JPH01316710A - 新しい光デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、感光性樹脂により光軸合わせ用ガイド及び光
導波路が形成された光デバイスに関するものである０本
発明の光デバイスの利用分野としては、光ファイバと接
続して用いられる光伝送用デバイスや、発光素子、受光
素子、偏光子、回折格子などと組合せてなる光センサ等
がある。該光デバイスの具体例としては、光分岐結合器
、光スターカップラ、光合波分波器、光電スイッチ、物
体検出器、煙感知機、テープエンドセンサなどが挙げら
れる。

〔従来の技術〕

従来、光導波路を用いた光デバイスにおいて、光ファイ
バ、発光素子、受光素子、光学素子などの光学部品と光
導波路の光軸を合わせるためのガイドを形成する方法と
しては、精密切削加工機によりガイド用溝を形成したり
、反応性エツチングによりＶ溝を形成する方法が採られ
ていた。

（発明が解決しようとする問題点〕 上記の従来法で、光軸合わせ用ガイドを形成するには、
該ガイドと光導波路の位置を正確に合わせるのが、非常
に困難であるか、又は、極めて精度の高い機器を必要と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記の問題点を克服すべく鋭意研究を重ねた
結果なされたものであり、その目的は、光軸合わせ用ガ
イドが高精度かつ簡便に形成できる光導波路型光デバイ
スを提供することにある。

即ち、本発明は、感光性樹脂にフォトリソグラフ法を施
して光軸合わせ用ガイド及び光導波路を同時に形成する
ことにより、光軸合わせの簡便な光デバイスを提供する
ものである。

本発明における感光性樹脂としては、種々のものを用い
ることができる０組成による分類によれば、■感光性化
合物＋高分子型、■感光基を持つ高分子型、■光重合組
成型の三つに大きく分けられる。■に属するものとして
は、例えば、重クロム酸塩＋高分子化合物、ジアゾ又は
アジド化合物＋高分子化合物などがあり、感光性化合物
が光により活性化されて高分子化合物と反応し、光照射
前と性質を異にする組成物となることを利用するもので
ある。■に属するものとしては、例えば、ポリ桂皮酸ビ
ニルもしくはその類似化合物又はジアゾ基やアジド基を
有する高分子等があり、光による高分子間の架橋等を利
用する。■に属するものとしては、光重合開始剤と重合
性モノマーの混合物の系が多く知られている。

本発明における感光性樹脂は、上に述べた組成のみでも
、目的を達することが可能であるが、必要に応じて添加
剤を加えることが好ましい、添加剤としては、光増加剤
、安定剤、熱正合開始剤、可塑剤、着色剤などが挙げら
れるが、これらに限定されるものではない。

本発明の感光性樹脂は、支持体上に単層又は２層以上積
層して用いられるものである。

感光任樹脂は、フォトリソグラフ法を施すことにより光
導波路となるものであるから、導波される光の波長に対
して実質的に透明でなければならない、導波される光が
、可視光又は近赤外光である場合は、感光性樹脂として
は、紫外光に感度即ち吸収を有するものが好ましい、か
かる感光性樹脂としては、ポリメチルメタクリレート、
ポリスチレンなどの高分子、多官能（メタ）アクリレー
トモノマー及び光開始剤を構成成分とする感光性樹脂組
成物が挙げられる。

好ましい感光性樹脂の具体例としては、特願昭６３−１
０１２５７号に記載のポリメチルメタクリレート、メチ
ルメタクリレート、２官能（メタ）アクリレート及び光
開始剤からなる感光性樹脂、特願昭６２−２９３９４６
号に記載のポリスチレン臭素化芳香族（メタ）アクリレ
ート及び光開始剤からなる感光性樹脂が挙げられ、これ
らは単層の感光性樹脂として用いるのに好適である。又
、２層の感光性樹脂として好適なものとしては、特願昭
６３−６３１９８号に記載の第１感光性樹脂及び第２感
光性樹脂の組合せよりなる感光性樹脂が挙げられるが、
本発明の感光性樹脂は勿論これらに限定されるものでは
ない。

本発明に用いられる支持体は、該光軸合わせ用ガイド及
び光導波路を保持でき、又、フォトリソグラフ法を施す
場合に、現像液に対して耐性を示すものであれば何でも
使用できる。

支持体の材料の具体例を挙げれば、ポリエチレンテレフ
タレート、ポリ塩化ビニル、ホリエレン、ポリアクリロ
ニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリオキシメチ
レン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、シリコン
樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリ四フフ化エチレン等
の高分子材料、ソーダガラス、パイレックスガラス、バ
イコールガラス、石英ガラス等のガラス材料、石英、Ｎ
Ｈ４１１２ｐｏ４、ＫＨ２ＰＯ４、シリコン等の単結晶
材料及びアルミニウム、銅、ニッケル等の金属材料など
があるが、これらに限定されるものではない。

又、支持体の表面を光軸合わせ用ガイド及び光導波路と
の接着性を向上させる等の目的で処理を行うことも可能
である。かかる処理の例としては、上記高分子材料のコ
ロナ放電処理、上記ガラス材料のシランカフブリング処
理が挙げられる。

本発明に用いられる支持体の形状は特に限定されるもの
ではなく、各種の形状のものが使用できるが、該感光性
樹脂を塗布する工程が容易であることから、板状４、シ
ート状及びフィルム状等の形状が好ましい、支持体の厚
みは概ね１０＃ｍ以上であれば良く、支持体の形状を保
持する等の目的で他の材料と積層することも可能である
。

支持体上に該感光性樹脂を塗工する方法としては、特に
限定されるものではないが、塗布法が好ましい。塗布法
としては、スピンコード法、バーコード法、ロールコー
ト法、デイツブ法等がある。

本発明におけるフォトリソグラフ法とは、所望の形状パ
ターンを有するフォトマスクを介して紫外線等の光を支
持体上の感光性樹脂に露光し、又は電子線ビーム等の光
を所望のパターンで感光性樹脂に露光した後、露光部と
未露光部との現像液に対する溶解性の差を利用して未露
光部を洗い流し、所望の形状のパターンを有する光導波
路及び光軸合わせ用ガイドを得る方法を云う。

上記の露光時に、露光部の該感光性樹脂の重合を阻害す
る酸素を低減する目的で不活性雰囲気下で行ったり、酸
素透過性の低いシートを感光性樹脂に密着させるなどの
方法を採り入れることも可能である。上記現像液として
は、露光部である該感光性樹脂の重合物に対する熔解性
が未露光部である該感光性樹脂に対する熔解性よりも低
いものであれば、特に限定されるものではなく、又、最
適な現像液も当然感光性樹脂の組成に依存する。

前記の感光性樹脂の具体例に対して、好ましい現像液の
例を挙げれは、メチルエチルケトン、メチルイソブチル
ケトン、１．１．１−トリクロロエタン、酢酸エチル、
酢酸ブチル、トルエン、キシレン、テトラヒドロフラン
等がある。

本発明における光軸合わせ用ガイドとは、光導波路の端
面と接続される光ファイバ、発光素子及び受光素子や、
光導波路の間に用いられる光学素子等の光軸と、該光導
波路の光軸を精度良く合わせるために設けられるもので
あり、その形状は光ファイバ、発光素子、受光素子、又
は光学素子等の形状に当然依存する。

本発明の光軸合わせ用ガイドの具体例を図面÷説明する
が、これに限定されるものではない。

第１図及び第２図は、光ファイバと光導波路の端面同士
を接続するのに好適な光軸合わせ用ガイドを示す０図に
おいて、１は支持体、２は光軸合わせ用ガイド、３は光
導波路、４は光ファイバである。なお、符合１〜４は、
第１〜６図を通じて同じものを意味する。

第１図は、光ファイバが、プラスチック光ファイバの如
くクラッド部がコア部に比して薄い場合に好適であり、
光導波路及び光軸合わせ用ガイドは単層の感光性樹脂か
らなっている。又、第２図は、光ファイバが、石英系又
は多成分ガラス系光ファイバの５ＩＩＯ／１２５　、Ｇ
Ｉ５０／１２５　、又は５１２００／２５０の如く、ク
ラッド部が比較的大部を占める場合に好適なものであり
、光導波路及び光軸合わせ用ガイドは２層の感光性樹脂
からなっている。

即ち、第１感光性樹脂層（３ｂ）の膜厚を概ね光ファイ
バのクラッド部の厚みと同じくし、第２感光性樹脂７５
（３ａ）の膜厚を概ねコア部の厚みと同じくすることに
より、光ファイバのコア部の光軸と光導波路の第２感光
性樹脂Ｎ（光導波路のコア部）の光軸を一致させ、かつ
、光の導波する幅を概ね同じくすることにより、光ファ
イバと光導波路との接続損失を低くするものである。

第１図及び第２図の如（、光ファイバと光導波路の端面
接続において、端面反射による接続損失を低下させる目
的で、マツチング液を注入したり、光ファイバを光軸合
わせ用ガイドに接着する目的で、接着剤を注入したりす
ることも当然行い得る。

又、光導波路に必要に応じてオーバクラッドを塗布する
こともできる。

第１図及び第２図の光ファイバを半導体レーザや発光ダ
イオニド等の発光素子やフォトダイオードやフォトトラ
ンジスタ等の受光素子に置き換えて使用できる。

第３図は、光導波路３の間にギャップを設け、干渉フィ
ルタ６や減衰板・５を置いた光デバイスに用いられる光
軸合わせ用ガイド２を示したものである。用いられる光
学素子としては、他にプリズム偏光子、球レンズ、回折
格子等が挙げられる。

本発明における光導波路及び光軸合わせ用ガイドの厚み
は、用途に応じて種々可能であるが、１０μＩＩＩ〜１
０ａｎの範囲が好ましい、又、該光導波路のパターンは
、種々の形状が可能である。パターンの形状の例を挙げ
れば、直線、Ｌ字型、Ｓ字型、Ｕ字型、Ｔ字型、７字型
、Ｘ字型、平面型及びこれらの組合せがあるが、これら
に限定されるものではない。

〔実施例〕

以下に実施例を示す。

実施例１ ポリメチルメタクリレート２５重量部、２官能メタクリ
レ一トＩＩＸ〜２２０Ｍ　　（日本化薬■製）４２重量
部、メチルメタクリレート３３重量部を、７０℃で加熱
混合した後、光開始剤ジメトキシフェニルアセトフェノ
ンＩＭ量部を混合し均一な溶液とした。フッ素樹脂を厚
み３０μｍで被覆した厚さ１ｍｍのアクリル板を支持体
とし、厚さ１ｍｍのスペーサーを用い、上記の感光性樹
脂の溶液を注入し、離型処理をした厚さ２５μｍのポリ
エチレンテレフタレート・フィルムを保護フィルムとし
て展延した後、Ｙ分枝光導波路及び光フアイバ軸合わせ
用ガイドのパターンを有するフォトマスクを設置した。

フォトマスクを介して高圧水銀ランプから紫外線を１０
００１１１Ｊ／Ｑ！照射し、７０℃で１０分間加熱し、
保護フィルム及びスペーサを除去した後、１．１．１−
トリクロロエタンで現像し、厚さＩＩＩＩｍ、線幅１ａ
＋ａ＋、。

長さ２５ｍｍ、分岐角２．９°のＹ分岐光導波路、及び
第４図に示したような厚さ１ｍｍ、線幅１ｍｍ、長さ５
ｍｍの光フアイバ光軸合わせガイドを得た。

ファイバｇ　１１１１ｍ％コード外径２．２１１＋ａ＋
、長さ２ｍのプラスチック光フアイバコード“ルミナス
ＴＣ−１０００”　（旭化成工業■製）の片端の芯線を
出し、端面研磨し、上記のＹ分岐光導波路の各端面に、
光軸合わせ用ガイドを介して端面接続した。マツチング
液としてＵＶ硬化型フッ素樹脂を用い、光フアイバコー
ドの片端に光コネクタを取りつけ、波長Ｑ、６６　／Ｊ
　ＩｌｌのＬＥＤ光源（ＮＡ、。−０，２１）を用いて
光伝送特性を評価した。

結果は、過剰損失３．６ｄＢ、分配均一性０．３ｄＢで
あった（光コネクタの接続損失も含む）。

なお、三官能メタクリレ−）　ＨＸ−２２０Ｍは、次の
化学構造式の化合物である。

得られた光分岐結合器の概念図を第４図に示した。

実施例２ ポリメチルメタクリレート６０Ｍ量部、２官能メタクリ
レ−）　ＨＸ−２２０Ｍ　　（日本化薬■製）４０重量
部及び光開始剤ジメトキシフェニルアセトフェノン１重
量部を０−キシレン１１０重量部に加え混合し溶液とし
た。シランカフプリング剤で表面処理したガラス板（７
０Ｘ　７０　Ｘ　１　ｍｍ）にスピンコード法で上記の
溶液を塗布し、７０℃で１０分間加熱乾燥し、厚み３７
．５μｍの第１感光性樹脂の塗膜を得た。次にポリスチ
レン５０重量部、臭素化物Ａ　５０重量部及び光開始剤
ジメトキシフェニルアセトフェノン２重量部を０−キシ
レン１１０重量部に加え混合して溶液とした。この溶液
を第１感光性樹脂の塗膜上にスピンコードし、７０℃で
１５分間加熱乾燥し厚み５０μｌの第２感光性樹脂の塗
膜を得た。

フォトマスクを介して高圧水銀ランプから紫外線を７０
０ｍＪ／ｃ１１照射し、７０℃で１０分間加熱した後、
１．１．１−　）リクロロエタンで現像し、線幅５０μ
ｍ１長さ１０ＩｌｌＩ１１、分岐角θ−１，６’の光導
波路及び光フアイバ光軸合わせ用ガイドを有する第５図
に示した光アクセッサを得た。

芯線ＧＩ５０／１２５　、コード外径２．２ｍｍ、長さ
２ｍの片端に光コネクダを有する石英系光フアイバコー
ドの片端の芯線を出し、カッタで切断し、上記の光アク
セッサの各端面に光軸合わせ用ガイドを介して端面接続
した。マツチング液及びオーバクラフト材としてＵＶ硬
化型アクリレートを塗布しＵＶ硬化した。

波長０．８５μ園のＬＥＤ光源（ＮＡ５゜−０，１２）
を用いて、光伝送特性を評価した。

結果は、主線路の挿入損失は７．０ｄＢ、副線路の挿入
損失は９．５ｄＢであった。

なお、臭素化物Ａは、次の化学後横造式の化合物である
。

実施例３ 実施例１と同様に、フォトリソグラフを行い、第６図に
示した如（厚さ３１Ｉ１１、線幅３ａ＋＋ｍ、長さ１０
ｃｍ、分岐角θ−３゛のＹ分岐導波路及び厚さ３１の線
幅２ＩＩＩ１１、長さ１０ｍｍの受・発光素子用光軸合
わせガイドを得た。

第６図において、７は発光素子、８は受光素子を示す。

直径３ｍｍの波長０．６６μｍのＬＥＤ及びシリコンフ
ォトダイオードをＹ分岐導波路の端面と接続した。ＬＥ
Ｄを発光させながら、開放端の前方５ｍｍで約１ｃｍ角
の物体を移動させるとシリコンフォトダイオードの出力
が移動に伴って変化した。

〔発明の効果〕

本発明は、光導波路と光ファイバ、発光素子、受光素子
、光学素子等との光軸合わせが簡便な光デバイスを提供
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の単層の感光性樹脂より賦形された光
フアイバ光軸合わせ用ガイド及び光導波路を有する光デ
バイスの光ファイバと光導波路の接続を示す概念図であ
る。 第２図は、本発明の２層の感光性樹脂より賦形された光
フアイバ光軸合わせ用ガイド及び光導波路を有する光デ
バイスの光ファイバと光導波路の接続部を示す概観図で
ある。 第３図は、本発明の感光性樹脂より賦形された光学素子
光軸合わせ用ガイド及び光導波路を有する光デバイスの
概観図である。 第４図は、実施例１に記載された光分岐結合器の概観図
である。 第５図は、実施例２に記載された光アクセッサの概観図
である。 第６図は、実施例３に記載された光センサの概観図であ
る。 １・・・支持体 ２・・・光軸合わせ用ガイド ３・・・光導波路 ３ａ・・光・導波路上層（第２感光性樹脂層）３ｂ・・
光導波路下層（第１感光性樹脂層）４・・・光ファイバ ５・・・減衰板 ６・・・干渉フィルタ ７・・・発光素子 ８・・・受光素子 特許出願人　　旭化成工業株式会社 代　理　人　　弁理士　　星野　透 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）支持体上の感光性樹脂にフォトリソグラフ法を施
   すことにより、光軸合わせ用ガイド及び光導波路が同時
   に形成された光デバイス。
2. （２）支持体上に感光性樹脂を塗工した後、該感光性樹
   脂にフォトマスクを介して露光し現像することにより、
   光軸合わせ用ガイド及び光導波路を同時に形成すること
   を特徴とする光デバイスの製造方法。