JP2015081775A - 光導波路ならびに該光導波路を用いたsprセンサセルおよび比色センサセル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の光導波路100は、クラッド層11と、少なくとも一面が露出するように該クラッド層11に埋設されたコア層12と、を備える。該クラッド層の該コア層が露出している面の水接触角は、80°以上である。本発明のSPRセンサセルおよび比色センサセルは、本発明の光導波路100を有する。
【選択図】図1
Description
1つの実施形態においては、上記クラッド層が、クラッド層形成樹脂と該クラッド層形成樹脂に分散された粒子とを含む。
1つの実施形態においては、上記クラッド層における粒子の充填率が、2%〜50%である。
1つの実施形態においては、上記粒子の平均粒子径(φ)が、200nm〜2.5μmである。
本発明の別の局面によれば、SPRセンサセルが提供される。該SPRセンサセルは、上記光導波路を有する。
本発明のさらに別の局面によれば、比色センサセルが提供される。該比色センサセルは、上記光導波路を有する。
本発明の光導波路は、所定の水接触角を有するクラッド層と、少なくとも一面が露出するように該クラッド層に埋設されたコア層とを備える。本発明の光導波路の波長660nmにおける光損失(伝搬損失)は、例えば2.6dB/cm未満、好ましくは2.0dB/cm以下、より好ましくは1.5dB/cm以下である。光損失が当該範囲内であれば、後述するSPRセンサセルや比色センサセル等のセンサセルの検知部に好適に用いられ得る。光損失は、カットバック法によって測定される。
図2は、本発明の好ましい実施形態によるSPRセンサセルを説明する概略斜視図である。図3は、図2に示すSPRセンサセルのIa−Ia線概略断面図である。
図4は、本発明の好ましい実施形態による比色センサセルを説明する概略斜視図である。図5は、図4に示す比色センサセルのIb−Ib線概略断面図である。
本発明の光導波路の製造方法としては、任意の適切な方法が用いられ得る。本発明の光導波路の作製方法の具体例としては、図6に示す方法や特開2012−215541号公報の図3に記載されるような方法が挙げられる。
屈折率は、シリコンウェハの上に10μm厚の膜を形成し、プリズムカプラ式屈折率測定装置を用いて波長830nmで測定した。
粒子の充填率は、以下の式によって算出した。
充填率(%)=((粒子混合率(wt%)/かさ比重(g/mL))/(100+粒子混合率(wt%)))×100
粒子のかさ比重は、既知の体積(mL)を有するカップに粒子を入れて、該粒子の重量(g)を測定し、粒子重量をカップ体積で除することにより算出した。
レーザー回折散乱式粒度分布測定によってメジアン径を算出して、平均粒子径とした。
JIS R3257に準拠して、自動接触角計(協和界面科学(株)社製、型番「Drop Master500」)を用いてクラッド層上面(コア層露出面)の水接触角を測定した。
図6に示すような方法で光導波路フィルムを作製した。具体的には、表面に幅50μmおよび厚み(深さ)50μmのコア層形成用の凹部が形成された鋳型(長さ200mm、幅200mm)の該表面にコア層形成材料を滴下した。該鋳型の表面に片面をコロナ処理したPPフィルム(厚み:40μm)のコロナ処理面の片端を当接させ、他端は反らせた状態とした。この状態で、鋳型とPPフィルムとの当接部位にPPフィルム側からローラを押し当てながら他端側に向かってローラを回転させて両者を貼り合わせた。これにより、鋳型の凹部内にコア層形成材料を充填し、余分なコア層形成材料を押し出した。次いで、得られた積層体に対し、PPフィルム側から紫外線を照射し、コア層形成材料を完全に硬化させてコア層(屈折率:1.384)を形成した。なお、コア層形成材料は、フッ素系UV硬化型樹脂(DIC社製、商品名「OP38Z」)60重量部とフッ素系UV硬化型樹脂(DIC社製、商品名「OP40Z」)40重量部とを攪拌溶解させて調製した。次いで、鋳型からPPフィルムを剥離して、該フィルム上に厚み50μm、幅50μmの略角柱形状のコア層を転写した。
クラッド層形成材料におけるシリカ粒子の混合率を10重量%にしたこと以外は実施例1と同様にして、光導波路フィルムを作製した。
異なるシリカ粒子(株式会社アドマテック製、商品名「アドマファイン SC2500‐SMJ」)を用いたことおよびクラッド層形成材料におけるシリカ粒子の混合率を0.6重量%にしたこと以外は実施例1と同様にして、光導波路フィルムを作製した。
異なるシリカ粒子(株式会社アドマテック製、商品名「アドマファイン SC2500‐SMJ」)を用いたことおよびクラッド層形成材料におけるシリカ粒子の混合率を2.5重量%にしたこと以外は実施例1と同様にして、光導波路フィルムを作製した。
異なるシリカ粒子(株式会社アドマテック製、商品名「アドマファイン SC2500‐SMJ」)を用いたことおよびクラッド層形成材料におけるシリカ粒子の混合率を5重量%にしたこと以外は実施例1と同様にして、光導波路フィルムを作製した。
異なるシリカ粒子(株式会社アドマテック製、商品名「アドマファイン SC2500‐SMJ」)を用いたことおよびクラッド層形成材料におけるシリカ粒子の混合率を10重量%にしたこと以外は実施例1と同様にして、光導波路フィルムを作製した。
異なるシリカ粒子(株式会社アドマテック製、商品名「アドマファイン SC2500‐SMJ」)を用いたことおよびクラッド層形成材料におけるシリカ粒子の混合率を26重量%にしたこと以外は実施例1と同様にして、光導波路フィルムを作製した。
<実施例8>
異なるシリカ粒子(株式会社アドマテック製、商品名「アドマファイン SC5500‐SMJ」)を用いたことおよびクラッド層形成材料におけるシリカ粒子の混合率を0.8重量%にしたこと以外は実施例1と同様にして、光導波路フィルムを作製した。
異なるシリカ粒子(株式会社アドマテック製、商品名「アドマファイン SC5500‐SMJ」)を用いたことおよびクラッド層形成材料におけるシリカ粒子の混合率を2重量%にしたこと以外は実施例1と同様にして、光導波路フィルムを作製した。
異なるシリカ粒子(株式会社アドマテック製、商品名「アドマファイン SC5500‐SMJ」)を用いたことおよびクラッド層形成材料におけるシリカ粒子の混合率を5重量%にしたこと以外は実施例1と同様にして、光導波路フィルムを作製した。
異なるシリカ粒子(株式会社アドマテック製、商品名「アドマファイン SC5500‐SMJ」)を用いたことおよびクラッド層形成材料におけるシリカ粒子の混合率を10重量%にしたこと以外は実施例1と同様にして、光導波路フィルムを作製した。
異なるシリカ粒子(日本アエロジル株式会社製、商品名「AEROSIL R974」、屈折率1.45)を用いたことおよびクラッド層形成材料におけるシリカ粒子の混合率を2.6重量%にしたこと以外は実施例1と同様にして、光導波路フィルムを作製した。
異なるシリカ粒子(日本アエロジル株式会社製、商品名「AEROSIL R974」、屈折率1.45)を用いたことおよびクラッド層形成材料におけるシリカ粒子の混合率を5重量%にしたこと以外は実施例1と同様にして、光導波路フィルムを作製した。
異なるシリカ粒子(富士シリシア化学株式会社製、商品名「SYLOPHOBIC507」、屈折率1.45)を用いたことおよびクラッド層形成材料におけるシリカ粒子の混合率を3.2重量%にしたこと以外は実施例1と同様にして、光導波路フィルムを作製した。
異なるシリカ粒子(富士シリシア化学株式会社製、商品名「SYLOPHOBIC702」、屈折率1.45)を用いたことおよびクラッド層形成材料におけるシリカ粒子の混合率を4重量%にしたこと以外は実施例1と同様にして、光導波路フィルムを作製した。
異なるシリカ粒子(富士シリシア化学株式会社製、商品名「SYLOPHOBIC702」、屈折率1.45)を用いたことおよびクラッド層形成材料におけるシリカ粒子の混合率を7.2重量%にしたこと以外は実施例1と同様にして、光導波路フィルムを作製した。
<実施例17>
異なるシリカ粒子(富士シリシア化学株式会社製、商品名「SYLOPHOBIC702」、屈折率1.45)を用いたことおよびクラッド層形成材料におけるシリカ粒子の混合率を25重量%にしたこと以外は実施例1と同様にして、光導波路フィルムを作製した。
チタニア粒子(堺化学工業株式会社製、商品名「SRD 02−W」、結晶相:ルチル型、屈折率2.72)を用いたことおよびクラッド層形成材料におけるシリカ粒子の混合率を2重量%にしたこと以外は実施例1と同様にして、光導波路フィルムを作製した。
クラッド層形成材料におけるシリカ粒子の混合率を0重量%にしたこと(すなわち、シリカ粒子を用いなかったこと)以外は実施例1と同様にして、光導波路フィルムを作製した。
異なるシリカ粒子(株式会社アドマテック製、商品名「アドマファイン SC2500‐SMJ」)を用いたことおよびクラッド層形成材料におけるシリカ粒子の混合率を0.3重量%にしたこと以外は実施例1と同様にして、光導波路フィルムを作製した。
上記実施例および比較例で得られた各光導波路フィルムを長さ22.25mm×幅20mmにダイシング切断した。次いで、コア層露出面に長さ6mm×幅1mmの開口部を有するマスクを介して、クロムおよび金を順にスパッタリングし、コア層を覆うように易接着層(厚み:1nm)および金属層(厚み:50nm)を順に形成した。最後に、フッ素系UV硬化型樹脂(ソルベイスペシャルティポリマージャパン社製、商品名「Fluorolink MD700」)を用い、アンダークラッド層を形成したのと類似の方法で、枠形状のオーバークラッド層を形成した。このようにして、図2および図3に示すSPRセンサセルと同様のSPRセンサセルを作製した。なお、オーバークラッド層によって規定されたサンプル配置部の水平断面積は24mm2(8mm×3mm)であった。
12 コア層
20 金属層
30 オーバークラッド層
100 光導波路
200 SPRセンサセル
300 比色センサセル
Claims (6)
- クラッド層と、少なくとも一面が露出するように該クラッド層に埋設されたコア層と、を備え、
該クラッド層の該コア層が露出している面の水接触角が80°以上である、光導波路。 - 前記クラッド層が、クラッド層形成樹脂と該クラッド層形成樹脂に分散された粒子とを含む、請求項1に記載の光導波路。
- 前記クラッド層における粒子の充填率が、2%〜50%である、請求項1または2に記載の光導波路。
- 前記粒子の平均粒子径(φ)が、200nm〜2.5μmである、請求項1から3のいずれかに記載の光導波路。
- 請求項1から4のいずれかに記載の光導波路を有する、SPRセンサセル。
- 請求項1から4のいずれかに記載の光導波路を有する、比色センサセル。
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