JPH08304644A - 高分子光導波路 - Google Patents

高分子光導波路

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JPH08304644A
JPH08304644A JP12745695A JP12745695A JPH08304644A JP H08304644 A JPH08304644 A JP H08304644A JP 12745695 A JP12745695 A JP 12745695A JP 12745695 A JP12745695 A JP 12745695A JP H08304644 A JPH08304644 A JP H08304644A
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polymer optical
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明正 金子
Makoto Hikita
真 疋田
Saburo Imamura
三郎 今村
Katsunari Okamoto
勝就 岡本
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラスチックを用いた光導波路に曲げによる
伝搬損失の増大を極力低減させ、しかも充分な屈曲性を
持たせ得る低損失で高信頼性を有した高分子光導波路素
子を提供する。 【構成】 コアと、前記コアの回りに設置された前記コ
アより屈折率の低いクラッドを少なくとも含む平板型高
分子光導波路において、コア層とクラッド層の間に、ク
ラッド層より屈折率の低い層が設けられている高分子光
導波路。使用する高分子物質の例には2種以上の異なっ
た繰り返し単位からなる共重合体の重水素化又はハロゲ
ン化ポリ(メタ)アクリレート、あるいはポリシロキサ
ンがある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プラスチック光導波路
に関し、特に光集積回路、光インタコネクション、ある
いは光合分波器等の光学部品において、それに用いるの
に好適な低損失光導波路に関する。
【0002】
【従来の技術】光部品、あるいは光ファイバの基材とし
ては、光伝搬損失が小さく、伝送帯域が広いという特徴
を有する石英ガラスや多成分ガラス等の無機系の材料が
広く使用されているが、最近ではプラスチック系の材料
も開発され、無機系の材料に比べて加工性や価格の点で
優れていることから、光導波路用材料として注目されて
いる。例えば、ポリメチルメタクリレート(PMM
A)、あるいはポリスチレンのような透明性に優れたプ
ラスチックをコアとし、そのコア材料よりも屈折率の低
いプラスチックをクラッド材料としたコア−クラッド構
造からなる平板型光導波路素子が作製されている(特開
平3−188402号)。また、耐熱性の高い透明性プ
ラスチックであるポリイミドやポリシロキサンを用いた
平板型光導波路素子も作製されている。更に、プラスチ
ック系光導波路の特徴は、容易に屈曲可能な状態に形成
できることである。しかしながら従来は、作成上の制約
からガラス基板、シリコン基板、厚いプラスチック基板
上に導波路が形成されたため、ほとんど屈曲性はなく、
むしろ曲がりによる伝搬損失の増加を避けるために屈曲
性は好ましくないと考えられていたのが現状である。し
かし、プラスチック導波路に、伝搬損失の低減が実現
し、しかも充分な屈曲性を持たせれば、本来の柔軟な性
質を積極的に利用してフレキシブルな光配線、分岐など
が可能となり、光インターコネクションへの応用が充分
可能である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、プラ
スチックを用いた光導波路に曲げによる伝搬損失の増大
を極力低減させ、しかも充分な屈曲性を持たせ得る低損
失で高信頼性を有した高分子光導波路素子を提供するこ
とにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明は高分子光導波路に関する発明であって、コアと、
前記コアの回りに設置された前記コアより屈折率の低い
クラッドを少なくとも含む平板型高分子光導波路におい
て、コア層とクラッド層の間に、クラッド層より屈折率
の低い層が設けられていることを特徴とする。
【0005】本発明の高分子光導波路は、前記コア・ク
ラッド層間にコア・クラッド層厚さの1/50程度の厚
さでかつクラッド層よりも低屈折率な材料をスピンコー
トにより塗布し、W型屈折率分布を形成することでコア
内への光閉じ込めを強化することで、曲げ損失の低減を
計ることを最も好適な特徴とする。
【0006】以下、本発明を具体的に説明する。まず、
本発明の高分子光導波路の具体例は下記のとおりであ
る。下記一般式(化1):
【0007】
【化1】
【0008】〔式中、X1 及びX2 はそれぞれ重水素、
又はハロゲン、R1 は重水素、CD3基(Dは重水素)
及びハロゲンのうちの一種、R2 はCn 2n+1で表され
るハロゲン化又は重水素化アルキル基(Yはハロゲン、
又は重水素、nは5以下の正の整数)である〕で表され
る化学構造のうち、2種以上の異なった繰り返し単位か
らなる共重合体の重水素化又はハロゲン化ポリ(メタ)
アクリレートをクラッド層及びコア層として用いること
を特徴とする。また、他の具体例は下記のとおりであ
る。下記一般式(化2)又は一般式(化3)で表される
繰り返し単位を有するポリシロキサン、あるいは一般式
(化2)及び一般式(化3)で表される繰り返し単位の
共重合体であるポリシロキサン、及びこれらの混合物よ
りなる群から選ばれたポリマーを、クラッド層及びコア
層として用いることを特徴とする。
【0009】
【化2】
【0010】
【化3】
【0011】式中、R3 〜R6 は同一又は異なり、Cn
2n+1で表されるハロゲン化又は重水素化アルキル基
(Yはハロゲン、又は重水素、nは5以下の正の整
数)、あるいはC6 5 (Zは水素、重水素、又はハロ
ゲンを表す)で表されるフェニル基、重水素化フェニル
基、又はハロゲン化フェニル基である。
【0012】更に、添付図面を用いて具体的に本発明を
説明する。図1は本発明の高分子光導波路の1例を示す
断面図である。図1において、符号1はコア層、2はク
ラッド層、3は低屈折率層を意味する。コア層1とクラ
ッド層2の間にクラッド層より屈折率の低いポリマーで
ある低屈折率層3で囲まれた導波路を有し、しかも屈曲
性のある高分子光導波路型素子である。
【0013】
【実施例】以下、実施例により、本発明を更に具体的に
説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるも
のではない。
【0014】実施例1 図1に本発明の第1の実施例を示す。材料は、今村らに
よる特願昭63−243987号明細書に記載の製法に
より作製した。具体的には、重水素化メチルメタクリレ
ートとフッ素化メタクリレートの共重合体(9:1)を
クラッド層成分、重水素化ポリメチルメタクリレートを
コア層成分、そして重水素化メチルメタクリレートとフ
ッ素化メタクリレート(モル比=7:3)の共重合体を
低屈折率層として次のように作製した。3種のポリマー
をメチルイソブチルケトンとキシレン混合溶液に溶かし
たものを溶液とした。シリコン基板に銅をスパッタリン
グしたものを基板とし、基板上にクラッド成分ポリマー
を約25μmスピンコートで塗布した。ベーク、乾燥処
理後その上に低屈折率層を約0.2μmスピンコートで
塗布した。その上にコア成分ポリマーを約8μmスピン
コートで塗布した。次にフォトリソグラフィー、ドライ
エッチングによりコア成分を8×8μm2 の直線矩形パ
ターンに加工した。加工後、コア成分上に低屈折率層を
塗布し、最後にクラッド成分を塗布し埋め込み型導波路
を得た。この導波路を希塩酸(塩化水素20%)中で基
板よりはく離、シート状にしフレキシブル高分子光導波
路とした。低屈折率層を含むフレキシブル導波路と含ま
ない通常のフレキシブル導波路を作製して、波長1.3
μmにおける導波路特性を比較したところ、50mmの
導波路の損失(結合損失を含む)は、導波路を曲げない
状態(通常時)では1.4dBで同じであったが、曲げ
た場合(曲げ半径10mm)には低屈折率層を含む場合
は1.5dBと変化がほとんどないのに対して、通常の
タイプは2.5dBまで損失が増大した。これらの結果
を表1に示す。この結果から明らかなように従来の技術
に比べて低屈折率層を含む構造は、曲げ損失低下の効果
があった。
【0015】
【表1】
【0016】実施例2〜5 実施例1におけるコア層を下記表2に示す材料としクラ
ッド層を重水素化メチルメタクリレートとする。他は実
施例1と全く同様にして作製した導波路の屈曲時(曲げ
半径10mm)と通常時の損失との損失差を調べたとこ
ろ、表2のとおりその差は非常に小さく低屈折率層を含
む構造にする効果が絶大であった。
【0017】
【表2】
【0018】実施例6 光導波路材料として用いたポリシロキサンの構造は、一
般式(化3)においてR5 =R6 =C6 5 としたもの
をクラッド層、及び一般式(化2)においてR3 =R4
=C6 5 としたものと一般式(化3)においてR5
6 =C6 5としたものの共重合体をコア層として、
2種のポリマーをアニソールに重量比で10%溶かした
ものを溶液とした。また無機SOGを低屈折率層とし
て、実施例1と同じ構造のフレキシブル高分子光導波路
を作製した。この導波路を120℃、100時間加熱し
た後、波長1.3μmにおける50mmの導波路の損失
(結合損失を含む)は、2dBとほぼ変化なかった。こ
の結果から明らかなようにポリシロキサンを用いたフレ
キシブル高分子光導波路は、高温下での導波路特性劣化
を著しく改善する効果があった。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるフレ
キシブル高分子光導波路は、フレキシブルで低損失な素
子が実現可能であるため、例えば光コネクター間の接続
等の光インターコネクションを構築する上で重要な素子
となりうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の高分子光導波路の1例を示す断
面図である。
【符号の説明】
1:コア層、2:クラッド層、6:低屈折率層
フロントページの続き (72)発明者 岡本 勝就 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コアと、前記コアの回りに設置された前
    記コアより屈折率の低いクラッドを少なくとも含む平板
    型高分子光導波路において、コア層とクラッド層の間
    に、クラッド層より屈折率の低い層が設けられているこ
    とを特徴とする高分子光導波路。
  2. 【請求項2】 下記一般式(化1): 【化1】 〔式中、X1 及びX2 はそれぞれ重水素、又はハロゲ
    ン、R1 は重水素、CD3基(Dは重水.)及びハロゲ
    ンのうちの一種、R2 はCn 2n+1で表されるハロゲン
    化又は重水素化アルキル基(Yはハロゲン、又は重水
    素、nは5以下の正の整数)である〕で表される化学構
    造のうち、2種以上の異なった繰り返し単位からなる共
    重合体の重水素化又はハロゲン化ポリ(メタ)アクリレ
    ートをクラッド層及びコア層として用いることを特徴と
    する請求項1に記載の高分子光導波路。
  3. 【請求項3】 下記一般式(化2)又は一般式(化3)
    で表される繰り返し単位を有するポリシロキサン、ある
    いは一般式(化2)及び一般式(化3)で表される繰り
    返し単位の共重合体であるポリシロキサン、及びこれら
    の混合物よりなる群から選ばれたポリマーを、クラッド
    層及びコア層として用いることを特徴とする請求項1に
    記載の高分子光導波路。 【化2】 【化3】 式中、R3 〜R6 は同一又は異なり、Cn 2n+1で表さ
    れるハロゲン化又は重水素化アルキル基(Yはハロゲ
    ン、又は重水素、nは5以下の正の整数)、あるいはC
    6 5 (Zは水素、重水素、又はハロゲンを表す)で表
    されるフェニル基、重水素化フェニル基、又はハロゲン
    化フェニル基である。
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