JPH1048441A - 高分子光導波路および高分子光導波路回路、およびそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 異種の高分子膜を自由に積層してなる高分子
光導波路および高分子光導波路回路を提供するととも
に、それらの製造において、製膜時の下層の高分子膜と
のインタミキシングや熱処理温度の制約を受けずに、異
種の高分子膜を自由に積層することができ、高分子材料
の特徴である材料の多様性を十分に生かすことのできる
高分子光導波路および高分子光導波路回路の製造方法を
提供する。 【解決手段】 少なくとも一つの高分子膜層上に、該高
分子膜を溶解したり、膜の熱処理に該高分子膜の耐熱温
度より高い熱処理を必要とする別の高分子材料を積層膜
として用いることによって、換言すれば、下層の高分子
膜あるいは積層する高分子膜のガラス転移特性を利用し
て、特性の異なる高分子膜を積層する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システム、
光交換システム、光情報処理システムに用いられる高分
子光導波路および高分子光導波路回路、ならびにこれら
の高分子材料による製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高分子光導波路は、高分子材料が持つ大
面積化の容易性、分子設計による材料の多様性、ならび
に材料の加工容易性などの優れた特徴から、光インタコ
ネクションなどの光配線として注目されている。

【０００３】平板型高分子光導波路の作製は、高分子膜
形成工程と光閉じ込め領域（コア）形成工程の２つに大
きく分けることができる。

【０００４】図３４〜図３８に、従来の高分子光導波路
の代表的な作製法の一例として、コアをフォトリソグラ
フィ技術とドライエッチング技術を用いて作製する作製
工程を示した。この作製法においては、まず、図３４に
示すように、スピンコートならびに必要な熱処理によ
り、下部クラッド高分子膜層１をシリコン基板や石英ガ
ラス基板などの平板基板４上に作製し、続いて、図３５
に示すように、同様にして、下部クラッド高分子膜層１
上にコア層２を作製する。次に、図３６に示すように、
前記コア層２上にレジスト層を形成し、このレジスト層
５上にマスク６から導波路パターンをフォトリソグラフ
ィにより転写し（フォトリソ工程）、図３７に示すよう
に、反応性イオンエッチングにより、矩形のコア７を作
製する。最後に、図３８に示すように、上部クラッド高
分子層３をスピンコートにより作製する。

【０００５】この工程において、高分子膜上に、新たな
高分子膜を積層する際に、下層の高分子膜に滴下する高
分子溶液は下層の高分子膜を溶解しない、すなわちイン
タミキシングしないこと、さらに高分子溶液のスピンコ
ート後の熱処理温度に対して下層の高分子膜が耐えられ
ることが必要である。

【０００６】上記のように製膜時の下層の高分子膜との
インタミキシングや熱処理温度の制約により、異種の高
分子膜を自由に積層することができず、従来技術による
高分子光導波路においては、高分子材料の特徴である材
料の多様性を十分に生かされていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
課題は、異種の高分子膜を自由に積層してなる高分子光
導波路および高分子光導波路回路を提供するとともに、
高分子多層膜からなる高分子光導波路の製造において、
製膜時の下層の高分子膜とのインタミキシングや熱処理
温度の制約を受けずに、異種の高分子膜を自由に積層す
ることができ、高分子材料の特徴である材料の多様性を
十分に生かすことのできる高分子光導波路および高分子
光導波路回路の製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
つの高分子膜層上に、該高分子膜を溶解したり、膜の熱
処理に該高分子膜の耐熱温度より高い熱処理を必要とす
る別の高分子材料を積層膜として用いることによって、
換言すれば、下層の高分子膜あるいは積層する高分子膜
のガラス転移特性を利用して、前記課題を解決する。こ
こで、ガラス転移特性とは、固体の高分子が温度を上げ
たときに、その高分子固有の温度において（ガラス転移
温度）軟化してゴム状弾性を示す特性のことを、言う。

【０００９】この高分子のガラス転移温度を利用した本
発明にかかる高分子光導波路の製造方法は、次の通りで
ある。

【００１０】まず、スピンコート法によりシリコン基板
あるいは石英基板上に作製した高分子膜（下部高分子膜
と呼ぶ）上に、別の基板上で作製し剥離した高分子フィ
ルムをローラなどにより貼り付ける。この高分子フィル
ムのガラス転移温度は、前記下部高分子膜のガラス転移
温度より高く設定されている。次に、この積層体に、前
記下部高分子膜層のガラス転移温度以上で、該下部高分
子膜層が熱分解を起こさず、かつ前記高分子フィルムの
ガラス転移温度以下の温度の熱処理を、施こす。前記温
度においては、下部高分子膜はゴム状に軟化し、先に下
部高分子膜に簡易的に貼り付けられた高分子膜フィルム
を下部高分子膜層に接着させる。次に、温度を下げて下
部高分子膜層のガラス転移温度以下になると、下部高分
子膜は、貼り付けた高分子フィルムを接着させたまま固
化する。これにより、下層高分子膜を溶解したり、下層
高分子膜の耐熱温度より高い熱処理を必要とする高分子
材料を膜として下層高分子膜上に積層することができ、
従来積層が困難であった高分子膜を積層して高分子光導
波路を作製することが可能となる。

【００１１】また、逆に、下部高分子膜層のガラス温度
より張り付ける高分子フィルムのガラス温度を低く設定
し、これらの温度の中間の温度で熱処理することによ
り、同様に従来積層が困難であった高分子膜を積層して
高分子光導波路を作製することが可能となる。

【００１２】このように、本発明によれば、高分子材料
のガラス転移温度以上の温度で示すゴム状軟化の特性を
利用することにより、従来積層が困難であった高分子膜
同士を積層して高分子光導波路を製造することが可能と
なる。

【００１３】また、本発明によれば、有機高分子材料を
多層に積層した光導波路回路に一部の光導波路を、前述
の互いに特性の異なった高分子膜から構成することも可
能であり、部分的に異なる高分子材料からなるコアある
いはクラッドを有する光導波路回路を得ることも容易で
ある。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の高分子光導波路
およびその製造方法（実施形態例１、２）と、高分子光
導波路回路およびその製造方法（実施形態例３、４）の
実施の形態について説明するが、本発明はこれらの実施
形態に限定されるものではない。

【００１５】（実施形態例１）本実施形態例において
は、コア層が下部クラッド層の耐熱温度より高い熱処理
を必要とする高分子材料で構成されている高分子光導波
路について説明する。ここで、コア高分子膜の積層にあ
たっては、下部クラッド層を構成する高分子膜のガラス
転移特性を利用している。

【００１６】図１は、本発明の第１実施形態例の高分子
光導波路の概略を示す斜視図であり、図２は、図１の基
板主面に垂直な面（ｘｙ面）での断面図である。この高
分子光導波路は、図２に示すように、平板の基板４の主
面上に直線状の光導波路が設けられている。光導波路
は、下部クラッド層１、矩形コア７ならびに矩形コア７
の側部ならびに上部を覆う上部クラッド層３からなって
いる。

【００１７】本実施例において、基板４には例えばシリ
コン基板を、下部クラッド層１および上部クラッド層３
には同種のエポキシ系紫外線硬化樹脂を、矩形コア７に
はフッ素化ポリイミド樹脂を用いている。

【００１８】下部クラッド層１および上部クラッド層３
に用いているエポキシ系紫外線硬化樹脂の波長１．３μ
ｍでの屈折率は、１．５３１であり、またこの材料のガ
ラス転移温度は約１５０℃である。

【００１９】一方、コア７に用いているフッ素化ポリイ
ミド樹脂膜は、例えば、平面基板上にスピンコートによ
って作製される薄膜が複屈折性を示す２，２−トリフル
オロメチル−４，４−ジアミノビフェニル（ＴＦＤＢ）
とピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）および２，２−
ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオプ
ロパン二無水物（６ＦＤＡ）からなる２種類のフッ素化
ポリイミド（以後それぞれをＰＭＤＡ／ＴＦＤＢ、６Ｆ
ＤＡ／ＴＦＤＢと略記する）の共重合体であり、膜の作
製に要する熱処理温度は約３５０℃である。このフッ素
化ポリイミド膜の屈折率は、ＰＭＤＡ／ＴＦＤＢと６Ｆ
ＤＡ／ＴＦＤＢの組成比に依存する。本実施形態例で
は、フッ素化ポリイミド樹脂として、ＰＤＭＡ／ＴＦＤ
Ｂと６ＦＤＡ／ＴＦＤＢの組成比が４：６であり、この
樹脂膜の基板から剥離した後の基板に平行な偏波面をも
つ光（ＴＥ波）に対する屈折率は、１．５３６（波長
１．３μｍにおいて）であり、基板に垂直な偏波面をも
つ光（ＴＭ波）に対する屈折率は、１．５２０（波長
１．３μｍにおいて）である。

【００２０】次に、本実施形態例の高分子光導波路の作
製手順を、図３〜図８を用いて説明する。

【００２１】（工程１） 図３に示すように、シリコン
基板４上に、上記のエポキシ系紫外線硬化樹脂膜８をス
ピンコートにより形成し、紫外線照射処理により硬化さ
せた後に８０℃の熱処理を約１時間施す。

【００２２】（工程２） 別のシリコン基板上にスピン
コートならびに３５０℃の熱処理により作製し、基板よ
り剥離して所望の大きさに切り出したフッ素化ポリイミ
ドフィルム（厚さ８μｍ）１０を、図４に示すように、
ラミネータ９を用いて、前記工程１で作製したエポキシ
系紫外線硬化樹脂膜８上にラミネートする。

【００２３】（工程３） 図５に示すように、フッ素化
ポリイミドフィルム１０をラミネートした後に、フッ素
化ポリイミドフィルム１０の下部に接するエポキシ系紫
外線硬化樹脂８のガラス転移温度（約１５０℃）よりも
高く、フッ素化ポリイミドのガラス転移温度よりも低い
温度１７０℃で、熱処理を約１時間行う。

【００２４】（工程４） 図６に示すように、フォトリ
ソグラフィー工程ならびに酸素プラズマ反応性イオンエ
ッチングにより、矩形コア１１を形成する。

【００２５】（工程５） 次に、図７に示すように、上
部クラッド層となるエポキシ系紫外線硬化樹脂１２をス
ピンコートし、紫外線照射処理により硬化させた後に８
０℃の熱処理を約１時間行う。

【００２６】（工程６） 図８に示すように、最後に、
ダイシングにより、素子を切り出す。

【００２７】以上の工程１〜６により、従来積層が困難
であったエポキシ系紫外線硬化樹脂上にフッ素化ポリイ
ミド膜を積層した構成の高分子光導波路が得られる。

【００２８】また、この高分子光導波路は、ＴＭ偏波に
おいてコア１１の屈折率がクラッド８、１２の屈折率よ
りも小さくなり、コア１１に光を閉じ込めることができ
ず、ＴＥ偏波のみが該光導波路を伝搬する。これによ
り、この光導波路は、ＴＥ偏波光のみを通す導波路型偏
光素子としての機能を有している。

【００２９】ただし、上記実施形態例では、偏光素子と
して機能する光導波路の作製について記述したが、本発
明は、この機能に限るものではなく、いかなる機能をも
つ光導波路であってもよい。

【００３０】なお、上記実施形態例１では、高分子光導
波路を構成する材料として、下部クラッド層および上部
クラッド層にエポキシ系紫外線硬化樹脂を、矩形コアと
してＰＭＤＡ／ＴＦＤＢと６ＦＤＡ／ＴＦＤＢの組成比
が４：６であるフッ素化ポリイミド樹脂を用いた場合に
ついて説明したが、本内容を逸脱しない範囲で他の高分
子光導波路材料（例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボ
ネート、ポリスチレン等）を用いても良い。また、上記
実施形態例では、高い熱処理温度を必要とする高分子膜
をコアとして用いている光導波路について述べている
が、光導波路の構成部分であれば、コア以外の部分でも
よい。さらに、基板としてシリコンの他に、無機ガラス
やセラミックス等を用いても良いことは言うまでもな
い。

【００３１】（実施形態例２）本発明の第２の実施形態
例について以下に説明する。

【００３２】本実施形態例においては、高分子膜を作製
する際に用いる高分子溶液が下地の高分子膜層を溶解し
てしまう高分子材料で構成されている高分子光導波路の
製造方法について説明する。

【００３３】図９は、本発明の第２の実施形態例の高分
子光導波路の概略を示す斜視図であり、図１０は、図９
の基板主面に垂直な面（ｘｙ面）での断面である。この
高分子光導波路は、図９に示すように、平板の基板４の
主面上に直線状の光導波路が設けられている。光導波路
は、下部クラッド層１、矩形コア７、コアの側部クラッ
ド層１３からなっている。

【００３４】本実施形態例において、基板４には例えば
シリコン基板を、下部クラッド層１にはアクリル系樹脂
のＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙ−ｍｅｔｈｙｌ−ｍｅｔｈａｃｒ
ｙｌａｔｅ）を、矩形コア７には有機色素ＭＯＮＳ（４
−ｍｅｔｈｏｘｙ−４′−ｎｉｔｏｓｔｉｌｂｅｎｅ）
を１０ｗｔ％ドープしたＰＭＭＡ（以後ＰＭＭＡ／ＭＯ
ＮＳと略す）を用いている。

【００３５】側部クラッド１３は、紫外線照射によりＰ
ＭＭＡ／ＭＯＮＳ膜からＭＯＮＳ色素を退色させて形成
した。

【００３６】ＰＭＭＡのガラス転移温度は約１０５℃で
あり、ＰＭＭＡ／ＭＯＮＳのガラス転移温度はＰＭＭＡ
のそれよりも低く約９５℃である。また、ＰＭＭＡ／Ｍ
ＯＮ膜はＰＭＭＡ膜よりも大きい屈折率を持つ。

【００３７】ＰＭＭＡ高分子膜あるいはＰＭＭＡ／ＭＯ
ＮＳ高分子膜は、ＰＭＭＡやＰＭＭＡ／ＭＯＮＳを溶解
した高分子溶液を基板に滴下し、スピンコートすること
によって作製する。そのために、例えばシリコン基板上
に作製されたＰＭＭＡ高分子膜上への下地層のＰＭＭＡ
／ＭＯＮＳ高分子膜の作製は、滴下するＰＭＭＡ／ＭＯ
ＮＳ高分子溶液がＰＭＭＡ高分子膜を溶解してしまうた
めに困難である。

【００３８】本発明により、ＰＭＭＡ／ＭＯＮＳ高分子
膜のＰＭＭＡ高分子膜上への積層を可能とした。以下
に、本実施形態例の高分子光導波路の作製手順を、図１
１〜図１６を用いて、説明する。

【００３９】（工程１） 図１１に示すように、ＰＭＭ
Ａ含有溶液をシリコン基板４上に滴下、スピンコート
し、ＰＭＭＡ高分子膜１４を形成する。スピンコート
後、８０℃の熱処理を約１時間施し、膜１４に残留する
溶媒を揮発させる。

【００４０】（工程２） 図１２に示すように、別のシ
リコン基板上でスピンコートならびに熱処理（約８０
℃）により作製し、基板より剥離して得たＰＭＭＡ／Ｍ
ＯＮＳフィルム（厚さ８μｍ）１５を、ラミネータを用
いて工程１で作製したＰＭＭＡ高分子膜上にラミネート
する。

【００４１】（工程３） 図１３に示すように、ＰＭＭ
Ａ／ＭＯＮＳフィルム１５をラミネートした後に、ＰＭ
ＭＡ／ＭＯＮＳのガラス転移温度よりもやや高く、前記
ＰＭＭＡのガラス転移温度より低い温度９８℃で、熱処
理を約３０分行う。この工程により、ＰＭＭＡ／ＭＯＮ
Ｓフィルムは下部層のＰＭＭＡ高分子膜に接着する。

【００４２】（工程４） 図１４に示すように、６マス
クを通して、積層した高分子膜１５に紫外線を照射す
る。この紫外線照射の工程では、紫外線が当たった部分
のＭＯＮＳ色素が退色するために、紫外線が照射されな
かった部分の屈折率は周りより大きくなる。その結果、
光を閉じ込める矩形コア１６が形成する（図１５）。

【００４３】（工程５） 最後に、図１６に示すよう
に、ダイシングにより、素子を切り出す。

【００４４】以上の工程１〜５により、ＰＭＭＡ膜上に
ＰＭＭＡ／ＭＯＮＳ高分子膜を積層した高分子光導波路
が得られる。

【００４５】また、本高分子光導波路において、コア
（ＰＭＭＡ／ＭＯＮＳ膜層）の上部ならびに下部に電極
を設け、ＰＭＭＡ／ＭＯＮＳのガラス転移温度付近で、
ＰＭＭＡ／ＭＯＮＳ膜に電界を印加すると、ＭＯＮＳ分
子が電界方向に配向し、電界を印加した状態で室温まで
下げると、色素の配向が凍結され、コア１６には２次の
光非線形性が発現する。この処理により、本高分子光導
波路は、コア１６の上部ならびに下部に電圧を印加する
ことにより、伝搬光の位相を制御することが可能とな
る。

【００４６】本発明により、従来積層が困難であったＰ
ＭＭＡ／ＭＯＮＳ高分子膜をＰＭＭＡ高分子膜に積層し
た構成の高分子光導波路が提供可能となる。

【００４７】なお、上記実施形態例２では、高分子光導
波路を構成する材料として、下部クラッド層にＰＭＭＡ
を、矩形コアとしてＰＭＭＡ／ＭＯＮＳを用いた例につ
いて説明したが、本発明を逸脱しない範囲で他の高分子
光導波路材料（例えば、エポキシ系樹脂、ポリカーボネ
ート、ポリスチレン等）を用いても良い。また、上記実
施形態例では、下層の高分子膜を溶解せしめる高分子材
料をコアとして用いるが、光導波路の構成部分であれ
ば、コア以外の部分であってもよい。さらに、基板４と
してシリコンの他に、無機ガラスやセラミックス等を用
いても良いことは言うまでもない。

【００４８】（実施形態例３）本発明の第３に実施形態
例について以下に説明する。

【００４９】図１７は、本発明の第３の実施形態例を示
すもので、高分子材料からなる高分子光導波路回路の概
略図を示している。この高分子光導波路回路は、図１７
に示すように、平板の基板４の主面上に複数の光導波路
が設けられている。図１７において斜線で表わされてい
る矩形コア１１については、このコア高分子膜の積層に
際し、下部クラッド層８のガラス転移特性を利用して積
層している。

【００５０】本実施形態例において、基板４には例えば
シリコン基板を、下部クラッド層８および上部クラッド
層１２には屈折率が１．５３１（波長１．３μｍ）のエ
ポキシ系紫外線硬化樹脂を、矩形コア１７には屈折率が
１．５３６（波長１．３μｍ）のエポキシ系紫外線硬化
樹脂を、矩形コア１１には本発明の第１の実施形態例と
同一のフッ素化ポリイミド樹脂を用いている。

【００５１】下部クラッド層８および上部クラッド層１
２に用いているエポキシ系紫外線硬化樹脂のガラス転移
温度は、約１５０℃である。

【００５２】ここで、フッ素化ポリイミドをコア１１に
もつ光導波路は、ＴＭ偏波においてコアの屈折率がクラ
ッドの屈折率よりも小さくなり、コア１１に光を閉じ込
めることができず、ＴＥ偏波のみが該光導波路を伝搬す
る。したがって、この光導波路は導波路型偏波子として
の機能を有する。

【００５３】次に、本実施形態例の高分子光導波路回路
の作製手順を、図１８〜２４を用いて説明する。

【００５４】（工程１） 図１８に示すように、シリコ
ン基板４上に、下部クラッド層用のエポキシ系紫外線硬
化樹脂膜８をスピンコートにより形成し、紫外線照射処
理により硬化させた後に８０℃の熱処理を約１時間施
す。

【００５５】（工程２） 図１９に示すように、別のシ
リコン基板上にスピンコートならびに３５０℃の熱処理
により作製し、基板より剥離して所望の大きさに切り出
したフッ素化ポリイミドフィルム（厚さ８μｍ）１０
を、本発明の第１の実施形態例で示した図４の工程２と
同様に、ラミネータ９を用いて、工程１で作製したエポ
キシ系紫外線硬化樹脂膜８上の所定の位置にラミネート
する。

【００５６】（工程３） 図２０に示すように、フッ素
化ポリイミドフィルム１０をラミネートした後に、この
フッ素化ポリイミドフィルム１０の下部に接するエポキ
シ系紫外線硬化樹脂８のガラス転移点温度（約１５０
℃）より高い温度１７０℃で熱処理を約１時間行う。

【００５７】（工程４） 図２１に示すように、矩形コ
ア１７となるエポキシ系紫外線硬化樹脂１８をスピンコ
ートし、紫外線照射処理により硬化させた後に、８０℃
の熱処理を施す。

【００５８】（工程５） 図２２に示すように、酸素プ
ラズマ反応性イオンエッチングにより、工程４で形成し
た紫外線硬化樹脂膜１８をフッ素化ポリイミド膜１０の
上面が現れるまでエッチングする。

【００５９】（工程６） 図２３に示すように、フォト
リソグラフィー工程ならびに酸素プラズマ反応性イオン
エッチングにより、矩形コア１７を形成する。

【００６０】（工程７） 図２４に示すように、上部ク
ラッド層となるエポキシ系紫外線硬化樹脂１２をスピン
コートし、紫外線照射により硬化させた後に８０℃の熱
処理を１時間行う。

【００６１】以上の工程により、１つの層が下地高分子
層のガラス転移温度を越えた温度の熱処理により積層さ
れた光導波路を、その構成する光導波路にもつ、高分子
材料からなる光導波路回路が実現される。

【００６２】上記実施形態例では、偏光素子として機能
する光導波路の作製について記述したが、本発明は、こ
の機能に限るものではなく、いかなる機能をもつ光導波
路であってもよい。

【００６３】なお、上記実施形態例では、高分子光導波
路を構成する材料として、下部クラッド、上部クラッド
ならびに矩形コア１７にエポキシ系紫外線硬化樹脂を、
矩形コア１１としてＰＭＤＡ／ＴＦＤＢと６ＦＤＡ／Ｔ
ＦＤＢの組成比が４：６であるフッ素化ポリイミド樹脂
を用いた場合について説明したが、本発明を逸脱しない
範囲で他の高分子光導波路材料（例えば、アクリル系樹
脂、ポリカーボネート、ポリスチレン等）を用いても良
い。

【００６４】また、上記実施形態例では、高い熱処理温
度を必要とする高分子膜をコアとして用いている光導波
路について述べているが、光導波路の構成部分であれ
ば、コア以外の部分でもよい。さらに、基板４としてシ
リコンの他に、無機ガラスやセラミックス等を用いても
良いことは言うまでもない。

【００６５】（実施形態例４）本発明の第４の実施例形
態について以下に説明する。

【００６６】図２５は、本発明の第４の実施形態例を示
すもので、有機高分子材料を多層に積層した高分子光導
波路回路の他の構成の斜視図を示している。また、図２
６は、図２５のＡ−Ａ′線に沿う断面図を示している。
この高分子光導波路回路は、図に示すように、平板の基
板４の主面上に複数の光導波路が設けられている。

【００６７】本実施形態例において、基板４には例えば
シリコン基板を、下部クラッド層８および上部クラッド
層１２には波長１．３μｍでの屈折率が１．５１０であ
るエポキシ系紫外線硬化樹脂を、矩形コア１７には波長
１．３μｍでの屈折率が１．５１６であるエポキシ系紫
外線硬化樹脂を用いている。下部クラッド層１４には、
本発明の第２の実施形態例と同一のＰＭＭＡ膜を、矩形
コア１６には有機色素（ＭＯＮＳ：４−ｍｅｔｈｏｘｙ
−４′−ｎｉｔｒｏｓｔｉｌｂｅｎｅ）を１０ｗｔ％ド
ープしたＰＭＭＡ（以後ＰＭＭＡ／ＭＯＮＳと略す）膜
を用いている。また、側部クラッド層１３は、紫外線照
射によりＰＭＭＡ／ＭＯＮＳ膜からＭＯＮＳ色素を退色
させて形成した。

【００６８】ＰＭＭＡのガラス転移温度は約１０５℃で
あり、ＰＭＭＡ／ＭＯＮＳのガラス転移温度はＰＭＭＡ
のそれよりも低く約９５℃である。また、ＰＭＭＡ／Ｍ
ＯＮＳ膜はＰＭＭＡ膜よりも大きい屈折率をもつ。

【００６９】次に、本実施形態例の高分子光導波路回路
の作製手順を、図２７〜図３３を用いて説明する。

【００７０】（工程１） 図２７に示すように、シリコ
ン基板４上に、下部クラッドとなるエポキシ系紫外線硬
化樹脂膜８をスピンコートにより形成し、紫外線照射処
理により硬化させた後に８０℃の熱処理を約１時間施
す。

【００７１】（工程２） 続いて、図２８に示すよう
に、コア層となるエポキシ系紫外線硬化樹脂１８をスピ
ンコートし、紫外線照射処理により硬化させた後に８０
℃の熱処理を約１時間施す。

【００７２】（工程３） 図２９に示すように、フォト
リソ工程ならびに酸素プラズマ反応性イオンエッチング
により、矩形コア１７を形成する。

【００７３】（工程４） 上部クラッド層となるエポキ
シ系紫外線硬化樹脂１２をスピンコートし、紫外線照射
処理により硬化させた後に８０℃に熱処理を約１時間施
す（図３０）。

【００７４】（工程５） 工程４で作製した上部クラッ
ド層１２上にＰＭＭＡ高分子溶液を滴下しスピンコート
により膜１４を作製する。図３１（図３０のＢ−Ｂ′線
に沿う断面に相当）に示すように、スピンコート後、約
８０℃で膜１４に残留する溶媒を揮発させる。

【００７５】（工程６） 次に、別のシリコン基板上で
スピンコートならびに熱処理（約８０℃）により作製
し、基板より剥離して得たＰＭＭＡ／ＭＯＮＳフィルム
（厚さ８μｍ）１５を、本発明第２実施例の工程２と同
様に、ラミネータを用いて工程５で作製したＰＭＭＡ膜
１２上にラミネートする（図３２）。

【００７６】（工程７） ＰＭＭＡ／ＭＯＮＳフィルム
１５をラミネートしたのちに、ＰＭＭＡ／ＭＯＮＳのガ
ラス転移温度よりもやや高い温度９８℃で熱処理を約３
０分行う。この工程により、ＰＭＭＡ／ＭＯＮＳフィル
ム１５は下部層のＰＭＭＡ高分子膜１４に接着固定す
る。

【００７７】（工程８） 図３３に示すように、マスク
６を通して、積層した高分子膜に紫外線を照射する。こ
の紫外線照射の工程では、ＰＭＭＡ／ＭＯＮＳ膜１５で
の紫外線が当たった部分の色素が退色し、周りよりも屈
折率が小さくなる。その結果、光を閉じ込める矩形コア
１６が形成される。

【００７８】以上の工程により、１つの層がこの層のガ
ラス転移温度を越えた温度の熱処理により積層して作製
された光導波路を、その構成する光導波路にもつ高分子
材料からなる光導波路回路が実現される。

【００７９】また、ＰＭＭＡ／ＭＯＮＳ光導波路におい
て、コア（ＰＭＭＡ／ＭＯＮＳ膜層）の上部ならびに下
部に電極を設け、ＰＭＭＡ／ＭＯＮＳのガラス転移温度
付近で、ＰＭＭＡ／ＭＯＮＳ膜に電界を印加すると、Ｍ
ＯＮＳ分子が電界方向に配向し、電界を印加した状態で
室温まで下げると、色素の配向が凍結され、コアには２
次の光非線形性が発現する。この処理により、本光導波
路は、コアの上部ならびに下部に電圧を印加することに
より、伝搬光の位相を制御することが可能となる。

【００８０】なお、上記実施形態例４では、高分子光導
波路を構成する材料として、エポキシ系紫外線硬化樹
脂、ＰＭＭＡ、ＰＭＭＡ／ＭＯＮＳ膜を用いた例につい
て説明したが、本発明を逸脱しない範囲で他の高分子光
導波路材料（例えば、ポリカーボネート、ポリエチレ
ン、ポリスチレン等）を用いても良い。また、上記実施
形態例では、下層の高分子膜を溶解せしめる高分子材料
をコアとして用いるが、光導波路の構成部分であれば、
コア以外の部分であってもよい。さらに、基板４として
シリコンの他に、無機ガラスやセラミックス等を用いて
も良いことは言うまでもない。

【００８１】

【発明の効果】本発明では、上記において詳しく説明し
たように、高分子材料のガラス転移温度以上の温度で示
すゴム状軟化の特性を利用することにより、従来積層が
困難であった組み合わせの高分子膜を積層して構成した
高分子光導波路を提供することが可能となる。本発明の
効果は以下のように整理できる。

【００８２】１．従来積層が困難であった組み合わせの
高分子膜を積層して構成した高分子光導波路を提供する
ことが可能となり、高分子材料の多様性を生かした能動
ならびに受動の高分子光導波路を提供できる。

【００８３】２．有機高分子材料を多層に積層した光導
波路回路の一部の光導波路を、本発明による高分子光導
波路で構成することも可能であり、光回路の光導波路に
おいて、部分的に異なるコアあるいはクラッドを有する
光導波路を持つ光導波路回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態例の高分子光導波路の斜
視図である。

【図２】本発明の第１実施形態例の高分子光導波路のｘ
ｙ面における断面図である。

【図３】本発明の第１実施形態例の高分子光導波路の作
製工程図である。

【図４】本発明の第１実施形態例の高分子光導波路の作
製工程図である。

【図５】本発明の第１実施形態例の高分子光導波路の作
製工程図である。

【図６】本発明の第１実施形態例の高分子光導波路の作
製工程図である。

【図７】本発明の第１実施形態例の高分子光導波路の作
製工程図である。

【図８】本発明の第１実施形態例の高分子光導波路の作
製工程図である。

【図９】本発明の第２実施形態例の高分子光導波路の斜
視図である。

【図１０】本発明の第２実施形態例の高分子光導波路の
ｘｙ面における断面図である。

【図１１】本発明の第２実施形態例の高分子光導波路の
作製工程図である。

【図１２】本発明の第２実施形態例の高分子光導波路の
作製工程図である。

【図１３】本発明の第２実施形態例の高分子光導波路の
作製工程図である。

【図１４】本発明の第２実施形態例の高分子光導波路の
作製工程図である。

【図１５】本発明の第２実施形態例の高分子光導波路の
作製工程図である。

【図１６】本発明の第２実施形態例の高分子光導波路の
作製工程図である。

【図１７】本発明の第３実施形態例を示すもので、高分
子光導波路回路の一例を示す斜視図である。

【図１８】本発明の第３実施形態例の高分子光導波路回
路の作製工程図である。

【図１９】本発明の第３実施形態例の高分子光導波路回
路の作製工程図である。

【図２０】本発明の第３実施形態例の高分子光導波路回
路の作製工程図である。

【図２１】本発明の第３実施形態例の高分子光導波路回
路の作製工程図である。

【図２２】本発明の第３実施形態例の高分子光導波路回
路の作製工程図である。

【図２３】本発明の第３実施形態例の高分子光導波路回
路の作製工程図である。

【図２４】本発明の第３実施形態例の高分子光導波路回
路の作製工程図である。

【図２５】本発明の第４実施形態例を示すもので、高分
子光導波路回路の他の例を示す斜視図である。

【図２６】図２５のＡ−Ａ′線に沿う断面図である。

【図２７】本発明の第４実施形態例の高分子光導波路回
路の作製工程図である。

【図２８】本発明の第４実施形態例の高分子光導波路回
路の作製工程図である。

【図２９】本発明の第４実施形態例の高分子光導波路回
路の作製工程図である。

【図３０】本発明の第４実施形態例の高分子光導波路回
路の作製工程図である。

【図３１】本発明の第４実施形態例の高分子光導波路回
路の作製工程図である。

【図３２】本発明の第４実施形態例の高分子光導波路回
路の作製工程図である。

【図３３】本発明の第４実施形態例の高分子光導波路回
路の作製工程図である。

【図３４】従来の高分子光導波路の作製工程図である。

【図３５】従来の高分子光導波路の作製工程図である。

【図３６】従来の高分子光導波路の作製工程図である。

【図３７】従来の高分子光導波路の作製工程図である。

【図３８】従来の高分子光導波路の作製工程図である。

【符号の説明】

１ 下部クラッド層 ２ コア層 ３ 上部クラッド層 ４ 基板 ５ レジスト層 ６ フォトマスク ７ 矩形コア ８ エポキシ系紫外線硬化樹脂膜（下部クラッド層） ９ ラミネータ １０ フッ素化ポリイミドフィルム １１ フッ素化ポリイミド矩形コア １２ エポキシ系紫外線硬化樹脂膜（上部クラッド層） １３ 側部クラッド １４ ＰＭＭＡ膜（下部クラッド層） １５ ＰＭＭＡ／ＭＯＮＳ膜 １６ ＰＭＭＡ／ＭＯＮＳ矩形コア １７ エポキシ系紫外線硬化樹脂矩形コア １８ エポキシ系紫外線硬化樹脂膜（コア）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機高分子材料を多層に積層した高分子
   光導波路であって、該光導波路を構成する多層高分子膜
   層の少なくとも１つの層のガラス転移温度が、該層と直
   接接する下部高分子膜層のガラス転移温度より高いこと
   を特徴とする高分子光導波路。
2. 【請求項２】 有機高分子材料を多層に積層した高分子
   光導波路であって、該光導波路を構成する多層高分子膜
   層の少なくとも１つの層のガラス転移温度が、該層の下
   部高分子膜層のガラス転移温度より低いことを特徴とす
   る高分子光導波路。
3. 【請求項３】 有機高分子材料を多層に積層した高分子
   光導波路の製造方法であって、該光導波路を構成する多
   層の高分子膜層を作製する際に、少なくとも１つの層
   を、該層と直接接する下部高分子膜層のガラス転移温度
   より高いガラス転移温度を有する高分子材料から構成
   し、前記下部高分子膜層のガラス温度以上で該層のガラ
   ス転移温度以下の温度で熱処理を行うことにより、前記
   下部高分子層上に形成する工程を含むことを特徴とする
   高分子光導波路の製造方法。
4. 【請求項４】 有機高分子材料を多層に積層した高分子
   光導波路の製造方法であって、該光導波路を構成する多
   層の高分子膜層を作製する際に、少なくとも１つの層
   を、下部高分子膜層のガラス転移温度より低いガラス転
   移温度を有する高分子材料から構成し、該層のガラス転
   移温度以上で前記下部高分子層のガラス転移温度以下の
   温度で熱処理を行うことにより、下部高分子膜層上に形
   成する工程を含むことを特徴とする高分子光導波路の製
   造方法。
5. 【請求項５】 有機高分子材料を多層に積層してなる高
   分子光導波路回路の一部の光導波路が、前記請求項１ま
   たは２のいずれかの高分子光導波路から構成されている
   ことを特徴とする高分子光導波路回路。
6. 【請求項６】 有機高分子材料を多層に積層してなる高
   分子光導波路回路の製造方法であって、該高分子光導波
   路回路の一部の光導波路を、前記請求項３または４のい
   ずれかの製造方法により、製造することを特徴とする高
   分子光導波路回路の製造方法。