JPH07333450A - 光結合用導波路の形成方法及び光結合用導波路を有する光導波路素子 - Google Patents
光結合用導波路の形成方法及び光結合用導波路を有する光導波路素子Info
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- JPH07333450A JPH07333450A JP12652994A JP12652994A JPH07333450A JP H07333450 A JPH07333450 A JP H07333450A JP 12652994 A JP12652994 A JP 12652994A JP 12652994 A JP12652994 A JP 12652994A JP H07333450 A JPH07333450 A JP H07333450A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 大面積で安価に製造可能なポリマー光導波路
素子に光ファイバーや半導体レーザーからの光を高効率
で光結合する。 【構成】 光導波層（２）を含んで成る主光導波路
（６）上にポリマー光結合用導波路（１）を形成する方
法において、主光導波路（６）上に、光重合可能なモノ
マー、若しくは光架橋若しくは光重合可能なポリマー、
又はそれらの混合物を施用し、マスクを用い露光してポ
リマー光結合用導波路（１）を硬化させる。さらに未反
応の部分を適当な溶媒により除去する。
素子に光ファイバーや半導体レーザーからの光を高効率
で光結合する。 【構成】 光導波層（２）を含んで成る主光導波路
（６）上にポリマー光結合用導波路（１）を形成する方
法において、主光導波路（６）上に、光重合可能なモノ
マー、若しくは光架橋若しくは光重合可能なポリマー、
又はそれらの混合物を施用し、マスクを用い露光してポ
リマー光結合用導波路（１）を硬化させる。さらに未反
応の部分を適当な溶媒により除去する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光集積素子の素子間の
光結合の改善に関するものであり、更に詳しくは、光集
積回路をはじめとする光導波路素子にポリマー光結合用
導波路を形成する方法及びその光導波路素子に関するも
のである。
光結合の改善に関するものであり、更に詳しくは、光集
積回路をはじめとする光導波路素子にポリマー光結合用
導波路を形成する方法及びその光導波路素子に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザ（以下「ＬＤ」ともい
う）、光変調素子、フォトダイオード（以下「ＰＤ」と
もいう）などの光素子を一つの基板上に集積し、各素子
間を光導波路により結合したいわゆる光集積回路は、光
学系の小型軽量化、安定化及び高性能化を図ることを目
的とし、次世代の技術として研究が盛んに行なわれてい
る。このような光集積回路に関する技術として、従来、
ＧａＡｓ基板にＬＤやＰＤをモノリシックに組み込んだ
ものが精力的に研究されていた。ところがＧａＡｓは基
板の面積が限られている上、光損失が大きく、更に高価
なため次第に研究努力が注がれなくなってきた。一つの
光集積回路に種々の機能を持たせれば持たせるほど、基
板の面積が必要になる。なぜなら、光導波路は急激な曲
がりなどで光損失が大きくなる傾向にあるからである。
う）、光変調素子、フォトダイオード（以下「ＰＤ」と
もいう）などの光素子を一つの基板上に集積し、各素子
間を光導波路により結合したいわゆる光集積回路は、光
学系の小型軽量化、安定化及び高性能化を図ることを目
的とし、次世代の技術として研究が盛んに行なわれてい
る。このような光集積回路に関する技術として、従来、
ＧａＡｓ基板にＬＤやＰＤをモノリシックに組み込んだ
ものが精力的に研究されていた。ところがＧａＡｓは基
板の面積が限られている上、光損失が大きく、更に高価
なため次第に研究努力が注がれなくなってきた。一つの
光集積回路に種々の機能を持たせれば持たせるほど、基
板の面積が必要になる。なぜなら、光導波路は急激な曲
がりなどで光損失が大きくなる傾向にあるからである。
【０００３】また別の観点からすれば、なるべく一つの
基板に多くの機能を持たせた方が有利である。これは、
光集積回路においては各光素子間の光結合の損失が最も
大きいからである。光集積回路の解決すべき最も重要な
課題は、光導波路材料の低伝搬損失化以外には、大面積
化及び高効率の光結合である。このような意味から最近
では、ＧａＡｓにより可能なモノリシック化を犠牲にし
てＬＤやＰＤを表面装着するハイブリッド型の光集積回
路の研究も盛んに行なわれるようになってきた。
基板に多くの機能を持たせた方が有利である。これは、
光集積回路においては各光素子間の光結合の損失が最も
大きいからである。光集積回路の解決すべき最も重要な
課題は、光導波路材料の低伝搬損失化以外には、大面積
化及び高効率の光結合である。このような意味から最近
では、ＧａＡｓにより可能なモノリシック化を犠牲にし
てＬＤやＰＤを表面装着するハイブリッド型の光集積回
路の研究も盛んに行なわれるようになってきた。
【０００４】ハイブリッド型光集積回路の材料としては
Ｓｉあるいはその酸化物であるＳｉＯ２、ガラス、Ｌｉ
ＮｂＯ３、そしてポリマー材料が挙げられる。ＳｉＯ２
およびガラスは光導波路形成過程において、高温を要す
るのでコスト的に不利になる。またＬｉＮｂＯ３では導
波路の曲げなどに対し光損失が極めて大きくなる。その
ような点からすると、ポリマー材料は、色素や架橋剤な
どの添加により比較的容易に屈折率が調整でき、製膜性
のよいことから、非常に優れている。
Ｓｉあるいはその酸化物であるＳｉＯ２、ガラス、Ｌｉ
ＮｂＯ３、そしてポリマー材料が挙げられる。ＳｉＯ２
およびガラスは光導波路形成過程において、高温を要す
るのでコスト的に不利になる。またＬｉＮｂＯ３では導
波路の曲げなどに対し光損失が極めて大きくなる。その
ような点からすると、ポリマー材料は、色素や架橋剤な
どの添加により比較的容易に屈折率が調整でき、製膜性
のよいことから、非常に優れている。
【０００５】また、これとは別に、光変調器や光スイッ
チのような非線形光学材料を用いた導波路型光能動素子
は、その駆動電圧を下げるために電極間距離をなるべく
小さくする必要がある。特に非線形光学ポリマーを用い
た場合には、電極間距離を小さくするためには、光導波
路素子の導波層の厚みをなるべく小さくしなければなら
ない。一方で光結合損失を小さくするためには、導波層
の厚みを大きくしなければならなく、これら双方を両立
させるのは困難である。
チのような非線形光学材料を用いた導波路型光能動素子
は、その駆動電圧を下げるために電極間距離をなるべく
小さくする必要がある。特に非線形光学ポリマーを用い
た場合には、電極間距離を小さくするためには、光導波
路素子の導波層の厚みをなるべく小さくしなければなら
ない。一方で光結合損失を小さくするためには、導波層
の厚みを大きくしなければならなく、これら双方を両立
させるのは困難である。
【０００６】光結合の高効率化を目的とした概念として
は、古くからテーパ型の光結合用導波路等が知られてい
るが、具体的に検討された材料としては、ＧａＡｓやＩ
ｎＰなどのIII−Ｖ族の化合物半導体に関するものが多
く、これらは一般に火炎堆積法などによって得られる。
ＳｉＯ２／ＴｉＯ２系ガラス導波路に関しては皆無であ
った。上で述べたように、ＧａＡｓ等では素子の大面積
化には限度があり、この点に関して考えれば、ＧａＡｓ
等における光結合用導波路の検討はあまり意義あるもの
とはいえない。そこで、光導波路素子の材料を選ばない
光結合用導波路が必要となってくる。従来の光結合用導
波路の技術は、これらの点を決して満足するものではな
かったといえる。
は、古くからテーパ型の光結合用導波路等が知られてい
るが、具体的に検討された材料としては、ＧａＡｓやＩ
ｎＰなどのIII−Ｖ族の化合物半導体に関するものが多
く、これらは一般に火炎堆積法などによって得られる。
ＳｉＯ２／ＴｉＯ２系ガラス導波路に関しては皆無であ
った。上で述べたように、ＧａＡｓ等では素子の大面積
化には限度があり、この点に関して考えれば、ＧａＡｓ
等における光結合用導波路の検討はあまり意義あるもの
とはいえない。そこで、光導波路素子の材料を選ばない
光結合用導波路が必要となってくる。従来の光結合用導
波路の技術は、これらの点を決して満足するものではな
かったといえる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の従来技術の問題点を解決し、各光素子が本来有する性
能を十分に発揮し得る光結合用導波路の形成方法及びそ
の方法により製造される光導波路素子を提供するもので
ある。
の従来技術の問題点を解決し、各光素子が本来有する性
能を十分に発揮し得る光結合用導波路の形成方法及びそ
の方法により製造される光導波路素子を提供するもので
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
本発明によれば、光導波層を含んで成る主光導波路上
に、ポリマー光結合用導波路を形成する方法であって、
以下の工程； ａ）主光導波路上に、光重合可能なモノマー、若しくは
光架橋若しくは光重合可能なポリマー、又はそれらの混
合物を施用する工程： ｂ）施用部分のうち、光結合用導波路となるべき部分を
露光により硬化させる工程：及び ｃ）施用部分のうち、未硬化の部分を除去する工程：を
含んで成る方法が提供される。
本発明によれば、光導波層を含んで成る主光導波路上
に、ポリマー光結合用導波路を形成する方法であって、
以下の工程； ａ）主光導波路上に、光重合可能なモノマー、若しくは
光架橋若しくは光重合可能なポリマー、又はそれらの混
合物を施用する工程： ｂ）施用部分のうち、光結合用導波路となるべき部分を
露光により硬化させる工程：及び ｃ）施用部分のうち、未硬化の部分を除去する工程：を
含んで成る方法が提供される。
【０００９】また、本発明によれば、光導波層を含んで
成る主光導波路上に、ポリマー光結合用導波路を形成す
る方法であって、以下の工程； ａ）主光導波路上に、光可溶化型ポリマーを施用する工
程； ｂ）施用したポリマーを硬化させる工程； ｃ）施用部分のうち、ポリマー光結合用導波路となるべ
き部分以外の部分を露光により可溶化させる工程：及び ｄ）施用部分のうち、可溶化された部分を除去する工
程；を含んで成る方法が提供される。
成る主光導波路上に、ポリマー光結合用導波路を形成す
る方法であって、以下の工程； ａ）主光導波路上に、光可溶化型ポリマーを施用する工
程； ｂ）施用したポリマーを硬化させる工程； ｃ）施用部分のうち、ポリマー光結合用導波路となるべ
き部分以外の部分を露光により可溶化させる工程：及び ｄ）施用部分のうち、可溶化された部分を除去する工
程；を含んで成る方法が提供される。
【００１０】更に、本発明によれば、光導波層を含んで
成る主光導波路上に、ポリマー光結合用導波路を形成す
る方法であって、以下の工程； ａ）主光導波路上に、ポリマー光結合用導波路となるべ
きポリマーを施用する工程： ｂ）施用したポリマーを硬化させる工程：及び ｃ）フォトリソグラフィーにより、前記の硬化したポリ
マーを、ポリマー光結合用導波路の形状にパターニング
する工程（例えば、レジスト施用、レジスト硬化、露
光、現像、エッチング、レジスト除去によりポリマーを
パターニングする工程）：を含んで成る方法が提供され
る。
成る主光導波路上に、ポリマー光結合用導波路を形成す
る方法であって、以下の工程； ａ）主光導波路上に、ポリマー光結合用導波路となるべ
きポリマーを施用する工程： ｂ）施用したポリマーを硬化させる工程：及び ｃ）フォトリソグラフィーにより、前記の硬化したポリ
マーを、ポリマー光結合用導波路の形状にパターニング
する工程（例えば、レジスト施用、レジスト硬化、露
光、現像、エッチング、レジスト除去によりポリマーを
パターニングする工程）：を含んで成る方法が提供され
る。
【００１１】本発明の方法によれば、主光導波路上にポ
リマー光結合用導波路を形成するので、これまで知られ
ている半導体又は無機の誘電体材料を用いた光結合用導
波路を形成する技術とは大きく異なっている。
リマー光結合用導波路を形成するので、これまで知られ
ている半導体又は無機の誘電体材料を用いた光結合用導
波路を形成する技術とは大きく異なっている。
【００１２】本発明にいう「主光導波路」とは、光導波
路素子において一般に光導波路と呼ばれる部分のうち、
本発明の主要部分であるポリマー光結合用導波路を含ま
ない部分を意味する。本発明においては、一般に、主光
導波路は下部クラッド層及び光導波層から成るか又は下
部クラッド層、光導波層及び上部クラッド層から成る。
例えば、本発明の一態様を示す図１においては、符号６
で示される部分が主光導波路に該当する。なお、図１に
おいては、下部クラッド層４及び光導波層２から成る主
光導波路６上に、ポリマー光結合用導波路１が設けられ
ており、その上に上部クラッド層３が設けられている。
路素子において一般に光導波路と呼ばれる部分のうち、
本発明の主要部分であるポリマー光結合用導波路を含ま
ない部分を意味する。本発明においては、一般に、主光
導波路は下部クラッド層及び光導波層から成るか又は下
部クラッド層、光導波層及び上部クラッド層から成る。
例えば、本発明の一態様を示す図１においては、符号６
で示される部分が主光導波路に該当する。なお、図１に
おいては、下部クラッド層４及び光導波層２から成る主
光導波路６上に、ポリマー光結合用導波路１が設けられ
ており、その上に上部クラッド層３が設けられている。
【００１３】本発明の第一の方法によれば、主光導波路
上に、光重合可能なモノマー、若しくは光架橋若しくは
光重合可能なポリマー、又はそれらの混合物を施用し、
施用部分のうち光結合用導波路となるべき部分を、マス
クを用い露光して硬化させる。そして、施用部分のう
ち、未硬化の部分を適切な溶媒により除去することによ
りポリマー光結合用導波路を得る。光重合可能なモノマ
ーや光架橋又は光重合可能なポリマーを施用する方法に
は特に制限はなく、典型的にはスピンコーティングが用
いられる。
上に、光重合可能なモノマー、若しくは光架橋若しくは
光重合可能なポリマー、又はそれらの混合物を施用し、
施用部分のうち光結合用導波路となるべき部分を、マス
クを用い露光して硬化させる。そして、施用部分のう
ち、未硬化の部分を適切な溶媒により除去することによ
りポリマー光結合用導波路を得る。光重合可能なモノマ
ーや光架橋又は光重合可能なポリマーを施用する方法に
は特に制限はなく、典型的にはスピンコーティングが用
いられる。
【００１４】主光導波路上に施用する材料の例として、
光重合可能なモノマーとしては、分子中に炭素間二重結
合を有する、スチレン、ビニルトルエン、α−クロロス
チレン、イソプロピルベンゼン、２−ビニルピリジン等
のビニル系化合物；アクリル酸、２−エチルヘキシルア
クリレート、ｎ−ステアリルアクリレート、２−ヒドロ
キシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアク
リレート、２−メトキシエチルアクリレート、２−ブト
キシエチルアクリレート、２−エトキシエチルアクリレ
ート、シクロヘキシルアクリレート等のアクリレート化
合物；メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、
プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート
等のメタクリレート化合物が挙げられる。これらはベン
ジルジメチルケタールのような光ラジカル開始剤と混合
し、光重合可能となる。例えばメチルメタクリレートの
場合、混合液の粘度調整、濡れ性の向上のため、ポリメ
チルメタクリレートを添加すると好適な混合液となる。
光重合可能なモノマーとしては、分子中に炭素間二重結
合を有する、スチレン、ビニルトルエン、α−クロロス
チレン、イソプロピルベンゼン、２−ビニルピリジン等
のビニル系化合物；アクリル酸、２−エチルヘキシルア
クリレート、ｎ−ステアリルアクリレート、２−ヒドロ
キシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアク
リレート、２−メトキシエチルアクリレート、２−ブト
キシエチルアクリレート、２−エトキシエチルアクリレ
ート、シクロヘキシルアクリレート等のアクリレート化
合物；メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、
プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート
等のメタクリレート化合物が挙げられる。これらはベン
ジルジメチルケタールのような光ラジカル開始剤と混合
し、光重合可能となる。例えばメチルメタクリレートの
場合、混合液の粘度調整、濡れ性の向上のため、ポリメ
チルメタクリレートを添加すると好適な混合液となる。
【００１５】ポリマー光結合用導波路の材料は光結合の
条件に適合した屈折率を有していなければならないが、
この混合液では適当な架橋剤や色素の種類と量により、
屈折率を制御し得る。またこの混合液を使用した際の未
硬化部分の除去、即ち現像にはアセトン、メタノール、
アセトニトリル、ＴＨＦ等が利用可能である。本発明
は、ここで示した混合液のような光重合可能な液状物に
限定するものではない。例えば、使用し得るその他の物
質として、市販の光硬化性の透明な接着剤（例えば電気
化学工業社製、ハードロック（登録商標）ＯＰ−１００
０シリーズ）や、Ｎ．Ｍｕｒａｔａ ｅｔ ａｌ．，
Ｊ．Ａｄｈｅｓｉｏｎ，ｖｏｌ．３５，２５１（１９９
１）に掲載されているような紫外光硬化型接着剤などが
ある。
条件に適合した屈折率を有していなければならないが、
この混合液では適当な架橋剤や色素の種類と量により、
屈折率を制御し得る。またこの混合液を使用した際の未
硬化部分の除去、即ち現像にはアセトン、メタノール、
アセトニトリル、ＴＨＦ等が利用可能である。本発明
は、ここで示した混合液のような光重合可能な液状物に
限定するものではない。例えば、使用し得るその他の物
質として、市販の光硬化性の透明な接着剤（例えば電気
化学工業社製、ハードロック（登録商標）ＯＰ−１００
０シリーズ）や、Ｎ．Ｍｕｒａｔａ ｅｔ ａｌ．，
Ｊ．Ａｄｈｅｓｉｏｎ，ｖｏｌ．３５，２５１（１９９
１）に掲載されているような紫外光硬化型接着剤などが
ある。
【００１６】光架橋可能なポリマーとしては、例えば主
鎖に対してペンダント状に感光性基の側鎖を有するポリ
マーが用いられる。主鎖としては、ポリ（テトラフルオ
ロエチレン−コ−ヘキサフルオロプロピレン）、ポリ
（テトラフルオロエチレン）等のポリエチレン系、ポリ
（メチルメタクリレート）、ポリ（トリフルオロエチル
メタクリレート）、ポリ（シクロヘキシルメタクリレー
ト）、ポリ（２−クロロエチルメタクリレート）、ポリ
（２−ブロモエチルメタクリレート）、ポリ（ベンジル
メタクリレート）、ポリ（フェニルメタクリレート）、
ポリ（ｐ−ブロモフェニルメタクリレート）、ポリ（ペ
ンタクロロフェニルメタクリレート）、ポリ（α−ナフ
チルメタクリレート）、ポリ（ペンタブロモフェニルメ
タクリレート）等のポリメタクリレート系、ポリ（スチ
レン）、ポリ（ｏ−クロロスチレン）等のポリスチレン
系、その他ポリ（ビニルカルバゾール）、ポリ塩化ビニ
ル、ポリカーボネート系、ポリイミド系、ポリアミド
系、ポリウレタン系等が挙げられる。また、屈折率を下
げるために、主鎖中の水素原子がフッ素で置換されたも
のも使用可能である。
鎖に対してペンダント状に感光性基の側鎖を有するポリ
マーが用いられる。主鎖としては、ポリ（テトラフルオ
ロエチレン−コ−ヘキサフルオロプロピレン）、ポリ
（テトラフルオロエチレン）等のポリエチレン系、ポリ
（メチルメタクリレート）、ポリ（トリフルオロエチル
メタクリレート）、ポリ（シクロヘキシルメタクリレー
ト）、ポリ（２−クロロエチルメタクリレート）、ポリ
（２−ブロモエチルメタクリレート）、ポリ（ベンジル
メタクリレート）、ポリ（フェニルメタクリレート）、
ポリ（ｐ−ブロモフェニルメタクリレート）、ポリ（ペ
ンタクロロフェニルメタクリレート）、ポリ（α−ナフ
チルメタクリレート）、ポリ（ペンタブロモフェニルメ
タクリレート）等のポリメタクリレート系、ポリ（スチ
レン）、ポリ（ｏ−クロロスチレン）等のポリスチレン
系、その他ポリ（ビニルカルバゾール）、ポリ塩化ビニ
ル、ポリカーボネート系、ポリイミド系、ポリアミド
系、ポリウレタン系等が挙げられる。また、屈折率を下
げるために、主鎖中の水素原子がフッ素で置換されたも
のも使用可能である。
【００１７】感光性基としては、シンナモイル基、ジア
ゾ基、シンナミリデン基、アクロイル基、ジチオカルバ
メート基、炭素間二重結合を含む官能基等が挙げらる。
ゾ基、シンナミリデン基、アクロイル基、ジチオカルバ
メート基、炭素間二重結合を含む官能基等が挙げらる。
【００１８】光重合可能なポリマー（プレポリマー）と
しては、前述の光架橋可能なポリマー主鎖の側鎖として
或いは該主鎖の末端に、同じく前述の感光性基が結合し
たものを使用し得る。
しては、前述の光架橋可能なポリマー主鎖の側鎖として
或いは該主鎖の末端に、同じく前述の感光性基が結合し
たものを使用し得る。
【００１９】これら光重合可能なモノマー、若しくは光
架橋若しくは光重合可能なポリマー、又はそれらの混合
物に対し、必要に応じて２，６−ビス（４’−アミドベ
ンザイル）シクロヘキサノンのようなアミド系光架橋
剤、ベンジルジメチルケタールのような光ラジカル開始
剤、ミヒラーケトンのような増感剤を添加してもよい。
架橋若しくは光重合可能なポリマー、又はそれらの混合
物に対し、必要に応じて２，６−ビス（４’−アミドベ
ンザイル）シクロヘキサノンのようなアミド系光架橋
剤、ベンジルジメチルケタールのような光ラジカル開始
剤、ミヒラーケトンのような増感剤を添加してもよい。
【００２０】ポリマー光結合用導波路の材料は光結合の
条件に適合した屈折率を有していなければならないが、
この混合液では適当な架橋剤や色素の種類と量により、
屈折率を制御し得る。またこの混合液を使用した際の未
硬化部分の除去、即ち現像にはアセトン、メタノール、
アセトニトリル、ＴＨＦ等が利用可能である。本発明
は、ここで示した混合液のような光重合可能な液状物に
限定するものではない。例えば、使用し得るその他の物
質として、市販の光硬化性の透明な接着剤（例えば電気
化学工業社製、ハードロック（登録商標）ＯＰ−１００
０シリーズ）や、Ｎ．Ｍｕｒａｔａ ｅｔ ａｌ．，
Ｊ．Ａｄｈｅｓｉｏｎ，ｖｏｌ．３５，２５１（１９９
１）に掲載されているような紫外光硬化型接着剤などが
ある。
条件に適合した屈折率を有していなければならないが、
この混合液では適当な架橋剤や色素の種類と量により、
屈折率を制御し得る。またこの混合液を使用した際の未
硬化部分の除去、即ち現像にはアセトン、メタノール、
アセトニトリル、ＴＨＦ等が利用可能である。本発明
は、ここで示した混合液のような光重合可能な液状物に
限定するものではない。例えば、使用し得るその他の物
質として、市販の光硬化性の透明な接着剤（例えば電気
化学工業社製、ハードロック（登録商標）ＯＰ−１００
０シリーズ）や、Ｎ．Ｍｕｒａｔａ ｅｔ ａｌ．，
Ｊ．Ａｄｈｅｓｉｏｎ，ｖｏｌ．３５，２５１（１９９
１）に掲載されているような紫外光硬化型接着剤などが
ある。
【００２１】本発明の第二の方法によれば、主光導波路
上に、光可溶化型ポリマーを施用し、それを硬化させ、
施用部分のうちポリマー光結合用導波路となるべき部分
以外の部分を、マスクを用いて露光し可溶化させる。可
溶化した部分を適切な溶媒により除去することによりポ
リマー光結合用導波路を得る。光可溶化型ポリマーを施
用する方法は、前記の第一の方法と同様に特に制限はな
く、典型的にはスピンコーティングが用いられる。この
ポリマーとしては、例えばクレゾールノボラックのよう
なアルカリ可溶性フェノール樹脂とナフトキノンジアジ
ドとの混合物やポリアミック酸−ｏ−ニトロベンジルア
ルコールエステルなどが挙げられ、具体的には市販のヘ
キスト社製のポジ型レジストＡＺ１３５０が使用でき
る。この場合、可溶化された部分の除去にはヘキスト社
製ＡＺデベロッパー液を使用し得る。
上に、光可溶化型ポリマーを施用し、それを硬化させ、
施用部分のうちポリマー光結合用導波路となるべき部分
以外の部分を、マスクを用いて露光し可溶化させる。可
溶化した部分を適切な溶媒により除去することによりポ
リマー光結合用導波路を得る。光可溶化型ポリマーを施
用する方法は、前記の第一の方法と同様に特に制限はな
く、典型的にはスピンコーティングが用いられる。この
ポリマーとしては、例えばクレゾールノボラックのよう
なアルカリ可溶性フェノール樹脂とナフトキノンジアジ
ドとの混合物やポリアミック酸−ｏ−ニトロベンジルア
ルコールエステルなどが挙げられ、具体的には市販のヘ
キスト社製のポジ型レジストＡＺ１３５０が使用でき
る。この場合、可溶化された部分の除去にはヘキスト社
製ＡＺデベロッパー液を使用し得る。
【００２２】本発明の第三の方法によれば、主光導波路
上に、ポリマー光結合用導波路となるべきポリマーを施
用し、施用したポリマーを適切な方法により硬化させ、
次いで、硬化したポリマー上にフォトレジストを施し、
マスクを通した露光及び現像等のフォトリソグラフィー
技術により硬化したポリマーをパターニングすることに
よりポリマー光結合用導波路を得る。ここでいうフォト
リソグラフィー技術とは、レジスト施用、レジスト硬
化、露光、現像、エッチング、レジスト除去等の一連の
操作からなる当該技術分野における通常のパターニング
方法を意味する。レジスト材料としては、従来用いられ
ているような通常のフォトレジスト材料が用いられ、ネ
ガ型であってもポジ型であってもよい。ポリマーの施用
の方法には特に制限はなく、典型的にはスピンコーティ
ングが用いられる。
上に、ポリマー光結合用導波路となるべきポリマーを施
用し、施用したポリマーを適切な方法により硬化させ、
次いで、硬化したポリマー上にフォトレジストを施し、
マスクを通した露光及び現像等のフォトリソグラフィー
技術により硬化したポリマーをパターニングすることに
よりポリマー光結合用導波路を得る。ここでいうフォト
リソグラフィー技術とは、レジスト施用、レジスト硬
化、露光、現像、エッチング、レジスト除去等の一連の
操作からなる当該技術分野における通常のパターニング
方法を意味する。レジスト材料としては、従来用いられ
ているような通常のフォトレジスト材料が用いられ、ネ
ガ型であってもポジ型であってもよい。ポリマーの施用
の方法には特に制限はなく、典型的にはスピンコーティ
ングが用いられる。
【００２３】この場合、ポリマー光結合用導波路の形成
には、上述のように光硬化性ポリマーを用いて光硬化さ
せる方法に加えて、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート、ポリ
スチレン、ポリアミド、ポリイミド等をはじめとする既
知の光学用ポリマーを適当な溶媒で溶液とし（例えばＰ
ＭＭＡについてはシクロヘキサノンなど）、ポリマー光
導波路素子上にスピンコートし、オーブン中で溶媒を蒸
発させ、硬化させる方法もある。その他の材料として
は、前述の第一の方法で用いられるポリマーの主鎖を有
するポリマーが挙げられる。また、このときの屈折率の
微調整は市販の色素などの添加により可能である。しか
しながら、本発明は、ここに掲げたモノマーやポリマー
に限定されるわけではない。
には、上述のように光硬化性ポリマーを用いて光硬化さ
せる方法に加えて、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート、ポリ
スチレン、ポリアミド、ポリイミド等をはじめとする既
知の光学用ポリマーを適当な溶媒で溶液とし（例えばＰ
ＭＭＡについてはシクロヘキサノンなど）、ポリマー光
導波路素子上にスピンコートし、オーブン中で溶媒を蒸
発させ、硬化させる方法もある。その他の材料として
は、前述の第一の方法で用いられるポリマーの主鎖を有
するポリマーが挙げられる。また、このときの屈折率の
微調整は市販の色素などの添加により可能である。しか
しながら、本発明は、ここに掲げたモノマーやポリマー
に限定されるわけではない。
【００２４】主光導波路は、上述の通り、一般に下部ク
ラッド層及び光導波層から成るか又は下部クラッド層、
光導波層及び上部クラッド層から成る。主光導波路の種
類には特に制限はなく、例えば、スラブ型光導波路やチ
ャネル型光導波路を用いることができる。主光導波路に
おける光が伝送される部分、つまりスラブやコアチャネ
ルは、これらのまわりのクラッド材よりも僅かに高い屈
折率をもつ材料で構成される。例えば、主光導波路とし
てチャネル型光導波路を用いる場合のコアチャネルとク
ラッド材との組み合わせとして代表的なものは、コーニ
ング（登録商標）７０５９とパイレックス（登録商標）
ガラスとの組み合わせ；Ａｇ＋、Ｔｌ＋、Ｋ＋等の無機
イオンをドープしたガラスとソーダガラスとの組み合わ
せ；Ｔｉ、Ｈ＋、Ｎｂ、Ｃｕなどを拡散させたＬｉＮｂ
Ｏ３とＬｉＮｂＯ３との組み合わせ；Ｔａ２Ｏ５やＮｂ
２Ｏ５とガラスやＳｉＯ２との組み合わせ；ポリウレタ
ン、エポキシ、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート、フォトポ
リマーポリスチレン、ポリイミド、ポリアミド等と、ソ
ーダガラスや溶融石英との組み合わせ；など種々の組み
合わせが可能である。また、無機イオンを拡散させた市
販のガラス光導波路素子（Entwicklungsgesellschaft f
ur Integrierte Optik-Technologie GmbH社製）などを
主光導波路として用いることもできる。
ラッド層及び光導波層から成るか又は下部クラッド層、
光導波層及び上部クラッド層から成る。主光導波路の種
類には特に制限はなく、例えば、スラブ型光導波路やチ
ャネル型光導波路を用いることができる。主光導波路に
おける光が伝送される部分、つまりスラブやコアチャネ
ルは、これらのまわりのクラッド材よりも僅かに高い屈
折率をもつ材料で構成される。例えば、主光導波路とし
てチャネル型光導波路を用いる場合のコアチャネルとク
ラッド材との組み合わせとして代表的なものは、コーニ
ング（登録商標）７０５９とパイレックス（登録商標）
ガラスとの組み合わせ；Ａｇ＋、Ｔｌ＋、Ｋ＋等の無機
イオンをドープしたガラスとソーダガラスとの組み合わ
せ；Ｔｉ、Ｈ＋、Ｎｂ、Ｃｕなどを拡散させたＬｉＮｂ
Ｏ３とＬｉＮｂＯ３との組み合わせ；Ｔａ２Ｏ５やＮｂ
２Ｏ５とガラスやＳｉＯ２との組み合わせ；ポリウレタ
ン、エポキシ、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート、フォトポ
リマーポリスチレン、ポリイミド、ポリアミド等と、ソ
ーダガラスや溶融石英との組み合わせ；など種々の組み
合わせが可能である。また、無機イオンを拡散させた市
販のガラス光導波路素子（Entwicklungsgesellschaft f
ur Integrierte Optik-Technologie GmbH社製）などを
主光導波路として用いることもできる。
【００２５】コアチャネルの大きさは光の伝搬モードが
シングルモードかマルチモードかで大きく異なる。ま
た、コアチャネルの大きさは、コアチャネルとクラッド
材との屈折率の差にも依存している。一般にシングルモ
ード導波路の場合、コアチャネルとクラッド材との屈折
率の差が大きいほど、コアチャネルの大きさを小さくし
なければならず、その差が小さいときにはコアチャネル
を大きくできる。一般にＶ＝ｋ０Ｔ√（ｎＧ ２−ｎＣＬ
２）が３以下であればシングルモード導波路を得ること
ができる。ここで、ｋ０＝２π／λであり、Ｔはコアチ
ャネル（或いはスラブ型ならば単にコア層）の厚みであ
り、λは光の波長であり、そしてｎＧ及びｎＣＬはそれ
ぞれコア及びクラッド材の屈折率である。例えば、ｎＧ
＝１．５５、ｎＣＬ＝１．５０、λ＝１．３μｍとする
と、コアの厚みは１．５８９μｍ以下でなければシング
ルモードは達成されないことになる。
シングルモードかマルチモードかで大きく異なる。ま
た、コアチャネルの大きさは、コアチャネルとクラッド
材との屈折率の差にも依存している。一般にシングルモ
ード導波路の場合、コアチャネルとクラッド材との屈折
率の差が大きいほど、コアチャネルの大きさを小さくし
なければならず、その差が小さいときにはコアチャネル
を大きくできる。一般にＶ＝ｋ０Ｔ√（ｎＧ ２−ｎＣＬ
２）が３以下であればシングルモード導波路を得ること
ができる。ここで、ｋ０＝２π／λであり、Ｔはコアチ
ャネル（或いはスラブ型ならば単にコア層）の厚みであ
り、λは光の波長であり、そしてｎＧ及びｎＣＬはそれ
ぞれコア及びクラッド材の屈折率である。例えば、ｎＧ
＝１．５５、ｎＣＬ＝１．５０、λ＝１．３μｍとする
と、コアの厚みは１．５８９μｍ以下でなければシング
ルモードは達成されないことになる。
【００２６】ポリマー光結合用導波路は、光導波層上に
上部クラッド層を設ける前に、光導波層上に形成しても
よく、又は、光導波層上に上部クラッド層を設けた後
に、上部クラッド層上に形成してもよい。
上部クラッド層を設ける前に、光導波層上に形成しても
よく、又は、光導波層上に上部クラッド層を設けた後
に、上部クラッド層上に形成してもよい。
【００２７】本発明によれば、上述のポリマー光結合用
導波路を形成する方法が提供されるのに加えて、該方法
によって形成されたポリマー光結合用導波路を有する光
導波路素子も提供される。
導波路を形成する方法が提供されるのに加えて、該方法
によって形成されたポリマー光結合用導波路を有する光
導波路素子も提供される。
【００２８】本発明の光導波路素子のポリマー光結合用
導波路は、その形状がテーパ状に変化していてもよい。
例えば、本発明の光導波路素子の一態様によれば、ポリ
マー光結合用導波路は、その幅が、端面から離れるにつ
れて減少している。また、本発明の光導波路素子の別の
態様によれば、ポリマー光結合用導波路は、その厚み
が、端面から離れるにつれて減少している。更に、本発
明の光導波路素子の他の態様によれば、その幅および厚
みが端面から離れるにつれて減少している。
導波路は、その形状がテーパ状に変化していてもよい。
例えば、本発明の光導波路素子の一態様によれば、ポリ
マー光結合用導波路は、その幅が、端面から離れるにつ
れて減少している。また、本発明の光導波路素子の別の
態様によれば、ポリマー光結合用導波路は、その厚み
が、端面から離れるにつれて減少している。更に、本発
明の光導波路素子の他の態様によれば、その幅および厚
みが端面から離れるにつれて減少している。
【００２９】ポリマー光結合用導波路の幅方向にテーパ
形状を施すのはフォトマスク設計により容易に達し得
る。一方、ポリマー光結合用導波路の厚み方向にテーパ
形状を施すには、２つの手法がある。
形状を施すのはフォトマスク設計により容易に達し得
る。一方、ポリマー光結合用導波路の厚み方向にテーパ
形状を施すには、２つの手法がある。
【００３０】第１の手法は、フォトマスクにディザ方式
により濃淡をつけることにより達成される。つまり、マ
スクの濃いところはポリマーあるいはレジストが薄くな
り、マスクの淡いところでは厚くなる。ここでディザ方
式というのは細かいドットの数で濃淡を調整する方法で
ある。上記の本発明の第一の方法では、このようにして
得た硬化物をそのまま現像することにより、厚み方向の
テーパ形状が得られる。上記の本発明の第二の方法で
は、まずフォトレジストが厚み方向にテーパになり、こ
れに反応性イオンエッチングにより目的の形状を得るこ
とができる。
により濃淡をつけることにより達成される。つまり、マ
スクの濃いところはポリマーあるいはレジストが薄くな
り、マスクの淡いところでは厚くなる。ここでディザ方
式というのは細かいドットの数で濃淡を調整する方法で
ある。上記の本発明の第一の方法では、このようにして
得た硬化物をそのまま現像することにより、厚み方向の
テーパ形状が得られる。上記の本発明の第二の方法で
は、まずフォトレジストが厚み方向にテーパになり、こ
れに反応性イオンエッチングにより目的の形状を得るこ
とができる。
【００３１】第２の手法では、幅方向のみがテーパ型の
マスクを用い、液中での現像（これは等方性のエッチン
グといえる）により、幅および厚みがテーパ状のポリマ
ー光結合用導波路を得る。またこのような形状のポリマ
ー光結合用導波路を得るのに、これら２つの方法を組み
合わせてもよい。
マスクを用い、液中での現像（これは等方性のエッチン
グといえる）により、幅および厚みがテーパ状のポリマ
ー光結合用導波路を得る。またこのような形状のポリマ
ー光結合用導波路を得るのに、これら２つの方法を組み
合わせてもよい。
【００３２】本発明の光導波路素子において、ポリマー
光結合用導波路を形成し、更に、主光導波路のチャネル
型光導波層の入射及び／又は出射端面付近をもテーパ型
にすると、さらに光の結合効率が向上する。但しこの場
合、出射端面では、ポリマー光結合用導波路の屈折率は
チャネル型光導波層のそれよりも大きくなければなら
ず、さらにチャネル型光導波層は図１に示すように、出
射端面まで達していないことが望ましい。
光結合用導波路を形成し、更に、主光導波路のチャネル
型光導波層の入射及び／又は出射端面付近をもテーパ型
にすると、さらに光の結合効率が向上する。但しこの場
合、出射端面では、ポリマー光結合用導波路の屈折率は
チャネル型光導波層のそれよりも大きくなければなら
ず、さらにチャネル型光導波層は図１に示すように、出
射端面まで達していないことが望ましい。
【００３３】本発明の光導波路素子は、Ｃ．Ｃ．Ｔｅｎ
ｇ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．ｖｏｌ．６０，１
５３８（１９９２）に記載されているようなポリマーの
電気光学効果を利用した導波路型ポリマー光能動素子と
して特に有利となる。なぜならこのような光能動素子は
より低い動作電圧が要求されており、そのためには電極
間距離をできるだけ小さくしたい。このような素子形態
では、電極間距離を小さくすることは同時に導波層の厚
みを小さくすることであり、光結合用導波路を設けない
のなら、導波層の厚みを小さくすればするほど、ファイ
バーあるいはＬＤからの光結合が困難になるからであ
る。
ｇ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．ｖｏｌ．６０，１
５３８（１９９２）に記載されているようなポリマーの
電気光学効果を利用した導波路型ポリマー光能動素子と
して特に有利となる。なぜならこのような光能動素子は
より低い動作電圧が要求されており、そのためには電極
間距離をできるだけ小さくしたい。このような素子形態
では、電極間距離を小さくすることは同時に導波層の厚
みを小さくすることであり、光結合用導波路を設けない
のなら、導波層の厚みを小さくすればするほど、ファイ
バーあるいはＬＤからの光結合が困難になるからであ
る。
【００３４】本発明によって、ポリマー光結合用導波路
を有する光導波路素子、例えば導波路型光能動素子など
に、半導体レーザやフォトダイオード及び光ファイバを
結合することが容易となり、更に導波層の厚みを小さく
し駆動電圧を下げることが可能となる。
を有する光導波路素子、例えば導波路型光能動素子など
に、半導体レーザやフォトダイオード及び光ファイバを
結合することが容易となり、更に導波層の厚みを小さく
し駆動電圧を下げることが可能となる。
【００３５】本発明で利用する光結合の概念は当業界で
知られている手法であり、例えば、特開昭６０−１３３
４０８号、特開昭６３−９４２０５号及び特開平４−３
０８８０３号に記載されている。本発明で利用する光結
合の概念とは以下のものである。
知られている手法であり、例えば、特開昭６０−１３３
４０８号、特開昭６３−９４２０５号及び特開平４−３
０８８０３号に記載されている。本発明で利用する光結
合の概念とは以下のものである。
【００３６】（１）図２に示すように、まずエバネセン
ト波を励振し、エバネセント波がある距離の間に光導波
層２へ伝搬される性質を利用する方法。即ち、下部クラ
ッド層４上に光導波層２を設け、その上にポリマー光結
合用導波路１を形成し、その上に上部クラッド層３を設
ける。
ト波を励振し、エバネセント波がある距離の間に光導波
層２へ伝搬される性質を利用する方法。即ち、下部クラ
ッド層４上に光導波層２を設け、その上にポリマー光結
合用導波路１を形成し、その上に上部クラッド層３を設
ける。
【００３７】（２）図３に示すように、ポリマー光結合
用導波路１及び光導波層２を５層導波路と見做したとき
の１次モードから０次モードへのモード変換を利用する
方法（あるいは同時にこれは２つの導波路の間のモード
結合と見做すこともできる。）。即ち、下部クラッド層
４上に光導波層２を設け、上部クラッド層３を設けて、
その上にポリマー光結合用導波路１を形成する。
用導波路１及び光導波層２を５層導波路と見做したとき
の１次モードから０次モードへのモード変換を利用する
方法（あるいは同時にこれは２つの導波路の間のモード
結合と見做すこともできる。）。即ち、下部クラッド層
４上に光導波層２を設け、上部クラッド層３を設けて、
その上にポリマー光結合用導波路１を形成する。
【００３８】（３）図４に示すように、ポリマー光結合
用導波路１の幅方向をテーパ状にし、ポリマー光結合用
導波路１と光導波層２との位相整合をとり、なおかつポ
リマー光結合用導波路１の長さの制御に対する耐性をも
たせる方法（Ｙ．Ｃａｉ ｅｔ ａｌ．Ｔｒａｎｓ．Ｉ
ＥＩＣＥ ｖｏｌ．Ｅ７１，９３１（１９８８））。
用導波路１の幅方向をテーパ状にし、ポリマー光結合用
導波路１と光導波層２との位相整合をとり、なおかつポ
リマー光結合用導波路１の長さの制御に対する耐性をも
たせる方法（Ｙ．Ｃａｉ ｅｔ ａｌ．Ｔｒａｎｓ．Ｉ
ＥＩＣＥ ｖｏｌ．Ｅ７１，９３１（１９８８））。
【００３９】（４）図５に示すように、ポリマー光結合
用導波路１の厚みをテーパ状にする方法（特開昭６０−
１３３４０８号）。即ち、下部クラッド層４上に光導波
層２を設け、その上にポリマー光結合用導波路１を、そ
の厚みがテーパ状に変化するように形成し、その上に上
部クラッド層３を設ける。
用導波路１の厚みをテーパ状にする方法（特開昭６０−
１３３４０８号）。即ち、下部クラッド層４上に光導波
層２を設け、その上にポリマー光結合用導波路１を、そ
の厚みがテーパ状に変化するように形成し、その上に上
部クラッド層３を設ける。
【００４０】（５）図６に示すように、ポリマー光結合
用導波路１の厚みおよび幅をテーパ状にする方法（特開
平４−３０８８０３号）。即ち、下部クラッド層４上に
光導波層２を設け、その上にポリマー光結合用導波路１
を、その厚み及び幅がテーパ状に変化するように形成
し、その上に上部クラッド層３を設ける。
用導波路１の厚みおよび幅をテーパ状にする方法（特開
平４−３０８８０３号）。即ち、下部クラッド層４上に
光導波層２を設け、その上にポリマー光結合用導波路１
を、その厚み及び幅がテーパ状に変化するように形成
し、その上に上部クラッド層３を設ける。
【００４１】但し、上記（１）〜（５）の場合において
屈折率の条件がある。即ち、ポリマー光結合用導波路１
の屈折率をｎCP、光導波層２の屈折率をｎＧ、クラッド
の屈折率をｎＣＬとすると、（１）の場合ではｎＧ＞ｎ
ＣＰ≧ｎＣＬの条件を満たしていなければならず、
（２）から（５）の場合では、ｎＣＰ〜ｎＧ＞ｎＣＬの
条件を満たしていなければならない。また、（３）〜
（５）の場合には、ポリマー光結合用導波路１と光導波
層２との間に上部クラッド層を設けても同様の効果が得
られる。
屈折率の条件がある。即ち、ポリマー光結合用導波路１
の屈折率をｎCP、光導波層２の屈折率をｎＧ、クラッド
の屈折率をｎＣＬとすると、（１）の場合ではｎＧ＞ｎ
ＣＰ≧ｎＣＬの条件を満たしていなければならず、
（２）から（５）の場合では、ｎＣＰ〜ｎＧ＞ｎＣＬの
条件を満たしていなければならない。また、（３）〜
（５）の場合には、ポリマー光結合用導波路１と光導波
層２との間に上部クラッド層を設けても同様の効果が得
られる。
【００４２】入射端面での光結合損失を軽減するため
に、ダイヤモンド砥粒を用いて入射端面光学研磨するこ
とが望ましい。更に好ましくは、光学研磨した入射端面
に反射防止用のＡＲコートを施す。また、端面からの反
射を低減するために、光ファイバー端面及びポリマー光
結合用導波路端面に５°程度の角度をつける。
に、ダイヤモンド砥粒を用いて入射端面光学研磨するこ
とが望ましい。更に好ましくは、光学研磨した入射端面
に反射防止用のＡＲコートを施す。また、端面からの反
射を低減するために、光ファイバー端面及びポリマー光
結合用導波路端面に５°程度の角度をつける。
【００４３】以下に実施例をもってさらに詳しく本発明
を説明する。
を説明する。
【００４４】
【実施例１】非線形光学ポリマーである４−（Ｎ，Ｎ’
−メタクロイル−エトキシ−メチルアミノ）−４’−ニ
トロスチルベン／メタクリレート共重合体（以下「Ｐ２
ＡＮＳ／ＭＭＡ」という）の３５／６５（ｖｏｌ／ｖｏ
ｌ）コポリマーの２０％シクロヘキサノン溶液をシリコ
ン基板上にスピンコートし、次いでシクロヘキサノンを
蒸発させ、約３μｍの厚みにし、これを下部クラッド層
とした。下部クラッド層上にＰ２ＡＮＳ／ＭＭＡ（５０
／５０）（ｖｏｌ／ｖｏｌ）コポリマーの２０％シクロ
ヘキサノン溶液をスピンコートし、次いでシクロヘキサ
ノンを蒸発させ、同様に約３μｍの厚みにし、これを光
導波層とした。
−メタクロイル−エトキシ−メチルアミノ）−４’−ニ
トロスチルベン／メタクリレート共重合体（以下「Ｐ２
ＡＮＳ／ＭＭＡ」という）の３５／６５（ｖｏｌ／ｖｏ
ｌ）コポリマーの２０％シクロヘキサノン溶液をシリコ
ン基板上にスピンコートし、次いでシクロヘキサノンを
蒸発させ、約３μｍの厚みにし、これを下部クラッド層
とした。下部クラッド層上にＰ２ＡＮＳ／ＭＭＡ（５０
／５０）（ｖｏｌ／ｖｏｌ）コポリマーの２０％シクロ
ヘキサノン溶液をスピンコートし、次いでシクロヘキサ
ノンを蒸発させ、同様に約３μｍの厚みにし、これを光
導波層とした。
【００４５】次いで、１０００Ｗキセノンランプの光を
マスクを通して光導波層に照射してチャネル型光導波層
を得た。このようにして得られたチャネル型光導波路上
にＭＭＡ／ＤＭＰＡ／ＰＭＭＡ＝２０／５／１（ｗｔ／
ｗｔ／ｗｔ）溶液を０．２μｍフィルターを通して、ス
ピンコートした。スピンコートした皮膜を４０℃のオー
ブンで１時間加熱した後、１０００Ｗキセノンランプの
光をマスクを通して露光した。次に１００℃のオーブン
でさらに１時間加熱した後、メタノールで現像した。そ
のあとで２００℃のホットプレート上で５分間加熱し
て、厚さ３０μｍのポリマー光結合用導波路を得た。さ
らにその上に上記混合物の４０／１０／１（ｗｔ／ｗｔ
／ｗｔ）溶液をスピンコートし、マスクは用いないが同
様の方法で硬化させて上部クラッド層を形成し、図１と
同様の形態を有する光導波路素子を得た。
マスクを通して光導波層に照射してチャネル型光導波層
を得た。このようにして得られたチャネル型光導波路上
にＭＭＡ／ＤＭＰＡ／ＰＭＭＡ＝２０／５／１（ｗｔ／
ｗｔ／ｗｔ）溶液を０．２μｍフィルターを通して、ス
ピンコートした。スピンコートした皮膜を４０℃のオー
ブンで１時間加熱した後、１０００Ｗキセノンランプの
光をマスクを通して露光した。次に１００℃のオーブン
でさらに１時間加熱した後、メタノールで現像した。そ
のあとで２００℃のホットプレート上で５分間加熱し
て、厚さ３０μｍのポリマー光結合用導波路を得た。さ
らにその上に上記混合物の４０／１０／１（ｗｔ／ｗｔ
／ｗｔ）溶液をスピンコートし、マスクは用いないが同
様の方法で硬化させて上部クラッド層を形成し、図１と
同様の形態を有する光導波路素子を得た。
【００４６】
【実施例２】実施例１で作製した光導波路素子をシリコ
ン基板の劈開、及び劈開面の光学研磨により入出射端面
を整え、ポリマー光結合用導波路に、波長が１．３μｍ
である半導体レーザーの光をシングルモードファイバー
を通して導入し、出射端面からの光を対物レンズで受け
出射光パワーを測定した。このパワーは光結合用導波路
がない光導波路素子の場合と比べると３倍以上であっ
た。
ン基板の劈開、及び劈開面の光学研磨により入出射端面
を整え、ポリマー光結合用導波路に、波長が１．３μｍ
である半導体レーザーの光をシングルモードファイバー
を通して導入し、出射端面からの光を対物レンズで受け
出射光パワーを測定した。このパワーは光結合用導波路
がない光導波路素子の場合と比べると３倍以上であっ
た。
【００４７】
【実施例３】市販のガラス光導波路素子（Entwicklungs
gesellschaft fur Integrierte Optik-Technologie Gmb
H社製）上に、市販の光硬化接着剤（電気化学工業社
製、ハードロック（登録商標）ＯＰ−１０２０Ｍ）をス
ピンコートし、１０００Ｗキセノンランプの光をフォト
マスクを通して露光し、硬化させた。
gesellschaft fur Integrierte Optik-Technologie Gmb
H社製）上に、市販の光硬化接着剤（電気化学工業社
製、ハードロック（登録商標）ＯＰ−１０２０Ｍ）をス
ピンコートし、１０００Ｗキセノンランプの光をフォト
マスクを通して露光し、硬化させた。
【００４８】未硬化部分をアセトニトリルで現像して、
厚さ１２μｍの幅方向にテーパ形状をもつポリマー光結
合用導波路を形成し、光導波路素子を得た。
厚さ１２μｍの幅方向にテーパ形状をもつポリマー光結
合用導波路を形成し、光導波路素子を得た。
【００４９】
【実施例４】実施例３で作製した光導波路素子の端面を
ラッピングフィルムシートで大まかに研磨した後、ダイ
アモンドスラリーを用いて更に研磨し、端面を整えた。
これに波長が１．３μｍである半導体レーザーの光をシ
ングルモードファイバーを通し、光導波路素子に導入し
た。出射端面からの光を対物レンズで受け、光パワーを
測定した。結合効率３ｄＢの位置ずれに対する耐性は、
ポリマー光結合用導波路のない市販の光導波路素子の場
合２．０μｍであったのに対して、４．０μｍに向上し
た。
ラッピングフィルムシートで大まかに研磨した後、ダイ
アモンドスラリーを用いて更に研磨し、端面を整えた。
これに波長が１．３μｍである半導体レーザーの光をシ
ングルモードファイバーを通し、光導波路素子に導入し
た。出射端面からの光を対物レンズで受け、光パワーを
測定した。結合効率３ｄＢの位置ずれに対する耐性は、
ポリマー光結合用導波路のない市販の光導波路素子の場
合２．０μｍであったのに対して、４．０μｍに向上し
た。
【００５０】
【実施例５】実施例３と同様の市販のガラス光導波路素
子上にヘキスト社製ポジ型レジストＡＺ１３５０をスピ
ンコートし、ホットプレート上で硬化させた。１０００
Ｗキセノンランプの光をマスクを通して露光し、ポリマ
ー光結合用導波路部分以外の部分を光可溶化させ、ヘキ
スト社製ＡＺデベロッパー液で現像し、幅方向にテーパ
形状をもつポリマー光結合用導波路を形成し、光導波路
素子を得た。
子上にヘキスト社製ポジ型レジストＡＺ１３５０をスピ
ンコートし、ホットプレート上で硬化させた。１０００
Ｗキセノンランプの光をマスクを通して露光し、ポリマ
ー光結合用導波路部分以外の部分を光可溶化させ、ヘキ
スト社製ＡＺデベロッパー液で現像し、幅方向にテーパ
形状をもつポリマー光結合用導波路を形成し、光導波路
素子を得た。
【００５１】
【実施例６】実施例５で作製した光導波路素子の端面を
ラッピングフィルムシートで大まかに研磨した後、ダイ
アモンドスラリーを用いて更に研磨し、端面を整えた。
これに波長が１．３μｍである半導体レーザーの光をシ
ングルモードファイバーを通し、本素子に導入した。出
射端面からの光を対物レンズで受け、光パワーを測定し
た。結合効率３ｄＢの位置ずれに対する耐性は、ポリマ
ー光結合用導波路のない市販の光導波路素子の場合２．
０μｍであったのに対して、７．０μｍに向上した。
ラッピングフィルムシートで大まかに研磨した後、ダイ
アモンドスラリーを用いて更に研磨し、端面を整えた。
これに波長が１．３μｍである半導体レーザーの光をシ
ングルモードファイバーを通し、本素子に導入した。出
射端面からの光を対物レンズで受け、光パワーを測定し
た。結合効率３ｄＢの位置ずれに対する耐性は、ポリマ
ー光結合用導波路のない市販の光導波路素子の場合２．
０μｍであったのに対して、７．０μｍに向上した。
【００５２】
【実施例７】実施例３と同様の市販のガラス光導波路素
子上に、１０％ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）
のシクロヘキサン溶液に有機色素であるＣ．Ｉ．ディス
パーズ・レッド１を屈折率調整のために添加した混合液
をスピンコートし、１６０℃のオーブン中で４時間乾燥
し、硬化させた。更に、この上にヘキスト社製ポジ型レ
ジストＡＺ１３５０を施用し、実施例５と同様の方法に
よりパターニングした。次いで、反応性イオンエッチン
グ（ＲＩＥ）法により光結合用導波路を得た。更に、そ
ののち、残りのレジストを除去し、光導波路素子を得
た。
子上に、１０％ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）
のシクロヘキサン溶液に有機色素であるＣ．Ｉ．ディス
パーズ・レッド１を屈折率調整のために添加した混合液
をスピンコートし、１６０℃のオーブン中で４時間乾燥
し、硬化させた。更に、この上にヘキスト社製ポジ型レ
ジストＡＺ１３５０を施用し、実施例５と同様の方法に
よりパターニングした。次いで、反応性イオンエッチン
グ（ＲＩＥ）法により光結合用導波路を得た。更に、そ
ののち、残りのレジストを除去し、光導波路素子を得
た。
【００５３】
【実施例８】実施例７で作製した光導波路素子の端面を
ラッピングフィルムシートで大まかに研磨した後、ダイ
アモンドスラリーを用いて更に研磨し、端面を整えた。
これに波長が１．３μｍである半導体レーザーの光をシ
ングルモードファイバーを通し、本素子に導入した。出
射端面からの光を対物レンズで受け、光パワーを測定し
た。結合効率３ｄＢの位置ずれに対する耐性は、ポリマ
ー光結合用導波路のない市販の光導波路素子の場合２．
０μｍであったのに対して、７．５μｍに向上した。
ラッピングフィルムシートで大まかに研磨した後、ダイ
アモンドスラリーを用いて更に研磨し、端面を整えた。
これに波長が１．３μｍである半導体レーザーの光をシ
ングルモードファイバーを通し、本素子に導入した。出
射端面からの光を対物レンズで受け、光パワーを測定し
た。結合効率３ｄＢの位置ずれに対する耐性は、ポリマ
ー光結合用導波路のない市販の光導波路素子の場合２．
０μｍであったのに対して、７．５μｍに向上した。
【００５４】
【実施例９】メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）とメタクリ
ル酸グリシジル（ＧＭＡ）とをモル比で３：７とし、こ
れにテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を溶媒として上記モ
ノマーが１０重量％程度になる量を加えた。更に触媒と
して２，２’−アゾビス（イソブチロニトリル）（ＡＩ
ＢＮ）を上記モノマーに対し、２モル％程度加えた。こ
れを、窒素ガス雰囲気下で７０℃で５時間反応させてポ
リマーを得た。
ル酸グリシジル（ＧＭＡ）とをモル比で３：７とし、こ
れにテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を溶媒として上記モ
ノマーが１０重量％程度になる量を加えた。更に触媒と
して２，２’−アゾビス（イソブチロニトリル）（ＡＩ
ＢＮ）を上記モノマーに対し、２モル％程度加えた。こ
れを、窒素ガス雰囲気下で７０℃で５時間反応させてポ
リマーを得た。
【００５５】得られたポリマーをメタノールに対し再沈
により精製し、この操作を３回程度繰り返した。精製の
終わったポリマーを更にトルエンに溶かし、過剰量のケ
イ皮酸をこれに溶かした。次いで、１１０℃で５時間反
応させた後、トルエンを除去し、残った固形分を酢酸エ
チルに溶かした。未反応のケイ皮酸を除去するために、
炭酸水素ナトリウム飽和溶液を酢酸エチル溶液に加え、
分液漏斗を用いて振盪・静置し、水層を廃棄した。この
操作を３回程度繰り返した後、水で酢酸エチル溶液を洗
浄し、酢酸エチルを除去した。得られたポリマーをシク
ロヘキサンに溶かし、３０重量％溶液とした。この溶液
に２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトン（ＤＭＰ
Ａ）を加え、光架橋性ポリマーとした。
により精製し、この操作を３回程度繰り返した。精製の
終わったポリマーを更にトルエンに溶かし、過剰量のケ
イ皮酸をこれに溶かした。次いで、１１０℃で５時間反
応させた後、トルエンを除去し、残った固形分を酢酸エ
チルに溶かした。未反応のケイ皮酸を除去するために、
炭酸水素ナトリウム飽和溶液を酢酸エチル溶液に加え、
分液漏斗を用いて振盪・静置し、水層を廃棄した。この
操作を３回程度繰り返した後、水で酢酸エチル溶液を洗
浄し、酢酸エチルを除去した。得られたポリマーをシク
ロヘキサンに溶かし、３０重量％溶液とした。この溶液
に２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトン（ＤＭＰ
Ａ）を加え、光架橋性ポリマーとした。
【００５６】このポリマー溶液を実施例３で用いた市販
のガラス導波路上にディップコートし、９０℃のホット
プレート上で３分間加熱して溶媒を蒸発させたのち、フ
ォトマスクを通して１０００Ｗのキセノンランプで５分
間露光した。さらにメタノールとＮ−メチル−２−ピロ
リドンの混合溶液で現像し、幅方向にテーパ形状をもっ
たポリマー光結合用導波路を形成し、光導波路素子を得
た。
のガラス導波路上にディップコートし、９０℃のホット
プレート上で３分間加熱して溶媒を蒸発させたのち、フ
ォトマスクを通して１０００Ｗのキセノンランプで５分
間露光した。さらにメタノールとＮ−メチル−２−ピロ
リドンの混合溶液で現像し、幅方向にテーパ形状をもっ
たポリマー光結合用導波路を形成し、光導波路素子を得
た。
【００５７】
【実施例１０】実施例９で作製した光導波路素子の端面
をラッピングフィルムシートで大まかに研磨した後、ダ
イアモンドスラリーを用いて更に研磨し、端面を整え
た。これに波長が１．３μｍである半導体レーザーの光
をシングルモードファイバーを通し、本素子に導入し
た。出射端面からの光を対物レンズで受け、光パワーを
測定した。結合効率３ｄＢの位置ずれに対する耐性は、
ポリマー光結合用導波路のない市販の光導波路素子の場
合２．０μｍであったのに対して、４．０μｍに向上し
た。
をラッピングフィルムシートで大まかに研磨した後、ダ
イアモンドスラリーを用いて更に研磨し、端面を整え
た。これに波長が１．３μｍである半導体レーザーの光
をシングルモードファイバーを通し、本素子に導入し
た。出射端面からの光を対物レンズで受け、光パワーを
測定した。結合効率３ｄＢの位置ずれに対する耐性は、
ポリマー光結合用導波路のない市販の光導波路素子の場
合２．０μｍであったのに対して、４．０μｍに向上し
た。
【００５８】
【発明の効果】本発明により、位置ずれに対する耐性が
大きく改良され、また導波層の厚みが小さい場合には光
ファイバーからの光結合の効率を容易に３倍以上も向上
することが可能になった。
大きく改良され、また導波層の厚みが小さい場合には光
ファイバーからの光結合の効率を容易に３倍以上も向上
することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光導波路素子を表す図である。
【図２】エバネセント波を利用した光導波路素子を表す
図である。
図である。
【図３】モードカップリングを利用した光導波路素子を
表す図である。
表す図である。
【図４】幅方向にテーパ形状を施し、モードカップリン
グの光結合用導波路の長さに関する耐性を増した光導波
路素子を表す図である。
グの光結合用導波路の長さに関する耐性を増した光導波
路素子を表す図である。
【図５】厚み方向にテーパ形状を施し、結合効率の改善
を図った光導波路素子を表す図である。
を図った光導波路素子を表す図である。
【図６】幅および厚み方法にテーパ形状を施した光導波
路素子を表す図である。
路素子を表す図である。
１ ポリマー光結合用導波路 ２ 光導波層 ３ 上部クラッド層 ４ 下部クラッド層 ５ 光ファイバー又は半導体レーザー等 ６ 主光導波路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 6/42
Claims (14)
- 【請求項１】 光導波層（２）を含んで成る主光導波路
（６）上に、ポリマー光結合用導波路（１）を形成する
方法であって、以下の工程； ａ）主光導波路（６）上に、光重合可能なモノマー、若
しくは光架橋若しくは光重合可能なポリマー、又はそれ
らの混合物を施用する工程： ｂ）施用部分のうち、ポリマー光結合用導波路（６）と
なるべき部分を露光により硬化させる工程：及び ｃ）施用部分のうち、未硬化の部分を除去する工程：を
含んで成る方法。 - 【請求項２】 光導波層（２）を含んで成る主光導波路
（６）上に、ポリマー光結合用導波路（１）を形成する
方法であって、以下の工程； ａ）主光導波路（６）上に、光可溶化型ポリマーを施用
する工程； ｂ）施用したポリマーを硬化させる工程； ｃ）施用部分のうち、ポリマー光結合用導波路（１）と
なるべき部分以外の部分を露光により可溶化させる工
程：及び ｄ）施用部分のうち、可溶化された部分を除去する工
程；を含んで成る方法。 - 【請求項３】 光導波層（２）を含んで成る主光導波路
（６）上に、ポリマー光結合用導波路（１）を形成する
方法であって、以下の工程； ａ）主光導波路（６）上に、ポリマー光結合用導波路
（１）となるべきポリマーを施用する工程： ｂ）施用したポリマーを硬化させる工程：及び ｃ）フォトリソグラフィーにより、前記の硬化したポリ
マーを、ポリマー光結合用導波路（１）の形状にパター
ニングする工程：を含んで成る方法。 - 【請求項４】 光導波層（２）上に上部クラッド層
（３）を設ける前にポリマー光結合用導波路（１）を形
成する、請求項１、２又は３に記載の方法。 - 【請求項５】 光導波層（２）上に上部クラッド層
（３）を設けた後にポリマー光結合用導波路（１）を形
成する、請求項１、２又は３に記載の方法。 - 【請求項６】 光導波層（２）を含んで成る主光導波路
（６）上に設けられたポリマー光結合用導波路（１）を
有する光導波路素子。 - 【請求項７】 主光導波路（６）が下部クラッド層
（４）及び光導波層（２）から成り、光導波層（２）に
ポリマー光結合用導波路（１）を設け、その上に上部ク
ラッド層（３）を設けて成る請求項６に記載の光導波路
素子。 - 【請求項８】 主光導波路（６）が下部クラッド層
（４）、光導波層（２）及び上部クラッド層（３）から
成り、上部クラッド層（３）上にポリマー光結合用導波
路（１）を設けて成る請求項６に記載の光導波路素子。 - 【請求項９】 ポリマー光結合用導波路（１）の幅が、
端面から離れるにつれて減少していくことを特徴とする
請求項６ないし８の何れかに記載の光導波路素子。 - 【請求項１０】 ポリマー光結合用導波路（１）の厚み
が、端面から離れるにつれて減少していくことを特徴と
する請求項６ないし８の何れかに記載の光導波路素子。 - 【請求項１１】 ポリマー光結合用導波路（１）の幅及
び厚みが、端面から離れるにつれて減少していくことを
特徴とする請求項６ないし８の何れかに記載の光導波路
素子。 - 【請求項１２】 光導波層（２）がチャネル型光導波層
であり、該チャネル型光導波層の幅が、端面から離れる
につれて減少していくことを特徴とする請求項６ないし
請求項１１の何れかに記載の光導波路素子。 - 【請求項１３】 光導波層（２）がチャネル型光導波層
であり、該チャネル型光導波層が出射端面まで達してい
ないことを特徴とする請求項６ないし請求項１１の何れ
かに記載の光導波路素子。 - 【請求項１４】 導波路型光能動素子として使用される
請求項６ないし１３の何れかに記載の光導波路素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12652994A JPH07333450A (ja) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | 光結合用導波路の形成方法及び光結合用導波路を有する光導波路素子 |
| EP95108052A EP0687925A3 (en) | 1994-06-08 | 1995-05-26 | Method for producing an optical coupling waveguide and light guide arrangement with the coupling waveguide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12652994A JPH07333450A (ja) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | 光結合用導波路の形成方法及び光結合用導波路を有する光導波路素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07333450A true JPH07333450A (ja) | 1995-12-22 |
Family
ID=14937464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12652994A Pending JPH07333450A (ja) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | 光結合用導波路の形成方法及び光結合用導波路を有する光導波路素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0687925A3 (ja) |
| JP (1) | JPH07333450A (ja) |
Cited By (5)
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|---|---|---|---|---|
| JP2003515253A (ja) * | 1999-11-12 | 2003-04-22 | スパーコラー・コーポレーション | テーパ型平面光導波路 |
| JP2006508398A (ja) * | 2002-11-27 | 2006-03-09 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 三次元相互接続のための光ビア |
| JPWO2007004575A1 (ja) * | 2005-06-30 | 2009-01-29 | 三井化学株式会社 | 光導波路フィルムおよび光電気混載フィルム |
| JPWO2007026601A1 (ja) * | 2005-08-29 | 2009-03-05 | 三井化学株式会社 | 光導波路フィルムとその製造方法、それを含む光電気混載フィルムおよび電子機器 |
| WO2022259521A1 (ja) * | 2021-06-11 | 2022-12-15 | 日本電信電話株式会社 | 光結合構造およびその製造方法 |
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| SE508067C2 (sv) * | 1996-10-18 | 1998-08-24 | Ericsson Telefon Ab L M | Optisk ledare tillverkad av ett polymert material innefattande glycidylakrylat och pentafluorstyren |
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| GB2317023B (en) * | 1997-02-07 | 1998-07-29 | Bookham Technology Ltd | A tapered rib waveguide |
| GB2350719A (en) * | 1999-06-01 | 2000-12-06 | Bookham Technology Ltd | Joining waveguides on a substrate surface |
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| EP1209492B1 (en) * | 2000-11-28 | 2004-02-04 | National University of Ireland Cork | Formation of materials such as waveguides with a refractive index step |
| WO2002095453A2 (en) | 2000-12-14 | 2002-11-28 | Shipley Company, L.L.C. | Optical waveguide termination with vertical and horizontal mode shaping |
| US7251406B2 (en) | 2000-12-14 | 2007-07-31 | Shipley Company, L.L.C. | Optical waveguide termination with vertical and horizontal mode shaping |
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|---|---|---|---|---|
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| JPS60133408A (ja) | 1983-12-22 | 1985-07-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光結合装置 |
| JPS6394205A (ja) | 1986-10-09 | 1988-04-25 | Hitachi Ltd | 双方向伝送用光励振装置 |
| JPH01316710A (ja) * | 1988-06-17 | 1989-12-21 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 新しい光デバイス |
| JPH0312612A (ja) * | 1989-06-09 | 1991-01-21 | Fujitsu Ltd | 光素子間の接続素子 |
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-
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- 1994-06-08 JP JP12652994A patent/JPH07333450A/ja active Pending
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| JPWO2007004575A1 (ja) * | 2005-06-30 | 2009-01-29 | 三井化学株式会社 | 光導波路フィルムおよび光電気混載フィルム |
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