JPH06222234A - 光導波路とその製造方法 - Google Patents
光導波路とその製造方法Info
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- JPH06222234A JPH06222234A JP30161493A JP30161493A JPH06222234A JP H06222234 A JPH06222234 A JP H06222234A JP 30161493 A JP30161493 A JP 30161493A JP 30161493 A JP30161493 A JP 30161493A JP H06222234 A JPH06222234 A JP H06222234A
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- JP
- Japan
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- polysilane
- optical waveguide
- core
- refractive index
- linear
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- Pending
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Silicon Polymers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 Si系の光導波路であって、製造が容易で、
集積化が向上できる光導波路を提供する。 【構成】 コア12に直鎖状のポリシランを使用した。
これにより、ポリシランの製造が容易であり、可視光領
域で優れた伝搬特性を有しており、さらに1μm以下の
光導波路が可能であるため集積化が向上できる。
集積化が向上できる光導波路を提供する。 【構成】 コア12に直鎖状のポリシランを使用した。
これにより、ポリシランの製造が容易であり、可視光領
域で優れた伝搬特性を有しており、さらに1μm以下の
光導波路が可能であるため集積化が向上できる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光回路に用いられる光
導波路とその製造方法に関する。
導波路とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】光回路は、電子回路と同様に将来的には
集積化が必要となる。そのため、OEIC(オプトロエ
レクトロニクスIC)に代表される光集積回路の開発が
進められている。
集積化が必要となる。そのため、OEIC(オプトロエ
レクトロニクスIC)に代表される光集積回路の開発が
進められている。
【0003】その中でも、光デバイスの小型化や、他の
光デバイスとの接続において重要な光導波路の集積化が
ある。現在においてはこの光導波路としては、光ファイ
バやLiNbO3を用いたものが主流である。
光デバイスとの接続において重要な光導波路の集積化が
ある。現在においてはこの光導波路としては、光ファイ
バやLiNbO3を用いたものが主流である。
【0004】しかし、光ファイバーは、遠距離に光を伝
える場合には都合がよいが、光集積回路のような小型光
デバイスにおいては、その接続に難点がありこれに使用
するのは不向きである。また、LiNbO3系光導波路
を考えると、現在の光源としてGaAsであり、受光素
子がSiである点を考慮すると、その材料がそれぞれ異
なりデバイスシステムとしては得策でない。
える場合には都合がよいが、光集積回路のような小型光
デバイスにおいては、その接続に難点がありこれに使用
するのは不向きである。また、LiNbO3系光導波路
を考えると、現在の光源としてGaAsであり、受光素
子がSiである点を考慮すると、その材料がそれぞれ異
なりデバイスシステムとしては得策でない。
【0005】そのため、光源にGaAsを用い、電子集
積回路技術の応用ができるSi系の光導波路が望まれて
いる。このような光導波路の例としては、「Polymers fo
r Lightwave and Integrated Optics」(Marcel Dekken,I
nc,New York,1991) に記載されているように、架橋より
なるポリシラン(ポリシリン)で形成されたものがあ
る。
積回路技術の応用ができるSi系の光導波路が望まれて
いる。このような光導波路の例としては、「Polymers fo
r Lightwave and Integrated Optics」(Marcel Dekken,I
nc,New York,1991) に記載されているように、架橋より
なるポリシラン(ポリシリン)で形成されたものがあ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記架
橋よりなるポリシランの光導波路であると下記のような
問題がある。
橋よりなるポリシランの光導波路であると下記のような
問題がある。
【0007】 架橋よりなるポリシランの材料が高価
である。
である。
【0008】 架橋よりなるポリシランは、600n
m付近まで吸収があり、伝搬損失の波長域が大きい。
m付近まで吸収があり、伝搬損失の波長域が大きい。
【0009】 架橋よりなるポリシランの製造方法と
しては、アルカリ金属を用いてトリクロロシラン類を脱
塩素縮合される方法(キッピング法)が知られている
が、この方法であると超音波の照射したり(J.Am.Chem.S
oc.,110,124(1988)) 、クラウンエーテルを添加したり
することが必要であり(Macromolecules,23,3423(199
0))、製造が困難である。
しては、アルカリ金属を用いてトリクロロシラン類を脱
塩素縮合される方法(キッピング法)が知られている
が、この方法であると超音波の照射したり(J.Am.Chem.S
oc.,110,124(1988)) 、クラウンエーテルを添加したり
することが必要であり(Macromolecules,23,3423(199
0))、製造が困難である。
【0010】 同じ架橋構造のものが得にくい。
【0011】 集積化に難点がある。
【0012】そこで、本発明は、Si系の光導波路であ
って、その光導波路の製造が容易で、集積化が向上でき
る光導波路とその製造方法を提供するものである。
って、その光導波路の製造が容易で、集積化が向上でき
る光導波路とその製造方法を提供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段と作用】本発明の請求項1
の光導波路は、コアに直鎖状のポリシランを使用したも
のである。
の光導波路は、コアに直鎖状のポリシランを使用したも
のである。
【0014】直鎖状のポリシランとしては、下記のよう
なものである。
なものである。
【0015】
【化1】 但し、式中のRは、水素原子、炭素数1〜14のアルキ
ル基、アリ―ル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、ア
ミノ基、シリル基またはその誘導体を示し、nは、10
〜10000程度である。また、上記ポリマーで、Si
の全部または一部がGeであるポリマーでもよい。な
お、これらのポリマーは、公知であり、それぞれの構造
単位を有するモノマーを原料として、公知の方法により
製造される。より具体的には、アルカリ金属の存在下に
クロロシラン類を脱塩素重縮合させる方法(キッピング
法 J.Am.Chem.Soc.,103,7352(1981))、電極還元により
クロロシラン類を脱塩素重縮合させる方法(J.Am.Chem.S
oc.,Chem.Commun.,1160(1990))、金属触媒の存在下にヒ
ドロシラン類を脱水素重縮合させる方法(J.Am.Chem.So
c.,108,4059(1986)) 、ビフェニルなどで架橋されたジ
シレンのアニオン重合による方法(J.Am.Chem.Soc.,111,
7641(1986))、環状シラン類の開環重合による方法(特開
平5−170913号)などが例示される。
ル基、アリ―ル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、ア
ミノ基、シリル基またはその誘導体を示し、nは、10
〜10000程度である。また、上記ポリマーで、Si
の全部または一部がGeであるポリマーでもよい。な
お、これらのポリマーは、公知であり、それぞれの構造
単位を有するモノマーを原料として、公知の方法により
製造される。より具体的には、アルカリ金属の存在下に
クロロシラン類を脱塩素重縮合させる方法(キッピング
法 J.Am.Chem.Soc.,103,7352(1981))、電極還元により
クロロシラン類を脱塩素重縮合させる方法(J.Am.Chem.S
oc.,Chem.Commun.,1160(1990))、金属触媒の存在下にヒ
ドロシラン類を脱水素重縮合させる方法(J.Am.Chem.So
c.,108,4059(1986)) 、ビフェニルなどで架橋されたジ
シレンのアニオン重合による方法(J.Am.Chem.Soc.,111,
7641(1986))、環状シラン類の開環重合による方法(特開
平5−170913号)などが例示される。
【0016】上記構成の光導波路であると、コアに直鎖
状のポリシランを使用していることにより、ポリシラン
の製造が容易であり、可視光領域で優れた伝搬特性を有
しており、さらに1μm以下の光導波路が可能であるた
め集積化が向上できる。
状のポリシランを使用していることにより、ポリシラン
の製造が容易であり、可視光領域で優れた伝搬特性を有
しており、さらに1μm以下の光導波路が可能であるた
め集積化が向上できる。
【0017】請求項2の光導波路の製造方法は、直鎖状
のポリシランを、この直鎖状のポリシランより屈折率の
小さい基板状に積層し、前記ポリシランのコアに該当す
る箇所にマスクを施し、前記ポリシランに光を照射して
前記マスクを施していない箇所をクラッドとして屈折率
を変化させる。
のポリシランを、この直鎖状のポリシランより屈折率の
小さい基板状に積層し、前記ポリシランのコアに該当す
る箇所にマスクを施し、前記ポリシランに光を照射して
前記マスクを施していない箇所をクラッドとして屈折率
を変化させる。
【0018】そして、必要であれば、請求項3記載のよ
うに、直鎖状のポリシランを、この直鎖状のポリシラン
より屈折率の小さい基板状に積層し、前記ポリシランの
コアに該当する箇所にマスクを施し、前記ポリシランに
光を照射して前記マスクを施していない箇所をクラッド
として屈折率を変化させ、その上部にコアより屈折率の
小さい材料を積層してもよい。
うに、直鎖状のポリシランを、この直鎖状のポリシラン
より屈折率の小さい基板状に積層し、前記ポリシランの
コアに該当する箇所にマスクを施し、前記ポリシランに
光を照射して前記マスクを施していない箇所をクラッド
として屈折率を変化させ、その上部にコアより屈折率の
小さい材料を積層してもよい。
【0019】基板としては、直鎖状のポリシランより屈
折率が小さければ、特に限定されずポリシロキサンやポ
リイミド等がある。また、直鎖状のポリシランの変化す
る屈折率は、光照射量で決定されるが、基板の屈折率と
同じにするのが好ましい。
折率が小さければ、特に限定されずポリシロキサンやポ
リイミド等がある。また、直鎖状のポリシランの変化す
る屈折率は、光照射量で決定されるが、基板の屈折率と
同じにするのが好ましい。
【0020】本発明の請求項4の光導波路の製造方法
は、直鎖状のポリシランのコアに該当する箇所にマスク
を施し、前記ポリシランに光を照射して前記マスクを施
していない箇所をクラッドとして屈折率を変化させる。
は、直鎖状のポリシランのコアに該当する箇所にマスク
を施し、前記ポリシランに光を照射して前記マスクを施
していない箇所をクラッドとして屈折率を変化させる。
【0021】そして、必要であれば請求項5のように、
直鎖状のポリシランのコアに該当する箇所にマスクを施
し、前記ポリシランに光を照射して前記マスクを施して
いない箇所をクラッドとして屈折率を変化させ、その上
部にコアより屈折率の小さい材料を積層する。
直鎖状のポリシランのコアに該当する箇所にマスクを施
し、前記ポリシランに光を照射して前記マスクを施して
いない箇所をクラッドとして屈折率を変化させ、その上
部にコアより屈折率の小さい材料を積層する。
【0022】上記4つの製造方法において、照射する光
源としては、ポリシランを変化させる波長域の光源であ
れば、特に限定されないが、KrF,XeCl,ArF
等のエキシマレーザ、N2 レーザ、水銀ランプ(Deep U
V)等が例示される。
源としては、ポリシランを変化させる波長域の光源であ
れば、特に限定されないが、KrF,XeCl,ArF
等のエキシマレーザ、N2 レーザ、水銀ランプ(Deep U
V)等が例示される。
【0023】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。
明する。
【0024】図1は、本発明の一実施例を示す光導波路
10の斜視図である。
10の斜視図である。
【0025】符号12は、光導波路10のコアである。
コア12は、メチルフェニルポリシランよりなり、屈折
率nは、ヘリウム・ネオンの波長(632.8nm)に
対して1.65である。また、伝搬特性は、吸収係数α
0 が他の材料に比べて小さいため高分子中でも非常に
優れている。例えば、可視域において伝送損失1dB/
km以下が可能である。メチルフェニルポリシランは、
下記のような構造を有している。
コア12は、メチルフェニルポリシランよりなり、屈折
率nは、ヘリウム・ネオンの波長(632.8nm)に
対して1.65である。また、伝搬特性は、吸収係数α
0 が他の材料に比べて小さいため高分子中でも非常に
優れている。例えば、可視域において伝送損失1dB/
km以下が可能である。メチルフェニルポリシランは、
下記のような構造を有している。
【0026】
【化2】 また、コア12には、下記のようなシクロヘキシルメチ
ルポリシランを使用してもよい。屈折率nは、ヘリウム
・ネオンの波長(632.8nm)に対して1.57で
ある。
ルポリシランを使用してもよい。屈折率nは、ヘリウム
・ネオンの波長(632.8nm)に対して1.57で
ある。
【0027】
【化3】 符号14は、光導波路10のクラッドであって、ポリシ
ロキサンより形成されている。ポリシロキサンの屈折率
nは、ヘリウム・ネオンの波長(632.8nm)に対
して1.47である。
ロキサンより形成されている。ポリシロキサンの屈折率
nは、ヘリウム・ネオンの波長(632.8nm)に対
して1.47である。
【0028】上記構成の光導波路10であると、コア1
2とクラッド14との屈折率の差が大きいため、幅Wの
狭い光導波路10が実現できる。例えば、ヘリウム・ネ
オンの波長における単一モード導波路のためには、下記
のような条件が満たされなければならない。
2とクラッド14との屈折率の差が大きいため、幅Wの
狭い光導波路10が実現できる。例えば、ヘリウム・ネ
オンの波長における単一モード導波路のためには、下記
のような条件が満たされなければならない。
【0029】
【数1】 上式は、ステップ型三次元導波路のものであり、λは波
長を示し、nはクラッドの屈折率を示し、Δnは、屈折
率差を示している。
長を示し、nはクラッドの屈折率を示し、Δnは、屈折
率差を示している。
【0030】そして、コアの幅Wとコアの高さTとの比
率を仮に2(すなわち、W/T=2)として、従来技術
で記載したLiNbO3系導波路、ポリシリン系(架橋
したポリシラン)の導波路、メチルフェニルポリシラン
の光導波路及びシクロヘキシルメチルポリシランの光導
波路におけるコアの幅Wと高さTの寸法を図2の表に示
した。
率を仮に2(すなわち、W/T=2)として、従来技術
で記載したLiNbO3系導波路、ポリシリン系(架橋
したポリシラン)の導波路、メチルフェニルポリシラン
の光導波路及びシクロヘキシルメチルポリシランの光導
波路におけるコアの幅Wと高さTの寸法を図2の表に示
した。
【0031】図2より明らかなように、本実施例の2つ
の光導波路10の場合には、従来のものとは異なり、1
μm以下の光導波路が形成できる。そのため、高集積化
が容易で、シリコン系での集積回路化にもつながる。
の光導波路10の場合には、従来のものとは異なり、1
μm以下の光導波路が形成できる。そのため、高集積化
が容易で、シリコン系での集積回路化にもつながる。
【0032】上記光導波路10の第1の製造方法につい
て図3に基づいて説明する。
て図3に基づいて説明する。
【0033】 板部材20の上にポリシロキサン14
aを塗る。
aを塗る。
【0034】 前記ポリシロキサン14aに直鎖状の
ポリシラン(メチルフェニルポリシランまたはシクロヘ
キシルメチルポリシラン)を積層する。
ポリシラン(メチルフェニルポリシランまたはシクロヘ
キシルメチルポリシラン)を積層する。
【0035】 直鎖状のポリシランのコア12に該当
する箇所にマスク22をする。
する箇所にマスク22をする。
【0036】 直鎖状のポリシランの上面から光を照
射する。これにより、マスク22をしていない箇所は、
直鎖状のポリシランからポリシロキサン14bに変化す
る。
射する。これにより、マスク22をしていない箇所は、
直鎖状のポリシランからポリシロキサン14bに変化す
る。
【0037】 ポリシロキサン14bの上部及びコア
12に不図示のポリシロキサンを積層して、コア12を
ポリシロキサンで囲みクラッド14を構成する。
12に不図示のポリシロキサンを積層して、コア12を
ポリシロキサンで囲みクラッド14を構成する。
【0038】図4の表は、直鎖状のポリシランとしてメ
チルフェニルポリシランを使用し、ArFレーザを照射
した場合の照射エネルギー(mJ/cm2 )と633n
mの波長の光を照射した場合の屈折率nの関係を示して
いる。いずれの場合でも、屈折率nが、光の照射により
変化し、クラッドとコアとの役割が果たせる。
チルフェニルポリシランを使用し、ArFレーザを照射
した場合の照射エネルギー(mJ/cm2 )と633n
mの波長の光を照射した場合の屈折率nの関係を示して
いる。いずれの場合でも、屈折率nが、光の照射により
変化し、クラッドとコアとの役割が果たせる。
【0039】上記光導波路10の第2の製造方法につい
て図3に基づいて説明する。
て図3に基づいて説明する。
【0040】 板部材20の上に直鎖状のポリシラン
(メチルフェニルポリシランまたはシクロヘキシルメチ
ルポリシラン)を積層する。
(メチルフェニルポリシランまたはシクロヘキシルメチ
ルポリシラン)を積層する。
【0041】 直鎖状のポリシランの側面におけるコ
ア12に該当する箇所にマスク22をする。
ア12に該当する箇所にマスク22をする。
【0042】 直鎖状のポリシランの側面から光を照
射する。これにより、マスク22をしていない箇所は、
直鎖状のポリシランからポリシロキサンに変化してクラ
ッド14が構成される。
射する。これにより、マスク22をしていない箇所は、
直鎖状のポリシランからポリシロキサンに変化してクラ
ッド14が構成される。
【0043】なお、図6のように直鎖状のポリシランに
おけるコア12が上面に露出した形状で光導波路10を
形成してもよい。
おけるコア12が上面に露出した形状で光導波路10を
形成してもよい。
【0044】
【発明の効果】本発明の請求項1の光導波路であると、
直鎖状のポリシランであると、製造が容易であり、ま
た、可視光領域で優れた伝搬特性を有しているため、光
導波路として非常に好適であり、さらに、1μm以下の
導波路形状を実現できて高集積化が容易である。
直鎖状のポリシランであると、製造が容易であり、ま
た、可視光領域で優れた伝搬特性を有しているため、光
導波路として非常に好適であり、さらに、1μm以下の
導波路形状を実現できて高集積化が容易である。
【0045】本発明の請求項2〜5の光導波路の製造方
法であると、光を照射するだけで容易にポリシランの光
導波路が製造できる。
法であると、光を照射するだけで容易にポリシランの光
導波路が製造できる。
【図1】本発明の一実施例を示す光導波路の斜視図であ
る。
る。
【図2】本実施例と従来の光導波路との集積化を比較し
た表である。
た表である。
【図3】本発明の一実施例を示す光導波路の第1の製造
方法を示す図面である。
方法を示す図面である。
【図4】直鎖状のポリシランとしてメチルフェニルポリ
シランを使用し、ArFレーザを照射した場合の屈折率
の表である。
シランを使用し、ArFレーザを照射した場合の屈折率
の表である。
【図5】本発明の一実施例を示す光導波路の第2の製造
方法を示す斜視図である。
方法を示す斜視図である。
【図6】本発明の一実施例を示す光導波路の第2の製造
方法の変更例を示す斜視図である。
方法の変更例を示す斜視図である。
10……光導波路 12……コア 14……クラッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 良行 京都市伏見区向島四ッ谷池14−8 向島団 地6−2−1404 (72)発明者 川田 浩二 京都市右京区太秦海正寺町3−2 西京都 マンション703号 (72)発明者 横尾 雅一 京都市西京区山田平尾町43−1 ダイアパ レスロイヤル京都・桂508号
Claims (5)
- 【請求項1】コアに直鎖状のポリシランを使用したこと
を特徴とする光導波路。 - 【請求項2】直鎖状のポリシランを、この直鎖状のポリ
シランより屈折率の小さい基板状に積層し、 前記ポリシランのコアに該当する箇所にマスクを施し、 前記ポリシランに光を照射して前記マスクを施していな
い箇所をクラッドとして屈折率を変化させることを特徴
とする光導波路の製造方法。 - 【請求項3】直鎖状のポリシランを、この直鎖状のポリ
シランより屈折率の小さい基板状に積層し、 前記ポリシランのコアに該当する箇所にマスクを施し、 前記ポリシランに光を照射して前記マスクを施していな
い箇所をクラッドとして屈折率を変化させ、 その上部にコアより屈折率の小さい材料を積層すること
を特徴とする光導波路の製造方法。 - 【請求項4】直鎖状のポリシランのコアに該当する箇所
にマスクを施し、 前記ポリシランに光を照射して前記マスクを施していな
い箇所をクラッドとして屈折率を変化させることを特徴
とする光導波路の製造方法。 - 【請求項5】直鎖状のポリシランのコアに該当する箇所
にマスクを施し、 前記ポリシランに光を照射して前記マスクを施していな
い箇所をクラッドとして屈折率を変化させ、 その上部にコアより屈折率の小さい材料を積層すること
を特徴とする光導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30161493A JPH06222234A (ja) | 1992-12-02 | 1993-12-01 | 光導波路とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32326992 | 1992-12-02 | ||
JP4-323269 | 1992-12-02 | ||
JP30161493A JPH06222234A (ja) | 1992-12-02 | 1993-12-01 | 光導波路とその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06222234A true JPH06222234A (ja) | 1994-08-12 |
Family
ID=26562777
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30161493A Pending JPH06222234A (ja) | 1992-12-02 | 1993-12-01 | 光導波路とその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06222234A (ja) |
Cited By (9)
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-
1993
- 1993-12-01 JP JP30161493A patent/JPH06222234A/ja active Pending
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