JP2849482B2 - 光導波路の製造方法 - Google Patents
光導波路の製造方法Info
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- JP2849482B2 JP2849482B2 JP3006047A JP604791A JP2849482B2 JP 2849482 B2 JP2849482 B2 JP 2849482B2 JP 3006047 A JP3006047 A JP 3006047A JP 604791 A JP604791 A JP 604791A JP 2849482 B2 JP2849482 B2 JP 2849482B2
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- waveguide
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、有機ポリマー中に半導
体超微粒子が選択的部分に分散してなることにより、屈
折率が周囲より大なる光導波部を有することを特徴とす
る光導波路の製造方法に関する。
体超微粒子が選択的部分に分散してなることにより、屈
折率が周囲より大なる光導波部を有することを特徴とす
る光導波路の製造方法に関する。
【０００２】光導波路は、光ファイバーの分岐・結合を
容易に行なったり、光スイッチなどの非線形光学動作を
行わせるためにきわめて有用である。
容易に行なったり、光スイッチなどの非線形光学動作を
行わせるためにきわめて有用である。
【０００３】
【従来の技術】光通信や光情報処理分野において利用さ
れる光回路の研究は近年、急速な進歩を遂げ、その中で
も光導波路の開発はめざましいものがある。
れる光回路の研究は近年、急速な進歩を遂げ、その中で
も光導波路の開発はめざましいものがある。
【０００４】光導波路には、LiNbO3にTiを拡散させた無
機結晶やイオン交換により金属を他金属と交換したガラ
スなどの他に有機ポリマー光導波路がある。
機結晶やイオン交換により金属を他金属と交換したガラ
スなどの他に有機ポリマー光導波路がある。
【０００５】従来の有機ポリマー導波路製造法として
は、リソグラフィーを応用し、光導波路パターンを形成
する方法、すなわち、モノマーを含む有機ポリマー膜を
作成したのち、パターン用マスクを用いて選択的に紫外
線重合させて、屈折率変化をもたせる方法、あるいはレ
ーザースキャンにより高屈折率の導波路を形成する方法
等がある（特開昭63-91604）。
は、リソグラフィーを応用し、光導波路パターンを形成
する方法、すなわち、モノマーを含む有機ポリマー膜を
作成したのち、パターン用マスクを用いて選択的に紫外
線重合させて、屈折率変化をもたせる方法、あるいはレ
ーザースキャンにより高屈折率の導波路を形成する方法
等がある（特開昭63-91604）。
【０００６】従来、リソグラフィーを応用した光導波路
パターンの形成に於いては、紫外線照射による架橋反応
と競争する樹脂の黄変や、エッチング時の有機ポリマー
の膨潤による材料の変質という問題が指摘されている。
これを克服する方法として、例えば、特開昭64-59302に
は露光によるエッチング処理を有機溶剤ではなく、水を
使用しておこなう方法などが開示されている。しかしな
がら、このような露光、エッチング処理による方法は、
特に有機ポリマー光導波路の作製に対しては依然問題点
が多いといわれている。
パターンの形成に於いては、紫外線照射による架橋反応
と競争する樹脂の黄変や、エッチング時の有機ポリマー
の膨潤による材料の変質という問題が指摘されている。
これを克服する方法として、例えば、特開昭64-59302に
は露光によるエッチング処理を有機溶剤ではなく、水を
使用しておこなう方法などが開示されている。しかしな
がら、このような露光、エッチング処理による方法は、
特に有機ポリマー光導波路の作製に対しては依然問題点
が多いといわれている。
【０００７】有機ポリマー非線形動作光導波路として
は、ポーリング（電界配向）処理、即ち、ポリマーの軟
化点温度あるいはガラス転移点付近に於いて、電界を印
加し、含有されている極性低分子の配向を揃えるという
処理をされた有機ポリマー導波路がある。これは下部電
極をリソグラフィーによって設け、バッファ層をその上
に構成し、メチルニトロアニリンなどの非線形光学性化
合物を分散した有機ポリマーをコートする。この上にパ
ターン化された電極を施し、電極に印加することによ
り、電極印加部分に存在するメチルニトロアニリンが分
極配向し、周囲の非配向部分に比較して高屈折率部分が
形成された非線形光学効果を有する導波路である（R.Ly
tel ら、ＳＰＩＥ予稿集第 824号、152 頁，1987年）。
は、ポーリング（電界配向）処理、即ち、ポリマーの軟
化点温度あるいはガラス転移点付近に於いて、電界を印
加し、含有されている極性低分子の配向を揃えるという
処理をされた有機ポリマー導波路がある。これは下部電
極をリソグラフィーによって設け、バッファ層をその上
に構成し、メチルニトロアニリンなどの非線形光学性化
合物を分散した有機ポリマーをコートする。この上にパ
ターン化された電極を施し、電極に印加することによ
り、電極印加部分に存在するメチルニトロアニリンが分
極配向し、周囲の非配向部分に比較して高屈折率部分が
形成された非線形光学効果を有する導波路である（R.Ly
tel ら、ＳＰＩＥ予稿集第 824号、152 頁，1987年）。
【０００８】しかし、経時変化のために所要屈折率発現
のために不可欠の分子の配向が解消したり、配向を保持
するために電界をかけておく必要があったりする難点が
ある。また、分子の配向分極効果にもとづくために屈折
率差が大きくとりにくいなどの欠点を有する。
のために不可欠の分子の配向が解消したり、配向を保持
するために電界をかけておく必要があったりする難点が
ある。また、分子の配向分極効果にもとづくために屈折
率差が大きくとりにくいなどの欠点を有する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、以上に
述べた従来技術における問題点を一挙に解決するべく研
究を行い、光導波路、就中、非線形光学効果を併せもつ
パターン集積化された有機ポリマー光導波路の新規な製
造方法を見出し、本発明をなすに到った。
述べた従来技術における問題点を一挙に解決するべく研
究を行い、光導波路、就中、非線形光学効果を併せもつ
パターン集積化された有機ポリマー光導波路の新規な製
造方法を見出し、本発明をなすに到った。
【００１０】本発明は、有機ポリマー中に半導体超微粒
子が選択的部分に分散してなることにより、屈折率が周
囲より大なる光導波部を有する光導波路の製造方法に関
するもので、半導体超微粒子の原料となる金属元素化合
物を含有した前駆体有機ポリマーに半導体超微粒子生成
に必要な反応性ガスを反応させることにより半導体超微
粒子を選択的部分に分散させて、光導波部を形成する際
し、前駆体有機ポリマーに、樹脂溶液により導波路形成
用パターンをプリントすることを特徴とする該光導波路
の製造方法を提供するものである。
子が選択的部分に分散してなることにより、屈折率が周
囲より大なる光導波部を有する光導波路の製造方法に関
するもので、半導体超微粒子の原料となる金属元素化合
物を含有した前駆体有機ポリマーに半導体超微粒子生成
に必要な反応性ガスを反応させることにより半導体超微
粒子を選択的部分に分散させて、光導波部を形成する際
し、前駆体有機ポリマーに、樹脂溶液により導波路形成
用パターンをプリントすることを特徴とする該光導波路
の製造方法を提供するものである。
【００１１】本発明方法によると、感光性樹脂を用いた
露光あるいは溶剤を用いたエッチング処理工程が省略さ
れるので、製造工程中における材料の変質化の虞れがな
い。また、光導波路形成のために屈折率の異なる物質を
分散させるので、経時変化による配向分極の解消による
屈折率差の低下を回避できるし、また分極による効果で
はないので充填率の向上により、より大きい屈折率変化
も付与しうる。
露光あるいは溶剤を用いたエッチング処理工程が省略さ
れるので、製造工程中における材料の変質化の虞れがな
い。また、光導波路形成のために屈折率の異なる物質を
分散させるので、経時変化による配向分極の解消による
屈折率差の低下を回避できるし、また分極による効果で
はないので充填率の向上により、より大きい屈折率変化
も付与しうる。
【００１２】さらにまた、半導体超微粒子は空間的に 1
00オングストローム程度以下になるとその電子状態が閉
じ込め効果を受け、大きな非線形性能の発現することが
知られており、さらに有用性が高まる。
00オングストローム程度以下になるとその電子状態が閉
じ込め効果を受け、大きな非線形性能の発現することが
知られており、さらに有用性が高まる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明で製造される光導
波路について第１図を用いて説明する。本発明による光
導波路は第１図中d)に示された断面図のように、金属化
合物を含有した有機ポリマー中のパターン化された部分
に選択的に半導体超微粒子が分散して、光導波部となっ
た構造をしている。
波路について第１図を用いて説明する。本発明による光
導波路は第１図中d)に示された断面図のように、金属化
合物を含有した有機ポリマー中のパターン化された部分
に選択的に半導体超微粒子が分散して、光導波部となっ
た構造をしている。
【００１４】次に、第１図にもとづき、本発明の製造方
法について記述する。まず、半導体超微粒子の原料とな
る金属元素化合物を含有した前駆体有機ポリマーを調製
する。
法について記述する。まず、半導体超微粒子の原料とな
る金属元素化合物を含有した前駆体有機ポリマーを調製
する。
【００１５】金属元素化合物としては、元素周期律表第
II−VI族元素化合物半導体超微粒子生成のために、過塩
素酸カドミウム、酢酸亜鉛、硝酸鉛などの第II族元素化
合物を用いる。
II−VI族元素化合物半導体超微粒子生成のために、過塩
素酸カドミウム、酢酸亜鉛、硝酸鉛などの第II族元素化
合物を用いる。
【００１６】有機ポリマーとしては、透明性などの光学
的特性に優れた有機ポリマー、たとえばポリメチルメタ
クリレート、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネー
ト、ポリスチレンなど、あるいはこれらのひとつないし
は複数を含有する混合物ないしは共重合体を用いる。
的特性に優れた有機ポリマー、たとえばポリメチルメタ
クリレート、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネー
ト、ポリスチレンなど、あるいはこれらのひとつないし
は複数を含有する混合物ないしは共重合体を用いる。
【００１７】これら金属元素化合物、有機ポリマーを適
当な溶媒に溶解させる。例えば、ジメチルホルムアミ
ド、アセトニトリル、メタノール、テトラヒドロフラン
などの極性有機溶媒が金属元素ならびに有機ポリマーの
溶解性の観点から好ましく用いられる。
当な溶媒に溶解させる。例えば、ジメチルホルムアミ
ド、アセトニトリル、メタノール、テトラヒドロフラン
などの極性有機溶媒が金属元素ならびに有機ポリマーの
溶解性の観点から好ましく用いられる。
【００１８】このようにして調製された溶液をガラスや
シリコンなどの適当な基板上にキャストあるいはスピン
コートすることにより展開する。含まれている溶媒は風
乾あるいは減圧処理することにより除去処理をおこな
い、前駆体有機ポリマーフィルムを形成する。
シリコンなどの適当な基板上にキャストあるいはスピン
コートすることにより展開する。含まれている溶媒は風
乾あるいは減圧処理することにより除去処理をおこな
い、前駆体有機ポリマーフィルムを形成する。
【００１９】このようにして得られた前駆体有機ポリマ
ーフィルムに樹脂溶液により導波路形成用パターンをプ
リントする。ここに、樹脂溶液とは、有機ポリマーを溶
解させる能力のある溶剤、例えば、ジメチルホルムアミ
ド、アセトニトリル、メタノール、アセトン、ベンゼン
など、または可塑剤、例えば、フタル酸ジメチル、リン
酸トリブチルなどに樹脂を溶解した溶液であり、樹脂と
してはブチラール樹脂、ＳＢＲ樹脂、メラミン樹脂、ア
クリル樹脂、天然ゴムあるいはこれらを基体とした組成
物などが用いられる。この樹脂溶液は、前駆体有機ポリ
マーにパターン化されて粘着・固着化されるが、パター
ン化するのにスクリーニング印刷などのプリント手段が
適宜に採用される。
ーフィルムに樹脂溶液により導波路形成用パターンをプ
リントする。ここに、樹脂溶液とは、有機ポリマーを溶
解させる能力のある溶剤、例えば、ジメチルホルムアミ
ド、アセトニトリル、メタノール、アセトン、ベンゼン
など、または可塑剤、例えば、フタル酸ジメチル、リン
酸トリブチルなどに樹脂を溶解した溶液であり、樹脂と
してはブチラール樹脂、ＳＢＲ樹脂、メラミン樹脂、ア
クリル樹脂、天然ゴムあるいはこれらを基体とした組成
物などが用いられる。この樹脂溶液は、前駆体有機ポリ
マーにパターン化されて粘着・固着化されるが、パター
ン化するのにスクリーニング印刷などのプリント手段が
適宜に採用される。
【００２０】半導体超微粒子生成に必要な反応性ガスと
しては目的に応じ、硫化水素ガス、セレン化水素ガスな
どの第VI族元素化合物ガスあるいはこれらを窒素、ヘリ
ウムなどの不活性ガスで希釈したガス、さらにはこれら
を任意な比率で混合したガスを用いる。反応性ガスは、
プリントされた樹脂溶液パターン部分に選択的に多く吸
収・溶解され、接触している前駆体有機ポリマー中に拡
散する過程で半導体超微粒子を生成し、非パターン化部
分に比較して高屈折率を有した導波路を形成する。
しては目的に応じ、硫化水素ガス、セレン化水素ガスな
どの第VI族元素化合物ガスあるいはこれらを窒素、ヘリ
ウムなどの不活性ガスで希釈したガス、さらにはこれら
を任意な比率で混合したガスを用いる。反応性ガスは、
プリントされた樹脂溶液パターン部分に選択的に多く吸
収・溶解され、接触している前駆体有機ポリマー中に拡
散する過程で半導体超微粒子を生成し、非パターン化部
分に比較して高屈折率を有した導波路を形成する。
【００２１】必要に応じ、金属元素化合物濃度、前駆体
有機ポリマー中の溶媒残存量を調節することにより生成
する半導体超微粒子の粒子径あるいは密度を調節するこ
とも可能である。
有機ポリマー中の溶媒残存量を調節することにより生成
する半導体超微粒子の粒子径あるいは密度を調節するこ
とも可能である。
【００２２】半導体超微粒子分散体の非線形光学効果
は、光吸収により発生する電子−正孔の空間的閉じ込め
効果を利用するため、粒子径は10から1000オングストロ
ーム程度に制御されるのが好ましい。
は、光吸収により発生する電子−正孔の空間的閉じ込め
効果を利用するため、粒子径は10から1000オングストロ
ーム程度に制御されるのが好ましい。
【００２３】本発明の方法によると平面導波路、チャン
ネル導波路、導波路複合構造のものを得ることが可能で
ある。
ネル導波路、導波路複合構造のものを得ることが可能で
ある。
【００２４】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。 実施例１ 過塩素酸カドミウムCd(ClO4)2 ・6H2Oを1.0x10-4モル、
アクリロニトリル／スチレン共重合樹脂 0.5ｇを均一に
溶解させたジメチルホルムアミド溶液 3.5mlを直径70mm
のガラスシャーレに展開する。これを真空デシケーター
にいれ、１Torrの減圧下、室温で一日放置することによ
り、溶媒を除去し、前駆体有機ポリマーフィルムを得
る。このフィルムの膜厚は90μｍであった。この前駆体
有機ポリマーフィルムにジメチルホルムアミドにブチラ
ール樹脂を溶解した溶液を樹脂溶液として用い、塗布に
より直線状にパターンを形成した。これを硫化水素雰囲
気中で２時間放置し、チャンネル形導波路を得た。生成
した硫化カドミウム半導体超微粒子による可視・紫外吸
収スペクトルならびに電子顕微鏡観察写真により、パタ
ーン部分への半導体超微粒子の選択的分散化が達成され
ていることを確認した。導波路による進行光の閉じ込め
効果は、ヘリウム−ネオンレーザーを用い、フィルム面
内で導波路直線方向に対して約10度の傾斜を持たせた入
射光線が導波路内に閉じ込められ、伝播されることが確
かめられ、これにより光導波路の形成を確認した。
明する。 実施例１ 過塩素酸カドミウムCd(ClO4)2 ・6H2Oを1.0x10-4モル、
アクリロニトリル／スチレン共重合樹脂 0.5ｇを均一に
溶解させたジメチルホルムアミド溶液 3.5mlを直径70mm
のガラスシャーレに展開する。これを真空デシケーター
にいれ、１Torrの減圧下、室温で一日放置することによ
り、溶媒を除去し、前駆体有機ポリマーフィルムを得
る。このフィルムの膜厚は90μｍであった。この前駆体
有機ポリマーフィルムにジメチルホルムアミドにブチラ
ール樹脂を溶解した溶液を樹脂溶液として用い、塗布に
より直線状にパターンを形成した。これを硫化水素雰囲
気中で２時間放置し、チャンネル形導波路を得た。生成
した硫化カドミウム半導体超微粒子による可視・紫外吸
収スペクトルならびに電子顕微鏡観察写真により、パタ
ーン部分への半導体超微粒子の選択的分散化が達成され
ていることを確認した。導波路による進行光の閉じ込め
効果は、ヘリウム−ネオンレーザーを用い、フィルム面
内で導波路直線方向に対して約10度の傾斜を持たせた入
射光線が導波路内に閉じ込められ、伝播されることが確
かめられ、これにより光導波路の形成を確認した。
【００２５】比較例１ ジメチルホルムアミド含有ブチラール樹脂によるパター
ン形成を行わないという点以外は、実施例１と同様に実
施したところ、半導体超微粒子の生成は可視・紫外吸収
スペクトルならびに電子顕微鏡写真で確認されたが、入
射レーザー光が特定方向に導波するという効果は観察さ
れなかった。
ン形成を行わないという点以外は、実施例１と同様に実
施したところ、半導体超微粒子の生成は可視・紫外吸収
スペクトルならびに電子顕微鏡写真で確認されたが、入
射レーザー光が特定方向に導波するという効果は観察さ
れなかった。
【００２６】
【発明の効果】有機ポリマー光導波路は、加工性がよい
ことや取扱易さの点から汎用性が高いことが期待されて
いるが、本発明は新規な方法でありながら、きわめて簡
便かつ有効な導波路製造方法を提供するものである。本
発明の方法で作製された光導波路は、単に導波路として
の役割だけではなく、非線形光学性能を有する場合は、
光スイッチなどにその有用性はさらに高いものになる。
また、ポーリングポリマー導波路のように経時変化に伴
う分極の解消による導波路の消失という難点も克服され
るという効果がある。さらに、本発明はパターン形成に
塗布やスクリーニング印刷などのプリント手法を用いる
ので、光導波回路形成の多様性が著しく拡大するという
効果が得られる。本発明は光回路の特性改善等に大きく
貢献するもであり、産業上重大な意義を有する。
ことや取扱易さの点から汎用性が高いことが期待されて
いるが、本発明は新規な方法でありながら、きわめて簡
便かつ有効な導波路製造方法を提供するものである。本
発明の方法で作製された光導波路は、単に導波路として
の役割だけではなく、非線形光学性能を有する場合は、
光スイッチなどにその有用性はさらに高いものになる。
また、ポーリングポリマー導波路のように経時変化に伴
う分極の解消による導波路の消失という難点も克服され
るという効果がある。さらに、本発明はパターン形成に
塗布やスクリーニング印刷などのプリント手法を用いる
ので、光導波回路形成の多様性が著しく拡大するという
効果が得られる。本発明は光回路の特性改善等に大きく
貢献するもであり、産業上重大な意義を有する。
【図１】第１図は本発明による光導波路の製造方法を説
明する図である。 ａ）は前駆体有機ポリマー ｂ）はパターン化した前駆体有機ポリマー ｃ）はパターン化した前駆体有機ポリマーと反応性ガス ｄ）は製造された光導波路を示す断面図である。
明する図である。 ａ）は前駆体有機ポリマー ｂ）はパターン化した前駆体有機ポリマー ｃ）はパターン化した前駆体有機ポリマーと反応性ガス ｄ）は製造された光導波路を示す断面図である。
１‥‥前駆体有機ポリマー、２‥‥樹脂溶液による導波
路形成用パターン、３‥‥反応性ガス、４‥‥半導体超
微粒子分散部分：光導波部（高屈折率部分）５‥‥低屈
折率部分。
路形成用パターン、３‥‥反応性ガス、４‥‥半導体超
微粒子分散部分：光導波部（高屈折率部分）５‥‥低屈
折率部分。
Claims (1)
- 【請求項１】 有機ポリマー中に半導体超微粒子が選択
的部分に分散し、その部分の屈折率が周囲より大なるこ
とにより光導波部を形成する光導波路において、半導体
超微粒子の原料となる金属元素化合物を含有した前駆体
有機ポリマーに半導体超微粒子生成に必要な反応性ガス
を反応させることにより半導体超微粒子を光導波部とな
る選択的部分に分散させるに際し、前駆体有機ポリマー
に樹脂溶液により導波路形成用パターンをプリントする
ことを特徴とする該光導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3006047A JP2849482B2 (ja) | 1991-01-23 | 1991-01-23 | 光導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3006047A JP2849482B2 (ja) | 1991-01-23 | 1991-01-23 | 光導波路の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04238304A JPH04238304A (ja) | 1992-08-26 |
| JP2849482B2 true JP2849482B2 (ja) | 1999-01-20 |
Family
ID=11627710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3006047A Expired - Lifetime JP2849482B2 (ja) | 1991-01-23 | 1991-01-23 | 光導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2849482B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1017768A (ja) * | 1996-07-04 | 1998-01-20 | Fuji Xerox Co Ltd | 高分子複合材料及びその製造方法 |
| US9874674B2 (en) | 2006-03-07 | 2018-01-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Compositions, optical component, system including an optical component, devices, and other products |
| US9951438B2 (en) | 2006-03-07 | 2018-04-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Compositions, optical component, system including an optical component, devices, and other products |
| WO2009014707A2 (en) | 2007-07-23 | 2009-01-29 | Qd Vision, Inc. | Quantum dot light enhancement substrate and lighting device including same |
| US9207385B2 (en) | 2008-05-06 | 2015-12-08 | Qd Vision, Inc. | Lighting systems and devices including same |
| US9929325B2 (en) | 2012-06-05 | 2018-03-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Lighting device including quantum dots |
| CN104884976B (zh) * | 2012-12-20 | 2016-11-09 | 皇家飞利浦有限公司 | 光学组合物 |
-
1991
- 1991-01-23 JP JP3006047A patent/JP2849482B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04238304A (ja) | 1992-08-26 |
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