JP3110814B2 - Siloxane polymer and optical material - Google Patents

Siloxane polymer and optical material

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JP3110814B2
JP3110814B2 JP03229960A JP22996091A JP3110814B2 JP 3110814 B2 JP3110814 B2 JP 3110814B2 JP 03229960 A JP03229960 A JP 03229960A JP 22996091 A JP22996091 A JP 22996091A JP 3110814 B2 JP3110814 B2 JP 3110814B2
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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【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光学材料として使用可能な
シロキサン系ポリマに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a siloxane polymer which can be used as an optical material such as a waveguide for an optical integrated circuit or a plastic optical fiber.

【0002】[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
うな透明性に優れたプラスチックを芯(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。光の伝達は光回路あ
るいはファイバの一端に入射した光を長さ方向に沿って
内部で全反射させて行なうが,プラスチックの内部を光
が伝達するにあたり,光が吸収あるいは散乱されること
によって光の減衰を強めるような要因を最小にすること
が重要である。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〜1600
nm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。
2. Description of the Related Art In general, inorganic materials such as quartz glass and multi-component glass are used as base materials for optical components and optical fibers because of their low optical transmission loss and wide transmission band. On the other hand, optical materials based on plastic have also been developed. These plastic optical materials have attracted attention because of their characteristics such as better workability and easier handling than inorganic materials. For example, in an optical fiber, a concentric core in which a plastic having excellent transparency such as polymethyl methacrylate (PMMA) or polystyrene is used as a core and a plastic having a lower refractive index than the core component is used as a sheath (cladding) component. Those having a clad structure are known; However, these plastic optical fibers have the disadvantage that the degree of attenuation of light transmitted inside is greater than that of inorganic fibers. Light is transmitted by totally internally reflecting light incident on one end of an optical circuit or fiber along the length direction. When the light is transmitted inside the plastic, the light is absorbed or scattered. It is important to minimize the factors that increase the attenuation of In optical circuit components, the wavelength of light currently used for optical fiber communication is 650 nm to 1600.
Since light of nm is used, when plastic is used, the reduction of loss in that region is more urgent.

【0003】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。
Further, since the mode of propagating light changes depending on the refractive index ratio between the core and the clad, the control of the respective refractive indexes is important for determining the waveguide structure. Conventionally, a plastic optical fiber generally has a multi-mode, so that refractive index control is not considered so much, and a homopolymer having a large refractive index difference is used for a core and a clad. For example, when PMMA is used as the core, the cladding is made of a fluorine-based homopolymer. On the other hand, in a waveguide of an optical circuit component using a single mode, more precise and simple refractive index control is required.

【0004】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。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0.8μm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。
Conventionally, as a method for forming an optical waveguide with plastic, a selective photopolymerization method and a method using a photosensitive resin are known. In the selective photopolymerization method, a patterned optical waveguide is produced by selectively polymerizing or reacting a dopant (acrylic monomer) contained in a polymer with a polymer to change the refractive index. In addition, photosensitive resin,
The method of using a photoresist is to expose a photosensitive resin in a pattern, selectively crosslink, and remove an unexposed portion by development to obtain a core pattern. Both are simpler and easier to manufacture than glass waveguides,
Since each has a large absorption in the near infrared region, it cannot be used for light having a long wavelength of 0.8 μm or more. In addition, in the selective photopolymerization method, the monomer content changes under the volatilization condition of the solvent, the change in the refractive index changes slightly, and there are problems such as the refractive index ratio. In the method using a photosensitive resin, the refractive index varies depending on the amount of irradiation light, and the flexibility of the refractive index ratio is lacking. In addition, there is a problem that the resolution is poor due to swelling during development, and that the surface tends to be uneven. This, together with the problem of the material, also causes high light loss of both.

【0005】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,ポリマ、プリプリント、ジャパン(Po
lymer 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。
[0005] Further, in a highly hygroscopic polymer such as polymethyl methacrylate, the vibrational absorption of water OH affects light loss in a high humidity environment. Due to the harmonics of the OH vibration absorption, light transmission loss particularly in the near infrared region is reduced. (For example, Toshikuni Kaino, Polymer, Preprint, Japan (Po
lymer Preprints Japan), 32
Vol. 4, No. 4, 1983, p. 2525), that is, there is a problem that the optical transmission loss fluctuates due to a change in humidity in the use environment conditions.

【0006】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,光ファイバが提案されている(例
えば,特開昭63−98603)。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。
The glass transition temperature of organic polymers, especially polymethyl methacrylate, is generally around 100 ° C. Therefore, the upper limit of the heat resistance temperature is about 70 ° C., and it cannot be used practically. Optical waveguides and optical fibers using rubber-like polysiloxane have been proposed to solve these problems relating to heat resistance (for example, JP-A-63-98603). However, these require the addition of a cross-linking agent or a post-treatment with radiation to rubberize the liquid polysiloxane, which has a problem in light loss or processability.

【0007】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。
On the other hand, an optical waveguide using glass or sapphire as a cladding layer of a waveguide and using ladder-type polysiloxane or polyvinylsiloxane as a core material has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-240207). As described above, the mode of propagating light changes depending on the refractive index ratio between the core and the clad, and therefore, the control of each refractive index is important for determining the waveguide structure. However, in the case of this proposal,
Since the clad is limited to a substrate such as glass, there is a problem that usable materials are limited, and there is also a problem that cracking occurs due to a difference in expansion coefficient from the substrate.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、現
状では可視光〜近赤外光域にわたり低損失であり,容易
に屈折率制御でき,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光学材料は
ない。本発明の目的はこれらの課題を解決し優れたプラ
スチック光学材料を提供することにある。
As described above, at present, low loss over the visible light to near-infrared light regions, easy control of the refractive index, excellent heat resistance, and OH vibration due to moisture absorption are present. There is no plastic optical material that is less affected by absorption. An object of the present invention is to solve these problems and provide an excellent plastic optical material.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明では、これらの課
題を解決する手段として、鎖状あるいはラダータイプ等
のポリシロキサンのシリコン元素を部分的に他の元素で
置換したシロキサン系ポリマを用いることを特徴とす
る。シリコン元素と、置換した他の元素の組合せにより
種々の屈折率を持つシロキサン系ポリマが得られ、屈折
率制御が容易となる。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光学材料を得ること
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,吸湿に基ずくO−H振動吸収強度は
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基にもとずく吸収強度が
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,本発明シロキサン系ポリマを用いた光学材料は極
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。
According to the present invention, as a means for solving these problems, a siloxane-based polymer in which a silicon element of a polysiloxane of chain or ladder type is partially substituted with another element is used. It is characterized by. A siloxane-based polymer having various refractive indices can be obtained by a combination of a silicon element and another substituted element, and the refractive index can be easily controlled. Further, since the main chain structure is siloxane, a low-loss optical material having high moisture resistance can be obtained. Furthermore, the halogen absorption of the side chain greatly reduces the hygroscopicity of the polymer, and the OH vibration absorption intensity based on the hygroscopicity becomes extremely small. The PMMA-based polymer has high hygroscopicity, so the absorption intensity based on OH groups fluctuates greatly due to absorption and dehumidification, and stable light guide characteristics cannot be obtained. The optical material used is characterized in that it can maintain extremely stable optical characteristics. When this plastic optical waveguide is formed on a substrate,
As the substrate, not only a hard substrate such as a silicon substrate and a glass substrate but also a flexible substrate such as a plastic substrate can be used.

【0010】以下、本発明を詳述する。なお、以下のR
1、R2、R3、R4はいずれもCnY2n+1(Yは水素、重
水素あるいはハロゲン,nは5以下の正の整数)であら
わされるアルキル基、重水素化あるいはハロゲン化アル
キル基,あるいはC6Y5(Yは水素、重水素あるいはハ
ロゲン)であらわされるフェニル基、重水素化あるいは
ハロゲン化フェニル基である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. The following R
1, R2, R3 and R4 are all CnY2n + 1 (Y is hydrogen, deuterium or halogen, n is a positive integer of 5 or less), a deuterated or halogenated alkyl group, or C6Y5 ( Y is a phenyl group represented by hydrogen, deuterium or halogen), a deuterated or halogenated phenyl group.

【0011】まず本願発明の第1は、 下記一般式
(I): で表わされる繰り返し単位と下記一般式(II): (式中、MはSiを除く4価の元素)で表わされる繰り
返し単位とを有することを特徴とするシロキサン系ポリ
マである。Siを除く4価の元素の代表的な例としては
Ge、Sn、Tiがあげられる。
First, the first aspect of the present invention is the following general formula (I): And the following general formula (II): (Wherein, M is a tetravalent element excluding Si) and a repeating unit represented by the following formula: Representative examples of tetravalent elements other than Si include Ge, Sn, and Ti.

【0012】また本願発明の第2は前記一般式(I)で
表わされる繰り返し単位と下記一般式(III): (式中 Mは希土類を除く3価の元素)で表わされる繰
り返し単位を有することを特徴とするシロキサン系ポリ
マである。希土類を除く3価の元素の代表的な例として
はAl、B、P、Biなどをあげることができる。
In the second aspect of the present invention, a repeating unit represented by the above general formula (I) and the following general formula (III): (Wherein M is a trivalent element excluding rare earth elements) is a siloxane-based polymer characterized by having a repeating unit represented by the following formula: Representative examples of trivalent elements other than rare earths include Al, B, P, Bi, and the like.

【0013】本願発明の第3は下記一般式(IV): で表わされる繰り返し単位と下記一般式(V): (式中 MはSiを除く4価の元素)で表わされる繰り
返し単位とを有することを特徴とするシロキサン系ポリ
マである。Siを除く4価の元素の代表的な例としては
Ge、Sn、Tiがあげられる。さらに、本願発明の第
4は、上記本願発明の第1あるいは第2あるいは第3の
発明であるシロキサン系ポリマを用いた光学材料であ
る。
A third aspect of the present invention is the following general formula (IV): And a repeating unit represented by the following general formula (V): (Wherein M is a tetravalent element excluding Si) and a repeating unit represented by the following formula: Representative examples of tetravalent elements other than Si include Ge, Sn, and Ti. A fourth aspect of the present invention is an optical material using the siloxane-based polymer according to the first, second or third aspect of the present invention.

【0014】本発明のポリマの一般的な製造法を述べる
と、本発明のポリマは下記一般式(VI)(VII)(VII
I) (式中 Mは4価の元素、M1は3価の元素、R1,R2
は前記のとおり)で表わされる塩化物の加水分解、重合
により得ることができる。また(VI)(VII) (VIII)
で表わされる塩化物とアルコールを反応して得られる各
種のアルコラートの重合や塩化物とアルコラートの縮重
合によってもポリマを得ることができる。この重合の方
法としては、一般のポリシロキサン製造法と同様に、塩
化物、アルコラートなどの加水分解物をトルエン,キシ
レン等の有機溶媒に溶解し,KOH等のアルカリで重合
を行なわせるのが通常である。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,取扱に問題があり,n
は5以下が望ましい。またポリマの分子量は膜を形成し
たときのクラッキングを避けるため10万以上が望まし
い。
The general method for producing the polymer of the present invention is as follows. The polymer of the present invention is represented by the following general formulas (VI), (VII) and (VII).
I) (Where M is a tetravalent element, M1 is a trivalent element, R1, R2
Can be obtained by hydrolysis and polymerization of the chloride represented by the above. (VI) (VII) (VIII)
The polymer can also be obtained by polymerization of various alcoholates obtained by reacting a chloride represented by the following formula with an alcohol or condensation polymerization of a chloride and an alcoholate. As a method for this polymerization, as in a general polysiloxane production method, it is usual to dissolve a hydrolyzate such as a chloride or an alcoholate in an organic solvent such as toluene or xylene, and to carry out polymerization with an alkali such as KOH. It is. If n is 6 or more, the glass transition temperature of the polymer is low, and there is a problem in handling.
Is preferably 5 or less. Further, the molecular weight of the polymer is desirably 100,000 or more to avoid cracking when a film is formed.

【0015】[0015]

【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。 (実施例1)内容約100mlのフラスコにフェニルト
リクロルシラン10gと塩化アルミニウム1.3gに1
00mg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,小量の沈澱物をろ過した後,メタノールに
溶液を流し込むことにより再沈澱を行なった。得られた
ポリマは、一般式(I)でR1=フェニル基の構造と一
般式(III)でM=Alの構造を有するシロキサン系ポ
リマであることがIR分析およびNMR分析により確認
できた。またポリマの分子量はMw=125000,M
w/Mn=6.1であった。このポリマの屈折率は1.
60であり、Alの入っていないポリシルセスキオキサ
ンが1.56であるのに2.6%上昇した。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なかった。 (実施例2)原料のモノマを重水素化フェニルトリクロ
ルシラン d−5とした他はポリマ製造例1と同じよう
にして重水素化ポリマを得た。得られたポリマは、一般
式(I)でR1=重水素化フェニル基の構造と一般式(I
II)でM=Alの構造を有するシロキサン系ポリマであ
ることがIR分析およびNMR分析により確認できた。
得られたポリマーの物性値は実施例1のポリマとほぼ同
様であった。 (実施例3)内容約100mlのフラスコにフェニルト
リクロルシラン 10gとフェニルトリクロルゲルマニ
ウム2.4gに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,小量の沈澱物をろ過した
後,メタノールに溶液を流し込むことにより再沈澱を行
なった。得られたポリマは、一般式(I)でR1=フェ
ニル基の構造と一般式(II)でM=Ge、R2=フェニ
ル基の構造を有するシロキサン系ポリマであることがI
R分析およびNMR分析により確認できた。得られたポ
リマの分子量はMw=136000,Mw/Mn=4.
2であった。このポリマーの屈折率は1.58であり、
Geの入っていないポリシルセスキオキサンが1.56
であるのに1.2%上昇した。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
化がみられなかった。 (実施例4)内容約100mlのフラスコにフェニルト
リクロルシラン 10gと塩化リン1.3gに100
mg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18時間還流した。反応終了
後冷却し,小量の沈澱物をろ過した後,メタノールに溶
液を流し込むことにより再沈澱を行なった。得られたポ
リマは、一般式(I)でR1=フェニル基の構造と一般
式(III)でM=Pの構造を有するシロキサン系ポリマ
であることがIR分析およびNMR分析により確認でき
た。得られたポリマの分子量はMw=105000,M
w/Mn=4.5であった。このポリマの屈折率は1.
57であり、リンの入っていないポリシルセスキオキサ
ンが1.56であるのに0.4%上昇した。 (実施例5,6,7,8)実施例4において塩化リンの
代わりに表1にしめす塩化物を用いてポリマを合成し
た。実施例5で得られたポリマは、一般式(I)でR1
=フェニル基の構造と一般式(III)でM=Bの構造を
有するシロキサン系ポリマであること、実施例6で得ら
れたポリマは、一般式(I)でR1=フェニル基の構造
と一般式(III)でM=Biの構造を有するシロキサン
系ポリマであること、実施例7で得られたポリマは、一
般式(I)でR1=フェニル基の構造と一般式(II)で
M=Sn、R2=フェニル基の構造を有するシロキサン
系ポリマであること、実施例8で得られたポリマは、一
般式(I)でR1=フェニル基の構造と一般式(II)で
M=Ti、R2=フェニル基の構造を有するシロキサン
系ポリマであることが、それぞれIR分析およびNMR
分析により確認できた。得られたポリマの分子量と屈折
率を表1に示す。 (実施例9)フェニルトリクロルシラン d−5 5g
とペンチルトリクロロシランd−11 4.5gに塩化
アルミニウム1.3gに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
24時間還流した。反応終了後冷却し,小量の沈澱物を
ろ過した後,メタノールに溶液を流し込むことにより再
沈澱を行なった。得られたポリマは、一般式(I)でR
1=重水素化フェニル基あるいは重水素化ペンチル基の
構造と一般式(III)でM=Alの構造を有するシロキ
サン系ポリマであることがIR分析およびNMR分析に
より確認できた。得られたポリマの分子量Mw=910
00,n=1.53であった。 (実施例10)ジフェニルジクロルシラン d−10
15gとジフェニルジクロルゲルマニウム1.3gに1
00mg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,小量の沈澱物をろ過した後,メタノールに
溶液を流し込むことにより再沈澱を行なった。得られた
ポリマは、一般式(IV)でR1=R2=重水素化フェニル
基の構造と一般式(V)でM=Ge、R3=R4=フェニ
ル基の構造を有するシロキサン系ポリマであることがI
R分析およびNMR分析により確認できた。得られたポ
リマの分子量Mw=106000,n=1.52であっ
た。 (実施例11)内容約100mlのフラスコにフェニル
トリエトキシシラン10gと塩化アルミニウム1.3g
に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,小量の沈澱物をろ過した後,メタノー
ルに溶液を流し込むことにより再沈澱を行なった。得ら
れたポリマは、一般式(I)でR1=フェニル基の構造
と一般式(III)でM=Alの構造を有するシロキサン
系ポリマであることがIR分析およびNMR分析により
確認できた。得られたポリマの分子量はMw=1140
00,Mw/Mn=6.1であった。このポリマの屈折
率は1.60であった。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples. (Example 1) Contents: 10 g of phenyltrichlorosilane and 1.3 g of aluminum chloride in a flask of about 100 ml.
00 mg KOH was added and mixed with 15 ml toluene. The mixture was refluxed for 16 hours. After completion of the reaction, the mixture was cooled, and a small amount of the precipitate was filtered. Then, the solution was poured into methanol for reprecipitation. It was confirmed by IR analysis and NMR analysis that the obtained polymer was a siloxane-based polymer having a structure of R1 = phenyl group in the general formula (I) and a structure of M = Al in the general formula (III). The molecular weight of the polymer is Mw = 125,000, M
w / Mn = 6.1. The refractive index of this polymer is 1.
The polysilsesquioxane containing no Al increased by 1.6% to 1.56. Further, this polymer exhibited high heat resistance, and no change was observed even after heat treatment at 300 ° C. for 1 hour. Example 2 A deuterated polymer was obtained in the same manner as in Polymer Production Example 1, except that the raw material monomer was deuterated phenyltrichlorosilane d-5. The polymer obtained has a structure of R 1 = deuterated phenyl group in the general formula (I) and the general formula (I
In II), it was confirmed by IR analysis and NMR analysis that the siloxane-based polymer had a structure of M = Al.
The physical properties of the obtained polymer were almost the same as those of the polymer of Example 1. Example 3 Contents 100 g of KOH was added to 10 g of phenyltrichlorosilane and 2.4 g of phenyltrichlorogermanium in a flask of about 100 ml, and 15 ml of
Of toluene. The mixture was refluxed for 16 hours. After completion of the reaction, the mixture was cooled, and a small amount of the precipitate was filtered. Then, the solution was poured into methanol for reprecipitation. The obtained polymer is a siloxane polymer having a structure of R1 = phenyl group in the general formula (I) and a structure of M = Ge and R2 = phenyl group in the general formula (II).
It could be confirmed by R analysis and NMR analysis. The molecular weight of the obtained polymer was Mw = 136000, Mw / Mn = 4.
It was 2. The refractive index of this polymer is 1.58,
1.56 polysilsesquioxane without Ge
However, it rose 1.2%. Further, this polymer exhibited high heat resistance, and no change was observed even after heat treatment at 300 ° C. for 1 hour. (Example 4) Contents of 10 g of phenyltrichlorosilane and 1.3 g of phosphorus chloride in a flask of about 100 ml.
mg KOH was added and mixed with 15 ml toluene. The mixture was refluxed for 18 hours. After completion of the reaction, the mixture was cooled, and a small amount of the precipitate was filtered. Then, the solution was poured into methanol for reprecipitation. It was confirmed by IR analysis and NMR analysis that the obtained polymer was a siloxane polymer having a structure of R1 = phenyl group in the general formula (I) and a structure of M = P in the general formula (III). The molecular weight of the obtained polymer was Mw = 105000, M
w / Mn = 4.5. The refractive index of this polymer is 1.
57, an increase of 0.4%, compared to 1.56 for the phosphorus-free polysilsesquioxane. (Examples 5, 6, 7, 8) Polymers were synthesized in Example 4 using the chlorides shown in Table 1 instead of phosphorus chloride. The polymer obtained in Example 5 is represented by the general formula (I)
= A siloxane-based polymer having a structure of phenyl group and a structure of M = B in the general formula (III), and a polymer obtained in Example 6 has a structure of R1 = phenyl group in the general formula (I). In the formula (III), the polymer is a siloxane-based polymer having a structure of M = Bi, and the polymer obtained in Example 7 has a structure of R1 = phenyl group in the general formula (I) and M = B in the general formula (II). Sn, R2 = a siloxane-based polymer having a phenyl group structure, and the polymer obtained in Example 8 has a structure of R1 = phenyl group in the general formula (I) and M = Ti in the general formula (II); R2 = a siloxane-based polymer having a phenyl group structure, as determined by IR analysis and NMR, respectively.
Analysis confirmed this. Table 1 shows the molecular weight and refractive index of the obtained polymer. (Example 9) Phenyltrichlorosilane d-5 5 g
To 4.5 g of pentyltrichlorosilane d-11 and 1.3 g of aluminum chloride were added 100 mg of KOH,
It was mixed with 15 ml of toluene. The mixture was refluxed for 24 hours. After completion of the reaction, the mixture was cooled, and a small amount of the precipitate was filtered. Then, the solution was poured into methanol for reprecipitation. The obtained polymer is represented by the general formula (I)
IR analysis and NMR analysis confirmed that 1 was a siloxane-based polymer having the structure of a deuterated phenyl group or a deuterated pentyl group and the structure of general formula (III) where M = Al. Molecular weight Mw of the obtained polymer = 910
00, n = 1.53. (Example 10) diphenyldichlorosilane d-10
1 in 15 g and 1.3 g of diphenyldichlorogermanium
00 mg KOH was added and mixed with 15 ml toluene. The mixture was refluxed for 16 hours. After completion of the reaction, the mixture was cooled, and a small amount of the precipitate was filtered. Then, the solution was poured into methanol for reprecipitation. The obtained polymer is a siloxane polymer having a structure of R1 = R2 = deuterated phenyl group in the general formula (IV) and a structure of M = Ge and R3 = R4 = phenyl group in the general formula (V). Is I
It could be confirmed by R analysis and NMR analysis. The molecular weight Mw of the obtained polymer was 106,000, and n was 1.52. (Example 11) 10 g of phenyltriethoxysilane and 1.3 g of aluminum chloride were placed in a flask having a content of about 100 ml.
Was added to 100 mg of KOH and mixed with 15 ml of toluene. The mixture was refluxed for 16 hours. After completion of the reaction, the mixture was cooled, and a small amount of the precipitate was filtered. Then, the solution was poured into methanol for reprecipitation. It was confirmed by IR analysis and NMR analysis that the obtained polymer was a siloxane-based polymer having a structure of R1 = phenyl group in the general formula (I) and a structure of M = Al in the general formula (III). The molecular weight of the obtained polymer was Mw = 1140.
00, Mw / Mn = 6.1. The refractive index of this polymer was 1.60.

【0016】[0016]

【表1】 [Table 1]

【0017】(実施例12)実施例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660,850,13
00,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0.012,0.008,0.
010および0.020(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。
Example 12 The polymer obtained in Example 1 was processed into a plate shape, both surfaces were optically polished, and the absorption in the near infrared to visible light region was measured by a spectroscope. As a result, 660, 850, 13
The optical densities (OD) at 00 and 1550 nm are 0.012, 0.008, 0.
010 and 0.020 (cm -1), indicating extremely high translucency. Similarly, absorption was measured for other polymers. Table 2 summarizes the results.

【0018】[0018]

【表2】 [Table 2]

【0019】(実施例13)実施例1で得たポリマをコ
ア成分,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プラスチック基板あ
るいは処理した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,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
の光回路に供しうる。 (実施例14)実施例2で得たポリマをコア成分,重水
素化ポリシルセスキオキサンd−5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
リマをプラスチックあるいは処理したシリコン基板上に
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8
μm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130
0nm,1500nm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0.15dB/cm
以下であり充分に種々の光回路に供しうる。この光導波
路を60℃,90%RHの条件下で2昼夜静置してから
とりだし,光損失を測定した。吸湿に基ずく損失増は全
くなく,耐湿性の高いことが確認された。
(Example 13) A waveguide was produced using the polymer obtained in Example 1 as a core component and a cladding component. The above two polymers were dissolved in methyl isobutyl ketone to form a solution. First, a clad component polymer was applied to a thickness of about 20 μm on a plastic substrate or a treated silicon substrate. After baking and drying, a core component polymer was applied to a thickness of about 8 μm on the clad component polymer. Next, the core component polymer was processed into a linear rectangular pattern having a length of 50 mm, a width of 8 μm, and a height of 8 μm by photolithography and dry etching. After processing, the clad component was applied on the core component polymer to obtain a waveguide. Wavelength 1300nm, 1500n
m was radiated from one end of the waveguide and the amount of light coming out of the other end was measured to calculate the loss of the waveguide. The loss of this waveguide is 0.5 dB / cm or less, and it can be used for various optical circuits. (Example 14) A waveguide was produced using the polymer obtained in Example 2 as a core component and deuterated polysilsesquioxane d-5 as a cladding component. The above two polymers were dissolved in methyl isobutyl ketone to form a solution. First, a cladding component polymer was applied on a plastic or treated silicon substrate to a thickness of about 20 μm. After baking and drying, a core component polymer was applied to a thickness of about 8 μm on the clad component polymer. Next, a core component polymer is formed by photolithography and dry etching to a length of 50 mm, a width of 8 μm, and a height of
It was processed into a linear rectangular pattern of μm. After processing, the clad component was applied on the core component polymer to obtain a waveguide. Wavelength 130
Light of 0 nm and 1500 nm is irradiated from one end of the waveguide,
The waveguide loss was calculated by measuring the amount of light emerging from the other end. The loss of this waveguide is 0.15 dB / cm
The following is sufficient and can be used for various optical circuits. The optical waveguide was allowed to stand for two days and nights at 60 ° C. and 90% RH, and then taken out, and the light loss was measured. There was no increase in loss due to moisture absorption, and it was confirmed that the moisture resistance was high.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上説明したように,本発明によるプラ
スチック光学材料は,従来のものにくらべ,Siと他の
元素の含量を変えることにより広い範囲で屈折率制御が
可能でフレキシブルな基板上にも作製可能である。また
可視〜近赤外光域において優れた光伝送特性を有すると
ともに,高温多湿条件下にさらされても損失増がいちじ
るしく少ない。また屈折率制御が容易であり,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
成分系ガラス及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。すなわちこれらの光学材
料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。
As described above, the plastic optical material according to the present invention can control the refractive index in a wide range by changing the content of Si and other elements, and can form a flexible optical substrate on a flexible substrate. Can also be produced. In addition, it has excellent light transmission characteristics in the visible to near-infrared light range, and the loss increase is extremely small even when exposed to high temperature and high humidity conditions. Further, the control of the refractive index is easy, and therefore, it is suitable as a material for an optical integrated circuit in a near-infrared light region. In addition, 650 which has been conventionally used for optical fiber communication is used.
Since it has low loss in the wavelength range of 1600 nm to 1600 nm, it can be combined with multi-component glass and silica-based optical fibers in light / electricity / electricity /
Can be used without light conversion. That is, there is an advantage that an optical signal transmission system such as a local area network which is excellent in economical efficiency can be constituted by optical components manufactured using these optical materials.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−55828(JP,A) 特開 昭61−272238(JP,A) 特開 昭56−159223(JP,A) 特開 昭55−164256(JP,A) 特開 平4−125929(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 1/04 C08G 77/00 C08G 79/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-3-55828 (JP, A) JP-A-61-272238 (JP, A) JP-A-56-159223 (JP, A) 164256 (JP, A) JP-A-4-125929 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G02B 1/04 C08G 77/00 C08G 79/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 下記一般式(I): 〔式中 R1はCnY2n+1(Yは水素、重水素あるいはハ
ロゲン、nは5以下の正の整数)であらわされるアルキ
ル基、重水素化あるいはハロゲン化アルキル基、あるい
はC6Y5(Yは水素、重水素あるいはハロゲン)であら
わされるフェニル基、重水素化あるいはハロゲン化フェ
ニル基〕で表わされる繰り返し単位と下記一般式(I
I): 〔式中 MはGe、Sn、Tiいずれかの元素、R2は
CnY2n+1(Yは水素、重水素あるいはハロゲン、nは
5以下の正の整数)であらわされるアルキル基、重水素
化あるいはハロゲン化アルキル基、あるいはC6Y5(Y
は水素、重水素あるいはハロゲン)であらわされるフェ
ニル基、重水素化あるいはハロゲン化フェニル基〕で表
わされる繰り返し単位とを有するシロキサン系ポリマを
用いることを特徴とする光学材料
1. The following general formula (I): [Wherein R1 is an alkyl group represented by CnY2n + 1 (Y is hydrogen, deuterium or halogen, n is a positive integer of 5 or less), a deuterated or halogenated alkyl group, or C6Y5 (Y is hydrogen, deuterium, A phenyl group represented by hydrogen or halogen), a deuterated or halogenated phenyl group] and a repeating unit represented by the following general formula (I
I): [Wherein M is any element of Ge, Sn or Ti , R2 is an alkyl group represented by CnY2n + 1 (Y is hydrogen, deuterium or halogen, n is a positive integer of 5 or less), deuterated or halogenated Alkyl group or C6Y5 (Y
Is a siloxane group having a phenyl group represented by hydrogen, deuterium or halogen) and a repeating unit represented by deuterated or halogenated phenyl group].
An optical material characterized by being used .
【請求項2】 下記一般式(I): 〔式中 R1はCnY2n+1(Yは水素、重水素あるいはハ
ロゲン、nは5以下の正の整数)であらわされるアルキ
ル基、重水素化あるいはハロゲン化アルキル基、あるい
はC6Y5(Yは水素、重水素あるいはハロゲン)であら
わされるフェニル基、重水素化あるいはハロゲン化フェ
ニル基〕で表わされる繰り返し単位と下記一般式(II
I): 〔式中 MはAl、B、P、Biいずれかの元素〕で表
わされる繰り返し単位を有するシロキサン系ポリマを用
いることを特徴とする光学材料
2. The following general formula (I): [Wherein R1 is an alkyl group represented by CnY2n + 1 (Y is hydrogen, deuterium or halogen, n is a positive integer of 5 or less), a deuterated or halogenated alkyl group, or C6Y5 (Y is hydrogen, deuterium, A phenyl group represented by hydrogen or halogen), a deuterated or halogenated phenyl group] and a compound represented by the following general formula (II)
I): [Wherein M is an element of any of Al, B, P and Bi ] a siloxane-based polymer having a repeating unit represented by
An optical material characterized in that:
【請求項3】 下記一般式(IV): 〔式中 R1、R2は同一または異なり、CnY2n+1(Y
は水素、重水素あるいはハロゲン、nは5以下の正の整
数)であらわされるアルキル基、重水素化あるいはハロ
ゲン化アルキル基、あるいはC6Y5(Yは水素、重水素
あるいはハロゲン)であらわされるフェニル基、重水素
化あるいはハロゲン化フェニル基〕で表わされる繰り返
し単位と下記一般式(V): 〔式中 MはGe、Sn、Tiいずれかの元素、R3、
R4は同一または異なり、CnY2n+1(Yは水素、重水素
あるいはハロゲン、nは5以下の正の整数)であらわさ
れるアルキル基、重水素化あるいはハロゲン化アルキル
基,あるいはC6Y5(Yは水素、重水素あるいはハロゲ
ン)であらわされるフェニル基、重水素化あるいはハロ
ゲン化フェニル基〕で表わされる繰り返し単位とを有す
ることを特徴とするシロキサン系ポリマ。
3. The following general formula (IV): [Wherein R1 and R2 are the same or different and CnY2n + 1 (Y
Is an alkyl group represented by hydrogen, deuterium or halogen, n is a positive integer of 5 or less), a deuterated or halogenated alkyl group, or a phenyl group represented by C6Y5 (Y is hydrogen, deuterium or halogen); And a repeating unit represented by the following general formula (V): [ Wherein M is any element of Ge, Sn, or Ti , R3,
R4 is the same or different and represents an alkyl group represented by CnY2n + 1 (Y is hydrogen, deuterium or halogen, n is a positive integer of 5 or less), a deuterated or halogenated alkyl group, or C6Y5 (Y is hydrogen, A phenyl group represented by deuterium or halogen) and a repeating unit represented by deuterated or halogenated phenyl group].
【請求項4】 請求項3のシロキサン系ポリマを用いる
ことを特徴とする光学材料。
4. An optical material comprising the siloxane-based polymer according to claim 3 .
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US5972516A (en) * 1996-02-29 1999-10-26 Kyocera Corporation Method for manufacturing optical waveguide using siloxane polymer, and optoelectronic hybrid substrate using the optical waveguide
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