JPH1068829A - Waveguide type optical device - Google Patents

Waveguide type optical device

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JPH1068829A
JPH1068829A JP9436097A JP9436097A JPH1068829A JP H1068829 A JPH1068829 A JP H1068829A JP 9436097 A JP9436097 A JP 9436097A JP 9436097 A JP9436097 A JP 9436097A JP H1068829 A JPH1068829 A JP H1068829A
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JP
Japan
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bis
fluorinated polyimide
optical device
fluorinated
waveguide
Prior art date
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Pending
Application number
JP9436097A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junya Kobayashi
潤也 小林
Toru Maruno
透 丸野
Toru Matsuura
松浦  徹
Shigekuni Sasaki
重邦 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPH1068829A publication Critical patent/JPH1068829A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a high-polymer waveguide type optical device having excellent heat resistance and moisture resistance by forming either or both of the core or clad of a directional coupler of fluorinated polyimide. SOLUTION: The directional coupler of which either or both of the core and the clad are formed of the fluorinated polyimide is included in this device. In such a case, the fluorinated polyimide produced from fluorinated tetracarboxylic acid or its deriv. and diamine, the fluorinated polyimide produced from tetracarboxylic acid or its deriv. and fluorinated diamine or the fluorinated polyimide produced from the fluroinated tetracarboxylic acid or its deriv. and fluorinated diamine is usable in this case. Not only the fluorinated polyimide alone but a fluorinated polyimide copolymer, fluorinated polyimide mixture and these fluorinated polyimide added with additives, etc., at need are usable as well.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、フッ素化ポリイミ
ドを用いて形成した導波路型光デバイスに関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a waveguide type optical device formed using fluorinated polyimide.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信システムの高度化、経済化に向け
て、様々な光部品の研究開発が進められている。中で
も、光導波路は高密度光配線、導波路型光デバイス実現
への基本技術として注目されている。一般的に、光導波
路材料には、導波路作製の容易性、屈折率の制御性、耐
熱性等様々な条件が要求される。現在、光導波路材料と
しては石英が最もよく利用されており、石英製光導波路
は波長1.3μmで0.1dB/cm以下の低光損失を
示す。しかしながら、製造プロセスが複雑、大面積化が
困難などの問題点を有し、経済性、汎用性に優れる導波
路型光デバイスを得にくい。一方、高分子光導波路はス
ピンコート法を用いて形成できるため、石英系光導波路
と比較して、作製、及び大面積化が容易である。更に高
分子材料は石英に比べて10倍以上大きな熱光学(T
O)効果(屈折率の温度依存性)を持つ場合が多く、T
O効果を利用した導波路型光デバイスへの応用が特に有
望である。例えば、ポリメチルメタクリレート(PMM
A)は屈折率の温度依存性が、−1.0×10-4/℃と
石英の1×10-5/℃以下に比べて10倍以上大きいた
め、PMMA光導波路をマッハツェンダー型TOスイッ
チへ応用した場合には、スイッチング電力は石英系光導
波路に比べて1/100程度に大きく低減されることが
知られている〔ヒダ(Hida) ほか、IEEE フォトニ
クス テクノロジー レターズ(IEEE Photonics Techn
ology Letters)、第5巻、第782頁(1993)〕。
しかしながら、PMMAは熱変形温度が100℃程度と
低いため〔井出文雄著、“オプトエレクトロニクスと高
分子”、第28頁、共立出版(1995)〕、動作時の
加熱・冷却の繰り返しによってスイッチング特性が劣化
する。このため、PMMAはTO効果を利用した導波路
型光デバイス形成には適さない。また、PMMAは吸湿
性も大きく、屈折率が環境湿度によって大きく変化す
る。例えば、光部品の最も基本的な要素である方向性結
合器をPMMAを用いて形成した場合には、設置環境に
よって出射光の分岐比は大きく変化してしまう。更に
は、PMMAは1.55μm帯の吸収が大きいため〔吉
村ら、“平面型ポリマ光波回路”、電子情報通信学会春
期大会予稿集、SC−8−3,5−319(199
4)〕、この波長帯での光通信用部品には使用できない
という欠点もある。このように、導波路型光デバイスの
材料としては、耐熱性、耐湿性、長波長での光透過性の
優れた高分子材料が必要となる。
2. Description of the Related Art Various optical components have been researched and developed with the aim of improving the sophistication and economy of optical communication systems. Above all, optical waveguides are receiving attention as a basic technology for realizing high-density optical wiring and waveguide-type optical devices. In general, various conditions are required for an optical waveguide material, such as ease of manufacturing a waveguide, controllability of a refractive index, and heat resistance. At present, quartz is most often used as an optical waveguide material, and a quartz optical waveguide exhibits a low optical loss of 0.1 dB / cm or less at a wavelength of 1.3 μm. However, it has problems such as a complicated manufacturing process and difficulty in increasing the area, and it is difficult to obtain a waveguide-type optical device that is excellent in economy and versatility. On the other hand, since the polymer optical waveguide can be formed by using the spin coating method, it is easier to manufacture and enlarge the area as compared with the quartz optical waveguide. In addition, polymer materials have a thermo-optic (T
O) effect (temperature dependence of refractive index) in many cases.
Application to a waveguide type optical device utilizing the O effect is particularly promising. For example, polymethyl methacrylate (PMM
A) shows that the PMMA optical waveguide is a Mach-Zehnder TO switch because the temperature dependence of the refractive index is -1.0 × 10 −4 / ° C., which is at least 10 times larger than that of quartz, 1 × 10 −5 / ° C. or less. It is known that the switching power is greatly reduced to about 1/100 as compared with that of the silica-based optical waveguide when applied to HID [Hida et al., IEEE Photonics Techn.
ology Letters), Vol. 5, p. 782 (1993)].
However, since PMMA has a low heat distortion temperature of about 100 ° C. [Fumio Ide, “Optoelectronics and Polymers”, page 28, Kyoritsu Shuppan (1995)], the switching characteristics are repeated by repeated heating and cooling during operation. to degrade. Therefore, PMMA is not suitable for forming a waveguide type optical device utilizing the TO effect. Further, PMMA has a large hygroscopic property, and the refractive index greatly changes depending on the environmental humidity. For example, when a directional coupler, which is the most basic element of an optical component, is formed using PMMA, the branching ratio of the emitted light greatly changes depending on the installation environment. Furthermore, PMMA has a large absorption in the 1.55 μm band [Yoshimura et al., “Planar Polymer Lightwave Circuit”, Proceedings of IEICE Spring Conference, SC-8-3, 5-319 (199)
4)], there is a disadvantage that it cannot be used for optical communication parts in this wavelength band. As described above, as a material of the waveguide type optical device, a polymer material having excellent heat resistance, moisture resistance, and light transmittance at a long wavelength is required.

【0003】耐熱性の優れた高分子材料としてはポリイ
ミドがよく知られており、半導体部品の層間絶縁膜、フ
レキシブル配線基板などに用いられている。しかしなが
ら、この材料は吸湿性が大きいだけでなく、光通信波長
帯である近赤外域(1.3μm、1.55μm)の光透
過性に劣る。更に、基板上においては基板面と平行な方
向の偏光(TE偏光)と基板面に垂直な方向の偏光(T
M偏光)で屈折率は異なる。例えば、汎用的に用いられ
ているポリイミドであるカプトン〔デュポン(Dupon)社
製〕においては、屈折率は波長1.3μmで、TE偏光
の時1.6781、TM偏光の時1.6013である。
このため、光導波路のコアあるいはクラッド材として用
いた場合、TE偏光とTM偏光で屈折率差は異なり、光
学特性の偏光依存性が生じる。以上のことから、ポリイ
ミドは導波路型光部品の材料として適さない。
As a polymer material having excellent heat resistance, polyimide is well known, and is used for an interlayer insulating film of a semiconductor component, a flexible wiring board, and the like. However, this material is not only highly hygroscopic but also inferior in light transmittance in the near infrared region (1.3 μm, 1.55 μm), which is an optical communication wavelength band. Further, on the substrate, polarized light in the direction parallel to the substrate surface (TE polarized light) and polarized light in the direction perpendicular to the substrate surface (T
(M polarized light) has a different refractive index. For example, in the case of Kapton (manufactured by Dupon), which is a commonly used polyimide, the refractive index is 1.3 μm in wavelength, 1.6781 for TE polarized light, and 1.60113 for TM polarized light. .
For this reason, when used as the core or cladding material of the optical waveguide, the difference in refractive index between TE polarized light and TM polarized light is different, and polarization dependence of optical characteristics occurs. From the above, polyimide is not suitable as a material for a waveguide type optical component.

【0004】これまでに本発明者らは、ポリイミドの耐
熱性に着目し、その光学応用を目指して検討を進めてき
た。その結果、フッ素置換基を導入したフッ素化ポリイ
ミドが、近赤外域で透明であること(特開平3−725
28号)、耐湿性に優れていることを明らかにした。更
にこのフッ素化ポリイミドを共重合体として用い共重合
比を制御することにより、容易に屈折率を変えられるこ
とを特開平4−8734号公報で明らかにした。また、
このフッ素化ポリイミドを用いた光導波路の形成法を開
発し、これに関しても特開平4−235505号、同4
−235506号各公報に示した。しかしながら、これ
までにフッ素化ポリイミドの方向性結合器、あるいはY
分岐回路を含む導波路型光デバイスへの適用例は無い。
更に、フッ素化ポリイミドの熱光学効果は未検討である
ため、熱光学効果を利用した適用例もない。
Heretofore, the present inventors have paid attention to the heat resistance of polyimide, and have been studying for its optical application. As a result, the fluorinated polyimide into which the fluorine substituent has been introduced is transparent in the near infrared region (Japanese Patent Laid-Open No. 3-725 / 1991).
No. 28), which proved to be excellent in moisture resistance. Further, it has been disclosed in JP-A-4-8734 that the refractive index can be easily changed by using the fluorinated polyimide as a copolymer and controlling the copolymerization ratio. Also,
A method for forming an optical waveguide using this fluorinated polyimide has been developed.
-235506. However, fluorinated polyimide directional couplers, or Y
There is no application example to a waveguide type optical device including a branch circuit.
Furthermore, since the thermo-optic effect of the fluorinated polyimide has not been studied, there is no application example utilizing the thermo-optic effect.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐熱
性、耐湿性、光透過性に優れる高分子導波路型光デバイ
スを提供し、その結果として導波路型光デバイスの経済
性、汎用性を改善することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a polymer waveguide type optical device having excellent heat resistance, moisture resistance, and light transmittance. To improve the performance.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明はフッ素化ポリイミドを用いた導波路型光デバイス
に関する発明であって、第1の発明の導波路型光デバイ
スは、コア及びクラッドのいずれか又は両方がフッ素化
ポリイミドにより形成された方向性結合器を含むことを
特徴としている。第2の発明の導波路型光デバイスは、
第1の発明の方向性結合器を2個以上組合せて作製した
マッハツェンダー干渉計を含むことを特徴とする。第3
の発明の導波路型光デバイスは、Y分岐回路を含む導波
路型光デバイスにおいて、該Y分岐回路のコア及びクラ
ッドのいずれか若しくは両方がフッ素化ポリイミドによ
り形成されることを特徴とする。第4の発明の導波路型
光デバイスは、第1〜第3の発明の導波路型光デバイス
が、通電加熱を行うための抵抗体薄膜からなる熱光学位
相シフタを有することを特徴とする。第5の発明の導波
路型光デバイスは、第1〜第4の発明の導波路型光デバ
イスが、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)とジ
アミンから合成したフッ素化ポリイミド、若しくはこれ
と他のポリイミドの共重合体をクラッド、コア材料のい
ずれかあるいは両方に用いて形成することを特徴とす
る。第6の発明の導波路型光デバイスは、第1〜第4の
発明の導波路型光デバイスが、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(10FEDA)とジアミンから合成
したフッ素化ポリイミド、若しくはこれと他のポリイミ
ドの共重合体をクラッド、コア材料のいずれかあるいは
両方に用いて形成することを特徴とする。
In summary, the present invention relates to a waveguide type optical device using fluorinated polyimide, and the waveguide type optical device of the first invention comprises a core and a core. One or both of the claddings is characterized by including a directional coupler formed of fluorinated polyimide. The waveguide type optical device of the second invention is
A Mach-Zehnder interferometer manufactured by combining two or more directional couplers according to the first invention is provided. Third
The waveguide type optical device according to the present invention is characterized in that, in the waveguide type optical device including the Y branch circuit, one or both of the core and the clad of the Y branch circuit are formed of fluorinated polyimide. A waveguide type optical device according to a fourth aspect is characterized in that the waveguide type optical device according to the first to third aspects has a thermo-optic phase shifter made of a resistor thin film for conducting electric heating. The waveguide optical device according to a fifth aspect of the present invention is the waveguide optical device according to the first to fourth aspects, wherein the 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride (6FDA) And a fluorinated polyimide synthesized from diamine and diamine, or a copolymer of this and another polyimide is used for one or both of the cladding and core materials. A waveguide type optical device according to a sixth aspect of the present invention is the waveguide type optical device according to any one of the first to fourth aspects, wherein 1,4-bis (3,4-
Forming a fluorinated polyimide synthesized from (dicarboxytrifluorophenoxy) tetrafluorobenzene dianhydride (10FEDA) and a diamine, or a copolymer of this and another polyimide as one or both of a cladding and a core material It is characterized by.

【0007】前記の観点から検討を進めた結果、本発明
者らは、フッ素を含有するポリイミドが方向性結合器等
の導波路型光デバイス作製に必要な加工性を有するこ
と、作製したデバイスが波長1.3μm及び1.55μ
mの近赤外域で低損失で、耐熱性、耐湿性にも優れるこ
と、屈折率の温度依存性を示す熱光学定数が−3×10
-4/℃(図1)で石英やPMMAよりも大きいことを見
出し本発明を完成するに至った。なお、図1はフッ素化
ポリイミドの熱光学定数を示す図であり、横軸は温度
(℃)、縦軸は屈折率を示す。
As a result of studying from the above viewpoint, the present inventors have found that the polyimide containing fluorine has the required processability for fabricating a waveguide-type optical device such as a directional coupler and the like. 1.3 μm and 1.55 μ wavelength
m, low heat loss in the near infrared region, excellent heat resistance and moisture resistance, and a thermo-optic constant showing the temperature dependence of the refractive index of -3 × 10
The present invention was found to be larger than quartz or PMMA at −4 / ° C. (FIG. 1), and the present invention was completed. FIG. 1 is a diagram showing the thermo-optic constant of the fluorinated polyimide. The horizontal axis represents temperature (° C.), and the vertical axis represents the refractive index.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的に説明す
る。本発明に適用できるクラッド、コア材料について説
明する。導波路型光デバイスが安定した性能を発揮する
ためには、前述したように、1)導波路材料が近赤外
域、特に波長1.55μm付近で透明であること、2)
クラッド、コア材料が低吸湿で屈折率の環境湿度依存性
が小さいこと、が望まれる。更に、熱光学効果を利用し
た導波路型光デバイスの場合には、クラッド、コア材料
の熱光学定数と耐熱性もまた重要となる。第1〜第4の
発明においては、フッ素化テトラカルボン酸又はその誘
導体とジアミンから製造したフッ素化ポリイミド、テト
ラカルボン酸又はその誘導体とフッ素化ジアミンから製
造したフッ素化ポリイミド、あるいはフッ素化テトラカ
ルボン酸又はその誘導体とフッ素化ジアミンから製造し
たフッ素化ポリイミド、を用いることができる。これら
のフッ素化ポリイミドは、単体だけではなく、フッ素化
ポリイミド共重合体、フッ素化ポリイミド混合物、及び
これらに必要に応じて添加材等を添加したものなどを用
いることができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be specifically described below. The clad and core materials applicable to the present invention will be described. In order for the waveguide type optical device to exhibit stable performance, as described above, 1) the waveguide material must be transparent in the near infrared region, particularly, near the wavelength of 1.55 μm.
It is desired that the clad and core materials have low moisture absorption and that the refractive index has little dependence on the environment and humidity. Furthermore, in the case of a waveguide type optical device utilizing the thermo-optic effect, the thermo-optic constant and the heat resistance of the clad and core materials are also important. In the first to fourth inventions, a fluorinated polyimide produced from a fluorinated tetracarboxylic acid or a derivative thereof and a diamine, a fluorinated polyimide produced from a tetracarboxylic acid or a derivative thereof and a fluorinated diamine, or a fluorinated tetracarboxylic acid Alternatively, a fluorinated polyimide produced from a derivative thereof and a fluorinated diamine can be used. As these fluorinated polyimides, not only simple substances but also fluorinated polyimide copolymers, fluorinated polyimide mixtures, and those obtained by adding additives and the like as necessary can be used.

【0009】テトラカルボン酸あるいはフッ素化テトラ
カルボン酸並びにこれらの誘導体としての酸無水物、酸
塩化物、エステル化物等としては次のようなものが挙げ
られる。ここではテトラカルボン酸あるいはフッ素化テ
トラカルボン酸としての例を挙げる。(トリフルオロメ
チル)ピロメリット酸、ジ(トリフルオロメチル)ピロ
メリット酸、ジ(ヘプタフルオロプロピル)ピロメリッ
ト酸、ペンタフルオロエチルピロメリット酸、ビス
{3,5−ジ(トリフルオロメチル)フェノキシ}ピロ
メリット酸、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカ
ルボン酸、3,3’,4,4’−テトラカルボキシジフ
ェニルエーテル、2,3,3’,4’−テトラカルボキ
シジフェニルエーテル、3,3’,4,4’−ベンゾフ
ェノンテトラカルボン酸、2,3,6,7−テトラカル
ボキシナフタレン、1,4,5,7−テトラカルボキシ
ナフタレン、1,4,5,6−テトラカルボキシナフタ
レン、3,3’,4,4’−テトラカルボキシジフェニ
ルメタン、3,3’,4,4’−テトラカルボキシジフ
ェニルスルホン、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシ
フェニル)プロパン、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、5,5’−ビ
ス(トリフルオロメチル)−3,3’,4,4’−テト
ラカルボキシビフェニル、2,2’,5,5’−テトラ
キス(トリフルオロメチル)−3,3’,4,4’−テ
トラカルボキシビフェニル、5,5’−ビス(トリフル
オロメチル)−3,3’,4,4’−テトラカルボキシ
ジフェニルエーテル、5,5’−ビス(トリフルオロメ
チル)−3,3’,4,4’−テトラカルボキシベンゾ
フェノン、ビス{(トリフルオロメチル)ジカルボキシ
フェノキシ}ベンゼン、ビス{(トリフルオロメチル)
ジカルボキシフェノキシ}(トリフルオロメチル)ベン
ゼン、ビス(ジカルボキシフェノキシ)(トリフルオロ
メチル)ベンゼン、ビス(ジカルボキシフェノキシ)ビ
ス(トリフルオロメチル)ベンゼン、ビス(ジカルボキ
シフェノキシ)テトラキス(トリフルオロメチル)ベン
ゼン、3,4,9,10−テトラカルボキシペリレン、
2,2−ビス{4−(3,4−ジカルボキシフェノキ
シ)フェニル}プロパン、ブタンテトラカルボン酸、シ
クロペンタンテトラカルボン酸、2,2−ビス{4−
(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル}ヘキサ
フルオロプロパン、ビス{(トリフルオロメチル)ジカ
ルボキシフェノキシ}ビフェニル、ビス{(トリフルオ
ロメチル)ジカルボキシフェノキシ}ビス(トリフルオ
ロメチル)ビフェニル、ビス{(トリフルオロメチル)
ジカルボキシフェノキシ}ジフェニルエーテル、ビス
(ジカルボキシフェノキシ)ビス(トリフルオロメチ
ル)ビフェニル、ビス(3,4−ジカルボキシフェニ
ル)ジメチルシラン、1,3−ビス(3,4−ジカルボ
キシフェニル)テトラメチルジシロキサン、ジフルオロ
ピロメリット酸、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、
1,4−ビス(3,4−ジカルボキシトリフルオロフェ
ノキシ)オクタフルオロビフェニルなどである。
[0009] Examples of the tetracarboxylic acid or fluorinated tetracarboxylic acid and their derivatives such as acid anhydrides, acid chlorides and esterified compounds are as follows. Here, examples of tetracarboxylic acid or fluorinated tetracarboxylic acid will be given. (Trifluoromethyl) pyromellitic acid, di (trifluoromethyl) pyromellitic acid, di (heptafluoropropyl) pyromellitic acid, pentafluoroethylpyromellitic acid, bis {3,5-di (trifluoromethyl) phenoxy} Pyromellitic acid, 2,3,3 ', 4'-biphenyltetracarboxylic acid, 3,3', 4,4'-tetracarboxydiphenyl ether, 2,3,3 ', 4'-tetracarboxydiphenyl ether, 3,3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid, 2,3,6,7-tetracarboxynaphthalene, 1,4,5,7-tetracarboxynaphthalene, 1,4,5,6-tetracarboxynaphthalene, 3, 3 ′, 4,4′-tetracarboxydiphenylmethane, 3,3 ′, 4,4′-tetracarboxydiphenylsulfone, 2, -Bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane, 5,5′-bis (trifluoromethyl) -3,3 ′, 4 4'-tetracarboxybiphenyl, 2,2 ', 5,5'-tetrakis (trifluoromethyl) -3,3', 4,4'-tetracarboxybiphenyl, 5,5'-bis (trifluoromethyl)- 3,3 ′, 4,4′-tetracarboxydiphenyl ether, 5,5′-bis (trifluoromethyl) -3,3 ′, 4,4′-tetracarboxybenzophenone, bis {(trifluoromethyl) dicarboxyphenoxy {Benzene, bis} (trifluoromethyl)
Dicarboxyphenoxy} (trifluoromethyl) benzene, bis (dicarboxyphenoxy) (trifluoromethyl) benzene, bis (dicarboxyphenoxy) bis (trifluoromethyl) benzene, bis (dicarboxyphenoxy) tetrakis (trifluoromethyl) Benzene, 3,4,9,10-tetracarboxyperylene,
2,2-bis {4- (3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl} propane, butanetetracarboxylic acid, cyclopentanetetracarboxylic acid, 2,2-bis {4-
(3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl {hexafluoropropane, bis (trifluoromethyl) dicarboxyphenoxy} biphenyl, bis {(trifluoromethyl) dicarboxyphenoxy} bis (trifluoromethyl) biphenyl, bis} ( Trifluoromethyl)
Dicarboxyphenoxy diphenyl ether, bis (dicarboxyphenoxy) bis (trifluoromethyl) biphenyl, bis (3,4-dicarboxyphenyl) dimethylsilane, 1,3-bis (3,4-dicarboxyphenyl) tetramethyldi Siloxane, difluoropyromellitic acid, 1,4-bis (3,4-dicarboxytrifluorophenoxy) tetrafluorobenzene,
1,4-bis (3,4-dicarboxytrifluorophenoxy) octafluorobiphenyl and the like.

【0010】ジアミンあるいはフッ素化ジアミンとして
は、例えば次のものが挙げられる。m−フェニレンジア
ミン、2,4−ジアミノトルエン、2,4−ジアミノキ
シレン、2,4−ジアミノデュレン、4−(1H,1
H,11H−エイコサフルオロウンデカノキシ)−1,
3−ジアミノベンゼン、4−(1H,1H−パーフルオ
ロ−1−ブタノキシ)−1,3−ジアミノベンゼン、4
−(1H,1H−パーフルオロ−1−ヘプタノキシ)−
1,3−ジアミノベンゼン、4−(1H,1H−パーフ
ルオロ−1−オクタノキシ)−1,3−ジアミノベンゼ
ン、4−ペンタフルオロフェノキシ−1,3−ジアミノ
ベンゼン、4−(2,3,5,6−テトラフルオロフェ
ノキシ)−1,3−ジアミノベンゼン、4−(4−フル
オロフェノキシ)−1,3−ジアミノベンゼン、4−
(1H,1H,2H,2H−パーフルオロ−1−ヘキサ
ノキシ)−1,3−ジアミノベンゼン、4−(1H,1
H,2H,2H−パーフルオロ−1−ドデカノキシ)−
1,3−ジアミノベンゼン、p−フェニレンジアミン、
2,5−ジアミノトルエン、2,3,5,6−テトラメ
チル−p−フェニレンジアミン、2,5−ジアミノベン
ゾトリフルオライド、ビス(トリフルオロメチル)フェ
ニレンジアミン、ジアミノテトラ(トリフルオロメチ
ル)ベンゼン、ジアミノ(ペンタフルオロエチル)ベン
ゼン、2,5−ジアミノ(パーフルオロヘキシル)ベン
ゼン、2,5−ジアミノ(パーフルオロブチル)ベンゼ
ン、ベンジジン、2,2’−ジメチルベンジジン、3,
3’−ジメチルベンジジン、3,3’−ジメトキシベン
ジジン、2,2’−ジメトキシベンジジン、3,3’,
5,5’−テトラメチルベンジジン、3,3’−ジアセ
チルベンジジン、2,2’−ビス(トリフルオロメチ
ル)−4,4’−ジアミノビフェニル、オクタフルオロ
ベンジジン、3,3’−ビス(トリフルオロメチル)−
4,4’−ジアミノビフェニル、4,4’−ジアミノジ
フェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタ
ン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、2,2−
ビス(p−アミノフェニル)プロパン、3,3’−ジメ
チル−4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,
3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタ
ン、1,2−ビス(アニリノ)エタン、2,2−ビス
(p−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,
3−ビス(アニリノ)ヘキサフルオロプロパン、1,4
−ビス(アニリノ)オクタフルオロブタン、1,5−ビ
ス(アニリノ)デカフルオロペンタン、1,7−ビス
(アニリノ)テトラデカフルオロヘプタン、2,2’−
ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノジフ
ェニルエーテル、3,3’−ビス(トリフルオロメチ
ル)−4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,
3’,5,5’−テトラキス(トリフルオロメチル)−
4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ビ
ス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノベンゾ
フェノン、4,4’’−ジアミノ−p−テルフェニル、
1,4−ビス(p−アミノフェニル)ベンゼン、p−ビ
ス(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェノキシ)
ベンゼン、ビス(アミノフェノキシ)ビス(トリフルオ
ロメチル)ベンゼン、ビス(アミノフェノキシ)テトラ
キス(トリフルオロメチル)ベンゼン、4,4’’’−
ジアミノ−p−クオーターフェニル、4,4’−ビス
(p−アミノフェノキシ)ビフェニル、2,2−ビス
{4−(p−アミノフェノキシ)フェニル}プロパン、
4,4’−ビス(3−アミノフェノキシフェニル)ジフ
ェニルスルホン、2,2−ビス{4−(4−アミノフェ
ノキシ)フェニル}ヘキサフルオロプロパン、2,2−
ビス{4−(3−アミノフェノキシ)フェニル}ヘキサ
フルオロプロパン、2,2−ビス{4−(2−アミノフ
ェノキシ)フェニル}ヘキサフルオロプロパン、2,2
−ビス{4−(4−アミノフェノキシ)−3,5−ジメ
チルフェニル}ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス
{4−(4−アミノフェノキシ)−3,5−ジトリフル
オロメチルフェニル}ヘキサフルオロプロパン、4,
4’−ビス(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェ
ノキシ)ビフェニル、4,4’−ビス(4−アミノ−3
−トリフルオロメチルフェノキシ)ビフェニル、4,
4’−ビス(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェ
ノキシ)ジフェニルスルホン、4,4’−ビス(3−ア
ミノ−5−トリフルオロメチルフェノキシ)ジフェニル
スルホン、2,2−ビス{4−(4−アミノ−3−トリ
フルオロメチルフェノキシ)フェニル}ヘキサフルオロ
プロパン、ビス{(トリフルオロメチル)アミノフェノ
キシ}ビフェニル、ビス〔{(トリフルオロメチル)ア
ミノフェノキシ}フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、
ジアミノアントラキノン、1,5−ジアミノナフタレ
ン、2,6−ジアミノナフタレン、ビス{2−〔(アミ
ノフェノキシ)フェニル〕ヘキサフルオロイソプロピ
ル}ベンゼン、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、ビス(2,3,5,
6−テトラフルオロ−4−アミノフェニル)スルフィ
ド、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチル
ジシロキサン、1,4−ビス(3−アミノプロピルジメ
チルシリル)ベンゼン、ビス(4−アミノフェニル)ジ
エチルシラン、1,3−ジアミノテトラフルオロベンゼ
ン、1,4−ジアミノテトラフルオロベンゼン、4,
4’−ビス(テトラフルオロアミノフェノキシ)オクタ
フルオロビフェニル等がある。
[0010] Examples of the diamine or fluorinated diamine include the following. m-phenylenediamine, 2,4-diaminotoluene, 2,4-diaminoxylene, 2,4-diaminodulene, 4- (1H, 1
H, 11H-eicosafluoroundecanoxy) -1,
3-diaminobenzene, 4- (1H, 1H-perfluoro-1-butanoxy) -1,3-diaminobenzene,
-(1H, 1H-perfluoro-1-heptanoxy)-
1,3-diaminobenzene, 4- (1H, 1H-perfluoro-1-octanoxy) -1,3-diaminobenzene, 4-pentafluorophenoxy-1,3-diaminobenzene, 4- (2,3,5 , 6-tetrafluorophenoxy) -1,3-diaminobenzene, 4- (4-fluorophenoxy) -1,3-diaminobenzene, 4-
(1H, 1H, 2H, 2H-perfluoro-1-hexanoxy) -1,3-diaminobenzene, 4- (1H, 1
H, 2H, 2H-perfluoro-1-dodecanoxy)-
1,3-diaminobenzene, p-phenylenediamine,
2,5-diaminotoluene, 2,3,5,6-tetramethyl-p-phenylenediamine, 2,5-diaminobenzotrifluoride, bis (trifluoromethyl) phenylenediamine, diaminotetra (trifluoromethyl) benzene, Diamino (pentafluoroethyl) benzene, 2,5-diamino (perfluorohexyl) benzene, 2,5-diamino (perfluorobutyl) benzene, benzidine, 2,2′-dimethylbenzidine,
3′-dimethylbenzidine, 3,3′-dimethoxybenzidine, 2,2′-dimethoxybenzidine, 3,3 ′,
5,5′-tetramethylbenzidine, 3,3′-diacetylbenzidine, 2,2′-bis (trifluoromethyl) -4,4′-diaminobiphenyl, octafluorobenzidine, 3,3′-bis (trifluoro Methyl)-
4,4'-diaminobiphenyl, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 2,2-
Bis (p-aminophenyl) propane, 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,
3′-dimethyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, 1,2-bis (anilino) ethane, 2,2-bis (p-aminophenyl) hexafluoropropane,
3-bis (anilino) hexafluoropropane, 1,4
-Bis (anilino) octafluorobutane, 1,5-bis (anilino) decafluoropentane, 1,7-bis (anilino) tetradecafluoroheptane, 2,2′-
Bis (trifluoromethyl) -4,4′-diaminodiphenyl ether, 3,3′-bis (trifluoromethyl) -4,4′-diaminodiphenyl ether, 3,
3 ', 5,5'-tetrakis (trifluoromethyl)-
4,4′-diaminodiphenyl ether, 3,3′-bis (trifluoromethyl) -4,4′-diaminobenzophenone, 4,4 ″ -diamino-p-terphenyl,
1,4-bis (p-aminophenyl) benzene, p-bis (4-amino-2-trifluoromethylphenoxy)
Benzene, bis (aminophenoxy) bis (trifluoromethyl) benzene, bis (aminophenoxy) tetrakis (trifluoromethyl) benzene, 4,4 ′ ″-
Diamino-p-quarterphenyl, 4,4′-bis (p-aminophenoxy) biphenyl, 2,2-bis {4- (p-aminophenoxy) phenyl} propane,
4,4'-bis (3-aminophenoxyphenyl) diphenylsulfone, 2,2-bis {4- (4-aminophenoxy) phenyl} hexafluoropropane, 2,2-
Bis {4- (3-aminophenoxy) phenyl} hexafluoropropane, 2,2-bis {4- (2-aminophenoxy) phenyl} hexafluoropropane, 2,2
-Bis {4- (4-aminophenoxy) -3,5-dimethylphenyl} hexafluoropropane, 2,2-bis {4- (4-aminophenoxy) -3,5-ditrifluoromethylphenyl} hexafluoropropane , 4,
4′-bis (4-amino-2-trifluoromethylphenoxy) biphenyl, 4,4′-bis (4-amino-3
-Trifluoromethylphenoxy) biphenyl, 4,
4'-bis (4-amino-2-trifluoromethylphenoxy) diphenylsulfone, 4,4'-bis (3-amino-5-trifluoromethylphenoxy) diphenylsulfone, 2,2-bis {4- (4 -Amino-3-trifluoromethylphenoxy) phenyl} hexafluoropropane, bis {(trifluoromethyl) aminophenoxy} biphenyl, bis [{(trifluoromethyl) aminophenoxy} phenyl] hexafluoropropane,
Diaminoanthraquinone, 1,5-diaminonaphthalene, 2,6-diaminonaphthalene, bis {2-[(aminophenoxy) phenyl] hexafluoroisopropyl} benzene, bis (2,3,5,6-tetrafluoro-4-amino Phenyl) ether, bis (2,3,5)
6-tetrafluoro-4-aminophenyl) sulfide, 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane, 1,4-bis (3-aminopropyldimethylsilyl) benzene, bis (4-aminophenyl) Diethylsilane, 1,3-diaminotetrafluorobenzene, 1,4-diaminotetrafluorobenzene, 4,
4'-bis (tetrafluoroaminophenoxy) octafluorobiphenyl and the like.

【0011】高性能の導波路型光デバイスを形成するた
めには、光学特性の偏光面依存性を避ける必要がある。
そこで、第5、第6の発明では光導波路のコア、及びク
ラッド材に、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(複屈折)が同
等の2種類のポリイミド、又は複屈折が同等の2種類の
ポリイミド共重合体を用いることとする。この結果、屈
折率差はTE偏光とTM偏光の間で同程度になり、光学
特性の偏光面依存性は解消される。この時、コア、及び
クラッド材の共重合比を変えることにより、TE偏光と
TM偏光の屈折率差は自由に制御できる。具体的には、
第5の発明では光導波路のクラッド、コア材料のいずれ
かあるいは両方を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(6FD
A)とジアミンから合成したフッ素化ポリイミド若しく
はその共重合体に、また第6の発明では光導波路のクラ
ッド、コア材料のいずれかあるいは両方を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(10FEDA)とジアミ
ンから合成したフッ素化ポリイミド若しくはその共重合
体に限定する。例えば、これらの発明のクラッド、コア
材として用いる2種類のポリイミドとしては、6FDA
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/TFDB)と、6FDAと4,4’−
オキシジアニリン(4,4’−ODA)から合成される
6FDA/4,4’−ODAがある。更に、これらの共
重合体の共重合比を変えて、クラッド、コア材として用
いることもできる。ここで示した2種類のポリイミドと
それらの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は小さい。こ
のようなフッ素化ポリイミド、あるいはフッ素化ポリイ
ミド共重合体の組合せは下記表1及び表2に示すとおり
である。
In order to form a high-performance waveguide optical device, it is necessary to avoid polarization plane dependence of optical characteristics.
Therefore, in the fifth and sixth inventions, the difference between the refractive index (n TE ) in the direction parallel to the substrate surface and the refractive index (n TM ) in the direction perpendicular to the substrate surface (n TM ) is given to the core and cladding material of the optical waveguide. Two types of polyimides having the same birefringence or two types of polyimide copolymers having the same birefringence are used. As a result, the difference in refractive index between TE-polarized light and TM-polarized light is almost the same, and the polarization plane dependence of the optical characteristics is eliminated. At this time, the refractive index difference between TE polarized light and TM polarized light can be freely controlled by changing the copolymerization ratio of the core and the clad material. In particular,
In the fifth invention, either or both of the cladding and the core material of the optical waveguide are made of 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride (6FD
A) and a fluorinated polyimide synthesized from a diamine or a copolymer thereof, and in the sixth invention, one or both of the cladding and the core material of the optical waveguide is 1,4-bis (3,4-dicarboxytrifluoro). (Phenoxy) limited to fluorinated polyimide synthesized from tetrafluorobenzene dianhydride (10FEDA) and diamine or a copolymer thereof. For example, as the two kinds of polyimides used as the clad and core materials of these inventions, 6FDA
And 2,2'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-
Polyimide (6FDA / TFDB) synthesized from diaminobiphenyl (TFDB), 6FDA and 4,4'-
There is 6FDA / 4,4'-ODA synthesized from oxydianiline (4,4'-ODA). Furthermore, these copolymers can be used as clad and core materials by changing the copolymerization ratio. The two types of polyimides shown here and their copolymers have a copolymerization ratio (copolymerization ratio of 1: 0,
, And 0: 1). Combinations of such fluorinated polyimides or fluorinated polyimide copolymers are as shown in Tables 1 and 2 below.

【0012】[0012]

【表1】 [Table 1]

【0013】[0013]

【表2】 [Table 2]

【0014】次に、本発明の光導波デバイスの一般的な
製造方法を説明する。図2は、フッ素化ポリイミド光導
波路を用いた方向性結合器(マッハツェンダー干渉
計)、あるいはY分岐回路の作製工程を示す図である。
最初に、基板1上に下部クラッド層2を形成する。次
に、下部クラッド層2上へ、下部クラッド層2よりも屈
折率の大きなコア層3を形成する。次に、コア層3上へ
フォトリソグラフ法によって方向性結合器、あるいはY
分岐回路のマスクパターン4を形成する。マスクパター
ン4が形成されたコア層3に対して、RIE法を用いて
エッチングを行い方向性結合器、あるいはY分岐回路の
コアパターン5を形成する。マスクを除去した後、方向
性結合器、あるいはY分岐回路のコアパターン5上に上
部クラッド層6を形成する。このような方法によって、
フッ素化ポリイミド光導波路による方向性結合器(図
3)、あるいはY分岐回路(図4)が形成される。すな
わち、図3は方向性結合器の、図4はY分岐回路の各々
模式図である。方向性結合器、あるいはY分岐回路は導
波路型光デバイスを構成する要素の中で、最も重要、か
つ基本的なものの一つである。例えば方向性結合器は、
単体では出射光を任意の比率で分岐させる光部品として
用いられ、その分岐比は相互作用長を変えることにより
制御できる。本発明においては、導波路材料として用い
たフッ素化ポリイミドの耐熱性、耐湿性、光損失特性が
優れることを利用して高温条件や高温高湿条件で長時間
使用しても特性変化の小さい方向性結合器、あるいはY
分岐回路を容易に作製できるようになり、方向性結合
器、あるいはY分岐回路を有する導波路型光デバイスの
耐環境性、経済性、汎用性が大幅に向上した。
Next, a general method for manufacturing the optical waveguide device of the present invention will be described. FIG. 2 is a diagram showing a process of manufacturing a directional coupler (Mach-Zehnder interferometer) using a fluorinated polyimide optical waveguide or a Y-branch circuit.
First, a lower cladding layer 2 is formed on a substrate 1. Next, a core layer 3 having a higher refractive index than the lower cladding layer 2 is formed on the lower cladding layer 2. Next, a directional coupler or Y is formed on the core layer 3 by photolithography.
The mask pattern 4 of the branch circuit is formed. The core layer 3 on which the mask pattern 4 is formed is etched by RIE to form a directional coupler or a core pattern 5 of a Y-branch circuit. After removing the mask, the upper cladding layer 6 is formed on the core pattern 5 of the directional coupler or the Y branch circuit. In this way,
A directional coupler (FIG. 3) using a fluorinated polyimide optical waveguide or a Y-branch circuit (FIG. 4) is formed. That is, FIG. 3 is a schematic diagram of the directional coupler, and FIG. 4 is a schematic diagram of the Y branch circuit. A directional coupler or a Y-branch circuit is one of the most important and basic components constituting a waveguide type optical device. For example, a directional coupler
A single component is used as an optical component that branches outgoing light at an arbitrary ratio, and the branching ratio can be controlled by changing the interaction length. In the present invention, the heat resistance of the fluorinated polyimide used as the waveguide material, moisture resistance, utilizing the excellent light loss characteristics, the direction of small changes in characteristics even when used for a long time under high temperature conditions and high temperature and high humidity conditions Sex coupler, or Y
The branch circuit can be easily manufactured, and the environmental resistance, economy, and versatility of the waveguide type optical device having the directional coupler or the Y branch circuit have been greatly improved.

【0015】フッ素化ポリイミド光導波路を用いたマッ
ハツェンダー干渉計の作製工程は、図2を用いて説明し
た方向性結合器の作製工程と基本的に同じであるが、マ
スクパターン4にマッハツェンダー干渉計のマスクパタ
ーンを用いることが異なる。このような方法で、フッ素
化ポリイミドによるマッハツェンダー干渉計(図5)が
形成される。すなわち、図5はマッハツェンダー干渉計
の模式図である。マッハツェンダー干渉計は導波路型光
デバイスを構成する基本光回路であり、位相シフタとの
組合せにより種々の光部品として利用できる。本発明に
おいては、光導波路材料に耐熱性、耐湿性の優れたフッ
素化ポリイミドを用いているため、環境変化に強く、長
期安定性を有するマッハツェンダー干渉計が容易に形成
できるようになった。その結果、マッハツェンダー干渉
計を有する導波路型光デバイスの耐環境性、経済性、汎
用性が大幅に向上した。同様に、図2に示す工程によ
り、フッ素化ポリイミド光導波路を用いたY分岐回路の
作製が可能である。最初に、基板1上に下部クラッド層
2を形成する。次に、下部クラッド層2上へ、下部クラ
ッド層2よりも屈折率の大きなコア層3を形成する。次
に、コア層3上へフォトリソグラフ法によってY分岐回
路のマスクパターン4を形成する。マスクパターン4が
形成されたコア層3に対して、RIE法を用いてエッチ
ングを行いY分岐回路のコアパターン5を形成する。マ
スクを除去した後、Y分岐回路のコアパターン5上に上
部クラッド層6を形成する。このような方法によって、
フッ素化ポリイミド光導波路によるY分岐回路(図4)
が形成される。Y分岐回路は導波路型光デバイスを構成
する要素の中で、最も重要、かつ基本的なものの一つで
ある。本発明においては、導波路材料として用いたフッ
素化ポリイミドの耐熱性、耐湿性、光損失特性が優れる
ことを利用して高温条件や高温高湿条件で長時間使用し
ても特性変化の小さいY分岐回路を容易に作製できるよ
うになり、Y分岐回路を有する導波路型光デバイスの耐
環境性、経済性、汎用性が大幅に向上した。
The manufacturing process of the Mach-Zehnder interferometer using the fluorinated polyimide optical waveguide is basically the same as the manufacturing process of the directional coupler described with reference to FIG. A different mask pattern is used. In this way, a Mach-Zehnder interferometer (FIG. 5) made of fluorinated polyimide is formed. That is, FIG. 5 is a schematic diagram of a Mach-Zehnder interferometer. A Mach-Zehnder interferometer is a basic optical circuit that constitutes a waveguide type optical device, and can be used as various optical components in combination with a phase shifter. In the present invention, since a fluorinated polyimide having excellent heat resistance and moisture resistance is used as an optical waveguide material, a Mach-Zehnder interferometer that is resistant to environmental changes and has long-term stability can be easily formed. As a result, the environmental resistance, economy, and versatility of the waveguide optical device having the Mach-Zehnder interferometer have been greatly improved. Similarly, a Y-branch circuit using a fluorinated polyimide optical waveguide can be manufactured by the steps shown in FIG. First, a lower cladding layer 2 is formed on a substrate 1. Next, a core layer 3 having a higher refractive index than the lower cladding layer 2 is formed on the lower cladding layer 2. Next, a mask pattern 4 of a Y-branch circuit is formed on the core layer 3 by photolithography. The core layer 3 on which the mask pattern 4 is formed is etched by RIE to form a core pattern 5 of the Y branch circuit. After removing the mask, an upper clad layer 6 is formed on the core pattern 5 of the Y branch circuit. In this way,
Y-branch circuit using fluorinated polyimide optical waveguide (Fig. 4)
Is formed. The Y-branch circuit is one of the most important and basic elements constituting the waveguide type optical device. In the present invention, the fluorinated polyimide used as a waveguide material has excellent heat resistance, moisture resistance, and excellent light loss characteristics. The branch circuit can be easily manufactured, and the environment resistance, economy, and versatility of the waveguide type optical device having the Y branch circuit have been greatly improved.

【0016】図6は、フッ素化ポリイミド光導波路を用
いて形成したマッハツェンダー干渉計と、抵抗体薄膜に
よる加熱用電極からなるTOスイッチの作製工程を示す
図である。図2と同様の方法で作製したマッハツェンダ
ー干渉計の上部クラッド層6上に金属膜7を形成する。
次にこの金属膜7上へフォトリソグラフ法により加熱用
電極(熱光学位相シフタ)のマスクパターン8を形成し
た後、金属膜7のエッチングを行い加熱用電極9を形成
する。このような方法によって、フッ素化ポリイミド光
導波路によるマッハツェンダー型TOスイッチ、あるい
はY分岐型TOスイッチが形成される。本発明において
は、光導波路材料に耐熱性、耐湿性の優れたフッ素化ポ
リイミドを用いているため、耐環境性、長期安定性に優
れ、石英系TOスイッチよりも低電力、かつ高速でスイ
ッチングするフッ素化ポリイミドTOスイッチが容易に
形成できるようになった。その結果、高分子TOスイッ
チの耐環境性、経済性、汎用性が大幅に向上させること
ができた。なお、本発明では、任意の基板材料を用いる
ことができるが、熱伝導率の大きな基板材料を用いた方
がスイッチング速度は早くなる。また、抵抗体薄膜形成
用の材料としては、Ti、Cr、Al、金、銀、銅、白
金、酸化スズ、酸化インジウム、酸化インジウムスズ、
及びこれらの混合物が使用できる。またこれらの薄膜の
積層膜であっても良い。
FIG. 6 is a diagram showing a process of manufacturing a TO switch comprising a Mach-Zehnder interferometer formed using a fluorinated polyimide optical waveguide and a heating electrode formed of a resistor thin film. A metal film 7 is formed on the upper cladding layer 6 of the Mach-Zehnder interferometer manufactured in the same manner as in FIG.
Next, after forming a mask pattern 8 of a heating electrode (thermo-optical phase shifter) on the metal film 7 by a photolithographic method, the metal film 7 is etched to form a heating electrode 9. By such a method, a Mach-Zehnder TO switch or a Y-branch TO switch using a fluorinated polyimide optical waveguide is formed. In the present invention, since a fluorinated polyimide having excellent heat resistance and moisture resistance is used for the optical waveguide material, it is excellent in environmental resistance and long-term stability, and switches at lower power and higher speed than a quartz TO switch. A fluorinated polyimide TO switch can now be easily formed. As a result, the environmental resistance, economy, and versatility of the polymer TO switch were significantly improved. In the present invention, any substrate material can be used, but the switching speed is faster when a substrate material having a high thermal conductivity is used. Materials for forming the resistor thin film include Ti, Cr, Al, gold, silver, copper, platinum, tin oxide, indium oxide, indium tin oxide,
And mixtures thereof. Further, a stacked film of these thin films may be used.

【0017】[0017]

【実施例】以下、図面を用いて本発明を更に具体的に説
明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。なお
本実施例では、基板にシリコン、金属膜にTiを用いて
いるが、他の材料を用いても良いことはいうまでもな
い。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these embodiments. In this embodiment, silicon is used for the substrate and Ti is used for the metal film, but it goes without saying that other materials may be used.

【0018】実施例1 表1に示した(6FDA/TFDB)と(6FDA/
4,4’−ODA)からなる共重合体1(共重合比が
1:0を含む)による方向性結合器の作製工程を、図2
を用いて説明する。最初に、(6FDA/TFDB):
(6FDA/4,4’−ODA)の共重合比が7:3の
フッ素化ポリイミド共重合体の前駆体であるフッ素化ポ
リアミド酸のジメチルアセトアミド(DMAc)15w
t%溶液をシリコン基板1上にスピンコートした後、オ
ーブン中380℃で1時間加熱しイミド化を行い下部ク
ラッド層2(屈折率は、波長1.3μmの時nTE:1.
534、nTM:1.527、1.55μmの時nTE
1.533、nTM:1.524)を形成した。次に、下
部クラッド層2上へ、(6FDA/TFDB):(6F
DA/4,4’−ODA)の共重合比が6:4のフッ素
化ポリイミド共重合体の前駆体であるフッ素化ポリアミ
ド酸のDMAc 15wt%溶液を、加熱イミド化後の
膜厚が8μmになるようにスピンコートした。その後、
オーブン中で380℃で1時間加熱しイミド化を行いコ
ア層3(屈折率は、波長1.3μmの時nTE:1.53
8、nTM:1.531、1.55μmの時nTE:1.5
38、nTM:1.530)を形成した。次に、コア層3
上へフォトレジストをスピンコートした後、方向性結合
器のCrマスクパターンをフォトリソグラフ法によって
レジストに転写させた。次に、フォトレジストの現像を
行うことにより、コア層3上へ方向性結合器のマスクパ
ターン4を形成した。マスクパターン4が形成されたコ
ア層3に対して、RIE法を用いてエッチングを行い方
向性結合器のコアパターン5を形成した。最後に、方向
性結合器のコアパターン5上に、下部クラッド層2と同
じ(6FDA/TFDB):(6FDA/4,4’−O
DA)の共重合比が7:3のフッ素化ポリイミド共重合
体の前駆体であるフッ素化ポリアミド酸のDMAc 1
5wt%溶液をスピンコートした後、オーブン中380
℃で1時間加熱しイミド化を行い、下部クラッド層2と
同じ屈折率を持つ上部クラッド層6を形成した。このよ
うな方法によって、波長1.3μm、1.55μmの
時、コアとクラッドの間の屈折率差ΔがTE偏光、TM
偏光の時、共に0.3%と同じ値であるフッ素化ポリイ
ミド光導波路による方向性結合器(図3)が形成され
た。この方向性結合器は、波長1.3μmの時、TE偏
光及びTM偏光共に結合率97%以上、接続損失を含む
挿入損失2dB、3dBカップラーの過剰損失0.2d
Bと優れた光学特性を示した。更に、波長1.55μm
においても、TE偏光及びTM偏光共に結合率97%以
上、接続損失を含む挿入損失2dB、3dBカップラー
の過剰損失0.2dBと優れた光学特性を示した。作製
した方向性結合器は100℃熱処理後、及び水中、高温
高湿(85℃、85RH)雰囲気中やアセトン中に浸漬
後も初期と同等の特性を有しており、耐環境性、長期安
定性に優れたものであった。この結果、方向性結合器を
有する導波路型光デバイスの耐環境性、経済性、汎用性
は大幅に向上した。
Example 1 (6FDA / TFDB) and (6FDA / TFDB) shown in Table 1
FIG. 2 shows a process for producing a directional coupler using a copolymer 1 (4,4′-ODA) (copolymerization ratio includes 1: 0).
This will be described with reference to FIG. First, (6FDA / TFDB):
Dimethylacetamide (DMAc) 15w of fluorinated polyamic acid, which is a precursor of a fluorinated polyimide copolymer having a copolymerization ratio of (6FDA / 4,4'-ODA) of 7: 3
After spin-coating a t% solution on the silicon substrate 1, the substrate is heated at 380 ° C. for 1 hour in an oven to perform imidization, and the lower cladding layer 2 (the refractive index is n TE at a wavelength of 1.3 μm: n TE : 1.
534, n TM : 1.527, n TE at 1.55 μm:
1.533, n : 1.524). Next, on the lower cladding layer 2, (6FDA / TFDB) :( 6FDA / TFDB):
A 15 wt% solution of fluorinated polyamic acid, which is a precursor of a fluorinated polyimide copolymer having a copolymerization ratio of DA: 4,4′-ODA) of 6: 4, was heated to a thickness of 8 μm after imidization by DMAc. Spin coating was performed. afterwards,
The core layer 3 (refractive index for one hour heating was imidized at 380 ° C. in an oven, at a wavelength of 1.3 .mu.m n TE: 1.53
8, n TM : 1.531, 1.55 μm n TE : 1.5
38, n : 1.530). Next, the core layer 3
After spin-coating the photoresist on the top, the Cr mask pattern of the directional coupler was transferred to the resist by photolithography. Next, the mask pattern 4 of the directional coupler was formed on the core layer 3 by developing the photoresist. The core layer 3 on which the mask pattern 4 was formed was etched using RIE to form a core pattern 5 of a directional coupler. Finally, on the core pattern 5 of the directional coupler, the same as the lower cladding layer 2 (6FDA / TFDB): (6FDA / 4,4′-O)
DA) is a fluorinated polyamic acid DMAc 1 which is a precursor of a fluorinated polyimide copolymer having a copolymerization ratio of 7: 3.
After spin coating the 5 wt% solution, 380
By heating at 1 ° C. for 1 hour to perform imidization, an upper clad layer 6 having the same refractive index as the lower clad layer 2 was formed. According to such a method, when the wavelengths are 1.3 μm and 1.55 μm, the refractive index difference Δ between the core and the clad becomes TE polarized light, TM
When polarized, a directional coupler (FIG. 3) was formed by a fluorinated polyimide optical waveguide, both having the same value as 0.3%. This directional coupler has a coupling ratio of 97% or more for both TE-polarized light and TM-polarized light at a wavelength of 1.3 μm, insertion loss including connection loss of 2 dB, and excess loss of 3 dB coupler of 0.2 dB.
B and excellent optical characteristics. Furthermore, a wavelength of 1.55 μm
Also exhibited excellent optical characteristics such as a coupling ratio of 97% or more for both TE-polarized light and TM-polarized light, and an insertion loss including connection loss of 2 dB and an excess loss of a 3 dB coupler of 0.2 dB. The produced directional coupler has the same characteristics as the initial one after heat treatment at 100 ° C and after immersion in water, high temperature and high humidity (85 ° C, 85RH) atmosphere or acetone, and has environmental resistance and long-term stability It had excellent properties. As a result, the environment resistance, economy, and versatility of the waveguide type optical device having the directional coupler have been greatly improved.

【0019】実施例2 表1に示した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
(10FEDA)とテトラフルオロ−m−フェニレンジ
アミン(4FMPD)から合成したフッ素化ポリイミド
(10FEDA/4FMPD)と(6FDA/4,4’
−ODA)からなる共重合体2(共重合比が1:0を含
む)を用いて方向性結合器を形成した。下部、上部クラ
ッドの材料として(10FEDA/4FMPD)からな
るフッ素化ポリイミド(屈折率は、波長1.3μmの時
TE:1.527、nTM:1.519、1.55μmの
時nTE:1.527、nTM:1.518)の前駆体であ
るポリアミド酸のDMAc15wt%溶液を用い、また
コア材料としては(10FEDA/4FMPD)と(6
FDA/4,4’−ODA)の共重合比が8:2のフッ
素化ポリイミド共重合体(屈折率は、波長1.3μmの
時nTE:1.535、nTM:1.527、1.55μm
の時nTE:1.535、nTM:1.526)の前駆体で
あるポリアミド酸のDMAc 15wt%溶液を用い
て、実施例1と同様の操作を行いフッ素化ポリイミド光
導波路による方向性結合器を形成した。この方向性結合
器は、波長1.3μmの時、TE偏光及びTM偏光共に
結合率97%以上、接続損失を含む挿入損失2dB、3
dBカップラーの過剰損失0.2dBと優れた光学特性
を示した。更に、波長1.55μmにおいても、TE偏
光及びTM偏光共に結合率97%以上、接続損失を含む
挿入損失2dB、3dBカップラーの過剰損失0.2d
Bと優れた光学特性を示した。作製した方向性結合器は
100℃熱処理後、及び水中、高温高湿(85℃、85
RH)雰囲気中やアセトン中に浸漬後も初期と同等の特
性を有しており、耐環境性、長期安定性に優れたもので
あった。この結果、方向性結合器を有する導波路型光デ
バイスの耐環境性、経済性、汎用性は大幅に向上した。
Example 2 The compound was synthesized from 1,4-bis (3,4-dicarboxytrifluorophenoxy) tetrafluorobenzene dianhydride (10FEDA) and tetrafluoro-m-phenylenediamine (4FMPD) shown in Table 1. Fluorinated polyimide (10FEDA / 4FMPD) and (6FDA / 4,4 '
-ODA) was used to form a directional coupler using a copolymer 2 having a copolymerization ratio of 1: 0. Lower, fluorinated polyimide (refractive index made of a material of the upper cladding (10FEDA / 4FMPD), when the wavelength of 1.3μm n TE: 1.527, n TM : 1.519,1.55μm when n TE: 1.527, n TM: using DMAc15wt% solution of a polyamic acid which is a precursor 1.518), also as a core material and (10FEDA / 4FMPD) (6
FDA / 4,4'-ODA) in copolymerization ratio of 8: 2 of the fluorinated polyimide copolymer (refractive index at a wavelength of 1.3μm n TE: 1.535, n TM : 1.527,1 .55 μm
In this case, the same operation as in Example 1 was performed using a 15 wt% solution of a polyamic acid as a precursor of n TE : 1.535 and n TM : 1.526) to perform directional coupling by a fluorinated polyimide optical waveguide. A vessel was formed. This directional coupler has a coupling ratio of 97% or more for both TE-polarized light and TM-polarized light at a wavelength of 1.3 μm, an insertion loss of 2 dB including a connection loss, and 3 dB.
It exhibited excellent optical characteristics with an excess loss of 0.2 dB of the dB coupler. Further, even at a wavelength of 1.55 μm, the coupling ratio is 97% or more for both TE-polarized light and TM-polarized light, insertion loss including connection loss 2 dB, excess loss of 3 dB coupler 0.2 d.
B and excellent optical characteristics. The manufactured directional coupler was heat-treated at 100 ° C. and in water, at high temperature and high humidity (85 ° C., 85
(RH) Even after immersion in an atmosphere or acetone, it had the same characteristics as the initial stage, and was excellent in environmental resistance and long-term stability. As a result, the environment resistance, economy, and versatility of the waveguide type optical device having the directional coupler have been greatly improved.

【0020】実施例3〜38 表1及び表2に示した共重合体3〜共重合体38(共重
合比が1:0を含む)の前駆体であるポリアミド酸溶液
を用いて、実施例1と同じ操作を行うことによりフッ素
化ポリイミド光導波路による方向性結合器を形成した。
これらの方向性結合器においては、TE偏光及びTM偏
光による光学特性の変化は観測されなかった。波長1.
3μm、1.55μmの時の光学特性を表3及び表4に
まとめて示す。
Examples 3 to 38 Using a polyamic acid solution which is a precursor of the copolymers 3 to 38 (copolymerization ratio includes 1: 0) shown in Tables 1 and 2, By performing the same operation as in Example 1, a directional coupler using a fluorinated polyimide optical waveguide was formed.
In these directional couplers, no change in optical characteristics due to TE polarized light and TM polarized light was observed. Wavelength 1.
The optical characteristics at 3 μm and 1.55 μm are summarized in Tables 3 and 4.

【0021】[0021]

【表3】 [Table 3]

【0022】[0022]

【表4】 [Table 4]

【0023】表1〜表4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 BTDA : 3,3’,4,4’−ベンゾフェノン
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−(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
Explanation of symbols in Tables 1 to 4 6FDA: 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride 10FEDA: 1,4-bis (3,4-dicarboxytrifluoro) Phenoxy) tetrafluorobenzene dianhydride ODPA: 4,4′-oxydiphthalic anhydride BTDA: 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride TFDB: 2,2′-bis (trifluoromethyl ) -4,4′-Diaminobiphenyl 4FMPD: tetrafluoro-m-phenylenediamine 8FODA: bis (2,3,5,6-tetrafluoro-4-aminophenyl) ether 4,4′-ODA: 4,4 ′ -Oxydianiline 3,4'-ODA: 3,4'-oxydianiline 2,4'-ODA: 2,4'-oxydianiline 3FDAM: 1,1-bis (4-aminophenyl)
-1-phenyl-2,2,2-trifluoroethane 3FEDAM: [1,1-bis {4- (4-aminophenoxy) phenyl} -1-phenyl-2,2,2-trifluoroethane] 3, 3′-DDSO2: 3,3′-diaminodiphenylsulfone 4,4′-DDSO2: 4,4′-diaminodiphenylsulfone 4,4′-MDA: 4,4′-methylenedianiline 4-BDAF: 2,2 -Bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane APHF33: 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane 4,4'-6F: 2,2-bis (4 -Aminophenyl) hexafluoropropane

【0024】実施例39 実施例1における方向性結合器のCrマスクパターンを
マッハツェンダーのCrマスクパターンに変更して同様
の操作を行い、(6FDA/TFDB)と(6FDA/
4,4’−ODA)からなるフッ素化ポリイミド共重合
体を用いたマッハツェンダー干渉計(図4)が形成され
た。作製したマッハツェンダー干渉計は100℃熱処理
後、及び水中、高温高湿(85℃、85RH)雰囲気中
やアセトン中に浸漬後も初期と同等の特性を有してお
り、耐環境性、長期安定性に優れたものであった。この
結果、マッハツェンダー干渉計を有する導波路型光デバ
イスの耐環境性、経済性、汎用性は大幅に向上した。
Embodiment 39 The same operation was performed by changing the Cr mask pattern of the directional coupler in the first embodiment to the Mach-Zehnder Cr mask pattern, and performing the same operation as (6FDA / TFDB) and (6FDA /
A Mach-Zehnder interferometer (FIG. 4) using a fluorinated polyimide copolymer composed of (4,4′-ODA) was formed. The fabricated Mach-Zehnder interferometer has the same properties as the initial state after heat treatment at 100 ° C and after immersion in water, high-temperature and high-humidity (85 ° C, 85RH) or acetone, and has environmental resistance and long-term stability It had excellent properties. As a result, the environment resistance, economy, and versatility of the waveguide optical device having the Mach-Zehnder interferometer have been greatly improved.

【0025】実施例40 図6はマッハツェンダー型TOスイッチの作製工程を示
す図である。実施例39と同様の方法で作製したマッハ
ツェンダー型干渉計の上部クラッド層6上に加熱用電極
(熱光学位相シフタ)とするTi金属膜7を真空蒸着に
より形成した。このTi金属膜7へフォトレジストをス
ピンコートした後、電極のマスクパターン8をフォトリ
ソグラフ法によってレジストに転写させた。最後に、フ
ォトレジストをマスクとし、Tiのエッチングを行い電
極9を形成した。このような方法によって形成した、図
7に模式図として示すフッ素化ポリイミド光導波路によ
るマッハエンダー型TOスイッチの特性測定を行った結
果、スイッチング時間は4mS、スイッチング電力は1
0mWであった。(6FDA/TFDB)と(6FDA
/4,4’−ODA)からなるフッ素化ポリイミド共重
合体が有する石英の10倍以上の大きな熱光学定数〔−
3×10-4/℃(図1)〕の効果によりスイッチング電
力は石英製の1/50以下であり、作製したフッ素化ポ
リイミドTOスイッチが低電力、高速光スイッチとして
動作することがわかった。また、作製したTOスイッチ
は100℃熱処理後、及び水中、高温高湿(85℃、8
5RH)雰囲気中やアセトン中に浸漬後も初期と同等の
特性を有しており、耐環境性、長期安定性に優れたもの
であった。この結果、高分子TOスイッチの耐環境性、
経済性、汎用性を大幅に向上させることができた。
Embodiment 40 FIG. 6 is a diagram showing a process of manufacturing a Mach-Zehnder TO switch. A Ti metal film 7 serving as a heating electrode (thermo-optical phase shifter) was formed on the upper cladding layer 6 of the Mach-Zehnder interferometer manufactured in the same manner as in Example 39 by vacuum evaporation. After a photoresist was spin-coated on the Ti metal film 7, the mask pattern 8 of the electrode was transferred to the resist by a photolithographic method. Finally, the electrode 9 was formed by etching Ti using the photoresist as a mask. As a result of measuring the characteristics of the Mach-Ender TO switch using the fluorinated polyimide optical waveguide schematically shown in FIG. 7 formed by such a method, the switching time was 4 mS and the switching power was 1
It was 0 mW. (6FDA / TFDB) and (6FDA
/ 4,4'-ODA), a thermo-optical constant [10 times or more larger than that of quartz contained in the fluorinated polyimide copolymer [−
3 × 10 −4 / ° C. (FIG. 1)], the switching power was 1/50 or less that of quartz, and it was found that the manufactured fluorinated polyimide TO switch operates as a low-power, high-speed optical switch. The manufactured TO switch was heat-treated at 100 ° C. and in water, high temperature and high humidity (85 ° C., 8
5RH) Even after immersion in an atmosphere or acetone, it had the same characteristics as the initial stage, and was excellent in environmental resistance and long-term stability. As a result, the environmental resistance of the polymer TO switch,
Economic efficiency and versatility were greatly improved.

【0026】実施例41 表1に示した(6FDA/TFDB)と(6FDA/
4,4’−ODA)からなる共重合体1(共重合比が
1:0を含む)によるY分岐回路の作製工程を、図2を
用いて説明する。最初に、(6FDA/TFDB):
(6FDA/4,4’−ODA)の共重合比が7:3の
フッ素化ポリイミド共重合体の前駆体であるフッ素化ポ
リアミド酸のDMAc15wt%溶液をシリコン基板1
上にスピンコートした後、オーブン中380℃で1時間
加熱しイミド化を行い下部クラッド層2(屈折率は、波
長1.3μmの時nTE:1.534、nTM:1.52
7、1.55μmの時nTE:1.533、nTM:1.5
24)を形成した。次に、下部クラッド層2上へ、(6
FDA/TFDB):(6FDA/4,4’−ODA)
の共重合比が6:4のフッ素化ポリイミド共重合体の前
駆体であるフッ素化ポリアミド酸のDMAc15wt%
溶液を、加熱イミド化後の膜厚が8μmになるようにス
ピンコートした。その後、オーブン中で380℃で1時
間加熱しイミド化を行いコア層3(屈折率は、波長1.
3μmの時nTE:1.538、nTM:1.531、1.
55μmの時nTE:1.538、nTM:1.530)を
形成した。次に、コア層3上へフォトレジストをスピン
コートした後、Y分岐回路のCrマスクパターンをフォ
トリソグラフ法によってレジストに転写させた。次に、
フォトレジストの現像を行うことにより、コア層3上へ
Y分岐回路のマスクパターン4を形成した。マスクパタ
ーン4が形成されたコア層3に対して、RIE法を用い
てエッチングを行いY分岐回路のコアパターン5を形成
した。
Example 41 (6FDA / TFDB) and (6FDA / TFDB) shown in Table 1
The process of manufacturing a Y-branch circuit using the copolymer 1 (4,4′-ODA) (copolymerization ratio includes 1: 0) will be described with reference to FIG. First, (6FDA / TFDB):
A 15 wt% solution of a fluorinated polyamic acid, which is a precursor of a fluorinated polyimide copolymer having a copolymerization ratio of (6FDA / 4,4′-ODA) of 7: 3, in DMAc 15 wt% was applied to a silicon substrate 1.
Was spin-coated on the lower cladding layer 2 (refractive index for one hour heating was imidized at 380 ° C. in an oven, at a wavelength of 1.3μm n TE: 1.534, n TM : 1.52
7, at 1.55 μm n TE : 1.533, n TM : 1.5
24) was formed. Next, on the lower cladding layer 2, (6
FDA / TFDB): (6FDA / 4,4'-ODA)
15 wt% of fluorinated polyamic acid which is a precursor of a fluorinated polyimide copolymer having a copolymerization ratio of 6: 4
The solution was spin-coated so that the film thickness after heat imidization became 8 μm. Thereafter, the mixture is heated in an oven at 380 ° C. for 1 hour to imidize the core layer 3 (the refractive index is wavelength 1.
When 3 μm, n TE : 1.538, n TM : 1.531, 1.
At 55 μm, n TE : 1.538, n TM : 1.530) were formed. Next, after a photoresist was spin-coated on the core layer 3, a Cr mask pattern of the Y branch circuit was transferred to the resist by a photolithographic method. next,
By developing the photoresist, a mask pattern 4 of the Y-branch circuit was formed on the core layer 3. The core layer 3 on which the mask pattern 4 was formed was etched by RIE to form a core pattern 5 of a Y branch circuit.

【0027】最後に、Y分岐回路のコアパターン5上
に、下部クラッド層2と同じ(6FDA/TFDB):
(6FDA/4,4’−ODA)の共重合比が6:4の
フッ素化ポリイミド共重合体の前駆体であるフッ素化ポ
リアミド酸のDMAc15wt%溶液をスピンコートし
た後、オーブン中380℃で1時間加熱しイミド化を行
い、下部クラッド層2と同じ屈折率を持つ上部クラッド
層6を形成した。このような方法によって、波長1.3
μm、1.55μmの時、コアとクラッドの間の屈折率
差△がTE偏光、TM偏光の時共に0.3%と同じであ
るフッ素化ポリイミド光導波路によるY分岐回路(図
4)が形成された。このY分岐回路は、波長1.3μm
の時、TE偏光及びTM偏光共に挿入損失2dB以下で
あり、光損失の偏波依存(TE偏光とTM偏光の光損失
の差:PDL)も0.2dBと優れた光学特性を示し
た。更に、波長1.55μmにおいても、TE偏光及び
TM偏光共に挿入損失2dB以下、PDL0.2dBと
優れた光学特性を示した。作製したY分岐回路は100
℃熱処理後、及び水中、高温高湿(85℃、85RH)
雰囲気中やアセトン中に浸漬後も初期と同等の特性を有
しており、耐環境性、長期安定性に優れたものであっ
た。この結果、Y分岐回路を有する導波路型光デバイス
の耐環境性、経済性、汎用性は大幅に向上した。
Finally, on the core pattern 5 of the Y branch circuit, the same as the lower cladding layer 2 (6FDA / TFDB):
After spin-coating a 15 wt% solution of fluorinated polyamic acid, which is a precursor of a fluorinated polyimide copolymer having a copolymerization ratio of (6FDA / 4,4′-ODA) of 6: 4, in DMAc at 380 ° C. The mixture was heated for a period of time to perform imidization, thereby forming an upper clad layer 6 having the same refractive index as the lower clad layer 2. With this method, the wavelength 1.3 is obtained.
In the case of μm and 1.55 μm, a Y-branch circuit (FIG. 4) using a fluorinated polyimide optical waveguide is formed in which the refractive index difference コ ア between the core and the clad is the same as 0.3% for both TE polarized light and TM polarized light. Was done. This Y branch circuit has a wavelength of 1.3 μm.
In both cases, the insertion loss was 2 dB or less for both the TE-polarized light and the TM-polarized light, and the polarization dependence of the light loss (difference between the TE-polarized light and the TM-polarized light: PDL) also showed excellent optical characteristics of 0.2 dB. Further, even at a wavelength of 1.55 μm, both the TE-polarized light and the TM-polarized light exhibited excellent optical characteristics of an insertion loss of 2 dB or less and a PDL of 0.2 dB. The manufactured Y branch circuit is 100
After heat treatment, and in water, high temperature and high humidity (85 ° C, 85RH)
Even after being immersed in an atmosphere or acetone, it had the same characteristics as the initial stage, and had excellent environmental resistance and long-term stability. As a result, environment resistance, economic efficiency, and versatility of the waveguide type optical device having the Y branch circuit have been greatly improved.

【0028】実施例42 表1に示した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
(10FEDA)とテトラフルオロ−m−フェニレンジ
アミン(4FMPD)から合成したフッ素化ポリイミド
(10FEDA/4FMPD)と(6FDA/4,4’
−ODA)からなる共重合体2(共重合比が1:0を含
む)を用いてY分岐回路を形成した。下部、上部クラッ
ドの材料として(10FEDA/4FMPD)からなる
フッ素化ポリイミド(屈折率は、波長1.3μmの時n
TE:1.527、nTM:1.519、1.55μmの時
TE:1.527、nTM:1.518)の前駆体である
ポリアミド酸のDMAc15wt%溶液を用い、またコ
ア材料としては(10FEDA/4FMPD)と(6F
DA/4,4’−ODA)の共重合比が8:2のフッ素
化ポリイミド共重合体(屈折率は、波長1.3μmの時
TE:1.535、nTM:1.527、1.55μmの
時nTE:1.535、nTM:1.526)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フッ素化ポリイミド光導波路
によるY分岐回路を形成した。このY分岐回路は、波長
1.3μmの時、TE偏光及びTM偏光共に挿入損失2
dB以下、PDL0.2dBと優れた光学特性を示し
た。更に、波長1.55μmのにおいても、TE偏光及
びTM偏光共に挿入損失2dB以下、PDL0.2dB
と優れた光学特性を示した。作製したY分岐回路は10
0℃熱処理後、及び水中、高温高湿(85℃、85R
H)雰囲気中やアセトン中に浸漬後も初期と同等の特性
を有しており、耐環境性、長期安定性に優れたものであ
った。この結果、Y分岐回路を有する導波路型光デバイ
スの耐環境性、経済性、汎用性は大幅に向上した。
Example 42 Synthesis was made from 1,4-bis (3,4-dicarboxytrifluorophenoxy) tetrafluorobenzene dianhydride (10FEDA) and tetrafluoro-m-phenylenediamine (4FMPD) shown in Table 1. Fluorinated polyimide (10FEDA / 4FMPD) and (6FDA / 4,4 '
-ODA), a Y-branch circuit was formed using a copolymer 2 (copolymerization ratio including 1: 0). Fluorinated polyimide made of (10FEDA / 4FMPD) as a material for the lower and upper claddings (the refractive index is n at a wavelength of 1.3 μm)
TE: 1.527, n TM: 1.519,1.55μm when n TE: 1.527, n TM: using DMAc15wt% solution of a polyamic acid which is a precursor 1.518), also as a core material Are (10FEDA / 4FMPD) and (6F
DA: 4,4′-ODA) copolymer having a copolymerization ratio of 8: 2 (refractive index: n TE : 1.535 at a wavelength of 1.3 μm, n TM : 1.527, 1 when .55μm n TE: 1.535, n TM : 1.526) of a precursor with DMAc15wt% solution of polyamic acid, Y branch due fluorinated polyimide optical waveguide by the same operation as in example 1 A circuit was formed. This Y branch circuit has an insertion loss of 2 for both TE polarized light and TM polarized light at a wavelength of 1.3 μm.
Excellent optical characteristics of PDL of 0.2 dB or less were exhibited. Further, even at a wavelength of 1.55 μm, the insertion loss of both TE-polarized light and TM-polarized light is 2 dB or less, and PDL is 0.2 dB.
And excellent optical properties. The fabricated Y branch circuit is 10
After heat treatment at 0 ° C and in water, high temperature and high humidity (85 ° C, 85R
H) Even after being immersed in an atmosphere or acetone, it had the same characteristics as the initial stage, and was excellent in environmental resistance and long-term stability. As a result, environment resistance, economic efficiency, and versatility of the waveguide type optical device having the Y branch circuit have been greatly improved.

【0029】実施例43〜78 表1及び表2に示した共重合体3〜共重合体38(共重
合比が1:0を含む)の前駆体であるポリアミド酸溶液
を用いて、実施例1と同じ操作を行うことによりフッ素
化ポリイミド光導波路によるY分岐回路を形成した。こ
れらのY分岐回路においては、TE偏光及びTM偏光に
よる光学特性の変化は観測されなかった。波長1.3μ
m、1.55μmの時の光学特性を、表5及び表6にま
とめて示す。なお表5及び表6に記載の記号の意味は、
既述の表1〜表4の記号の説明と同一である。
Examples 43 to 78 Using a polyamic acid solution as a precursor of the copolymers 3 to 38 (copolymerization ratio including 1: 0) shown in Tables 1 and 2, By performing the same operation as in Example 1, a Y-branch circuit using a fluorinated polyimide optical waveguide was formed. In these Y branch circuits, no change in optical characteristics due to TE polarized light and TM polarized light was observed. 1.3μ wavelength
Tables 5 and 6 show the optical characteristics at m and 1.55 μm. The meanings of the symbols described in Tables 5 and 6 are as follows:
This is the same as the description of the symbols in Tables 1 to 4 described above.

【0030】[0030]

【表5】 [Table 5]

【0031】[0031]

【表6】 [Table 6]

【0032】実施例79 図5はY分岐型TOスイッチの作製工程にも適用でき
る。実施例41と同様の方法で作製したY分岐回路の上
部クラッド層6上に加熱用電極(熱光学位相シフタ)と
するTi金属膜7を真空蒸着により形成した。このTi
金属膜7へフォトレジストをスピンコートした後、電極
のマスクパターン8をフォトリソグラフ法によってレジ
ストに転写させた。最後に、フォトレジストをマスクと
し、Tiのエッチングを行い電極9を形成した。このよ
うな方法によって形成したフッ素化ポリイミド光導波路
によるY分岐型TOスイッチ(図8)の特性測定を行っ
た結果、スイッチング時間は4mS、スイッチング電力
は10mWであった。(6FDA/TFDB)と(6F
DA/4,4’−ODA)からなるフッ素化ポリイミド
共重合体が有する石英の10倍以上の大きな熱光学定数
〔−3×10-4/℃(図1)〕の効果によりスイッチン
グ電力は石英製の1/50以下であり、作製したフッ素
化ポリイミドTOスイッチが低電力、高速光スイッチと
して動作することがわかった。また、作製したTOスイ
ッチは100℃熱処理後、及び水中、高温高湿(85
℃、85RH)雰囲気中やアセトン中に浸漬後も初期と
同等の特性を有しており、耐環境性、長期安定性に優れ
たものであった。この結果、高分子TOスイッチの耐環
境性、経済性、汎用性を大幅に向上させることができ
た。
Embodiment 79 FIG. 5 can be applied to a manufacturing process of a Y-branch type TO switch. A Ti metal film 7 serving as a heating electrode (thermo-optic phase shifter) was formed on the upper cladding layer 6 of the Y branch circuit manufactured in the same manner as in Example 41 by vacuum evaporation. This Ti
After spin coating a photoresist on the metal film 7, the mask pattern 8 of the electrode was transferred to the resist by photolithography. Finally, the electrode 9 was formed by etching Ti using the photoresist as a mask. As a result of measuring the characteristics of the Y-branch TO switch (FIG. 8) using the fluorinated polyimide optical waveguide formed by such a method, the switching time was 4 mS and the switching power was 10 mW. (6FDA / TFDB) and (6FDA
The switching power is quartz due to the effect of a thermo-optical constant [−3 × 10 −4 / ° C. (FIG. 1)] which is at least 10 times larger than that of quartz contained in a fluorinated polyimide copolymer composed of DA / 4,4′-ODA). 1/50 or less, and it was found that the manufactured fluorinated polyimide TO switch operates as a low-power, high-speed optical switch. Further, the manufactured TO switch was heat-treated at 100 ° C. and in water, high temperature and high humidity (85 ° C.).
(° C., 85 RH) Even after immersion in an atmosphere or acetone, it had the same properties as the initial stage, and was excellent in environmental resistance and long-term stability. As a result, the environmental resistance, economy, and versatility of the polymer TO switch were significantly improved.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明によれば、導波路材料として使用
したフッ素化ポリイミドの耐熱性、耐湿性、高光透過性
の特徴により、耐熱性、耐湿性、光損失特性に優れる高
分子導波路型光デバイスを提供できる。また、その結果
として経済性、汎用性に優れる導波路型光デバイスが製
造できるようになった。
According to the present invention, a polymer waveguide type excellent in heat resistance, moisture resistance and light loss characteristics due to the heat resistance, moisture resistance and high light transmission characteristics of the fluorinated polyimide used as the waveguide material. An optical device can be provided. As a result, a waveguide type optical device which is excellent in economy and versatility can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】フッ素化ポリイミドの熱光学定数を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing a thermo-optical constant of a fluorinated polyimide.

【図2】フッ素化ポリイミドによる方向性結合器(マッ
ハツェンダー干渉計)、あるいはY分岐回路の作製工程
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a process of manufacturing a directional coupler (Mach-Zehnder interferometer) or a Y-branch circuit using fluorinated polyimide.

【図3】方向性結合器の模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a directional coupler.

【図4】Y分岐回路の模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram of a Y branch circuit.

【図5】マッハツェンダー干渉計の模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram of a Mach-Zehnder interferometer.

【図6】フッ素化ポリイミドによるTOスイッチの作製
工程を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a manufacturing process of a TO switch using fluorinated polyimide.

【図7】フッ素化ポリイミドによる方向性結合器型TO
スイッチの模式図である。
FIG. 7: Directional coupler type TO using fluorinated polyimide
It is a schematic diagram of a switch.

【図8】フッ素化ポリイミドによるY分岐型TOスイッ
チの模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram of a Y-branch TO switch made of fluorinated polyimide.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:基板、2:下部クラッド層、3:コア層、4:マス
クパターン、5:コアパターン、6:上部クラッド層、
7:金属膜、8:電極のマスクパターン、9:電極
1: substrate, 2: lower clad layer, 3: core layer, 4: mask pattern, 5: core pattern, 6: upper clad layer,
7: metal film, 8: mask pattern of electrode, 9: electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 重邦 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) The inventor Shigekuni Sasaki 3-19-2 Nishi Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 方向性結合器を含む導波路型光デバイス
において、該方向性結合器のコア及びクラッドのいずれ
か若しくは両方がフッ素化ポリイミドにより形成されて
いることを特徴とする導波路型光デバイス。
1. A waveguide optical device including a directional coupler, wherein one or both of a core and a clad of the directional coupler are formed of fluorinated polyimide. device.
【請求項2】 方向性結合器を2個以上組合せて作製し
たマッハツェンダー干渉計を含むことを特徴とする請求
項1に記載の導波路型光デバイス。
2. The waveguide type optical device according to claim 1, further comprising a Mach-Zehnder interferometer manufactured by combining two or more directional couplers.
【請求項3】 Y分岐回路を含む導波路型光デバイスに
おいて、該Y分岐回路のコア及びクラッドのいずれか若
しくは両方がフッ素化ポリイミドにより形成されること
を特徴とする導波路型光デバイス。
3. A waveguide optical device including a Y-branch circuit, wherein one or both of a core and a clad of the Y-branch circuit are formed of fluorinated polyimide.
【請求項4】 通電加熱を行うための抵抗体薄膜からな
る熱光学位相シフタを有することを特徴とする請求項1
〜3のいずれか1項に記載の導波路型光デバイス。
4. A thermo-optical phase shifter comprising a resistor thin film for conducting electric heating.
The waveguide type optical device according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項に記載の導
波路型光デバイスにおいて、該導波路型光デバイスのコ
ア及びクラッドのいずれか若しくは両方が、2,2−ビ
ス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプ
ロパン二無水物とジアミンを反応させて得たフッ素化ポ
リイミドを含有することを特徴とする請求項1〜4のい
ずれか1項に記載の導波路型光デバイス。
5. The waveguide type optical device according to claim 1, wherein one or both of the core and the clad of the waveguide type optical device are 2,2-bis (3, The waveguide-type optical device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a fluorinated polyimide obtained by reacting 4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride with a diamine.
【請求項6】 請求項1〜4のいずれか1項に記載の導
波路型光デバイスにおいて、該導波路型光デバイスのコ
ア及びクラッドのいずれか若しくは両方が、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とジアミンを反応させて
得たフッ素化ポリイミドを含有することを特徴とする請
求項1〜4のいずれか1項に記載の導波路型光デバイ
ス。
6. The waveguide type optical device according to claim 1, wherein one or both of a core and a clad of the waveguide type optical device are 1,4-bis (3,4). The waveguide type light according to any one of claims 1 to 4, comprising a fluorinated polyimide obtained by reacting 4-dicarboxytrifluorophenoxy) tetrafluorobenzene dianhydride with a diamine. device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001194546A (en) * 2000-01-11 2001-07-19 Toppan Printing Co Ltd Method for manufacturing optical wiring film
JP2002356615A (en) * 2001-05-31 2002-12-13 Nitto Denko Corp Photosensitive polyimide precursor composition, photosensitive polyimide and optical waveguide using the same

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