JPH02134602A - 埋込型光デバイス - 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、感光性樹脂により形成された光導波路からな
る光デバイスに関するものである。

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、受光素子など
と共に用いられる光センサ等がある。

光伝送用デバイスとしては、光分岐結合器、光合波分波
器、スターカップラ、光アクセッサ等が挙げられる。

〔従来の技術〕

従来、低屈折率樹脂に形成された溝に、高屈折率硬化性
樹脂を注入した後、熱又は光により硬化させて光導波路
となした光デバイスは知られており、特に光ファイバと
接続して光伝送用デバイスに応用されている。しかし、
高屈折率硬化性樹脂として用いられた材料は、接着剤、
ポツティング剤、レジスト材、刷版用樹脂などを転用し
たものが多く用いられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した材料から作られた光導波路は、光学用に設計さ
れたものではないために、光伝送損失が大きいとか、耐
環境特性が悪い等の問題点を有していた。

〔課題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数多くの硬化性樹
脂を検討した結果なされたものであり、その目的は、光
伝送損失が小さく、かつ、耐環境特性の良好な光導波路
を有する光デバイスを提供することにある。

即ち、本発明は、低屈折率樹脂に形成された溝に、高屈
折率感光性樹脂を注入した後光照射により硬化し光導波
路となした光デバイスにおいて、当該高屈折率感光性樹
脂が、ビニル重合性単量体（成分（ａ））、該単量体の
少なくとも一つを繰り返し単位とする重合体（成分（ｂ
ｌ）、多官能（メタ）アクリレート（成分（Ｃ））及び
光開始剤（成分（ｄ））を必須構成成分とする組成物で
あることを特徴とする光デバイス関するものである。

本発明の高屈折率感光性樹脂の構成成分について以下に
述べる。

本発明に用いられる高屈折率感光性樹脂の構成成分の一
つであるビニル重合性単量体（ａｌとしては、一般に使
用されるものを用いることができるが、取り扱いの容易
さから、常温において液状であるものが好ましい。具体
的には、臭化ビニル、沃化ビニル等のハロゲン化ビニル
；塩化ビニリデン等のハロゲン化ビニリデン；酢酸ビニ
ル；スチレン；α−メチルスチレン、ｍ−ジビニルベン
セン等のスチレン誘導体；イソプレン；アクリル酸；メ
タクリル酸；アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル等
の（メタ）アクリル酸エステル；エチルビニルエーテル
、フェニルビニルエーテル等のビニルエーテル；アクリ
ロニトリル；メククリロニトリル；シアン化ビニリデン
；アクリルアミド；メタクリルアミド；２−ビニルピリ
ジン、４−ビニルピリジン等のビニルピリジン；メチル
ビニルケトン；ビニルイソシアナート、フェニルビニル
スルフィド、ビニルフラン、ビニルキノリン、０−ビニ
ルフェノール、ｐ−ビニルフェノール等のビニルフェノ
ール等が例示されるが、これらに限定されるものではな
い。これらのビニル重合性単量体（ａ）は、単一種のみ
でも複数種の混合物でも用いられる。

本発明で用いられる感光性樹脂の構成成分のもう一つで
ある、ビニル重合性単量体（ａｌを少なくとも一つの繰
り返し単位とする重合体（以後単に重合体（′ｂ）と云
う）は、単一種のビニル重合性単量体ｆａｔが用いられ
る場合、該単量体（ａ）からなるホモポリマー又は該単
量体（ａ）を３０重量％以上、好ましくは５０重量％以
上含有する共重合体である。この場合、該共重合体の共
重合単量体は特に限定されるものではない。又、ビニル
重合性単量体（ａ）が複数種用いられる場合は、重合体
（ｂ）の繰返し単位となる単量体は、用いられたビニル
重合性単量体（ａ）のうち５０重量％以上、好ましくは
７０重量％以上含まれるものから選ばれ、そして、重合
体（ｂ）は、該単量体からなるホモポリマー又は該単量
体を３０重量％以上、好ましくは５０重量％以上含有す
る共重合体である。

重合体（ト））の例を以下に挙げるが、これに限定され
るものではない。ホモポリマーとしては、ビニル重合性
単量体（ａｌとして前に例示した単量体のホモポリマー
が挙げられる。又、共重合体の例としては、スチレンー
ブダジエン共重合体、スチレン−ｐ−メトキシスチレン
共重合体、スチレン−メチルメタクリレート共重合体、
スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリロニ
トリル共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、メチ
ルメタクリレート−アクリロニトリル共重合体、メチル
メタクリレート−塩化ビニリデン共重合体、メチルメタ
クリレートー酢酸ビニル共重合体、アクリロニトリル−
塩化ビニリデン共重合体、アクリロニトリル−塩化ビニ
ル共重合体、アクリロニトリル−酢酸ビニル共重合体、
塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体、塩化ビニル−酢
酸ビニル共重合体、アクリロニトリル−ブタジェン−ス
チレン共重合体等が挙げられる。

重合体Ｃｂ）の分子量は、特に限定されるものではない
が、１　、０００〜１，０００，０００の範囲の分子量
で使用できる。

本発明で用いられる多官能（メタ）アクリレート（Ｃ）
は、他の構成成分であるビニル重合性単量体（ａｌ及び
重合体（ｂ）と相溶性があれば特に限定されるものでは
ない。具体的には、エチレングリコールジアクリレート
、エチレングリコールジメタクリレート、トリエチレン
グリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジ
メタクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレ
ート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ヘ
キサメチレングリコールジアクリレート、ヘキサメチレ
ングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパ
ントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタ
クリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、ペ
ンタエリスリトールジメタクリレート、１．４−ブタン
ジオールジアクリレート、１゜４−ブタンジオールジメ
タクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、
プロピレングリコールジメタクリレート、グリセリンジ
アクリレート、グリセリンジメタクリレート、ネオペン
チルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコー
ルジメタクリレート、２．２−ビス（４−（２−アクリ
ロキシエチルオキシ）フェニル〕プロパン、２．２−ビ
ス（４−（２−メタクリロキシエチルオキシ）フェニル
〕プロパン、ジブロモネオペンチルグリコールジアクリ
レート、ジブロモネオペンチルグリコールジメタクリレ
ート、２，２−ビス（４−（２−アクリロキシエチルオ
キシ）−３，５−ジブロモフェニル）プロパン、２，２
−ビス（４−（２−メタクリロキシエチルオキシ）３．
５−ジブロモフェニル）プロパン等が挙げられるが、こ
れに限定されない。

本発明において、ビニル重合性単量体（ａｌ、重合体伽
）、及び多官能（メタ）アクリレート（１１，１の好ま
しい組成比は、各成分の相溶性、単量体（ａｌ及び多官
能（メタ）アクリレ−）　ｆｃ）の反応性、感光性樹脂
に要求される粘度、光導波路に要求される物性等に依存
するが、その好ましい範囲は、ビニル重合性単量体（ａ
ｌが５〜５０宙量％、重合体（′ｂ）が５〜５０重量％
、多官能（メタ）アクリレート（Ｃ１が１０〜７０重量
％である。

本発明の感光性樹脂におけるビニル重合性単量体（ａ）
、重合体（ｂ）、及び多官能（メタ）アクリレ−）　（
Ｃ）の組合せによって当然光導波路の特性、特に先任＆
ｆ　ｔＭ失に影響を与える。先任ｍｌ失や解像性から見
て好ましいビニル重合性単量体（ａ）と重合体（ｂｌの
組合せとして、メチルメタクリレートとポリメチルメタ
クリレートの組合せ及びスチレンとポリスチレンの組合
せが挙げられる。

メチルメタクリレートとポリメチルメタクリレートの組
合せに好ましい多官能（メタ）アクリレートＩｃ）とし
ては、脂肪族（メタ）アクリレートが挙げられる。又、
スチレンとポリスチレンの組合せに好ましい多官能（メ
タ）アクリレート（Ｃ）としては、臭素化芳香族含有（
メタ）アクリレートが挙げられる。

本発明で用いられる光開始剤（成分（ｄ））は、該光導
波路を伝搬させる光に対して実質上透明であるのが好ま
しい。伝搬させる光は、可視光又は近赤外光が用いられ
ることが多く、光開始剤としては、紫外光又は近紫外光
に吸収、即ち、感度を有するものが適している。かかる
光間、始剤の具体例としでは、ベンゾインメチルエーテ
ル、ベンゾインブチルエーテル、ジメトキシフェニルア
セトフェノン、ベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、メ
チルチオキサントン、１−フェニル−１，２−プロパン
ジオン−２−０−（エトキシカルボニル）オキシム等が
挙げられるが、これに限定されない。

光開始剤（ｄ）の適当な含有量は、光開始剤の吸光係数
、重合効率及び光導波路の厚み等に依存するが、０．１
〜１０ｉｉｆｔ％の範囲が好ましく、更に０．５〜５重
量％の範囲が好ましい。

本発明の感光性樹脂は、ビニル重合性単量体（ａ）、重
合体（ｂ）、多官能（メタ）アクリレ−１−（Ｃ１、及
び光開始剤ｆｄ）を必須構成成分とするものであるが、
必要に応じて各種の添加剤を加えることが好ましい。添
加剤としては、増感剤、安定化剤、熱ｍ合間始剤、可塑
剤、着色剤等が挙げられるが、これに限定されるもので
はない。

本発明は、低屈折率樹脂に形成された溝に、高屈折率感
光性樹脂を注入した後光照射により硬化し光導波路とな
した光デバイスに関するものである。

本発明の低屈折率樹脂としては、光導波路に伝送される
光の波長に対して実質的に透明であり、かつ、光導波路
に用いられる高屈折率感光性樹脂の硬化体よりも低い屈
折率を有するものであれば特に限定されるものではない
。低屈折率樹脂の具体例としては、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリブチレン、ポリ　（４−メチルペンテ
ン−１）、ポリメチルメタクリレート、ポリシクロへキ
シルメタクリレート、ポリスチレン、アクリロニトリル
−スチレン樹脂、メチルメタクリレートースチレン樹脂
、ポリカーボネート、ポリアセクール、セルロース樹脂
、ポリフェニレンオキサイド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩
化ビニリデン、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、ユリア
樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、
ポリエステルアルキッド樹脂、アリル樹脂、エポキシ樹
脂、ポリ酢酸ビニル、ＣＲ−３９が挙げられる。

ポリメチルメタクリレート、メチルメタクリレート、脂
肪族（メタ）アクリレート及び光開始剤を主成分とする
組成物からなる高屈折率感光性樹脂に好適な低屈折率樹
脂としては、該高屈折率感光性樹脂の硬化体の屈折率が
概ね１．４９であることから、ポリ　（４−メチルペン
テン−１）、シリコーン樹脂、ポリ三フッ化塩化エチレ
ン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂が挙げられる
。

又、ポリスチレン、スチレン、臭素化芳香族含有（メタ
）アクリレート及び光開始剤を主成分とする組成物から
なる高屈折率感光性樹脂に好適な低屈折率樹脂としては
、該高屈折率感光性樹脂の硬化体の屈折率が概ね１．５
９であること及び透明性に優れていることから、ポリメ
チルメタクリレート、ポリ　（４−メチルペンテン−１
）、ポリ塩化ビニル、ＣＲ−３９が挙げられる。

本発明における溝を形成する方法は、特に限定されるも
のではなく、一般に行われている方法を適用することが
できる。即ち、低屈折率樹脂が熱可塑性樹脂の場合は、
切削加工、圧縮成形、射出成形などが挙げられ、熱又は
光硬化性樹脂の場合は、注型重合、切削加工が挙げられ
る。又、溝は上述した低屈折率樹脂自体を加工すること
により一般に形成されるが、溝を形成した物体の表面に
厚み１０ｕｍ以上の低屈折率樹脂の膜を形成する方法が
挙げられる。

本発明における低屈折率樹脂に形成された溝、即ち、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字形、Ｓ字形、Ｕ字
形、丁字形、７字形、Ｘ字形、平面形及びこれらの組合
せがあるが、これらに限定されるものではない。又、断
面形状も特に限定されないが、形成の容易さから、角形
及びＵ字形が好ましい。

本発明の光導波路は、単独のままでも光伝送路として当
然使用可能であるが、必要に応じて光導波路をコア部と
し、光導波路より屈折率の低い支持体及びコート剤等を
クラッド部とする光伝送路としても使用可能である。

〔実施例〕

以下に実施例を示す。

実施例１ 厚さ５ｍｍのポリ　（４−メチルペンテン−１）（屈折
率１．４６６）の板に、深さ１ｍｍ、巾１　ｍｍ％長さ
２０ｍｍ、分岐角５°の７字形の溝を切削加工により形
成し、各端に直径１ｍｍ、長さ２ｍのプラスチ・７り光
ファイバを挿入しエポキシ接着剤で固定した。メチルメ
タクリレート３３重量部、ポリメチルメタクリレート２
５重量部、三官能メタクリレートＨＸ−２２０Ｍ　　（
日本化薬■製）４２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重量部からなる均一な感光性樹脂
を、上記の溝の分岐部に注入して、保護カバーとしてポ
リエステルフィルムで覆い、高圧水銀ランプから紫外線
を１　、０００ｍＪ　／　ｃｒＡ照射した。

ポリエステルフィルムを剥がし、７０℃で３０分間加熱
し、１×２光分岐結合器を得た。第１図に斜視図を示し
た。

ＬＥＤ光（波長０．６６μｍ）を、プラスチック光ファ
イバ端から入射し、光伝送特性を評価した。結果は、挿
入損失７．５ｄＢの良好な値を示した。又、温・湿度サ
イクル試験（６５”Ｃ×９３％ＲＩ＋’２５℃×９３％
ＲＨ，”−１０°Ｃ１１０日間）後も、挿入損失は殆ど
変動がなく、安定していた。

なお、三官能メタクリレ−１−ＨＸ−２２０Ｍは、次の
化学構造式の化合物である。

実施例２ 圧縮成形法により、深さ１ｍｍ、中１ｍｍ、長さ２０ｍ
ｍ、分岐角５°の７字形の溝を有する厚さ３ｍｍのポリ
メチルメタクリレート板（屈折率１．４９）を得た。各
端に直径１ｍｍ、長さ２ｍのプラスチック光ファイバを
挿入し、エポキシ接着剤で固定した。

ポリスチレン１７重量部、スチレン４２重量部、２．２
−ビス（４−（２−メタクロキシエチルオキシ）３．５
−ジブロモフェニル〕プロパン４２Ｍ量部及び光開始剤
ベンゾインイソブチルエーテル１重量部からなる均一な
感光性樹脂を、上記の溝の分岐部に注入して保護カバー
としてポリエステルフィルムで覆い高圧水銀ランプから
紫外線を５．０００ｍＪ　／　ｃｎ！照射した。ポリエ
ステルフィルムを剥がし、８０°Ｃで６０分間加熱し、
ＩＸ２光分岐結合器を得た。

実施例１と同様に光伝送特性を評価した結果、挿入ｔｆ
ｉ失９ｄＢの良好な値を示した。又、温湿度サイクル試
験後も、挿入損失は殆ど変動がなく、安定していた。

〔発明の効果〕

本発明の光デバイスは、光伝送損失が小さく、かつ、耐
環境特性の良好な光導波路を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の低屈折率樹脂に形成された溝に、高
屈折率感光性樹脂を注入して作製された１×２光分岐結
合器の斜視図である。 ｌ・・・・・低屈折率樹脂 ２・・・・・溝 ３・・・・・高屈折率感光性樹脂の硬化体４・・・・・
プラスチック光フアイバ 特許出願人　　旭化成工業株式会社 代　理　人　　弁理士　　星野　透

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）低屈折率樹脂に形成された溝に、高屈折率感光性
   樹脂を注入した後光照射により硬化し光導波路となした
   光デバイスにおいて、当該高屈折率感光性樹脂が、ビニ
   ル重合性単量体、該単量体の少なくとも一つを繰り返し
   単位とする重合体、多官能（メタ）アクリレート及び光
   開始剤を必須構成成分とする組成物であることを特徴と
   する光デバイス。
2. （２）高屈折率感光性樹脂が、ポリメチルメタクリレー
   ト、メチルメタクリレート、脂肪族（メタ）アクリレー
   ト及び光開始剤を主成分とする組成物であることを特徴
   とする請求項（１）の光デバイス。
3. （３）高屈折率感光性樹脂が、ポリスチレン、スチレン
   、臭素化芳香族含有（メタ）アクリレート及び光開始剤
   を主成分とする組成物であることを特徴とする請求項（
   １）の光デバイス。