JPH0921920A - ポリイミド光導波路 - Google Patents
ポリイミド光導波路Info
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- JPH0921920A JPH0921920A JP19404095A JP19404095A JPH0921920A JP H0921920 A JPH0921920 A JP H0921920A JP 19404095 A JP19404095 A JP 19404095A JP 19404095 A JP19404095 A JP 19404095A JP H0921920 A JPH0921920 A JP H0921920A
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- Japan
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- polyimide
- optical waveguide
- copolymer
- formula
- refractive index
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 偏波方向に対する光損失等の光導波特性の相
違が小さいという特性を有する基板上のポリイミド光導
波路を提供する。 【解決手段】 コア層及びクラッド層がポリイミドであ
って、このポリイミドの基板面と平行な方向の屈折率
（ｎTE）と基板面に垂直な方向の屈折率（ｎTM）の差
（ｎTE−ｎTM）の相違が、波長１．３μｍにおいて０．
００３以下であるポリイミドから構成されるポリイミド
光導波路。コア層とクラッド層の一方又は両方が、２種
類以上のポリイミドの共重合体であって、ｎTE−ｎTMの
相違が共重合比によらず波長１．３μｍにおいて０．０
０３以下であるポリイミドとポリイミド共重合体から構
成され、更にポリイミド共重合体の共重合比を変化させ
ることでコアとクラッドの間の屈折率差を制御するポリ
イミド光導波路。
違が小さいという特性を有する基板上のポリイミド光導
波路を提供する。 【解決手段】 コア層及びクラッド層がポリイミドであ
って、このポリイミドの基板面と平行な方向の屈折率
（ｎTE）と基板面に垂直な方向の屈折率（ｎTM）の差
（ｎTE−ｎTM）の相違が、波長１．３μｍにおいて０．
００３以下であるポリイミドから構成されるポリイミド
光導波路。コア層とクラッド層の一方又は両方が、２種
類以上のポリイミドの共重合体であって、ｎTE−ｎTMの
相違が共重合比によらず波長１．３μｍにおいて０．０
０３以下であるポリイミドとポリイミド共重合体から構
成され、更にポリイミド共重合体の共重合比を変化させ
ることでコアとクラッドの間の屈折率差を制御するポリ
イミド光導波路。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光導波路に関し、特
に優れた耐熱性に加えて光の偏波方向に対する光損失等
の光導波特性の相違が小さい高分子光導波路に関する。
に優れた耐熱性に加えて光の偏波方向に対する光損失等
の光導波特性の相違が小さい高分子光導波路に関する。
【０００２】
【従来の技術】低損失光ファイバの開発による光通信シ
ステムの実用化に伴い、種々の光通信用部品の開発が望
まれている。またこれら光部品を高密度に実装する光配
線技術、特に光導波路技術の確立が望まれている。これ
らの光部品の材料として、これまで光透過性と耐熱性に
優れた石英が主に検討されている。一方、ポリメチルメ
タクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポ
リカーボネート（ＰＣ）等の透明性に優れた高分子もま
た、加工性に優れる、部品の大面積化が可能、屈
折率を幅広い範囲で制御できる、柔軟性、耐衝撃性に
優れる等、上記光部品材料として優れた特徴を有してい
る。しかし、これらの高分子材料は上記光部品に要求さ
れる十分な耐熱性を有していない。そこで、〜の高
分子としての特徴を有することに加えて、耐熱性に優れ
た高分子材料であるポリイミドの光部品への適用が検討
されている。特開平４−９８０７号公報においては、ポ
リイミドを用いた光導波路が基板上に製造できることが
示されている。しかし、光導波路の作製工程において、
ポリイミドは基板への前駆体（ポリアミド酸）溶液の塗
布とその後の加熱による硬化収縮や基板との熱膨張率差
により生じる応力のために、その基板面と平行な方向の
屈折率（ｎTE）と基板面に垂直な方向の屈折率（ｎTM）
に相違が生じる。本明細書ではこれ以降、ｎTEとｎTMの
差（ｎTE−ｎTM）を複屈折と定義して用いることにす
る。この複屈折の大きさはコア材のポリイミドとクラッ
ド材のポリイミドの間で異なるため、コアとクラッドの
屈折率差が基板面と平行な方向の偏光と基板面に垂直な
方向の偏光で異なることになり、その結果、光導波路に
入射する光の偏光方向により光損失が異なること、すな
わち片方の偏光での光損失が増大するという問題があっ
た。そこで、本発明者らは特願平６−５４３７６号明細
書において基板上に作製したポリイミド光導波路を基板
からはく離した後、熱処理を行うことでポリイミド光導
波路に生じた応力を解放し、これによって光学異方性が
小さく、光学的に均一な光導波路が作製できることを示
している。しかし、この場合も光導波路から応力を解放
するためには基板を取り除かなければならないという問
題があった。この材料としてのポリイミドは種々の有機
ポリマーの中で耐熱性に優れているため、宇宙、航空分
野から電子通信分野まで幅広く使われ始めている。特に
最近では、単に耐熱性に優れているだけでなく、用途に
応じて種々の性能を合せ持つことが期待されている。例
えばプリント板や、ＬＳＩ用の層間絶縁膜などでは、熱
膨張係数、誘電率が小さいことが期待され、光通信関係
では特に光導波路のクラッド材には屈折率差が小さいこ
とが期待されている。また、安定な物性値を保つには、
吸水率の小さなことが必要である。特にポリイミドを光
通信用の光学材料として適用する場合、高い耐熱性に加
えて、優れた光透過性や屈折率の精密な制御性が重要と
なる。これまでに優れた耐熱性、光透過性、屈折率制御
性を有するポリイミドが特開平４−８７３４号公報にお
いて明らかにされている。ここでは屈折率の相異なる２
種類のフッ素化ポリイミドの共重合を行い、その共重合
比を変えることで屈折率を制御している。一方、耐熱性
に優れた芳香族ポリイミドは分子内に構造異方性の大き
なベンゼン環やイミド環を多く含んでいるため、シリコ
ン等の基板上で加熱製膜した場合に生じる熱応力により
ポリイミド分子が面内に配向し、複屈折が大きく異なる
という特徴を有している。この複屈折の大きさはポリイ
ミドの分子構造に大きく依存する。通常、屈折率の大き
く異なるポリイミドではその分子構造も異なるために、
その複屈折の大きさも異なる。特開平４−８７３４号公
報に示されたポリイミド共重合体はシリコン基板上でポ
リイミド共重合体薄膜を作製した場合に光通信波長とな
る波長１．３μｍにおいて共重合比を変えることでｎTE
の値を１．５２３から１．６１４の範囲で制御すること
が可能であるが、共重合比を変えることで同時にその複
屈折も０．００８から０．１２３まで大きく変化する。
種々の光学部品の中で特にシングルモード光導波路やシ
ングルモード光ファイバを作製するためには屈折率を精
密に制御した２種類の材料をコアとクラッドに用いるこ
とが必要となるが、上記ポリイミド共重合体を材料とし
て用いる場合にはコア材料とクラッド材料の複屈折が異
なるためにその偏波方向に対する光損失等の光導波特性
に相違が生じるという問題があった。
ステムの実用化に伴い、種々の光通信用部品の開発が望
まれている。またこれら光部品を高密度に実装する光配
線技術、特に光導波路技術の確立が望まれている。これ
らの光部品の材料として、これまで光透過性と耐熱性に
優れた石英が主に検討されている。一方、ポリメチルメ
タクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポ
リカーボネート（ＰＣ）等の透明性に優れた高分子もま
た、加工性に優れる、部品の大面積化が可能、屈
折率を幅広い範囲で制御できる、柔軟性、耐衝撃性に
優れる等、上記光部品材料として優れた特徴を有してい
る。しかし、これらの高分子材料は上記光部品に要求さ
れる十分な耐熱性を有していない。そこで、〜の高
分子としての特徴を有することに加えて、耐熱性に優れ
た高分子材料であるポリイミドの光部品への適用が検討
されている。特開平４−９８０７号公報においては、ポ
リイミドを用いた光導波路が基板上に製造できることが
示されている。しかし、光導波路の作製工程において、
ポリイミドは基板への前駆体（ポリアミド酸）溶液の塗
布とその後の加熱による硬化収縮や基板との熱膨張率差
により生じる応力のために、その基板面と平行な方向の
屈折率（ｎTE）と基板面に垂直な方向の屈折率（ｎTM）
に相違が生じる。本明細書ではこれ以降、ｎTEとｎTMの
差（ｎTE−ｎTM）を複屈折と定義して用いることにす
る。この複屈折の大きさはコア材のポリイミドとクラッ
ド材のポリイミドの間で異なるため、コアとクラッドの
屈折率差が基板面と平行な方向の偏光と基板面に垂直な
方向の偏光で異なることになり、その結果、光導波路に
入射する光の偏光方向により光損失が異なること、すな
わち片方の偏光での光損失が増大するという問題があっ
た。そこで、本発明者らは特願平６−５４３７６号明細
書において基板上に作製したポリイミド光導波路を基板
からはく離した後、熱処理を行うことでポリイミド光導
波路に生じた応力を解放し、これによって光学異方性が
小さく、光学的に均一な光導波路が作製できることを示
している。しかし、この場合も光導波路から応力を解放
するためには基板を取り除かなければならないという問
題があった。この材料としてのポリイミドは種々の有機
ポリマーの中で耐熱性に優れているため、宇宙、航空分
野から電子通信分野まで幅広く使われ始めている。特に
最近では、単に耐熱性に優れているだけでなく、用途に
応じて種々の性能を合せ持つことが期待されている。例
えばプリント板や、ＬＳＩ用の層間絶縁膜などでは、熱
膨張係数、誘電率が小さいことが期待され、光通信関係
では特に光導波路のクラッド材には屈折率差が小さいこ
とが期待されている。また、安定な物性値を保つには、
吸水率の小さなことが必要である。特にポリイミドを光
通信用の光学材料として適用する場合、高い耐熱性に加
えて、優れた光透過性や屈折率の精密な制御性が重要と
なる。これまでに優れた耐熱性、光透過性、屈折率制御
性を有するポリイミドが特開平４−８７３４号公報にお
いて明らかにされている。ここでは屈折率の相異なる２
種類のフッ素化ポリイミドの共重合を行い、その共重合
比を変えることで屈折率を制御している。一方、耐熱性
に優れた芳香族ポリイミドは分子内に構造異方性の大き
なベンゼン環やイミド環を多く含んでいるため、シリコ
ン等の基板上で加熱製膜した場合に生じる熱応力により
ポリイミド分子が面内に配向し、複屈折が大きく異なる
という特徴を有している。この複屈折の大きさはポリイ
ミドの分子構造に大きく依存する。通常、屈折率の大き
く異なるポリイミドではその分子構造も異なるために、
その複屈折の大きさも異なる。特開平４−８７３４号公
報に示されたポリイミド共重合体はシリコン基板上でポ
リイミド共重合体薄膜を作製した場合に光通信波長とな
る波長１．３μｍにおいて共重合比を変えることでｎTE
の値を１．５２３から１．６１４の範囲で制御すること
が可能であるが、共重合比を変えることで同時にその複
屈折も０．００８から０．１２３まで大きく変化する。
種々の光学部品の中で特にシングルモード光導波路やシ
ングルモード光ファイバを作製するためには屈折率を精
密に制御した２種類の材料をコアとクラッドに用いるこ
とが必要となるが、上記ポリイミド共重合体を材料とし
て用いる場合にはコア材料とクラッド材料の複屈折が異
なるためにその偏波方向に対する光損失等の光導波特性
に相違が生じるという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は従来の
基板上に作製したポリイミド光導波路では有していなか
った、コアとクラッドの屈折率差が基板面に平行な方向
の光と基板面に垂直な方向の光の間で同程度になるよう
なポリイミド共重合体を用いて、偏波方向に対する光損
失等の光導波特性の相違が小さいという特性を有する基
板上のポリイミド光導波路を提供することにある。
基板上に作製したポリイミド光導波路では有していなか
った、コアとクラッドの屈折率差が基板面に平行な方向
の光と基板面に垂直な方向の光の間で同程度になるよう
なポリイミド共重合体を用いて、偏波方向に対する光損
失等の光導波特性の相違が小さいという特性を有する基
板上のポリイミド光導波路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
発明の第１の発明は基板上に積層したコア層とクラッド
層からなる光導波路に関する発明であり、上記コア層及
びクラッド層がポリイミドであって、このポリイミドの
基板面と平行な方向の屈折率（ｎTE）と基板面に垂直な
方向の屈折率（ｎTM）の差（ｎTE−ｎTM）の相違が、波
長１．３μｍにおいて０．００３以下であるポリイミド
から構成されることを特徴とする。また、本発明の第２
の発明は基板上に積層したコア層とクラッド層からなる
光導波路に関する発明であり、コア層又はクラッド層の
どちらか一方が、２種類以上のポリイミドの共重合体で
あって、ｎTE−ｎTMの相違が共重合比によらず波長１．
３μｍにおいて０．００３以下であるポリイミドとポリ
イミド共重合体から構成されることを特徴とし、更にポ
リイミド共重合体の共重合比を変化させることでコアと
クラッドの間の屈折率差を制御することを特徴とする。
また、本発明の第３の発明は基板上に積層したコア層と
クラッド層からなる光導波路に関する発明であり、コア
層及びクラッド層が共に２種類以上のポリイミドの共重
合体であって、かつｎTE−ｎTMの相違が共重合比によら
ず波長１．３μｍにおいて０．００３以下であるポリイ
ミド共重合体から構成されることを特徴とし、更にその
共重合比を変化させることでコアとクラッドの間の屈折
率差を制御することを特徴とする。また、本発明の第４
の発明は基板上に積層したコア層とクラッド層からなる
光導波路に関する発明であって、第２、又は第３の発明
のポリイミド共重合体が下記一般式（化１）：
発明の第１の発明は基板上に積層したコア層とクラッド
層からなる光導波路に関する発明であり、上記コア層及
びクラッド層がポリイミドであって、このポリイミドの
基板面と平行な方向の屈折率（ｎTE）と基板面に垂直な
方向の屈折率（ｎTM）の差（ｎTE−ｎTM）の相違が、波
長１．３μｍにおいて０．００３以下であるポリイミド
から構成されることを特徴とする。また、本発明の第２
の発明は基板上に積層したコア層とクラッド層からなる
光導波路に関する発明であり、コア層又はクラッド層の
どちらか一方が、２種類以上のポリイミドの共重合体で
あって、ｎTE−ｎTMの相違が共重合比によらず波長１．
３μｍにおいて０．００３以下であるポリイミドとポリ
イミド共重合体から構成されることを特徴とし、更にポ
リイミド共重合体の共重合比を変化させることでコアと
クラッドの間の屈折率差を制御することを特徴とする。
また、本発明の第３の発明は基板上に積層したコア層と
クラッド層からなる光導波路に関する発明であり、コア
層及びクラッド層が共に２種類以上のポリイミドの共重
合体であって、かつｎTE−ｎTMの相違が共重合比によら
ず波長１．３μｍにおいて０．００３以下であるポリイ
ミド共重合体から構成されることを特徴とし、更にその
共重合比を変化させることでコアとクラッドの間の屈折
率差を制御することを特徴とする。また、本発明の第４
の発明は基板上に積層したコア層とクラッド層からなる
光導波路に関する発明であって、第２、又は第３の発明
のポリイミド共重合体が下記一般式（化１）：
【０００５】
【化１】
【０００６】及び下記一般式（化２）：
【０００７】
【化２】
【０００８】で表される繰り返しからなるポリイミド共
重合体においてＲ1 及びＲ2 がそれぞれ下記式（化
３）：
重合体においてＲ1 及びＲ2 がそれぞれ下記式（化
３）：
【０００９】
【化３】
【００１０】で表される繰り返しからなるポリイミドの
共重合体であることを特徴とする。また本発明の第５の
発明は基板上に積層したコア層とクラッド層からなる光
導波路に関する発明であって、第２、又は第３の発明の
ポリイミド共重合体が下記一般式（化４）：
共重合体であることを特徴とする。また本発明の第５の
発明は基板上に積層したコア層とクラッド層からなる光
導波路に関する発明であって、第２、又は第３の発明の
ポリイミド共重合体が下記一般式（化４）：
【００１１】
【化４】
【００１２】及び下記一般式（化５）：
【００１３】
【化５】
【００１４】で表される繰り返しからなるポリイミド共
重合体においてＲ3 及びＲ4 がそれぞれ下記式（化
６）：
重合体においてＲ3 及びＲ4 がそれぞれ下記式（化
６）：
【００１５】
【化６】
【００１６】で表される繰り返しからなるポリイミドの
共重合体であることを特徴とする。また本発明の第６の
発明は基板上に積層したコア層とクラッド層からなる光
導波路に関する発明であって、第２、又は第３の発明の
はポリイミド共重合体が下記一般式（化７）：
共重合体であることを特徴とする。また本発明の第６の
発明は基板上に積層したコア層とクラッド層からなる光
導波路に関する発明であって、第２、又は第３の発明の
はポリイミド共重合体が下記一般式（化７）：
【００１７】
【化７】
【００１８】及び下記一般式（化８）：
【００１９】
【化８】
【００２０】で表される繰り返しからなるポリイミドの
共重合体であることを特徴とする。また本発明の第７の
発明は基板上に積層したコア層とクラッド層からなる光
導波路に関する発明であって、第２、又は第３の発明の
ポリイミド共重合体が下記一般式（化９）：
共重合体であることを特徴とする。また本発明の第７の
発明は基板上に積層したコア層とクラッド層からなる光
導波路に関する発明であって、第２、又は第３の発明の
ポリイミド共重合体が下記一般式（化９）：
【００２１】
【化９】
【００２２】及び下記一般式（化１０）：
【００２３】
【化１０】
【００２４】で表される繰り返しからなるポリイミドの
共重合体であることを特徴とする。
共重合体であることを特徴とする。
【００２５】本発明者らは、種々の既存ポリイミド、及
びポリイミドの共重合体についてその光透過性、屈折
率、複屈折を評価した結果、複屈折の大きさが同等の２
種類のポリイミド、及びそれらのポリイミドの共重合体
や混合物が、優れた耐熱性や近赤外波長領域での優れた
光透過性を有していることに加えて、共重合比や混合比
に対する複屈折の大きさの依存性が小さくなることを見
出した。
びポリイミドの共重合体についてその光透過性、屈折
率、複屈折を評価した結果、複屈折の大きさが同等の２
種類のポリイミド、及びそれらのポリイミドの共重合体
や混合物が、優れた耐熱性や近赤外波長領域での優れた
光透過性を有していることに加えて、共重合比や混合比
に対する複屈折の大きさの依存性が小さくなることを見
出した。
【００２６】本発明者らは、光導波路の材料として用い
るポリイミドの分子構造とそのポリイミドを用いて基板
上にポリイミド薄膜を作製した場合の屈折率（ｎTE、及
びｎTM）、及び複屈折について種々検討した。その結
果、複屈折の大きさが同程度の２種類のポリイミド、又
は複屈折の大きさが同程度の２種類のポリイミドの共重
合体を光導波路のコア、及びクラッド材として用いるこ
とで、基板面に平行な方向の光と基板面に垂直な方向の
光の間でコアとクラッドの屈折率差が同程度になるとい
う特性を有する基板上のポリイミド光導波路を作製でき
ることを明らかにした。更に、この光導波路のコアとク
ラッドのどちらか一方、又は両方に用いるポリイミド
を、複屈折の大きさが同程度の２種類のポリイミドの共
重合体とし、ポリイミド共重合体の共重合比を変えるこ
とによりコアとクラッドの屈折率差を制御できることを
明らかにした。
るポリイミドの分子構造とそのポリイミドを用いて基板
上にポリイミド薄膜を作製した場合の屈折率（ｎTE、及
びｎTM）、及び複屈折について種々検討した。その結
果、複屈折の大きさが同程度の２種類のポリイミド、又
は複屈折の大きさが同程度の２種類のポリイミドの共重
合体を光導波路のコア、及びクラッド材として用いるこ
とで、基板面に平行な方向の光と基板面に垂直な方向の
光の間でコアとクラッドの屈折率差が同程度になるとい
う特性を有する基板上のポリイミド光導波路を作製でき
ることを明らかにした。更に、この光導波路のコアとク
ラッドのどちらか一方、又は両方に用いるポリイミド
を、複屈折の大きさが同程度の２種類のポリイミドの共
重合体とし、ポリイミド共重合体の共重合比を変えるこ
とによりコアとクラッドの屈折率差を制御できることを
明らかにした。
【００２７】本発明のポリイミド光導波路のコア及びク
ラッドに用いる２種類のポリイミドの例としては２，２
−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオ
ロプロパン二無水物（６ＦＤＢ）と２，２′−ビス（ト
リフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビフェニル
（ＴＦＤＢ）から合成されるポリイミド（６ＦＤＡ／Ｔ
ＦＤＢ）と６ＦＤＡと４，４′−オキシジアニリン
（４，４′−ＯＤＡ）から合成されるポリイミド（６Ｆ
ＤＡ／４，４′−ＯＤＡ）を挙げることができる。ま
た、本発明に用いる２種類のポリイミドとして６ＦＤＡ
／ＴＦＤＢ又は６ＦＤＡ／４，４′−ＯＤＡのどちらか
一方を第１種類目のポリイミドとし、６ＦＤＡ／ＴＦＤ
Ｂの繰り返し単位が第一成分で６ＦＤＡ／４，４′−Ｏ
ＤＡの繰り返し単位が第二成分の共重合体を第２種類目
のポリイミドとすることもできる。更に、本発明に用い
る２種類のポリイミドをそれぞれ前記共重合体の中から
選ばれた共重合比の相異なる共重合体とすることもでき
る。このとき、共重合体は共重合比、すなわち合成時に
用いる合成原料（６ＦＤＡ、ＴＦＤＢ、４，４′−ＯＤ
Ａ）の中のＴＦＤＢと４，４′−ＯＤＡの仕込み比を変
えることで複屈折が大きく変化することなく、屈折率
（ｎTE、及びｎTM）を特定の範囲で制御できる。ここで
示した２種類のポリイミドとそれらのポリイミド共重合
体はその共重合比（共重合比が１：０、及び０：１を含
む）によらず複屈折の変動が波長１．３μｍにおいて
０．００３以下であり、本明細書ではこのような一群の
ポリイミド又はポリイミド共重合体を１種類の光導波路
材料系と定義する。したがって、本発明ではこの光導波
路材料系の中からコアとクラッドの材料を選択すること
が特徴となるが、本発明のポリイミド光導波路の作製に
用いることができる光導波路材料系としては後記表１に
示す３９種類の材料系を例に挙げることができる。表１
中、「材料系１」は原料の酸二無水物として６ＦＤＡを
用い、ジアミンとしてＴＦＤＢを用いて合成されるポリ
イミド（６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ）を第１種類目のポリイミ
ドとし、また酸二無水物として６ＦＤＡを用い、ジアミ
ンとして４，４′−ＯＤＡを用いて合成されるポリイミ
ド（６ＦＤＡ／４，４′−ＯＤＡ）を第２種類目のポリ
イミドとすることを示しており、先に説明した２種類の
ポリイミドの例は「材料系１」の場合に当る。したがっ
て、本発明のポリイミド光導波路では表１に示した第１
種類目のポリイミドと第２種類目のポリイミドの共重合
体ももちろん使用することができる。更に、本発明に用
いるポリイミドは共重合体の他に第１成分の単独重合体
のポリアミド酸溶液と第２成分の単独重合体のポリアミ
ド酸溶液の混合物を経由したポリイミド混合物であって
もよい。
ラッドに用いる２種類のポリイミドの例としては２，２
−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオ
ロプロパン二無水物（６ＦＤＢ）と２，２′−ビス（ト
リフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビフェニル
（ＴＦＤＢ）から合成されるポリイミド（６ＦＤＡ／Ｔ
ＦＤＢ）と６ＦＤＡと４，４′−オキシジアニリン
（４，４′−ＯＤＡ）から合成されるポリイミド（６Ｆ
ＤＡ／４，４′−ＯＤＡ）を挙げることができる。ま
た、本発明に用いる２種類のポリイミドとして６ＦＤＡ
／ＴＦＤＢ又は６ＦＤＡ／４，４′−ＯＤＡのどちらか
一方を第１種類目のポリイミドとし、６ＦＤＡ／ＴＦＤ
Ｂの繰り返し単位が第一成分で６ＦＤＡ／４，４′−Ｏ
ＤＡの繰り返し単位が第二成分の共重合体を第２種類目
のポリイミドとすることもできる。更に、本発明に用い
る２種類のポリイミドをそれぞれ前記共重合体の中から
選ばれた共重合比の相異なる共重合体とすることもでき
る。このとき、共重合体は共重合比、すなわち合成時に
用いる合成原料（６ＦＤＡ、ＴＦＤＢ、４，４′−ＯＤ
Ａ）の中のＴＦＤＢと４，４′−ＯＤＡの仕込み比を変
えることで複屈折が大きく変化することなく、屈折率
（ｎTE、及びｎTM）を特定の範囲で制御できる。ここで
示した２種類のポリイミドとそれらのポリイミド共重合
体はその共重合比（共重合比が１：０、及び０：１を含
む）によらず複屈折の変動が波長１．３μｍにおいて
０．００３以下であり、本明細書ではこのような一群の
ポリイミド又はポリイミド共重合体を１種類の光導波路
材料系と定義する。したがって、本発明ではこの光導波
路材料系の中からコアとクラッドの材料を選択すること
が特徴となるが、本発明のポリイミド光導波路の作製に
用いることができる光導波路材料系としては後記表１に
示す３９種類の材料系を例に挙げることができる。表１
中、「材料系１」は原料の酸二無水物として６ＦＤＡを
用い、ジアミンとしてＴＦＤＢを用いて合成されるポリ
イミド（６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ）を第１種類目のポリイミ
ドとし、また酸二無水物として６ＦＤＡを用い、ジアミ
ンとして４，４′−ＯＤＡを用いて合成されるポリイミ
ド（６ＦＤＡ／４，４′−ＯＤＡ）を第２種類目のポリ
イミドとすることを示しており、先に説明した２種類の
ポリイミドの例は「材料系１」の場合に当る。したがっ
て、本発明のポリイミド光導波路では表１に示した第１
種類目のポリイミドと第２種類目のポリイミドの共重合
体ももちろん使用することができる。更に、本発明に用
いるポリイミドは共重合体の他に第１成分の単独重合体
のポリアミド酸溶液と第２成分の単独重合体のポリアミ
ド酸溶液の混合物を経由したポリイミド混合物であって
もよい。
【００２８】
【表１】
【００２９】表１の記号の説明 ６ＦＤＡ： ２，２−ビス（３，４−ジカル
ボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物 １０ＦＥＤＡ： １，４−ビス（３，４−ジカル
ボキシトリフルオロフェノキシ）テトラフルオロベンゼ
ン二無水物 ＯＤＰＡ： ４，４′−オキシジフタル酸無
水物 ＰＭＤＡ： ピロメリット酸二無水物 ＢＴＤＡ： ３，３′，４，４′−ベンゾフ
ェノンテトラカルボン酸二無水物 Ｐ３ＦＤＡ： １−トリフルオロメチル−２，
３，５，６−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物 ＴＦＤＢ： ２，２′−ビス（トリフルオロ
メチル）−４，４′−ジアミノビフェニル ４ＦＭＰＤ： テトラフルオロ−ｍ−フェニレ
ンジアミン ８ＦＯＤＡ： ビス（２，３，５，６−テトラ
フルオロ−４−アミノフェニル）エーテル ４，４′−ＯＤＡ： ４，４′−オキシジアニリン ３，４′−ＯＤＡ： ３，４′−オキシジアニリン ２，４′−ＯＤＡ： ２，４′−オキシジアニリン ３ＦＤＡＭ： １，１−ビス（４−アミノフェ
ニル）−１−フェニル−２，２，２−トリフルオロエタ
ン ３ＦＥＤＡＭ： 〔１，１−ビス〔４−（４−ア
ミノフェノキシ）フェニル〕−１−フェニル−２，２，
２−トリフルオロエタン〕 ３，３′−ＤＤＳＯ２：３，３′−ジアミノジフェニル
スルホン ４，４′−ＤＤＳＯ２：４，４′−ジアミノジフェニル
スルホン ４，４′−ＭＤＡ： ４，４′−メチレンジアニリン ４−ＢＤＡＦ： ２，２−ビス〔４−（アミノフ
ェノキシ）フェニル〕ヘキサフルオロプロパン ＡＰＨＦ３３： ２，２−ビス（３−アミノ−４
−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン ４，４′−６Ｆ： ２，２−ビス（４−アミノフェ
ニル）ヘキサフルオロプロパン
ボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物 １０ＦＥＤＡ： １，４−ビス（３，４−ジカル
ボキシトリフルオロフェノキシ）テトラフルオロベンゼ
ン二無水物 ＯＤＰＡ： ４，４′−オキシジフタル酸無
水物 ＰＭＤＡ： ピロメリット酸二無水物 ＢＴＤＡ： ３，３′，４，４′−ベンゾフ
ェノンテトラカルボン酸二無水物 Ｐ３ＦＤＡ： １−トリフルオロメチル−２，
３，５，６−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物 ＴＦＤＢ： ２，２′−ビス（トリフルオロ
メチル）−４，４′−ジアミノビフェニル ４ＦＭＰＤ： テトラフルオロ−ｍ−フェニレ
ンジアミン ８ＦＯＤＡ： ビス（２，３，５，６−テトラ
フルオロ−４−アミノフェニル）エーテル ４，４′−ＯＤＡ： ４，４′−オキシジアニリン ３，４′−ＯＤＡ： ３，４′−オキシジアニリン ２，４′−ＯＤＡ： ２，４′−オキシジアニリン ３ＦＤＡＭ： １，１−ビス（４−アミノフェ
ニル）−１−フェニル−２，２，２−トリフルオロエタ
ン ３ＦＥＤＡＭ： 〔１，１−ビス〔４−（４−ア
ミノフェノキシ）フェニル〕−１−フェニル−２，２，
２−トリフルオロエタン〕 ３，３′−ＤＤＳＯ２：３，３′−ジアミノジフェニル
スルホン ４，４′−ＤＤＳＯ２：４，４′−ジアミノジフェニル
スルホン ４，４′−ＭＤＡ： ４，４′−メチレンジアニリン ４−ＢＤＡＦ： ２，２−ビス〔４−（アミノフ
ェノキシ）フェニル〕ヘキサフルオロプロパン ＡＰＨＦ３３： ２，２−ビス（３−アミノ−４
−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン ４，４′−６Ｆ： ２，２−ビス（４−アミノフェ
ニル）ヘキサフルオロプロパン
【００３０】本発明者らはこれらのポリイミド、ポリイ
ミド共重合体及び混合物の前駆体溶液を用いてシングル
モード光導波路を作製することにより、その光導波路に
おける光損失等の光導波特性の偏波方向に対する相違を
低減できることを見出した。本発明のポリイミド光導波
路の構造は、一般に製造されている基板上の光導波路と
同様でよく、例えばスラブ型、リッジ型、埋め込み型等
がある。光導波路のコア材とクラッド材に用いる共重合
体の選択は、光の波長、使用用途に適した屈折率の差に
なるようにすればよい。
ミド共重合体及び混合物の前駆体溶液を用いてシングル
モード光導波路を作製することにより、その光導波路に
おける光損失等の光導波特性の偏波方向に対する相違を
低減できることを見出した。本発明のポリイミド光導波
路の構造は、一般に製造されている基板上の光導波路と
同様でよく、例えばスラブ型、リッジ型、埋め込み型等
がある。光導波路のコア材とクラッド材に用いる共重合
体の選択は、光の波長、使用用途に適した屈折率の差に
なるようにすればよい。
【００３１】埋め込み型シングルモード光導波路の製造
方法について図１を参照しつつ説明する。すなわち図１
は本発明による埋め込み型光導波路の作製方法の一例を
示す工程図であって、符号１は基板、２は下部クラッド
層、３はコア層、４はコアパターンを形成するためのマ
スク、５はレジスト層、６は上部クラッド層を意味す
る。シリコン等の基板１の上に下部クラッド用のポリイ
ミド共重合体の前駆体溶液をスピンコート等の方法によ
り塗布し、これを加熱等により硬化して下部クラッド層
２を得る。次にこの上に下部クラッド層として用いたポ
リイミド共重合体より屈折率が高く、複屈折が同程度の
ポリイミド共重合体の前駆体溶液を下部クラッド層２を
形成したときと同様の方法により形成し、コア層３を得
る。次にこの上にコアパターンを形成するためのマスク
層４を形成する〔図１（ａ）〕。マスクとしてはＡｌ、
Ｔｉ等の金属、ＳｉＯ2 、スピンオングラス（ＳＯ
Ｇ）、Ｓｉ含有レジスト、感光性ポリイミド等を用いる
ことができる。マスク層４をつけた後レジスト塗布、プ
リベーク、露光、現像、アフターベークを行い、パター
ニングされたレジスト層５を得る〔図１（ｂ）〕。次に
レジスト層により保護されていないマスク層をエッチン
グにより除去した後〔図１（ｃ）〕、マスク層で保護さ
れていないポリイミドをドライエッチングにより除去す
る〔図１（ｄ）〕。マスク層４にＳｉ含有レジストや感
光性ポリイミドを用いた場合にはフォトレジストを使用
する必要はない。次に残ったマスク層４をドライエッチ
ングやはく離液を用いることにより除去する〔図１
（ｅ）〕。更にこの上にコア層として用いたポリイミド
共重合体より屈折率が低く、複屈折が同程度のポリイミ
ド共重合体の前駆体溶液を下部クラッド層２を形成した
ときと同様の方法により形成し、上部クラッド層６を得
る〔図１（ｆ）〕。以上の工程を経ることにより、ＴＥ
モードでのコアとクラッドの屈折率差とＴＭモードでの
コアとクラッドの屈折率差が同程度で、偏波方向に対す
る光損失等の光導波特性の相違が小さなポリイミドシン
グルモード光導波路を作製できる。
方法について図１を参照しつつ説明する。すなわち図１
は本発明による埋め込み型光導波路の作製方法の一例を
示す工程図であって、符号１は基板、２は下部クラッド
層、３はコア層、４はコアパターンを形成するためのマ
スク、５はレジスト層、６は上部クラッド層を意味す
る。シリコン等の基板１の上に下部クラッド用のポリイ
ミド共重合体の前駆体溶液をスピンコート等の方法によ
り塗布し、これを加熱等により硬化して下部クラッド層
２を得る。次にこの上に下部クラッド層として用いたポ
リイミド共重合体より屈折率が高く、複屈折が同程度の
ポリイミド共重合体の前駆体溶液を下部クラッド層２を
形成したときと同様の方法により形成し、コア層３を得
る。次にこの上にコアパターンを形成するためのマスク
層４を形成する〔図１（ａ）〕。マスクとしてはＡｌ、
Ｔｉ等の金属、ＳｉＯ2 、スピンオングラス（ＳＯ
Ｇ）、Ｓｉ含有レジスト、感光性ポリイミド等を用いる
ことができる。マスク層４をつけた後レジスト塗布、プ
リベーク、露光、現像、アフターベークを行い、パター
ニングされたレジスト層５を得る〔図１（ｂ）〕。次に
レジスト層により保護されていないマスク層をエッチン
グにより除去した後〔図１（ｃ）〕、マスク層で保護さ
れていないポリイミドをドライエッチングにより除去す
る〔図１（ｄ）〕。マスク層４にＳｉ含有レジストや感
光性ポリイミドを用いた場合にはフォトレジストを使用
する必要はない。次に残ったマスク層４をドライエッチ
ングやはく離液を用いることにより除去する〔図１
（ｅ）〕。更にこの上にコア層として用いたポリイミド
共重合体より屈折率が低く、複屈折が同程度のポリイミ
ド共重合体の前駆体溶液を下部クラッド層２を形成した
ときと同様の方法により形成し、上部クラッド層６を得
る〔図１（ｆ）〕。以上の工程を経ることにより、ＴＥ
モードでのコアとクラッドの屈折率差とＴＭモードでの
コアとクラッドの屈折率差が同程度で、偏波方向に対す
る光損失等の光導波特性の相違が小さなポリイミドシン
グルモード光導波路を作製できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】引続いていくつかの実施態様を用
いて本発明を更に詳しく説明する。なお種々の高分子の
組合せにより、また光導波路構造により数限りない本発
明の高分子フィルム光導波路が得られることは明らかで
あり、本発明はこれらの実施態様のみに限定されるもの
ではない。ポリイミドの構造の確認は赤外吸収スペクト
ルにおけるカルボニル基の対称及び非対称伸縮振動によ
る特性吸収から行った。測定はシリコン基板上のポリイ
ミド膜を測定試料とし、基板に用いたシリコンウェハと
同じ仕様のシリコンウェハをリファレンスとして行っ
た。また、熱分解温度は窒素気流下１０℃／分の速度で
昇温した時の１０ｗｔ％重量減少時の温度で示した。屈
折率（ｎTE、及びｎTM）はプリズムカップリング法を用
い、波長１．３μｍで測定した値を示した。作製した光
導波路の損失は以下のようにして測定した。まず、入射
端より波長１．３μｍのＴＥ偏波光、又はＴＭ偏波光を
通し、出射光の強度を測定した。この入射光と出射光の
強度の差を光導波路長で割り、単位長さ当りの光損失を
求めた。
いて本発明を更に詳しく説明する。なお種々の高分子の
組合せにより、また光導波路構造により数限りない本発
明の高分子フィルム光導波路が得られることは明らかで
あり、本発明はこれらの実施態様のみに限定されるもの
ではない。ポリイミドの構造の確認は赤外吸収スペクト
ルにおけるカルボニル基の対称及び非対称伸縮振動によ
る特性吸収から行った。測定はシリコン基板上のポリイ
ミド膜を測定試料とし、基板に用いたシリコンウェハと
同じ仕様のシリコンウェハをリファレンスとして行っ
た。また、熱分解温度は窒素気流下１０℃／分の速度で
昇温した時の１０ｗｔ％重量減少時の温度で示した。屈
折率（ｎTE、及びｎTM）はプリズムカップリング法を用
い、波長１．３μｍで測定した値を示した。作製した光
導波路の損失は以下のようにして測定した。まず、入射
端より波長１．３μｍのＴＥ偏波光、又はＴＭ偏波光を
通し、出射光の強度を測定した。この入射光と出射光の
強度の差を光導波路長で割り、単位長さ当りの光損失を
求めた。
【００３３】光導波路用ポリイミドの合成 光導波路材料系（１） 〔（６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ）：（６ＦＤＡ／４，４′−Ｏ
ＤＡ）＝０：１のポリイミドの合成〕三角フラスコに
４．００ｇ（２０．０ｍｍｏｌ）の４，４′−オキシジ
アニリンと８．８８ｇ（２０．０ｍｍｏｌ）の２，２−
ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロ
プロパン二無水物、及びＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド
（ＤＭＡｃ）７３．０ｇを加えた。これを窒素雰囲気
下、室温で３日間かくはんし、粘度は約４００ポアズの
ポリアミド酸のＤＭＡｃ溶液を得た。この溶液をシリコ
ン基板上にスピンコーティングし、窒素雰囲気下で７０
℃で２時間、１６０℃で１時間、２５０℃で３０分、更
に３５０℃で１時間で加熱キュアした。この操作により
シリコン基板上に膜厚２〜５０μｍのポリイミド膜が得
られた。得られたポリイミド膜の赤外吸収スペクトルを
測定したところ、１７２０、及び１７９０ｃｍ-1にポリ
イミドのイミド環のカルボニル基の対称及び非対称伸縮
振動に基づく鋭い吸収ピークが観測され、このことから
ポリイミドが合成できていることを確認した。
ＤＡ）＝０：１のポリイミドの合成〕三角フラスコに
４．００ｇ（２０．０ｍｍｏｌ）の４，４′−オキシジ
アニリンと８．８８ｇ（２０．０ｍｍｏｌ）の２，２−
ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロ
プロパン二無水物、及びＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド
（ＤＭＡｃ）７３．０ｇを加えた。これを窒素雰囲気
下、室温で３日間かくはんし、粘度は約４００ポアズの
ポリアミド酸のＤＭＡｃ溶液を得た。この溶液をシリコ
ン基板上にスピンコーティングし、窒素雰囲気下で７０
℃で２時間、１６０℃で１時間、２５０℃で３０分、更
に３５０℃で１時間で加熱キュアした。この操作により
シリコン基板上に膜厚２〜５０μｍのポリイミド膜が得
られた。得られたポリイミド膜の赤外吸収スペクトルを
測定したところ、１７２０、及び１７９０ｃｍ-1にポリ
イミドのイミド環のカルボニル基の対称及び非対称伸縮
振動に基づく鋭い吸収ピークが観測され、このことから
ポリイミドが合成できていることを確認した。
【００３４】〔（６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ）：（６ＦＤＡ／
４，４′−ＯＤＡ）＝１：０のポリイミドの合成〕三角
フラスコに６．４０ｇ（２０．０ｍｍｏｌ）の２，２′
−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビ
フェニルと８．８８ｇ（２０．０ｍｍｏｌ）の２，２−
ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロ
プロパン二無水物、及びＤＭＡｃ８６．６ｇを加えた。
これを窒素雰囲気下、室温で３日間かくはんし、粘度は
約２５０ポアズのポリアミド酸のＤＭＡｃ溶液を得た。
この溶液をシリコン基板上にスピンコーティングし、窒
素雰囲気下で７０℃で２時間、１６０℃で１時間、２５
０℃で３０分、更に３５０℃で１時間で加熱キュアし
た。この操作によりシリコン基板上に膜厚２〜５０μｍ
のポリイミド膜が得られた。得られたポリイミド膜の赤
外吸収スペクトルを測定したところ、１７２０、及び１
７９０ｃｍ-1にポリイミドのイミド環のカルボニル基の
対称及び非対称伸縮振動に基づく鋭い吸収ピークが観測
され、このことからポリイミドが合成できていることを
確認した。
４，４′−ＯＤＡ）＝１：０のポリイミドの合成〕三角
フラスコに６．４０ｇ（２０．０ｍｍｏｌ）の２，２′
−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビ
フェニルと８．８８ｇ（２０．０ｍｍｏｌ）の２，２−
ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロ
プロパン二無水物、及びＤＭＡｃ８６．６ｇを加えた。
これを窒素雰囲気下、室温で３日間かくはんし、粘度は
約２５０ポアズのポリアミド酸のＤＭＡｃ溶液を得た。
この溶液をシリコン基板上にスピンコーティングし、窒
素雰囲気下で７０℃で２時間、１６０℃で１時間、２５
０℃で３０分、更に３５０℃で１時間で加熱キュアし
た。この操作によりシリコン基板上に膜厚２〜５０μｍ
のポリイミド膜が得られた。得られたポリイミド膜の赤
外吸収スペクトルを測定したところ、１７２０、及び１
７９０ｃｍ-1にポリイミドのイミド環のカルボニル基の
対称及び非対称伸縮振動に基づく鋭い吸収ピークが観測
され、このことからポリイミドが合成できていることを
確認した。
【００３５】〔（６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ）：（６ＦＤＡ／
４，４′−ＯＤＡ）＝５：５のポリイミド共重合体の合
成〕窒素雰囲気下で三角フラスコに０．８５１ｇ（４．
２５ｍｍｏｌ）の４，４′−オキシジアニリンと１．３
６１ｇ（４．２５ｍｍｏｌ）の２，２′−ビス（トリフ
ルオロメチル）−４，４′−ジアミノビフェニル、及び
ＤＭＡｃ３７．５ｇを加え、かくはんして４，４′−オ
キシジアニリンと２，２′−ビス（トリフルオロメチ
ル）−４，４′−ジアミノビフェニルを完全に溶解し
た。次にこの溶液に３．７８ｇ（８．５０ｍｍｏｌ）の
２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサ
フルオロプロパン二無水物を加えた。これを窒素雰囲気
下、室温で３日間かくはんし、粘度は約３３０ポアズの
ポリアミド酸共重合体のＤＭＡｃ溶液を得た。この溶液
をシリコン基板上にスピンコーティングし、窒素雰囲気
下で７０℃で２時間、１６０℃で１時間、２５０℃で３
０分、更に３５０℃で１時間で加熱キュアした。この操
作によりシリコン基板上に膜厚２〜５０μｍの均一なポ
リイミド共重合体膜が得られた。得られた共重合体膜の
赤外吸収スペクトルを測定したところ、１７２０、及び
１７９０ｃｍ-1にポリイミドのイミド環のカルボニル基
の対称及び非対称伸縮振動に基づく鋭い吸収ピークが観
測され、このことからポリイミド共重合体が合成できて
いることを確認した。
４，４′−ＯＤＡ）＝５：５のポリイミド共重合体の合
成〕窒素雰囲気下で三角フラスコに０．８５１ｇ（４．
２５ｍｍｏｌ）の４，４′−オキシジアニリンと１．３
６１ｇ（４．２５ｍｍｏｌ）の２，２′−ビス（トリフ
ルオロメチル）−４，４′−ジアミノビフェニル、及び
ＤＭＡｃ３７．５ｇを加え、かくはんして４，４′−オ
キシジアニリンと２，２′−ビス（トリフルオロメチ
ル）−４，４′−ジアミノビフェニルを完全に溶解し
た。次にこの溶液に３．７８ｇ（８．５０ｍｍｏｌ）の
２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサ
フルオロプロパン二無水物を加えた。これを窒素雰囲気
下、室温で３日間かくはんし、粘度は約３３０ポアズの
ポリアミド酸共重合体のＤＭＡｃ溶液を得た。この溶液
をシリコン基板上にスピンコーティングし、窒素雰囲気
下で７０℃で２時間、１６０℃で１時間、２５０℃で３
０分、更に３５０℃で１時間で加熱キュアした。この操
作によりシリコン基板上に膜厚２〜５０μｍの均一なポ
リイミド共重合体膜が得られた。得られた共重合体膜の
赤外吸収スペクトルを測定したところ、１７２０、及び
１７９０ｃｍ-1にポリイミドのイミド環のカルボニル基
の対称及び非対称伸縮振動に基づく鋭い吸収ピークが観
測され、このことからポリイミド共重合体が合成できて
いることを確認した。
【００３６】〔（６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ）：（６ＦＤＡ／
４，４′−ＯＤＡ）＝１：９〜９：１のポリイミド共重
合体の合成〕上記５：５のポリイミド共重合体の合成に
おける４，４′−オキシジアニリンと２，２′−ビス
（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビフェニ
ルのモル比を種々に変えて、同様の操作を行い、種々の
ポリイミド共重合体を得た。これらの共重合体の生成は
作製したフィルムの赤外吸収スペクトルにおけるイミド
環の吸収バンドから確認した。
４，４′−ＯＤＡ）＝１：９〜９：１のポリイミド共重
合体の合成〕上記５：５のポリイミド共重合体の合成に
おける４，４′−オキシジアニリンと２，２′−ビス
（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビフェニ
ルのモル比を種々に変えて、同様の操作を行い、種々の
ポリイミド共重合体を得た。これらの共重合体の生成は
作製したフィルムの赤外吸収スペクトルにおけるイミド
環の吸収バンドから確認した。
【００３７】〔作製したポリイミドの熱分解温度、屈折
率、及び複屈折の評価〕これらのポリイミド膜の熱分解
温度を測定したところ、１０ｗｔ％重量減少温度はすべ
て５３４℃から５６９℃の範囲であった。また、波長
１．３μｍでの屈折率を測定したところｎTEは１．５６
７から１．５２３、ｎTMは１．５６２から１．５１５の
範囲であり、これらのｎTEとｎTMは共重合比を変えるこ
とで上記範囲内で任意にかつ±０．００１以下の精度で
精密に制御することができた。更に共重合比を変えたと
きの複屈折は０．００８から０．００８であり、その変
動は±０．００１以下の範囲に収まっていた。
率、及び複屈折の評価〕これらのポリイミド膜の熱分解
温度を測定したところ、１０ｗｔ％重量減少温度はすべ
て５３４℃から５６９℃の範囲であった。また、波長
１．３μｍでの屈折率を測定したところｎTEは１．５６
７から１．５２３、ｎTMは１．５６２から１．５１５の
範囲であり、これらのｎTEとｎTMは共重合比を変えるこ
とで上記範囲内で任意にかつ±０．００１以下の精度で
精密に制御することができた。更に共重合比を変えたと
きの複屈折は０．００８から０．００８であり、その変
動は±０．００１以下の範囲に収まっていた。
【００３８】光導波路材料系（２）〜（８） 光導波路材料系（１）の合成と同様にして、種々のジア
ミンと酸二無水物から他の光導波路材料系（２）〜
（８）を合成した。これらの材料がポリイミド、又はポ
リイミド共重合体であることは作製したフィルムの赤外
吸収スペクトルにおけるイミド環の吸収バンドから確認
した。これらの光導波路材料の熱分解温度、屈折率制御
範囲、複屈折の変動範囲を表２に示した。
ミンと酸二無水物から他の光導波路材料系（２）〜
（８）を合成した。これらの材料がポリイミド、又はポ
リイミド共重合体であることは作製したフィルムの赤外
吸収スペクトルにおけるイミド環の吸収バンドから確認
した。これらの光導波路材料の熱分解温度、屈折率制御
範囲、複屈折の変動範囲を表２に示した。
【００３９】
【表２】
【００４０】光導波路の作製 （１）〜（８）の光導波路材料系の中から１つの光導波
路材料系を選択した。この光導波路材料系は２種類のポ
リイミドとそれらのポリイミドの共重合体からなる。こ
の光導波路材料系の中から共重合比（１：０、及び０：
１を含む）の異なる２種類のポリイミド又はポリイミド
共重合体の前駆体であるポリアミド酸溶液をコア、及び
クラッドに用いてシングルモード光導波路を作製した。
路材料系を選択した。この光導波路材料系は２種類のポ
リイミドとそれらのポリイミドの共重合体からなる。こ
の光導波路材料系の中から共重合比（１：０、及び０：
１を含む）の異なる２種類のポリイミド又はポリイミド
共重合体の前駆体であるポリアミド酸溶液をコア、及び
クラッドに用いてシングルモード光導波路を作製した。
【００４１】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に具体的に説
明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。
明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。
【００４２】実施例１ 光導波路材料系（１）の中から１種類のポリイミドと１
種類のポリイミド共重合体の前駆体であるポリアミド酸
溶液を用いて埋め込み型光導波路を作製した。アルミニ
ウム基板に（６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ）：（６ＦＤＡ／４，
４′−ＯＤＡ）の共重合比が３：７のポリイミド共重合
体の前駆体であるポリアミド酸のＤＭＡｃ１５ｗｔ％溶
液をスピンコート法により塗布した。これを７０℃で２
時間、１６０℃で１時間、２５０℃で３０分、３５０℃
で１時間熱処理をして下部クラッド層を形成した。次に
この下部クラッド層上に６ＦＤＡ／４，４′−ＯＤＡの
ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸のＤＭＡｃ１５
ｗｔ％溶液をスピンコート法により塗布した。これを７
０℃で２時間、１６０℃で１時間、２５０℃で３０分、
３５０℃で１時間熱処理をしてコア層を形成した。次に
このコア層上に膜厚０．３μｍのアルミニウム層を蒸着
した。次にこのアルミニウム層上にポジ型フォトレジス
トをスピンコート法により塗布した後約９５℃でプリベ
ークを行った。次にパターン形成用のフォトマスクを超
高圧水銀ランプを用いて紫外線を照射した後ポジ型レジ
スト用の現像液を用いて現像した。その後１３５℃でポ
ストベークを行った。これにより線幅８μｍを有する直
線状のレジストパターンが得られた。次にアルミニウム
のウエットエッチングを行い、レジストパターンをアル
ミニウム層に転写した。更にパターンニングされたアル
ミニウムをマスクとしてコア層のポリイミドをドライエ
ッチングにより加工した。次にポリイミドの上層にある
アルミニウムをエッチング液で除去した。更にこの上に
下部クラッド層と同じポリイミド共重合体の前駆体であ
るポリアミド酸のＤＭＡｃ１５ｗｔ％溶液をスピンコー
ト法により塗布した。この塗膜を７０℃で２時間、１６
０℃で１時間、２５０℃で３０分、３８０℃で１時間熱
処理して上部クラッド層を形成した。最後に光導波路の
両端をダイシングソーで切り落として光の入出射端面を
形成した。このようにしてアルミニウム基板上に埋め込
み型シングルモード光導波路が得られた。この光導波路
に基板と平行な方向の偏波を入射した場合（水平偏光）
の損失は０．５ｄＢ／ｃｍ、基板と垂直な方向の偏光を
入射した場合（垂直偏光）の損失は０．５ｄＢ／ｃｍで
あった。
種類のポリイミド共重合体の前駆体であるポリアミド酸
溶液を用いて埋め込み型光導波路を作製した。アルミニ
ウム基板に（６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ）：（６ＦＤＡ／４，
４′−ＯＤＡ）の共重合比が３：７のポリイミド共重合
体の前駆体であるポリアミド酸のＤＭＡｃ１５ｗｔ％溶
液をスピンコート法により塗布した。これを７０℃で２
時間、１６０℃で１時間、２５０℃で３０分、３５０℃
で１時間熱処理をして下部クラッド層を形成した。次に
この下部クラッド層上に６ＦＤＡ／４，４′−ＯＤＡの
ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸のＤＭＡｃ１５
ｗｔ％溶液をスピンコート法により塗布した。これを７
０℃で２時間、１６０℃で１時間、２５０℃で３０分、
３５０℃で１時間熱処理をしてコア層を形成した。次に
このコア層上に膜厚０．３μｍのアルミニウム層を蒸着
した。次にこのアルミニウム層上にポジ型フォトレジス
トをスピンコート法により塗布した後約９５℃でプリベ
ークを行った。次にパターン形成用のフォトマスクを超
高圧水銀ランプを用いて紫外線を照射した後ポジ型レジ
スト用の現像液を用いて現像した。その後１３５℃でポ
ストベークを行った。これにより線幅８μｍを有する直
線状のレジストパターンが得られた。次にアルミニウム
のウエットエッチングを行い、レジストパターンをアル
ミニウム層に転写した。更にパターンニングされたアル
ミニウムをマスクとしてコア層のポリイミドをドライエ
ッチングにより加工した。次にポリイミドの上層にある
アルミニウムをエッチング液で除去した。更にこの上に
下部クラッド層と同じポリイミド共重合体の前駆体であ
るポリアミド酸のＤＭＡｃ１５ｗｔ％溶液をスピンコー
ト法により塗布した。この塗膜を７０℃で２時間、１６
０℃で１時間、２５０℃で３０分、３８０℃で１時間熱
処理して上部クラッド層を形成した。最後に光導波路の
両端をダイシングソーで切り落として光の入出射端面を
形成した。このようにしてアルミニウム基板上に埋め込
み型シングルモード光導波路が得られた。この光導波路
に基板と平行な方向の偏波を入射した場合（水平偏光）
の損失は０．５ｄＢ／ｃｍ、基板と垂直な方向の偏光を
入射した場合（垂直偏光）の損失は０．５ｄＢ／ｃｍで
あった。
【００４３】実施例２ 光導波路材料系（１）の中から２種類のポリイミド共重
合体の前駆体であるポリアミド酸溶液を用いて埋め込み
型光導波路を作製した。光導波路の下部クラッド、及び
上部クラッドの材料として（６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ）：
（６ＦＤＡ／４，４′−ＯＤＡ）の共重合比が８：２の
ポリイミド共重合体の前駆体であるポリアミド酸のＤＭ
Ａｃ１５ｗｔ％溶液を用い、また光導波路のコアの材料
として（６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ）：（６ＦＤＡ／４，４′
−ＯＤＡ）の共重合比が５：５のポリイミド共重合体の
前駆体であるポリアミド酸のＤＭＡｃ１５ｗｔ％溶液を
用いて、実施例１と同様の操作を行い、埋め込み型シン
グルモード光導波路を作製した。この光導波路の水平偏
光の損失は０．４ｄＢ／ｃｍ、垂直偏光の損失は０．４
ｄＢ／ｃｍであった。
合体の前駆体であるポリアミド酸溶液を用いて埋め込み
型光導波路を作製した。光導波路の下部クラッド、及び
上部クラッドの材料として（６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ）：
（６ＦＤＡ／４，４′−ＯＤＡ）の共重合比が８：２の
ポリイミド共重合体の前駆体であるポリアミド酸のＤＭ
Ａｃ１５ｗｔ％溶液を用い、また光導波路のコアの材料
として（６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ）：（６ＦＤＡ／４，４′
−ＯＤＡ）の共重合比が５：５のポリイミド共重合体の
前駆体であるポリアミド酸のＤＭＡｃ１５ｗｔ％溶液を
用いて、実施例１と同様の操作を行い、埋め込み型シン
グルモード光導波路を作製した。この光導波路の水平偏
光の損失は０．４ｄＢ／ｃｍ、垂直偏光の損失は０．４
ｄＢ／ｃｍであった。
【００４４】実施例３ 光導波路材料系（１）の中から１種類のポリイミドと１
種類のポリイミド共重合体の前駆体であるポリアミド酸
溶液を用いて埋め込み型光導波路を作製した。光導波路
の下部クラッド、及び上部クラッドの材料として（６Ｆ
ＤＡ／ＴＦＤＢ）のポリイミドの前駆体であるポリアミ
ド酸のＤＭＡｃ１５ｗｔ％溶液を用い、また光導波路の
コアの材料として（６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ）：（６ＦＤＡ
／４，４′−ＯＤＡ）の共重合比が７：３のポリイミド
共重合体の前駆体であるポリアミド酸のＤＭＡｃ１５ｗ
ｔ％溶液を用いて、実施例１と同様の操作を行い、埋め
込み型シングルモード光導波路を作製した。この光導波
路の水平偏光の損失は０．４ｄＢ／ｃｍ、垂直偏光の損
失は０．４ｄＢ／ｃｍであった。
種類のポリイミド共重合体の前駆体であるポリアミド酸
溶液を用いて埋め込み型光導波路を作製した。光導波路
の下部クラッド、及び上部クラッドの材料として（６Ｆ
ＤＡ／ＴＦＤＢ）のポリイミドの前駆体であるポリアミ
ド酸のＤＭＡｃ１５ｗｔ％溶液を用い、また光導波路の
コアの材料として（６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ）：（６ＦＤＡ
／４，４′−ＯＤＡ）の共重合比が７：３のポリイミド
共重合体の前駆体であるポリアミド酸のＤＭＡｃ１５ｗ
ｔ％溶液を用いて、実施例１と同様の操作を行い、埋め
込み型シングルモード光導波路を作製した。この光導波
路の水平偏光の損失は０．４ｄＢ／ｃｍ、垂直偏光の損
失は０．４ｄＢ／ｃｍであった。
【００４５】実施例４〜１０ 表２に示した各光導波路材料系から２種類のポリイミド
又はポリイミド共重合体の前駆体であるポリアミド酸溶
液を用いて、実施例１と同様の操作を行うことにより、
埋め込み型シングルモード光導波路を作製した。この導
波路の光損失を後記表３に示す。
又はポリイミド共重合体の前駆体であるポリアミド酸溶
液を用いて、実施例１と同様の操作を行うことにより、
埋め込み型シングルモード光導波路を作製した。この導
波路の光損失を後記表３に示す。
【００４６】比較例１ 表２の比較材料系に示す酸二無水物とジアミンを用い、
複屈折の変動範囲が大きなポリイミド、及びポリイミド
共重合体を合成した。これらの比較材料系の熱分解温
度、屈折率制御範囲、複屈折の変動範囲を表２に示す。
この結果より、この比較材料系の複屈折の変動範囲は実
施例に用いた光導波路材料系と比較して極めて大きかっ
た。次にこの比較材料系の中から１種類のポリイミドと
１種類のポリイミド共重合体の前駆体であるポリアミド
酸溶液を用いて埋め込み型光導波路を作製した。光導波
路の下部クラッド、及び上部クラッドの材料として（６
ＦＤＡ／２，４′−ＯＤＡ）のポリイミドの前駆体であ
るポリアミド酸のＤＭＡｃ１５ｗｔ％溶液を用い、また
光導波路のコアの材料として（ＰＭＤＡ／４，４′−Ｏ
ＤＡ）：（６ＦＤＡ／２，４′−ＯＤＡ）の共重合比が
１：９のポリイミド共重合体の前駆体であるポリアミド
酸のＤＭＡｃ１５ｗｔ％溶液を用いて、実施例１と同様
の操作を行い、埋め込み型光導波路を作製した。この光
導波路はコアとクラッドの複屈折が大きく異なるために
水平偏光の損失は０．５ｄＢ／ｃｍ、垂直偏光の損失は
２ｄＢ／ｃｍ以上であった。本比較材料系においてコア
に用いるポリイミド共重合体としてＰＭＤＡ／４，４′
−ＯＤＡの共重合比が５％より大きな共重合体を用いる
ことにより垂直偏光の損失を低減することは可能であっ
たが、これに伴って水平偏光の導波光がマルチモードと
なった。
複屈折の変動範囲が大きなポリイミド、及びポリイミド
共重合体を合成した。これらの比較材料系の熱分解温
度、屈折率制御範囲、複屈折の変動範囲を表２に示す。
この結果より、この比較材料系の複屈折の変動範囲は実
施例に用いた光導波路材料系と比較して極めて大きかっ
た。次にこの比較材料系の中から１種類のポリイミドと
１種類のポリイミド共重合体の前駆体であるポリアミド
酸溶液を用いて埋め込み型光導波路を作製した。光導波
路の下部クラッド、及び上部クラッドの材料として（６
ＦＤＡ／２，４′−ＯＤＡ）のポリイミドの前駆体であ
るポリアミド酸のＤＭＡｃ１５ｗｔ％溶液を用い、また
光導波路のコアの材料として（ＰＭＤＡ／４，４′−Ｏ
ＤＡ）：（６ＦＤＡ／２，４′−ＯＤＡ）の共重合比が
１：９のポリイミド共重合体の前駆体であるポリアミド
酸のＤＭＡｃ１５ｗｔ％溶液を用いて、実施例１と同様
の操作を行い、埋め込み型光導波路を作製した。この光
導波路はコアとクラッドの複屈折が大きく異なるために
水平偏光の損失は０．５ｄＢ／ｃｍ、垂直偏光の損失は
２ｄＢ／ｃｍ以上であった。本比較材料系においてコア
に用いるポリイミド共重合体としてＰＭＤＡ／４，４′
−ＯＤＡの共重合比が５％より大きな共重合体を用いる
ことにより垂直偏光の損失を低減することは可能であっ
たが、これに伴って水平偏光の導波光がマルチモードと
なった。
【００４７】
【表３】
【００４８】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明のポリイミ
ド光導波路はそのコア、及びクラッド材料の複屈折が同
程度であるために、光損失等の光導波特性の偏波方向に
対する相違が小さいことが明らかとなった。これにより
本発明のポリイミド光導波路は種々の光部品の構成要素
として幅広く適用できるという効果がある。
ド光導波路はそのコア、及びクラッド材料の複屈折が同
程度であるために、光損失等の光導波特性の偏波方向に
対する相違が小さいことが明らかとなった。これにより
本発明のポリイミド光導波路は種々の光部品の構成要素
として幅広く適用できるという効果がある。
【図１】本発明による埋め込み型高分子光導波路の作製
方法を順に追って示した断面工程図である。
方法を順に追って示した断面工程図である。
１：基板、２：下部クラッド層、３：コア層、４：コア
パターンを形成するためのマスク、５：レジスト層、
６：上部クラッド層
パターンを形成するためのマスク、５：レジスト層、
６：上部クラッド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 慎治 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 (72)発明者 阪田 知巳 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 (72)発明者 佐々木 重邦 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 (72)発明者 小林 潤也 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 (7)
- 【請求項１】 基板上に積層したコア層とクラッド層か
らなる光導波路において、上記コア層及びクラッド層が
ポリイミドであって、このポリイミドの基板面と平行な
方向の屈折率（ｎTE）と基板面に垂直な方向の屈折率
（ｎTM）の差（ｎTE−ｎTM）の相違が、波長１．３μｍ
において０．００３以下であるポリイミドから構成され
ることを特徴とするポリイミド光導波路。 - 【請求項２】 光導波路のコア層又はクラッド層のどち
らか一方が、２種類以上のポリイミドの共重合体であっ
て、ｎTE−ｎTMの相違が共重合比によらず波長１．３μ
ｍにおいて０．００３以下であるポリイミドとポリイミ
ド共重合体から構成されることを特徴とし、更にポリイ
ミド共重合体の共重合比を変化させることでコアとクラ
ッドの間の屈折率差を制御することを特徴とする請求項
１に記載のポリイミド光導波路。 - 【請求項３】 光導波路のコア層及びクラッド層が共に
２種類以上のポリイミドの共重合体であって、かつｎTE
−ｎTMの相違が共重合比によらず波長１．３μｍにおい
て０．００３以下であるポリイミド共重合体から構成さ
れることを特徴とし、更にその共重合比を変化させるこ
とでコアとクラッドの間の屈折率差を制御することを特
徴とする請求項１に記載のポリイミド光導波路。 - 【請求項４】 光導波路に用いるポリイミド共重合体が
下記一般式（化１）： 【化１】 及び下記一般式（化２）： 【化２】 で表される繰り返しからなるポリイミド共重合体におい
てＲ1 及びＲ2 がそれぞれ下記式（化３）： 【化３】 で表される繰り返しからなるポリイミドの共重合体であ
ることを特徴とする請求項２又は３に記載のポリイミド
光導波路。 - 【請求項５】 光導波路に用いるポリイミド共重合体が
下記一般式（化４）： 【化４】 及び下記一般式（化５）： 【化５】 で表される繰り返しからなるポリイミド共重合体におい
てＲ3 及びＲ4 がそれぞれ下記式（化６）： 【化６】 で表される繰り返しからなるポリイミドの共重合体であ
ることを特徴とする請求項２又は３に記載のポリイミド
光導波路。 - 【請求項６】 光導波路に用いるポリイミド共重合体が
下記一般式（化７）： 【化７】 及び下記一般式（化８）： 【化８】 で表される繰り返しからなるポリイミドの共重合体であ
ることを特徴とする請求項２又は３に記載のポリイミド
光導波路。 - 【請求項７】 光導波路に用いるポリイミド共重合体が
下記一般式（化９）： 【化９】 及び下記一般式（化１０）： 【化１０】 で表される繰り返しからなるポリイミドの共重合体であ
ることを特徴とする請求項２又は３に記載のポリイミド
光導波路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19404095A JP3674878B2 (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | ポリイミド光導波路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19404095A JP3674878B2 (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | ポリイミド光導波路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0921920A true JPH0921920A (ja) | 1997-01-21 |
| JP3674878B2 JP3674878B2 (ja) | 2005-07-27 |
Family
ID=16317944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19404095A Expired - Fee Related JP3674878B2 (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | ポリイミド光導波路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3674878B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001108854A (ja) * | 1999-07-30 | 2001-04-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ポリマー光導波路 |
| JP2002082240A (ja) * | 2000-06-22 | 2002-03-22 | Fujikura Ltd | 光合分波器 |
| JP2002356615A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Nitto Denko Corp | 感光性ポリイミド前駆体組成物およびその感光性ポリイミドならびにそれを用いた光導波路 |
| US6554491B2 (en) | 2000-02-22 | 2003-04-29 | Hitachi, Ltd. | Optical module |
| US6654535B2 (en) | 2000-09-13 | 2003-11-25 | Minolta Co., Ltd. | Polyimide optical waveguide |
| US6741775B2 (en) | 2000-02-04 | 2004-05-25 | Fujikura Ltd. | Optical switch |
| JP2013164499A (ja) * | 2012-02-10 | 2013-08-22 | Canon Inc | 光学用部材及びその製造方法 |
| JP2014505266A (ja) * | 2010-11-18 | 2014-02-27 | サビック・イノベーティブ・プラスチックス・アイピー・ベスローテン・フェンノートシャップ | ポリイミド光学物品 |
-
1995
- 1995-07-07 JP JP19404095A patent/JP3674878B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001108854A (ja) * | 1999-07-30 | 2001-04-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ポリマー光導波路 |
| US6741775B2 (en) | 2000-02-04 | 2004-05-25 | Fujikura Ltd. | Optical switch |
| US6554491B2 (en) | 2000-02-22 | 2003-04-29 | Hitachi, Ltd. | Optical module |
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| US6654535B2 (en) | 2000-09-13 | 2003-11-25 | Minolta Co., Ltd. | Polyimide optical waveguide |
| JP2002356615A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Nitto Denko Corp | 感光性ポリイミド前駆体組成物およびその感光性ポリイミドならびにそれを用いた光導波路 |
| JP2014505266A (ja) * | 2010-11-18 | 2014-02-27 | サビック・イノベーティブ・プラスチックス・アイピー・ベスローテン・フェンノートシャップ | ポリイミド光学物品 |
| JP2013164499A (ja) * | 2012-02-10 | 2013-08-22 | Canon Inc | 光学用部材及びその製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3674878B2 (ja) | 2005-07-27 |
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