JPH10148715A - 誘電体多層膜光フィルタおよびその製造方法 - Google Patents

誘電体多層膜光フィルタおよびその製造方法

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JPH10148715A
JPH10148715A JP31067796A JP31067796A JPH10148715A JP H10148715 A JPH10148715 A JP H10148715A JP 31067796 A JP31067796 A JP 31067796A JP 31067796 A JP31067796 A JP 31067796A JP H10148715 A JPH10148715 A JP H10148715A
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JP
Japan
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thin film
dielectric
substrate
dielectric multilayer
coupling agent
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JP31067796A
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Tetsuya Takeuchi
哲也 竹内
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Sumitomo Riko Co Ltd
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Sumitomo Riko Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘電体蒸着膜層と、基板のフッ素化ポリイミ
ドの密着性が向上した誘電体多層膜光フィルタおよびそ
の製造法を提供する。 【解決手段】 フッ素化ポリイミド薄膜基板上に、チタ
ネート系カップリング剤層を介して屈折率の異なる誘電
体を積層してなる誘電体多層膜光フィルタ、および表面
が平滑な仮基板上に、フッ素化ポリイミド薄膜を形成す
る工程、前記フッ素化ポリイミド薄膜層の上にチタネー
ト系カップリング剤溶液を所要の厚みに塗布し乾燥させ
た後イオンアシスト蒸着法により屈折率の異なる誘電体
を積層した誘電体多層膜層を形成する工程、および前記
誘電体多層膜層とフッ素化ポリイミド薄膜層とを前記仮
基板から剥離する工程からなる誘電体多層膜光フィルタ
の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信において用
いられる誘電体多層膜光フィルタおよびその製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術およびその課題】光通信においては、光路
中に微細な間隙を設けて、誘電体多層膜光フィルタを配
設した部品(光学要素)が使用される。この様な光学要
素としては、直線状の光ファイバの途中に入れて光ファ
イバ中を伝搬する2つの波長成分のうち不要な波長成分
のみを除去し、必要な波長成分のみを光ファイバー中を
伝搬させる光学要素の他に、導波光を制御する機能を持
つ方向性結合器(ファイバカップラ)(例えば、二本の
入力光ファイバの各々を通る2波長多重光を、波長を分
けて他の二本の出力光ファイバから出力する波長分離
器)のようなものがある。
【0003】ファイバを伝搬する光の誘電体多層膜光フ
ィルタ配設溝部分での回折損失をできるだけ少なくする
ためには、溝部分は出来るだけ狭くする必要があるが、
これは溝に配設する誘電体多層膜光フィルタの厚みをい
かに薄く出来るかにかかっている。実用上は、例えば光
ファイバとしてコア径10μm、比屈折率0.3%のもの
では、溝幅(誘電体多層膜光フィルタの厚み)を数10
μm位までにすることによって入力光ファイバと出力光
ファイバの間隙によって生じる回折損失を0.5dB程度
に抑えることができる。
【0004】従来は、このような誘電体多層膜光フィル
タは、厚さ0.5mm以上の光学ガラス等の硬質基板の上
に低屈折率誘電体層と高屈折率誘電体層とを交互に10
μm程度まで積層した後、基板の誘電体層が存在しない
背面を研磨して所望の厚さとした後、所定の大きさに切
断する方法で製造されていたが、研磨工程や表面清浄作
業等に熟練を要すること、基板が割れやすく歩留まりが
悪いこと等から低価格化には限界があった。さらに、緻
密な誘電体多層膜を得るためにイオンアシスト蒸着法を
用いると多層膜に圧縮性の応力が残りフィルタに反りを
生じて薄く研磨できないという問題もあった。
【0005】そこで、基板に光学的に透明なプラスチッ
クフィルムを用いて、その上に誘電体多層膜を積層する
方法が検討、開発されてきている。フィルム上に多層干
渉膜を形成する方法として、ポリエステルフィルムの両
端を巻き取り機構によって真直ぐに保持し、ロールで塗
工を行なう方法があるが(特開昭63-88505号等)、高精
度に制御された均一の膜厚の多層膜が得られないこと、
巻き取りの際にクラックを生じたり多層膜が剥がれたり
すること、フィルム基板にある程度の強度が要求される
ためその厚みを薄くするには限界があること等から、誘
電体多層膜光フィルタには応用することは出来ない。
【0006】プラスチックフィルムとしてポリイミド系
フィルムの薄膜を用いる方法も検討されている。これ
は、仮基板面上にスピンコート等の塗布法によって密着
形成したポリイミド系フィルム薄膜の上に、イオンアシ
スト蒸着法によってSiO2とTiO2からなる多層膜を
形成した後、仮基板とポリイミド薄膜とを剥離しようと
いうものである。特開平4-211203号には、仮基板として
平滑な面を有するものを使用することにより仮基板とポ
リイミド薄膜とを剥離できること、得られる多層膜はカ
ールを生じて取扱いにくいものとなるが、カールの問題
はポリイミドとして多層膜部よりも小さい熱膨張率を有
するフッ素化ポリイミドを使用することにより解決出来
ることが記載されている。
【0007】しかしながら、上記公報に記載のフッ素化
ポリイミド系フィルムを用いた誘電体多層膜光フィルタ
では、誘電体蒸着膜層とフッ素化ポリイミドの界面にお
ける密着性が不充分で、チップ化や組み立て作業中に界
面剥離が発生することがある。従って、本発明の課題
は、誘電体蒸着膜層と基板のフッ素化ポリイミドの密着
性が良好でチップ化や組み立て作業中に界面剥離が発生
しない誘電体多層膜光フィルタおよびその製造法を提供
することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は、フッ素化ポ
リイミド薄膜基板上に、チタネート系カップリング剤溶
液を塗布乾燥した後誘電体を積層すると、誘電体蒸着膜
層とフッ素化ポリイミドの密着性が向上し、前記の課題
が解決できることを見出し本発明を完成するに至った。
【0009】すなわち、本発明は、以下の誘電体多層膜
光フィルタおよびその製造方法を提供する。 1) フッ素化ポリイミド薄膜基板上に、チタネート系
カップリング剤層を介して屈折率の異なる誘電体を積層
してなる誘電体多層膜光フィルタ。 2) フッ素化ポリイミドが、下記式(A)
【0010】 で示されるユニットからなる重合体、または前記式
(A)で示されるユニットと下記式(B)
【0011】 で示されるユニットからなる共重合体である前記1に記
載の誘電体多層膜光フィルタ。
【0012】3) 表面が平滑な仮基板上に、フッ素化
ポリイミド薄膜を形成する工程、前記フッ素化ポリイミ
ド薄膜層の上にチタネート系カップリング剤溶液を所要
の厚みに塗布し乾燥させた後イオンアシスト蒸着法によ
り屈折率の異なる誘電体を積層した誘電体多層膜層を形
成する工程、および前記誘電体多層膜層とフッ素化ポリ
イミド薄膜層とを前記仮基板から剥離する工程を有する
ことを特徴とする誘電体多層膜光フィルタの製造方法。 4) 表面が平滑な仮基板上に、前記2に記載の式
(A)で示されるユニットからなる重合体または式
(A)で示されるユニットと式(B)で示されるユニッ
トとからなる共重合体を所要の厚みに塗布し乾燥後硬化
させてフッ素化ポリイミド薄膜層を形成する前記3に記
載の誘電体多層膜光フィルタの製造方法。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明による誘電体多層膜光フィ
ルタおよびその製造方法を添付図面(図1(a)〜
(e))に従って説明する。まず、表面が平滑な仮基板
(1)上に、液状のフッ素化ポリイミド材料あるいはフ
ッ素化ポリイミドの前駆体であるフッ素化ポリアミド酸
のN,N−ジメチルアセトアミド溶液を所要の厚みに塗
布する。
【0014】使用する仮基板(1)は、シリコン、ガラ
ス(BK−7など)、石英ガラス、セラミックス等が使
用可能であるが、仮基板は最終的にはフィルタには含ま
れないため、安価で、さらにチップ化の際に切削しやす
いものが良い。好ましくは表面が平滑なシリコンやガラ
ス系材料が用いられる。
【0015】液状のフッ素化ポリイミド材料あるいはフ
ッ素化ポリアミド酸溶液は、塗布、硬化後に得られる薄
膜と仮基板との整合性の良好なものを使用する。すなわ
ち、硬化後のフッ素化ポリアミド薄膜と仮基板との膨脹
率の差が少ない、前記式(A)で示されるユニットから
なる重合体、または前記(A)で示されるユニットと前
記式(B)で示されるユニットとからなる共重合体が使
用され、中でもモル比がA:B=100〜65:0〜3
5であるものが好ましい。
【0016】このような式(A)で示されるユニットか
らなる重合体の前駆体であるフッ素化ポリアミド酸、ま
たは(A)で示されるユニットと(B)で示されるユニ
ットとからなる共重合体の前駆体であるフッ素化ポリア
ミド酸は、ピロメリット酸二無水物(PMDA)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)とから、またはTFDBとP
MDAと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(6FDA)とか
ら製造することができる。また液状のワニスとして市販
されているものを利用することも出来る。
【0017】液状フッ素化ポリイミドあるいはフッ素化
ポリアミド酸溶液の塗布は均一な厚さに薄く塗布するた
めに、スピンコート法によって行なう。次に仮基板
(1)上に塗布した液状フッ素化ポリイミドあるいはフ
ッ素化ポリアミド酸溶液を乾燥後硬化させて(温度35
0℃,2時間程度加熱処理)、フッ素化ポリイミド薄膜
(2)を形成する(図1(a))。
【0018】次いで、フッ素化ポリイミド薄膜2の面上
にチタネート系カップリング剤のイソプロピルアルコー
ル溶液を所要の厚みに塗布する。チタネート系カップリ
ング剤は市販されているものを利用することができる。
具体例としては、イソプロピルトリイソステアロイルチ
タネート、イソプロピルトリス(ジオクチルピロホスフ
エート)チタネート、イソプロピルトリ(N−アミノエ
チル−アミノエチル)チタネート、テトラオクチルビス
(ジトリデシルホスファイト)チタネート、テトラ
(2,2−ジアリルオキシメチル−1−ブチル)ビス
(ジトリデシル)ホスファイトチタネート、ビス(ジオ
クチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネー
ト、ビス(ジオクチルピロホスフェート)エチレンチタ
ネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イ
ソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、
イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネー
ト、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネー
ト、イソプロピルトリ(ジオクチルホスフェート)チタ
ネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、
テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チ
タネート等が挙げられる。中でもイソプロピルトリ(N
−アミノエチル−アミノエチル)チタネートが好まし
い。
【0019】チタネート系カップリング剤溶液の塗布は
均一な厚さに薄く塗布するためにスピンコート法によっ
て行なう。そして乾燥させて(温度200℃、2時間程
度加熱処理)、カップリング剤層(3)を形成する(図
1(b))。カップリング剤層の厚みは均一に形成でき
れば薄いほどよいが、不連続層になった場合、誘電体の
基板への付着が島状に起こり蒸着層も不連続になってし
まい、その結果蒸着層が白濁し不透明になる。
【0020】次いでカップリング剤層(3)の面上にイ
オンアシスト蒸着法によってTiO2/SiO2からなる
多層干渉膜誘電体多層膜(4)を所要の厚みに形成する
(図1(c))。この場合第1層目はフィルタ設計に
応じて、TiO2およびSiO2のいずれとしてもよく、
密着性はいずれも問題はない。次ぎに、仮基板1に届く
程度に切れ目(5)を形成し(図1(d))、最後にチ
ップ化された誘電体多層膜光フィルタ(10)を仮基板
から剥離する(図1(e))。剥離は水中で切れ目にナ
イフの刃先等の鋭利なものを入れることによって容易に
行なうことが出来る。
【0021】別の方法として、剥離と切断の作業工程を
入れ替えてもよい。すなわち、図2に示すように(図2
(c)までの工程は図1(a)、1(b)および1
(c)に同じ。)、誘電体多層膜フィルタ(6)を剥離
した後(図2(d))、切断してチップ化された誘電体
多層膜光フィルタ(10)を得てもよい(図2
(e))。
【0022】
【実施例】以下に実施例および比較例を挙げて本発明を
説明する。 実施例1 直径3インチ、厚さ0.5mmのシリコン上にフッ素化ポ
リイミド用ワニス(日立化成工業社製:OPIN180
5(50Ps),成分A:成分B=80:20)をスピ
ンコート法により加熱硬化後の厚みが10μmとなるよ
うに塗布した後、最高温度350℃にて2時間加熱処理
を行ない、基板として用いるフッ素化ポリイミドを得
た。次に、イソプロピルトリ(N−アミノエチル−アミ
ノエチル)チタネート(味の素(株)製,プレンアクト
KR44)をイソプロピルアルコールで希釈して4%溶
液を調製し、スピンコート法により乾燥後の厚みが約0.
05μmとなるように塗布した。
【0023】この上にイオンアシスト蒸着法によって、
TiO2/SiO2からなる誘電体多層膜を約10μmの
厚みに形成した。次にシリコン基板上のフィルタをダイ
シングソーによって流水しながら、碁盤目状に2mm×
1mmの切れ目を入れた。水中で切れ目にナイフ刃先入
れることによって容易に剥離した。作製したフィルタの
表面と裏面に粘着テープ(住友スリーエム(株)製,メ
ンディングテープ810)を貼り付けた後引き剥がす剥
離実験を行った結果、蒸着層の剥離は見られなかった。
【0024】比較例1 チタネート系カップリング剤処理をせず、その他は実施
例1と同様にフィルタを作製し剥離試験を行った結果、
蒸着層/フッ素化ポリイミド層界面で剥離が発生した。
【0025】
【発明の効果】本発明は、イオンアシスト蒸着法で形成
するSiO2とTiO2とからなる誘電体多層膜を積層す
る基板上に、チタネート系カップリング剤層を介して誘
電体を積層した誘電体多層膜光フィルタ及びその製造方
法を提供したものである。本発明による誘電体多層膜光
フィルタは誘電体蒸着膜層とフッ素化ポリイミドの密着
性が良好でチップ化や組み立て作業中に界面剥離が発生
しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による誘電体多層膜フィルタの製造方
法を工程順に示す断面図である。
【図2】 本発明による誘電体多層膜フィルタの他の製
造方法を工程順に示す断面図である。
【符号の説明】
1 仮基板 2 フッ素化ポリイミド薄膜基板 3 カップリング剤層 4 誘電体多層膜 5 切れ目 6 誘電体多層膜フィルタ 10 誘電体多層膜フィルタ(チップ)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フッ素化ポリイミド薄膜基板上に、チタ
    ネート系カップリング剤層を介して屈折率の異なる誘電
    体を積層してなる誘電体多層膜光フィルタ。
  2. 【請求項2】 フッ素化ポリイミドが、下記式(A) で示されるユニットからなる重合体、または前記式
    (A)で示されるユニットと下記式(B) で示されるユニットからなる共重合体である請求項1に
    記載の誘電体多層膜光フィルタ。
  3. 【請求項3】 表面が平滑な仮基板上に、フッ素化ポリ
    イミド薄膜を形成する工程、前記フッ素化ポリイミド薄
    膜層の上にチタネート系カップリング剤溶液を所要の厚
    みに塗布し乾燥させた後イオンアシスト蒸着法により屈
    折率の異なる誘電体を積層した誘電体多層膜層を形成す
    る工程、および前記誘電体多層膜層とフッ素化ポリイミ
    ド薄膜層とを前記仮基板から剥離する工程を有すること
    を特徴とする誘電体多層膜光フィルタの製造方法。
  4. 【請求項4】 表面が平滑な仮基板上に、請求項2に記
    載の式(A)で示されるユニットからなる重合体または
    式(A)で示されるユニットと式(B)で示されるユニ
    ットとからなる共重合体を所要の厚みに塗布し乾燥後硬
    化させてフッ素化ポリイミド薄膜層を形成する請求項3
    に記載の誘電体多層膜光フィルタの製造方法。
JP31067796A 1996-11-21 1996-11-21 誘電体多層膜光フィルタおよびその製造方法 Pending JPH10148715A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10007039B2 (en) 2012-09-26 2018-06-26 8797625 Canada Inc. Multilayer optical interference filter

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10007039B2 (en) 2012-09-26 2018-06-26 8797625 Canada Inc. Multilayer optical interference filter

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