JPH06175172A - 非線形光学材料、その製造方法並びにそれを用いた非線形光学デバイス及び方向性結合型光スイッチ - Google Patents
非線形光学材料、その製造方法並びにそれを用いた非線形光学デバイス及び方向性結合型光スイッチInfo
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- JPH06175172A JPH06175172A JP5155418A JP15541893A JPH06175172A JP H06175172 A JPH06175172 A JP H06175172A JP 5155418 A JP5155418 A JP 5155418A JP 15541893 A JP15541893 A JP 15541893A JP H06175172 A JPH06175172 A JP H06175172A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
- C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
- C08G73/10—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
- C08G73/1075—Partially aromatic polyimides
- C08G73/1082—Partially aromatic polyimides wholly aromatic in the tetracarboxylic moiety
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/355—Non-linear optics characterised by the materials used
- G02F1/361—Organic materials
- G02F1/3615—Organic materials containing polymers
- G02F1/3617—Organic materials containing polymers having the non-linear optical group in a side chain
Abstract
(57)【要約】
【目的】 非線形光学効果が大きく、かつ耐熱性に優れ
た高分子非線形光学材料及びそれを用いて基板上に２層
以上の導波路層をもつ多層型導波路においても適用可能
な方向性結合型スイッチを開発する。 【構成】 非線形光学効果を有する部分で置換されたジ
アミン及び／又は２酸無水物もしくは２チオ酸無水物か
ら得られるポリイミド又は光線形光学効果を有する部分
で置換されたベンゾシクロブテン構造を有する分子から
得られる高分子非線形光学材料。
た高分子非線形光学材料及びそれを用いて基板上に２層
以上の導波路層をもつ多層型導波路においても適用可能
な方向性結合型スイッチを開発する。 【構成】 非線形光学効果を有する部分で置換されたジ
アミン及び／又は２酸無水物もしくは２チオ酸無水物か
ら得られるポリイミド又は光線形光学効果を有する部分
で置換されたベンゾシクロブテン構造を有する分子から
得られる高分子非線形光学材料。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は非線形光学材料、その製
造方法及びそれを用いた方向性結合型光スイッチに関す
る。
造方法及びそれを用いた方向性結合型光スイッチに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光交換、光コンピュータ、光インターコ
ネクションなど光情報処理機器においては、電気信号に
より、導波路間で光を交換する光スイッチが不可欠であ
る。光スイッチの基本的な形として例えば図１に示した
方向性結合器が知られている。２本の導波路１を光２の
波長程度に接近させると、ある結合長において導波路間
で光パワーの移行が起こる。このとき、結合部の屈折率
を電気光学効果などにより変化させることにより光パワ
ーの移行を制御するのが方向性結合型スイッチである。
ネクションなど光情報処理機器においては、電気信号に
より、導波路間で光を交換する光スイッチが不可欠であ
る。光スイッチの基本的な形として例えば図１に示した
方向性結合器が知られている。２本の導波路１を光２の
波長程度に接近させると、ある結合長において導波路間
で光パワーの移行が起こる。このとき、結合部の屈折率
を電気光学効果などにより変化させることにより光パワ
ーの移行を制御するのが方向性結合型スイッチである。
【０００３】従来の方向性結合器は１平面上の２本の導
波路間で構成されていたが、我々は導波路層を積層さ
せ、その層間で方向性結合器を構成する多層型の方向性
結合器を新しく提案した（特願平 4-48961号出願参
照）。このような多層型方向性結合器により、光回路の
高集積化が可能となる。
波路間で構成されていたが、我々は導波路層を積層さ
せ、その層間で方向性結合器を構成する多層型の方向性
結合器を新しく提案した（特願平 4-48961号出願参
照）。このような多層型方向性結合器により、光回路の
高集積化が可能となる。
【０００４】光の移行がおこる距離（結合長）は、導波
路のコアおよびクラッド層の厚さと屈折率によって決ま
る。方向性結合器を製作する際には、結合長に応じて適
切な距離だけ導波路を接近させる必要がある。従来の平
面型の方向性結合器では必要な距離だけ導波路を接近さ
せることは容易であったが、我々が新しく提案した多層
型方向性結合器のための適切な技術は従来知られていな
かった。
路のコアおよびクラッド層の厚さと屈折率によって決ま
る。方向性結合器を製作する際には、結合長に応じて適
切な距離だけ導波路を接近させる必要がある。従来の平
面型の方向性結合器では必要な距離だけ導波路を接近さ
せることは容易であったが、我々が新しく提案した多層
型方向性結合器のための適切な技術は従来知られていな
かった。
【０００５】方向性結合器を作製する際には、結合長に
応じて適切な区間だけ、例えば図１に示したように、２
本の導波路１及び１′を接近させる必要がある。従来の
平面型の方向性結合器では必要な区間だけ導波路を接近
させることは容易であったが、我々が新しく提案した多
層型方向性結合器では、そのための適切な技術がなかっ
た。
応じて適切な区間だけ、例えば図１に示したように、２
本の導波路１及び１′を接近させる必要がある。従来の
平面型の方向性結合器では必要な区間だけ導波路を接近
させることは容易であったが、我々が新しく提案した多
層型方向性結合器では、そのための適切な技術がなかっ
た。
【０００６】方向性結合器を構成する場合、導波路間の
結合定数（κ）及び２つの導波路の伝搬定数（β）の差
（δ）が重要になる（例えばA. Yariv. Introduction t
o Optical Erectronics, 3rd edition, 光エレクトロニ
クスの基礎、原書３版（丸善）13章参照）。方向性結合
器の長さ（結合長）はπ／２κで表され、一方の導波路
に光を入れた時の光パワー移行の最大値はκ2 ／（κ2
＋δ2 ）で表される。つまり方向性結合器として用いる
ためには、κがδよりも充分大きい必要がある。
結合定数（κ）及び２つの導波路の伝搬定数（β）の差
（δ）が重要になる（例えばA. Yariv. Introduction t
o Optical Erectronics, 3rd edition, 光エレクトロニ
クスの基礎、原書３版（丸善）13章参照）。方向性結合
器の長さ（結合長）はπ／２κで表され、一方の導波路
に光を入れた時の光パワー移行の最大値はκ2 ／（κ2
＋δ2 ）で表される。つまり方向性結合器として用いる
ためには、κがδよりも充分大きい必要がある。
【０００７】従来の方向性結合器は、LiNbO3などの電気
光学材料の基板上に、Ti拡散等による導波路形成により
作製していた（例えば西原、春名、栖原、光集積回路
（オーム社）10章参照）。この際結晶の光学軸によって
電極構成が異なるが、基本的には電場を印加しない状態
では伝搬定数が等しく（δ＝０）、光の移行が起こって
いる２つの導波路において、電圧を印加して（２つの導
波路に屈折率差を与え）伝搬定数に差を与えることによ
り光の移行を抑えてスイッチングを行う。
光学材料の基板上に、Ti拡散等による導波路形成により
作製していた（例えば西原、春名、栖原、光集積回路
（オーム社）10章参照）。この際結晶の光学軸によって
電極構成が異なるが、基本的には電場を印加しない状態
では伝搬定数が等しく（δ＝０）、光の移行が起こって
いる２つの導波路において、電圧を印加して（２つの導
波路に屈折率差を与え）伝搬定数に差を与えることによ
り光の移行を抑えてスイッチングを行う。
【０００８】しかしながら、前記方法を、従来の高分子
電気光学材料を用いた多層型方向性結合器に適用しよう
とすると困難が生じる。高分子電気光学材料において
は、例えば非線形光学特性を付与するために電場配向処
理を行うが、電場配向処理に用いた電極はそのまま電気
光学効果発現のための電極として用いられる。この場
合、電気光学効果による屈折率変化は各層でほぼ等しく
なり、電圧印加によって２つの導波路に伝搬定数の差を
与えることはできない。また、３次非線形光学効果や熱
光学効果を用いる場合でも、多層型方向性結合器では一
方の導波路のみ屈折率を変化させることは困難である。
電気光学材料を用いた多層型方向性結合器に適用しよう
とすると困難が生じる。高分子電気光学材料において
は、例えば非線形光学特性を付与するために電場配向処
理を行うが、電場配向処理に用いた電極はそのまま電気
光学効果発現のための電極として用いられる。この場
合、電気光学効果による屈折率変化は各層でほぼ等しく
なり、電圧印加によって２つの導波路に伝搬定数の差を
与えることはできない。また、３次非線形光学効果や熱
光学効果を用いる場合でも、多層型方向性結合器では一
方の導波路のみ屈折率を変化させることは困難である。
【０００９】ところで、２次非線形光学材料は、反転対
称性を持たないで物質でしか発現しないため、高分子で
は、分子を一方向に配向させるポーリング処理が必要と
なる。しかし、このように分子を配向させた高分子は、
分子鎖の熱運動のため、徐々に配向が弱まり、非線形効
果が小さくなるという欠点がある。この配向緩和を防ぐ
ためには、ガラス転移温度の高い高分子を用いることが
有効であり、高耐熱高分子であるポリイミドの適用が注
目されている。かかる観点から、LockheedのWuらは、ポ
リアミック酸に非線形光学効果の大きい分子を混ぜ込
み、ポーリング処理をしながらポリイミド化することに
より、ポリイミドをホストとする分散型の非線形光学高
分子を得ている（J.W.Wu,et.al,Appl.Phys.Lett.58,225
(1991)）。この材料は 150℃で10時間以上の加熱処理に
対しても配向緩和による非線形光学応答（電気光学効
果；EO効果）の減衰を示さないが、EO係数が数pm/V（Li
NbO3は30pm/V）と小さく、実用的な材料ではない。この
材料でEO係数が小さいのは、分散型材料ではゲストであ
る非線形光学分子の濃度をあまり大きくできないためと
考えられる。
称性を持たないで物質でしか発現しないため、高分子で
は、分子を一方向に配向させるポーリング処理が必要と
なる。しかし、このように分子を配向させた高分子は、
分子鎖の熱運動のため、徐々に配向が弱まり、非線形効
果が小さくなるという欠点がある。この配向緩和を防ぐ
ためには、ガラス転移温度の高い高分子を用いることが
有効であり、高耐熱高分子であるポリイミドの適用が注
目されている。かかる観点から、LockheedのWuらは、ポ
リアミック酸に非線形光学効果の大きい分子を混ぜ込
み、ポーリング処理をしながらポリイミド化することに
より、ポリイミドをホストとする分散型の非線形光学高
分子を得ている（J.W.Wu,et.al,Appl.Phys.Lett.58,225
(1991)）。この材料は 150℃で10時間以上の加熱処理に
対しても配向緩和による非線形光学応答（電気光学効
果；EO効果）の減衰を示さないが、EO係数が数pm/V（Li
NbO3は30pm/V）と小さく、実用的な材料ではない。この
材料でEO係数が小さいのは、分散型材料ではゲストであ
る非線形光学分子の濃度をあまり大きくできないためと
考えられる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は非線
形光学効果が大きく、かつ耐熱性に優れた高分子非線形
材料を提供することを目的とする。
形光学効果が大きく、かつ耐熱性に優れた高分子非線形
材料を提供することを目的とする。
【００１１】本発明は更に前記した従来技術の問題点を
克服して、基板上に２層以上の導波路層をもつ多層型導
波路においても適用可能な方向性光結合器又は方向性結
合型光スイッチを提供することを目的とする。
克服して、基板上に２層以上の導波路層をもつ多層型導
波路においても適用可能な方向性光結合器又は方向性結
合型光スイッチを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、非線形
光学効果を有する部分で置換された、ジアミン及び／又
は２酸無水物もしくは２チオ酸無水物から得られるポリ
イミドから成る非線形光学材料が提供される。
光学効果を有する部分で置換された、ジアミン及び／又
は２酸無水物もしくは２チオ酸無水物から得られるポリ
イミドから成る非線形光学材料が提供される。
【００１３】前記ジアミンとしては、好ましくは式
（Ｉ）：
（Ｉ）：
【００１４】
【化７】
【００１５】の構造を有する化合物をあげることができ
る。
る。
【００１６】前記２酸無水物としては、好ましくは式
（II）：
（II）：
【００１７】
【化８】
【００１８】の構造を有する化合物をあげることができ
る。
る。
【００１９】前記２チオ酸無水物としては、好ましくは
式（III)：
式（III)：
【００２０】
【化９】
【００２１】の構造を有する化合物をあげることができ
る。
る。
【００２２】本発明に従えば、また、ジアミンと２酸無
水物とを反応させてポリアミック酸を得、これを基板上
に適用して被膜を形成せしめ、次にこの被膜を電場を印
加しながら加熱することから成るポリイミドからなる非
線形光学材料の製造方法が提供される。
水物とを反応させてポリアミック酸を得、これを基板上
に適用して被膜を形成せしめ、次にこの被膜を電場を印
加しながら加熱することから成るポリイミドからなる非
線形光学材料の製造方法が提供される。
【００２３】本発明に従えば、更に、ジアミンと２酸無
水物または２チオ酸無水物とをチャンバー中で昇華させ
て基板上で蒸着重合させてポリアミック酸を得、これを
電場印加下に加熱することから成るポリイミドからなる
非線形光学材料の製造方法が提供される。
水物または２チオ酸無水物とをチャンバー中で昇華させ
て基板上で蒸着重合させてポリアミック酸を得、これを
電場印加下に加熱することから成るポリイミドからなる
非線形光学材料の製造方法が提供される。
【００２４】本発明に従えば、更に、ジアミンと２酸無
水物または２チオ酸無水物をチャンバー中で昇華させて
電場印加下基板上で蒸着重合させてポリアミック酸を
得、これを電場印加下に加熱することから成るポリイミ
ドからなる非線形光学材料の製造方法が提供される。
水物または２チオ酸無水物をチャンバー中で昇華させて
電場印加下基板上で蒸着重合させてポリアミック酸を
得、これを電場印加下に加熱することから成るポリイミ
ドからなる非線形光学材料の製造方法が提供される。
【００２５】本発明に従えば、更に、非線形光学効果を
有する部分で置換されたベンゾシクロブテン構造を有す
る分子から得られる式（IV）の高分子非線形光学材料が
提供される。
有する部分で置換されたベンゾシクロブテン構造を有す
る分子から得られる式（IV）の高分子非線形光学材料が
提供される。
【００２６】
【化１０】
【００２７】式（IV）における非線形光学効果を有する
部分Ｚとしては、好ましくは式（Ｖ）のアゾベンゼン構
造、式（VI）のスチルベン構造、式（VII)のトラン構造
及び式（VIII）のジアセチレン構造の中から選ばれた少
なくとも一種のベンゼン環に結合手を有する残基をあげ
ることができる。
部分Ｚとしては、好ましくは式（Ｖ）のアゾベンゼン構
造、式（VI）のスチルベン構造、式（VII)のトラン構造
及び式（VIII）のジアセチレン構造の中から選ばれた少
なくとも一種のベンゼン環に結合手を有する残基をあげ
ることができる。
【００２８】
【化１１】
【００２９】前記式（Ｖ）〜（VIII）において、前記ド
ナー基Ｄとしては、好ましくは−NR 1R2 （式中、Ｒ1 及
びＲ2 は独立に水素又は炭素数１〜４の直鎖もしくは分
岐鎖のアルキル基を示す）であり、前記アクセプタ基Ａ
としては、好ましくは−NO2、−CN又はジシアノビニル
基である。
ナー基Ｄとしては、好ましくは−NR 1R2 （式中、Ｒ1 及
びＲ2 は独立に水素又は炭素数１〜４の直鎖もしくは分
岐鎖のアルキル基を示す）であり、前記アクセプタ基Ａ
としては、好ましくは−NO2、−CN又はジシアノビニル
基である。
【００３０】本発明に従えば、更に、式（IX）のベンゾ
シクロブテン構造を有するモノマー分子を開環重合させ
ることからなる前記式（IV）の高分子非線形光学材料の
製造方法が提供される。
シクロブテン構造を有するモノマー分子を開環重合させ
ることからなる前記式（IV）の高分子非線形光学材料の
製造方法が提供される。
【００３１】
【化１２】
【００３２】前記高分子非線形光学材料は、例えば式
（IX）のベンゾシクロブテン構造を有するモノマー分子
をチャンバー中で昇華させて基板上に蒸着重合させて成
膜することによって製造することができる。
（IX）のベンゾシクロブテン構造を有するモノマー分子
をチャンバー中で昇華させて基板上に蒸着重合させて成
膜することによって製造することができる。
【００３３】本発明に従えば、更に、２つの近接した導
波路のコア部分又はクラッド部分の屈折率を、前記高分
子非線形材料を用いて電気光学効果、３次非線形光学効
果又は熱光学効果により変化させ、導波路間の結合定数
を変化させることにより光のスイッチングを行う方向性
結合型光スイッチが提供される。
波路のコア部分又はクラッド部分の屈折率を、前記高分
子非線形材料を用いて電気光学効果、３次非線形光学効
果又は熱光学効果により変化させ、導波路間の結合定数
を変化させることにより光のスイッチングを行う方向性
結合型光スイッチが提供される。
【００３４】なお、ここで、電気光学効果などにより２
つの導波路のコアまたは中間クラッド部の屈折率を変化
させると、導波路間の結合定数κが変化する。κの変化
によって結合長π／２κを半分にする、即ち、κを２倍
にすれば導波光のスイッチングができる。現実には電気
光学効果などでκが２倍になるほどの屈折率変化を実現
することは困難である。そこで、方向性結合器のデバイ
ス長を結合長の（２ｎ＋１）倍にしておき、デバイス内
で多周期の移行が起こるようにしておく（図２参照）。
このような構成では、コアまたは中間クラッド層の屈折
率変化により結合長をｎ／（ｎ＋１）倍にすることによ
り、即ち、κを（ｎ＋１）／ｎ倍にすることにより光の
スイッチングを行うことができる。κの大きさは、２つ
の導波路のコア幅及び中間クラッド幅により大きく変化
する。多層型方向性結合器ではサブミクロンオーダーで
コア層厚やクラッド層厚を（スピンコートや蒸着によ
り）制御することは容易なので、κの大きさを最適化し
て、デバイス長を実用的な長さ（数cm以下）にすること
ができる。以上の原理による方向性結合型光スイッチ
は、平面型においても可能である。
つの導波路のコアまたは中間クラッド部の屈折率を変化
させると、導波路間の結合定数κが変化する。κの変化
によって結合長π／２κを半分にする、即ち、κを２倍
にすれば導波光のスイッチングができる。現実には電気
光学効果などでκが２倍になるほどの屈折率変化を実現
することは困難である。そこで、方向性結合器のデバイ
ス長を結合長の（２ｎ＋１）倍にしておき、デバイス内
で多周期の移行が起こるようにしておく（図２参照）。
このような構成では、コアまたは中間クラッド層の屈折
率変化により結合長をｎ／（ｎ＋１）倍にすることによ
り、即ち、κを（ｎ＋１）／ｎ倍にすることにより光の
スイッチングを行うことができる。κの大きさは、２つ
の導波路のコア幅及び中間クラッド幅により大きく変化
する。多層型方向性結合器ではサブミクロンオーダーで
コア層厚やクラッド層厚を（スピンコートや蒸着によ
り）制御することは容易なので、κの大きさを最適化し
て、デバイス長を実用的な長さ（数cm以下）にすること
ができる。以上の原理による方向性結合型光スイッチ
は、平面型においても可能である。
【００３５】本発明に従えば、また、基板上に２層以上
の導波路層を持つ多層型導波路において、中間クラッド
層の厚さを結合領域では小さく、非結合領域では大きく
することによって２導波路層間で形成した方向性結合器
が提供される。
の導波路層を持つ多層型導波路において、中間クラッド
層の厚さを結合領域では小さく、非結合領域では大きく
することによって２導波路層間で形成した方向性結合器
が提供される。
【００３６】多層型方向性結合器の結合領域の設定は、
２つの導波路間の中間クラッド層の厚さを変化させるこ
とにより達成できる。このため、中間クラッド層を誘電
体の蒸着またはスピンコート、ディップコート、ドクタ
ーブレードなどのウェットプロセスにより２段階で成膜
する。このとき、導波路の折れ曲がりによる光の損失を
防ぐために中間クラッド層の厚さを連続的に変化させる
こともできる。また成膜における２段階のプロセスの順
序を逆にしてもよい。中間クラッド層を成膜するための
材料としては、SiO2などの無機物や、蒸着重合による有
機高分子などを用いることができる。
２つの導波路間の中間クラッド層の厚さを変化させるこ
とにより達成できる。このため、中間クラッド層を誘電
体の蒸着またはスピンコート、ディップコート、ドクタ
ーブレードなどのウェットプロセスにより２段階で成膜
する。このとき、導波路の折れ曲がりによる光の損失を
防ぐために中間クラッド層の厚さを連続的に変化させる
こともできる。また成膜における２段階のプロセスの順
序を逆にしてもよい。中間クラッド層を成膜するための
材料としては、SiO2などの無機物や、蒸着重合による有
機高分子などを用いることができる。
【００３７】本発明に従えば、基板上に２層以上の導波
路層を持つ多層型導波路において、中間クラッド層の屈
折率を結合領域では大きく、非結合領域では小さくする
ように２導波路層間に形成した方向性結合器が提供され
る。
路層を持つ多層型導波路において、中間クラッド層の屈
折率を結合領域では大きく、非結合領域では小さくする
ように２導波路層間に形成した方向性結合器が提供され
る。
【００３８】前記した多層型方向性結合器の結合区間の
設定は、２つの導波路間の中間クラッド層の屈折率を変
化させることにより達成できる。このため、中間クラッ
ド層を誘電体の蒸着により２種類のマスクを用いて２段
階で成膜する。また中間クラッド層を感光性色素を含む
一様な膜として成膜したのち、マスクを通して光照射す
ることにより結合領域と非結合領域で屈折率を変化させ
ることができる。クラッド層の材料および作成方法とし
ては、無機誘電体の蒸着、有機高分子のスピンコート、
ディップコートまたは蒸着重合が挙げられる。
設定は、２つの導波路間の中間クラッド層の屈折率を変
化させることにより達成できる。このため、中間クラッ
ド層を誘電体の蒸着により２種類のマスクを用いて２段
階で成膜する。また中間クラッド層を感光性色素を含む
一様な膜として成膜したのち、マスクを通して光照射す
ることにより結合領域と非結合領域で屈折率を変化させ
ることができる。クラッド層の材料および作成方法とし
ては、無機誘電体の蒸着、有機高分子のスピンコート、
ディップコートまたは蒸着重合が挙げられる。
【００３９】本発明に係る第一の高分子非線形材料はポ
リイミド分子鎖の側鎖に非線形光学分子を組み込んで、
側鎖型のポリイミド非線形光学材料としたものである。
このように、ポリイミドと非線形光学分子を結合させる
ことにより、非線形光学分子の濃度を大きくした場合で
も、分子が結晶として析出することがないため、非線形
光学分子の濃度を大きくして、材料の非線形光学効果を
大きくすることができる。また、側鎖型ポリイミドで
は、分子の運動が制限されるため、分散型ポリイミドよ
りもさらに良好な耐熱性が期待される。
リイミド分子鎖の側鎖に非線形光学分子を組み込んで、
側鎖型のポリイミド非線形光学材料としたものである。
このように、ポリイミドと非線形光学分子を結合させる
ことにより、非線形光学分子の濃度を大きくした場合で
も、分子が結晶として析出することがないため、非線形
光学分子の濃度を大きくして、材料の非線形光学効果を
大きくすることができる。また、側鎖型ポリイミドで
は、分子の運動が制限されるため、分散型ポリイミドよ
りもさらに良好な耐熱性が期待される。
【００４０】このような側鎖型ポリイミド非線形光学材
料を作製するためには、非線形光学効果の大きなジアミ
ンまたは２酸無水物が必要であるが、現在このような物
質は入手できない。そこでわれわれは、非線形光学効果
の大きなアゾ色素を、その非線形光学特性を損なうこと
なくジアミンとする合成方法を開発した。
料を作製するためには、非線形光学効果の大きなジアミ
ンまたは２酸無水物が必要であるが、現在このような物
質は入手できない。そこでわれわれは、非線形光学効果
の大きなアゾ色素を、その非線形光学特性を損なうこと
なくジアミンとする合成方法を開発した。
【００４１】本発明に従って、ポリイミドの薄膜を得る
には、例えばジアミンと２酸無水物を混合させて得られ
るポリアミック酸を溶媒に溶かして、スピンコートなど
のウェットプロセスにより製膜後、加熱により脱溶媒お
よび脱水環化する方法と、ジアミンと２酸無水物または
２チオ酸無水物から蒸着重合によりポリアミック酸薄膜
を製膜後、加熱により脱水環化する方法がある。
には、例えばジアミンと２酸無水物を混合させて得られ
るポリアミック酸を溶媒に溶かして、スピンコートなど
のウェットプロセスにより製膜後、加熱により脱溶媒お
よび脱水環化する方法と、ジアミンと２酸無水物または
２チオ酸無水物から蒸着重合によりポリアミック酸薄膜
を製膜後、加熱により脱水環化する方法がある。
【００４２】本発明に係る第二の高分子非線形材料は、
ベンゾシクロブテンを重合して得られる高分子を用いた
非線形光学材料としたものである。このように、ベンゾ
シクロブテンを重合して得られる高分子はガラス転移温
度が 200℃以上と高耐熱性であるため、配向緩和による
特性劣化を抑えることができると考えられる。
ベンゾシクロブテンを重合して得られる高分子を用いた
非線形光学材料としたものである。このように、ベンゾ
シクロブテンを重合して得られる高分子はガラス転移温
度が 200℃以上と高耐熱性であるため、配向緩和による
特性劣化を抑えることができると考えられる。
【００４３】高分子の原材料になるモノマーは、非線形
光学効果を発現する部分と、重合反応をするベンゾシク
ロブテン部分からなる。非線形光学部分としては、大き
な効果を発現できる、アゾベンゼン、スチルベン、トラ
ン、ジアセチレンなどが適している。
光学効果を発現する部分と、重合反応をするベンゾシク
ロブテン部分からなる。非線形光学部分としては、大き
な効果を発現できる、アゾベンゼン、スチルベン、トラ
ン、ジアセチレンなどが適している。
【００４４】本発明に従った方向性結合型光スイッチ
は、例えば２つの導波路または導波路層を接近させて製
作することによって多周期の光の移行が起こるように方
向性結合器を構成し、小さな結合定数変化で光のスイッ
チングを行うことができる。また屈折率変化を起こさせ
る部分を電場配向処理によって非線型光学効果を付与し
たポリマー（例えばジアセチレン化合物を結合したエポ
キシポリマー（1991年秋季応用物理学会学術講演会11ａ
−Ｔ−１））で構成することができる。なお、実際の構
成においては、電場配向処理や屈折率変化を起こさせる
ための電圧印加用に電極を設けるが、これらは基板上に
一対の平行電極として設けてもよいし、基板上と導波路
層上の対向電極としてもよい。
は、例えば２つの導波路または導波路層を接近させて製
作することによって多周期の光の移行が起こるように方
向性結合器を構成し、小さな結合定数変化で光のスイッ
チングを行うことができる。また屈折率変化を起こさせ
る部分を電場配向処理によって非線型光学効果を付与し
たポリマー（例えばジアセチレン化合物を結合したエポ
キシポリマー（1991年秋季応用物理学会学術講演会11ａ
−Ｔ−１））で構成することができる。なお、実際の構
成においては、電場配向処理や屈折率変化を起こさせる
ための電圧印加用に電極を設けるが、これらは基板上に
一対の平行電極として設けてもよいし、基板上と導波路
層上の対向電極としてもよい。
【００４５】本発明に従った多層導波路用方向性結合器
中間クラッド層を誘電体の蒸着またはウェットプロセス
で成膜し、マスクなしで誘電体を結合領域で必要な厚さ
だけ蒸着またはウェットプロセスで成膜し、次いで非結
合領域が開いているマスクを蒸着面に密着させてさらに
誘電体を蒸着せしめることから成る、結合領域と非結合
領域で中間クラッド層の厚さを変化させるか又は中間ク
ラッド層を誘電体の蒸着で成膜し、次いで結合領域が開
いているマスクを蒸着面に密着させて高屈折率誘電体を
必要な厚さだけ蒸着し、非結合領域が開いているマスク
を蒸着面に密着させて低屈折率誘電体を前と同じ厚さだ
け蒸着することからなる、結合領域と非結合領域で中間
クラッド層の屈折率を変化させることによって製造する
ことができる。
中間クラッド層を誘電体の蒸着またはウェットプロセス
で成膜し、マスクなしで誘電体を結合領域で必要な厚さ
だけ蒸着またはウェットプロセスで成膜し、次いで非結
合領域が開いているマスクを蒸着面に密着させてさらに
誘電体を蒸着せしめることから成る、結合領域と非結合
領域で中間クラッド層の厚さを変化させるか又は中間ク
ラッド層を誘電体の蒸着で成膜し、次いで結合領域が開
いているマスクを蒸着面に密着させて高屈折率誘電体を
必要な厚さだけ蒸着し、非結合領域が開いているマスク
を蒸着面に密着させて低屈折率誘電体を前と同じ厚さだ
け蒸着することからなる、結合領域と非結合領域で中間
クラッド層の屈折率を変化させることによって製造する
ことができる。
【００４６】本発明によれば、中間クラッド層を誘電体
の蒸着またはウェットプロセスで成膜するものとし、マ
スクなしで誘電体を結合領域で必要な厚さだけ蒸着また
はスピンコート後、非結合領域が開いているマスクを蒸
着面から離して蒸着面と平行に設置してさらに誘電体を
蒸着することにより、結合領域と非結合領域で中間クラ
ッド層の厚さを連続的に変化させるようにして方向性結
合器を作製することができる。なお、非結合領域が開い
ているマスクを用いて誘電体を蒸着後に、マスクなしで
誘電体を蒸着またはウェットプロセスで成膜することが
でき、或いはこの順序を逆にしてもよい。上記方法にお
いて、結合領域にレジストを塗布後、全面に誘電体を蒸
着またはウェットプロセスにより成膜し、レジストを除
去して結合部分を開けた後に、さらに全面に誘電体を蒸
着またはウェットプロセスにより成膜することができ、
或いは全面に誘電体を成膜した後、非結合部分にレジス
トを塗布し、結合部分をエッチングすることにより結合
部分と非結合部分で厚さを変化させたり、全面に誘電体
を成膜した後、非結合領域にマスクをかぶせ、結合部分
をドライエッチングすることにより結合部分と非結合部
分で厚さを変化させることができる。蒸着誘電体として
は透明無機物（例えば酸化ケイ素（SiO2）、一酸化ケイ
素（SiO)、酸化アルミニウム（Al2O3)、酸化タングステ
ン（WO3)、フッ化カルシウム（CaF2）など）や有機物
（例えばポリイミド、ポリアミド、ポリウレア、ポリア
ゾメチン、エポキシポリマなど）の蒸着重合膜を用いる
ことができるが、前記した本発明の高分子非線形光学材
料を好適に用いることができる。
の蒸着またはウェットプロセスで成膜するものとし、マ
スクなしで誘電体を結合領域で必要な厚さだけ蒸着また
はスピンコート後、非結合領域が開いているマスクを蒸
着面から離して蒸着面と平行に設置してさらに誘電体を
蒸着することにより、結合領域と非結合領域で中間クラ
ッド層の厚さを連続的に変化させるようにして方向性結
合器を作製することができる。なお、非結合領域が開い
ているマスクを用いて誘電体を蒸着後に、マスクなしで
誘電体を蒸着またはウェットプロセスで成膜することが
でき、或いはこの順序を逆にしてもよい。上記方法にお
いて、結合領域にレジストを塗布後、全面に誘電体を蒸
着またはウェットプロセスにより成膜し、レジストを除
去して結合部分を開けた後に、さらに全面に誘電体を蒸
着またはウェットプロセスにより成膜することができ、
或いは全面に誘電体を成膜した後、非結合部分にレジス
トを塗布し、結合部分をエッチングすることにより結合
部分と非結合部分で厚さを変化させたり、全面に誘電体
を成膜した後、非結合領域にマスクをかぶせ、結合部分
をドライエッチングすることにより結合部分と非結合部
分で厚さを変化させることができる。蒸着誘電体として
は透明無機物（例えば酸化ケイ素（SiO2）、一酸化ケイ
素（SiO)、酸化アルミニウム（Al2O3)、酸化タングステ
ン（WO3)、フッ化カルシウム（CaF2）など）や有機物
（例えばポリイミド、ポリアミド、ポリウレア、ポリア
ゾメチン、エポキシポリマなど）の蒸着重合膜を用いる
ことができるが、前記した本発明の高分子非線形光学材
料を好適に用いることができる。
【００４７】本発明によれば、非結合領域が開いている
マスクを用いて低屈折率誘電体を蒸着後に、結合領域が
開いているマスクを用いて高屈折率誘電体を蒸着しても
よいし、またこの順序を逆にしてもよい。或いは非結合
領域が開いているマスクを用いて低屈折率誘電体を蒸着
後に、マスクなしで高屈折率誘電体を蒸着またはスピン
コート、ディップコートにより成膜することもでき、更
に結合領域にレジストを塗布後、全面に低屈折率誘電体
を蒸着またはスピンコート、ディップコートにより成膜
し、レジストを除去して結合領域を開けた後、高屈折率
誘電体を蒸着またはスピンコート、ディップコートによ
り成膜してもよい。なお、中間クラッド層を感光性分子
を含む誘電体とし、結合領域と非結合領域全体に必要な
厚さに成膜後、非結合領域が開いているマスクを通して
光照射し、非結合領域の感光性分子の光反応により屈折
率を低下させ、結合領域と非結合領域で中間クラッド層
の屈折率を変化させるようにした方向性結合器を作製す
ることもできる。この場合に、中間クラッド層を感光性
分子を含む誘電体とし、結合領域と非結合領域全体に必
要な厚さに成膜後、結合領域が開いているマスクを通し
て光照射し、結合領域の感光性分子の光反応により屈折
率を増大させ、結合領域と非結合領域で中間クラッド層
の屈折率を変化させるような方向性結合器を作製するこ
ともできる。上記誘電体としては前記した透明無機物を
用いることができ、中間クラッド層は前記した本発明に
係る高分子非線形材料を好適に用いることができる。
マスクを用いて低屈折率誘電体を蒸着後に、結合領域が
開いているマスクを用いて高屈折率誘電体を蒸着しても
よいし、またこの順序を逆にしてもよい。或いは非結合
領域が開いているマスクを用いて低屈折率誘電体を蒸着
後に、マスクなしで高屈折率誘電体を蒸着またはスピン
コート、ディップコートにより成膜することもでき、更
に結合領域にレジストを塗布後、全面に低屈折率誘電体
を蒸着またはスピンコート、ディップコートにより成膜
し、レジストを除去して結合領域を開けた後、高屈折率
誘電体を蒸着またはスピンコート、ディップコートによ
り成膜してもよい。なお、中間クラッド層を感光性分子
を含む誘電体とし、結合領域と非結合領域全体に必要な
厚さに成膜後、非結合領域が開いているマスクを通して
光照射し、非結合領域の感光性分子の光反応により屈折
率を低下させ、結合領域と非結合領域で中間クラッド層
の屈折率を変化させるようにした方向性結合器を作製す
ることもできる。この場合に、中間クラッド層を感光性
分子を含む誘電体とし、結合領域と非結合領域全体に必
要な厚さに成膜後、結合領域が開いているマスクを通し
て光照射し、結合領域の感光性分子の光反応により屈折
率を増大させ、結合領域と非結合領域で中間クラッド層
の屈折率を変化させるような方向性結合器を作製するこ
ともできる。上記誘電体としては前記した透明無機物を
用いることができ、中間クラッド層は前記した本発明に
係る高分子非線形材料を好適に用いることができる。
【００４８】
【作用】本発明によれば、非線形光学効果及び耐熱性の
両者に優れた特定の高分子非線形材料が提供される。ま
た、本発明によれば、中間クラッド層の厚さを小さくし
たり、又は中間クラッド層の屈折率を大きくすることに
よって、多層型方向性結合器においても結合長の所望の
設定が可能となる。
両者に優れた特定の高分子非線形材料が提供される。ま
た、本発明によれば、中間クラッド層の厚さを小さくし
たり、又は中間クラッド層の屈折率を大きくすることに
よって、多層型方向性結合器においても結合長の所望の
設定が可能となる。
【００４９】
【実施例】以下、実施例に従って、本発明を更に詳しく
説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定する
ものでないことはいうまでもない。
説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定する
ものでないことはいうまでもない。
【００５０】実施例１ 式（Ｘ）：
【００５１】
【化１３】
【００５２】の非線形光学効果を有するＮ，Ｎ−ビス
（４−アミノフェニル）−４−（４−ニトロフェニルア
ゾ）アニリンを図３、４及び５に示す経路及び手順で合
成した。得られたジアミンのIRスペクトルを図６に示
す。
（４−アミノフェニル）−４−（４−ニトロフェニルア
ゾ）アニリンを図３、４及び５に示す経路及び手順で合
成した。得られたジアミンのIRスペクトルを図６に示
す。
【００５３】次に上で得た式（Ｘ）のジアミン化合物と
式（XI）の化合物とから図７に示すような経路でポリイ
ミドを合成した。
式（XI）の化合物とから図７に示すような経路でポリイ
ミドを合成した。
【００５４】
【化１４】
【００５５】化合物（Ｘ） 0.148ｇ(0.00031mol)及び化
合物（XI） 0.067ｇ(0.00031mol)をＮ，Ｎ−ジメチルア
セトアミド 1.5ｇに溶解し、室温で６時間攪拌した。そ
の後、メタノール中に投入して沈澱させ、濾取、乾燥し
てポリアミック酸を得た。このポリアミック酸の15wt%
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド溶液を、透明ITO 電極付
きのガラス基板上に1000rpm 、30ｓでスピンコートして
成膜した。この基板をコロナ帯電（ワイヤ電圧６kV、ワ
イヤ−基板間10mm）させながら、室温から 230℃まで４
℃/minで昇温したのち、 230℃で１時間加熱し、４℃/m
inで室温まで降温して、分子を配向させるとともにポリ
イミド化した。この膜上に金の電極を蒸着したのち、反
射法(C.C.Teng and H.T.Man, Appl.Phys.Lett.56,1734
(1990))により電気光学係数（ｒ）を測定したところ、
ｒ33＝６pm/Vが得られた。試料を加熱してｒの時間変化
を測定したところ、 150℃で３時間の加熱処理後もｒ33
の低下はみられず、高耐熱の非線形光学材料が得られた
ことがわかった。
合物（XI） 0.067ｇ(0.00031mol)をＮ，Ｎ−ジメチルア
セトアミド 1.5ｇに溶解し、室温で６時間攪拌した。そ
の後、メタノール中に投入して沈澱させ、濾取、乾燥し
てポリアミック酸を得た。このポリアミック酸の15wt%
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド溶液を、透明ITO 電極付
きのガラス基板上に1000rpm 、30ｓでスピンコートして
成膜した。この基板をコロナ帯電（ワイヤ電圧６kV、ワ
イヤ−基板間10mm）させながら、室温から 230℃まで４
℃/minで昇温したのち、 230℃で１時間加熱し、４℃/m
inで室温まで降温して、分子を配向させるとともにポリ
イミド化した。この膜上に金の電極を蒸着したのち、反
射法(C.C.Teng and H.T.Man, Appl.Phys.Lett.56,1734
(1990))により電気光学係数（ｒ）を測定したところ、
ｒ33＝６pm/Vが得られた。試料を加熱してｒの時間変化
を測定したところ、 150℃で３時間の加熱処理後もｒ33
の低下はみられず、高耐熱の非線形光学材料が得られた
ことがわかった。
【００５６】実施例２ 式（XII)：
【００５７】
【化１５】
【００５８】のキシレン溶液（30tw%)として、透明ITO
電極付きのガラス基板上に1500rpm 、30ｓでスピンコー
トして成膜した。この基板をコロナ帯電（ワイヤ電圧６
kV、ワイヤ−基板間10mm）させながら、室温から 230℃
まで４℃/minで昇温したのち、230℃で１時間加熱して
重合させ、４℃/minで室温まで降温して、分子を配向さ
せた。この膜上に金の電極を蒸着したのち、反射法によ
り電気光学係数（ｒ）を測定したところ、ｒ＝３pm/Vが
得られた。試料を 100℃で１時間加熱してｒの時間変化
を測定したところ、ほとんどのｒの低下はみられず、高
耐熱の非線形光学材料が得られたことがわかった。
電極付きのガラス基板上に1500rpm 、30ｓでスピンコー
トして成膜した。この基板をコロナ帯電（ワイヤ電圧６
kV、ワイヤ−基板間10mm）させながら、室温から 230℃
まで４℃/minで昇温したのち、230℃で１時間加熱して
重合させ、４℃/minで室温まで降温して、分子を配向さ
せた。この膜上に金の電極を蒸着したのち、反射法によ
り電気光学係数（ｒ）を測定したところ、ｒ＝３pm/Vが
得られた。試料を 100℃で１時間加熱してｒの時間変化
を測定したところ、ほとんどのｒの低下はみられず、高
耐熱の非線形光学材料が得られたことがわかった。
【００５９】実施例３ Al線状電極（幅10μm)つきの熱酸化シリコン基板上に、
SiO2を２μm ＥＢ蒸着し、その上に化合物（Ｘ）と化合
物（XI）の反応により得られるポリアミック酸をスピン
コートし、 250℃、２時間の加熱により膜厚 1.5μm の
ポリイミド膜を製膜した。更にSiO2のＥＢ蒸着とポリイ
ミド膜の製膜およびAl電極の作成により図８のような構
造の多層導波路を作成した。次にポーリング (100MV/m,
250℃,1h) を行ない、ポリイミド膜に電気光学効果特
性を付与するとともに、分子の配向による屈折率変化に
よってチャネル型導波路化した。Si基板の劈開によりチ
ャネル型導波路部分を15mm取り出し、端面の一方の導波
路へ膜面に垂直な偏光の半導体レーザ光(1.3μm)を入射
した。このとき、電極に電圧を印加すると、２つの導波
路からの出射光強度が図９のように変化した。このよう
にして多層型方向性結合器において電場印加による光の
スイッチングが行われた。また、この試料を150℃、２
ｈの加熱処理後に、再び上記の光スイッチングの実験を
行ったところ、図９と同じ結果が得られ、ポリイミドの
電気光学効果における耐熱性が示された。
SiO2を２μm ＥＢ蒸着し、その上に化合物（Ｘ）と化合
物（XI）の反応により得られるポリアミック酸をスピン
コートし、 250℃、２時間の加熱により膜厚 1.5μm の
ポリイミド膜を製膜した。更にSiO2のＥＢ蒸着とポリイ
ミド膜の製膜およびAl電極の作成により図８のような構
造の多層導波路を作成した。次にポーリング (100MV/m,
250℃,1h) を行ない、ポリイミド膜に電気光学効果特
性を付与するとともに、分子の配向による屈折率変化に
よってチャネル型導波路化した。Si基板の劈開によりチ
ャネル型導波路部分を15mm取り出し、端面の一方の導波
路へ膜面に垂直な偏光の半導体レーザ光(1.3μm)を入射
した。このとき、電極に電圧を印加すると、２つの導波
路からの出射光強度が図９のように変化した。このよう
にして多層型方向性結合器において電場印加による光の
スイッチングが行われた。また、この試料を150℃、２
ｈの加熱処理後に、再び上記の光スイッチングの実験を
行ったところ、図９と同じ結果が得られ、ポリイミドの
電気光学効果における耐熱性が示された。
【００６０】実施例４ 熱酸化膜つきSiウエハー上にコア層として化合物（Ｘ）
と化合物（XI）の反応により得られるポリアミック酸の
スピンコートおよび 250℃、２時間の加熱によりポリイ
ミド膜（膜厚 1.5μm)を製膜後、ウエハーから１mmの間
隔をあけて結合領域が開いたマスクをおき、SiO2をＥＢ
蒸着し、さらにマスクなしでSiO2膜を１μm ＥＢ蒸着し
た。このときの膜厚変化の様子をαステップにより測定
したところ、図10のようになった。この上に下層と同じ
ポリイミド膜を 1.5μm 製膜し、さらに上方バッファー
層としてSiO2膜を蒸着することにより、結合長が制御さ
れた多層型方向性結合器が得られた。
と化合物（XI）の反応により得られるポリアミック酸の
スピンコートおよび 250℃、２時間の加熱によりポリイ
ミド膜（膜厚 1.5μm)を製膜後、ウエハーから１mmの間
隔をあけて結合領域が開いたマスクをおき、SiO2をＥＢ
蒸着し、さらにマスクなしでSiO2膜を１μm ＥＢ蒸着し
た。このときの膜厚変化の様子をαステップにより測定
したところ、図10のようになった。この上に下層と同じ
ポリイミド膜を 1.5μm 製膜し、さらに上方バッファー
層としてSiO2膜を蒸着することにより、結合長が制御さ
れた多層型方向性結合器が得られた。
【００６１】実施例５ 熱酸化膜つきSiウエハー上にコア層として化合物（Ｘ）
と化合物（XI）の反応により得られるポリアミック酸の
スピンコートおよび 250℃、２時間の加熱によりポリイ
ミド膜（膜厚 1.5μm)を製膜後、ウエハー上に方向性結
合器の結合部分だけが閉じているマスクを密着させてSi
O2（ｎ＝1.48）を１μm ＥＢ蒸着し、更に方向性結合器
の結合部分だけが開いているマスクを密着させてAl2O
3(ｎ＝1.63）を１μm ＥＢ蒸着した。この上に下層と同
じポリイミド膜を 1.5μm 製膜し、さらに上方バッファ
ー層としてSiO2膜を蒸着することにより、２本のコア層
が、屈折率の大きいAl2O3 クラッド部分では結合し、屈
折率の小さいSiO2クラッド部分では結合しないような結
合長が制御された多層型方向性結合器が得られた。
と化合物（XI）の反応により得られるポリアミック酸の
スピンコートおよび 250℃、２時間の加熱によりポリイ
ミド膜（膜厚 1.5μm)を製膜後、ウエハー上に方向性結
合器の結合部分だけが閉じているマスクを密着させてSi
O2（ｎ＝1.48）を１μm ＥＢ蒸着し、更に方向性結合器
の結合部分だけが開いているマスクを密着させてAl2O
3(ｎ＝1.63）を１μm ＥＢ蒸着した。この上に下層と同
じポリイミド膜を 1.5μm 製膜し、さらに上方バッファ
ー層としてSiO2膜を蒸着することにより、２本のコア層
が、屈折率の大きいAl2O3 クラッド部分では結合し、屈
折率の小さいSiO2クラッド部分では結合しないような結
合長が制御された多層型方向性結合器が得られた。
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に従えば非
線形光学効果及び耐熱性の両者に優れた高分子非線形光
学材料が提供され、また２つの直接した導波路のコア部
分又はクラッド部分の屈折率を変化させて導波路間の結
合定数を変化させるので光のスイッチングが効果的に行
え、また多層型導波路において中間クラッド層の厚さ又
は屈折率を非結合領域と結合領域とで変えることによっ
て２導波路間に方向性結合器を構成するので多層型導波
路に使用するのに適した方向性結合器を得ることができ
る。
線形光学効果及び耐熱性の両者に優れた高分子非線形光
学材料が提供され、また２つの直接した導波路のコア部
分又はクラッド部分の屈折率を変化させて導波路間の結
合定数を変化させるので光のスイッチングが効果的に行
え、また多層型導波路において中間クラッド層の厚さ又
は屈折率を非結合領域と結合領域とで変えることによっ
て２導波路間に方向性結合器を構成するので多層型導波
路に使用するのに適した方向性結合器を得ることができ
る。
【図１】図１は方向性結合器の構成を概念的に示した図
面である。
面である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）はコア又はクラッド部分
の屈折率を変化させた本発明の方向性光結合器における
光線の進行の様子を示す図面である。
の屈折率を変化させた本発明の方向性光結合器における
光線の進行の様子を示す図面である。
【図３】実施例１の原料ジアミンの合成方法を示す経路
図である。
図である。
【図４】実施例１の原料ジアミンの合成方法（前半）を
具体的に示す図面である。
具体的に示す図面である。
【図５】実施例１の原料ジアミンの合成方法（後半）を
具体的に示す図面である。
具体的に示す図面である。
【図６】実施例１で合成したジアミンのIRスペクトル図
である。
である。
【図７】実施例１のポリイミドの合成ルートを示す図面
である。
である。
【図８】実施例３の多層導波路の構造を示す図面であ
る。
る。
【図９】実施例３の図８に示した構成の多層導波路にお
ける印加電圧と出射光強度との関係を示すグラフ図であ
る。
ける印加電圧と出射光強度との関係を示すグラフ図であ
る。
【図１０】実施例５における基板上の膜厚変化の状況を
示すグラフ図である。
示すグラフ図である。
１、１′…導波路 ２…光 ３…クラッド ４…基板 ５…コア ６…電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 6/12 Ｄ 9018−2Ｋ Ｇ０２Ｆ 1/313 Ｈ 9316−2Ｋ (72)発明者 松浦 東 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 早野 智明 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内
Claims (18)
- 【請求項１】 非線形光学効果を有する部分で置換され
た、ジアミン及び／又は２酸無水物もしくは２チオ酸無
水物から得られるポリイミドから成る非線形光学材料。 - 【請求項２】 ジアミンが式（Ｉ）： 【化１】 の構造を有する請求項１に記載の材料。
- 【請求項３】 ２酸無水物が式（II）： 【化２】 の構造を有する請求項１又は２に記載の材料。
- 【請求項４】 ２チオ酸無水物が式（III)： 【化３】 の構造を有する請求項１又は２に記載の材料。
- 【請求項５】 ジアミンと２酸無水物とを反応させてポ
リアミック酸を得、これを基板上に適用して被膜を形成
せしめ、次にこの被膜を電場を印加しながら加熱するこ
とから成るポリイミドからなる非線形光学材料の製造方
法。 - 【請求項６】 ジアミンと２酸無水物とを反応させてポ
リアミック酸を得、これを基板上に適用して被膜を形成
せしめ、この被膜に加熱処理または脱水処理を施してポ
リイミド膜とし、これを電場を印加しながら加熱して得
られるポリイミドから成る非線形光学材料の製造方法。 - 【請求項７】 ジアミンと２酸無水物または２チオ酸無
水物とをチャンバー中で昇華させて基板上で蒸着重合さ
せてポリアミック酸を得、これを電場印加下に加熱する
ことから成るポリイミドからなる非線形光学材料の製造
方法。 - 【請求項８】 ジアミンと２酸無水物または２チオ酸無
水物とをチャンバー内で昇華させて基板上で蒸着重合さ
せてポリアミック酸を得、この被膜に加熱処理または脱
水処理を施してポリイミド膜とし、これを電場を印加し
ながら加熱して得られるポリイミドから成る非線形光学
材料の製造方法。 - 【請求項９】 ジアミンと２酸無水物または２チオ酸無
水物をチャンバー中で昇華させて電場印加下、基板上で
蒸着重合させてポリアミック酸を得、これを電場印加下
に加熱することから成るポリイミドからなる非線形光学
材料の製造方法。 - 【請求項１０】 非線形光学効果を有する部分で置換さ
れたベンゾシクロブテン構造を有する分子から得られる
式（IV）の高分子非線形光学材料。 【化４】 - 【請求項１１】 式（IV）における非線形光学効果を有
する部分Ｚが式（Ｖ）のアゾベンゼン構造、式（VI）の
スチルベン構造、式（VII)のトラン構造及び式（VIII）
のジアセチレン構造の中から選ばれた少なくとも一種の
ベンゼン環に結合手を有する残基である請求項９に記載
の非線形光学材料。 【化５】 - 【請求項１２】 前記ドナー基Ｄが−NR1R2 （式中、Ｒ
1 及びＲ2 は独立に水素又は炭素数１〜４の直鎖もしく
は分岐鎖のアルキル基を示す）であり、前記アクセプタ
基Ａが−NO2 、−CN又はジシアノビニル基である請求項
10に記載の材料。 - 【請求項１３】 式（IX）のベンゾシクロブテン構造を
有するモノマー分子を開環重合させることからなる前記
式（IV）の高分子非線形光学材料の製造方法。 【化６】 - 【請求項１４】 式（IX）のベンゾシクロブテン構造を
有するモノマー分子をチャンバー中で昇華させて基板上
に蒸着重合させて成膜する請求項13に記載の方法。 - 【請求項１５】 導波路のコア部分および／又はクラッ
ド部分の屈折率を、請求項１〜４及び請求項10〜12のい
ずれか１項に係る非線形光学材料の電気光学効果、３次
非線形光学効果又は熱光学効果により変化させる非線形
光学デバイス。 - 【請求項１６】 導波路のコア部分および／又はクラッ
ド部分を、請求項１〜４及び請求項10〜12のいずれか１
項に係る非線形光学材料を用いて作成した光導波路デバ
イス。 - 【請求項１７】 ２つの近接した導波路のコア部分およ
び／又はクラッド部分の屈折率を、請求項１〜４及び請
求項８〜10のいずれか１項に係る非線形光学材料の電気
光学効果、３次非線形光学効果又は熱光学効果により変
化させ、導波路間の結合定数を変化させることにより光
のスイッチングを行う方向性結合型光スイッチ。 - 【請求項１８】 ２層以上の導波路を基板上に積層した
多層型導波路の隣接する導波路間において方向性結合型
光スイッチを構成する請求項17に記載の光スイッチ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5155418A JPH06175172A (ja) | 1992-07-13 | 1993-06-25 | 非線形光学材料、その製造方法並びにそれを用いた非線形光学デバイス及び方向性結合型光スイッチ |
| US08/088,649 US5459232A (en) | 1992-07-13 | 1993-07-09 | Nonlinear optical material, process of production of same, and nonlinear optical device and directional coupling type optical switch using same |
| US08/462,597 US5612449A (en) | 1992-07-13 | 1995-06-05 | Nonlinear optical material, process of production of same, and nonlinear optical device and directional coupling type optical switch using same |
| US08/463,853 US5594093A (en) | 1992-07-13 | 1995-06-05 | Nonlinear optical material and nonlinear optical device and directional coupling type optical switch using same |
| US08/471,522 US5659010A (en) | 1992-07-13 | 1995-06-06 | Nonlinear optical material, process of production of same, and nonlinear optical device and directional coupling type optical switch using same |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-184895 | 1992-07-13 | ||
| JP18489592 | 1992-07-13 | ||
| JP5155418A JPH06175172A (ja) | 1992-07-13 | 1993-06-25 | 非線形光学材料、その製造方法並びにそれを用いた非線形光学デバイス及び方向性結合型光スイッチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06175172A true JPH06175172A (ja) | 1994-06-24 |
Family
ID=26483434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5155418A Withdrawn JPH06175172A (ja) | 1992-07-13 | 1993-06-25 | 非線形光学材料、その製造方法並びにそれを用いた非線形光学デバイス及び方向性結合型光スイッチ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US5459232A (ja) |
| JP (1) | JPH06175172A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US7103252B2 (en) | 2001-10-25 | 2006-09-05 | Fujitsu Limited | Optical waveguide and fabricating method thereof |
| JP2007025145A (ja) * | 2005-07-14 | 2007-02-01 | Fujitsu Ltd | 光モジュール及び光導波路部品の実装ずれ補償方法 |
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| US6845184B1 (en) | 1998-10-09 | 2005-01-18 | Fujitsu Limited | Multi-layer opto-electronic substrates with electrical and optical interconnections and methods for making |
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