材料層を形成する工程と、
コアパターンに対応した凸部を有する型を前記クラッド材料層に押し当てた状態で紫外線を照射し、前記クラッド材料層を硬化させて、前記凸部に対応したコアパターンの溝を有する下部クラッド層を形成する工程と、
前記下部クラッド層の前記溝内にコア層を形成する工程と、
前記コア層及び前記下部クラッド層の上にクラッド材料を塗布し、紫外線を照射して硬化させ、上部クラッド層を形成する工程とを備えることを特徴とする光導波路の製造方法。 - 光伝搬領域となるコア層と、該コア層を覆う上部クラッド層及び下部クラック層とを備え、前記下部クラッド層と前記上部クラッド層との界面に、紫外線の入射を抑制するための紫外線制御領域が設けられている光導波路を基板上に形成して製造する方法であって、
前記基板上に流動性を有するクラッド材料層を形成する工程と、
コアパターンに対応した凸部を有する型を前記クラッド材料層に押し当てた状態で紫外線を照射し、前記クラッド材料層を硬化させ、前記凸部に対応したコアパターンの溝を有する下部クラッド層を有する工程と、
前記下部クラッド層上及び前記下部クラッド層の溝内にコア材料を塗布して流動性を有するコア材料層を形成する工程と、
凹凸面を有する型の該凹凸面を前記コア材料層の表面に押し当てた状態で紫外線を照射し、前記コア材料層を硬化させて、コア層を前記下部クラッド層の前記溝内に形成するとともに、表面に凹凸を有するコア材料からなる紫外線制御領域を前記下部クラッド層上に形成する工程と、
前記紫外線制御領域の上にクラッド材料を塗布し、紫外線を照射して硬化させ、上部クラッド層を形成する工程とを備えることを特徴とする光導波路の製造方法。 - 光伝搬領域となるコア層と、該コア層を覆う上部クラッド層及び下部クラック層とを備え、前記上部クラッド層の上に、紫外線の入射を抑制するための紫外線制御領域が設けられている光導波路を、上部基板の上に、上部クラッド層、コア層、下部クラッド層の順で形成して製造する方法であって、
前記上部基板の上に、前記紫外線制御領域を形成するための材料からなる流動性を有する層を形成する工程と、
凹凸面を有する型の該凹凸面を前記流動性を有する層の表面に押し当てた状態で紫外線を照射し、前記流動性を有する層を硬化させて、表面に凹凸を有する紫外線制御領域を形成する工程と、
前記紫外線制御領域上の前記型を取り外した後、前記紫外線制御領域上にクラッド材料層を塗布し、紫外線を照射して硬化させ、上部クラッド層を形成する工程と、
前記上部クラッド層の上にコア層を所定のパターンで形成する工程と、
前記コア層及び前記上部クラッド層の上にクラッド材料を塗布し、紫外線を照射して硬化させ、下部クラッド層を形成する工程とを備えることを特徴とする光導波路の製造方法。 - 請求項1〜9のいずれか1項に記載の光導波路または請求項10〜12のいずれか1項に記載の方法で製造された光導波路を光信号の送信及び/または受信のための媒体として用いたことを特徴とする光通信用デバイス。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の光導波路または請求項10〜12のいずれか1項に記載の方法で製造された光導波路を光信号の分岐または結合の媒体として用いたことを特徴とする光通信用デバイス。
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