JP3800985B2 - Manufacturing method of polymer waveguide - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリマ導波路の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ポリマ導波路は、簡易な方法で作製できること、大面積化が容易なこと、低コスト化の可能性があること等の特長を有しているため実用化が期待されている。
【0003】
この種のポリマ材料としては、アクリル系、エポキシ系、ポリイミド系、シリコーン系、ポリシラン系等が検討されている。これらの材料には温度変化に対して、屈折率や熱膨張係数等のパラメータが変化しにくいことが望まれる。
【0004】
このため、上記ポリマ材料の中でもポリイミド系、エポキシ系、ポリシラン系のポリマ材料が注目され、これらのポリマ材料の改良が注目されている。
【0005】
例えば、図9に示すように、直鎖型のポリシラン材料をポリマ導波路用として取り上げ、紫外線照射によって三次元導波路パターンを形成する例(特開平6−222234号公報)、アモルファスポリシランを用いた例(特開平11−287916号公報)、直鎖型又は分岐型のポリシランを用いた例(特開平8−267728号公報)等がある。
【0006】
尚、図9はポリマ導波路の従来例を示す外観斜視図である。
【0007】
同図において、20は光信号が伝搬するコア層を示し、21はコアより屈折率の低いクラッド層を示す。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術には以下のような課題がある。
(1)屈折率が温度によって大きく変化する。そのためにこのような材料で構成したポリマ導波路からなる光回路の光学特性(伝搬モード、パワー分布、波長特性等)が大幅に変化してしまい、所望の性能が得られない。
(2)上記ポリマ導波路の近傍に200℃前後で電子部品や光部品を半田実装する際に、上記ポリマ導波路の屈折率分布が初期の値から他の値に変わってしまい、温度を元に戻しても屈折率値が元の値に戻らない。この屈折率分布の変化により、(1)に示したようなポリマ導波路で構成した光回路の光学特性が変わってしまう。
(3)直鎖型のポリシラン膜を用い、このポリシラン膜に紫外線を照射して三次元の導波路を形成する方法が提案されているが、上記(1)及び(2)のような問題、屈折率の偏光依存性の問題等があり、実用化までには至っていない。また、紫外線光を照射してポリマ膜の屈折率を反応性よく大幅に変化させようとしても屈折率変化が照射光エネルギーに対して不連続に変化したり、大きな屈折率変化を得ようとすると、照射エネルギーを高くしなければならない、等の問題がある。さらに低損失な導波路を実現することも難しい。
(4)導波路を実現する上では下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層を形成しなければならないが、従来の構成では、いずれの層も組成、材料が異なる場合が多く、熱膨張係数のミスマッチングによるそれぞれの層への歪の残留やマイクロクラックの発生を生じさせたり、界面の濡れが悪いために構造不整による散乱損失を増大させたり、厚い膜の形成を難しくさせる。
【0009】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、低散乱損失で、残留歪の少なく、マイクロクラックが発生しないポリマ導波路の製造方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のポリマ導波路の製造方法は、予め紫外線で感光化されて屈折率の低下したフォトブリーチング型のポリマ溶液を基板上に塗布し、このポリマ溶液を加熱硬化させて下部クラッド層を形成する工程と、次に、紫外線の照射されていないフォトブリーチング型のポリマ溶液を下部クラッド層の上に塗布し、加熱硬化させて下部クラッド層よりも屈折率の高い高屈折率ポリマ層を形成する工程と、次に、予め紫外線で感光化されて屈折率の低下したフォトブリーチング型のポリマ溶液を高屈折率ポリマ層の上に塗布し、このポリマ溶液を加熱硬化させて高屈折率ポリマ層よりも屈折率の低い上部クラッド層を形成する工程と、次に、上部クラッド層の上にコアパターンの描かれたフォトマスクを配置し、該フォトマスクの上から紫外線を照射して高屈折率ポリマ層を該紫外線の照射されない略矩形断面形状のコア層、及び該コア層の両側の紫外線が照射されて屈折率が低下した側面クラッド層に変化させる工程とを有するものである。
【0011】
本発明のポリマ導波路の製造方法は、予め紫外線で感光化されて屈折率の低下したフォトブリーチング型のポリマ溶液を基板上に塗布し、このポリマ溶液を加熱硬化させて下部クラッド層を形成する工程と、次に、紫外線の照射されていないフォトブリーチング型のポリマ溶液を下部クラッド層の上に塗布し、加熱硬化させて下部クラッド層よりも屈折率の高い高屈折率ポリマ層を形成する工程と、次に、該高屈折率ポリマ層の上にコアパターンの描かれたフォトマスクを配置し、該フォトマスクの上から紫外線を照射して高屈折率ポリマ層を該紫外線の照射されない略矩形断面形状のコア層、及び該コア層の両側の紫外線が照射されて屈折率の低下した側面クラッド層に変化させる工程と、次に、コア層及び該側面クラッド層の上に予め紫外線で感光化されて屈折率の低下したフォトブリーチング型のポリマ溶液を塗布し、このポリマ溶液を加熱硬化させて上部クラッド層を形成する工程とを有するものである。
【0012】
本発明のポリマ導波路の製造方法は、紫外線の照射されていないフォトブリーチング型のポリマ溶液を基板上に塗布し、塗付した後、ポリマ溶液を加熱硬化させる際、又はポリマ溶液を加熱硬化させた後に、紫外線を照射して感光化させ屈折率を低下させて下部クラッド層を形成する工程と、次に、紫外線の照射されていないフォトブリーチング型のポリマ溶液を下部クラッド層の上に塗布し、加熱硬化させて下部クラッド層よりも屈折率の高い高屈折率ポリマ層を形成する工程と、次に、予め紫外線で感光化されて屈折率の低下したフォトブリーチング型のポリマ溶液を高屈折率ポリマ層の上に塗布し、このポリマ溶液を加熱硬化させて高屈折率ポリマ層よりも屈折率の低い上部クラッド層を形成する工程と、次に、上部クラッド層の上にコアパターンの描かれたフォトマスクを配置し、該フォトマスクの上から紫外線を照射して高屈折率ポリマ層を該紫外線の照射されない略矩形断面形状のコア層、及び該コア層の両側の紫外線が照射されて屈折率が低下した側面クラッド層に変化させる工程とを有するものである。
【0013】
本発明のポリマ導波路の製造方法は、紫外線の照射されていないフォトブリーチング型のポリマ溶液を基板上に塗布し、塗付した後、ポリマ溶液を加熱硬化させる際、又はポリマ溶液を加熱硬化させた後に、紫外線を照射して感光化させ屈折率を低下させて下部クラッド層を形成する工程と、次に、紫外線の照射されていないフォトブリーチング型のポリマ溶液を下部クラッド層の上に塗布し、加熱硬化させて下部クラッド層よりも屈折率の高い高屈折率ポリマ層を形成する工程と、次に、該高屈折率ポリマ層の上にコアパターンの描かれたフォトマスクを配置し、該フォトマスクの上から紫外線を照射して高屈折率ポリマ層を該紫外線の照射されない略矩形断面形状のコア層、及び該コア層の両側の紫外線が照射されて屈折率の低下した側面クラッド層に変化させる工程と、次に、コア層及び該側面クラッド層の上に予め紫外線で感光化されて屈折率の低下したフォトブリーチング型のポリマ溶液を塗布し、このポリマ溶液を加熱硬化させて上部クラッド層を形成する工程とを有するものである。
【0014】
本発明によれば、基板上に形成された下部クラッド層、コア層、側面クラッド層、及び上部クラッド層がいずれも同一のフォトブリーチング材料で構成されているので、各層に歪が発生したり、残留したり、あるいはそれによってマイクロクラックが発生することがない。また、各層を形成する際に界面の濡れ性がよいので、ポリマ溶液を均一に塗布しやすくなり、界面を均一に形成することができ、低散乱損失の導波路を実現することができる。
【0015】
本発明者は、同一のフォトブリーチング材料を用い、その材料を有機溶剤に溶かしてポリマ溶液とし、そのポリマ溶液への紫外線の照射量を調節することで、そのポリマ溶液を用いてポリマ層を形成した時のそのポリマ層の屈折率が容易に制御できることを見出した。このことにより低散乱損失のポリマ導波路を実現することができるのである。
【0016】
すなわち、下部クラッド層及び上部クラッド層は、紫外線を所望量だけ照射されたポリマ溶液を塗布し、加熱硬化させるだけで所望の屈折率にすることができる。コア層及び側面クラッド層になる高屈折率ポリマ層には、紫外線を照射しないか、あるいは所望量より少ない量の紫外線を照射したポリマ溶液を用いて塗布し、加熱硬化させればよい。その高屈折率ポリマ層の上に上部クラッド層を形成した後、その上部クラッド層の上にコアパターンの描かれたフォトマスクを配置し、フォトマスクの上から紫外線を照射するだけで略矩形断面形状の高屈折率のコア層と、コア層の両側にコア層よりも屈折率の低い側面クラッド層とが形成されてポリマ導波路が得られる。
【0017】
従って本発明のポリマ導波路の製造方法を用いることにより、屈折率の制御性が極めてよくなり、所望の導波路構造パラメータを精度よく制御することを実現することができる。このため、フォトブリーチング用ポリマ溶液に紫外線を照射した場合には、ポリマ溶液がポリマ層になった段階で紫外線を照射する場合よりもはるかに緩やかに屈折率が変化し、その屈折率の制御性が極めてよくなり、より高精度の導波路構造を実現することができる。この結果、光学特性のよい導波路構造デバイスを実現することができる。
【0018】
導波路の比屈折率差は0.3%から6%の範囲まで幅広い値を実現することができる。これにより、超小型の導波路デバイスを期待することができる。また、比屈折率差は紫外線の照射量や照射時間によって調節することができる。
【0019】
また、同一のフォトブリーチング材料を用いることにより、導波路に歪の発生やその残留歪の発生によるマイクロクラックの発生のおそれが少ないので、種々の基板、あるいはシート状に形成することができる。
【0020】
フォトブリーチング材料としては種々のものを用いることができる。すなわち、下部クラッド層、コア層、側面クラッド層及び上部クラッド層に同一のフォトブリーチング材料を用いることができるので、使用可能なフォトブリーチング材料の範囲が広がる。
【0021】
同一のフォトブリーチング材料からなるポリマ溶液を用い、そのポリマ溶液への紫外線の照射量を変えたポリマ溶液の塗布及び加熱硬化工程を3回繰り返して3層のポリマ層を形成した後、フォトマスクを介して紫外線を照射することにより、中央の高屈折率ポリマ層にコアパターンを転写することにより導波路を実現することができる。すなわち、簡単な方法で導波路を製造することができ、しかも各層間の界面を均一にすることができる。また、各層に歪を生じさせることが少なく、マイクロクラックの発生も抑えることができる。さらに低コストで製造することができる。
【0022】
ポリマ溶液状態で紫外線を照射することにより、屈折率の制御性を向上させることができるので、屈折率構造を正確に制御した導波路を実現することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0024】
図1は本発明のポリマ導波路の製造方法を適用したポリマ導波路の一実施の形態を示す断面図である。
【0025】
同図に示すポリマ導波路は、基板1と、基板1上に形成された下部クラッド層2と、下部クラッド層2の上に形成され、下部クラッド層2よりも屈折率が高い略矩形断面形状のコア層3と、下部クラッド層2上のコア層3の両側に形成されコア層3よりも屈折率の低い側面クラッド層4−1、4−2と、コア層3及び側面クラッド層4−1、4−2の上に形成されコア層3よりも屈折率の低い上部クラッド層5aとを有し、下部クラッド層2、コア層3、側面クラッド層4−1、4−2及び上部クラッド層5aが同一のフォトブリーチング材料で構成されたものである。
【0026】
すなわち、本ポリマ導波路は、各層2、3、4−1、4−2、5aがいずれも同一材料、同一組成の材料で構成されているので、従来のような熱膨張係数のミスマッチングによる各層2、3、4−1、4−2、5aへの歪の残留やマイクロクラックの発生のおそれがない。また、本ポリマ導波路の最大の特長は、各層2、3、4−1、4−2、5aの界面の濡れ性がよいため、均一な界面を形成することができる点である。このため、構造の均一な導波路を実現することができ、低散乱損失化を達成することができる。さらに、各層2、3、4−1、4−2、5aを数μmから数十μmの厚さまで容易に形成できるので、シングルモード用以外に、マルチモード用の導波路も容易に形成できる。さらに、本ポリマ導波路は、同一材料、同一組成のポリマが用いられているので、導波路の製造が容易となり、低コスト化が期待できる。さらに、同一材料、同一組成のポリマを用いて各層2、3、4−1、4−2、5aが形成されており、フォトブリーチング用ポリマ溶液を塗布した後のプリベーク及びポストベーク温度を各層2、3、4−1、4−2、5aに対して同一にすることができるので、製造プロセスの管理が容易である。さらに、各層2、3、4−1、4−2、5aに同一材料、同一組成のポリマが用いられているので、従来のような歪の残留やマイクロクラックの発生がなくなり、種々のフォトブリーチング用ポリマ材料を用いることが可能となる。
【0027】
図1に示す基板1の材料としては、半導体、ガラス、セラミックス、磁性体、プラスチックス等の基板やプリント基板、シート等の大面積の基板を用いることができる。
【0028】
基板1上に形成される下部クラッド層2は、フォトブリーチング用ポリマ層を形成した後に、ポリマ層に紫外線を所望量だけ照射した層であり、紫外線を照射することにより、そのポリマ層の屈折率は紫外線の照射量に応じて0.数%から数%低下する。
【0029】
ここで、フォトブリーチング用ポリマ層は、フォトブリーチング用ポリマ溶液を塗布した後、約20分のプリベーク(120℃〜150℃)と、約30分のポストベーク(180℃〜250℃)とを行って形成される。
【0030】
フォトブリーチング用材料としては、ニトロンを含有するシリコーン化合物、ポリシラン化合物、ポリシラン化合物にシリコーン化合物を所望量添加したもの、ポリシラン化合物にシリコーン化合物と光酸発生剤とを所望量添加したもの等が用いられる。ニトロンは添加量が多いほど、紫外線の照射によって屈折率が大きく低下するので、数%以上40%程度まで添加してよい。ポリシラン化合物には分岐度が2%以上の分岐型ポリシラン化合物を用いるのが透過率の点で好ましい。例えば、オルガノトリハロシラン化合物、テトラハロシラン化合物及びジオルガノジハロシラン化合物からなり、オルガノトリハロシラン化合物及びテトラハロシラン化合物が全体の2モル%以上であるハロシランの混合物を加熱して縮重合することにより、目的とする分岐型ポリシランを得ることができる。また、分岐型ポリシラン化合物は、Si原子以外に炭化水素基、アルコキシ基、又は水素原子と結合しているものが好ましい。分岐型ポリシラン化合物は重水素化されたものや少なくとも一部がフッ素化された分岐型ポリシラン化合物が低損失の点で好ましい。シリコーン化合物には架橋性、あるいはアルコキシ基からなるもの、あるいは少なくとも一部がフッ素化されたものが低損失化の点で好ましい。分岐型ポリシラン及びシリコーン化合物に関しては後で詳しく述べる。
【0031】
光酸発生剤としてはトリアジン系材料を用いるのが光反応性の点で好ましく、そのトリアジン系の中でもより好ましいものとしてトリクロロメチルトリアジン系が挙げられる。またそのトリクロロメチルトリアジン系でも長波長域(1300nm、1550nm帯)で光透過率が高く、最大吸収波長がポリシラン化合物の紫外波長域での吸収波長と略等しく、融点の高いものがポリマ層の光透過率、紫外線照射による屈折率の変化への反応性、屈折率の温度安定性等を向上させる上で好ましい。
【0032】
下部クラッド層2を形成する際の紫外線は屈折率がnsとなるように照射する。この屈折率nsは、数1式で表されるコア層の屈折率nwとの比屈折率差Δを考慮に入れて定める。
【0033】
【数1】
Δ=(nw−ns)×100%/nw
すなわち、ポリマ導波路がシングルモード伝送用の場合には比屈折率差Δは、0.数%〜2.5%の範囲から選ぶのが好ましい。ポリマ導波路がマルチモード伝送用の場合には比屈折率差Δは0.数%〜5%の範囲から選ぶのが好ましい。
【0034】
次に下部クラッド層の上に紫外線の照射されていないフォトブリーチング用ポリマ溶液を塗布し、約20分のプリベーク(120℃〜150℃)と、約30分のポストベーク(180℃〜250℃)とを行って硬化した高屈折率のポリマ層を形成する。
【0035】
次にこの高屈折率ポリマ層の上に、予め紫外線の照射されたフォトブリーチング用ポリマ溶液を塗布する。前述と同様に約20分のプリベーク(120℃〜150℃)と、約30分のポストベーク(180℃〜250℃)とを行って硬化したポリマ層を得る。このポリマ層は、下部クラッド層と同程度の低屈折率になるように形成される。すなわち、後述するように、フォトブリーチング用ポリマ溶液に紫外線を予め所望量照射しておけば、その溶液を用いてポリマ層を形成すると、そのポリマ層の屈折率は紫外線の照射量に応じて屈折率が低下することを本発明者が見出したことを利用したものである。
【0036】
次に上部クラッド層の上に光伝搬用の導波パターン(コアパターン)の描画されたフォトマスク(図示せず。)を配置し、そのフォトマスクの上から所望量の紫外線を照射する。紫外線の照射により、ポリマ層が感光化され、紫外線の照射されない領域は略矩形断面形状の高屈折率のコア層3になり、そのコア層3の両側には紫外線が照射されて屈折率の低下した側面クラッド層4−1、4−2が形成される。この側面クラッド層4−1、4−2の屈折率nhは、下部クラッド層2及び上部クラッド層5aと略同程度の値に制御される。この屈折率の制御は、紫外線の照射量で調節することができる。
【0037】
尚、フォトマスクを介しての紫外線照射により、上部クラッド層5a及び下部クラッド層2のポリマ層も多少の紫外線感光を起こす場合もある。この紫外線感光を防止するためには、下部クラッド層2及び上部クラッド層5aに十分に紫外線を照射して屈折率が略飽和する程度に低下させておけばよい。
【0038】
例えば、分岐度が20%の分岐型ポリシラン化合物にシリコーン化合物を50%添加したポリシラン溶液(有機溶媒:トルエン)を用いてポリマ膜を形成したものに紫外線の照射前後の比屈折率差Δは最大で6%を得ることができる。この比屈折率差Δは、ポストベーク温度が低いほど、あるいは紫外線照射量が多いほど、大きくすることができる。
【0039】
そこで、比屈折率差Δを所望量に設定するためには、下部クラッド層2の上に高屈折率のポリマ層を形成する際に、このポリマ層の上に紫外線を照射して屈折率をある程度低下させておくようにすればよい。
【0040】
図2は本発明のポリマ導波路の製造方法を適用したポリマ導波路の他の実施の形態を示す断面図である。
【0041】
図1に示した実施の形態との相違点は、下部クラッド層5bとして上部クラッド層5aを形成する方法と同様の方法で形成したポリマ層を用いた点である。
【0042】
すなわち、予め紫外線を所望量照射されたフォトブリーチング用ポリマ溶液を基板上に塗布し、約20分のプリベーク(120℃〜150℃)と、約30分のポストベーク(180℃〜250℃)とを行って硬化したポリマ層としたものである。このポリマ層の上には図1に示したポリマ導波路と同様にポリマ層及び上部クラッド層を順次形成した後、フォトマスクを配置してフォトマスクの上から紫外線を照射し、高屈折率の略矩形断面形状のコア層及びコア層の両側に側面クラッド層を形成することにより、図2に示す構造のポリマ導波路を実現することができる。
【0043】
図1及び図2に示すポリマ導波路において、上部クラッド層5aの上面及び基板1の裏面に紫外線カット層(図示せず。)を形成しておけば、長期的に導波路の屈折率の変化を抑えることができる。この紫外線カット層には、例えば、信越化学工業製のKP−851を用いることができる。
【0044】
図1及び図2において、各ポリマ層2、3、4−1、4−2、5bのポストベークは上部クラッド層5aを形成した後で一括して行ってもよい。その場合にはプリベーク温度を高くしたり、加熱時間を長くしたりすればよい。
【0045】
図3は本発明のポリマ導波路の製造方法の一実施の形態を示す工程図である。
【0046】
まず、フォトブリーチング用ポリマ化合物を有機溶媒に溶かしてポリマ溶液を作製する。
【0047】
フォトブリーチング用ポリマ化合物には前述したフォトブリーチング用ポリマ材料を用いる。
【0048】
有機溶媒としては、炭素数5〜12の炭化水素系、ハロゲン化炭化水素系及びエーテル系等が挙げられる。炭化水素系の具体例としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、n−デカン、n−ドデカン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メトキシベンゼン等が挙げられる。ハロゲン化炭化水素系の具体例としては、四塩化炭素、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、ジクロロメタン、クロロベンゼン等が挙げられる。エーテル系の具体例としては、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラハイドロフラン等が挙げられる。
【0049】
フォトブリーチング用ポリマ材料としては、分岐度が20%の分岐型ポリメチルフェニルシランが用いられる。この分岐型ポリメチルフェニルシランにシリコーン化合物(分子量650、側鎖置換基:メチル、フェニル、メトキシ、比重:1.13、粘度:0.7、液状、不揮発分:100)を50%添加し、これらをトルエンに溶かすことによりポリマ溶液が得られる。この場合、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラハイドロフラン等を用いることができる。
【0050】
フォトブリーチング用ポリマ材料の具体例としては、分岐度が20%の分岐型ポリメチルフェニルシランを用い、このポリマ材料にシリコーン化合物(分子量650、側鎖置換基:メチル、フェニル、メトキシ、比重:1.13、粘度:0.7、液状、不揮発分:100)を50%添加し、これらをトルエンに溶かしたポリマ溶液が挙げられる(工程S1)。
【0051】
ポリマ溶液に紫外線を所望量照射する(工程S2)。
【0052】
この紫外線の照射量に関しては、後述するように、この照射量でこのポリマ溶液を用いて作製したポリマ膜の屈折率を制御することができる。この紫外線の照射されたポリマ溶液を基板上に塗布する(工程S3)。
【0053】
塗布方法はスピンコーティング法、押し出しコーティング法等を用いる。塗布後に約20分のプリベーク(120℃〜150℃)と、約30分のポストベーク(180℃〜250℃)とを行って、ポリマ溶液を硬化(下部クラッド層化)させる(工程S4、S5)。
【0054】
下部クラッド層上に工程S1で得られたフォトブリーチング用ポリマ溶液を塗布する(工程S6)。
【0055】
約20分のプリベーク(120℃〜150℃)と、約30分のポストベーク(180℃〜250℃)とを行って硬化した高屈折率のポリマ層を形成する(工程S7、S8)。
【0056】
工程S8で得られたポリマ層上に工程S2で得られた紫外線の照射されたポリマ溶液を塗布する(工程S9)。
【0057】
約20分のプリベーク(120℃〜150℃)と、約30分のポストベーク(180℃〜250℃)とを行って硬化した低屈折率の上部クラッド層を得る(工程S10、S11)。
【0058】
上部クラッド層上にフォトマスクを配置し、フォトマスクの上から紫外線を照射する(工程S12)。
【0059】
高屈折率のポリマ層を紫外線の照射されない略矩形断面形状の高屈折率のコア層と、コア層の両側に紫外線の照射されない低屈折率の側面クラッド層とに変化させることにより低散乱損失のポリマ導波路が実現できる(工程S13)。
【0060】
図4は本発明のポリマ導波路の製造方法の他の実施の形態を示す工程図である。
【0061】
図3に示した実施の形態との相違点は、下部クラッド層の形成方法が異なる点である。すなわち、工程P1で得られたポリマ溶液を基板上に塗布し(工程P3)、次いで約20分のプリベーク(120℃〜150℃)と、約30分のポストベーク(180℃〜250℃)とを行ってポリマ溶液を硬化させ(工程P4、P5)、紫外線を照射して低屈折率の下部クラッド層を得る(工程P6)。工程P1で得られたポリマ溶液に紫外線を照射(工程P2)する。工程P7から工程P14は図3に示した工程S6から工程S13と同様であるので、説明を照射区する。
【0062】
図5は紫外線照射したポリマ膜の屈折率特性を示す図であり、横軸が紫外線照射時間軸であり、縦軸が屈折率軸である。直線L1は測定波長が633nmのときの屈折率の特性を示し、直線L2は測定波長が1550nmのときの屈折率の特性を示す。
【0063】
同図は、フォトブリーチング用ポリマ溶液(例えば図3の工程S1で用いられるポリマ溶液)に紫外線を所望量照射し、紫外線の照射されたポリマ溶液をSi基板上に塗布した後、約20分のプリベーク(120℃〜150℃)と、約30分のポストベーク(180℃〜250℃)とを行って硬化させたポリマ膜の屈折率を評価した結果である。
【0064】
ここで、紫外線の光源には150W水銀キセノンランプ(出力:1200mW/cm2)を用いた。光源からの紫外線をファイバスコープ(直径10mm)で伝搬させ、その出射光が直径約100mmに広がった位置にポリマ溶液の入った容器を配置した。紫外線の照射時間を変えたポリマ溶液を複数種類作製し、これらを用いてポリマ膜を作製した。これらのポリマ溶液には前述したポリシランにシリコーン化合物を添加したポリマ溶液を用いた。
【0065】
同図より、ポリマ膜の屈折率は紫外線の照射時間に略比例して低下することが分かる。尚、前述したように、紫外線を照射しないポリマ溶液を用いてSi基板上にポリマ膜を形成し、このポリマ膜に紫外線を照射しない場合と照射した場合との比屈折率差Δを調べたところ、比屈折率差Δは最大で6%であった。
【0066】
そこで、図5に示した特性図の紫外線照射時間を延長すると、屈折率はさらに低下し、最大の比屈折率差Δが得られることが予想される。
【0067】
本発明は図5に示した特性を有するポリマ膜を利用することにより、下部クラッド層、あるいは上部クラッド層、さらには両方を同一のポリマ材料で形成することができるようになったものである。
【0068】
【実施例】
次に図1に示した構造の導波路を試作し、波長1300nmでの光伝搬損失測定結果について述べる。
【0069】
直径76.2mm(約3インチ)、厚さ1mmの石英ガラスからなる基板1上に、前述した紫外線の照射されていないポリマ溶液(分岐度が20%)の分岐型ポリシラン化合物に50%のシリコーン化合物を添加したトルエン有機溶媒のフォトブリーチング用ポリマ溶液を、回転数1000rpm、20秒の条件でスピンコーティングした。ポリマ溶液のスピンコーティング後、ポリマ溶液にプリベーク(120℃〜150℃、約20分)と、ポストベーク(180℃〜250℃、約30分)とを施したところ、約8μmの厚さの硬化膜が得られた。その硬化膜の上に、エネルギーが18000mJの紫外線を照射して下部クラッド層2を得た。その下部クラッド層2の上にポリマ溶液を前記スピンコーティング条件で塗布した後に、前記プリベーク、ポスト条件で加熱し、約8μmの厚さの高屈折率の硬化膜を形成した。
【0070】
その硬化膜の上に図5に示した方法で、予め紫外線を180分間照射したポリマ溶液を前記スピンコーティング条件で塗布し、次いで前記プリベーク、ポストベーク条件で加熱し、約8μmの厚さの低屈折率の上部クラッド層5aの硬化膜を形成した。上部クラッド層5aの上にフォトマスクを配置してそのフォトマスクの上からエネルギーが18000mJの紫外線を照射した。その結果、図1に示したようなポリマ導波路が得られた。尚、比屈折率差Δは約5%であった。この導波路の波長1300nmでの光伝搬損失特性を測定した結果、0.12dB/cmの低損失特性を実現することができた。すなわち、散乱損失の極めて少ないポリマ導波路を実現することができた。
【0071】
ここで、本発明は上記実施例に限定されない。例えば、図1及び図2に示す下部クラッド層2、5bの一部、すなわち、基板1上にSiO2、あるいはSiO2に屈折率制御用のドーパントを添加した層が設けられていてもよい。また、プリベークやポストベークの時間は数分以上もしくは数時間以上であってもよい。さらに、分岐型ポリシラン化合物及びシリコーン化合物は以下に示すようなものを用いることができる。
(分岐型ポリシラン化合物)
本発明で用いられるポリシランとしては、直鎖型のポリシランではなく分岐型のポリシラン化合物が挙げられる。
【0072】
分岐型ポリシランとは、隣接するSi原子と結合している数(結合数)が、3又は4であるSi原子を含むポリシランである。これに対して、直鎖型のポリシランでは、Si原子の、隣接するSi原子との結合数は2である。
【0073】
通常、Si原子の原子価は4であるので、ポリシラン中に存在するSi原子の中で結合数が3以下のものは、Si原子以外に、炭化水素基、アルコキシ基又は水素原子と結合している。このような炭化水素基としては、炭素数1〜10のハロゲンで置換されていてもよい脂肪族炭化水素基、炭素数6〜14の芳香族炭化水素基が好ましい。
【0074】
脂肪族炭化水素の具体例としては、メチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、トリフルオロプロピル基及びノナフルオロヘキシル基等の鎖状のもの、及びシクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基のような脂環式のもの等が挙げられる。
【0075】
芳香族炭化水素基の具体例としては、フェニル基、p−トリル基、ビフェニル基及びアントラシル基等が挙げられる。
【0076】
アルコキシ基としては、炭素数1〜8のものが好ましく、具体例としてはメトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基、オクチルオキシ基等が挙げられる。合成の容易さを考慮すると、これらの中でメチル基及びフェニル基が特に好ましい。
【0077】
分岐型ポリシランの場合は、隣接するSi原子との結合数が3又は4であるSi原子は、分岐型ポリシラン中の全体のSi原子数の2%以上であることが好ましい。2%未満の分岐型ポリシランや直鎖状のポリシランは結晶性が高く、膜中で微結晶が生成しやすいことにより散乱の原因となり、透明性が低下する。
【0078】
本発明に使用されるポリシランは、ハロゲン化シラン化合物をナトリウムのようなアルカリ金属の存在下、n−デカンやトルエンのような有機溶媒中において80℃以上に加熱することによる重縮合反応によって製造することができる。また、電解重合法や金属マグネシウムと金属塩化物を用いた方法でも合成が可能である。
【0079】
分岐型ポリシランを得るには、オルガノトリハロシラン化合物、テトラハロシラン化合物、及びジオルガノジハロシラン化合物からなり、オルガノトリハロシラン化合物及びテトラハロシラン化合物が全体量の2モル%以上であるハロシラン化合物を加熱して重縮合すればよい。
【0080】
ここで、オルガノトリハロシラン化合物は、隣接するSi原子との結合数が3であるSi原子源となり、一方のテトラハロシラン化合物は、隣接するSi原子との結合数が4であるSi原子源となる。尚、ネットワーク構造の確認は、紫外線吸収スペクトルや珪素の核磁気共鳴スペクトルの測定により確認することができる。
【0081】
ポリシランの原料として用いられるオルガノトリハロシラン化合物、テトラハロシラン化合物、及びジオルガノジハロシラン化合物がそれぞれ有するハロゲン原子は、塩素原子であることが好ましい。オルガノトリハロシラン化合物及びジオルガノジハロシラン化合物が有するハロゲン原子以外の置換基としては、上述の炭化水素基、アルコキシ基又は水素原子が挙げられる。
【0082】
この分岐型ポリシランは、有機溶剤に可溶であり、塗布により透明な膜が成膜できるものであれば特に限定されない。このような有機溶媒として好ましいものは、炭素数5〜12の炭化水素系、ハロゲン化炭化水素系、エーテル系の有機溶媒が挙げられる。
【0083】
炭化水素系の具体例としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、n−デカン、n−ドデカン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メトキシベンゼン等が挙げられる。ハロゲン化炭化水素系の具体例としては、四塩化炭素、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、ジクロロメタン、クロロベンゼン等が挙げられる。エーテルの具体例としては、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラハイドロフラン等が挙げられる。
(シリコーン化合物)
本発明で使用するシリコーン化合物は、化1式で表されるものである。
【0084】
【化1】
【0085】
(化1式中、R1からR12は、炭素数1〜10のハロゲンまたはグリシジルオキシ基で置換されていてもよい脂肪族炭化水素基、炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、炭素数1〜8のアルコキシ基からなる群から選択される基であり、同一でも異なっていてもよい。a、b、c及びdは0を含み、かつそれらの和が1以上となる整数である。)
このシリコーン化合物が有する、脂肪族炭化水素基の具体例としては、メチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、トリフルオロプロピル基、グリシジルオキシプロピル基等の鎖状のもの、及びシクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基等の脂環式のもの等が挙げられる。また、芳香族炭化水素基の具体例として、フェニル基、p−トリル基、ビフェニル基等が挙げられる。アルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基、オクチルオキシ基、ter−ブトキシ基等が挙げられる。
【0086】
化1式のR1〜R12の種類及びa、b、c、dの値は特に重要ではなく、ポリシラン及び有機溶媒と相溶し、膜が透明なものであれば特に限定されない。相溶性を考慮した場合には、使用するポリシランが有する炭化水素基と同様の基を有していることが好ましい。例えば、ポリシランとして、フェニルメチル系のものを使用する場合には、同じフェニルメチル系又はジフェニル系のシリコーン化合物を使用するのが好ましい。また、R1〜R12のうち、少なくとも二つが炭素数1〜8のアルコキシ基であるような、1分子中にアルコキシ基を二つ以上有するシリコーン化合物は、架橋剤として利用可能である。そのようなものとしては、アルコキシ基を15〜35重量%含んだメチルフェニルメトキシシリコーンやフェニルメトキシシリコーン等を挙げることができる。
【0087】
メチルフェニルメトキシシリコーンやフェニルメトキシシリコーンは、分子量が10000以下がよく、特に3000以下のものが好ましい。
【0088】
ここで、本発明者は、分岐型ポリシラン化合物の分岐度を2%以上のものを用いた場合、その分岐度が高くなるほど、より光透過率を向上させることができることを見出した。また、添加すべきシリコーン化合物の配合比を最適範囲に設定することにより、従来材料では困難であった屈折率の熱安定性を大幅に向上させることができる。この結果、室温から280℃程度の高温まで温度が変化しても屈折率がほとんど変わらないポリマ材料及びポリマ膜を期待することができる。
【0089】
また、ポリシラン化合物に分岐型を用いることにより、屈折率の偏光依存性の極めて少ないポリマ材料及びそれを用いたポリマ膜が実現可能となる。
【0090】
さらに、CH基やOH基等の光吸収基による光吸収損失を低減させるために、ポリシラン化合物やシリコーン化合物に重水素化、あるいは少なくとも一部がハロゲン化、特にフッ素化したものを用いれば、吸収基による光損失を大幅に低減させることができる。この結果、波長依存性の極めて少ない低光伝搬損失のポリマ材料及びそれを用いたポリマ膜を実現することが可能となり、光学用材料及び部品として幅広い範囲に用途を拡大することが可能となる。
【0091】
また、シリコーン化合物に架橋性、あるいはアルコキシ基からなるものを用いることにより、分岐型ポリシラン化合物の中に均一に添加することができ、しかもトルエンのような有機溶媒中に容易に可溶してナノメータレベルの超微粒子状溶液となり、上記ポリマ溶液を用いることにより、光散乱中心のない均一な構造体や膜を形成することができる。
【0092】
さらに、分岐型ポリシラン化合物及びシリコーン化合物はいずれもトルエンのような有機溶媒に溶かすことが容易なので、同一有機溶媒で容易に所望配合比に混合させることができる。
【0093】
さらに、前記ポリマ材料溶液を用いて各種基板上に塗布することができ、100℃以上280℃以下の温度範囲で加熱して膜を形成しても、その膜の屈折率は上記温度範囲内でほとんど変化しないということを本発明者は見出した。このことにより、ポリマ膜を種々の光学用膜として利用することが可能となる。例えば、本ポリマ膜の近傍に電子部品や光部品を半田実装することも可能となったり、本膜近傍にヒータを設けて電子デバイスあるいは光デバイスの特性の温度制御を行うことも可能となる。
【0094】
さらに、透明で屈折率の熱安定性のよいポリマ構造体、あるいはポリマ膜表面に紫外線カット層を形成しておけば、光学特性を長期的に安定させることができる。
【0095】
尚、本発明は、上記実施例に限定されない。例えば、図1及び図2において、下部クラッド層2、5bの一部、すなわち、基板1の上にSiO2、あるいはSiO2に屈折率制御用ドーパントを添加した層が設けられていてもよい。また、プリベークやポストベークの時間は数分以上、もしくは数時間以上であってもよい。さらに、プリベークとポストベークとを連続して低温から徐々に温度をポストベーク温度まで上昇させて所望時間の保持後、徐々に温度を降下させて室温まで下げるような加熱方法を用いてもよい。
【0096】
図6は本発明のポリマ導波路の製造方法の変形例を示す工程図である。
【0097】
同図に示すように、コア層への紫外線照射による略矩形断面形状の高屈折率のコア層及びコア層の両側の低屈折率の側面クラッド層の形成は、上部クラッド層を形成する前に行い、その後で低屈折率の上部クラッド層を形成してもよい。
【0098】
すなわち、工程T1で得られたポリマ溶液を基板上に塗布し(工程T3)、次いで約20分のプリベーク(120℃〜150℃)と、約30分のポストベーク(180℃〜250℃)とを行ってポリマ溶液を硬化させ(工程T4、T5)、硬化したポリマ溶液に紫外線を照射して低屈折率の下部クラッド層を得る(工程T6)。下部クラッド層の上にフォトブリーチング用ポリマ溶液を塗布し(工程T7)、前記条件でプリベーク及びポストベークの加熱を施して高屈折率のポリマ層を形成する(工程T8、T9)。高屈折率のポリマ層の上にフォトマスクを配置し、フォトマスクの上から紫外線を照射する(工程T10)。工程T1で得られたポリマ溶液に紫外線を照射(工程T2)し、得られたポリマ溶液を工程T10で得られたポリマ層の上に塗布し、前記条件でプリベーク及びポストベークを施すことによりポリマ導波路が得られる(工程T11〜T14)。
【0099】
このようにすると、コア層及び側面クラッド層の屈折率をかなり広い範囲で制御することができ、比屈折率差Δをより広い範囲から選択することができる。
【0100】
次に図1及び図2に示した本発明のポリマ導波路の製造方法についてまとめて説明する。
【0101】
図7は本発明のポリマ導波路の製造方法を適用したポリマ導波路の断面図であり、図8は本発明のポリマ導波路の製造方法を示す総括工程図である。
【0102】
基板1上に下部クラッド2層を形成する方法としては3種類の方法がある。
【0103】
第一の方法は、基板1上にフォトブリーチング用ポリマ溶液を塗布した後にプリベーク及びポストベークの加熱を行い、その後紫外線を照射して所望の屈折率にする方法である(工程R2−1)。
【0104】
第二の方法は、基板1上にフォトブリーチング用ポリマ溶液を塗布した後にプリベーク及びポストベークの加熱を行いながら同時に紫外線を照射して所望の屈折率にする方法である(工程R2−2)。
【0105】
第三の方法は、予め紫外線を所望量照射したフォトブリーチング用ポリマ溶液を基板1上に塗布した後にプリベーク及びポストベークの加熱を行い、所望の屈折率にする方法である(工程R2−3)。
【0106】
次に高屈折率のポリマ層6をコア層及び側面クラッド層に変化させる方法について説明する。
【0107】
第一の方法は、下部クラッド層2(5b)の上にフォトブリーチング用ポリマ溶液を塗布した後、プリベーク及びポストベークの加熱を行い、硬化した高屈折率のポリマ膜6の上にコアパターンの描かれたフォトマスクを配置して紫外線を所望量だけ照射する露光工程をとることにより、紫外線の照射されなかった高屈折率のコア層3及びコア層3の両側に紫外線の照射された低屈折率の側面クラッド層4−1、4−2を形成する方法である(工程R3−1)。
【0108】
第二の方法は、予め紫外線を所望量だけ照射されたフォトブリーチング用ポリマ溶液を下部クラッド層2(5b)の上に塗布した後にプリベーク及びポストベークの加熱を行ってポリマ膜6を形成すると共にある程度の屈折率の調節を行い、その後でフォトマスクを介して露光工程を経て所望の屈折率を有するコア層3及びコア層3の両側に所望の低屈折率の側面クラッド層4−1、4−2を形成する方法である(工程R3−2)。
【0109】
次に上部クラッド層5aの形成方法について説明する。
【0110】
第一の方法は、露光(工程R6)を経た後で、予め紫外線を所望量だけ照射したフォトブリーチング用ポリマ溶液を塗布した後にプリベーク及びポストベークの加熱を行い、所望の屈折率にする方法である(工程R5a−1)。
【0111】
第二の方法は、工程3−1で得られたコア層の上にフォトブリーチング用ポリマ溶液を塗布した後にプリベーク及びポストベークの加熱を行う方法である(工程R5a−2)。
【0112】
第三の方法は、工程3−2で得られたフォトブリーチング用ポリマ溶液を塗布した後にプリベーク及びポストベークの加熱を行う方法である(工程R5a−2)。
【0113】
尚、工程5a−2の後にフォトマスクを用いた露光(工程R7)を経ることにより高屈折率のコア層及びコア層の両側に低屈折率の側面クラッド層を形成する工程が用いられる。その結果、最終的に工程R5a−1を経ても図1及び図2に示すようなポリマ導波路8を実現することができる。また、本発明のポリマ導波路の基板に透明なガラス基板やサファイア基板を用いての紫外線の照射は基板の上部クラッド層から行う以外に、基板の下側フォトマスクを配置して紫外線を基板側から照射するようにしてもよい。さらに、導波路の上部クラッド層及び基板の裏面に紫外線カット層を設けることにより、長期的に屈折率の安定した導波路構造を実現することができる。
【0114】
以上において、本発明によれば、
(1)基板上に形成された下部クラッド層、コア層、側面クラッド層及び上部クラッド層がいずれも同一のフォトブリーチング材料で構成されているので、各層に歪が発生したり、歪が残留したり、あるいは歪によってマイクロクラックが発生することがない。また、各層を形成する際に界面の濡れ性がよいので、均一にポリマ溶液を塗布しやすくなり、界面を均一に形成することができ、低散乱損失の導波路を実現することができる。
(2)同一のフォトブリーチング材料を用い、その材料を有機溶剤に溶かしてポリマ溶液とし、そのポリマ溶液への紫外線の照射量を調節することにより、その溶液を用いてポリマ層を形成した時のそのポリマ層の屈折率が容易に制御できる。すなわち、下部クラッド層及び上部クラッド層は紫外線を所望量だけ照射されたポリマ溶液を塗布し、加熱硬化させるだけで所望の屈折率を実現することができる。コア層及び側面クラッド層になるポリマ層には、紫外線を照射しないか、あるいは上記照射量より少ない量の紫外線を照射したポリマ溶液を用いて塗布し、加熱硬化させればよい。コア層及び側面クラッド層の上に上部クラッド層を形成し、その後に上部クラッド層の上にコアパターンの描かれたフォトマスクを配置し、フォトマスクの上から所望量の紫外線を照射することにより、略矩形断面形状の高屈折率のコア層と、コア層の両側に紫外線が照射されて屈折率の低下した側面クラッド層とを形成することにより、ポリマ導波路を実現することができる。
(3)屈折率の制御性を極めて高くすることができるので、所望の導波路構造パラメータを精度よく実現することができる。すなわち、フォトブリーチング用ポリマ溶液に紫外線を照射した場合には、ポリマ層になった段階で紫外線を照射した場合よりもはるかに緩やかに屈折率が変化し、その屈折率の制御性が極めてよいことから、より高精度の導波路構造を実現することができる。
(4)比屈折率差Δは0.3%から6%の範囲まで幅広い値をとることができる。この結果、超小型の導波路デバイスを期待することができる。
(5)同一のフォトブリーチング材料を用いるので、導波路に歪の発生やその残留歪の発生によるマイクロクラックの発生のおそれが少ないので、種々の基板やフレキシブルなシート上に形成することができる。
(6)フォトブリーチング材料として、種々のものを用いることができる。すなわち、下部クラッド層、上部クラッド層、側面クラッド層、コア層に同一のフォトブリーチング材料を用いることができるので、使用可能なフォトブリーチング材料の範囲が広がる。
(7)同一のフォトブリーチング材料からなるポリマ溶液を用い、そのポリマ溶液への紫外線の照射量を変えたポリマ溶液の塗布及び加熱硬化工程を3回繰り返して3層のポリマ層を形成し、その後でフォトマスクの上から紫外線を照射することにより、中央のポリマ層にコアパターンを転写することで導波路を実現することができる。すなわち、簡単な方法で導波路を実現することができ、しかも各層間の界面を均一にすることができる。また、各層に歪を生じさせることが少なく、マイクロクラックの発生も抑えることができる。さらに、導波路を低コストで作製することができる。
(8)溶液状態のポリマに紫外線を照射することにより屈折率の制御性を向上させることができ、屈折率構造を正確に制御した導波路を実現することができる。
【0115】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【0116】
低散乱損失で、残留歪の少なく、マイクロクラックが発生しないポリマ導波路の製造方法の提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のポリマ導波路の製造方法を適用したポリマ導波路の一実施の形態を示す断面図である。
【図2】 本発明のポリマ導波路の製造方法を適用したポリマ導波路の他の実施の形態を示す断面図である。
【図3】 本発明のポリマ導波路の製造方法の一実施の形態を示す工程図である。
【図4】 本発明のポリマ導波路の製造方法の他の実施の形態を示す工程図である。
【図5】 紫外線照射したポリマ膜の屈折率特性を示す図である。
【図6】 本発明のポリマ導波路の製造方法の変形例を示す工程図である。
【図7】 本発明のポリマ導波路の製造方法を適用したポリマ導波路の断面図である。
【図8】 本発明のポリマ導波路の製造方法を示す総括工程図である。
【図9】 ポリマ導波路の従来例を示す外観斜視図である。
【符号の説明】
1 基板
2 下部クラッド層
3 コア層
4−1、4−2 側面クラッド層
5a 上部クラッド層
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides a polymer waveguide. Road It relates to a manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
The polymer waveguide is expected to be put to practical use because it has features such as easy production, easy area enlargement, and possible cost reduction.
[0003]
As this type of polymer material, acrylic, epoxy, polyimide, silicone, polysilane, and the like have been studied. For these materials, it is desired that parameters such as a refractive index and a thermal expansion coefficient hardly change with temperature change.
[0004]
For this reason, among the polymer materials, polyimide-based, epoxy-based, and polysilane-based polymer materials are attracting attention, and improvements in these polymer materials are attracting attention.
[0005]
For example, as shown in FIG. 9, an example in which a linear polysilane material is taken up for a polymer waveguide and a three-dimensional waveguide pattern is formed by ultraviolet irradiation (JP-A-6-222234), amorphous polysilane is used. Examples (JP-A-11-287916), examples using linear or branched polysilane (JP-A-8-267728), and the like.
[0006]
FIG. 9 is an external perspective view showing a conventional example of a polymer waveguide.
[0007]
In the figure, 20 indicates a core layer through which an optical signal propagates, and 21 indicates a cladding layer having a refractive index lower than that of the core.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described prior art has the following problems.
(1) The refractive index changes greatly with temperature. For this reason, the optical characteristics (propagation mode, power distribution, wavelength characteristics, etc.) of an optical circuit made of a polymer waveguide made of such a material are significantly changed, and desired performance cannot be obtained.
(2) When an electronic component or an optical component is solder-mounted in the vicinity of the polymer waveguide at around 200 ° C., the refractive index distribution of the polymer waveguide is changed from the initial value to another value, and the temperature is restored. The refractive index value does not return to the original value even if it is returned to. Due to the change in the refractive index distribution, the optical characteristics of the optical circuit constituted by the polymer waveguide as shown in (1) change.
(3) A method has been proposed in which a linear polysilane film is used and a three-dimensional waveguide is formed by irradiating the polysilane film with ultraviolet rays. Problems such as the above (1) and (2), There is a problem of polarization dependency of the refractive index and the like, and it has not been put to practical use. Also, even if the refractive index of the polymer film is changed significantly with good reactivity by irradiating with ultraviolet light, the refractive index change changes discontinuously with the irradiation light energy, or a large refractive index change is obtained. There is a problem that the irradiation energy must be increased. It is also difficult to realize a low-loss waveguide.
(4) To realize the waveguide, the lower cladding layer, the core layer, and the upper cladding layer must be formed. However, in the conventional configuration, the composition and material of each layer are often different, and the thermal expansion coefficient is low. Residual strain and microcracks are generated in each layer due to mismatching, and the scattering loss due to structural irregularities is increased due to poor wetting of the interface, and formation of a thick film is difficult.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and has a low scattering loss, a small residual strain, and a polymer waveguide that does not generate microcracks. Road It is to provide a manufacturing method.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above purpose Book In the polymer waveguide manufacturing method of the invention, a photobleaching type polymer solution that has been previously sensitized with ultraviolet rays and has a reduced refractive index is applied onto a substrate, and the polymer solution is heated and cured to form a lower cladding layer. Process, next, Apply a photobleaching polymer solution that has not been irradiated with UV light onto the lower cladding layer. , Forming a high refractive index polymer layer having a higher refractive index than the lower cladding layer by thermosetting; next, A photobleaching polymer solution that has been sensitized with ultraviolet rays in advance and has a reduced refractive index is applied onto the high refractive index polymer layer, and the polymer solution is heated and cured to have a refractive index lower than that of the high refractive index polymer layer. Forming an upper cladding layer; next, A photomask having a core pattern drawn thereon is disposed on the upper clad layer, and a high refractive index polymer layer is irradiated with ultraviolet rays from above the photomask to form a core layer having a substantially rectangular cross-sectional shape not irradiated with the ultraviolet rays, and And a step of changing to a side cladding layer having a reduced refractive index by irradiation with ultraviolet rays on both sides of the core layer.
[0011]
In the method of manufacturing a polymer waveguide according to the present invention, a photobleaching type polymer solution that has been sensitized with ultraviolet rays in advance and has a reduced refractive index is applied onto a substrate, and the polymer solution is heated and cured to form a lower cladding layer. Next, a photobleaching polymer solution that has not been irradiated with ultraviolet light is applied onto the lower cladding layer and cured by heating to form a high refractive index polymer layer having a higher refractive index than the lower cladding layer. Next, a photomask having a core pattern drawn thereon is disposed on the high refractive index polymer layer, and ultraviolet rays are irradiated from above the photomask so that the high refractive index polymer layer is not irradiated with the ultraviolet rays. A core layer having a substantially rectangular cross-section, and a step of changing to a side cladding layer having a reduced refractive index by irradiation with ultraviolet rays on both sides of the core layer; Photosensitized by reduced photobleaching type polymer solution of the refractive index is applied to a line, and a step of forming an upper clad layer by heating and curing the polymer solution.
[0012]
The method for producing a polymer waveguide according to the present invention is such that a photobleaching type polymer solution that is not irradiated with ultraviolet rays is applied on a substrate and applied, and then the polymer solution is heated and cured, or the polymer solution is heated and cured. A step of forming a lower clad layer by irradiating with ultraviolet rays to lower the refractive index after irradiating, next, Apply a photobleaching polymer solution that has not been irradiated with UV light onto the lower cladding layer. , Forming a high refractive index polymer layer having a higher refractive index than the lower cladding layer by thermosetting; next, A photobleaching polymer solution that has been sensitized with ultraviolet rays in advance and has a reduced refractive index is applied onto the high refractive index polymer layer, and the polymer solution is heated and cured to have a refractive index lower than that of the high refractive index polymer layer. Forming an upper cladding layer; next, A photomask having a core pattern drawn thereon is disposed on the upper clad layer, and a high refractive index polymer layer is irradiated with ultraviolet rays from above the photomask to form a core layer having a substantially rectangular cross-sectional shape not irradiated with the ultraviolet rays, and And a step of changing to a side cladding layer having a reduced refractive index by irradiation with ultraviolet rays on both sides of the core layer.
[0013]
The method for producing a polymer waveguide according to the present invention is such that a photobleaching type polymer solution that is not irradiated with ultraviolet rays is applied on a substrate and applied, and then the polymer solution is heated and cured, or the polymer solution is heated and cured. A step of forming a lower clad layer by irradiating with ultraviolet light to lower the refractive index after irradiating the film; next, A step of applying a photobleaching polymer solution that is not irradiated with ultraviolet light onto the lower cladding layer and heat-curing to form a high refractive index polymer layer having a higher refractive index than the lower cladding layer; next, A photomask having a core pattern drawn thereon is disposed on the high refractive index polymer layer, and the high refractive index polymer layer is irradiated with ultraviolet rays from above the photomask to form a core layer having a substantially rectangular cross-sectional shape that is not irradiated with the ultraviolet rays. And a step of changing to a side cladding layer having a reduced refractive index by irradiation with ultraviolet rays on both sides of the core layer; next, A step of applying a photobleaching type polymer solution that has been sensitized with ultraviolet rays in advance and having a reduced refractive index on the core layer and the side cladding layer, and then heating and curing the polymer solution to form an upper cladding layer; It is what you have.
[0014]
According to the present invention, since the lower clad layer, the core layer, the side clad layer, and the upper clad layer formed on the substrate are all made of the same photobleaching material, distortion occurs in each layer. , And no microcracks are generated. Further, since the wettability of the interface is good when forming each layer, it becomes easy to uniformly apply the polymer solution, the interface can be formed uniformly, and a waveguide with low scattering loss can be realized.
[0015]
The present inventor uses the same photobleaching material, dissolves the material in an organic solvent to form a polymer solution, and adjusts the amount of ultraviolet light applied to the polymer solution, thereby forming a polymer layer using the polymer solution. It has been found that the refractive index of the polymer layer when formed can be easily controlled. This makes it possible to realize a polymer waveguide with low scattering loss.
[0016]
That is, the lower clad layer and the upper clad layer can be made to have a desired refractive index simply by applying a polymer solution irradiated with a desired amount of ultraviolet rays and heating and curing. The high refractive index polymer layer that becomes the core layer and the side cladding layer may be applied by using a polymer solution that is not irradiated with ultraviolet rays or irradiated with an ultraviolet ray less than a desired amount, and is cured by heating. After forming an upper clad layer on the high refractive index polymer layer, a photomask with a core pattern drawn is placed on the upper clad layer, and an ultraviolet ray is irradiated from above the photomask to obtain a substantially rectangular cross section. A polymer waveguide is obtained by forming a high refractive index core layer having a shape and a side cladding layer having a lower refractive index than the core layer on both sides of the core layer.
[0017]
Therefore, by using the polymer waveguide manufacturing method of the present invention, the controllability of the refractive index becomes extremely good, and it is possible to realize the desired waveguide structure parameter control with high accuracy. For this reason, when the polymer solution for photobleaching is irradiated with ultraviolet rays, the refractive index changes much more slowly than when the polymer solution becomes a polymer layer, and the refractive index changes. Therefore, a highly accurate waveguide structure can be realized. As a result, a waveguide structure device with good optical characteristics can be realized.
[0018]
The relative refractive index difference of the waveguide can be realized in a wide range from 0.3% to 6%. Thereby, an ultra-small waveguide device can be expected. Moreover, the relative refractive index difference can be adjusted by the irradiation amount and irradiation time of ultraviolet rays.
[0019]
In addition, by using the same photobleaching material, there is little risk of generation of strain in the waveguide and generation of microcracks due to the occurrence of residual strain, so that it can be formed into various substrates or sheets.
[0020]
Various materials can be used as the photo bleaching material. That is, since the same photobleaching material can be used for the lower clad layer, the core layer, the side clad layer, and the upper clad layer, the range of usable photobleaching materials is expanded.
[0021]
Using a polymer solution made of the same photobleaching material, applying a polymer solution in which the amount of ultraviolet rays applied to the polymer solution is changed and repeating the heat curing process three times to form a three-layer polymer layer, and then a photomask By irradiating ultraviolet rays through the waveguide, a waveguide can be realized by transferring the core pattern to the central high refractive index polymer layer. That is, the waveguide can be manufactured by a simple method, and the interface between the layers can be made uniform. Further, distortion is hardly generated in each layer, and generation of microcracks can be suppressed. Further, it can be manufactured at low cost.
[0022]
By irradiating ultraviolet rays in the polymer solution state, the controllability of the refractive index can be improved, so that a waveguide in which the refractive index structure is accurately controlled can be realized.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0024]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a polymer waveguide to which the polymer waveguide manufacturing method of the present invention is applied.
[0025]
The polymer waveguide shown in FIG. 1 is a substantially rectangular cross-sectional shape formed on the substrate 1, the lower cladding layer 2 formed on the substrate 1, and the lower cladding layer 2 and having a higher refractive index than the lower cladding layer 2. Core layer 3, side cladding layers 4-1 and 4-2 formed on both sides of core layer 3 on lower cladding layer 2 and having a lower refractive index than core layer 3, and core layer 3 and side cladding layer 4-4. 1 and 4-2 and an upper cladding layer 5a having a refractive index lower than that of the core layer 3, the lower cladding layer 2, the core layer 3, the side cladding layers 4-1, 4-2, and the upper cladding. The layer 5a is composed of the same photobleaching material.
[0026]
That is, in this polymer waveguide, each layer 2, 3, 4-1, 4-2, 5a is composed of the same material and the same composition, so that the thermal expansion coefficient mismatching as in the prior art is used. There is no risk of residual strain or microcracks in each layer 2, 3, 4-1, 4-2, 5a. The greatest feature of the present polymer waveguide is that a uniform interface can be formed because the interface between the layers 2, 3, 4-1, 4-2, and 5a has good wettability. For this reason, a waveguide having a uniform structure can be realized, and a reduction in scattering loss can be achieved. Furthermore, since the layers 2, 3, 4-1, 4-2, and 5a can be easily formed to a thickness of several μm to several tens of μm, a multimode waveguide can be easily formed in addition to the single mode. Furthermore, since the polymer waveguide is made of the same material and the same composition, the waveguide can be easily manufactured and cost reduction can be expected. In addition, each layer 2, 3, 4-1, 4-2, 5a is formed using polymers of the same material and the same composition, and the pre-bake and post-bake temperatures after applying the photobleaching polymer solution are determined for each layer. 2, 3, 4-1, 4-2, and 5a can be made the same, so that the manufacturing process can be easily managed. Furthermore, since the same material and the same composition of polymer are used for each of the layers 2, 3, 4-1, 4-2, and 5a, there is no residual strain and generation of microcracks as in the prior art, and various photobleaching is achieved. It is possible to use a polymer material for polishing.
[0027]
As a material of the substrate 1 shown in FIG. 1, a substrate such as a semiconductor, glass, ceramics, magnetic material, or plastics, or a large-area substrate such as a printed substrate or a sheet can be used.
[0028]
The lower clad layer 2 formed on the substrate 1 is a layer in which a polymer layer for photobleaching is formed and then the polymer layer is irradiated with a desired amount of ultraviolet rays. By irradiating the ultraviolet rays, the polymer layer is refracted. The rate is 0. depending on the amount of UV irradiation. Decrease from several percent to several percent.
[0029]
Here, the photobleaching polymer layer is formed by applying a photobleaching polymer solution and then pre-baking (120 ° C. to 150 ° C.) for about 20 minutes and post baking (180 ° C. to 250 ° C.) for about 30 minutes. To be formed.
[0030]
Photobleaching materials include nitrone-containing silicone compounds, polysilane compounds, polysilane compounds with a desired amount of a silicone compound added, and polysilane compounds with a desired amount of a silicone compound and a photoacid generator added. It is done. As the amount of nitrone added increases, the refractive index of the nitrone decreases with irradiation of ultraviolet rays. It is preferable in terms of transmittance to use a branched polysilane compound having a branching degree of 2% or more as the polysilane compound. For example, polycondensation is carried out by heating a mixture of halosilanes composed of an organotrihalosilane compound, a tetrahalosilane compound, and a diorganodihalosilane compound, the organotrihalosilane compound and the tetrahalosilane compound being 2 mol% or more of the whole. Thus, the desired branched polysilane can be obtained. The branched polysilane compound is preferably bonded to a hydrocarbon group, an alkoxy group, or a hydrogen atom in addition to the Si atom. The branched polysilane compound is preferably deuterated or at least partially fluorinated branched polysilane compound from the viewpoint of low loss. The silicone compound is preferably crosslinkable or composed of an alkoxy group, or at least partially fluorinated in terms of reducing loss. The branched polysilane and the silicone compound will be described in detail later.
[0031]
A triazine-based material is preferably used as the photoacid generator from the viewpoint of photoreactivity, and a trichloromethyltriazine-based material is more preferable among the triazine-based materials. Even in the trichloromethyltriazine series, the light transmittance is high in the long wavelength region (1300 nm, 1550 nm band), the maximum absorption wavelength is substantially equal to the absorption wavelength in the ultraviolet wavelength region of the polysilane compound, and the polymer layer has a high melting point. It is preferable for improving the transmittance, the reactivity to the change of the refractive index due to ultraviolet irradiation, the temperature stability of the refractive index, and the like.
[0032]
The ultraviolet rays for forming the lower cladding layer 2 are irradiated so that the refractive index is ns. This refractive index ns is determined in consideration of the relative refractive index difference Δ with respect to the refractive index nw of the core layer expressed by the equation (1).
[0033]
[Expression 1]
Δ = (nw−ns) × 100% / nw
That is, when the polymer waveguide is for single mode transmission, the relative refractive index difference Δ is 0. It is preferable to select from a range of several% to 2.5%. When the polymer waveguide is for multimode transmission, the relative refractive index difference Δ is 0. It is preferable to select from a range of several% to 5%.
[0034]
Next, a polymer solution for photobleaching which is not irradiated with ultraviolet rays is applied on the lower clad layer, and prebaking (120 ° C. to 150 ° C.) for about 20 minutes and post baking (180 ° C. to 250 ° C.) for about 30 minutes. ) To form a cured high refractive index polymer layer.
[0035]
Next, a polymer solution for photobleaching previously irradiated with ultraviolet rays is applied onto the high refractive index polymer layer. The cured polymer layer is obtained by performing pre-baking (120 ° C. to 150 ° C.) for about 20 minutes and post-baking (180 ° C. to 250 ° C.) for about 30 minutes in the same manner as described above. This polymer layer is formed to have a low refractive index comparable to that of the lower cladding layer. That is, as will be described later, if the polymer solution for photobleaching is irradiated with a desired amount of ultraviolet rays in advance, when the polymer layer is formed using the solution, the refractive index of the polymer layer depends on the amount of ultraviolet irradiation. This is based on the finding of the inventor that the refractive index decreases.
[0036]
Next, a photomask (not shown) on which a waveguide pattern (core pattern) for light propagation is drawn is disposed on the upper clad layer, and a desired amount of ultraviolet rays is irradiated on the photomask. The polymer layer is sensitized by the irradiation of ultraviolet rays, and the region not irradiated with ultraviolet rays becomes a high refractive index core layer 3 having a substantially rectangular cross-sectional shape, and ultraviolet rays are irradiated to both sides of the core layer 3 to lower the refractive index. Side cladding layers 4-1 and 4-2 are formed. The refractive index nh of the side cladding layers 4-1 and 4-2 is controlled to a value substantially the same as that of the lower cladding layer 2 and the upper cladding layer 5a. The control of the refractive index can be adjusted by the irradiation amount of ultraviolet rays.
[0037]
In addition, the polymer layers of the upper clad layer 5a and the lower clad layer 2 may cause some ultraviolet photosensitivity by the ultraviolet ray irradiation through the photomask. In order to prevent this ultraviolet light exposure, the lower clad layer 2 and the upper clad layer 5a may be sufficiently irradiated with ultraviolet light so that the refractive index is substantially saturated.
[0038]
For example, the relative refractive index difference Δ before and after UV irradiation is the maximum in a polymer film formed using a polysilane solution (organic solvent: toluene) in which a silicone compound is added to a branched polysilane compound having a branching degree of 20%. 6% can be obtained. This relative refractive index difference Δ can be increased as the post-bake temperature is lower or the amount of ultraviolet irradiation is larger.
[0039]
Therefore, in order to set the relative refractive index difference Δ to a desired amount, when a high refractive index polymer layer is formed on the lower cladding layer 2, ultraviolet rays are irradiated on the polymer layer to change the refractive index. What is necessary is just to make it fall to some extent.
[0040]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the polymer waveguide to which the polymer waveguide manufacturing method of the present invention is applied.
[0041]
The difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that a polymer layer formed by the same method as the method of forming the upper cladding layer 5a is used as the lower cladding layer 5b.
[0042]
That is, a polymer solution for photobleaching that has been irradiated with a desired amount of ultraviolet rays in advance is applied onto a substrate, prebaked (120 ° C to 150 ° C) for about 20 minutes, and postbaked (180 ° C to 250 ° C) for about 30 minutes. To obtain a cured polymer layer. A polymer layer and an upper clad layer are sequentially formed on the polymer layer in the same manner as the polymer waveguide shown in FIG. 1, and then a photomask is placed and irradiated with ultraviolet rays from above the photomask to obtain a high refractive index. A polymer waveguide having the structure shown in FIG. 2 can be realized by forming a core layer having a substantially rectangular cross section and side cladding layers on both sides of the core layer.
[0043]
In the polymer waveguide shown in FIGS. 1 and 2, if an ultraviolet cut layer (not shown) is formed on the upper surface of the upper clad layer 5a and the back surface of the substrate 1, the refractive index of the waveguide changes over a long period of time. Can be suppressed. For this ultraviolet cut layer, for example, KP-851 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. can be used.
[0044]
1 and 2, post-baking of the polymer layers 2, 3, 4-1, 4-2, and 5b may be performed collectively after the formation of the upper cladding layer 5a. In that case, the prebake temperature may be increased or the heating time may be increased.
[0045]
FIG. 3 is a process diagram showing an embodiment of a method for producing a polymer waveguide according to the present invention.
[0046]
First, a polymer solution is prepared by dissolving a photobleaching polymer compound in an organic solvent.
[0047]
The photobleaching polymer material described above is used as the photobleaching polymer compound.
[0048]
Examples of the organic solvent include hydrocarbons having 5 to 12 carbon atoms, halogenated hydrocarbons, and ethers. Specific examples of the hydrocarbon type include pentane, hexane, heptane, cyclohexane, n-decane, n-dodecane, benzene, toluene, xylene, methoxybenzene and the like. Specific examples of halogenated hydrocarbons include carbon tetrachloride, chloroform, 1,2-dichloroethane, dichloromethane, chlorobenzene and the like. Specific examples of the ether type include diethyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran and the like.
[0049]
As the polymer material for photobleaching, branched polymethylphenylsilane having a branching degree of 20% is used. 50% of a silicone compound (molecular weight: 650, side chain substituent: methyl, phenyl, methoxy, specific gravity: 1.13, viscosity: 0.7, liquid, nonvolatile content: 100) is added to this branched polymethylphenylsilane, A polymer solution is obtained by dissolving these in toluene. In this case, diethyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, etc. can be used.
[0050]
As a specific example of the polymer material for photobleaching, a branched polymethylphenylsilane having a branching degree of 20% is used, and a silicone compound (molecular weight: 650, side chain substituent: methyl, phenyl, methoxy, specific gravity: 1.13, viscosity: 0.7, liquid, non-volatile content: 100) is added 50%, and a polymer solution in which these are dissolved in toluene is mentioned (step S1).
[0051]
The polymer solution is irradiated with a desired amount of ultraviolet rays (step S2).
[0052]
Regarding the irradiation amount of the ultraviolet rays, as will be described later, the refractive index of the polymer film produced using the polymer solution can be controlled by the irradiation amount. The polymer solution irradiated with the ultraviolet light is applied on the substrate (step S3).
[0053]
As a coating method, a spin coating method, an extrusion coating method or the like is used. After the application, pre-baking (120 ° C. to 150 ° C.) for about 20 minutes and post-baking (180 ° C. to 250 ° C.) for about 30 minutes are performed to cure (lower clad layer) the polymer solution (steps S4 and S5). ).
[0054]
The photobleaching polymer solution obtained in step S1 is applied on the lower cladding layer (step S6).
[0055]
A high refractive index polymer layer is formed by performing pre-baking (120 ° C. to 150 ° C.) for about 20 minutes and post baking (180 ° C. to 250 ° C.) for about 30 minutes (steps S7 and S8).
[0056]
The polymer solution irradiated with the ultraviolet light obtained in step S2 is applied on the polymer layer obtained in step S8 (step S9).
[0057]
About 20 minutes of pre-baking (120 ° C. to 150 ° C.) and about 30 minutes of post-baking (180 ° C. to 250 ° C.) are performed to obtain a hardened low refractive index upper cladding layer (steps S10 and S11).
[0058]
A photomask is disposed on the upper cladding layer, and ultraviolet rays are irradiated from above the photomask (step S12).
[0059]
By changing the high refractive index polymer layer into a high refractive index core layer having a substantially rectangular cross-sectional shape that is not irradiated with ultraviolet light and a low refractive index side cladding layer that is not irradiated with ultraviolet light on both sides of the core layer, low scattering loss is achieved. A polymer waveguide can be realized (step S13).
[0060]
FIG. 4 is a process diagram showing another embodiment of the polymer waveguide manufacturing method of the present invention.
[0061]
The difference from the embodiment shown in FIG. 3 is that the method of forming the lower cladding layer is different. That is, the polymer solution obtained in Step P1 is applied on the substrate (Step P3), and then pre-baked (120 ° C. to 150 ° C.) for about 20 minutes and post-baked (180 ° C. to 250 ° C.) for about 30 minutes. To cure the polymer solution (steps P4 and P5) and to irradiate ultraviolet rays to obtain a lower clad layer having a low refractive index (step P6). The polymer solution obtained in the process P1 is irradiated with ultraviolet rays (process P2). Steps P7 to P14 are the same as steps S6 to S13 shown in FIG.
[0062]
FIG. 5 is a diagram showing the refractive index characteristics of a polymer film irradiated with ultraviolet rays, where the horizontal axis is the ultraviolet irradiation time axis and the vertical axis is the refractive index axis. The straight line L1 indicates the refractive index characteristic when the measurement wavelength is 633 nm, and the straight line L2 indicates the refractive index characteristic when the measurement wavelength is 1550 nm.
[0063]
The figure shows that a photobleaching polymer solution (for example, the polymer solution used in step S1 of FIG. 3) is irradiated with a desired amount of ultraviolet rays, and the polymer solution irradiated with ultraviolet rays is applied on a Si substrate for about 20 minutes. This is a result of evaluating the refractive index of a polymer film cured by performing pre-baking (120 ° C. to 150 ° C.) and post-baking (180 ° C. to 250 ° C.) for about 30 minutes.
[0064]
Here, a 150 W mercury xenon lamp (output: 1200 mW / cm) is used as an ultraviolet light source. 2 ) Was used. Ultraviolet rays from a light source were propagated through a fiberscope (diameter 10 mm), and a container containing a polymer solution was placed at a position where the emitted light spread to a diameter of about 100 mm. A plurality of types of polymer solutions with different ultraviolet irradiation times were prepared, and a polymer film was prepared using them. As these polymer solutions, polymer solutions obtained by adding a silicone compound to the aforementioned polysilane were used.
[0065]
From the figure, it can be seen that the refractive index of the polymer film decreases substantially in proportion to the ultraviolet irradiation time. As described above, a polymer film is formed on a Si substrate using a polymer solution that does not irradiate ultraviolet rays, and the relative refractive index difference Δ between the case where the polymer film is not irradiated with ultraviolet rays and the case where the polymer film is irradiated is examined. The relative refractive index difference Δ was 6% at the maximum.
[0066]
Therefore, when the ultraviolet irradiation time in the characteristic diagram shown in FIG. 5 is extended, it is expected that the refractive index further decreases and the maximum relative refractive index difference Δ is obtained.
[0067]
In the present invention, by using the polymer film having the characteristics shown in FIG. 5, the lower cladding layer, the upper cladding layer, or both can be formed of the same polymer material.
[0068]
【Example】
Next, a waveguide having the structure shown in FIG. 1 will be prototyped and the results of optical propagation loss measurement at a wavelength of 1300 nm will be described.
[0069]
On a substrate 1 made of quartz glass having a diameter of 76.2 mm (about 3 inches) and a thickness of 1 mm, the above-described branched polysilane compound of a polymer solution (branching degree is 20%) not irradiated with ultraviolet rays is 50% silicone. A polymer solution for photobleaching in toluene organic solvent to which the compound was added was spin-coated under the conditions of a rotation speed of 1000 rpm and 20 seconds. After spin coating of the polymer solution, the polymer solution was pre-baked (120 ° C. to 150 ° C., about 20 minutes) and post-baked (180 ° C. to 250 ° C., about 30 minutes), and cured to a thickness of about 8 μm. A membrane was obtained. The lower clad layer 2 was obtained by irradiating the cured film with ultraviolet rays having an energy of 18000 mJ. A polymer solution was applied on the lower clad layer 2 under the spin coating conditions, and then heated under the pre-bake and post conditions to form a high refractive index cured film having a thickness of about 8 μm.
[0070]
On the cured film, a polymer solution that has been irradiated with ultraviolet rays for 180 minutes in advance is applied under the spin coating conditions, and then heated under the pre-bake and post-bake conditions. A cured film of the upper clad layer 5a having a refractive index was formed. A photomask was placed on the upper clad layer 5a, and ultraviolet rays with energy of 18000 mJ were irradiated from above the photomask. As a result, a polymer waveguide as shown in FIG. 1 was obtained. The relative refractive index difference Δ was about 5%. As a result of measuring the optical propagation loss characteristic at a wavelength of 1300 nm of this waveguide, a low loss characteristic of 0.12 dB / cm could be realized. That is, a polymer waveguide with very little scattering loss could be realized.
[0071]
Here, the present invention is not limited to the above embodiments. For example, a part of the lower cladding layers 2 and 5b shown in FIGS. 2 Or SiO 2 A layer to which a dopant for controlling the refractive index is added may be provided. Further, the pre-bake or post-bake time may be several minutes or more or several hours or more. Further, as the branched polysilane compound and the silicone compound, the following compounds can be used.
(Branched polysilane compound)
Examples of the polysilane used in the present invention include branched polysilane compounds instead of linear polysilanes.
[0072]
The branched polysilane is a polysilane containing Si atoms having 3 or 4 bonded to adjacent Si atoms. On the other hand, in the linear polysilane, the number of bonds between Si atoms and adjacent Si atoms is two.
[0073]
Usually, since the valence of the Si atom is 4, those having 3 or less bonds among the Si atoms present in the polysilane are bonded to a hydrocarbon group, an alkoxy group or a hydrogen atom in addition to the Si atom. Yes. As such a hydrocarbon group, an aliphatic hydrocarbon group which may be substituted with a halogen having 1 to 10 carbon atoms and an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms are preferable.
[0074]
Specific examples of the aliphatic hydrocarbon include chain groups such as a methyl group, a propyl group, a butyl group, a hexyl group, an octyl group, a decyl group, a trifluoropropyl group and a nonafluorohexyl group, and a cyclohexyl group and a methylcyclohexyl group. Examples include alicyclic groups such as groups.
[0075]
Specific examples of the aromatic hydrocarbon group include a phenyl group, a p-tolyl group, a biphenyl group, and an anthracyl group.
[0076]
As an alkoxy group, a C1-C8 thing is preferable and a methoxy group, an ethoxy group, a phenoxy group, an octyloxy group etc. are mentioned as a specific example. Among these, a methyl group and a phenyl group are particularly preferable in view of ease of synthesis.
[0077]
In the case of a branched polysilane, the number of Si atoms having 3 or 4 bonds with adjacent Si atoms is preferably 2% or more of the total number of Si atoms in the branched polysilane. Branched polysilane and linear polysilane of less than 2% have high crystallinity, and microcrystals are easily formed in the film, thereby causing scattering and lowering transparency.
[0078]
The polysilane used in the present invention is produced by a polycondensation reaction by heating a halogenated silane compound to 80 ° C. or higher in an organic solvent such as n-decane or toluene in the presence of an alkali metal such as sodium. be able to. The synthesis can also be performed by an electrolytic polymerization method or a method using metal magnesium and metal chloride.
[0079]
In order to obtain a branched polysilane, a halosilane compound comprising an organotrihalosilane compound, a tetrahalosilane compound, and a diorganodihalosilane compound, wherein the organotrihalosilane compound and the tetrahalosilane compound are 2 mol% or more of the total amount. What is necessary is just to polycondense by heating.
[0080]
Here, the organotrihalosilane compound is a Si atom source having a bond number of 3 with an adjacent Si atom, and one tetrahalosilane compound is an Si atom source having a bond number of 4 with an adjacent Si atom. Become. The network structure can be confirmed by measuring an ultraviolet absorption spectrum or a silicon nuclear magnetic resonance spectrum.
[0081]
It is preferable that the halogen atom which each of the organotrihalosilane compound, the tetrahalosilane compound, and the diorganodihalosilane compound used as the raw material for polysilane has is a chlorine atom. Examples of the substituent other than the halogen atom that the organotrihalosilane compound and the diorganodihalosilane compound have include the above-described hydrocarbon group, alkoxy group, or hydrogen atom.
[0082]
The branched polysilane is not particularly limited as long as it is soluble in an organic solvent and can form a transparent film by coating. Preferable examples of such an organic solvent include hydrocarbon-based, halogenated hydrocarbon-based, and ether-based organic solvents having 5 to 12 carbon atoms.
[0083]
Specific examples of the hydrocarbon type include pentane, hexane, heptane, cyclohexane, n-decane, n-dodecane, benzene, toluene, xylene, methoxybenzene and the like. Specific examples of halogenated hydrocarbons include carbon tetrachloride, chloroform, 1,2-dichloroethane, dichloromethane, chlorobenzene and the like. Specific examples of the ether include diethyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran and the like.
(Silicone compound)
The silicone compound used in the present invention is represented by Formula 1.
[0084]
[Chemical 1]
[0085]
(In the chemical formula 1, R1 to R12 are an aliphatic hydrocarbon group optionally substituted with a halogen having 1 to 10 carbon atoms or a glycidyloxy group, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms, or 1 carbon atom. A group selected from the group consisting of alkoxy groups of ˜8, which may be the same or different, and a, b, c and d are integers including 0 and the sum of which is 1 or more.
Specific examples of the aliphatic hydrocarbon group possessed by the silicone compound include chain groups such as methyl group, propyl group, butyl group, hexyl group, octyl group, decyl group, trifluoropropyl group, and glycidyloxypropyl group. And alicyclic groups such as a cyclohexyl group and a methylcyclohexyl group. Specific examples of the aromatic hydrocarbon group include a phenyl group, a p-tolyl group, and a biphenyl group. Specific examples of the alkoxy group include methoxy group, ethoxy group, phenoxy group, octyloxy group, ter-butoxy group and the like.
[0086]
The types of R1 to R12 in Formula 1 and the values of a, b, c, and d are not particularly important as long as they are compatible with polysilane and an organic solvent and the film is transparent. In consideration of compatibility, it is preferable to have a group similar to the hydrocarbon group of the polysilane used. For example, when a phenylmethyl type polysilane is used, it is preferable to use the same phenylmethyl type or diphenyl type silicone compound. Moreover, the silicone compound which has 2 or more of alkoxy groups in 1 molecule so that at least 2 is a C1-C8 alkoxy group among R1-R12 can be utilized as a crosslinking agent. Examples thereof include methylphenylmethoxysilicone and phenylmethoxysilicone containing 15 to 35% by weight of alkoxy groups.
[0087]
Methylphenylmethoxysilicone and phenylmethoxysilicone preferably have a molecular weight of 10,000 or less, particularly preferably 3000 or less.
[0088]
Here, the present inventor has found that when the branching degree of the branched polysilane compound is 2% or more, the light transmittance can be further improved as the branching degree becomes higher. In addition, by setting the compounding ratio of the silicone compound to be added within the optimum range, the thermal stability of the refractive index, which has been difficult with conventional materials, can be greatly improved. As a result, it is possible to expect a polymer material and a polymer film whose refractive index hardly changes even when the temperature changes from room temperature to a high temperature of about 280 ° C.
[0089]
Further, by using a branched type for the polysilane compound, it is possible to realize a polymer material having a very small refractive index dependency on polarization and a polymer film using the polymer material.
[0090]
Furthermore, in order to reduce light absorption loss due to light absorption groups such as CH groups and OH groups, absorption can be achieved by using polysilane compounds or silicone compounds that are deuterated or at least partially halogenated, especially fluorinated. The optical loss due to the base can be greatly reduced. As a result, it is possible to realize a low light propagation loss polymer material with very little wavelength dependency and a polymer film using the same, and it is possible to expand the application to a wide range as optical materials and components.
[0091]
In addition, by using a crosslinkable or alkoxy group that is a silicone compound, it can be uniformly added to a branched polysilane compound, and it is easily soluble in an organic solvent such as toluene and is nanometer. By using the polymer solution, a uniform structure or film having no light scattering center can be formed.
[0092]
Furthermore, since both the branched polysilane compound and the silicone compound can be easily dissolved in an organic solvent such as toluene, the branched polysilane compound and the silicone compound can be easily mixed in a desired compounding ratio in the same organic solvent.
[0093]
Furthermore, the polymer material solution can be applied onto various substrates, and even if the film is formed by heating in a temperature range of 100 ° C. to 280 ° C., the refractive index of the film is within the above temperature range. The inventor has found that there is little change. As a result, the polymer film can be used as various optical films. For example, an electronic component or an optical component can be soldered in the vicinity of the present polymer film, or a temperature can be controlled for the characteristics of the electronic device or the optical device by providing a heater in the vicinity of the present film.
[0094]
Further, if a polymer structure having a transparent refractive index and good thermal stability or an ultraviolet cut layer is formed on the surface of the polymer film, the optical characteristics can be stabilized for a long period of time.
[0095]
In addition, this invention is not limited to the said Example. For example, in FIG. 1 and FIG. 2 Or SiO 2 A layer to which a dopant for controlling the refractive index is added may be provided. The pre-bake or post-bake time may be several minutes or more, or several hours or more. Furthermore, a heating method may be used in which pre-baking and post-baking are successively increased from a low temperature gradually to a post-baking temperature and maintained for a desired time, and then the temperature is gradually decreased to room temperature.
[0096]
FIG. 6 is a process diagram showing a modification of the method for producing a polymer waveguide of the present invention.
[0097]
As shown in the figure, the formation of a high refractive index core layer having a substantially rectangular cross-sectional shape by irradiation of the core layer with ultraviolet rays and a low refractive index side cladding layer on both sides of the core layer is performed before the upper cladding layer is formed. After that, an upper clad layer having a low refractive index may be formed.
[0098]
That is, the polymer solution obtained in step T1 is applied on the substrate (step T3), and then pre-baked (120 ° C. to 150 ° C.) for about 20 minutes and post-baked (180 ° C. to 250 ° C.) for about 30 minutes. To cure the polymer solution (steps T4 and T5), and irradiate the cured polymer solution with ultraviolet rays to obtain a lower refractive index lower cladding layer (step T6). A polymer solution for photobleaching is applied on the lower clad layer (step T7), and pre-baking and post-baking are performed under the above conditions to form a high refractive index polymer layer (steps T8 and T9). A photomask is placed on the high refractive index polymer layer, and ultraviolet rays are irradiated from above the photomask (step T10). The polymer solution obtained in step T1 is irradiated with ultraviolet rays (step T2), the obtained polymer solution is applied on the polymer layer obtained in step T10, and polymerized by pre-baking and post-baking under the above conditions. A waveguide is obtained (steps T11 to T14).
[0099]
In this way, the refractive index of the core layer and the side cladding layer can be controlled in a fairly wide range, and the relative refractive index difference Δ can be selected from a wider range.
[0100]
Next, a method for manufacturing the polymer waveguide of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 will be described together.
[0101]
FIG. 7 illustrates the present invention. Application of polymer waveguide manufacturing method FIG. 8 is a cross-sectional view of the polymer waveguide, and FIG.
[0102]
There are three methods for forming the lower clad two layers on the substrate 1.
[0103]
The first method is a method in which a polymer solution for photobleaching is applied on the substrate 1 and then pre-baking and post-baking are heated, and then ultraviolet rays are irradiated to obtain a desired refractive index (step R2-1). .
[0104]
The second method is a method in which a photobleaching polymer solution is applied onto the substrate 1 and then pre-baking and post-baking are performed while simultaneously irradiating with ultraviolet rays to obtain a desired refractive index (step R2-2). .
[0105]
The third method is a method in which a polymer solution for photobleaching that has been irradiated with a desired amount of ultraviolet rays in advance is applied onto the substrate 1 and then pre-baking and post-baking are performed to obtain a desired refractive index (step R2-3). ).
[0106]
Next, a method for changing the high refractive index polymer layer 6 into a core layer and a side cladding layer will be described.
[0107]
In the first method, a photobleaching polymer solution is applied on the lower cladding layer 2 (5b), followed by pre-baking and post-baking heating to form a core pattern on the cured high refractive index polymer film 6. Is placed on the high refractive index core layer 3 that has not been irradiated with ultraviolet rays, and the both sides of the core layer 3 are irradiated with ultraviolet rays. This is a method of forming the side cladding layers 4-1 and 4-2 having a refractive index (step R3-1).
[0108]
In the second method, a polymer solution for photobleaching previously irradiated with a desired amount of ultraviolet light is applied on the lower cladding layer 2 (5b), and then pre-baking and post-baking are performed to form the polymer film 6. The core layer 3 having a desired refractive index through an exposure process through a photomask and a side cladding layer 4-1 having a desired low refractive index on both sides of the core layer 3, 4-2 is formed (step R3-2).
[0109]
Next, a method for forming the upper cladding layer 5a will be described.
[0110]
The first method is a method of applying a photobleaching polymer solution that has been irradiated with a desired amount of ultraviolet rays in advance after exposure (step R6), and then heating the prebake and postbake to obtain a desired refractive index. (Step R5a-1).
[0111]
The second method is a method of applying pre-baking and post-baking after applying a polymer solution for photobleaching on the core layer obtained in step 3-1 (step R5a-2).
[0112]
The third method is a method of heating the pre-bake and post-bake after applying the polymer solution for photobleaching obtained in step 3-2 (step R5a-2).
[0113]
A step of forming a high refractive index core layer and a low refractive index side cladding layer on both sides of the core layer by performing exposure (step R7) using a photomask after step 5a-2. As a result, the polymer waveguide 8 as shown in FIGS. 1 and 2 can be finally realized even after the process R5a-1. In addition to irradiating ultraviolet rays using a transparent glass substrate or sapphire substrate as the substrate of the polymer waveguide of the present invention from the upper clad layer of the substrate, a lower photomask is placed on the substrate to transmit ultraviolet rays to the substrate You may make it irradiate from. Furthermore, by providing an ultraviolet cut layer on the upper clad layer of the waveguide and the back surface of the substrate, a waveguide structure having a stable refractive index can be realized over a long period of time.
[0114]
In the above, according to the present invention,
(1) Since the lower clad layer, core layer, side clad layer, and upper clad layer formed on the substrate are all made of the same photobleaching material, strain is generated in each layer or strain remains. Or microcracks do not occur due to strain. Further, since the wettability of the interface is good when forming each layer, it becomes easy to apply the polymer solution uniformly, the interface can be formed uniformly, and a waveguide with low scattering loss can be realized.
(2) When the same photobleaching material is used, the material is dissolved in an organic solvent to form a polymer solution, and the polymer layer is formed using the solution by adjusting the amount of ultraviolet rays irradiated to the polymer solution. The refractive index of the polymer layer can be easily controlled. That is, the lower clad layer and the upper clad layer can realize a desired refractive index simply by applying a polymer solution irradiated with a desired amount of ultraviolet rays and heating and curing. The polymer layer that becomes the core layer and the side cladding layer may be applied with a polymer solution that is not irradiated with ultraviolet rays or irradiated with ultraviolet rays that is less than the above irradiation amount, and is cured by heating. By forming an upper clad layer on the core layer and the side clad layer, and then placing a photomask with a core pattern on the upper clad layer and irradiating the photomask with a desired amount of ultraviolet rays. A polymer waveguide can be realized by forming a high-refractive index core layer having a substantially rectangular cross-sectional shape and a side clad layer whose refractive index is lowered by irradiating ultraviolet rays on both sides of the core layer.
(3) Since the controllability of the refractive index can be made extremely high, desired waveguide structure parameters can be realized with high accuracy. That is, when the polymer solution for photobleaching is irradiated with ultraviolet rays, the refractive index changes much more slowly than when the polymer layer is irradiated with ultraviolet rays, and the controllability of the refractive index is very good. As a result, a more accurate waveguide structure can be realized.
(4) The relative refractive index difference Δ can take a wide range from 0.3% to 6%. As a result, an ultra-small waveguide device can be expected.
(5) Since the same photobleaching material is used, there is little risk of occurrence of strains in the waveguide and microcracks due to the occurrence of residual strains. Therefore, it can be formed on various substrates and flexible sheets. .
(6) Various materials can be used as the photo bleaching material. That is, since the same photobleaching material can be used for the lower clad layer, upper clad layer, side clad layer, and core layer, the range of usable photobleaching materials is expanded.
(7) Using a polymer solution made of the same photobleaching material, a polymer solution is formed by repeating the application of the polymer solution in which the irradiation amount of ultraviolet rays to the polymer solution and the heat curing process are repeated three times, Thereafter, the waveguide can be realized by transferring the core pattern to the central polymer layer by irradiating the photomask with ultraviolet rays. That is, a waveguide can be realized by a simple method, and the interface between the layers can be made uniform. Further, distortion is hardly generated in each layer, and generation of microcracks can be suppressed. Furthermore, the waveguide can be manufactured at low cost.
(8) The refractive index controllability can be improved by irradiating the polymer in solution with ultraviolet rays, and a waveguide in which the refractive index structure is accurately controlled can be realized.
[0115]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, the following excellent effects are exhibited.
[0116]
Polymer waveguide with low scattering loss, little residual strain, and no microcracks Road Provision of a manufacturing method can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a polymer waveguide to which a polymer waveguide manufacturing method of the present invention is applied.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of a polymer waveguide to which the polymer waveguide manufacturing method of the present invention is applied.
FIG. 3 is a process diagram showing an embodiment of a method for producing a polymer waveguide according to the present invention.
FIG. 4 is a process diagram showing another embodiment of the method for producing a polymer waveguide of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a refractive index characteristic of a polymer film irradiated with ultraviolet rays.
FIG. 6 is a process diagram showing a modification of the polymer waveguide manufacturing method of the present invention.
[Fig. 7] of the present invention. Application of polymer waveguide manufacturing method It is sectional drawing of a polymer waveguide.
FIG. 8 is a general process diagram showing a method of manufacturing a polymer waveguide according to the present invention.
FIG. 9 is an external perspective view showing a conventional example of a polymer waveguide.
[Explanation of symbols]
1 Substrate
2 Lower cladding layer
3 Core layer
4-1, 4-2 Side cladding layer
5a Upper cladding layer

Claims (4)

予め紫外線で感光化されて屈折率の低下したフォトブリーチング型のポリマ溶液を基板上に塗布し、このポリマ溶液を加熱硬化させて下部クラッド層を形成する工程と、次に、紫外線の照射されていないフォトブリーチング型のポリマ溶液を上記下部クラッド層の上に塗布し、加熱硬化させて上記下部クラッド層よりも屈折率の高い高屈折率ポリマ層を形成する工程と、次に、予め紫外線で感光化されて屈折率の低下したフォトブリーチング型のポリマ溶液を上記高屈折率ポリマ層の上に塗布し、このポリマ溶液を加熱硬化させて上記高屈折率ポリマ層よりも屈折率の低い上部クラッド層を形成する工程と、次に、上記上部クラッド層の上にコアパターンの描かれたフォトマスクを配置し、該フォトマスクの上から紫外線を照射して上記高屈折率ポリマ層を該紫外線の照射されない略矩形断面形状のコア層、及び該コア層の両側の上記紫外線が照射されて屈折率が低下した側面クラッド層に変化させる工程とを有することを特徴とするポリマ導波路の製造方法。Previously reduced photobleaching type polymer solution of the UV in photosensitized by the refractive index is applied to a substrate, forming a lower clad layer by heating and curing the polymer solution, then, is irradiated ultraviolet the polymer solution of photobleaching type non coated onto the lower cladding layer, and a step of heating and curing to form a high refractive index polymer layer having a refractive index higher than the lower clad layer, then pre ultraviolet The photobleaching type polymer solution that has been sensitized with a low refractive index is applied onto the high refractive index polymer layer, and the polymer solution is heated and cured to have a refractive index lower than that of the high refractive index polymer layer. forming an upper clad layer, then, a photomask depicted with a core pattern on said upper cladding layer disposed, the high bending by irradiating ultraviolet rays from above the photomask And a step of changing the refractive index polymer layer into a core layer having a substantially rectangular cross-sectional shape that is not irradiated with ultraviolet rays, and a side cladding layer having a reduced refractive index that is irradiated with the ultraviolet rays on both sides of the core layer. A method of manufacturing a polymer waveguide. 予め紫外線で感光化されて屈折率の低下したフォトブリーチング型のポリマ溶液を基板上に塗布し、このポリマ溶液を加熱硬化させて下部クラッド層を形成する工程と、次に、紫外線の照射されていないフォトブリーチング型のポリマ溶液を上記下部クラッド層の上に塗布し、加熱硬化させて上記下部クラッド層よりも屈折率の高い高屈折率ポリマ層を形成する工程と、次に、該高屈折率ポリマ層の上にコアパターンの描かれたフォトマスクを配置し、該フォトマスクの上から紫外線を照射して上記高屈折率ポリマ層を該紫外線の照射されない略矩形断面形状のコア層、及び該コア層の両側の上記紫外線が照射されて屈折率の低下した側面クラッド層に変化させる工程と、次に、上記コア層及び該側面クラッド層の上に予め紫外線で感光化されて屈折率の低下したフォトブリーチング型のポリマ溶液を塗布し、このポリマ溶液を加熱硬化させて上部クラッド層を形成する工程とを有することを特徴とするポリマ導波路の製造方法。Previously reduced photobleaching type polymer solution of the UV in photosensitized by the refractive index is applied to a substrate, forming a lower clad layer by heating and curing the polymer solution, then, is irradiated ultraviolet A non-photobleaching polymer solution is applied onto the lower clad layer and heated and cured to form a high refractive index polymer layer having a higher refractive index than the lower clad layer ; A photomask having a core pattern drawn thereon is disposed on the refractive index polymer layer, and the high refractive index polymer layer is irradiated with ultraviolet rays from above the photomask to form a core layer having a substantially rectangular cross-sectional shape that is not irradiated with the ultraviolet rays. and a step of the ultraviolet on both sides of the core layer is varied in a side cladding layer reduced in the refractive index is irradiated, then photosensitized with advance UV on said core layer and said side cladding layer Method for producing a polymer optical waveguide, characterized in that a step of reduced photobleaching type polymer solution of the refractive index is applied to form the upper clad layer by heating and curing the polymer solution Te. 紫外線の照射されていないフォトブリーチング型のポリマ溶液を基板上に塗布し、塗付した後、ポリマ溶液を加熱硬化させる際、又はポリマ溶液を加熱硬化させた後に、紫外線を照射して感光化させ屈折率を低下させて下部クラッド層を形成する工程と、次に、紫外線の照射されていないフォトブリーチング型のポリマ溶液を上記下部クラッド層の上に塗布し、加熱硬化させて上記下部クラッド層よりも屈折率の高い高屈折率ポリマ層を形成する工程と、次に、予め紫外線で感光化されて屈折率の低下したフォトブリーチング型のポリマ溶液を上記高屈折率ポリマ層の上に塗布し、このポリマ溶液を加熱硬化させて上記高屈折率ポリマ層よりも屈折率の低い上部クラッド層を形成する工程と、次に、上記上部クラッド層の上にコアパターンの描かれたフォトマスクを配置し、該フォトマスクの上から紫外線を照射して上記高屈折率ポリマ層を該紫外線の照射されない略矩形断面形状のコア層、及び該コア層の両側の上記紫外線が照射されて屈折率が低下した側面クラッド層に変化させる工程とを有することを特徴とするポリマ導波路の製造方法。Photobleaching type polymer solution that has not been irradiated with ultraviolet light is applied to the substrate, and after application, the polymer solution is heat-cured, or after the polymer solution is heat-cured, it is exposed to ultraviolet light to sensitize it. forming a lower cladding layer by lowering the refractive index, then the polymer solution of photobleaching type not ultraviolet irradiation is applied onto the lower clad layer, the lower cured pressurized heat A step of forming a high refractive index polymer layer having a higher refractive index than that of the cladding layer; and then, a photobleaching polymer solution which has been previously sensitized with ultraviolet rays and has a reduced refractive index is applied on the high refractive index polymer layer. was applied to a step of forming the polymer solution and cured by heating to form a low upper cladding layer refractive index than the high refractive index polymer layer, then the core pattern on said upper cladding layer The photomask he arranged, the core layer having a substantially rectangular cross-sectional shape which is not ultraviolet irradiation the UV the high refractive index polymer layer is irradiated from above of the photomask, and both sides of the UV of the core layer irradiated And a step of changing to a side cladding layer having a reduced refractive index. 紫外線の照射されていないフォトブリーチング型のポリマ溶液を基板上に塗布し、塗付した後、ポリマ溶液を加熱硬化させる際、又はポリマ溶液を加熱硬化させた後に、紫外線を照射して感光化させ屈折率を低下させて下部クラッド層を形成する工程と、次に、紫外線の照射されていないフォトブリーチング型のポリマ溶液を上記下部クラッド層の上に塗布し、加熱硬化させて上記下部クラッド層よりも屈折率の高い高屈折率ポリマ層を形成する工程と、次に、該高屈折率ポリマ層の上にコアパターンの描かれたフォトマスクを配置し、該フォトマスクの上から紫外線を照射して上記高屈折率ポリマ層を該紫外線の照射されない略矩形断面形状のコア層、及び該コア層の両側の上記紫外線が照射されて屈折率の低下した側面クラッド層に変化させる工程と、次に、上記コア層及び該側面クラッド層の上に予め紫外線で感光化されて屈折率の低下したフォトブリーチング型のポリマ溶液を塗布し、このポリマ溶液を加熱硬化させて上部クラッド層を形成する工程とを有することを特徴とするポリマ導波路の製造方法。Photobleaching type polymer solution that has not been irradiated with ultraviolet light is applied to the substrate, and after application, the polymer solution is heat-cured, or after the polymer solution is heat-cured, it is exposed to ultraviolet light to sensitize it. Forming a lower clad layer by lowering the refractive index, and then applying a photobleaching polymer solution that is not irradiated with ultraviolet light onto the lower clad layer, followed by heating and curing to form the lower clad layer. Forming a high refractive index polymer layer having a refractive index higher than that of the layer, and then placing a photomask having a core pattern on the high refractive index polymer layer, and irradiating ultraviolet rays from the photomask. Irradiated to change the high refractive index polymer layer into a core layer having a substantially rectangular cross-sectional shape that is not irradiated with ultraviolet rays, and a side cladding layer having a reduced refractive index that is irradiated with the ultraviolet rays on both sides of the core layer. A step of, then a reduced photobleaching type polymer solution of the refractive index is photosensitized in advance UV on said core layer and said side cladding layer was applied, the upper and cured by heating the polymer solution And a step of forming a clad layer.
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