JPS6259905A - Production of optical waveguide - Google Patents

Production of optical waveguide

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JPS6259905A
JPS6259905A JP20024585A JP20024585A JPS6259905A JP S6259905 A JPS6259905 A JP S6259905A JP 20024585 A JP20024585 A JP 20024585A JP 20024585 A JP20024585 A JP 20024585A JP S6259905 A JPS6259905 A JP S6259905A
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JP
Japan
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polymer
optical waveguide
refractive index
layer
manufacturing
Prior art date
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Application number
JP20024585A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Semura
滋 瀬村
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain an optical waveguide by forming an inorg. material mask to a prescribed pattern on a high-polymer layer having a high refractive index, etching the high-polymer layer and superposing a surface clad layer thereon. CONSTITUTION:The prescribed high-polymer material 11 such as PMMA having the high refractive index and the prescribed inorg. material 11 such as SiO2 by a plasma CVD method are superposed on a substrate 1. A photoresists 13 is coated on these materials. UV rays or the like are irradiated via a mask 14 thereto to develop the materials. The inorg. layer 12 is etched by the resist pattern 13' then the high-polymer layer 11 is etched by RIE. The resulted high- polymer layer pattern 11' is coated with a surface clad layer 15. The optical waveguide made of the high-polymer material having the substantial refractive index difference is obtd. with the decreased transmission loss according to the above-mentioned condition.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光導波路の製造方法に関する。更に詳しくは、
光通信システム、光情報処理の多様化、高度化に必要不
可欠な光カツプラ−、光合波・分波器などの光部品の経
済化、小型化、安定化に有利な光導波路の製造方法に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing an optical waveguide. For more details,
Related to optical waveguide manufacturing methods that are advantageous for economicalization, miniaturization, and stabilization of optical components such as optical couplers, optical multiplexers and demultiplexers, which are essential for the diversification and advancement of optical communication systems and optical information processing. It is.

従来の技術 光フアイバ通信技術、光エレクトロニクス技術において
は所定の光回路を形成するために各種の光回路素子が必
要となる。従来からの光学素子を微少化した微少化光学
系素子が既に実用化されているが、より小形化され、安
定化されたものが将来実用化の見込まれる導波形素子、
更には光集積回路などの作製のために必要となるものと
推測される。
2. Description of the Related Art In optical fiber communication technology and optoelectronics technology, various optical circuit elements are required to form a predetermined optical circuit. Although miniaturized optical elements that are miniaturized conventional optical elements have already been put into practical use, waveguide elements that are smaller and more stable are expected to be put into practical use in the future.
Furthermore, it is presumed that it will be necessary for the production of optical integrated circuits and the like.

このような光導波形回路を形成するには光導波路が必要
とされ、これは光ファイバと同様にその内部を伝搬する
光のモード数、屈折率分布形等により分類される。しか
しながら、光ファイバがもっばら低伝送損失の長距離光
伝送用に開発されたのに対して、光導波路は短距離で光
を導き変調、変更など光を制御したり、波長変換、混合
、復調もしくは増幅、パルス波形整形、位相シフト、光
ビーム変換などといった各種の変換を与えたり、分岐、
合波などの各種結合並びに各種の光情報処理を実施する
のに有用な光学的素子である。
Optical waveguides are required to form such optical waveguide circuits, and like optical fibers, these are classified according to the number of modes of light propagating therein, the shape of the refractive index distribution, etc. However, while optical fibers were developed primarily for long-distance optical transmission with low transmission loss, optical waveguides can guide light over short distances and control light through modulation, modification, wavelength conversion, mixing, demodulation, etc. Or provide various conversions such as amplification, pulse waveform shaping, phase shift, optical beam conversion, branching,
It is an optical element useful for performing various types of coupling such as multiplexing and various types of optical information processing.

光導波路は一般に光ファイバと同様に、光を少なくとも
2次元方向において導波路内に閉じ込める機能を果す。
Optical waveguides, like optical fibers, generally function to confine light within the waveguide in at least two dimensions.

従って、光を導波路内に閉込めるためには、これを周囲
環境よりも屈折率の高い材料で形成する必要がある。
Therefore, in order to confine light within the waveguide, it is necessary to form the waveguide with a material having a higher refractive index than the surrounding environment.

ところで、古典的にはこのような光部品はプリズム等の
微小光学部品からなり、そのため光軸合せなどの面倒な
操作を必要とし、また組立ても困難であった。そこで、
平面上に光導波路を作製することによりこれらの繁雑な
作業を避けるべく、種々の光導波路が提案されてきた。
By the way, classically, such optical components were composed of minute optical components such as prisms, and therefore required troublesome operations such as optical axis alignment, and were also difficult to assemble. Therefore,
Various optical waveguides have been proposed in order to avoid these complicated operations by fabricating optical waveguides on a plane.

従来から光導波路用材料としては半導体結晶、誘電体結
晶、ガラス、高分子材料などが知られ、中でも高分子材
料は薄膜並びに厚膜の形成が容易であり、しかも光化学
反応によって比較的簡単に屈折率変化を実現し得ること
から、上記性の材料と比較して有利な光導波路用材料で
ある。
Conventionally, materials for optical waveguides include semiconductor crystals, dielectric crystals, glass, and polymer materials. Among them, polymer materials are easy to form into thin and thick films, and are relatively easy to refract through photochemical reactions. It is an advantageous material for optical waveguides compared to the above-mentioned materials because it can realize a change in the index.

従来の高分子材料を用いた光導波路の製造方法は、低屈
折率モノマーを含有する高分子フィルムに、紫外線を選
択的に照射することにより該モノマーを選択的に重合さ
せ、これによって屈折率変化を引起こし、光導波路とし
た後、表面クラ、ソド層を形成することからなっていた
。即ち、この方法を添付第2図に基づき更に詳しく説明
すると、基板1(裏面側のクラッド層を構成する)上に
モノマー含有フィルム2を設けた第2図(a)のような
構成の積層体に例えばマスク3を介して選択的に紫外線
を照射して(第2図(b)参照)、フィルム2内のモノ
マーを選択的に重合させ、フィルム2に屈折率の異る領
域(A、B)を形成(第2図(C)参照)することによ
り光導波路(A)を得、次いで低屈折率物質のクラッド
層4を形成して(第2図(ci)参照)高分子材料製の
光導波路が完成される。
Conventional methods for manufacturing optical waveguides using polymeric materials involve selectively irradiating a polymeric film containing a low refractive index monomer with ultraviolet rays to selectively polymerize the monomer, thereby changing the refractive index. After forming an optical waveguide, a surface crack layer and a solid layer were formed. That is, to explain this method in more detail based on the attached FIG. 2, a laminate having a structure as shown in FIG. For example, by selectively irradiating ultraviolet rays through a mask 3 (see FIG. 2(b)), monomers in the film 2 are selectively polymerized, and regions with different refractive indexes (A, B) are formed in the film 2. ) (see FIG. 2(C)) to obtain an optical waveguide (A), and then a cladding layer 4 made of a low refractive index material is formed (see FIG. 2(ci)) to obtain an optical waveguide (A) made of a polymeric material. The optical waveguide is completed.

発明が解決しようとする問題点 上記のように、光フアイバ通信、光エレクトロニクスな
どにおいて今後の実用化が見込まれる導波形素子、光集
積回路などに有用な光導波路は光の制御、変換、結合等
のために不可欠な光学部品である。
Problems to be Solved by the Invention As mentioned above, optical waveguides useful for waveguide elements, optical integrated circuits, etc. that are expected to be put to practical use in optical fiber communications, optoelectronics, etc., are capable of controlling, converting, coupling, etc. of light. It is an essential optical component for

この光導波路用材料としては従来から各種のものが使用
されてきたが、加工の容易性、特に屈折率変化の実現が
容易であることから、第2図に基づいて説明したような
高分子材料の利用が注目されている。
Various materials have been used for this optical waveguide, but polymer materials such as those explained based on Fig. 2 have been used because they are easy to process, especially to realize changes in refractive index. The use of is attracting attention.

しかしながら、上記のような方法では低屈折率モノマー
含有フィルムを選択的に紫外線露光して光導波路を形成
する際に該露光部分、即ち導波路部分が着色してしまい
、その結果伝送損失が大巾に増加(1dB/c+n)す
るとか、充分な屈折率差が確保できない(約1%)など
といった重大な問題を有している。
However, in the above method, when forming an optical waveguide by selectively exposing a film containing a low refractive index monomer to ultraviolet rays, the exposed portion, that is, the waveguide portion, becomes colored, resulting in a large transmission loss. There are serious problems such as an increase in refractive index (1 dB/c+n) and an inability to secure a sufficient refractive index difference (approximately 1%).

また、光導波路用材料を直接露光し、パターン化してい
るため、定在波効果により、第3図ら)に示すように光
導波路断面に“だれ”を生じ、これも伝送損失の低下に
寄与している。
In addition, since the optical waveguide material is directly exposed and patterned, the standing wave effect causes "sagging" in the cross section of the optical waveguide, as shown in Figure 3, etc., which also contributes to lower transmission loss. ing.

そこで、このような従来法の欠点を解消し、有利な光導
波路を提供し得る新規な高分子材料製の光導波路の製造
方法を開発することは、既に述べた光集積回路等を実現
し、これらを光通信システム、光情報処理の多様化、高
度化に対応できるものとする上で極めて大きな意義をも
ち、本発明の目的もこの点にある。即ち、本発明の目的
は低伝送損失で、充分な屈折率差をあるいは設計通りの
屈折率差を有する、高分子材料製の光導波路の製造方法
を提供することにある。
Therefore, it is important to develop a method for manufacturing a new optical waveguide made of polymeric material that can overcome the drawbacks of the conventional method and provide an advantageous optical waveguide, thereby realizing the optical integrated circuits and the like mentioned above. This is of great significance in making these systems compatible with the diversification and advancement of optical communication systems and optical information processing, and this is also the purpose of the present invention. That is, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an optical waveguide made of a polymeric material, which has low transmission loss and has a sufficient refractive index difference or a designed refractive index difference.

問題点を解決するための手段 本発明者は、従来の高分子製光導波路の製造方法におけ
る上記の如き現状に2みて、種々検討研究した結果、導
波路の着色が避けられない紫外線露光による重合反応に
基き屈折率分布を実現することをやめ、エツチング技術
を利用して高分子光導波路を形成することが有利である
ことを見出し、本発明を完成した。
Means for Solving the Problems In view of the above-mentioned current state of conventional polymer optical waveguide manufacturing methods, the inventor has conducted various studies and has found that polymerization due to ultraviolet light exposure, which inevitably causes waveguide coloring, has been found. The present invention was completed based on the discovery that it is advantageous to form a polymer optical waveguide using etching technology instead of realizing a refractive index distribution based on a reaction.

即ち、本発明の光導波路の製造方法は、基板上に高屈折
率の高分子層を設け、次いで該高屈折率高分子層上に無
機堆積膜を形成し、該無機材料膜にフォトエツチング法
により所定のパターンを形成し、これをマスクとして該
高分子層を選択的にエツチングして光導波路を得、上記
無機材料のマスクパターンを除去した後、表面クラッド
層を形成す−ることを特徴とする。
That is, in the method for manufacturing an optical waveguide of the present invention, a high refractive index polymer layer is provided on a substrate, an inorganic deposited film is formed on the high refractive index polymer layer, and a photoetching method is applied to the inorganic material film. forming a predetermined pattern, using this as a mask, the polymer layer is selectively etched to obtain an optical waveguide, and after removing the mask pattern of the inorganic material, a surface cladding layer is formed. shall be.

本発明の別の態様によれば、基板上に低屈折率の高分子
材料層を塗布し、その上に無機材料の薄膜を設け、該無
機薄膜にフォトエツチングにより所定のパターンを形成
し、得られる無機薄膜パターンをマスクとして上記低屈
折率高分子層をエツチングし、次いで上記無機薄膜のマ
スクパターンを除去した後高屈折率高分子材料を適用し
、必要ならば上記低屈折率高分子層上の高屈折率高分子
をエッチバックにより除去した後表面クラッド層を設け
ることによって同様な藻分子光導波路を得ることができ
る。
According to another aspect of the present invention, a low refractive index polymeric material layer is applied on a substrate, a thin film of an inorganic material is provided thereon, and a predetermined pattern is formed on the inorganic thin film by photoetching. The low refractive index polymer layer is etched using the inorganic thin film pattern as a mask, and then, after removing the inorganic thin film mask pattern, a high refractive index polymer material is applied, and if necessary, the low refractive index polymer layer is etched. A similar algal molecule optical waveguide can be obtained by removing the high refractive index polymer by etchback and then providing a surface cladding layer.

本発明の方法に従って光導波路構造を形成するために有
用な基板材料およびクラッド層用材料としては低屈折率
の材料、即ちシリコン樹脂、フッ化ビニリデン系ポリマ
ー、例えばテトラフルオロエチレンフッ化ビニリデン、
ベンゾインエチルエーテル、クロロメチルナフタリン、
ヘキサメチルジオキサン、ビニルトリメチルシランなど
の高分子材料の他、ガラス、半導体、セラミックなどの
無機物質を例示することができ、また導波路用形成材料
としては高屈折率で伝送損失の低い高分子材料であるポ
リメチルクリレート (PMMA)、エポキシ樹脂、ウ
レタン樹脂等を使用することが有利である。
Substrate materials and cladding layer materials useful for forming optical waveguide structures according to the method of the present invention include low refractive index materials such as silicone resins, vinylidene fluoride polymers such as tetrafluoroethylene vinylidene fluoride,
Benzoin ethyl ether, chloromethylnaphthalene,
In addition to polymeric materials such as hexamethyldioxane and vinyltrimethylsilane, inorganic materials such as glass, semiconductors, and ceramics can be used as examples, and polymeric materials with a high refractive index and low transmission loss can be used as waveguide forming materials. It is advantageous to use polymethyl acrylate (PMMA), epoxy resins, urethane resins and the like.

本発明の光導波路の製造方法は、例えば添付第1図に示
したような一連の工程に従って実施することができる。
The method for manufacturing an optical waveguide of the present invention can be carried out, for example, according to a series of steps as shown in FIG. 1 attached.

即ち、まず第1図(a)に示すように基板1上に5〜1
00μmの範囲の厚さで第1の高分子材#Jll (高
屈折率、低屈折率のいずれでもよい)を塗布し、更に第
1図(b)に従って無機材料層12を0.1〜0.5μ
m程度堆積する。この無機物、例えば5i02.513
N4、Tiなどは、高分子材料層11を劣化させない程
度の低温で堆積する必要があり、そのために例えばプラ
ズマCVD法、電子サイクロトロン共鳴蒸着法などを使
用することが好ましい。
That is, first, as shown in FIG. 1(a), 5 to 1
The first polymer material #Jll (either high refractive index or low refractive index may be used) is applied to a thickness in the range of 0.00 μm, and then an inorganic material layer 12 is applied in a thickness of 0.1 to 0.0 μm according to FIG. 1(b). .5μ
Deposits of about 1.0 m. This inorganic substance, for example 5i02.513
N4, Ti, etc. need to be deposited at a low temperature that does not deteriorate the polymer material layer 11, and for this purpose, it is preferable to use, for example, a plasma CVD method, an electron cyclotron resonance vapor deposition method, or the like.

次いで、無機材料層12上にフォトレジスト13を塗布
し、フォトリソグラフィー技術に従って該レジストをパ
ターン化13゛する(第1図(C)および(d)、参照
・)。このフォトレジスト13としては下層の無機材料
層12のエツチングに対して耐性のあるものが選ばれ、
公知の各種レジストの中から!機材料層のエツチング法
に応じて適宜選択することができる。このレジストのパ
ターン化方法としては、第1図(C)のようにマスク1
4を通して紫外線、電子線、X−線等を照射し、次いで
現像、ポストベーク処理してもよいし、また02プラズ
マによるアッシングなどのドライプロセスで直接パター
ン化することもできる。
Next, a photoresist 13 is applied on the inorganic material layer 12, and the resist is patterned 13' according to a photolithography technique (see FIGS. 1C and 1D). This photoresist 13 is selected from one that is resistant to etching of the underlying inorganic material layer 12.
From various known resists! It can be appropriately selected depending on the etching method of the material layer. As a method of patterning this resist, mask 1 is used as shown in FIG. 1(C).
It is also possible to perform irradiation with ultraviolet rays, electron beams, X-rays, etc. through a 02 plasma, followed by development and post-baking treatment, or direct patterning by a dry process such as ashing using 02 plasma.

更に、第1図(e)に示したように、工程(d)で形成
されたフォトレジストパターン13”をマスクトシて、
無機材料層12のエツチングを行う。このエツチング法
としては任意の公知の方法を利用でき、ウェットエツチ
ングでもドライエツチングでもよい。
Furthermore, as shown in FIG. 1(e), the photoresist pattern 13'' formed in step (d) is masked and
The inorganic material layer 12 is etched. Any known method can be used as this etching method, and wet etching or dry etching may be used.

次いで、第1図(f)のように、パターン化された無機
材料層12”をマスクとして高分子層11をエツチング
する。このエツチングは、特に02ガスを用いたイオン
エツチングまたは反応性イオンエツチングで行うことが
好ましい。高分子層11のエツチングの完了後適当な手
段、例えばウェットエツチングなどにより残された無機
材料層12′を除去(第1図(粉参照)し、最後に表面
クラッド層15の堆積または塗布(一般に1〜10μm
)を行い光部品が完成される。
Next, as shown in FIG. 1(f), the polymer layer 11 is etched using the patterned inorganic material layer 12" as a mask. This etching is particularly performed by ion etching using 02 gas or reactive ion etching. After the etching of the polymer layer 11 is completed, the remaining inorganic material layer 12' is removed by an appropriate means such as wet etching (see FIG. 1 (powder)), and finally the surface cladding layer 15 is etched. Deposition or application (generally 1-10 μm
) to complete the optical component.

一方、上記本発明の方法の第2の態様によれば、第1の
高分子層は低屈折率高分子層であるので、第1図(f)
に従って第1の高分子層をエツチングし、無機薄膜パタ
ーンを除去した後、光導波路形成用のエツチング溝内に
第2の高分子材料、即ち高屈折率高分子材料を適用し、
第1の高分子材料層11上の第2高分子材料層をエッチ
バックで除去する。
On the other hand, according to the second aspect of the method of the present invention, since the first polymer layer is a low refractive index polymer layer, as shown in FIG.
After etching the first polymer layer according to the method and removing the inorganic thin film pattern, applying a second polymer material, i.e., a high refractive index polymer material, within the etching groove for forming an optical waveguide,
The second polymer material layer on the first polymer material layer 11 is removed by etching back.

このエッチバックは上記第1高分子材料層のエツチング
と同様に、反応性イオンエツチングまたはイオンエツチ
ングにより行う。次いで、低屈折率高分子材料の表面ク
ラッド層を設けて第2図(6)に示すような構造の光導
波路製品が得られる。ここで、第1高分子層と表面クラ
ッド層は同一の高分子材料であってもよい。
This etchback is performed by reactive ion etching or ion etching, similar to the etching of the first polymer material layer. Next, a surface cladding layer of a low refractive index polymer material is provided to obtain an optical waveguide product having a structure as shown in FIG. 2 (6). Here, the first polymer layer and the surface cladding layer may be made of the same polymer material.

昨」 従来の方法に従って高分子光導波路を製造する場合に問
題となっていた点は、第1に光導波路形成用材料を直接
紫外線で露光しており、またその結果高温に露されるこ
ととなるために、得られる光導波路が着色されたり、隣
接する低屈折率高分子層との界面に定在波効果に基づく
“だれ”が生じ、そのために光伝送損失が大巾に増大し
てしまうことにあり、また第2には光導波路とその周囲
環境との間に十分な屈折率差を付与することができない
などであった。更に、高分子材料の選択が制限されてし
まうために、実現し得る屈折率差も制限されてしまう。
The problems with manufacturing polymer optical waveguides according to the conventional method are, firstly, that the material for forming the optical waveguide is directly exposed to ultraviolet light, and as a result, it is exposed to high temperatures. As a result, the resulting optical waveguide is colored, and "sagging" occurs at the interface with the adjacent low-refractive-index polymer layer due to the standing wave effect, resulting in a significant increase in optical transmission loss. In particular, and secondly, it is not possible to provide a sufficient refractive index difference between the optical waveguide and its surrounding environment. Furthermore, since the selection of polymeric materials is limited, the refractive index difference that can be realized is also limited.

そこで、本発明では光導波路の形成をエツチング技術を
応用し、また伝送損失の低い高分子材料を光導波路形成
材料として用いることにより上記従来法にみられる欠点
をほぼ完全に解決した。
Therefore, in the present invention, the drawbacks of the above-mentioned conventional methods are almost completely solved by applying etching technology to form the optical waveguide and using a polymeric material with low transmission loss as the material for forming the optical waveguide.

即ち、上記第1の問題点は、光導波路の形成、あるいは
第2の態様においては光導波路用溝の形成を特定のドラ
イエツチング法で実施することにより、光導波路用高分
子層が紫外線に曝露されることから完全に回避し、着色
等の欠点の発生を回避すると共に、光導波路とその周囲
環境との間の界面におけるだれの発生を回避することが
可能となる。この界面については添付第3図に示したよ
うに、本発明の方法に従って光導波路をエツチングによ
り形成した場合には、第3図(a)のように極めて急峻
なプロファイルで形成されるが、従来法によれば同図(
b)にみられるように断面にだれ21がみられ、これは
伝送損失の増大を招く原因となる。
That is, the first problem is that by forming the optical waveguide or, in the second embodiment, forming the groove for the optical waveguide, by a specific dry etching method, the polymer layer for the optical waveguide is exposed to ultraviolet rays. This makes it possible to completely avoid the occurrence of defects such as coloring, and to avoid the occurrence of droop at the interface between the optical waveguide and its surrounding environment. Regarding this interface, as shown in the attached FIG. 3, when an optical waveguide is formed by etching according to the method of the present invention, it is formed with an extremely steep profile as shown in FIG. According to the law, the same figure (
As shown in b), a sag 21 is seen in the cross section, which causes an increase in transmission loss.

更に、本発明の方法においては、コア部とクラッド部の
高分子材料を夫々独立に選択できることから、これらの
間の屈折率差は自由に設計することができ、また十分な
屈折率差を与えることができる。
Furthermore, in the method of the present invention, since the polymer materials for the core part and the cladding part can be selected independently, the refractive index difference between them can be freely designed, and a sufficient refractive index difference can be provided. be able to.

以上のことから、本発明の方法によれば低伝送損失かつ
高屈折率差の光導波路を有利に製造することができ、そ
の結果光通信システム、光情報処理の多様化を図り、か
つ高度化することが可能となる。
From the above, according to the method of the present invention, optical waveguides with low transmission loss and high refractive index difference can be advantageously manufactured, and as a result, optical communication systems and optical information processing can be diversified and advanced. It becomes possible to do so.

実施例 以下、実施例に基き本発明の方法を更に具体的に説明す
ると共に、その奏する効果を実証する。
EXAMPLES Hereinafter, the method of the present invention will be explained in more detail based on examples, and the effects thereof will be demonstrated.

ただし、本発明の範囲は以下の実施例により何等限定さ
れない。
However, the scope of the present invention is not limited in any way by the following examples.

実施例1 基板としてガラスを用い、その上に厚さ50μmでPM
MAを塗布した。ついで、5102をプラズマCVD法
で0.2μm厚堆積し、更にフォトレジスト(AZ13
50Jニジプレイ社)を塗布し、マスクを介して紫外線
で露光し、現像してレジストパターンを形成した。この
レジストパターンをマスクとしてS+02Fiをプラズ
マエツチングによりエツチングしてレジスト開口部のS
i02層を除去した。このレジストパターンを除去し、
SiO2パターンをマスクとして02ガスを用いる反応
性イオンエツチングにより光導波路部分以外のPMMA
層を除去した。Si O2のパターンをフッ化水素酸系
のエツチング液で除去し、次いで残されたPMMA層が
完全に覆われるようにクラッド層としてのへキサメチル
ジオキサンを厚さ10μmでプラズマCVD法により形
成し、本発明に従う光導波路部品を作製した。
Example 1 Glass was used as a substrate, and PM was deposited on it with a thickness of 50 μm.
MA was applied. Next, 5102 was deposited to a thickness of 0.2 μm using the plasma CVD method, and a photoresist (AZ13
50J Nijiplay Co., Ltd.) was applied, exposed to ultraviolet light through a mask, and developed to form a resist pattern. Using this resist pattern as a mask, S+02Fi is etched by plasma etching to form the resist opening S.
The i02 layer was removed. Remove this resist pattern,
PMMA other than the optical waveguide portion was removed by reactive ion etching using 02 gas using the SiO2 pattern as a mask.
layer removed. The SiO2 pattern was removed using a hydrofluoric acid-based etching solution, and then a hexamethyldioxane cladding layer was formed to a thickness of 10 μm by plasma CVD so that the remaining PMMA layer was completely covered. An optical waveguide component according to the present invention was manufactured.

同様にして、低伝送損失のエポキシ樹脂、ウレタン樹脂
を用いて光導波路の作製を行った。
Similarly, optical waveguides were fabricated using epoxy resin and urethane resin with low transmission loss.

このようにして、屈折率変化△n(0く△n≦5%)で
、伝送損失0.1〜0.3dB / cmの実用化可能
な(優れた性質を有する光導波路が得られた。
In this way, an optical waveguide with excellent properties that can be put to practical use with a transmission loss of 0.1 to 0.3 dB/cm was obtained with a refractive index change Δn (0△n≦5%).

発明の効果 以上詳しく説明したように、本発明の方法によれば以下
に示すような各種の効果を達成することができ、低伝送
損失かつ屈折率変化の大きな、実用化し得る光導波路を
提供することができる。
Effects of the Invention As explained in detail above, the method of the present invention can achieve various effects as shown below, and provides a practical optical waveguide with low transmission loss and large refractive index change. be able to.

(i)  低伝送損失の高分子材料で光導波路を構成し
ているので、高性能化を図ることができる。
(i) Since the optical waveguide is made of a polymer material with low transmission loss, high performance can be achieved.

(11)光導波路を構成する高分子材料層のエツチング
を、イオンエツチング等により行っているので、急峻な
プロファイルの光導波路が得られる。
(11) Since the polymer material layer constituting the optical waveguide is etched by ion etching or the like, an optical waveguide with a steep profile can be obtained.

即ち、断面は第3図(a)に示すように垂直であり、従
来の如く定在波効果によるだれ(第3図ら)参照)はな
くなり、結果としてコアークラッド界面での伝送損失を
大巾に軽減できる。
In other words, the cross section is vertical as shown in Figure 3 (a), and the sag due to the standing wave effect (see Figure 3, etc.), which is conventional, is eliminated, and as a result, the transmission loss at the core-clad interface is greatly reduced. It can be reduced.

<1ii)  コア部およびクラッド部の高分子材料を
夫々独立に選択できるので、これらの間の屈折率差を自
由に設計できる。
<1ii) Since the polymer materials for the core portion and the cladding portion can be selected independently, the refractive index difference between them can be freely designed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)〜(社)は本発明の光導波路の形成方法を
説明するための一連の工程を模式的に示した図であり、 第2図(a)〜(d)は従来の高分子導波路の形成方法
を説明するための第1図と同様な一連の工程を示す図で
あり、 第3図(a)およびら)は夫々本発明の方法および従来
演により得た光導波路のコアークラッド界面の状態を模
式的に示す断面図である。 (主な参照番号) 1 ・・・基板、 2 ・・・低屈折率モノマー含有フィルム、3.14・
・・マスク、 4 ・・・表面クラッド、 11.11’・・・第1高分子材料層、12.12″・
・・無機材料層、 13、 13’  ・・・ レジスト、15・・・表面
クラッド層(第2高分子材料層)、20・・・光導波路
、 21・・・だれ
FIGS. 1(a) to 1(a) are diagrams schematically showing a series of steps for explaining the method for forming an optical waveguide of the present invention, and FIGS. 3(a) and 3(a) are diagrams showing a series of steps similar to FIG. 1 for explaining the method for forming a polymer waveguide, and FIGS. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the state of the core-clad interface. (Main reference numbers) 1...Substrate, 2...Low refractive index monomer-containing film, 3.14.
...Mask, 4...Surface cladding, 11.11'...First polymer material layer, 12.12".
...Inorganic material layer, 13, 13'... Resist, 15... Surface cladding layer (second polymer material layer), 20... Optical waveguide, 21... Who

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基板上に高屈折率の高分子材料を塗布し、その上
に無機材料層を設け、該無機材料層に所定のパターンを
フォトエッチングにより形成し、得られるパターンをマ
スクとして該高分子材料層をエッチングして光導波路を
得、上記マスクパターンの除去後表面クラッド層を設け
ることを特徴とする高分子光導波路の製造方法。
(1) Coat a high refractive index polymer material on a substrate, provide an inorganic material layer thereon, form a predetermined pattern on the inorganic material layer by photo-etching, and use the resulting pattern as a mask to make the polymer material A method for manufacturing a polymer optical waveguide, comprising etching a material layer to obtain an optical waveguide, and providing a surface cladding layer after removing the mask pattern.
(2)上記高分子材料層のエッチングを反応性イオンエ
ッチングまたはイオンエッチング法で行うことを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の高分子光導波路の製造
方法。
(2) The method for manufacturing a polymer optical waveguide according to claim 1, wherein the etching of the polymer material layer is performed by reactive ion etching or ion etching.
(3)上記高分子材料がポリメチルメタクリレート、エ
ポキシ樹脂、ウレタン樹脂からなる群から選ばれる1種
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項または第
2項に記載の高分子光導波路の製造方法。
(3) The polymer optical waveguide according to claim 1 or 2, wherein the polymer material is one selected from the group consisting of polymethyl methacrylate, epoxy resin, and urethane resin. manufacturing method.
(4)上記表面クラッド層がシリコン樹脂、フッ化ビニ
リデン系ポリマー、スチレン系ポリマー、アクリル酸系
ポリマー、ビニルアセタール系ポリマー、アクリロニト
リル系ポリマー、ブタジエン系ポリマーおよびポリエス
テルからなる群から選ばれる1種であることを特徴とす
る特許請求の範囲第1〜3項のいずれか1項に記載の高
分子光導波路の製造方法。
(4) The surface cladding layer is one type selected from the group consisting of silicone resin, vinylidene fluoride polymer, styrene polymer, acrylic acid polymer, vinyl acetal polymer, acrylonitrile polymer, butadiene polymer, and polyester. A method for manufacturing a polymer optical waveguide according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
(5)上記無機材料がSiO_2、Si_3N_4また
はTiであることを特徴とする特許請求の範囲第1〜4
項のいずれか1項に記載の高分子光導波路の製造方法。
(5) Claims 1 to 4, characterized in that the inorganic material is SiO_2, Si_3N_4, or Ti.
A method for manufacturing a polymer optical waveguide according to any one of Items 1 to 9.
(6)基板上に低屈折率の高分子材料を塗布し、その上
に無機材料の薄膜を設け、これをフォトエッチングによ
り所定のパターンに形成し、該パターンをマスクとして
上記高分子層をエッチングして光導波路用溝を形成し、
該無機材料のマスクパターンを除去した後、高屈折率高
分子材料層を設け、必要ならばエッチバックにより低屈
折率高分子層上の高屈折率高分子を除去した後表面クラ
ッド層を設けることを特徴とする高分子光導波路の製造
方法。
(6) Coat a polymer material with a low refractive index on a substrate, provide a thin film of an inorganic material on it, form this into a predetermined pattern by photo-etching, and use the pattern as a mask to etch the polymer layer. to form an optical waveguide groove,
After removing the mask pattern of the inorganic material, a high refractive index polymer material layer is provided, and if necessary, after removing the high refractive index polymer on the low refractive index polymer layer by etchback, a surface cladding layer is provided. A method for manufacturing a polymer optical waveguide characterized by:
(7)上記低屈折率高分子層のエッチングおよび高屈折
率高分子のエッチバックを、反応性イオンエッチングま
たはイオンエッチング法により実施することを特徴とす
る特許請求の範囲第6項に記載の高分子光導波路の製造
方法。
(7) The etching of the low refractive index polymer layer and the etching back of the high refractive index polymer are carried out by reactive ion etching or ion etching. Method for manufacturing molecular optical waveguide.
(8)上記低屈折率高分子および表面クラッド層がシリ
コン樹脂、フッ化ビニリデン系ポリマー、スチレン系ポ
リマー、アクリル酸系ポリマー、ビニルアセタール系ポ
リマー、アクリロニトリル系ポリマー、ブタジエン系ポ
リマー、およびポリエステルからなる群から選ばれる1
種である特許請求の範囲第6項または第7項に記載の高
分子光導波路の製造方法。
(8) The group in which the low refractive index polymer and surface cladding layer are silicone resins, vinylidene fluoride polymers, styrene polymers, acrylic acid polymers, vinyl acetal polymers, acrylonitrile polymers, butadiene polymers, and polyesters. 1 selected from
A method for manufacturing a polymer optical waveguide according to claim 6 or 7, which is a seed.
(9)上記高屈折率高分子がポリメチルメタクリレート
、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂からなる群から選ばれる
ことを特徴とする特許請求の範囲第6〜8項のいずれか
1項に記載の高分子光導波路の製造方法。
(9) The polymer light guide according to any one of claims 6 to 8, wherein the high refractive index polymer is selected from the group consisting of polymethyl methacrylate, epoxy resin, and urethane resin. Method of manufacturing wave channels.
(10)上記無機材料がSiO_2、Si_3N_4ま
たはTiであることを特徴とする特許請求の範囲第6〜
9項のいずれか1項に記載の高分子光導波路の製造方法
(10) Claims 6 to 6, wherein the inorganic material is SiO_2, Si_3N_4 or Ti.
9. The method for manufacturing a polymer optical waveguide according to any one of Item 9.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06208031A (en) * 1992-11-26 1994-07-26 Koninkl Ptt Nederland Nv Manufacture of sharp waveguide branch of integrated optical component
JP2006501523A (en) * 2002-10-03 2006-01-12 ルーメラ・コーポレーション Polymer microstructure and method of manufacturing polymer waveguide

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