JP2011081142A - ミラー付き光導波路の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】樹脂成分を含有してなる光を伝送するためのコア部を備える光導波路の前記コア部の一部に、開口部を有するマスクを介してレーザービームを照射して、前記コア部の一部の前記樹脂成分を飛散させることによって、前記コア部を伝送する光の伝送方向に対して傾斜したミラー面を前記コア部に形成するミラー付き光導波路の製造方法であって、前記コア部のレーザービームが照射されるべき面の長手方向の略中心軸から該面の幅方向に離れるほど前記レーザービームの照射時間が短くなるように前記レーザービームを照射することを特徴とするミラー付き光導波路の製造方法。
【選択図】なし
Description
前記コア部のレーザービームが照射されるべき面の長手方向の略中心軸から該面の幅方向に離れるほど、前記レーザービームの照射時間が短くなるように前記レーザービームを照射することを特徴とする方法である。
前記コア部のレーザービームが照射されるべき面の長手方向の略中心軸から該面の幅方向に離れるほど、前記レーザービームの照射時間が短くなるように前記レーザービームを照射することを特徴とする方法である。
屈折率差(%)={(nA/nB)−1}×100
を計算して求められる値を採用する。
で表される構造を有するノルボルネン系ポリマーがより好ましい。このようなRで表されるアルキル基は、前述のアルキルノルボルネンの繰り返し単位中の側鎖のアルキル基と同様のものである。
(E(R)3)2Pd(Q)2 ・・・(Ia)
[(E(R)3)aPd(Q)(LB)b]p[WCA]r ・・・(Ib)
前記一般式(Ia)及び(Ib)において、それぞれ、E(R)3は、第15族の中性電子ドナー配位子を表し、Eは、周期律表の第15族から選択される元素を表し、Rは、水素原子(又はその同位体の1つ)又は炭化水素基を含む部位を表し、Qは、カルボキシレート、チオカルボキシレート及びジチオカルボキシレートからなる群から選択されるアニオン配位子を表す。また、一般式(Ib)において、LBは、ルイス塩基を表し、WCAは、弱配位アニオンを表し、aは1〜3の整数を表し、bは0〜2の整数を表し、aとbとの合計は1〜3であり、p及びrは、パラジウムカチオンと弱配位アニオンとの電荷のバランスをとる数を表す。
で表される構造を有するノルボルネン系ポリマーがより好ましい。なお、式中、Rで表されるアルキル基は前記アルキルノルボルネンの繰り返し単位中の側鎖のアルキル基と同様のものである。
<コア層用ポリマーの製造工程>
先ず、コア層用ポリマーを製造した。すなわち、先ず、ヘキシルノルボルネン(HxNB)(8.94g、0.05mol)、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン (diphNB)(16.1g、0.05mol)、1−ヘキセン(4.2g、0.05mol)及びトルエン(142.0g)を、250mLのシーラムボトルで混合し、オイルバスで120℃に加熱して溶液を形成した。次に、前記溶液に、[Pd(PCy3)2(O2CCH3)(NCCH3)]テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(Pd1446)(5.8×10−3g、4.0×10−6mol)及びN,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(DANFABA)(3.2×10−3g、4.0×10−6mol)を、それぞれ濃縮ジクロロメタン溶液(0.1mL)の形態で添加して混合液を得た。次いで、前記混合液を120℃で6時間維持した後、勢いよく攪拌しながらメタノールを滴下して沈殿物を得た。その後、このようにして得られた沈殿物(共重合体)を濾過により集め、80℃のオーブン内で真空乾燥させ、乾燥質量12.0g(収率48%)の生成物(共重合体:コア層用ポリマー)を得た。
先ず、上述のようにして得られた生成物(コア層用ポリマー)をメシチレンに溶解して30wt%の樹脂溶液を調製した。次に、前記樹脂溶液(10.0g)に、ビス−ノルボルネンメトキシジメチルシラン(SiX、CAS番号:第376609−87−9)(0.72g、0.00245mol)と、Pd(PCy3)2(OAc)2(Pd785)(4.94×10−4g、6.29×10−7mol、メチレンクロライド0.1mL中)と、RHODORSIL(登録商標)PHOTOINITIATOR 2074(CAS番号:第178233−72−2、ニュージャージー州クランベリーのRhodia Inc社から入手)(2.55×10−3g、2.516×10−6mol、メチレンクロライド0.1mL中)とを加えて均一に混合し、0.2ミクロンの細孔のフィルターでろ過し、コア層形成用ワニスを得た。
上記コア層形成用ワニスを、ドクターブレードによって離型処理PETフィルム上に均一に塗布して塗膜を形成した(乾燥前の厚み:140μm)。次に、前記塗膜をPETフィルムと共に乾燥機に入れて45℃の乾燥機に15分間投入して溶媒(メシチレン)を完全に除去した後、所定の開口パターンを有するフォトマスクを圧着し、前記塗膜に対して選択的に紫外線を照射した(照射量500mJ/cm2)。次に、圧着したマスクを取り去り、紫外線照射後の前記塗膜をPETフィルムと共に乾燥機に入れ、45℃で30分間加熱後に85℃で30分間加熱し、更に150℃で1時間加熱し、コア層を形成した。なお、このような加熱後においては、非常に鮮明な導波路パターンが形成されていることが確認された。次いで、得られたフィルム状のコア層を離型処理PETフィルムから剥離することにより、コア層を得た。このようなコア層は、無色透明であり、コア部の屈折率は1.5695(測定波長;633nm)であり、クラッド部の屈折率は1.5153(測定波長;633nm)であった。
第2樹脂として環状オレフィン系樹脂を含むノルボルネン系樹脂組成物(プロメラス社製 Avatrel2590の20重量%2−ヘプタノン溶液、10g)を用い、かかるノルボルネン系樹脂組成物に酸中和剤として2−エチル−4−メチルイミダゾール(四国化成工業株式会社製、品番2E4MZ)(0.04g)を添加し、クラッド層形成用ワニスを製造した。
上記クラッド層形成用ワニスを、ポリイミドフィルム上(宇部興産株式会社製、Upilex)にドクターブレードで均一に塗布した後、45℃の乾燥機に15分間投入し、溶剤(2−ヘプタノン)を完全に除去した後、乾燥機中160℃で2時間加熱して、塗膜を硬化させて、ポリイミドフィルム上にフィルム状のクラッド層を形成した後、ポリイミドフィルムから剥離して、フィルム状のクラッド層を得た。得られたフィルム状のクラッド層の厚さは20μmであった。また、このようなクラッド層は、無色透明であり、その屈折率は1.52(測定波長;633nm)であった。なお、このようなフィルム状のクラッド層は2枚製造した。
前述のようにして得られたコア層の両面に、それぞれクラッド層を積層し、140℃に設定されたラミネータに投入して、クラッド層/コア層/クラッド層の順に積層した後、150℃で0.5時間加熱して、クラッド層/コア層/クラッド層の順に積層されたミラー加工前の光導波路を得た。
ミラー加工前の光導波路のコア部にミラー面を形成するのに先立ち、エキシマレーザー装置(OPTEC社製、製品名「ATLEX−300i」)を以下のようにして調整した。エキシマレーザー装置に設けられたチャンバー内の圧力を、一旦10ミリバール以下になるまで排気した後、上記チャンバー内にArFプレミックスガス(Ar:4.13%、F2:0.17%、ネオンガス:残部)を6500ミリバールになるまで充填した。また、パワーメーター(OPHIR社製、製品名「NOVA II」)を用い、ビームの照射エネルギーを300〜400mJ/pulseの範囲内に収まるように調整した後、ビームプロファイラー(Spiricon社製、製品名「LASER BEAM PROFILERS G3」)を用いて強度分布の偏りが無いように調整した。そして、上記エキシマレーザー装置において、2本の直線部が500μmで且つ長手方向端辺の円弧の曲率半径が500μmの長円形の穴(開口部)が形成されたステンレスマスクを通した後、更にレンズを介して集光して縮小投影されて、最終的に、コア層11a上に照射されるレーザービームのコア層11aの表面上に形成される照射面形状が、図7に示すような、2本の直線部(点T1と点T4とを結ぶ線分及び点T2及び点T3を結ぶ線分)がそれぞれ100μmであり且つ長手方向端辺の円弧(点T1と点T2とを結ぶ曲線部及び点T3と点T4とを結ぶ曲線部)の曲率半径が双方とも100μmとなっている長円形になるように調整した。
ミラー加工前の光導波路(コア部の厚さ:50μm、コア幅:50μm)の一方のクラッド層の表面を、粘着性を有する基盤(トーヨーコーポレーション株式会社製、商品名「マジックレジン」)上に貼り付けた。次いで、前記基盤を、エキシマレーザー装置の微動ステージ上に配置し、基盤の固定面を吸引して固定した。そして、ミラー加工前の光導波路のコア部の長手方向と微動ステージの可動方向とが一致するようにステージを回転させてアライメントを調整した後、図7に示すように、レーザービームの照射面形状の長手方向の中心軸Oが、コア部の長手方向の中心軸と重なるように調整した。次いで、アシストガスとしてHeガスを2.0L/分で流す条件下において、図6に示すように、微動ステージをコア部の光の伝送方向に15μm/秒の速度で10秒間(150μm)移動させながら、前記光導波路に周波数100Hzのレーザーを照射して、コア部にミラー面を形成し、光導波路が150μm移動したところでレーザーの照射を終了して、ミラー付の光導波路を得た。なお、このようにして形成されたミラー面のコア部の光軸に対する角度は45°であった。
前記ミラー加工時に使用するレーザービームに関して、最終的にコア層上に照射されるレーザービームの照射面形状が2本の直線部がそれぞれ100μmで且つ長手方向端辺の円弧の曲率半径が双方とも125μmとなっている長円形(図7中において点線で記載されているような形状)となるように調整した以外は、実施例1と同様にしてミラー付の光導波路を得た。なお、このようにして形成されたミラー面のコア部の光軸に対する角度は45°であった。このようにして形成されたミラー面が形成されている薄膜の顕微鏡写真を図8に示す。
前記ミラー加工時に使用するエキシマレーザーの調整時に、各辺の長さが500μmの正方形の穴が形成されたステンレスマスクを用い、最終的にコア層上に照射されるレーザービームの照射面形状を各辺が100μmの正方形としてミラー面を製造した以外は、実施例1と同様にしてミラー付の光導波路を得た。なお、このようにして形成されたミラー面のコア部の光軸に対する角度は45°であった。このようにして形成されたミラー面が形成されている薄膜の顕微鏡写真を図9に示す。
〈ミラー面下部の曲率の測定〉
実施例1〜2及び比較例1で得られたミラー付の光導波路のミラー面のクラッド層と接している部分(コア部のミラー面の最下部の端辺)の曲率を、レーザー顕微鏡画像に基づいて測定した。結果を表1に示す。
実施例1〜2及び比較例1で得られたミラー付の光導波路のミラー面における光損失を以下に示す方法で測定した。すなわち、面発光型レーザ(VCSEL)から発生させた光を、光ファイバーを通してコア部の一端から入力し、ミラー面から出射された光の出力を測定し、下記数式(F1)で表される総光損失(挿入損)を求めた。
総光損失(dB)=−10・log(P1/P0) ・・・(F1)
なお、上記式中、P1はミラー面から出射された光の出力であり、P0は、光ファイバーをコア部の一端に結合する前の光ファイバーの端部における光源の測定出力である。結果を表2に示す。
Claims (3)
- 樹脂成分を含有してなる光を伝送するためのコア部を備える光導波路の前記コア部の一部に、開口部を有するマスクを介してレーザービームを照射して、前記コア部の一部の前記樹脂成分を飛散させることによって、前記コア部を伝送する光の伝送方向に対して傾斜したミラー面を前記コア部に形成するミラー付き光導波路の製造方法であって、
前記コア部のレーザービームが照射されるべき面の長手方向の略中心軸から該面の幅方向に離れるほど前記レーザービームの照射時間が短くなるように前記レーザービームを照射すること、
を特徴とするミラー付き光導波路の製造方法。 - 前記マスクの開口部の形状が、円形、楕円形又は長円形であることを特徴とする請求項1に記載のミラー付き光導波路の製造方法。
- 前記レーザービームの照射時に、前記レーザービームが照射されている前記コア部の表面上の領域の前記コア部の長手方向における少なくとも一方の端辺が、曲率半径100〜250μmの円弧状であることを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載のミラー付き光導波路の製造方法。
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