JP3204359B2 - フレキシブル高分子光導波路 - Google Patents
フレキシブル高分子光導波路Info
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- JP3204359B2 JP3204359B2 JP12745695A JP12745695A JP3204359B2 JP 3204359 B2 JP3204359 B2 JP 3204359B2 JP 12745695 A JP12745695 A JP 12745695A JP 12745695 A JP12745695 A JP 12745695A JP 3204359 B2 JP3204359 B2 JP 3204359B2
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- polymer optical
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラスチック光導波路
に関し、特に光集積回路、光インタコネクション、ある
いは光合分波器等の光学部品において、それに用いるの
に好適な低損失光導波路に関する。
に関し、特に光集積回路、光インタコネクション、ある
いは光合分波器等の光学部品において、それに用いるの
に好適な低損失光導波路に関する。
【０００２】
【従来の技術】光部品、あるいは光ファイバの基材とし
ては、光伝搬損失が小さく、伝送帯域が広いという特徴
を有する石英ガラスや多成分ガラス等の無機系の材料が
広く使用されているが、最近ではプラスチック系の材料
も開発され、無機系の材料に比べて加工性や価格の点で
優れていることから、光導波路用材料として注目されて
いる。例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭ
Ａ）、あるいはポリスチレンのような透明性に優れたプ
ラスチックをコアとし、そのコア材料よりも屈折率の低
いプラスチックをクラッド材料としたコア−クラッド構
造からなる平板型光導波路素子が作製されている（特開
平３−１８８４０２号）。また、耐熱性の高い透明性プ
ラスチックであるポリイミドやポリシロキサンを用いた
平板型光導波路素子も作製されている。更に、プラスチ
ック系光導波路の特徴は、容易に屈曲可能な状態に形成
できることである。しかしながら従来は、作成上の制約
からガラス基板、シリコン基板、厚いプラスチック基板
上に導波路が形成されたため、ほとんど屈曲性はなく、
むしろ曲がりによる伝搬損失の増加を避けるために屈曲
性は好ましくないと考えられていたのが現状である。し
かし、プラスチック導波路に、伝搬損失の低減が実現
し、しかも充分な屈曲性を持たせれば、本来の柔軟な性
質を積極的に利用してフレキシブルな光配線、分岐など
が可能となり、光インターコネクションへの応用が充分
可能である。
ては、光伝搬損失が小さく、伝送帯域が広いという特徴
を有する石英ガラスや多成分ガラス等の無機系の材料が
広く使用されているが、最近ではプラスチック系の材料
も開発され、無機系の材料に比べて加工性や価格の点で
優れていることから、光導波路用材料として注目されて
いる。例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭ
Ａ）、あるいはポリスチレンのような透明性に優れたプ
ラスチックをコアとし、そのコア材料よりも屈折率の低
いプラスチックをクラッド材料としたコア−クラッド構
造からなる平板型光導波路素子が作製されている（特開
平３−１８８４０２号）。また、耐熱性の高い透明性プ
ラスチックであるポリイミドやポリシロキサンを用いた
平板型光導波路素子も作製されている。更に、プラスチ
ック系光導波路の特徴は、容易に屈曲可能な状態に形成
できることである。しかしながら従来は、作成上の制約
からガラス基板、シリコン基板、厚いプラスチック基板
上に導波路が形成されたため、ほとんど屈曲性はなく、
むしろ曲がりによる伝搬損失の増加を避けるために屈曲
性は好ましくないと考えられていたのが現状である。し
かし、プラスチック導波路に、伝搬損失の低減が実現
し、しかも充分な屈曲性を持たせれば、本来の柔軟な性
質を積極的に利用してフレキシブルな光配線、分岐など
が可能となり、光インターコネクションへの応用が充分
可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、プラ
スチックを用いた光導波路に曲げによる伝搬損失の増大
を極力低減させ、しかも充分な屈曲性を持たせ得る低損
失で高信頼性を有した高分子光導波路素子を提供するこ
とにある。
スチックを用いた光導波路に曲げによる伝搬損失の増大
を極力低減させ、しかも充分な屈曲性を持たせ得る低損
失で高信頼性を有した高分子光導波路素子を提供するこ
とにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明はフレキシブル高分子光導波路に関する発明であっ
て、コアと、前記コアの回りに設置された前記コアより
屈折率の低いクラッドを少なくとも含む平板型高分子光
導波路であり、基板上に形成された後、前記基板上から
剥離して作製された屈曲性のあるフレキシブル高分子光
導波路において、コア層とクラッド層の間に、クラッド
層より屈折率の低い層が設けられていることを特徴とす
る。
発明はフレキシブル高分子光導波路に関する発明であっ
て、コアと、前記コアの回りに設置された前記コアより
屈折率の低いクラッドを少なくとも含む平板型高分子光
導波路であり、基板上に形成された後、前記基板上から
剥離して作製された屈曲性のあるフレキシブル高分子光
導波路において、コア層とクラッド層の間に、クラッド
層より屈折率の低い層が設けられていることを特徴とす
る。
【０００５】本発明の高分子光導波路は、前記コア・ク
ラッド層間にコア・クラッド層厚さの１／５０程度の厚
さでかつクラッド層よりも低屈折率な材料をスピンコー
トにより塗布し、Ｗ型屈折率分布を形成することでコア
内への光閉じ込めを強化することで、曲げ損失の低減を
計ることを最も好適な特徴とする。
ラッド層間にコア・クラッド層厚さの１／５０程度の厚
さでかつクラッド層よりも低屈折率な材料をスピンコー
トにより塗布し、Ｗ型屈折率分布を形成することでコア
内への光閉じ込めを強化することで、曲げ損失の低減を
計ることを最も好適な特徴とする。
【０００６】以下、本発明を具体的に説明する。まず、
本発明の高分子光導波路の具体例は下記のとおりであ
る。下記一般式（化１）：
本発明の高分子光導波路の具体例は下記のとおりであ
る。下記一般式（化１）：
【０００７】
【化１】
【０００８】〔式中、Ｘ1 及びＸ2 はそれぞれ重水素、
又はハロゲン、Ｒ1 は重水素、ＣＤ3基（Ｄは重水素）
及びハロゲンのうちの一種、Ｒ2 はＣn Ｙ2n+1で表され
るハロゲン化又は重水素化アルキル基（Ｙはハロゲン、
又は重水素、ｎは５以下の正の整数）である〕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
らなる共重合体の重水素化又はハロゲン化ポリ（メタ）
アクリレートをクラッド層及びコア層として用いること
を特徴とする。また、他の具体例は下記のとおりであ
る。下記一般式（化２）又は一般式（化３）で表される
繰り返し単位を有するポリシロキサン、あるいは一般式
（化２）及び一般式（化３）で表される繰り返し単位の
共重合体であるポリシロキサン、及びこれらの混合物よ
りなる群から選ばれたポリマーを、クラッド層及びコア
層として用いることを特徴とする。
又はハロゲン、Ｒ1 は重水素、ＣＤ3基（Ｄは重水素）
及びハロゲンのうちの一種、Ｒ2 はＣn Ｙ2n+1で表され
るハロゲン化又は重水素化アルキル基（Ｙはハロゲン、
又は重水素、ｎは５以下の正の整数）である〕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
らなる共重合体の重水素化又はハロゲン化ポリ（メタ）
アクリレートをクラッド層及びコア層として用いること
を特徴とする。また、他の具体例は下記のとおりであ
る。下記一般式（化２）又は一般式（化３）で表される
繰り返し単位を有するポリシロキサン、あるいは一般式
（化２）及び一般式（化３）で表される繰り返し単位の
共重合体であるポリシロキサン、及びこれらの混合物よ
りなる群から選ばれたポリマーを、クラッド層及びコア
層として用いることを特徴とする。
【０００９】
【化２】
【００１０】
【化３】
【００１１】式中、Ｒ3 〜Ｒ6 は同一又は異なり、Ｃn
Ｙ2n+1で表されるハロゲン化又は重水素化アルキル基
（Ｙはハロゲン、又は重水素、ｎは５以下の正の整
数）、あるいはＣ6 Ｚ5 （Ｚは水素、重水素、又はハロ
ゲンを表す）で表されるフェニル基、重水素化フェニル
基、又はハロゲン化フェニル基である。
Ｙ2n+1で表されるハロゲン化又は重水素化アルキル基
（Ｙはハロゲン、又は重水素、ｎは５以下の正の整
数）、あるいはＣ6 Ｚ5 （Ｚは水素、重水素、又はハロ
ゲンを表す）で表されるフェニル基、重水素化フェニル
基、又はハロゲン化フェニル基である。
【００１２】更に、添付図面を用いて具体的に本発明を
説明する。図１は本発明の高分子光導波路の１例を示す
断面図である。図１において、符号１はコア層、２はク
ラッド層、３は低屈折率層を意味する。コア層１とクラ
ッド層２の間にクラッド層より屈折率の低いポリマーで
ある低屈折率層３で囲まれた導波路を有し、しかも屈曲
性のある高分子光導波路型素子である。
説明する。図１は本発明の高分子光導波路の１例を示す
断面図である。図１において、符号１はコア層、２はク
ラッド層、３は低屈折率層を意味する。コア層１とクラ
ッド層２の間にクラッド層より屈折率の低いポリマーで
ある低屈折率層３で囲まれた導波路を有し、しかも屈曲
性のある高分子光導波路型素子である。
【００１３】
【実施例】以下、実施例により、本発明を更に具体的に
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。
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。
【００１４】実施例１ 図１に本発明の第１の実施例を示す。材料は、今村らに
よる特願昭６３−２４３９８７号明細書に記載の製法に
より作製した。具体的には、重水素化メチルメタクリレ
ートとフッ素化メタクリレートの共重合体（９：１）を
クラッド層成分、重水素化ポリメチルメタクリレートを
コア層成分、そして重水素化メチルメタクリレートとフ
ッ素化メタクリレート（モル比＝７：３）の共重合体を
低屈折率層として次のように作製した。３種のポリマー
をメチルイソブチルケトンとキシレン混合溶液に溶かし
たものを溶液とした。シリコン基板に銅をスパッタリン
グしたものを基板とし、基板上にクラッド成分ポリマー
を約２５μｍスピンコートで塗布した。ベーク、乾燥処
理後その上に低屈折率層を約０．２μｍスピンコートで
塗布した。その上にコア成分ポリマーを約８μｍスピン
コートで塗布した。次にフォトリソグラフィー、ドライ
エッチングによりコア成分を８×８μｍ2 の直線矩形パ
ターンに加工した。加工後、コア成分上に低屈折率層を
塗布し、最後にクラッド成分を塗布し埋め込み型導波路
を得た。この導波路を希塩酸（塩化水素２０％）中で基
板よりはく離、シート状にしフレキシブル高分子光導波
路とした。低屈折率層を含むフレキシブル導波路と含ま
ない通常のフレキシブル導波路を作製して、波長１．３
μｍにおける導波路特性を比較したところ、５０ｍｍの
導波路の損失（結合損失を含む）は、導波路を曲げない
状態（通常時）では１．４ｄＢで同じであったが、曲げ
た場合（曲げ半径１０ｍｍ）には低屈折率層を含む場合
は１．５ｄＢと変化がほとんどないのに対して、通常の
タイプは２．５ｄＢまで損失が増大した。これらの結果
を表１に示す。この結果から明らかなように従来の技術
に比べて低屈折率層を含む構造は、曲げ損失低下の効果
があった。
よる特願昭６３−２４３９８７号明細書に記載の製法に
より作製した。具体的には、重水素化メチルメタクリレ
ートとフッ素化メタクリレートの共重合体（９：１）を
クラッド層成分、重水素化ポリメチルメタクリレートを
コア層成分、そして重水素化メチルメタクリレートとフ
ッ素化メタクリレート（モル比＝７：３）の共重合体を
低屈折率層として次のように作製した。３種のポリマー
をメチルイソブチルケトンとキシレン混合溶液に溶かし
たものを溶液とした。シリコン基板に銅をスパッタリン
グしたものを基板とし、基板上にクラッド成分ポリマー
を約２５μｍスピンコートで塗布した。ベーク、乾燥処
理後その上に低屈折率層を約０．２μｍスピンコートで
塗布した。その上にコア成分ポリマーを約８μｍスピン
コートで塗布した。次にフォトリソグラフィー、ドライ
エッチングによりコア成分を８×８μｍ2 の直線矩形パ
ターンに加工した。加工後、コア成分上に低屈折率層を
塗布し、最後にクラッド成分を塗布し埋め込み型導波路
を得た。この導波路を希塩酸（塩化水素２０％）中で基
板よりはく離、シート状にしフレキシブル高分子光導波
路とした。低屈折率層を含むフレキシブル導波路と含ま
ない通常のフレキシブル導波路を作製して、波長１．３
μｍにおける導波路特性を比較したところ、５０ｍｍの
導波路の損失（結合損失を含む）は、導波路を曲げない
状態（通常時）では１．４ｄＢで同じであったが、曲げ
た場合（曲げ半径１０ｍｍ）には低屈折率層を含む場合
は１．５ｄＢと変化がほとんどないのに対して、通常の
タイプは２．５ｄＢまで損失が増大した。これらの結果
を表１に示す。この結果から明らかなように従来の技術
に比べて低屈折率層を含む構造は、曲げ損失低下の効果
があった。
【００１５】
【表１】
【００１６】実施例２〜５ 実施例１におけるコア層を下記表２に示す材料としクラ
ッド層を重水素化メチルメタクリレートとする。他は実
施例１と全く同様にして作製した導波路の屈曲時（曲げ
半径１０ｍｍ）と通常時の損失との損失差を調べたとこ
ろ、表２のとおりその差は非常に小さく低屈折率層を含
む構造にする効果が絶大であった。
ッド層を重水素化メチルメタクリレートとする。他は実
施例１と全く同様にして作製した導波路の屈曲時（曲げ
半径１０ｍｍ）と通常時の損失との損失差を調べたとこ
ろ、表２のとおりその差は非常に小さく低屈折率層を含
む構造にする効果が絶大であった。
【００１７】
【表２】
【００１８】実施例６ 光導波路材料として用いたポリシロキサンの構造は、一
般式（化３）においてＲ5 ＝Ｒ6 ＝Ｃ6 Ｄ5 としたもの
をクラッド層、及び一般式（化２）においてＲ3 ＝Ｒ4
＝Ｃ6 Ｄ5 としたものと一般式（化３）においてＲ5 ＝
Ｒ6 ＝Ｃ6 Ｄ5としたものの共重合体をコア層として、
２種のポリマーをアニソールに重量比で１０％溶かした
ものを溶液とした。また無機ＳＯＧを低屈折率層とし
て、実施例１と同じ構造のフレキシブル高分子光導波路
を作製した。この導波路を１２０℃、１００時間加熱し
た後、波長１．３μｍにおける５０ｍｍの導波路の損失
（結合損失を含む）は、２ｄＢとほぼ変化なかった。こ
の結果から明らかなようにポリシロキサンを用いたフレ
キシブル高分子光導波路は、高温下での導波路特性劣化
を著しく改善する効果があった。
般式（化３）においてＲ5 ＝Ｒ6 ＝Ｃ6 Ｄ5 としたもの
をクラッド層、及び一般式（化２）においてＲ3 ＝Ｒ4
＝Ｃ6 Ｄ5 としたものと一般式（化３）においてＲ5 ＝
Ｒ6 ＝Ｃ6 Ｄ5としたものの共重合体をコア層として、
２種のポリマーをアニソールに重量比で１０％溶かした
ものを溶液とした。また無機ＳＯＧを低屈折率層とし
て、実施例１と同じ構造のフレキシブル高分子光導波路
を作製した。この導波路を１２０℃、１００時間加熱し
た後、波長１．３μｍにおける５０ｍｍの導波路の損失
（結合損失を含む）は、２ｄＢとほぼ変化なかった。こ
の結果から明らかなようにポリシロキサンを用いたフレ
キシブル高分子光導波路は、高温下での導波路特性劣化
を著しく改善する効果があった。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるフレ
キシブル高分子光導波路は、フレキシブルで低損失な素
子が実現可能であるため、例えば光コネクター間の接続
等の光インターコネクションを構築する上で重要な素子
となりうる。
キシブル高分子光導波路は、フレキシブルで低損失な素
子が実現可能であるため、例えば光コネクター間の接続
等の光インターコネクションを構築する上で重要な素子
となりうる。
【図１】図１は本発明の高分子光導波路の１例を示す断
面図である。
面図である。
１：コア層、２：クラッド層、３：低屈折率層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 勝就 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５−341145（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−281428（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−88026（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−188402（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/04 - 6/08 G02B 6/12 - 6/22
Claims (3)
- 【請求項１】 コアと、前記コアの回りに設置された前
記コアより屈折率の低いクラッドを少なくとも含む平板
型高分子光導波路であり、基板上に形成された後、前記
基板上から剥離して作製された屈曲性のあるフレキシブ
ル高分子光導波路において、コア層とクラッド層の間
に、クラッド層より屈折率の低い層が設けられているこ
とを特徴とするフレキシブル高分子光導波路。 - 【請求項２】 下記一般式（化１）： 【化１】 〔式中、Ｘ1 及びＸ2 はそれぞれ重水素、又はハロゲ
ン、Ｒ1 は重水素、ＣＤ3基（Ｄは重水．）及びハロゲ
ンのうちの一種、Ｒ2 はＣn Ｙ2n+1で表されるハロゲン
化又は重水素化アルキル基（Ｙはハロゲン、又は重水
素、ｎは５以下の正の整数）である〕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
重合体の重水素化又はハロゲン化ポリ（メタ）アクリレ
ートをクラッド層及びコア層として用いることを特徴と
する請求項１に記載の高分子光導波路。 - 【請求項３】 下記一般式（化２）又は一般式（化３）
で表される繰り返し単位を有するポリシロキサン、ある
いは一般式（化２）及び一般式（化３）で表される繰り
返し単位の共重合体であるポリシロキサン、及びこれら
の混合物よりなる群から選ばれたポリマーを、クラッド
層及びコア層として用いることを特徴とする請求項１に
記載の高分子光導波路。 【化２】 【化３】 式中、Ｒ3 〜Ｒ6 は同一又は異なり、Ｃn Ｙ2n+1で表さ
れるハロゲン化又は重水素化アルキル基（Ｙはハロゲ
ン、又は重水素、ｎは５以下の正の整数）、あるいはＣ
6 Ｚ5 （Ｚは水素、重水素、又はハロゲンを表す）で表
されるフェニル基、重水素化フェニル基、又はハロゲン
化フェニル基である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12745695A JP3204359B2 (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | フレキシブル高分子光導波路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12745695A JP3204359B2 (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | フレキシブル高分子光導波路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08304644A JPH08304644A (ja) | 1996-11-22 |
| JP3204359B2 true JP3204359B2 (ja) | 2001-09-04 |
Family
ID=14960386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12745695A Expired - Lifetime JP3204359B2 (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | フレキシブル高分子光導波路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3204359B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6084050A (en) * | 1997-01-09 | 2000-07-04 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Thermo-optic devices |
| US6282358B1 (en) * | 1998-12-21 | 2001-08-28 | Lsi Logic Corporation | On-chip single layer horizontal deflecting waveguide and damascene method of fabricating the same |
| EP1058136A1 (en) * | 1999-05-21 | 2000-12-06 | BRITISH TELECOMMUNICATIONS public limited company | Planar silica optical waveguide with grooves |
| DE60003551T2 (de) | 1999-05-21 | 2004-04-29 | British Telecommunications P.L.C. | Planare optische wellenleiter mit zwei nuten |
| US6731857B2 (en) | 2001-03-29 | 2004-05-04 | Shipley Company, L.L.C. | Photodefinable composition, method of manufacturing an optical waveguide with the photodefinable composition, and optical waveguide formed therefrom |
| EP1434068A3 (en) | 2002-12-02 | 2004-07-28 | Shipley Company, L.L.C. | Methods of forming waveguides that are rounded in cross section and waveguides formed therefrom |
| US6842577B2 (en) | 2002-12-02 | 2005-01-11 | Shipley Company L.L.C. | Photoimageable waveguide composition and waveguide formed therefrom |
| US7776236B2 (en) * | 2003-07-25 | 2010-08-17 | General Electric Company | Index contrast enhanced optical waveguides and fabrication methods |
| US7072564B2 (en) | 2003-11-25 | 2006-07-04 | Rohm And Haas Electronic Materials Llc | Waveguide compositions and waveguides formed therefrom |
| JP5102428B2 (ja) | 2003-11-25 | 2012-12-19 | ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ，エル．エル．シー． | 導波路組成物およびこれから形成された導波路 |
| EP1586603B1 (en) | 2004-04-14 | 2007-06-13 | Rohm and Haas Electronic Materials LLC | Waveguide compositions and waveguides formed therefrom |
| WO2008030468A2 (en) * | 2006-09-07 | 2008-03-13 | Massachusetts Institute Of Technology | Microphotonic waveguide including core/cladding interface layer |
| CN103080798B (zh) | 2010-08-27 | 2015-09-16 | 住友电木株式会社 | 光波导和电子设备 |
-
1995
- 1995-04-28 JP JP12745695A patent/JP3204359B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08304644A (ja) | 1996-11-22 |
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