JP3077720B2 - 光導波路の作製方法 - Google Patents

光導波路の作製方法

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JP3077720B2 JP04261708A JP26170892A JP3077720B2 JP 3077720 B2 JP3077720 B2 JP 3077720B2 JP 04261708 A JP04261708 A JP 04261708A JP 26170892 A JP26170892 A JP 26170892A JP 3077720 B2 JP3077720 B2 JP 3077720B2
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暁 都丸
尚一 林田
光男 碓氷
三郎 今村
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光導波路の作製方法、特
にポリシロキサンを用いた光集積回路用光導波路の作製
方法に関するものである。
【0002】
【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導波路も開発
されている。これらのプラスチック光導波路は、無機系
に比べリアクティブイオンエッチング(RIE)等によ
る加工性が良く、取り扱い等の特徴をもつことから注目
されている。このようなプラスチックの中でポリシロキ
サン材料は耐熱性、光透過性の面で優れている。しかし
ながら、このポリシロキサンは一般にRIE耐性が良い
ことで知られており、パターン化されたポリシロキサン
光導波路を簡便に作製することは困難であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような現
状に鑑みなされたものであり、その課題は加工が困難で
あるポリシロキサンを容易に加工可能にした光導波路の
作製方法を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に従う
光導波路の作製方法は、下記一般式(1)(化1)〔式
中、R1 ,R2 は同一または異なり、Cn2n+1(Yは
重水素もしくはハロゲン、nは5以下の正の整数を表
す)で表される重水素化またはハロゲン化アルキル基、
あるいはC66 (Yは重水素もしくはハロゲンを表
す)で表される重水素化またはハロゲン化フェニル基〕
で表される繰り返し単位を有するハロゲンおよび/また
は重水素を含むポリシロキサン、下記一般式(2)(化
2)〔式中、R1 ,R2 は同一または異なり、Cn
2n+1(Yは重水素もしくはハロゲン、nは5以下の正の
整数を表す)で表される重水素化またはハロゲン化アル
キル基、あるいはC66 (Yは重水素もしくはハロゲ
ンを表す)で表される重水素化またはハロゲン化フェニ
ル基〕で表される繰り返し単位を有するハロゲンおよび
/または重水素を含むポリシロキサン、一般式(1)お
よび(2)で表される繰り返し単位の双方を含む共重合
体であるハロゲンおよび/または重水素を含むポリシロ
キサン、およびこれらの混合物、よりなる群から選ばれ
たポリマーの所望の部分に酸素存在下で光を照射し、溶
媒に対する溶解度を変化させ、所望のパターンをこの溶
解度の差を利用して作製し、このパターン部を光導波路
のコアあるいはクラッドとしたことを特徴とする。
【0005】
【作用】本発明の光導波路の作製方法において使用され
ているパターン化の原理を説明する。
【0006】まず、本発明に用いる材料ポリシロキサン
(I)の構造式(繰り返し単位)を以下に示す。
【0007】(化1)〔式中、R1 ,R2 は、同一また
は異なり、Cn2n+1(Yは重水素もしくはハロゲン、
nは5以下の正の整数を表す)で表される重水素化また
はハロゲン化アルキル基、あるいはC66 (Yは重水
素もしくはハロゲンを表す)で表される重水素化または
ハロゲン化フェニル基を表す。〕同様に、本発明に用い
る材料ポリシロキサン(II)の構造式(繰り返し単
位)を以下に示す。(化2)〔式中、R1 ,R2 は、同
一または異なり、Cn2n+1(Yは重水素もしくはハロ
ゲン、nは5以下の正の整数を表す)で表される重水素
化またはハロゲン化アルキル基、あるいはC66 (Y
は重水素もしくはハロゲンを表す)で表される重水素化
またはハロゲン化フェニル基を表す。〕さらに、材料ポ
リシロキサン(III)として、(I)と(II)の繰
り返し単位の双方を含む共重合体も使用できる。
【0008】さらにまた、材料ポリシロキサン(I),
(II),(III)を種々の比率で混合したブレンド
も使用できる。
【0009】本発明の方法において使用する材料ポリシ
ロキサン(I),(II),(III)は特願平1−1
78090に記載された方法で製造できる。
【0010】本発明で用いる材料ポリシロキサン
(I),(II)および(III)はいずれも結合とし
てR1 −Si−,R2 −Siを有する。これらの結合を
酸素雰囲気中、例えば空気中、でUV光を照射し、光エ
ネルギーにより切断し、ポリマーの溶解度物性を変化さ
せ、照射部と未照射部の溶解度の差によりパターン化す
るものである。
【0011】本発明による光導波路作製工程の中でパタ
ーン化工程について図1および図2にその方法を2種示
す。
【0012】まず、図1に示す方法(a)について説明
する。
【0013】(a−1) 材料ポリシロキサンを溶解し
た溶液を用いて、基板1上にポリシロキサンのスピンコ
ート膜2を作製し、溶剤除去のため加熱する(製膜工
程、図1(A))。
【0014】(a−2) 次に任意のパターンが描かれ
たマスク3を用い、酸素存在下、例えば空気中、で波長
300nm以下のUV光4をマスク3ごしに照射する
(露光工程、図1(B))。
【0015】(a−3) 露光された基板1上のポリシ
ロキサンのスピンコート膜2を適当な有機溶剤5を用い
てエッチングして溶解度変化部2aを残す(現像工程、
図1(C))。
【0016】次に図2に示す方法(b)について説明す
る。
【0017】(b−1) 材料ポリシロキサンを溶解し
た溶液を用いて、基板1上にポリシロキサンのスピンコ
ート膜2を作製し、溶剤除去のため加熱する(製膜工
程、図2(A))。
【0018】(b−2) 次にレーザ光(波長300n
m以下のエキシマレーザ光)6を酸素存在下、例えば空
気中、で照射しながら、基板1を載せた移動ステージ7
を移動ステージ制御部8により走査して膜上に任意のパ
ターン2bを描く(露光工程、図2(B))。
【0019】(b−3) レーザ光6を照射した基板1
上のポリシロキサンのスピンコート膜2を適当な有機溶
剤5を用いてエッチングして溶解度変化部2bを残す
(現像工程、図2(C))。
【0020】
【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、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。
【0021】(実施例1) 式(3)
【0022】
【化3】
【0023】式(4)
【0024】
【化4】
【0025】材料ポリシロキサン(II)であるポリシ
ロキサン(A)(式(4)の繰り返し単位を有するポリ
マー)を溶かした10%クロロベンゼン溶液を用いてシ
リコン基板上にスピンコートにより塗布した(回転数:
1000rpm)。得られた膜を110℃で加熱乾燥
し、十分に溶媒を除去して下部クラッド層を形成した。
完全に乾燥したことを確認してから、さらに、この膜上
に上記ポリシロキサン(A)より屈折率が高い、材料ポ
リシロキサン(III)であるポリシロキサン(B)
(式(3)の繰り返し単位を有するポリマー)と式
(4)の繰り返し単位を有するポリマーの1:5共重合
体)を含むクロロベンゼン溶液を用いて膜厚8μmの膜
をコア層として堆積した。スピンコーターの回転数は1
000rpmであった。
【0026】次に、8μm幅の直線パターンを有するマ
スクを用意し、空気中で波長265nm付近の光をマス
クごしに照射した。この膜をクロロベンゼンにて現像処
理した。その結果、UV光照射部のみ、ポリシロキサン
(B)が残り、未照射部は溶出し、幅8μm・高さ8μ
mのパターンがリッジとして残った。十分に加熱乾燥し
た後にこのパターン上からポリシロキサン(A)を塗布
して上部クラッド層とし、埋め込み型の3次元光導波路
を作製した。
【0027】この光導波路に波長1300nmの光を一
端から照射し、他端から出てくる光量を測定することに
より光導波路の損失を測定した。この光導波路の損失は
0.1dB/cm以下であった。次に、波長1550n
mの光を用いて同様な実験を行ったところ、この波長に
おいても損失は0.1dB/cm以下であった。また、
出射する光の近視野像を近赤外線用カメラを用いて観測
したところ、1300nm,1550nm両者の波長域
においてシングルモードとなっていることがわかった。
【0028】(実施例2)実施例1と同様にポリシロキ
サン(A)を用いて下部クラッド層を堆積し、ポリシロ
キサン(B)を用いて膜厚8μmの膜をコア層として堆
積した。移動ステージの制御部によりステージが一方向
に移動するよう設定されたXY移動ステージ上にこの膜
を載せ、波長300nm以下のエキシマレーザ光を照射
しながら、ステージを移動した。この結果、照射部は幅
8μmの直線となり、パターン化が可能であった。次
に、この膜を現像液で処理した。未照射部は溶出し、幅
8μm・高さ8μmのパターンがリッジとして残った。
さらに、実施例1と同様に上部クラッド層を積層し、埋
め込み型の3次元光導波路を作製した。実施例1と同様
にして損失を測定したところ、波長1300nm,15
50nmにおいて損失は0.1dB/cm以下であっ
た。また、1300nm,1550nm両者の波長域に
おいてシングルモードとなっていた。
【0029】上記実施例としては、いずれも直線の3次
元光導波路の作製例のみを説明したが、この他、光導波
路回路の基本構成をなす、分岐・合流回路、方向性結合
器、マッハツェンダ回路、リング回路等はマスクパター
ンの変更、XY移動ステージの制御部を調節することに
より、容易に作製可能であった。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による光導
波路の作製方法は、従来、加工困難であった可視〜近赤
外光域においてきわめて優れた光伝送特性を有するポリ
シロキサンを容易に微細加工できるため、近赤外光域に
おける低損失で信頼性が高い高品質な光集積回路を容易
に供給し得るという利点がある。すなわち、この作製方
法を用いた光回路を使用して作製した光部品により、経
済性に優れ、信頼性の高いローカルエリアネットワーク
等の光信号伝送システムを構成できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光導波路の作製方法におけるパターン
化例(方法(a))を説明する模式的断面図である。
(A)は製膜工程、(B)は露光工程、(C)は現像工
程を示す。
【図2】本発明の光導波路の作製方法におけるパターン
化例(方法(b))を説明する模式的断面図である。
(A)は製膜工程、(B)は露光工程、(C)は現像工
程を示す。
【符号の説明】
1 基板 2 ポリシロキサンのスピンコート膜 2a,2b 溶解度変化部 3 マスク 4 UV光(波長300nm以下) 5 有機溶剤 6 レーザ光(波長300nm以下) 7 移動ステージ 8 移動ステージ制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今村 三郎 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−188402(JP,A) 特開 平4−157402(JP,A) 特開 平4−12333(JP,A) 特開 昭60−4256(JP,A) 特開 平1−316710(JP,A) 特開 平4−271306(JP,A) 特開 昭61−128209(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/12 - 6/14 JICSTファイル(JOIS)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1) 【化1】 〔式中、R1 ,R2 は同一または異なり、Cn
    2n+1(Yは重水素もしくはハロゲン、nは5以下の正の
    整数を表す)で表される重水素化またはハロゲン化アル
    キル基、あるいはC66 (Yは重水素もしくはハロゲ
    ンを表す)で表される重水素化またはハロゲン化フェニ
    ル基〕で表される繰り返し単位を有するハロゲンおよび
    /または重水素を含むポリシロキサン、 下記一般式(2) 【化2】 〔式中、R1 ,R2 は同一または異なり、Cn
    2n+1(Yは重水素もしくはハロゲン、nは5以下の正の
    整数を表す)で表される重水素化またはハロゲン化アル
    キル基、あるいはC66 (Yは重水素もしくはハロゲ
    ンを表す)で表される重水素化またはハロゲン化フェニ
    ル基〕で表される繰り返し単位を有するハロゲンおよび
    /または重水素を含むポリシロキサン、 一般式(1)および(2)で表される繰り返し単位の共
    重合体であるハロゲンおよび/または重水素を含むポリ
    シロキサン、およびこれらの混合物よりなる群から選ば
    れたポリマーの所望の部分に酸素存在下で光を照射し、
    溶媒に対する溶解度を変化させ、所望のパターンをこの
    溶解度の差を利用して作製し、このパターン部を光導波
    路のコアあるいはクラッドとしたことを特徴とする光導
    波路の作製方法。
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JP2014081586A (ja) 2012-10-18 2014-05-08 International Business Maschines Corporation アディアバティック結合を実現させる、シングルモード・ポリマー導波路(PWG)アレイと、シリコン導波路(SiWG)アレイとの整列。
JP2014081587A (ja) 2012-10-18 2014-05-08 International Business Maschines Corporation アディアバティック結合を実現させる、シングルモード・ポリマー導波路(PWG)アレイと、シリコン導波路(SiWG)アレイとの整列。

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