JP2005345702A - 光分岐光導波路 - Google Patents

Abstract

【課題】 マルチモード光導波路を用いた光分岐光導波路において、マルチモード光導波路への入射時に発生する放射損失を抑制した、低損失な光分岐光導波路を提供すること。
【解決手段】マルチモード光導波路の一方の端部に、１本の入射光導波路が光学的に接続され、他方の端部に２本以上の出射光導波路が光学的に接続された光分岐光導波路であって、該マルチモード光導波路のコアの両側面部近傍に、該マルチモード光導波路を構成するクラッドの屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率領域を設けることを特徴とする光分岐光導波路である。
【選択図】図３

Description

本発明は光分岐光導波路及びそれを用いた光学装置に関する。

近年のパソコンやインターネットの普及に伴い、情報伝送需要が急激に増大しており、伝送速度の速い光伝送が普及されつつある。光導波路はこのような光伝送における光インターコネクションとして使用されている。
ところで、光集積回路において、光分岐回路、光合波回路は基本的な要素として必要不可欠なものであり、従来よりＹ型に分岐された光導波路が知られている。従来のＹ分岐光導波路の構造は図１に示すように、主導波路１、テーパ導波路２、分岐導波路３、４を接続してなり、テーパ導波路２と分岐導波路３、４の間には分岐点５が存在する。
こうしたＹ分岐光導波路において、光の低損失化は重要な課題であり、その方法の一つとして円弧状に湾曲する分岐導波路３、４の曲率半径を大きくすることが考えられる。しかしながら、その場合には回路のサイズを大きくする必要があり、実際には回路のサイズは基板の大きさによる制約を受けるため、曲率半径の増大には限界があった。
また、分岐点５において、光の低損失化のためには、該分岐点５は鋭峻である必要があるが、パターンニングやエッチングの精度などの原因により、完全に鋭峻な構造とすることはできず、最も光の強度の大きい光学的な中心部分（光伝搬モードの中心軸）が、この分岐点５で散乱され、大きな分岐損失が生じる。

上記テーパ導波路を用いた光分岐光導波路に対して、マルチモード干渉（Multi‐Mode Interference、以下「ＭＭＩ」と省略する場合がある。）型Ｙ分岐光導波路が知られており、種々提案されている（例えば特許文献１、特許請求の範囲参照）。ＭＭＩ型Ｙ分岐光導波路は、入力導波路、マルチモード導波路部、及び２つの出力導波路からなり、入力導波路を伝搬する基本モード光が、マルチモード導波路に入射されると、基本モード光（ｎ＝０）と高次モード光（ｎ＝２）が発生し、両モード光の位相速度差による干渉によって伝搬する光の波形が変形する。この両モード光の位相がπだけ異なる個所では、伝搬する光は２つのピークを持つ強度分布を有し、この部分に対応して２つの出力導波路を配置することにより、分岐比１：１（等分）の光の分岐を達成することができる（特許文献１、段落００３８、００３９参照）。従って、テーパ導波路と比較して短距離で光を分岐させることができ、また上述のような、最も光の強度の大きな光学的中心部分が、分岐点で散乱されて、大きな分岐損失が生じるということもない。

しかながら、ＭＭＩ型光分岐光導波路は、光が入射する際に一部の高次モードが放射するという問題がある。この放射損失を防ぐために、光導波路全体にわたって、コアとクラッドの屈折率の差を大きくする方法が考えられるが、その場合には光ファイバとの結合損失が増大する。この結合損失を低減させるためには、スポットサイズ変換導波路を設置する必要があるが、マルチモード光導波路による短距離分岐をしたとしても、モジュール全体としては長尺化する問題が生じる。

特開２０００−１２１８５７号公報

本発明は、上記問題点に鑑み、マルチモード光導波路を用いた光分岐光導波路において、マルチモード光導波路への入射時に発生する放射損失を抑制した、低損失な光分岐光導波路を提供することを目的とする。

本発明者らは、マルチモード光導波路を用いた光分岐光導波路において、マルチモード光導波路のコアの両側面部近傍に、該マルチモード光導波路を構成するクラッドの屈折率よりも低い屈折率を有する、低屈折率領域を設けることによって、光の閉じ込め効果が発揮され、放射損失の抑制が可能であることを見出した。
すなわち本発明は、
（１）マルチモード光導波路の一方の端部に、１本の入射光導波路が光学的に接続され、他方の端部に２本以上の出射光導波路が光学的に接続された光分岐光導波路であって、該マルチモード光導波路のコアの両側面部近傍に、該マルチモード光導波路を構成するクラッドの屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率領域を設けることを特徴とする光分岐光導波路、
（２）前記低屈折率領域の屈折率ｎ₃と、前記クラッドの屈折率ｎ₂が、以下の式（Ｉ）を満足する上記（１）記載の光分岐光導波路、
０．０２≦（ｎ₂−ｎ₃）／ｎ₂≦０．５ ・・・（Ｉ）
（３）前記マルチモード光導波路のコアと前記低屈折率領域との最短の距離ａと、前記クラッドの屈折率ｎ₂と、光の波長λが、以下の式（II）を満足する上記（１）又は（２）に記載の光分岐光導波路、
２≦ａ×ｎ₂／λ≦６ ・・・（II）
（４）前記マルチモード光導波路のコアの側面部と、前記低屈折率領域のコア側の側面部とが略平行であり、その距離ａが１〜１０μｍである上記（１）〜（３）のいずれかに記載の光分岐光導波路、
（５）前記低屈折率領域が、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、空気、フッ素含有樹脂、ケイ素酸化物含有材料から選ばれる少なくとも１種からなる上記（１）〜（４）のいずれかに記載の光分岐光導波路、
（６）入射光導波路及び／又は出射光導波路がシングルモード光導波路である上記（１）〜（５）のいずれかに記載の光分岐光導波路
（７）前記マルチモード光導波路のコア及び／又はクラッドの一部又は全部がポリマーからなる上記（１）〜（６）のいずれかに記載の光分岐導波路、
（８）前記ポリマーがフッ素を含むポリイミド系樹脂である上記（７）記載の光分岐光導波路、及び
（９）上記（１）〜（８）のいずれかに記載の光分岐光導波路を用いた光学装置、
を提供するものである。

本発明によれば、マルチモード光導波路を用いた光分岐光導波路において、マルチモード光導波路への入射時に発生する放射損失を抑制した、低損失な光分岐光導波路を提供することができる。

本発明の光分岐光導波路の基本的構成について、図２を用いて説明する。本発明の光分岐光導波路の基本的構成は、マルチモード光導波路（コア部）６の一方の端部に、入射光導波路（コア部）７が光学的に接続され、他方の端部に、例えば２本の出射光導波路（コア部）８及び９が光学的に接続されたものである。
図３は本発明の光分岐光導波路の一形態を示すものであり、該マルチモード光導波路のコア６の両側面部近傍に、該マルチモード光導波路を構成するクラッドの屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率領域１０が設けられている。

低屈折率領域１０を構成する材料等については、マルチモード光導波路を構成するクラッドの屈折率よりも低い屈折率を有するものであれば、特に制限はないが、低屈折率領域１０の屈折率ｎ₃と、マルチモード光導波路を構成するクラッドの屈折率ｎ₂が、以下の式（Ｉ）を満足する材料等を選択することが好ましい。
０．０２≦（ｎ₂−ｎ₃）／ｎ₂≦０．５ ・・・（Ｉ）
具体的には、低屈折率領域１０を構成する材料等としては、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、空気、フッ素含有樹脂、ケイ素酸化物含有材料などが好ましく、これらは１種単独で、又は２種以上を組み合わせて使用することができる。２種以上の材料等を組み合わせる場合には、そのうちの少なくとも１種が、上記式（Ｉ）を満足することが好ましく、２種以上の材料等のすべてが、上記式（Ｉ）を満足することがさらに好ましい。

アクリル系樹脂は、密度が小さいために屈折率が小さいことが多く、また、置換基、側鎖などを選択することで数多くの組み合わせを得ることができ、屈折率を制御することが容易である。なお、光導波路部を構成する材料の硬化温度が高い場合には、硬化中の熱劣化などでアクリル系樹脂の屈折率が大きくなったり、透明性を損なうことがないような組み合わせを用いることが好ましい。
エポキシ樹脂は、電気配線などに多用されており、光導波路を電気配線板上に形成する場合には、同種の樹脂で光導波路と電気配線板とが形成されることになり、密着性、熱膨張性、弾性率等の点で整合がとりやすく有利である。

フッ素含有樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、全フッ素化ポリイミドを含むフッ素化ポリイミドなどが好適に挙げられる。フッ素は通常水素に置換される形で樹脂の構成元素となるが、水素の場合に比較して屈折率が小さくなり好適である。
ケイ素酸化物含有材料としては、シリコーンオイル、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン、ポリジフェニルシロキサンなどのシリコーン樹脂；ジメチルポリシラン、メチルフェニルポリシランなどのシラン樹脂；シラザン樹脂などが挙げられる。
また、ゾルゲル法で形成されるケイ素酸化物、スパッタ法、蒸着法などで形成されるケイ素酸化物、及びＳＯＧ（Spin On Glass）と称せられる塗布成膜可能なケイ素酸化物なども好適に挙げられる。これらのケイ素酸化物は、焼成などによって完全にＳｉＯ₂の状態になっていてもよいし、一部有機物を含有しているものであってもよい。
ケイ素酸化物含有材料は、ポリマーからなる導波路と組み合わせて使用する場合には、一般的な樹脂に比較して屈折率が小さいこと、耐熱性が高いことから、多くの樹脂成膜プロセスを用いることができ好適である。

また、空気によって、低屈折率領域１０を形成することもでき、さらには上記樹脂として、ナノポーラス樹脂や発泡樹脂など、空隙を有するものを用いることもできる。かさ密度が小さいことにより、実質的な屈折率が小さくなり、有効に使用することができる。ここで、空隙又は気泡の大きさは、光の波長と比較して、十分大きいか又は十分小さいことが好ましい。空隙又は気泡の大きさを、光の波長と同程度でないようにし、光の散乱損失を抑制するものである。具体的には、空隙又は気泡の大きさが光の波長の１／５以下であることが好ましく、さらには１／１０以下であることが好ましい。

低屈折率領域１０の形状については、特に制限はなく、図３にあるような、平面図において長方形のもの、図４−Ａに示すように楕円形のもの、図４−Ｂに示すように長方形と楕円を複合したようなもの、図４−Ｃに示すように、低屈折率領域の幅が光の伝搬方向に向かって、正弦関数状に減少する形状など、種々の形状をとることができる。
これらの形状のうち、特にマルチモード光導波路のコア６の側面部と、低屈折率領域１０のコア側の側面部とが略平行である形状、例えば、図３、図４−Ｂ及び図４−Ｃに示される形状が、放射損失を抑制する効果が高く好ましい。

低屈折率領域１０の大きさについては、本発明の効果を奏する範囲内で特に限定されないが、低屈折率領域１０の長軸方向の長さｂ₁は、マルチモード光導波路のコア６の長さｂ₂に対して、ｂ₁／ｂ₂として０．３〜２．０の範囲であることが好ましい。ｂ₁／ｂ₂が０．３以上であると、入射光導波路７とマルチモード光導波路６の接合点を起点として放射する放射モード光の閉じ込め効果が十分発揮される。一方、２．０以下であると出射光導波路８，９に低屈折率領域１０が接近することによる放射損失の発生を抑制でき、本発明の損失低減効果が維持される。以上の観点から、ｂ₁／ｂ₂は０．８〜１．５の範囲であることがさらに好ましい。

また、低屈折率領域１０の幅（短軸方向の長さ）ｃについても、本発明の効果を奏する範囲内で特に限定されないが、１μｍ以上であることが好ましい。１μｍ以上であると、光の放射損失を抑制する効果が十分得られる。製造上の容易性等を考慮すると、低屈折率領域１０の幅ｃは、３μｍ以上がさらに好ましい。
低屈折率領域１０の幅ｃの上限については特に制限はないが、コアの側面からの距離（ａ＋ｃ）が１５μｍ以下であることが好ましい。１５μｍを超えてもそれ以上効果の向上は認められない。また、低屈折領域１０として、空気層を用いる場合には、導波路端部まで連続していても差し支えないが、低屈折領域１０が、他の光導波路コアと接近しすぎないようにすることが好ましい。

低屈折率領域１０の存在位置については、マルチモード光導波路のコア６と、以下の関係を有することが好ましい。
まず、マルチモード光導波路のコア６と低屈折率領域１０との最短の距離ａについては、本発明の効果を奏する範囲で特に限定されないが、通常１〜１０μｍが好ましく、２〜６μｍがさらに好ましい。この範囲であると十分な光の損失低減効果が得られる。
また、マルチモード光導波路のコア６と低屈折率領域１０の前後の位置関係についても、特に限定されるものではないが、マルチモード光導波路への入射時に発生する放射損失を抑制するとの観点から、マルチモード光導波路の入り口部分に、低屈折率領域１０が存在することが好ましい。すなわち、図４におけるｍの位置において、低屈折率領域１０が存在することが好ましい。

また、本発明において、マルチモード光導波路のコア６の側面部と、低屈折率領域１０との最短の距離ａと、前記クラッドの屈折率ｎ₂と、光の波長λが、以下の式（II）を満足することが好ましい。
２≦ａ×ｎ₂／λ≦６ ・・・（II）
この式を満足するように、マルチモード光導波路のコア６の側面部と、低屈折率領域１０との最短の距離ａを選択することによって、効果的に放射損失を抑制することができる。さらには、下記式（II’）を満足することが好ましい。
３≦ａ×ｎ₂／λ≦４ ・・・（II'）
特に、本発明ではａ×ｎ₂／λが約３．５のときに最大の効果を示す。

低屈折率領域１０の製造方法については、上述の構成のものを製造し得るのであれば、特に限定されないが、例えば、低屈折率領域１０の材料として樹脂材料等を用いる場合には、図５−Ａに示すように、基板１１上に、マルチモード光導波路のコア６をリッヂ形に形成した後に、低屈折率層をコアと同じ高さまで形成し、マルチモード光導波路のコア６の両側面部近傍の低屈折率領域１０となる部分以外をエッチング除去し、次にクラッド１２を形成する方法がある。
また、空気によって、低屈折率領域１０を形成する場合には、図５−Ｂ、図５−Ｃ又は図５−Ｄに示すように、基板１１上に、マルチモード光導波路のコア６とクラッド１２を形成しておき、マルチモード光導波路のコア６の両側面部近傍に、エッチング等の処理を施し、空隙を設ける方法がある。また、図５−Ｃのようにして形成した空隙に低屈折率の樹脂を埋め込むことで、図５−Ｆのようにすることもできる。
さらに図５−Ｅに示すように、マルチモード光導波路のコア６及びクラッド１２を低屈折率の樹脂で覆う方法も用いることができる。

また、図５−Ａのような構成を得る別法として、フォトブリーチング樹脂を用いて、マルチモード光導波路（コア部）６と、低屈折率層とを同時に成膜し、低屈折率領域となる部分のみに紫外線を照射することで屈折率を変調させた後、マルチモード光導波路（コア部）６、低屈折率領域１０の形状をエッチング等で形成することもできる。
さらに、マルチモード光導波路（コア部）６の形成に、上記のようなフォトブリーチング樹脂を用いた場合には、紫外線照射量をマルチモード光導波路（コア部）６、低屈折率領域１０、クラッド１２のそれぞれで差をつけることによって製造することもできる。

本発明においては、入射光導波路及び／又は出射光導波路がシングルモード光導波路であることが好ましい。シングルモード光導波路を用いると、マルチモード光導波路を用いた場合に比較して、入力の光強度分布が安定し、本発明の効果を的確に安定して発揮することができる。

本発明のマルチモード光導波路のコア及びクラッドの材料としては、ガラスや半導体材料等の無機材料、樹脂等の有機材料など様々なものが挙げられるが、樹脂等のポリマーがドライエッチング等により短時間で加工しやすいため好ましい。このようなポリマーとしてはいずれのものも使用できるが、具体例としては、ポリイミド系樹脂（例、ポリイミド樹脂、ポリ（イミド・イソインドロキナゾリンジオンイミド）樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエステルイミド樹脂等）、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリキノリン系樹脂、ポリキノキサリン系樹脂、ポリベンゾオキサゾール系樹脂、ポリベンゾチアゾール系樹脂、ポリベンゾイミダゾール系樹脂、及びフォトブリーチング用樹脂（例えば特開２００１−２９６４３８号公報記載のポリシラン、ニトロン化合物を有するシリコーン樹脂、ＤＭＡＰＮ｛（４−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルニトロン｝を含有するポリメタクリル酸メチル、ダイポリマー（dye polymer）、ニトロン化合物を含有するポリイミド樹脂あるいはエポキシ樹脂、特開２０００−６６０５１号公報記載の加水分解性シラン化合物等）が挙げられる。上記樹脂はフッ素原子を有しているものであってもよい。ポリマーとして好ましいものとしては、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高く、耐熱性に優れることからポリイミド樹脂が挙げられ、その中でも透過率、屈折率特性からフッ素を含むポリイミド系樹脂が特に好ましい。

フッ素を含むポリイミド系樹脂としては、フッ素を含むポリイミド樹脂、フッ素を含むポリ（イミド・イソインドロキナゾリンジオンイミド）樹脂、フッ素を含むポリエーテルイミド樹脂、フッ素を含むポリアミドイミド樹脂などが挙げられる。
上記フッ素を含むポリイミド系樹脂の前駆体溶液は、Ｎ−メチル−２−ピロリドン，Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシドなどの極性溶媒中で、テトラカルボン酸二無水物とジアミンを反応させることにより得られる。フッ素は、テトラカルボン酸二無水物とジアミンの両者に含まれていても良いし、いずれか一方にのみ含まれていてもよい。
また、上記フッ素を含まないポリイミド系樹脂の前駆体溶液は、Ｎ−メチル−２−ピロリドン，Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシドなどの極性溶媒中で、フッ素を含まないテトラカルボン酸二無水物とフッ素を含まないジアミンを反応させることにより得られる。

フッ素を含む酸二無水物の例としては、（トリフルオロメチル）ピロメリット酸二無水物、ジ（トリフルオロメチル）ピロメリット酸二無水物、ジ（ヘプタフルオロプロピル）ピロメリット酸二無水物、ペンタフルオロエチルピロメリット酸二無水物、ビス｛３，５−ジ（トリフルオロメチル）フェノキシ｝ピロメリット酸二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物、５，５′−ビス（トリフルオロメチル）−３，３′，４，４′−テトラカルボキシビフェニル二無水物、２，２′，５，５′−テトラキス（トリフルオロメチル）−３，３′，４，４′−テトラカルボキシビフェニル二無水物、５，５′−ビス（トリフルオロメチル）−３，３′，４，４′−テトラカルボキシジフェニルエーテル二無水物、５，５′−ビス（トリフルオロメチル）−３，３′，４，４′−テトラカルボキシベンゾフェノン二無水物、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカルボキシフェノキシ｝ベンゼン二無水物、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカルボキシフェノキシ｝（トリフルオロメチル）ベンゼン二無水物、ビス（ジカルボキシフェノキシ）（トリフルオロメチル）ベンゼン二無水物、ビス（ジカルボキシフェノキシ）ビス（トリフルオロメチル）ベンゼン二無水物、ビス（ジカルボキシフェノキシ）テトラキス（トリフルオロメチル）ベンゼン二無水物、２，２−ビス｛（４−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロプロパン二無水物、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカルボキシフェノキシ｝ビフェニル二無水物、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカルボキシフェノキシ｝ビス（トリフルオロメチル）ビフェニル二無水物、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカルボキシフェノキシ｝ジフェニルエーテル二無水物、ビス（ジカルボキシフェノキシ）ビス（トリフルオロメチル）ビフェニル二無水物などが挙げられる。

フッ素を含むジアミンとしては、例えば、４−（１Ｈ，１Ｈ，１１Ｈ−エイコサフルオロウンデカノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ−パ−フルオロ−１−ブタノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロ−１−ヘプタノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロ−１−オクタノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、４−ペンタフルオロフェノキシ−１，３−ジアミノベンゼン、４−（２，３，５，６−テトラフルオロフェノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、４−（４−フルオロフェノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロ−１−ヘキサノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロ−１−ドデカノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、２，５−ジアミノベンゾトリフルオライド、ビス（トリフルオロメチル）フェニレンジアミン、ジアミノテトラ（トリフルオロメチル）ベンゼン、ジアミノ（ペンタフルオロエチル）ベンゼン、２，５−ジアミノ（パーフルオロヘキシル）ベンゼン、２，５−ジアミノ（パーフルオロブチル）ベンゼン、２，２′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビフェニル、３，３′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビフェニル、オクタフルオロベンジジン、４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、２，２−ビス（ｐ−アミノフェニル）ヘキサフルオロプロパン、１，３−ビス（アニリノ）ヘキサフルオロプロパン、１，４−ビス（アニリノ）オクタフルオロブタン、１，５−ビス（アニリノ）デカフルオロペンタン、１，７−ビス（アニリノ）テトラデカフルオロヘプタン、２，２′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、３，３′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、３，３′，５，５′−テトラキス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、３，３′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノベンゾフェノン、４，４′−ジアミノ−ｐ−テルフェニル、１，４−ビス（ｐ−アミノフェニル）ベンゼン、ｐ−ビス（４−アミノ−２−トリフルオロメチルフェノキシ）ベンゼン、ビス（アミノフェノキシ）ビス（トリフルオロメチル）ベンゼン、ビス（アミノフェノキシ）テトラキス（トリフルオロメチル）ベンゼン、２，２−ビス｛４−（４−アミノフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス｛４−（３−アミノフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス｛４−（２−アミノフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス｛４−（４−アミノフェノキシ）−３，５−ジメチルフェニル｝ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス｛４−（４−アミノフェノキシ）−３，５−ジトリフルオロメチルフェニル｝ヘキサフルオロプロパン、４，４′−ビス（４−アミノ−２−トリフルオロメチルフェノキシ）ビフェニル、４，４′−ビス（４−アミノ−３−トリフルオロメチルフェノキシ）ビフェニル、４，４′−ビス（４−アミノ−２−トリフルオロメチルフェノキシ）ジフェニルスルホン、４，４′−ビス（３−アミノ−５−トリフルオロメチルフェノキシ）ジフェニルスルホン、２，２−ビス｛４−（４−アミノ−３−トリフルオロメチルフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロプロパン、ビス｛（トリフルオロメチル）アミノフェノキシ｝ビフェニル、ビス〔｛（トリフルオロメチル）アミノフェノキシ｝フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、ビス｛２−〔（アミノフェノキシ）フェニル〕ヘキサフルオロイソプロピル｝ベンゼンなどが挙げられる。

上記のテトラカルボン酸二無水物およびジアミンは二種以上を併用してもよい。ポリイミド系樹脂の前駆体溶液として、感光性を有するものを使用することもできる。
ポリイミド系樹脂前駆体溶液は、スピナあるいは印刷などによる方法により基板表面上に塗布され、最終温度２００〜４００℃で熱処理し硬化されてポリイミド系樹脂被膜とされる。

本発明の光学装置は、上記（１）〜（８）のいずれかに記載の光導波路を用いて構成される。このような光学装置としては、光スプリッタ、方向性光結合器、光カプラ、光合分岐器、光合分波器、光送信モジュール、光受信モジュール、光送受信モジュール、光スイッチ、光変調器、光フィルタ、光偏光器、光分散補償器、光アドドロップモジュール、光クロスコネクトなどが挙げられる。

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例１
以下の材料を用いて、図６に示される概略構造を有する、１×８光スプリッタを作製した。分岐の個所は図７に示される構造を有し、マルチモード光導波路のコアと低屈折率領域との距離ａを３μｍ、低屈折率領域１０の長軸方向の長さｂ₁を１５０μｍ、マルチモード光導波路のコアの長さｂ₂を２２０μｍ、低屈折率領域１０の幅（短軸方向の長さ）ｃを１５μｍとした。また、マルチモード光導波路のコアの屈折率ｎ₁、クラッドの屈折率ｎ₂及び低屈折率領域１０の屈折率ｎ₃は、以下の関係を有する。
（ｎ₁−ｎ₂）／ｎ₁＝０．００４
（ｎ₂−ｎ₃）／ｎ₂＝０．０４
コア：フッ素化ポリイミド樹脂（日立化成工業株式会社製「ＯＰＩ−Ｎ３２０５」）
クラッド：フッ素化ポリイミド樹脂（日立化成工業株式会社製「ＯＰＩ−Ｎ１００５」）
この１×８光スプリッタを用いて、波長１．３１μｍ及び波長１．５５μｍにおける過剰損失（ｄＢ）を測定した。結果を第１表に示す。

比較例１
低屈折率領域を設けないことを除いて、実施例１と同様に１×８光スプリッタを作製した。実施例１と同様に波長１．３１μｍ及び波長１．５５μｍにおける過剰損失（ｄＢ）を測定した。結果を第１表に示す。

実施例１と比較例１から、本発明によって過剰損失（ｄＢ）が大幅に改善され、その損失差（ｄＢ）は、波長１．３１μｍ及び波長１．５５μｍにおいて、それぞれ０．２４、０．３１であった。ここで損失差（ｄＢ）とは、低屈折率領域を設けなかった場合の過剰損失と低屈折率領域を設けた場合の過剰損失の差であって、損失差が正の場合は、低屈折領域を設けたことで過剰損失が低減したことを表し、損失差が負の場合は、低屈折領域を設けたことで過剰損失が増大（悪化）したことを表す。

実施例２
実施例１と同様にして、図７に示される概略構造を有する分岐光導波路（１×２光スプリッタ）を作製した。ここで、第２表に示すようにａ×ｎ₂／λ、ｂ₁を変化させた。なお、マルチモード光導波路のコアの長さｂ₂は２２０μｍ、低屈折率領域１０の幅（短軸方向の長さ）ｃは１５μｍ、マルチモード光導波路のコアの屈折率ｎ₁、クラッドの屈折率ｎ₂及び低屈折率領域１０の屈折率ｎ₃は、以下の関係を有し、実施例１と同様である。
（ｎ₁−ｎ₂）／ｎ₁＝０．００４
（ｎ₂−ｎ₃）／ｎ₂＝０．０４
波長１．３１μｍ及び波長１．５５μｍにおける損失差（ｄＢ）で評価した。結果を第２表に示す。

実施例２より、使用する波長λに応じて、マルチモード光導波路のコアと低屈折率領域との最短の距離ａ、クラッドの屈折率ｎ₂を制御し、ａ×ｎ₂／λを一定範囲内とすることによって、本発明の効果を最大限に発揮させる設計を容易に行うことができることが明らかとなった。具体的には、ａ×ｎ₂／λの値が約２〜約６の範囲で損失差（ｄＢ）が大きくなり、約３〜約４の範囲で特に損失差（ｄＢ）が大きくなることがわかった。

本発明によれば、マルチモード光導波路を用いた光分岐光導波路において、マルチモード光導波路への入射時に発生する放射損失を抑制した、低損失な光分岐光導波路を提供することができる。また、この光導波路をスプリッタモジュールとして用いることにより、光損失の小さい光学装置を得ることができる。

従来のＹ分岐光導波路の構造を示す模式図である。 マルチモード光導波路を用いた光分岐光導波路の基本的構成を示す模式図である。 本発明の光分岐光導波路の構成を示す模式図である。 低屈折率領域の形状及びマルチモード光導波路との関係を示す模式図である。 本発明の光分岐光導波路の断面を示す模式図である。 １×８光スプリッタを示す模式図である。 図7における光スプリッタの分岐部の拡大図である。

符号の説明

１．主導波路（コア部）
２．テーパ導波路（コア部）
３．分岐導波路（コア部）
４．分岐導波路（コア部）
５．分岐点
６．マルチモード光導波路（コア部）
７．入射光導波路（コア部）
８．出射光導波路（コア部）
９．出射光導波路（コア部）
１０．低屈折率領域
１１．基板
１２．クラッド部

Claims (9)

1. マルチモード光導波路の一方の端部に、１本の入射光導波路が光学的に接続され、他方の端部に２本以上の出射光導波路が光学的に接続された光分岐光導波路であって、該マルチモード光導波路のコアの両側面部近傍に、該マルチモード光導波路を構成するクラッドの屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率領域を設けることを特徴とする光分岐光導波路。
2. 前記低屈折率領域の屈折率ｎ₃と、前記クラッドの屈折率ｎ₂が、以下の式（Ｉ）を満足する請求項１記載の光分岐光導波路。
   ０．０２≦（ｎ₂−ｎ₃）／ｎ₂≦０．５ ・・・（Ｉ）
3. 前記マルチモード光導波路のコアと前記低屈折率領域との最短の距離ａと、前記クラッドの屈折率ｎ₂と、光の波長λが、以下の式（II）を満足する請求項１又は２に記載の光分岐光導波路。
   ２≦ａ×ｎ₂／λ≦６ ・・・（II）
4. 前記マルチモード光導波路のコアの側面部と、前記低屈折率領域のコア側の側面部とが略平行であり、その距離ａが１〜１０μｍである請求項１〜３のいずれかに記載の光分岐光導波路。
5. 前記低屈折率領域が、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、空気、フッ素含有樹脂、ケイ素酸化物含有材料から選ばれる少なくとも１種からなる請求項１〜４のいずれかに記載の光分岐光導波路。
6. 入射光導波路及び／又は出射光導波路がシングルモード光導波路である請求項１〜５のいずれかに記載の光分岐光導波路。
7. 前記マルチモード光導波路のコア及び／又はクラッドの一部又は全部がポリマーからなる請求項１〜６のいずれかに記載の光分岐光導波路。
8. 前記ポリマーがフッ素を含むポリイミド系樹脂である請求項７記載の光分岐光導波路。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の光分岐光導波路を用いた光学装置。
   
   

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