JP2858924B2 - プラスチック光導波路 - Google Patents
プラスチック光導波路Info
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- JP2858924B2 JP2858924B2 JP2282023A JP28202390A JP2858924B2 JP 2858924 B2 JP2858924 B2 JP 2858924B2 JP 2282023 A JP2282023 A JP 2282023A JP 28202390 A JP28202390 A JP 28202390A JP 2858924 B2 JP2858924 B2 JP 2858924B2
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- polysiloxane
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- Silicon Polymers (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光集積回路用導波路やプラスチック光ファイ
バなどの導波路として使用可能なプラスチック光導波路
に関するものである。
バなどの導波路として使用可能なプラスチック光導波路
に関するものである。
［従来の技術］ 光学部品や光ファイバの基材としては光伝送損失が小
さく、伝送帯域が広いことから一般に石英ガラスや多成
分ガラス等の無機系のものが使用されている。一方、プ
ラスチックを基材とする光学材料も開発されている。こ
れらのプラスチック光学材料は、無機系に比べ加工性が
良く、取扱い易い等の特徴を持つことから注目されてい
る。例えば光ファイバにおいてはポリメチルメタクリレ
ート（PMMA）あるいはポリスチレンのような透明なプラ
スチックを芯（コア）とし、その芯成分よりも屈折率の
低いプラスチックを鞘（クラッド）成分とした同心のコ
ア−クラッド構造からなるものが知られている。しかし
これらのプラスチック光ファイバは、無機系のファイバ
に比べて内部を伝達する光の減衰度合が大きいという欠
点がある。光回路部品においては現状の光ファイバ通信
に用いられている光の波長が650nm〜1600nmの光を用い
ていることから、プラスチックを用いる場合、その領域
における低損失化はより切実である。
さく、伝送帯域が広いことから一般に石英ガラスや多成
分ガラス等の無機系のものが使用されている。一方、プ
ラスチックを基材とする光学材料も開発されている。こ
れらのプラスチック光学材料は、無機系に比べ加工性が
良く、取扱い易い等の特徴を持つことから注目されてい
る。例えば光ファイバにおいてはポリメチルメタクリレ
ート（PMMA）あるいはポリスチレンのような透明なプラ
スチックを芯（コア）とし、その芯成分よりも屈折率の
低いプラスチックを鞘（クラッド）成分とした同心のコ
ア−クラッド構造からなるものが知られている。しかし
これらのプラスチック光ファイバは、無機系のファイバ
に比べて内部を伝達する光の減衰度合が大きいという欠
点がある。光回路部品においては現状の光ファイバ通信
に用いられている光の波長が650nm〜1600nmの光を用い
ていることから、プラスチックを用いる場合、その領域
における低損失化はより切実である。
またコアとクラッドの屈折率比により、伝搬する光の
モードが変化するため、導波路構造を決定するのにそれ
ぞれの屈折率制御は重要である。従来、プラスチック光
ファイバはマルチモードが一般的であり、そのため屈折
率制御はあまり考慮されず、コア，クラッドに屈折率差
の大きいホモポリマを採用している。例えばPMMAをコア
とした場合、フッ素系のホモポリマをクラッドとしてい
る。これに対しシングルモードを用いる光回路部品の導
波路ではより精密で簡易な屈折率制御が求められてい
る。
モードが変化するため、導波路構造を決定するのにそれ
ぞれの屈折率制御は重要である。従来、プラスチック光
ファイバはマルチモードが一般的であり、そのため屈折
率制御はあまり考慮されず、コア，クラッドに屈折率差
の大きいホモポリマを採用している。例えばPMMAをコア
とした場合、フッ素系のホモポリマをクラッドとしてい
る。これに対しシングルモードを用いる光回路部品の導
波路ではより精密で簡易な屈折率制御が求められてい
る。
従来プラスチックで光導波路を形成する方法は、選択
光重合法，感光性樹脂を利用する方法が知られている。
選択光重合法はポリマに含ませたドーパント（アクリル
系モノマ）を選択的に重合あるいはポリマと反応させ、
屈折率を変化させることによりパターン状の光導波路を
作製するものである。また、感光性樹脂，ホトレジスト
を利用する方法は感光性樹脂をパターン状に露光し、選
択的に架橋をおこさせ、現像により未露光部分を除去
し、コアパターンを得るものである。
光重合法，感光性樹脂を利用する方法が知られている。
選択光重合法はポリマに含ませたドーパント（アクリル
系モノマ）を選択的に重合あるいはポリマと反応させ、
屈折率を変化させることによりパターン状の光導波路を
作製するものである。また、感光性樹脂，ホトレジスト
を利用する方法は感光性樹脂をパターン状に露光し、選
択的に架橋をおこさせ、現像により未露光部分を除去
し、コアパターンを得るものである。
［発明が解決しようとする課題］ 両者ともガラス導波路に比べると簡便で手軽に製造で
きるが、それぞれ近赤外域で吸収が大きいために1.0μ
ｍ以上の長波長の光では使用することはできない。また
選択光重合法では溶媒の揮発条件でモノマ含量が変化し
屈折率変化が微妙に変化するほか、屈折率比の等の問題
がある。また感光性樹脂を利用する方法では、屈折率は
照射光量により変化し、また屈折率比の融通性にも欠け
ている。また現像時の膨潤により解像性が悪く、また表
面に凸凹ができやすい問題がある。このことも材料の問
題とあわせ両者の光損失が高い原因となっている。
きるが、それぞれ近赤外域で吸収が大きいために1.0μ
ｍ以上の長波長の光では使用することはできない。また
選択光重合法では溶媒の揮発条件でモノマ含量が変化し
屈折率変化が微妙に変化するほか、屈折率比の等の問題
がある。また感光性樹脂を利用する方法では、屈折率は
照射光量により変化し、また屈折率比の融通性にも欠け
ている。また現像時の膨潤により解像性が悪く、また表
面に凸凹ができやすい問題がある。このことも材料の問
題とあわせ両者の光損失が高い原因となっている。
またポリメチルメタクリレートのように吸湿性が高い
ポリマは湿度が高い環境では、水のOHの振動吸収が光損
失に影響を与える。OH振動吸収の高調波によって、特に
近赤外域の光伝送損失は低下する（例えば戒能俊邦,Pol
ymer Preprints,Japan,32巻,4号,1983年 2525頁 参
照）すなわち使用環境条件の湿度変化により光伝送損失
が変動するといった問題があった。
ポリマは湿度が高い環境では、水のOHの振動吸収が光損
失に影響を与える。OH振動吸収の高調波によって、特に
近赤外域の光伝送損失は低下する（例えば戒能俊邦,Pol
ymer Preprints,Japan,32巻,4号,1983年 2525頁 参
照）すなわち使用環境条件の湿度変化により光伝送損失
が変動するといった問題があった。
また有機系ポリマ、特にポリメチルメタクリレート系
のガラス転移温度は一般に100℃前後である。そのため
耐熱温度の上限は70℃程度であり、実用的なものとして
は使用不能であった。これらの耐熱性に関する問題を解
決するものとして、ゴム状ポリシロキサンを用いた光導
波路、光ファイバが特開昭62−175703号公報に提案され
ている。しかし、これらは液状のポリシロキサンをゴム
化するために架橋剤を入れるか、放射線による後処理が
必要であり、光損失あるいは加工性に問題を持ってい
た。
のガラス転移温度は一般に100℃前後である。そのため
耐熱温度の上限は70℃程度であり、実用的なものとして
は使用不能であった。これらの耐熱性に関する問題を解
決するものとして、ゴム状ポリシロキサンを用いた光導
波路、光ファイバが特開昭62−175703号公報に提案され
ている。しかし、これらは液状のポリシロキサンをゴム
化するために架橋剤を入れるか、放射線による後処理が
必要であり、光損失あるいは加工性に問題を持ってい
た。
一方、導波路のクラッド層としてガラスやサファイア
を用い、コア材料としてラダー型ポリシロキサンやポリ
ビニールシロキサンを用いる光導波路が提案されている
（特開昭61−240207）。前述のようにコアとクラッドの
屈折率比により、伝搬する光のモードが変化するため、
導波路構造を決定するのにそれぞれの屈折率制御は重要
である。しかしこの提案の場合、クラッドをガラスなど
の基板に限定しているため、使用できる材料が限定され
る問題があり、また基板との膨張率の違いなどに起因す
るクラッキングが生ずる問題もある。
を用い、コア材料としてラダー型ポリシロキサンやポリ
ビニールシロキサンを用いる光導波路が提案されている
（特開昭61−240207）。前述のようにコアとクラッドの
屈折率比により、伝搬する光のモードが変化するため、
導波路構造を決定するのにそれぞれの屈折率制御は重要
である。しかしこの提案の場合、クラッドをガラスなど
の基板に限定しているため、使用できる材料が限定され
る問題があり、また基板との膨張率の違いなどに起因す
るクラッキングが生ずる問題もある。
本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであ
り、その目的は屈折率制御が容易であり、しかも耐熱性
に優れ、また吸湿に伴うOH振動吸収の影響の少ないプラ
スチック導波路を提供することにある。
り、その目的は屈折率制御が容易であり、しかも耐熱性
に優れ、また吸湿に伴うOH振動吸収の影響の少ないプラ
スチック導波路を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、ポリマからなるコア部と、該コア部を囲み
コア部より低い屈折率を有するポリマからなるクラッド
部とを有するプラスチック光導波路において、前記コア
部およびクラッド部がともにポリシロキサンからなるこ
とを特徴とする。
コア部より低い屈折率を有するポリマからなるクラッド
部とを有するプラスチック光導波路において、前記コア
部およびクラッド部がともにポリシロキサンからなるこ
とを特徴とする。
ここでポリシロキサンは下記一般式ＩおよびII: ［式中、R1、R2はそれぞれCnY2n＋１（Ｙは水素あるい
はハロゲン原子でハロゲン原子を必ず含み、ｎは５以下
の正の整数）で表されるハロゲン化アルキル基、あるい
はC6Y5で表されるハロゲン化フェニル基］で表される繰
り返し単位を有し、またはそれらの共重合体である。
はハロゲン原子でハロゲン原子を必ず含み、ｎは５以下
の正の整数）で表されるハロゲン化アルキル基、あるい
はC6Y5で表されるハロゲン化フェニル基］で表される繰
り返し単位を有し、またはそれらの共重合体である。
［作 用］ 上述のように従来の材料ではポリメチルメタクリレー
トがファイバ用材料として提案されているが、屈折率制
御，低損失性，吸湿性等に問題を含んでいる。
トがファイバ用材料として提案されているが、屈折率制
御，低損失性，吸湿性等に問題を含んでいる。
本発明における導波路は前記一般式（Ｉ），（II）で
示される繰り返し単位を有するポリマを用いることを本
質とする。これらの組合せあるいは共重合化により種々
の屈折率を持つものが得られ、屈折率制御が容易であ
る。また主鎖構造がシロキサンであることから高い耐湿
性を示す低損失の導波路を得ることができる。さらに側
鎖のハロゲン化によりポリマの吸湿性は大幅に低下し、
吸湿に基づくＯ−Ｈ振動吸収強度を極めて小さくなる。
PMMA系のポリマが吸湿性が大きいために、吸，脱湿によ
ってOH基に基づく吸収強度が大きく変動し、安定した導
光特性が得られなかったのに比べ、本発明は極めて安定
した光特性を維持しうるという特徴がある。またこのプ
ラスチック光導波路を基板上に形成する場合、基板はシ
リコン基板、ガラス基板のように硬い基板ばかりでなく
プラスチック基板などフレキシブルなものが使用可能で
ある。
示される繰り返し単位を有するポリマを用いることを本
質とする。これらの組合せあるいは共重合化により種々
の屈折率を持つものが得られ、屈折率制御が容易であ
る。また主鎖構造がシロキサンであることから高い耐湿
性を示す低損失の導波路を得ることができる。さらに側
鎖のハロゲン化によりポリマの吸湿性は大幅に低下し、
吸湿に基づくＯ−Ｈ振動吸収強度を極めて小さくなる。
PMMA系のポリマが吸湿性が大きいために、吸，脱湿によ
ってOH基に基づく吸収強度が大きく変動し、安定した導
光特性が得られなかったのに比べ、本発明は極めて安定
した光特性を維持しうるという特徴がある。またこのプ
ラスチック光導波路を基板上に形成する場合、基板はシ
リコン基板、ガラス基板のように硬い基板ばかりでなく
プラスチック基板などフレキシブルなものが使用可能で
ある。
本発明のポリマは下記一般式（III），（IV） 〔式中、R1,R2は一般式（Ｉ），（II）中のものと等し
い〕で表わされるクロロシランの加水分解で得られるシ
ラノールや環状ポリシロキサンの単独重合あるいは共重
合により得ることができる。また一般式（III），（I
V）で表されるクロロシランとアルコールを反応して得
られる各種のアルコキシシランの重合やハロゲノシラン
とアルコキシシランの縮重合によってもポリマを得るこ
とができる。なおｎが６以上ではポリマのガラス転移温
度が低くなるため、取扱いに問題があり、ｎが５以下が
望ましい。
い〕で表わされるクロロシランの加水分解で得られるシ
ラノールや環状ポリシロキサンの単独重合あるいは共重
合により得ることができる。また一般式（III），（I
V）で表されるクロロシランとアルコールを反応して得
られる各種のアルコキシシランの重合やハロゲノシラン
とアルコキシシランの縮重合によってもポリマを得るこ
とができる。なおｎが６以上ではポリマのガラス転移温
度が低くなるため、取扱いに問題があり、ｎが５以下が
望ましい。
本発明におけるポリマの製造法は、一般のポリシロキ
サン製造法と同様であり、クロロシランをエーテル等に
溶解し加水分解後、トルエン，キシレン等の有機溶媒に
溶解しKOH等のアルカリで重合を行わせるものである。
サン製造法と同様であり、クロロシランをエーテル等に
溶解し加水分解後、トルエン，キシレン等の有機溶媒に
溶解しKOH等のアルカリで重合を行わせるものである。
［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
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
モノマ製造例１ フェニルトリクロロシランの合成 １のステンレス製オートクレーブに244gのHSiC
l3,140gのC6H6,触媒としてBCl3を仕込み、270℃で最大
圧力65kg/cm2で10時間反応させた。冷却後340gの生成液
を得た。常圧蒸留で200〜201℃の留分のC6H5SiCl3 130g
を得た。
l3,140gのC6H6,触媒としてBCl3を仕込み、270℃で最大
圧力65kg/cm2で10時間反応させた。冷却後340gの生成液
を得た。常圧蒸留で200〜201℃の留分のC6H5SiCl3 130g
を得た。
500mlのフラスコに37.4gのSiCl4を200mlのヘプタン
に溶かしたものを入れた。次に滴下ロートからフェニル
マグネシウムクロライドのテトラヒドロフラン溶液を50
0ml/hの割合で滴下し、撹拌しつつ温度は40〜50℃に保
った。滴下後２時間還流し、沈殿はろ過した。濾液を蒸
留し常圧蒸留で200〜201℃の留分C6H5SiCl3 20gを得
た。
に溶かしたものを入れた。次に滴下ロートからフェニル
マグネシウムクロライドのテトラヒドロフラン溶液を50
0ml/hの割合で滴下し、撹拌しつつ温度は40〜50℃に保
った。滴下後２時間還流し、沈殿はろ過した。濾液を蒸
留し常圧蒸留で200〜201℃の留分C6H5SiCl3 20gを得
た。
モノマ製造例２ ジフェニルジクロロシランの合成 １のステンレス製オートクレーブに45gのSi粉末,8g
のCuCl,0.25gのZnCl2をよく混合して充填した。窒素気
流中430℃に加熱しCuClを還元した。冷却後、40gのモノ
クロロベンゼンをいれ、430℃で15時間反応させると約2
0gのクロロシランが得られた。これを蒸留塔で蒸留し、
184〜186℃（30mmHg）の留分のジフェニルジクロロシラ
ン13gを得た。
のCuCl,0.25gのZnCl2をよく混合して充填した。窒素気
流中430℃に加熱しCuClを還元した。冷却後、40gのモノ
クロロベンゼンをいれ、430℃で15時間反応させると約2
0gのクロロシランが得られた。これを蒸留塔で蒸留し、
184〜186℃（30mmHg）の留分のジフェニルジクロロシラ
ン13gを得た。
モノマ製造例３ ジメチルジクロロシランの合成 管状電気炉の石英製反応管に45gのSi粉末,8gのCuCl,
0.25gのZnCl2をよく混合して充填した。窒素気流中300
℃に加熱しCuClを還元した。さらに温度を320℃に保
ち、クロロメタンを0.8/hrの割合で反応管に流すと、
15時間で約20gのクロロシランが得られた。これを精留
塔で精留し、69〜70℃の留分のジメチルジクロロシラン
12gを得た。
0.25gのZnCl2をよく混合して充填した。窒素気流中300
℃に加熱しCuClを還元した。さらに温度を320℃に保
ち、クロロメタンを0.8/hrの割合で反応管に流すと、
15時間で約20gのクロロシランが得られた。これを精留
塔で精留し、69〜70℃の留分のジメチルジクロロシラン
12gを得た。
モノマ製造例４ メチルトリクロロシランの合成 管状電気炉の石英製反応管に45gのSi粉末,8gのCuCl,
0.25gのZnCl2をよく混合して充填した。窒素気流中300
℃に加熱しCuClを還元した。さらに温度を320℃に保
ち、クロロメタンを0.4/hrの割合で反応管に流すと、
15時間で約20gのクロロシランが得られた。これを精留
塔で精留し、64〜65℃の留分のメチルトリクロロシラン
14gを得た。
0.25gのZnCl2をよく混合して充填した。窒素気流中300
℃に加熱しCuClを還元した。さらに温度を320℃に保
ち、クロロメタンを0.4/hrの割合で反応管に流すと、
15時間で約20gのクロロシランが得られた。これを精留
塔で精留し、64〜65℃の留分のメチルトリクロロシラン
14gを得た。
モノマ製造例５ ペンチルトリクロロシランの合成 モノマ製造例４でクロロメタンの代わりにクロロペン
タンとすることにより沸点166〜168℃のペンチルトリク
ロロシラン10gを得た。
タンとすることにより沸点166〜168℃のペンチルトリク
ロロシラン10gを得た。
モノマ製造例６ フェニルメチルジクロロシランの合成 還流冷却器，温度計，ガス吹き込み管を備えた500ml
の４つ口フラスコの中央部に100wの水冷式高圧水銀灯を
設置し、新しく蒸留した（CH3）HSiCl2 86g,136gのC6H6
を仕込み、マグネチックスターラにより撹拌し器内を窒
素ガスで置換した後、高圧水銀灯を点灯し、室温で塩素
ガスを70g/hの割合で７時間吹き込み反応させた。反応
液約220gを減圧蒸留により203〜205℃のフェニルメチル
ジクロロシラン58gを得た。
の４つ口フラスコの中央部に100wの水冷式高圧水銀灯を
設置し、新しく蒸留した（CH3）HSiCl2 86g,136gのC6H6
を仕込み、マグネチックスターラにより撹拌し器内を窒
素ガスで置換した後、高圧水銀灯を点灯し、室温で塩素
ガスを70g/hの割合で７時間吹き込み反応させた。反応
液約220gを減圧蒸留により203〜205℃のフェニルメチル
ジクロロシラン58gを得た。
モノマ製造例７ ブロムフェニルトリクロロシランの合成 塩化カルシウム管，温度計，滴下ロートを備えた200m
lのフラスコに、四塩化炭素100ml,モノマ製造例１で得
られたフェニルトリクロルシラン20g,鉄触媒0.2gを入
れ、冷浴で冷却しつつ臭素5.3gを滴下した。10時間反応
させ、得られた反応液を蒸留し120〜125℃（15mmHg）の
留分15gを得た。
lのフラスコに、四塩化炭素100ml,モノマ製造例１で得
られたフェニルトリクロルシラン20g,鉄触媒0.2gを入
れ、冷浴で冷却しつつ臭素5.3gを滴下した。10時間反応
させ、得られた反応液を蒸留し120〜125℃（15mmHg）の
留分15gを得た。
モノマ製造例８ クロロフェニルトリクロロシランの合成 塩化カルシウム管，温度計，滴下ロートを備えた200m
lのフラスコに、四塩化炭素100ml,モノマ製造例１で得
られたフェニルトリクロルシラン20g,塩化第二鉄0.3g,
沃素0.1gを入れ、50gの塩素ガスを吹き込む。得られた
反応液を蒸留し87〜88℃（7mmHg）の留分18gを得た。
lのフラスコに、四塩化炭素100ml,モノマ製造例１で得
られたフェニルトリクロルシラン20g,塩化第二鉄0.3g,
沃素0.1gを入れ、50gの塩素ガスを吹き込む。得られた
反応液を蒸留し87〜88℃（7mmHg）の留分18gを得た。
モノマ製造例９ フルオロフェニルトリクロロシランの合成 モノマ製造例１のにおいてフェニルマグネシウムク
ロライドの代わりにフルオロフェニルマグネシウムクロ
ライドを使用し同様な条件により、194〜196℃（6mmH
g）の留分のフルオロフェニルトリクロロシランを得
た。
ロライドの代わりにフルオロフェニルマグネシウムクロ
ライドを使用し同様な条件により、194〜196℃（6mmH
g）の留分のフルオロフェニルトリクロロシランを得
た。
モノマ製造例10 クロロメチルメチルジクロロシランの合成 塩化カルシウム管，温度計，滴下ロートを備えた200m
lのフラスコに、四塩化炭素100ml,モノマ製造例１で得
られたジメチルジクロルシラン20g,塩化第二鉄0.3g,沃
素0.1gを入れ、50gの塩素ガスを吹き込む。得られた反
応液を蒸留しクロロメチルメチルジクロロシラン12gを
得た。
lのフラスコに、四塩化炭素100ml,モノマ製造例１で得
られたジメチルジクロルシラン20g,塩化第二鉄0.3g,沃
素0.1gを入れ、50gの塩素ガスを吹き込む。得られた反
応液を蒸留しクロロメチルメチルジクロロシラン12gを
得た。
モノマ製造例11 ビスクロロフェニルジクロロシランの合成 塩化カルシウム管，温度計，滴下ロートを備えた200m
lのフラスコに、四塩化炭素100ml,モノマ製造例２に得
られたジフェニルジクロロシラン30g,塩化第二鉄0.3g,
沃素0.1gを入れ、50gの塩素ガスを吹き込む。得られた
反応液を蒸留し175〜179℃（7mmHg）の留分13gを得た。
lのフラスコに、四塩化炭素100ml,モノマ製造例２に得
られたジフェニルジクロロシラン30g,塩化第二鉄0.3g,
沃素0.1gを入れ、50gの塩素ガスを吹き込む。得られた
反応液を蒸留し175〜179℃（7mmHg）の留分13gを得た。
ポリマ製造例１ 内容約50mlのフラスコにモノマ製造例１で得られたフ
ェニルトリクロルシラン10gをエチルエーテル20mlに溶
かし水100mlの中にそそぎ込み加水分解を行った。次に
加水分解物を分離し100mgのKOHを添加し、15mlのトルエ
ンと混合した。そして、この混合液を16時間還流した。
反応終了後冷却し、少量の沈殿量をろ過した後、メタノ
ールに溶液を流し込むことにより再沈殿を行った。得ら
れたポリフェニルシルセスキオキサンの分子量はMw＝10
5000,Mw/Mn＝6.0であった。赤外線吸収スペクトルによ
りシルセスキオキサン特有のSi−Ｏに起因するダブルピ
ークが1040cm-1および1160cm-1に見られた。このポリマ
の屈折率は1.5549（λ＝0.633）であった。またこのポ
リマは高い耐熱性を示し、300℃で１時間熱処理しても
なんらの変化がみられかなった。
ェニルトリクロルシラン10gをエチルエーテル20mlに溶
かし水100mlの中にそそぎ込み加水分解を行った。次に
加水分解物を分離し100mgのKOHを添加し、15mlのトルエ
ンと混合した。そして、この混合液を16時間還流した。
反応終了後冷却し、少量の沈殿量をろ過した後、メタノ
ールに溶液を流し込むことにより再沈殿を行った。得ら
れたポリフェニルシルセスキオキサンの分子量はMw＝10
5000,Mw/Mn＝6.0であった。赤外線吸収スペクトルによ
りシルセスキオキサン特有のSi−Ｏに起因するダブルピ
ークが1040cm-1および1160cm-1に見られた。このポリマ
の屈折率は1.5549（λ＝0.633）であった。またこのポ
リマは高い耐熱性を示し、300℃で１時間熱処理しても
なんらの変化がみられかなった。
ポリマ製造例２ モノマ製造例２で得られたジフェニルジクロロシラン
を水と反応させることにより得たジフェニルシランジオ
ール30gをクロロホルム500mlに溶かし,CF3SO3Hを触媒と
して、５℃で20時間反応させた。反応液をメタノール中
にそそぎ込み白色固体のポリマを得た。このポリマの屈
折率は1.6143（λ＝0.633）、分子量はMw＝5000,Mw/Mn
＝1.6であった。
を水と反応させることにより得たジフェニルシランジオ
ール30gをクロロホルム500mlに溶かし,CF3SO3Hを触媒と
して、５℃で20時間反応させた。反応液をメタノール中
にそそぎ込み白色固体のポリマを得た。このポリマの屈
折率は1.6143（λ＝0.633）、分子量はMw＝5000,Mw/Mn
＝1.6であった。
ポリマ製造例３ トリクロロフェニルシランとジフェニルクロロシラン
の仕込比を変えて、製造例１と同様にして共重合体を合
成した。表１に組成比と屈折率の関係示す。
の仕込比を変えて、製造例１と同様にして共重合体を合
成した。表１に組成比と屈折率の関係示す。
ポリマ製造例４ モノマ製造例３で得られたジメチルジクロロシラン10
gをエチルエーテル20mlに溶かし水100mlの中にそそぎ込
み加水分解を行った。次に加水分解物を分離し100mgのK
OHを添加し、15mlのトルエンと混合した。以下ポリマ製
造例１と同様の処理を行い、ポリマを得た。得られたポ
リマの分子量はMw＝18000,Mw/Mn＝2.5であった。
gをエチルエーテル20mlに溶かし水100mlの中にそそぎ込
み加水分解を行った。次に加水分解物を分離し100mgのK
OHを添加し、15mlのトルエンと混合した。以下ポリマ製
造例１と同様の処理を行い、ポリマを得た。得られたポ
リマの分子量はMw＝18000,Mw/Mn＝2.5であった。
ポリマ製造例５ 内容約50mlのフラスコにモノマ製造例４で得られたメ
チルトリクロルシラン10gをエチルエーテル20mlに溶か
し水100mlの仲にそそぎ込み加水分解を行った。次に加
水分解物を分離し100mgのKOHを添加し、15mlのトルエン
と混合した。そして、この混合液を16時間還流した。反
応終了後冷却し、少量の沈殿物をろ過した後、メタノー
ルに溶液を流し込むことにより再沈殿を行った。得られ
たポリメチルシルセスキオキサンの分子量はMw＝2000,M
w/Mn＝3.1であった。またこのポリマの屈折率は1.4231
であった。
チルトリクロルシラン10gをエチルエーテル20mlに溶か
し水100mlの仲にそそぎ込み加水分解を行った。次に加
水分解物を分離し100mgのKOHを添加し、15mlのトルエン
と混合した。そして、この混合液を16時間還流した。反
応終了後冷却し、少量の沈殿物をろ過した後、メタノー
ルに溶液を流し込むことにより再沈殿を行った。得られ
たポリメチルシルセスキオキサンの分子量はMw＝2000,M
w/Mn＝3.1であった。またこのポリマの屈折率は1.4231
であった。
ポリマ製造例６ モノマ製造例６で得られたフェニルメチルジクロロシ
ラン10gをエチルエーテル20mlに溶かし水100mlの中にそ
そぎ込み加水分解を行った。次に加水分解物を分離し10
0mgのKOHを添加し、15mlのトルエンと混合した。以下ポ
リマ製造例１と同様の処理を行い、ポリマを得た。得ら
れたポリマの分子量Mw＝53000,Mw/Mn＝2.8であった。こ
のポリマの屈折率は1.5132であった。
ラン10gをエチルエーテル20mlに溶かし水100mlの中にそ
そぎ込み加水分解を行った。次に加水分解物を分離し10
0mgのKOHを添加し、15mlのトルエンと混合した。以下ポ
リマ製造例１と同様の処理を行い、ポリマを得た。得ら
れたポリマの分子量Mw＝53000,Mw/Mn＝2.8であった。こ
のポリマの屈折率は1.5132であった。
ポリマ製造例７ モノマ製造例１で得られたフェニルトリクロルシラン
5gとモノマ製造例５で得られたペンチルトリクロロシラ
ン4.5g,エチルエーテル20mlに溶かし水100mlの中にそそ
ぎ込み加水分解を行った。次に加水分解物を分離し100m
gのKOHを添加し、15mlのトルエンと混合した。そして、
この混合液を16時間還流した。反応終了後冷却し、小量
の沈殿物をろ過した後、メタノールに溶液を流し込むこ
とにより再沈殿を行った。得られたポリマの分子量Mw＝
21000であった。
5gとモノマ製造例５で得られたペンチルトリクロロシラ
ン4.5g,エチルエーテル20mlに溶かし水100mlの中にそそ
ぎ込み加水分解を行った。次に加水分解物を分離し100m
gのKOHを添加し、15mlのトルエンと混合した。そして、
この混合液を16時間還流した。反応終了後冷却し、小量
の沈殿物をろ過した後、メタノールに溶液を流し込むこ
とにより再沈殿を行った。得られたポリマの分子量Mw＝
21000であった。
ポリマ製造例８ モノマ製造例１で得られたフェニルトリクロルシラン
10gとモノマ製造例３で得られたジメチルジクロロシラ
ン2gをエチルエーテル20mlに溶かし水100mlの中にそそ
ぎ込み加水分解を行った。次に加水分解物を分離し100m
gのKOHを添加し、15mlのトルエンと混合した。そして、
この混合液を16時間還流した。反応終了後冷却し、小量
の沈殿物をろ過した後、メタノールに溶液を流し込むこ
とにより再沈殿を行った。得られたポリマの分子量Mw＝
16000であった。
10gとモノマ製造例３で得られたジメチルジクロロシラ
ン2gをエチルエーテル20mlに溶かし水100mlの中にそそ
ぎ込み加水分解を行った。次に加水分解物を分離し100m
gのKOHを添加し、15mlのトルエンと混合した。そして、
この混合液を16時間還流した。反応終了後冷却し、小量
の沈殿物をろ過した後、メタノールに溶液を流し込むこ
とにより再沈殿を行った。得られたポリマの分子量Mw＝
16000であった。
同様な方法によりモノマ製造例にあげたモノマを用い
て重合体を得ることができた。
て重合体を得ることができた。
実施例１ ポリマ製造例１で得たポリマを板状に加工し、両面を
光学研磨し分光器で近赤外〜可視光域での吸収を測定し
た。その結果660,850,1300,および1550nmにおけるオプ
ティカルデンシティ（OD）はそれぞれ0.012,0.010,0.01
2および0.024（cm-1）であり、きわめて高い透光性を示
した。同様にして他のポリマについても吸収を測定し
た。表２にその結果をまとめた。
光学研磨し分光器で近赤外〜可視光域での吸収を測定し
た。その結果660,850,1300,および1550nmにおけるオプ
ティカルデンシティ（OD）はそれぞれ0.012,0.010,0.01
2および0.024（cm-1）であり、きわめて高い透光性を示
した。同様にして他のポリマについても吸収を測定し
た。表２にその結果をまとめた。
実施例２ ポリマ製造例１で得たポリマをコア成分、ポリマ製造
例５で得たポリマをクラッド成分とする導波路を作製し
た。
例５で得たポリマをクラッド成分とする導波路を作製し
た。
前述の２種のポリマをメチルイソブチルケトンに溶か
し溶液とした。まずクラッド成分ポリマをシリコン基板
上に約20μｍの厚さに塗布した。ベーク，乾燥処理後ク
ラッド成分ポリマ上にコア成分ポリマを約８μｍの厚さ
に塗布した。次にホトリソグラフィ，ドライエッチング
によりコア成分ポリマを長さ50mm,幅８μm,高さ８μｍ
の直線矩形パタンに加工した。加工後クラッド成分をコ
ア成分ポリマ上に塗布し導波路を得た。波長1300nm,150
0nmの光を導波路の一端から照射し、他端から出てくる
光量を測定することにより導波路の損失を計算した。こ
の導波路の損失は0.5dB/cm以下であり充分に種々の光回
路に供することができる。
し溶液とした。まずクラッド成分ポリマをシリコン基板
上に約20μｍの厚さに塗布した。ベーク，乾燥処理後ク
ラッド成分ポリマ上にコア成分ポリマを約８μｍの厚さ
に塗布した。次にホトリソグラフィ，ドライエッチング
によりコア成分ポリマを長さ50mm,幅８μm,高さ８μｍ
の直線矩形パタンに加工した。加工後クラッド成分をコ
ア成分ポリマ上に塗布し導波路を得た。波長1300nm,150
0nmの光を導波路の一端から照射し、他端から出てくる
光量を測定することにより導波路の損失を計算した。こ
の導波路の損失は0.5dB/cm以下であり充分に種々の光回
路に供することができる。
実施例３ ポリマ製造例３で得たトリ体／ジ体＝80/20の共重合
体をコア成分，トリ体／ジ体＝90/10の共重合体をクラ
ッド成分とする導波路を作製した。
体をコア成分，トリ体／ジ体＝90/10の共重合体をクラ
ッド成分とする導波路を作製した。
前述の２種のポリマをメチルイソブチルケトンに溶か
し溶液とした。まずクラッド成分ポリマをシリコン基板
上に約20μｍの厚さに塗布した。ベク，乾燥処理後クラ
ッド成分ポリマ上にコア成分ポリマを約８μｍの厚さに
塗布した。次にホトリソグラフィ，ドライエッチングに
よりコア成分ポリマを長さ50mm,幅８μm,高さ８μｍの
直線矩形パタンに加工した。加工後クラッド成分をコア
成分ポリマ上に塗布し導波路を得た。波長1300nm,1500n
mの光を導波路の一端から照射し、他端から出てくる光
量を測定することにより導波路の損失を計算した。この
導波路の損失は0.5dB/cm以下であり充分に種々の光回路
に供することができる。
し溶液とした。まずクラッド成分ポリマをシリコン基板
上に約20μｍの厚さに塗布した。ベク，乾燥処理後クラ
ッド成分ポリマ上にコア成分ポリマを約８μｍの厚さに
塗布した。次にホトリソグラフィ，ドライエッチングに
よりコア成分ポリマを長さ50mm,幅８μm,高さ８μｍの
直線矩形パタンに加工した。加工後クラッド成分をコア
成分ポリマ上に塗布し導波路を得た。波長1300nm,1500n
mの光を導波路の一端から照射し、他端から出てくる光
量を測定することにより導波路の損失を計算した。この
導波路の損失は0.5dB/cm以下であり充分に種々の光回路
に供することができる。
実施例４ 実施例３の光導波路を60℃,90％RHの条件下で２昼夜
静置してから取り出し、光損失を測定した。吸湿に基づ
く損失増は全くなく、耐湿性の高いことが確認された。
静置してから取り出し、光損失を測定した。吸湿に基づ
く損失増は全くなく、耐湿性の高いことが確認された。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によるプラスチック導波
路は、従来のものにくらべ、ハロゲン原子を必ず含むよ
うにしたことにより、以下のような特有な効果を得られ
る。
路は、従来のものにくらべ、ハロゲン原子を必ず含むよ
うにしたことにより、以下のような特有な効果を得られ
る。
（イ） 例えばポリマ製造例３で示した第１の屈折率と
の関係からも明らかなように、ハロゲン原子を必ず含む
ポリシロキサンの共重合化により種々の屈折率をもつも
のが得られ、コアに光を閉じこめて導波させる構造形成
に重要な屈折率制御が容易になる。
の関係からも明らかなように、ハロゲン原子を必ず含む
ポリシロキサンの共重合化により種々の屈折率をもつも
のが得られ、コアに光を閉じこめて導波させる構造形成
に重要な屈折率制御が容易になる。
（ロ） 例えば実施例４における耐湿性の結果からも明
らかなようにハロゲン原子を必ず含むポリシロキサンを
用いることにより、ポリマの吸湿性は大幅に低下し、吸
湿に基づくＯ−Ｈ振動吸収強度は小さくなり、高温・多
湿条件下でも安定した導光特性が得られる。
らかなようにハロゲン原子を必ず含むポリシロキサンを
用いることにより、ポリマの吸湿性は大幅に低下し、吸
湿に基づくＯ−Ｈ振動吸収強度は小さくなり、高温・多
湿条件下でも安定した導光特性が得られる。
（ハ） 例えば実施例２あるいは実施例３におけるプラ
スチック光導波路形成の結果からも明らかなように、本
発明の導波路では、コア部がハロゲン原子を必ず含むポ
リシロキサンから構成されるために、ホトリソグラフ
ィ、ドライエッチングによりコア部の加工が容易となり
長さ50mm、幅８μｍ、高さ８μｍ程度のコアリッジが形
成できる。そのため、近赤外光域における光集積回路用
材料として適している。また従来光ファイバ通信に用い
られている650〜1600nmの波長域において低損失である
ので、多成分系ガラスおよび石英系光ファイバと光／電
気，電気／光変換なしに接続使用できる。すなわちこれ
らの導波路を使って作製した光部品により、経済性に優
れたローカルエリアネットワークなどの光信号伝送シス
テムを構成できる利点がある。
スチック光導波路形成の結果からも明らかなように、本
発明の導波路では、コア部がハロゲン原子を必ず含むポ
リシロキサンから構成されるために、ホトリソグラフ
ィ、ドライエッチングによりコア部の加工が容易となり
長さ50mm、幅８μｍ、高さ８μｍ程度のコアリッジが形
成できる。そのため、近赤外光域における光集積回路用
材料として適している。また従来光ファイバ通信に用い
られている650〜1600nmの波長域において低損失である
ので、多成分系ガラスおよび石英系光ファイバと光／電
気，電気／光変換なしに接続使用できる。すなわちこれ
らの導波路を使って作製した光部品により、経済性に優
れたローカルエリアネットワークなどの光信号伝送シス
テムを構成できる利点がある。
Claims (5)
- 【請求項１】ポリシロキサンからなるコア部と、該コア
部を囲みコア部より低い屈折率を有するポリシロキサン
からなるクラッド部とを有するプラスチック光導波路に
おいて、前記コア部が下記一般式（Ｉ）または（II）で
表される化学構造のうち２種以上の異なったり繰り返し
単位からなる共重合体のポリシロキサンであることを特
徴とするプラスチック光導波路： ただし、R1およびR2はそれぞれCnY2n+1（Ｙは水素ある
いはハロゲン原子でハロゲン原子を必ず含み、ｎは５以
下の正の整数）で表されるハロゲン化アルキル基または
C6Y5で表されるハロゲン化フェニル基である。 - 【請求項２】ポリシロキサンからなるコア部と、該コア
部を囲みコア部より低い屈折率を有するポリシロキサン
からなるクラッド部とを有するプラスチック光導波路に
おいて、前記コア部がそれぞれ下記一般式（Ｉ）および
（II）で表される化学構造を繰り返し単位として有する
共重合体のポリシロキサンであることを特徴とするプラ
スチック光導波路： ただし、R1およびR2はそれぞれCnY2n+1（Ｙは水素ある
いはハロゲン原子でハロゲン原子を必ず含み、ｎは５以
下の正の整数）で表されるハロゲン化アルキル基または
C6Y5で表されるハロゲン化フェニル基である。 - 【請求項３】前記クラッド部が前記一般式（Ｉ）または
（II）で表される化学構造を繰り返し単位として有する
ポリシロキサンであることを特徴とする請求項１または
２に記載のプラスチック光導波路。 - 【請求項４】前記クラッド部が前記一般式（Ｉ）または
（II）で表される化学構造のうち２種以上の異なった繰
り返し単位からなる共重合体のポリシロキサンであるこ
とを特徴とする請求項１または２に記載のプラスチック
光導波路。 - 【請求項５】前記クラッド部がそれぞれ前記一般式
（Ｉ）および（II）で表される化学構造を繰り返し単位
として有する共重合体のシロキサンであることを特徴と
する請求項１または２のいずれかに記載のプラスチック
光導波路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2282023A JP2858924B2 (ja) | 1990-10-22 | 1990-10-22 | プラスチック光導波路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2282023A JP2858924B2 (ja) | 1990-10-22 | 1990-10-22 | プラスチック光導波路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04157402A JPH04157402A (ja) | 1992-05-29 |
| JP2858924B2 true JP2858924B2 (ja) | 1999-02-17 |
Family
ID=17647162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2282023A Expired - Fee Related JP2858924B2 (ja) | 1990-10-22 | 1990-10-22 | プラスチック光導波路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2858924B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002088221A1 (en) * | 2001-04-27 | 2002-11-07 | The University Of Sydney | Materials for optical applications |
| CN100334155C (zh) | 2003-03-18 | 2007-08-29 | Jsr株式会社 | 辐射线固化型组合物、光波导及其形成方法 |
| JP4651935B2 (ja) | 2003-12-10 | 2011-03-16 | 東レ・ダウコーニング株式会社 | 活性エネルギー線硬化型オルガノポリシロキサン樹脂組成物、光伝送部材および光伝送部材の製造方法 |
| US7373060B2 (en) | 2005-02-28 | 2008-05-13 | Chisso Corporation | Optical waveguide using polymer composed of silsesquioxane derivative |
| JP4791083B2 (ja) * | 2005-05-30 | 2011-10-12 | 信越化学工業株式会社 | 光関連デバイス封止用樹脂組成物およびその硬化物 |
| CN109354659A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-02-19 | 宜宾天原集团股份有限公司 | 一种用于阵列波导光栅的聚醚醚酮制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6043613A (ja) * | 1983-08-19 | 1985-03-08 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 光伝送性繊維 |
| JPS63273804A (ja) * | 1987-05-01 | 1988-11-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光導波路 |
-
1990
- 1990-10-22 JP JP2282023A patent/JP2858924B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04157402A (ja) | 1992-05-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |