JPWO2012039392A1 - Optical waveguide and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
光導波路は、コア層とその各面に設けられたクラッド層とを有しており、コア層には、並列する2つのコア部と、並列する3つの側面クラッド部とが交互に設けられている。そして、光導波路は、その一端のコア部CH1に光信号を入射したとき、光導波路の他端の側面クラッド部CL2において観測される漏出光の強度が、コア部CH2において観測される漏出光の強度より大きくなるよう構成されている。すなわち、このときの他端の端面の位置に対する出射光の強度分布は、コア部CH1および側面クラッド部CL2においてそれぞれ極大値を観測し、コア部CH2において極小値を観測するような分布になっている。The optical waveguide has a core layer and a clad layer provided on each surface thereof, and the core layer is provided with two parallel core portions and three parallel side clad portions provided alternately. Yes. When the optical waveguide is incident on the core portion CH1 at one end thereof, the intensity of the leaked light observed at the side clad portion CL2 at the other end of the optical waveguide is such that the leaked light observed at the core portion CH2 is observed. It is comprised so that it may become larger than intensity | strength. That is, the intensity distribution of the emitted light with respect to the position of the end face at the other end at this time is such a distribution that a maximum value is observed in each of the core part CH1 and the side cladding part CL2, and a minimum value is observed in the core part CH2. Yes.
Description
本発明は、光導波路および電子機器に関するものである。 The present invention relates to an optical waveguide and an electronic device.
近年、情報化の波とともに、大容量の情報を高速で通信可能な広帯域回線(ブロードバンド)の普及が進んでいる。また、これらの広帯域回線に情報を伝送する装置として、ルーター装置、WDM(Wavelength Division Multiplexing)装置等の伝送装置が用いられている。これらの伝送装置内には、LSIのような演算素子、メモリーのような記憶素子等が組み合わされた信号処理基板が多数設置されており、各回線の相互接続を担っている。 In recent years, with the wave of computerization, wideband lines (broadband) capable of communicating a large amount of information at high speed have been spreading. Also, as devices for transmitting information to these broadband lines, transmission devices such as router devices and WDM (Wavelength Division Multiplexing) devices are used. In these transmission apparatuses, a large number of signal processing boards in which arithmetic elements such as LSIs and storage elements such as memories are combined are installed, and each line is interconnected.
各信号処理基板には、演算素子や記憶素子等が電気配線で接続された回路が構築されているが、近年、処理する情報量の増大に伴って、各基板では、極めて高いスループットで情報を伝送することが要求されている。しかしながら、情報伝送の高速化に伴い、クロストークや高周波ノイズの発生、電気信号の劣化等の問題が顕在化しつつある。このため、電気配線がボトルネックとなって、信号処理基板のスループットの向上が困難になっている。また、同様の課題は、スーパーコンピューターや大規模サーバー等でも顕在化しつつある。 Each signal processing board has a circuit in which arithmetic elements, storage elements, etc. are connected by electrical wiring. However, with the increase in the amount of information to be processed in recent years, each board has a very high throughput. It is required to transmit. However, with the speeding up of information transmission, problems such as generation of crosstalk and high frequency noise and deterioration of electric signals are becoming apparent. For this reason, electrical wiring becomes a bottleneck, making it difficult to improve the throughput of the signal processing board. Similar problems are also becoming apparent in supercomputers and large-scale servers.
一方、光搬送波を使用してデータを移送する光通信技術が開発され、近年、この光搬送波を、一地点から他地点に導くための手段として、光導波路が普及しつつある。この光導波路は、線状のコア部と、その周囲を覆うように設けられたクラッド部とを有している。コア部は、光搬送波の光に対して実質的に透明な材料によって構成され、クラッド部は、コア部より屈折率が低い材料によって構成されている。 On the other hand, an optical communication technique for transferring data using an optical carrier wave has been developed, and in recent years, an optical waveguide is becoming popular as a means for guiding the optical carrier wave from one point to another point. This optical waveguide has a linear core part and a clad part provided so as to cover the periphery thereof. The core part is made of a material that is substantially transparent to the light of the optical carrier wave, and the cladding part is made of a material having a refractive index lower than that of the core part.
光導波路では、コア部の一端から導入された光が、クラッド部との境界で反射しながら他端に搬送される。光導波路の入射側には、半導体レーザー等の発光素子が配置され、出射側には、フォトダイオード等の受光素子が配置される。発光素子から入射された光は光導波路を伝搬し、受光素子により受光され、受光した光の明滅パターンもしくはその強弱パターンに基づいて通信を行う。 In the optical waveguide, light introduced from one end of the core portion is conveyed to the other end while being reflected at the boundary with the cladding portion. A light emitting element such as a semiconductor laser is disposed on the incident side of the optical waveguide, and a light receiving element such as a photodiode is disposed on the emission side. Light incident from the light emitting element propagates through the optical waveguide, is received by the light receiving element, and performs communication based on the flickering pattern of the received light or its intensity pattern.
このような光導波路で信号処理基板内の電気配線を置き換えることにより、前述したような電気配線の問題が解消され、信号処理基板のさらなる高スループット化が可能になると期待されている。 By replacing the electric wiring in the signal processing board with such an optical waveguide, it is expected that the problem of the electric wiring as described above is solved and the signal processing board can be further increased in throughput.
また、最近では光導波路に対する大容量化の要求が強くなっており、さらなる多チャンネル化および高密度化が求められている。多チャンネル化および高密度化が進むと、チャンネル(コア部)のピッチがより狭くなり、それに伴って、クロストーク(1つのチャンネルからの漏洩光が隣り合うチャンネルに混信すること)の発生が大きな課題となっている。 In recent years, there has been a strong demand for an optical waveguide with a large capacity, and further multi-channel and higher density have been demanded. As the number of channels increases and the density increases, the pitch of the channels (core part) becomes narrower, and along with this, the occurrence of crosstalk (the leakage light from one channel interferes with the adjacent channels) increases. It has become a challenge.
本発明の目的は、隣り合うチャンネル間における混信(クロストーク)を抑制し得る光導波路、およびかかる光導波路を備える電子機器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an optical waveguide capable of suppressing interference (crosstalk) between adjacent channels, and an electronic apparatus including the optical waveguide.
このような目的は、下記(1)〜(9)の本発明により達成される。
(1) 並列する複数のコア部と、該各コア部の少なくとも両側面に隣接するクラッド部と、を有する光導波路であって、
前記複数のコア部のうち、所望の1つをコア部CH1、該コア部CH1に隣り合うものをコア部CH2とし、
前記複数のクラッド部のうち、前記コア部CH1と前記コア部CH2との間に位置するものをクラッド部CL1、前記コア部CH2の前記クラッド部CL1とは反対側に位置するものをクラッド部CL2としたとき、
当該光導波路の一端の前記コア部CH1に光信号を入射し、他端の前記クラッド部CL2において観測される前記光信号が漏出した漏出光の強度が、前記コア部CH2において観測される前記漏出光の強度より大きくなるよう構成されていることを特徴とする光導波路。Such an object is achieved by the present inventions (1) to (9) below.
(1) An optical waveguide having a plurality of parallel core portions and a clad portion adjacent to at least both side surfaces of each core portion,
Among the plurality of core portions, a desired one is a core portion CH1, a portion adjacent to the core portion CH1 is a core portion CH2, and
Among the plurality of clad parts, a clad part CL1 is located between the core part CH1 and the core part CH2, and a clad part CL2 is located on the opposite side of the core part CH2 from the clad part CL1. When
An intensity of the leaked light that has entered the core part CH1 at one end of the optical waveguide and leaked from the optical signal observed at the clad part CL2 at the other end is observed at the core part CH2. An optical waveguide characterized by being configured to be larger than the intensity of light.
(2) 当該光導波路の他端の端面において観測される出射光について、前記端面の位置に対する強度分布は、前記クラッド部CL2に極大値を有し、該極大値より小さい極小値を前記コア部CH2に有する上記(1)に記載の光導波路。 (2) For the outgoing light observed at the end face of the other end of the optical waveguide, the intensity distribution with respect to the position of the end face has a maximum value in the clad portion CL2, and sets a minimum value smaller than the maximum value to the core portion. The optical waveguide according to (1), which is included in CH2.
(3) 前記クラッド部CL2における前記極大値と、前記コア部CH2における前記極小値との強度差は、3〜20dBである上記(2)に記載の光導波路。 (3) The optical waveguide according to (2), wherein an intensity difference between the maximum value in the cladding portion CL2 and the minimum value in the core portion CH2 is 3 to 20 dB.
(4) 前記クラッド部CL2における前記極大値は、前記CH1において観測される前記光信号の強度に対して−60〜−20dBである上記(2)または(3)に記載の光導波路。 (4) The optical waveguide according to (2) or (3), wherein the maximum value in the cladding part CL2 is −60 to −20 dB with respect to the intensity of the optical signal observed in the CH1.
(5) 前記クラッド部CL2における前記極大値と前記コア部CH2における前記極小値との強度差をg1とし、前記コア部CH1において観測される前記光信号の強度と前記コア部CH2における前記極小値との強度差をg2としたとき、g1/g2が0.05〜0.5の関係を満足する上記(2)ないし(4)のいずれかに記載の光導波路。 (5) An intensity difference between the maximum value in the clad part CL2 and the minimum value in the core part CH2 is g1, and the intensity of the optical signal observed in the core part CH1 and the minimum value in the core part CH2 The optical waveguide according to any one of (2) to (4), wherein g1 / g2 satisfies a relationship of 0.05 to 0.5, where g2 is a difference in strength with respect to.
(6) 前記出射光の強度分布は、前記端面の位置に対して強度が連続的に変化している上記(2)ないし(5)のいずれかに記載の光導波路。 (6) The optical waveguide according to any one of (2) to (5), wherein the intensity distribution of the emitted light is continuously changing with respect to the position of the end face.
(7) 前記各コア部の幅は、それぞれ20〜200μmである上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の光導波路。 (7) The optical waveguide according to any one of (1) to (6), wherein a width of each core portion is 20 to 200 μm.
(8) 第1クラッド層と、
前記第1クラッド層上に設けられ、層内に、第1コア部CH1、第1クラッド部CL1、第2コア部CH2、および第2クラッド部CL2がこの順番で形成されたコア層と、
前記コア層上に設けられた第2クラッド層と、
を有する光導波路であって、
当該光導波路の一端の前記第1コア部CH1に入射された光が、他端から出射光として出射するとき、
前記第1コア部CH1、前記第1クラッド部CL1、前記第2コア部CH2、および前記第2クラッド部CL2に亘る領域で得られる前記出射光の強度分布において、前記第2コア部CH2における前記出射光の強度が、前記第2クラッド部CL2における前記出射光の強度よりも小さくなるよう構成されていることを特徴とする光導波路。(8) a first cladding layer;
A core layer provided on the first clad layer, in which a first core portion CH1, a first clad portion CL1, a second core portion CH2, and a second clad portion CL2 are formed in this order;
A second cladding layer provided on the core layer;
An optical waveguide having
When light incident on the first core portion CH1 at one end of the optical waveguide exits from the other end as outgoing light,
In the intensity distribution of the emitted light obtained in the region extending over the first core part CH1, the first cladding part CL1, the second core part CH2, and the second cladding part CL2, the second core part CH2 An optical waveguide characterized in that the intensity of the emitted light is smaller than the intensity of the emitted light in the second cladding part CL2.
(9) 上記(1)ないし(8)のいずれかに記載の光導波路を備えることを特徴とする電子機器。 (9) An electronic apparatus comprising the optical waveguide according to any one of (1) to (8).
本発明によれば、隣り合うチャンネル間における混信(クロストーク)を抑制し得る光導波路が得られる。
また、このような光導波路を用いることにより、信頼性の高い電子機器が得られる。According to the present invention, an optical waveguide that can suppress crosstalk between adjacent channels can be obtained.
Further, by using such an optical waveguide, a highly reliable electronic device can be obtained.
以下、本発明の光導波路および電子機器について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
<光導波路>
まず、本発明の光導波路について説明する。Hereinafter, the optical waveguide and the electronic device of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
<Optical waveguide>
First, the optical waveguide of the present invention will be described.
図1は、本発明の光導波路の実施形態を示す(一部切り欠いて、および透過して示す)斜視図、図2は、図1に示す光導波路のコア部の1つに光を入射したときの出射光の強度分布の一例を示す図である。なお、以下の説明では、図1中の上側を「上」、下側を「下」という。また、図1は、層の厚さ方向(各図の上下方向)が誇張して描かれている。 FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an optical waveguide according to the present invention (partially cut out and shown through), and FIG. 2 shows light incident on one of core portions of the optical waveguide shown in FIG. It is a figure which shows an example of intensity distribution of the emitted light at the time of doing. In the following description, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”. In FIG. 1, the thickness direction of the layers (the vertical direction in each figure) is exaggerated.
図1に示す光導波路1は、一方の端部から他方の端部に光信号を伝送する光配線として機能する。 The optical waveguide 1 shown in FIG. 1 functions as an optical wiring that transmits an optical signal from one end to the other end.
以下、光導波路1の各部について詳述する。
光導波路1は、図1中の下側からクラッド層(第1クラッド層)11、コア層13およびクラッド層(第2クラッド層)12をこの順で積層してなるものである。
後述する光導波路1によれば、隣り合うチャンネル間における混信(クロストーク)が抑制され、さらなる多チャンネル化および高密度化が図ることができる。Hereinafter, each part of the optical waveguide 1 will be described in detail.
The optical waveguide 1 is formed by laminating a clad layer (first clad layer) 11, a
According to the optical waveguide 1 described later, interference (crosstalk) between adjacent channels is suppressed, and further multichanneling and higher density can be achieved.
また、本実施形態に係る光導波路1は、高い光伝送特性を有するものとなる(第1の効果)
本実施形態に係る光導波路1は、幅方向(層内方向)において後述するような屈折率分布Wを有している。この屈折率分布Wには、第1の極大値を挟んで極小値が位置するため、コア部とクラッド部との間に大きな屈折率差が形成される。これにより、コア部からは光が漏れ難くなる。また、クラッド部には第1の極大値より小さい第2の極大値が位置するため、たとえコア部から光が漏れ出したとしても、その漏出光はクラッド部の第2の極大値に閉じ込められる。これにより、幅方向に隣接するコア部の間のクロストークが抑制される。Moreover, the optical waveguide 1 according to the present embodiment has high optical transmission characteristics (first effect).
The optical waveguide 1 according to the present embodiment has a refractive index distribution W as described later in the width direction (in-layer direction). In this refractive index distribution W, since the minimum value is located across the first maximum value, a large refractive index difference is formed between the core portion and the cladding portion. Thereby, it becomes difficult for light to leak from a core part. In addition, since the second maximum value smaller than the first maximum value is located in the cladding part, even if light leaks from the core part, the leaked light is confined to the second maximum value of the cladding part. . Thereby, crosstalk between core parts adjacent in the width direction is suppressed.
また、本実施形態に係る光導波路1は、厚さ方向(層間方向)においても後述するような屈折率分布Tを有している。この屈折率分布Tには、極大値と極小値が交互に並び、かつ極大値については第1の極大値とそれより小さい第2の極大値が交互に並ぶという分布(W型の分布)になっている。このような分布になっていると、コア部における光閉じ込め効果は、ステップインデックス(SI)型のそれに比べて非常に優れたものとなる。その結果、光伝送損失の発生が効果的に抑制され、高い光伝送特性を実現できる。この理由は必ずしも明らかではないが、W型の屈折率分布により、コア部からの光の浸み出しが効果的に抑制されるためと考えられる。 Further, the optical waveguide 1 according to the present embodiment has a refractive index distribution T as described later in the thickness direction (interlayer direction). In this refractive index distribution T, a maximum value and a minimum value are alternately arranged, and for the maximum value, a first maximum value and a smaller second maximum value are alternately arranged (W-type distribution). It has become. With such a distribution, the light confinement effect in the core portion is much superior to that of the step index (SI) type. As a result, generation of optical transmission loss is effectively suppressed, and high optical transmission characteristics can be realized. The reason for this is not necessarily clear, but it is considered that light penetration from the core portion is effectively suppressed by the W-type refractive index distribution.
また、本実施形態に係る光導波路1では、W型の屈折率分布Tに基づき、クラッド層にも一定の光閉じこめ効果が得られる(第2の効果)。したがって、光導波路1では、幅方向において漏出した光をクラッド部に閉じ込めるだけでなく、厚さ方向において漏出した光をクラッド層に閉じ込めることもできる。これにより、幅方向と厚さ方向の双方においてクロストークを確実に抑制することができる。 Further, in the optical waveguide 1 according to the present embodiment, a certain light confinement effect is obtained also in the cladding layer based on the W-type refractive index distribution T (second effect). Therefore, in the optical waveguide 1, not only the light leaked in the width direction but also the light leaked in the thickness direction can be confined in the clad layer. Thereby, crosstalk can be reliably suppressed in both the width direction and the thickness direction.
また、本実施形態に係る光導波路1は、設計の自由度が高い(第3の効果)。
本実施形態に係る光導波路1は、例えばフィルムを積層して形成されるが、このうちクラッド層の厚さはコア層の厚さとの関係で任意に決定することができる。しかも厚さを厳密に制御することができるので、光結合損失の低減といった効果を最大化することができる。さらに、光導波路1を折り曲げた際には、折り曲げ部の内側には圧縮力が、外側には引張力がそれぞれ加わるが、それに伴って屈折率が不本意に変化してしまうことがある。光導波路1では、このような折り曲げを踏まえ、コア層を挟むクラッド層の厚さを異ならせる設計を容易に行うことができる。Moreover, the optical waveguide 1 according to the present embodiment has a high degree of design freedom (third effect).
The optical waveguide 1 according to the present embodiment is formed by laminating films, for example. Among these, the thickness of the cladding layer can be arbitrarily determined in relation to the thickness of the core layer. Moreover, since the thickness can be strictly controlled, the effect of reducing the optical coupling loss can be maximized. Furthermore, when the optical waveguide 1 is bent, a compressive force is applied to the inner side of the bent portion and a tensile force is applied to the outer side, and the refractive index may change unintentionally accordingly. The optical waveguide 1 can be easily designed with different thicknesses of the clad layers sandwiching the core layer in consideration of such bending.
(コア層)
このうち、コア層13には、幅方向において並列した2つのコア部14と、各コア部14を挟むように並列した3つの側面クラッド部15と、が形成されている。なお、図1に示す各コア部14には密なドットを付し、各側面クラッド部15には疎なドットを付している。(Core layer)
Among these, the
より詳しくは、図1に示すコア層13には、並列する2つのコア部141(第1コア部CH1)、142(第2コア部CH2)と、並列する3つの側面クラッド部151、152(第1クラッド部CL1)、153(第2クラッド部CL2)とが交互に設けられている。これにより、各コア部141、142は、それぞれ、各側面クラッド部151、152、153および各クラッド層11、12で囲まれた状態となる。ここで、これらのコア部141、142の屈折率は、側面クラッド部151、152、153の屈折率および各クラッド層11、12の屈折率よりそれぞれ高くなっているので、各コア部141、142と各側面クラッド部151、152、153や各クラッド層11、12との界面において光の反射を生じさせることができる。そして、コア部14の一方の端部に入射された光を、コア部14とクラッド部(各クラッド層11、12および各側面クラッド部15)との界面で反射させながら他方に伝搬させることにより、コア部14の他方の端部から取り出すことができる。
More specifically, the
なお、図1に示すコア部14は、その横断面形状が正方形または長方形のような四角形(矩形)をなしているが、この形状は特に限定されず、例えば、真円、楕円形、長円形等の円形、三角形、五角形、六角形等の多角形であってもよい。
The
また、コア部14の幅および高さ(コア層13の厚さ)は、特に限定されないが、それぞれ、20〜200μm程度であるのが好ましく、25〜100μm程度であるのがより好ましく、30〜70μm程度であるのがさらに好ましい。 The width and height of the core part 14 (thickness of the core layer 13) are not particularly limited, but are preferably about 20 to 200 μm, more preferably about 25 to 100 μm, and 30 to 30 μm, respectively. More preferably, it is about 70 μm.
ここで、図1に示す光導波路1の複数のコア部141、142のうち、所望の1つの一方の端部に光を入射し、他方の端部における出射光の強度分布P1を取得したとき、その強度分布は特徴的な分布を示す。
Here, when light is incident on one desired end portion of the plurality of
図2は、図1に示す光導波路1のコア部141に光を入射したときの出射光の強度分布P1を示す図であって、横軸にコア層13の出射側端面の幅方向の位置をとり、縦軸に出射光の強度をとったときの強度分布の一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the intensity distribution P1 of the emitted light when light is incident on the
コア部141(CH1)に光を入射すると、出射光の強度は、コア部141の出射端の中心部において最も大きくなる。そして、コア部141の中心部から離れるにつれて出射光の強度は小さくなるが、コア部141に隣り合うコア部142(CH2)において局所的に小さな値をとる。すなわち、この場合の出射光の強度分布P1は、コア部141(CH1)の出射端の中心部において極大値Pm1をとり、コア部142(CH2)において極小値Ps1をとる。出射光がこのような強度分布を有する光導波路1によれば、コア部141を伝搬する光の完全なる漏出は防止できないものの、その漏出光がコア部142に集まるのを抑制しているため、漏出光がコア部142に混信する「クロストーク」を確実に抑制することができる。その結果、光導波路1は、多チャンネル化および高密度化によってもクロストークの発生を確実に防止し得るものとなる。
When light is incident on the core portion 141 (CH1), the intensity of the emitted light is highest at the central portion of the emission end of the
なお、従来の光導波路では、光を入射するコア部に隣り合うコア部において、出射光の強度分布P1が極小値をとることはなく、むしろ極大値をとっていた。この極大値がすなわちクロストークであり、隣り合うコア部においては、本来このコア部を伝搬する光信号にクロストークの光信号が混信していた。このような光信号の混信は、光導波路における光通信の品質を著しく低下させ、問題となっていた。 In the conventional optical waveguide, the intensity distribution P1 of the emitted light does not take the minimum value in the core portion adjacent to the core portion where the light is incident, but rather takes the maximum value. This local maximum value is crosstalk, and in the adjacent core portions, the crosstalk optical signal originally interferes with the optical signal propagating through the core portion. Such interference of optical signals has been a problem because it significantly deteriorated the quality of optical communication in the optical waveguide.
これに対し、本発明の光導波路では、前述したように隣り合うコア部142(CH2)において出射光の強度分布P1が極小値Ps1をとるため、上述したようなクロストークが抑制されるのである。その結果、本発明によれば、高品質の光通信を実現し得る光導波路1が得られる。 On the other hand, in the optical waveguide of the present invention, as described above, the intensity distribution P1 of the emitted light takes the minimum value Ps1 in the adjacent core portion 142 (CH2), and thus the crosstalk as described above is suppressed. . As a result, according to the present invention, the optical waveguide 1 capable of realizing high-quality optical communication is obtained.
また、上述したような出射光の強度分布P1を示す光導波路1によれば、上述したようにクロストークが抑制される他、伝搬損失およびパルス信号の鈍りが抑制されるという利点もある。 Moreover, according to the optical waveguide 1 showing the intensity distribution P1 of the emitted light as described above, there is an advantage that the propagation loss and the blunting of the pulse signal are suppressed in addition to the suppression of the crosstalk as described above.
また、この出射光の強度分布P1では、コア部141(CH1)の漏出光がコア部142(CH2)に集まらず、代わりにコア部142に隣接し、コア部142とは反対側に位置する側面クラッド部153(CL2)に集まったことを反映した分布になっているのが好ましい。すなわち、出射光の強度分布P1は、前述したようにコア部142(CH2)において極小値Ps1をとり、側面クラッド部153(CL2)において極大値Pm2をとる分布であるのが好ましい。このような出射光の強度分布P1を有する光導波路1は、完全には防ぎ切れないコア部141からの漏出光を、あえて側面クラッド部153に集めることにより、結果的に、コア部142における漏出光の集中を防止することができる。その結果、クロストークをより確実に抑制し得る光導波路1が得られる。
Further, in the intensity distribution P1 of the emitted light, the leakage light of the core part 141 (CH1) is not collected in the core part 142 (CH2), but instead is adjacent to the
なおこの場合、側面クラッド部153(CL2)における極大値Pm2と、コア部142(CH2)における極小値Ps1との強度差は、前述したコア部141(CH1)における極大値Pm1を基準としたとき、3〜20dB程度であるの好ましく、5〜15dB程度であるのがより好ましい。極大値Pm2と極小値Ps1との強度差が前記範囲内であれば、コア部142におけるクロストークの発生が確実に防止されることになるので、光導波路1は、より高品質の光通信を行い得るものとなる。
In this case, the difference in intensity between the maximum value Pm2 in the side clad part 153 (CL2) and the minimum value Ps1 in the core part 142 (CH2) is based on the maximum value Pm1 in the core part 141 (CH1) described above. , Preferably about 3 to 20 dB, more preferably about 5 to 15 dB. If the difference in intensity between the maximum value Pm2 and the minimum value Ps1 is within the above range, the occurrence of crosstalk in the
また、側面クラッド部153(CL2)における極大値Pm2は、コア部141における極大値Pm1に対して−60〜−20dB程度であるのが好ましく、−50〜−30dB程度であるのがより好ましい。極大値Pm2の強度が前記範囲内であれば、極大値Pm2の強度に応じて極小値Ps1の強度が最適化され、コア部142におけるクロストークの発生がより確実に防止される。なお、極大値Pm2の強度が前記下限値未満である場合、側面クラッド部153に漏出光を集めるという前述した作用が不十分となり、クロストークの発生を十分に抑制することができないおそれがあり、一方、極大値Pm2の強度が前記上限値を上回る場合、側面クラッド部153に必要以上の漏出光が集まり、出射側端部においてコア部141、142と受光素子との正常な光結合が妨げられるおそれがある。
Further, the local maximum value Pm2 in the side clad part 153 (CL2) is preferably about −60 to −20 dB, more preferably about −50 to −30 dB with respect to the local maximum value Pm1 in the
また、側面クラッド部153(CL2)における極大値Pm2とコア部142(CH2)における極小値Ps1との強度差をg1とし、コア部141(CH1)において観測される光信号の強度とコア部142(CH2)における極小値Ps1との強度差をg2としたとき、g1/g2が0.05〜0.5の関係を満足するのが好ましく、0.1〜0.4の関係を満足するのがより好ましい。これにより、伝送損失の低減およびパルス信号の鈍りの低減と、クロストークの抑制とをより確実に両立することができる。なお、g1/g2が前記下限値を下回る場合、極大値Pm2の高さが低過ぎるため、クロストークを十分に抑制することができないおそれがある。一方、g1/g2が前記上限値を上回る場合、側面クラッド部153に必要以上の漏出光が集まり、出射側端部においてコア部141、142と受光素子との正常な光結合が妨げられるおそれがある。
The intensity difference between the local maximum value Pm2 in the side cladding part 153 (CL2) and the local minimum value Ps1 in the core part 142 (CH2) is g1, and the intensity of the optical signal observed in the core part 141 (CH1) and the
なお、出射光の強度分布P1は、不連続的に変化した形状であってもよいが、好ましくは連続的に変化した形状とされる。出射光の強度分布P1がこのような形状であれば、クロストークの発生をより確実に防止することができる。 The intensity distribution P1 of the emitted light may be a discontinuously changed shape, but is preferably a continuously changed shape. If the intensity distribution P1 of the emitted light has such a shape, the occurrence of crosstalk can be prevented more reliably.
また、コア部14の幅は、前述したように、好ましくは20〜200μm程度とされるが、コア部14の幅をこのような範囲に設定することにより、前述した側面クラッド部153に漏出光を集めるという作用が必要かつ十分なものとなり、クロストークの発生をより確実に抑制することができる。
Further, as described above, the width of the
なお、上述したような出射光の強度分布P1は、以下のようにして取得することができる。 The intensity distribution P1 of the emitted light as described above can be acquired as follows.
図3は、光導波路の出射側端面における出射光の強度分布を測定する方法を説明するための図である。 FIG. 3 is a diagram for explaining a method of measuring the intensity distribution of outgoing light on the outgoing side end face of the optical waveguide.
図3に示す方法では、まず、測定対象の光導波路1の入射側端面1aのコア部14の1つに対向するように、直径50μmの入射側光ファイバー21を配置する。この入射側光ファイバー21は、光導波路1に光を入射するための発光素子(図示せず)に接続されており、その光軸と、コア部14の光軸とが一致するように配置されている。
In the method shown in FIG. 3, first, the incident-side
一方、光導波路1の出射側端面1bには、これに対向するように直径62.5μmの出射側光ファイバー22を配置した。この出射側光ファイバー22は、光導波路1から出射した出射光を受光するための受光素子(図示せず)に接続されており、その光軸は、光導波路1のコア層の厚さ方向の中心線に合わせてある。そして、出射側光ファイバー22は、出射側端面1bとの離間距離を一定に維持しつつ、この中心線を含む面内を走査し得るよう構成されている。
On the other hand, an exit side
そして、入射側光ファイバー21からコア部の1つに光を入射しつつ、出射側光ファイバー22を走査させる。そして、出射側光ファイバー22の位置に対して受光素子で測定された出射光の強度を測定することにより、出射側端面1bの位置に対する出射光の強度分布P1を取得することができる。
Then, the emission side
ここで、上述したような出射光の強度分布P1を示す光導波路1は、コア層13の幅方向において、相対的に屈折率の高い領域と低い領域とを含み、かつ屈折率が連続的に変化した屈折率分布Wを形成することにより得られる。すなわち、屈折率分布Wの形状を有する光導波路1では、前述した出射光の強度分布P1を観測することができる。
Here, the optical waveguide 1 showing the intensity distribution P1 of the emitted light as described above includes a region having a relatively high refractive index and a region having a relatively low refractive index in the width direction of the
以下、屈折率分布Wの一例について説明する。
図4(a)は、図1に示すX−X線断面図であり、図4(b)は、このX−X線断面図について、横軸にコア層の厚さの中心線C1における位置をとり、縦軸に屈折率をとったときの屈折率分布Wの一例を示す図である。Hereinafter, an example of the refractive index distribution W will be described.
4A is a cross-sectional view taken along the line XX shown in FIG. 1, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line X-X of FIG. 4 where the horizontal axis indicates the position of the core layer thickness on the center line C1. It is a figure which shows an example of refractive index distribution W when taking and taking a refractive index on the vertical axis | shaft.
コア層13は、その幅方向において、図4(b)に示すような、4つの極小値Ws1、Ws2、Ws3、Ws4と、5つの極大値Wm1、Wm2、Wm3、Wm4、Wm5と、を含む屈折率分布Wを有している。また、5つの極大値には、相対的に屈折率の大きい極大値(第1の極大値)Wm2、Wm4と、相対的に屈折率の小さい極大値(第2の極大値)Wm1、Wm3、Wm5とが存在している。
The
このうち、極小値Ws1と極小値Ws2との間および極小値Ws3と極小値Ws4との間には、それぞれ相対的に屈折率の大きい極大値Wm2およびWm4が存在しており、それ以外の極大値Wm1、Wm3およびWm5は、それぞれ相対的に屈折率の小さい極大値である。 Among these, there are local maximum values Wm2 and Wm4 having a relatively large refractive index between the minimum value Ws1 and the minimum value Ws2, and between the minimum value Ws3 and the minimum value Ws4, respectively. The values Wm1, Wm3, and Wm5 are local maximum values with relatively small refractive indexes.
そして、極小値Ws1は側面クラッド部151とコア部141との境界線上に、極小値Ws2はコア部141と側面クラッド部152との境界線上に、極小値Ws3は側面クラッド部152とコア部142との境界線上に、極小値Ws4はコア部142と側面クラッド部153との境界線上に、それぞれ位置している。
The minimum value Ws1 is on the boundary line between the
また、極大値Wm2、Wm4は、コア部141、142の中心部に位置しているのが好ましく、一方、極大値Wm1、Wm3、Wm5は、側面クラッド部151、152、153の中心部に位置しているのが好ましい。
The local maximum values Wm2, Wm4 are preferably located at the center of the
すなわち、屈折率分布Wは、少なくとも、第2の極大値、極小値、第1の極大値、極小値、第2の極大値がこの順で並ぶ領域を有していればよい。なお、この領域は、コア部の数に応じて繰り返し設けられ、本実施形態のようにコア部14が2つである場合、屈折率分布Wは、第2の極大値、極小値、第1の極大値、極小値、第2の極大値、極小値、第1の極大値、極小値、第2の極大値のように、極大値と極小値が交互に並び、かつ極大値については第1の極大値と第2の極大値が交互に並んだ形状であればよい。
That is, the refractive index distribution W should have at least a region in which the second maximum value, the minimum value, the first maximum value, the minimum value, and the second maximum value are arranged in this order. Note that this region is repeatedly provided according to the number of core portions. When the number of
また、これら複数の極小値、複数の第1の極大値、および複数の第2の極大値は、それぞれ互いにほぼ同じ値であることが好ましいが、極小値は第1の極大値や第2の極大値より小さく、第2の極大値は第1の極大値より小さいという関係が保持されれば、互いの値が多少ずれていても差し支えない。その場合、ずれ量は、複数の極小値の平均値の10%以内に抑えられているのが好ましい。 The plurality of local minimum values, the plurality of first local maximum values, and the plurality of second local maximum values are preferably substantially the same as each other, but the local minimum values are the first local maximum value and the second local maximum value. As long as the relationship that the second maximum value is smaller than the first maximum value and the second maximum value is smaller than the first maximum value is maintained, the values may be slightly different from each other. In that case, it is preferable that the amount of deviation is suppressed within 10% of the average value of the plurality of minimum values.
また、光導波路1は細長い帯状をなしており、上記のような屈折率分布Wは、光導波路1の長手方向全体においてほぼ同じ分布が維持されている。 In addition, the optical waveguide 1 has an elongated strip shape, and the refractive index distribution W as described above is maintained substantially the same in the entire longitudinal direction of the optical waveguide 1.
ここで、4つの極小値Ws1、Ws2、Ws3、Ws4は、それぞれ、隣接する側面クラッド部15における平均屈折率WA未満である。これにより、各コア部14と各側面クラッド部15との間に、側面クラッド部15の平均屈折率WAよりもさらに屈折率の小さい領域が存在することとなる。その結果、各極小値Ws1、Ws2、Ws3、Ws4の近傍では、より急峻な屈折率の勾配が形成され、これにより、各コア部14からの光の漏れが抑制されるため、伝送損失の小さく、かつ幅方向にクロストークの発生が抑制された光導波路1が得られる。
Here, each of the four minimum values Ws1, Ws2, Ws3, and Ws4 is less than the average refractive index WA in the adjacent
また、屈折率分布Wは、全体で屈折率が連続的に変化している。これにより、ステップインデックス型の屈折率分布を有する光導波路に比べ、コア部14に光を閉じ込める作用がより増強されるため、伝送損失のさらなる低減およびクロストークの発生のさらなる抑制が図られる。
Further, the refractive index distribution W changes continuously as a whole. Thereby, compared with an optical waveguide having a step index type refractive index profile, the effect of confining light in the
さらに、上述したような各極小値Ws1、Ws2、Ws3、Ws4を有するとともに、屈折率が連続的に変化している屈折率分布Wによれば、コア部14のより中心部に近い領域を伝送光が集中的に伝搬するため、光路ごとの伝搬時間に差が生じ難くなる。このため、伝送光にパルス信号が含まれている場合でも、パルス信号の鈍り(パルス信号の広がり)を抑制することができる。その結果、光通信の品質をより高め得る光導波路1が得られる。
Furthermore, according to the refractive index distribution W having the respective minimum values Ws1, Ws2, Ws3, and Ws4 as described above and the refractive index continuously changing, the region closer to the center of the
なお、屈折率分布Wにおいて屈折率が連続的に変化しているとは、屈折率分布Wの曲線が各部で丸みを帯びており、この曲線が微分可能なものであるという状態である。 Note that the refractive index continuously changing in the refractive index distribution W is a state in which the curve of the refractive index distribution W is rounded in each part and the curve is differentiable.
また、屈折率分布Wのうち、極大値Wm2、Wm4は、図4に示すようにコア部141、142に位置しているが、コア部141、142の中でもその幅の中心部に位置しているのが好ましい。これにより、各コア部141、142では、伝送光がコア部141、142の幅の中心部に集まる確率が高くなり、相対的に側面クラッド部151、152、153に漏れ出る確率が低くなる。その結果、コア部141、142の伝送損失をより低減するとともにクロストークをより抑制することができる。
Further, in the refractive index distribution W, the maximum values Wm2 and Wm4 are located in the
なお、コア部141の幅の中心部とは、極小値Ws1と極小値Ws2の中点から両側に、コア部141の幅の30%の距離の領域である。
The central portion of the width of the
また、極大値Wm2、Wm4の位置は、できればコア部141、142の幅の中心部に位置していることが望まれるが、必ずしも中心部でなくても、コア部141、142の縁部近傍(各側面クラッド部151、152、153との界面近傍)以外に位置していればよい。
In addition, it is desirable that the positions of the maximum values Wm2 and Wm4 be located in the center of the width of the
なお、コア部141の縁部近傍とは、前述した縁部から内側に、コア部141の幅の5%の距離の領域である。
In addition, the edge part vicinity of the
一方、屈折率分布Wのうち、極大値Wm1、Wm3、Wm5は、図4(b)に示すように側面クラッド部151、152、153中に位置しているが、特に側面クラッド部151、152、153の縁部近傍(コア部141、142との界面近傍)以外に位置しているのが好ましい。これにより、コア部141、142中の極大値Wm2、Wm4と、側面クラッド部151、152、153中の極大値Wm1、Wm3、Wm5とが、互いに十分に離間したものとなるため、コア部141、142中の伝送光が、側面クラッド部151、152、153中に漏れ出る確率を十分に低くすることができる。その結果、コア部141、142の伝送損失を低減するとともにクロストークをより抑制することができる。
On the other hand, the maximum values Wm1, Wm3, and Wm5 in the refractive index distribution W are located in the
なお、側面クラッド部151、152、153の縁部近傍とは、前述した縁部から内側に、側面クラッド部151、152、153の幅の5%の距離の領域である。
Note that the vicinity of the edges of the
また、極大値Wm1、Wm3、Wm5は、側面クラッド部151、152、153の幅の中央部に位置しており、しかも、極大値Wm1、Wm3、Wm5から隣接する極小値Ws1、Ws2、Ws3、Ws4に向かっては、屈折率が連続的に低下しているのが好ましい。これにより、コア部141、142中の極大値Wm2、Wm4と、側面クラッド部151、152、153中の極大値Wm1、Wm3、Wm5との離間距離は、最大限確保され、しかも極大値Wm1、Wm3、Wm5近傍に光を確実に閉じ込めることができることになるため、前述したコア部141、142からの伝送光の漏出をより確実に抑制することができる。
In addition, the local maximum values Wm1, Wm3, Wm5 are located at the center of the width of the
さらに、極大値Wm1、Wm3、Wm5は、前述したコア部141、142に位置する極大値Wm2、Wm4よりも屈折率の小さいものであるので、コア部141、142のような高い光伝送性は有しないものの、周囲よりも屈折率が高くなっているため、わずかな光伝送性を有することとなる。その結果、側面クラッド部151、152、153は、コア部141、142から漏出した伝送光を閉じ込めることで、他のコア部への波及を防止する作用を有するものとなる。すなわち、極大値Wm1、Wm3、Wm5が存在することで、クロストークをより確実に抑制することができる。
Furthermore, the local maximum values Wm1, Wm3, and Wm5 are smaller in refractive index than the local maximum values Wm2 and Wm4 located in the
なお、極小値Ws1、Ws2、Ws3、Ws4は、前述したように、隣接する側面クラッド部15の平均屈折率WA未満であるが、その差は、所定の範囲内であることが望まれる。具体的には、極小値Ws1、Ws2、Ws3、Ws4と側面クラッド部15の平均屈折率WAとの差は、極小値Ws1、Ws2、Ws3、Ws4とコア部141、142中の極大値Wm2、Wm4との差の3〜80%程度であるのが好ましく、5〜50%程度であるのがより好ましく、7〜20%程度であるのがさらに好ましい。これにより、側面クラッド部15は、クロストークを抑制するのに必要かつ十分な光伝送性を有するものとなる。なお、極小値Ws1、Ws2、Ws3、Ws4と側面クラッド部15の平均屈折率WAとの差が前記下限値を下回る場合は、側面クラッド部15における光伝送性が小さ過ぎて、クロストークを十分に抑制することができないおそれがあり、前記上限値を上回る場合には、側面クラッド部15における光伝送性が大き過ぎて、コア部141、142の光伝送性に悪影響を及ぼすおそれがある。
Note that the minimum values Ws1, Ws2, Ws3, and Ws4 are less than the average refractive index WA of the adjacent
また、極小値Ws1、Ws2、Ws3、Ws4と極大値Wm1、Wm3、Wm5との差は、極小値Ws1、Ws2、Ws3、Ws4と極大値Wm2、Wm4との差の6〜90%程度であるのが好ましく、10〜70%程度であるのがより好ましく、14〜40%程度であるのがさらに好ましい。これにより、側面クラッド部15における屈折率の高さとコア部14における屈折率の高さとのバランスが最適化され、光導波路1は、特に優れた光伝送性を有するとともにクロストークをより確実に抑制し得るものとなる。
The difference between the minimum values Ws1, Ws2, Ws3, Ws4 and the maximum values Wm1, Wm3, Wm5 is about 6 to 90% of the difference between the minimum values Ws1, Ws2, Ws3, Ws4 and the maximum values Wm2, Wm4. Is more preferable, about 10 to 70% is more preferable, and about 14 to 40% is further preferable. As a result, the balance between the refractive index height of the
なお、極小値Ws1、Ws2、Ws3、Ws4とコア部141、142中の極大値Wm2、Wm4との屈折率差は、できるだけ大きい方がよいが、0.005〜0.07程度であるのが好ましく、0.007〜0.05程度であるのがより好ましく、0.01〜0.03程度であるのがさらに好ましい。これにより、上述した屈折率差が、コア部141、142中に光を閉じ込めるのに必要かつ十分なものとなる。
The difference in refractive index between the minimum values Ws1, Ws2, Ws3, and Ws4 and the maximum values Wm2 and Wm4 in the
また、コア部141、142における屈折率分布Wは、図4(b)に示すように、横軸にコア層13の横断面の位置をとり、縦軸に屈折率をとったとき、極大値Wm2近傍および極大値Wm4近傍において、屈折率が連続的に変化している形状であれば上に凸の略V字状(極大値以外はほぼ直線状)をなしていてもよいが、好ましくは上に凸の略U字状(極大値近傍全体が丸みを帯びている)とされる。屈折率分布Wがこのような形状をなしていると、コア部141、142における光の閉じ込め作用がより顕著なものとなる。
Further, as shown in FIG. 4B, the refractive index distribution W in the
また、屈折率分布Wは、図4(b)に示すように、極小値Ws1近傍、極小値Ws2近傍、極小値Ws3近傍および極小値Ws4近傍において、屈折率が連続的に変化している形状であれば下に凸の略V字状(極大値以外はほぼ直線状)をなしていてもよいが、好ましくは下に凸の略U字状(極大値近傍全体が丸みを帯びている)とされる。 Further, as shown in FIG. 4B, the refractive index distribution W has a shape in which the refractive index continuously changes in the vicinity of the minimum value Ws1, the vicinity of the minimum value Ws2, the vicinity of the minimum value Ws3, and the vicinity of the minimum value Ws4. If so, it may have a substantially convex V shape (substantially linear except for the maximum value), but preferably has a substantially U shape convex downward (the entire vicinity of the maximum value is rounded). It is said.
また、図4(b)に示す屈折率分布Wにおいて、側面クラッド部15における平均屈折率をWAとしたとき、極大値Wm2、Wm4近傍における屈折率が連続して平均屈折率WA以上である部分の幅をa[μm]とし、極小値Ws1、Ws2、Ws3、Ws4近傍における屈折率が連続して平均屈折率WA未満である部分の幅をb[μm]とする。このとき、bは、0.01a〜1.2a程度であるのが好ましく、0.03a〜1a程度であるのがより好ましく、0.1a〜0.8a程度であるのがさらに好ましい。これにより、極小値Ws1、Ws2、Ws3、Ws4の実質的な幅が、上述した作用・効果を奏するのに必要かつ十分なものとなる。すなわち、bが前記下限値を下回っている場合は、極小値Ws1、Ws2、Ws3、Ws4の実質的な幅が狭過ぎるため、コア部141、142に光を閉じ込める作用が低下するおそれがある。一方、bが前記上限値を上回っている場合は、極小値Ws1、Ws2、Ws3、Ws4の実質的な幅が広過ぎて、その分、コア部141、142の幅やピッチが制限され、伝送効率が低下したり多チャンネル化および高密度化が妨げられるおそれがある。
Further, in the refractive index distribution W shown in FIG. 4B, when the average refractive index in the
なお、側面クラッド部15における平均屈折率WAは、極大値Wm1と極小値Ws1との中点で近似することができる。
The average refractive index WA in the
また、各極大値Wm1、Wm2、Wm3、Wm4、Wm5は、それぞれ前述したように上に凸の略U字状であってもよいが、頂部近傍において屈折率が実質的に変化していない平坦部を含んでいてもよい。屈折率分布Wが各極大値の頂部近傍においてこのような形状をなしていても、本発明の光導波路は前述したような作用・効果を奏するものとなる。ここで、屈折率が実質的に変化していない平坦部とは、屈折率の変動が0.001未満である領域であって、その両側では屈折率が連続的に低下している領域のことをいう。 Each maximum value Wm1, Wm2, Wm3, Wm4, and Wm5 may be substantially U-shaped convex upward as described above, but the refractive index is not substantially changed near the top. May be included. Even if the refractive index distribution W has such a shape in the vicinity of the top of each local maximum value, the optical waveguide of the present invention exhibits the above-described actions and effects. Here, the flat portion where the refractive index does not substantially change is a region where the refractive index fluctuation is less than 0.001, and the refractive index continuously decreases on both sides thereof. Say.
平坦部の長さは、特に限定されないが、好ましくは100μm以下、より好ましくは20μm以下、さらに好ましくは10μm以下とされる。 Although the length of a flat part is not specifically limited, Preferably it is 100 micrometers or less, More preferably, it is 20 micrometers or less, More preferably, you may be 10 micrometers or less.
また、本実施形態では、クラッド層11、コア層13およびクラッド層12の積層体からなる光導波路1について説明したが、これらが一体的に形成されたものでもよい。
In the present embodiment, the optical waveguide 1 composed of a laminate of the clad
また、本実施形態では、コア層13が2つのコア部14を有する場合について説明したが、コア部14の数は特に限定されず、3つ以上であってもよい。
Moreover, although the case where the
また、コア部14の数が3、4、5・・・と増える場合には、それに応じて、屈折率分布Wが有する極小値の数を、6、8、10・・・と増やすようにすればよい。
When the number of
上述したようなコア層13の構成材料(主材料)は、上記の屈折率差が生じる材料であれば特に限定されないが、具体的には、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂やオキセタン系樹脂のような環状エーテル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリシラン、ポリウレタン、また、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料の他、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料等を用いることができる。なお、樹脂材料は、異なる組成のものを組み合わせた複合材料であってもよく、未重合のモノマーを含んでいてもよい。
The constituent material (main material) of the
また、これらの中でも特にノルボルネン系樹脂が好ましい。ノルボルネン系ポリマーは、例えば、開環メタセシス重合(ROMP)、ROMPと水素化反応との組み合わせ、ラジカルまたはカチオンによる重合、カチオン性パラジウム重合開始剤を用いた重合、これ以外の重合開始剤(例えば、ニッケルや他の遷移金属の重合開始剤)を用いた重合等、公知のすべての重合方法で得ることができる。 Of these, norbornene resins are particularly preferable. The norbornene-based polymer includes, for example, ring-opening metathesis polymerization (ROMP), combination of ROMP and hydrogenation reaction, polymerization by radical or cation, polymerization using a cationic palladium polymerization initiator, and other polymerization initiators (for example, It can be obtained by all known polymerization methods such as polymerization using nickel or other transition metal polymerization initiators).
(クラッド層)
クラッド層11および12は、それぞれ、コア層13の下部および上部に位置するクラッド部を構成するものである。(Clad layer)
The clad layers 11 and 12 constitute clad portions located at the lower and upper portions of the
クラッド層11、12の平均厚さは、コア層13の平均厚さ(各コア部14の平均高さ)の0.1〜1.5倍程度であるのが好ましく、0.2〜1.25倍程度であるのがより好ましく、具体的には、クラッド層11、12の平均厚さは、特に限定されないが、それぞれ、通常、1〜300μm程度であるのが好ましく、5〜200μm程度であるのがより好ましく、10〜100μm程度であるのがさらに好ましい。これにより、光導波路1が必要以上に大型化(厚膜化)するのを防止しつつ、クラッド部としての機能が好適に発揮される。
The average thickness of the
また、クラッド層11および12の構成材料としては、例えば、前述したコア層13の構成材料と同様の材料を用いることができるが、特にノルボルネン系ポリマーが好ましい。
Further, as the constituent material of the cladding layers 11 and 12, for example, the same material as the constituent material of the
また、コア層13の構成材料およびクラッド層11、12の構成材料を選択する場合、両者の間の屈折率差を考慮して材料を選択すればよい。具体的には、コア部14とクラッド層11、12との境界において光を確実に反射させるため、コア部14の構成材料の屈折率が十分に大きくなるように材料を選択すればよい。これにより、光導波路1の厚さ方向において十分な屈折率差が得られ、各コア部14からクラッド層11、12に光が漏れ出るのを抑制することができる。
Further, when selecting the constituent material of the
なお、光の減衰を抑制する観点からは、コア層13の構成材料とクラッド層11、12の構成材料との密着性(親和性)が高いことも重要である。
From the viewpoint of suppressing light attenuation, it is also important that the adhesiveness (affinity) between the constituent material of the
また、クラッド層11、12は必要に応じて設ければよく、いずれか一方または双方を省略してもよい。この場合、コア層13の表面は大気(空気)に露出することとなるが、空気の屈折率は十分に低いため、この空気がクラッド層11、12の機能を代替することができる。
The clad layers 11 and 12 may be provided as necessary, and either one or both may be omitted. In this case, the surface of the
(支持フィルム)
光導波路1の下面には、必要に応じて、図1に示すような支持フィルム2を積層するようにしてもよい。(Support film)
A
支持フィルム2は、光導波路1の下面を支持して、保護・補強する。これにより、光導波路1の信頼性および機械的特性を高めることができる。
The
このような支持フィルム2の構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド等の各種樹脂材料の他、銅、アルミニウム、銀等の金属材料が挙げられる。なお、金属材料の場合は、支持フィルム2として金属箔が好ましく用いられる。
Examples of the constituent material of the
また、支持フィルム2の平均厚さは、特に限定されないが、5〜200μm程度であるのが好ましく、10〜100μm程度であるのがより好ましい。これにより、支持フィルム2は、適度な剛性を有するものとなるため、光導波路1を確実に支持するとともに、光導波路1の柔軟性を阻害し難くなる。
Moreover, although the average thickness of the
なお、支持フィルム2と光導波路1との間は接着または接合されているが、その方法としては、熱圧着、接着剤または粘着剤による接着等が挙げられる。
The
このうち、接着層としては、例えば、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤の他、各種ホットメルト接着剤(ポリエステル系、変性オレフィン系)等が挙げられる。また、特に耐熱性の高いものとして、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリイミドアミドエーテル、ポリエステルイミド、ポリイミドエーテル等の熱可塑性ポリイミド接着剤が好ましく用いられる。このような材料で構成された接着層は、比較的柔軟性に富んでいるため、光導波路1の形状が変化したとしても、その変化に自在に追従することができる。その結果、形状変化に伴う剥離を確実に防止し得るものとなる。 Among these, as an adhesive layer, various hot-melt-adhesives (polyester type | system | group, modified olefin type | system | group) etc. are mentioned other than an acrylic adhesive, a urethane type adhesive agent, a silicone type adhesive agent, for example. Moreover, as a thing with especially high heat resistance, thermoplastic polyimide adhesive agents, such as a polyimide, a polyimide amide, a polyimide amide ether, a polyester imide, a polyimide ether, are used preferably. Since the adhesive layer made of such a material is relatively flexible, even if the shape of the optical waveguide 1 changes, the change can be freely followed. As a result, it is possible to reliably prevent peeling due to the shape change.
このような接着層の平均厚さは、特に限定されないが、1〜100μm程度であるのが好ましく、5〜60μm程度であるのがより好ましい。 The average thickness of such an adhesive layer is not particularly limited, but is preferably about 1 to 100 μm, and more preferably about 5 to 60 μm.
(カバーフィルム)
一方、光導波路1の上面には、必要に応じて、図1に示すようなカバーフィルム3を積層するようにしてもよい。(Cover film)
On the other hand, you may make it laminate | stack the
カバーフィルム3は、光導波路1を保護するとともに、光導波路1を上方から支持するものである。これにより、汚れや傷などから光導波路1が保護され、光導波路1の信頼性および機械的特性を高めることができる。
The
このようなカバーフィルム3の構成材料としては、支持フィルム2の構成材料と同様であり、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド等の各種樹脂材料の他、銅、アルミニウム、銀等の金属材料が挙げられる。なお、金属材料の場合は、カバーフィルム3として金属箔が好ましく用いられる。また、光導波路1の途中にミラーを形成した場合には、カバーフィルム3を光が透過することになるので、カバーフィルム3の構成材料は実質的に透明であるのが好ましい。
As a constituent material of such a
また、カバーフィルム3の平均厚さは、特に限定されないが、3〜50μm程度であるのが好ましく、5〜30μm程度であるのがより好ましい。カバーフィルム3の厚さを前記範囲内とすることにより、カバーフィルム3は光通信において十分な光透過率を有するとともに、光導波路1を確実に保護するために十分な剛性を有するものとなる。
Moreover, although the average thickness of the
なお、カバーフィルム3と光導波路1との間は接着または接合されているが、その方法としては、熱圧着、接着剤または粘着剤による接着等が挙げられる。このうち、接着剤としては前述したようなものを用いることができる。
Note that the
(第2実施形態)
次に、本発明の光導波路の第2実施形態について説明する。(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the optical waveguide of the present invention will be described.
図5は、本発明の光導波路の第2実施形態を示す(一部切り欠いて、および透過して示す)斜視図、図6は、図5に示す光導波路のコア部の1つに光を入射したときの出射光の強度分布の一例を示す図である。なお、以下の説明では、図5中の上側を「上」、下側を「下」という。また、図5は、層の厚さ方向(各図の上下方向)が誇張して描かれている。 FIG. 5 is a perspective view showing a second embodiment of the optical waveguide of the present invention (partially cut out and shown in a transparent manner), and FIG. 6 shows light in one of the core portions of the optical waveguide shown in FIG. It is a figure which shows an example of intensity distribution of the emitted light when radiates. In the following description, the upper side in FIG. 5 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”. FIG. 5 exaggerates the thickness direction of the layers (the vertical direction in each figure).
以下、光導波路の第2実施形態について説明するが、第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図5において、第1実施形態と同様の構成部分については、先に説明したのと同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。 Hereinafter, although 2nd Embodiment of an optical waveguide is described, it demonstrates centering around difference with 1st Embodiment, The description is abbreviate | omitted about the same matter. In FIG. 5, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those described above, and detailed description thereof is omitted.
第2実施形態は、積層された2層のコア層13を有している以外、第1実施形態と同様である。すなわち、図5に示す光導波路1は、下側からクラッド層11、コア層13、クラッド層121、コア層13、クラッド層122の5層をこの順で積層してなるものである。
The second embodiment is the same as the first embodiment except that it has two stacked core layers 13. That is, the optical waveguide 1 shown in FIG. 5 is formed by laminating five layers of the clad
このうち、2層のコア層13には、第1実施形態と同様、幅方向において並列した2つのコア部14と、各コア部14を挟むように並列した3つの側面クラッド部15と、が形成されている。
Of these, the two
より詳しくは、図5に示す2層のコア層13のうち、下方のコア層131には、並列する2つのコア部141、142と、並列する3つの側面クラッド部151、152、153とが交互に設けられている。また、これにより、各コア部141、142は、それぞれ、各側面クラッド部151、152、153および各クラッド層11、121で囲まれた状態となる。
More specifically, of the two
一方、上方のコア層132にも、並列する2つのコア部143、144と、並列する3つの側面クラッド部154、155、156とが交互に設けられている。これにより、各コア部143、144は、それぞれ、各側面クラッド部154、155、156および各クラッド層121、122で囲まれた状態となる。
On the other hand, the
また、図5において、各コア層131、132の左側に位置するコア部141、143は、それぞれ光導波路1の幅方向において同じ位置に設けられている。同様に、各コア層131、132の右側に位置するコア部142、144は、それぞれ光導波路1の幅方向において同じ位置に設けられている。
In FIG. 5, the
ここで、図5に示す光導波路1の複数のコア部141、142、143、144のうち、所望の1つの端部に光を入射し、他方の端部における出射光の強度分布P2を取得したとき、その強度分布は特徴的な分布を示す。
Here, light is incident on one desired end portion of the plurality of
図6は、図5に示す光導波路1のコア部141に光を入射したとき、出射側端面における出射光の強度分布P2を示す図であって、横軸に出射光の強度をとり、出射側端面の位置をとったときの強度分布の一例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the intensity distribution P2 of the outgoing light on the outgoing side end surface when light is incident on the
コア部141(CH1)に光を入射すると、出射光の強度は、コア部141の出射端の中心部において最も大きくなる。そして、コア部141の中心部から離れるにつれて出射光の強度は小さくなるが、コア部141の厚さ方向に隣り合うコア部143(CH2)において局所的に小さな値をとる。すなわち、この場合の出射光の強度分布P2は、コア部141(CH1)の出射端の中心部において極大値Pm1をとり、コア部143(CH2)において極小値Ps1をとる。出射光がこのような強度分布を有する光導波路1によれば、コア部141を伝搬する光の完全なる漏出は防止できないものの、その漏出光がコア部143に集まるのを抑制しているため、漏出光がコア部143に混信する「クロストーク」を確実に抑制することができる。その結果、光導波路1は、幅方向のみならず、厚さ方向に多チャンネル化および高密度化したとしても、クロストークの発生を確実に防止し得るものとなる。
When light is incident on the core portion 141 (CH1), the intensity of the emitted light is highest at the central portion of the emission end of the
また、上述したような出射光の強度分布P2を示す光導波路1によれば、上述したようにクロストークが抑制される他、伝搬損失およびパルス信号の鈍りが抑制されるという利点もある。 Moreover, according to the optical waveguide 1 showing the intensity distribution P2 of the emitted light as described above, there is an advantage that the propagation loss and the blunting of the pulse signal are suppressed in addition to the suppression of the crosstalk as described above.
また、この出射光の強度分布P2では、コア部141(CH1)の漏出光がコア部143(CH2)に集まらず、代わりにコア部143に隣接し、コア部141とは反対側に位置するクラッド層122に集まったことを反映した分布になっているのが好ましい。すなわち、出射光の強度分布P2は、前述したようにコア部143(CH2)において極小値Ps1をとり、クラッド層122(CL2)において極大値Pm2をとる分布であるのが好ましい(図6参照)。このような出射光の強度分布P2を有する光導波路1は、完全には防ぎ切れないコア部141からの漏出光を、あえてクラッド層122に集めることにより、結果的に、コア部143における漏出光の集中を防止することができる。その結果、厚さ方向においてもクロストークをより確実に抑制し得る光導波路1が得られる。
Further, in the intensity distribution P2 of the emitted light, the leakage light of the core part 141 (CH1) is not collected in the core part 143 (CH2), but instead is adjacent to the
なおこの場合、クラッド層122(CL2)における極大値Pm2と、コア部143(CH2)における極小値Ps1との強度差は、前述したコア部141(CH1)における極大値Pm1を基準としたとき、3〜20dB程度であるの好ましく、5〜15dB程度であるのがより好ましい。極大値Pm2と極小値Ps1との強度差が前記範囲内であれば、コア部143におけるクロストークの発生が確実に防止されることになるので、光導波路1は、より高品質の光通信を行い得るものとなる。
In this case, the intensity difference between the maximum value Pm2 in the cladding layer 122 (CL2) and the minimum value Ps1 in the core part 143 (CH2) is based on the maximum value Pm1 in the core part 141 (CH1) described above. It is preferably about 3 to 20 dB, and more preferably about 5 to 15 dB. If the difference in intensity between the maximum value Pm2 and the minimum value Ps1 is within the above range, the occurrence of crosstalk in the
また、クラッド層122(CL2)における極大値Pm2は、コア部141における極大値Pm1に対して−60〜−20dB程度であるのが好ましく、−50〜−30dB程度であるのがより好ましい。極大値Pm2の強度が前記範囲内であれば、極大値Pm2の強度に応じて極小値Ps1の強度が最適化され、コア部143におけるクロストークの発生がより確実に防止される。なお、極大値Pm2の強度が前記下限値未満である場合、クラッド層122に漏出光を集めるという前述した作用が不十分となり、クロストークの発生を十分に抑制することができないおそれがあり、一方、極大値Pm2の強度が前記上限値を上回る場合、クラッド層122に必要以上の漏出光が集まり、出射側端部においてコア部141、143と受光素子との正常な光結合が妨げられるおそれがある。
In addition, the maximum value Pm2 in the cladding layer 122 (CL2) is preferably about −60 to −20 dB, more preferably about −50 to −30 dB with respect to the maximum value Pm1 in the
また、クラッド層122(CL2)における極大値Pm2とコア部143(CH2)における極小値Ps1との強度差をg3とし、コア部141(CH1)において観測される光信号の強度とコア部143(CH2)における極小値Ps1との強度をg4としたとき、g3/g4が0.05〜0.5の関係を満足するのが好ましく、0.1〜0.4の関係を満足するのがより好ましい。これにより、伝送損失の低減およびパルス信号の鈍りの低減と、クロストークの抑制とをより確実に両立することができる。なお、g3/g4が前記下限値を下回る場合、極大値Pm2の高さが低過ぎるため、クロストークを十分に抑制することができないおそれがある。一方、g3/g4が前記上限値を上回る場合、クラッド層122に必要以上の漏出光が集まり、出射側端部においてコア部141、143と受光素子との正常な光結合が妨げられるおそれがある。
The intensity difference between the maximum value Pm2 in the cladding layer 122 (CL2) and the minimum value Ps1 in the core part 143 (CH2) is g3, and the intensity of the optical signal observed in the core part 141 (CH1) and the core part 143 ( When the strength of the minimum value Ps1 in CH2) is g4, it is preferable that g3 / g4 satisfies the relationship of 0.05 to 0.5, and more preferably satisfies the relationship of 0.1 to 0.4. preferable. As a result, it is possible to more reliably achieve both a reduction in transmission loss and a reduction in pulse signal dullness and suppression of crosstalk. In addition, when g3 / g4 is less than the lower limit, the height of the maximum value Pm2 is too low, and thus crosstalk may not be sufficiently suppressed. On the other hand, when g3 / g4 exceeds the upper limit, more than necessary leakage light collects in the
なお、出射光の強度分布P2は、不連続的に変化した形状であってもよいが、好ましくは連続的に変化した形状とされる。出射光の強度分布P2がこのような形状であれば、クロストークの発生をより確実に防止することができる。 The intensity distribution P2 of the emitted light may be a shape that changes discontinuously, but is preferably a shape that changes continuously. If the intensity distribution P2 of the emitted light has such a shape, the occurrence of crosstalk can be prevented more reliably.
また、コア部14の高さは、前述したように、好ましくは20〜200μm程度とされるが、コア部14の高さをこのような範囲に設定することにより、前述したクラッド層122に漏出光を集めるという作用が必要かつ十分なものとなり、クロストークの発生をより確実に抑制することができる。
Further, as described above, the height of the
なお、上述したような出射光の強度分布P2は、前述した出射光の強度分布P1と同様の方法で取得することができる。 The intensity distribution P2 of the emitted light as described above can be obtained by the same method as the intensity distribution P1 of the emitted light described above.
ここで、上述したような出射光の強度分布P2を示す光導波路1は、光導波路1の厚さ方向において、相対的に屈折率の高い領域と低い領域とを含み、かつ屈折率が連続的に変化した屈折率分布Tを形成することにより得られる。すなわち、屈折率分布Tの形状を有する光導波路1では、前述した出射光の強度分布P2を観測することができる。 Here, the optical waveguide 1 showing the intensity distribution P2 of the emitted light as described above includes a region having a relatively high refractive index and a region having a relatively low refractive index in the thickness direction of the optical waveguide 1 and has a continuous refractive index. It is obtained by forming a refractive index profile T changed to That is, in the optical waveguide 1 having the shape of the refractive index distribution T, the aforementioned intensity distribution P2 of the emitted light can be observed.
以下、屈折率分布Tの一例について説明する。
図7(a)は、図5に示すY−Y線断面図の一部を切り出した図であり、図7(b)は、このY−Y線横断面のコア部の幅方向の中心を通過する中心線C2上の屈折率分布Tの一例を模式的に示す図である。なお、図7(b)は、横軸に屈折率をとり、縦軸に横断面のコア部の厚さ方向の位置をとったときの屈折率分布の一例を模式的に示す図である。Hereinafter, an example of the refractive index distribution T will be described.
7A is a diagram in which a part of the YY line cross-sectional view shown in FIG. 5 is cut out, and FIG. 7B shows the center in the width direction of the core portion of the YY cross-sectional view. It is a figure which shows typically an example of the refractive index distribution T on the centerline C2 to pass. FIG. 7B is a diagram schematically illustrating an example of a refractive index distribution when the horizontal axis indicates the refractive index and the vertical axis indicates the position in the thickness direction of the core portion of the cross section.
光導波路1は、図7(b)に示すような、4つの極小値Ts1、Ts2、Ts3、Ts4と、5つの極大値Tm1、Tm2、Tm3、Tm4、Tm5と、を含む屈折率分布Tを有している。また、5つの極大値には、相対的に屈折率の大きい極大値(第1の極大値)Tm2、Tm4と、相対的に屈折率の小さい極大値(第2の極大値)Tm1、Tm3、Tm5とが存在している。 The optical waveguide 1 has a refractive index distribution T including four minimum values Ts1, Ts2, Ts3, Ts4 and five maximum values Tm1, Tm2, Tm3, Tm4, Tm5 as shown in FIG. Have. Further, the five maximum values include a maximum value (first maximum value) Tm2 and Tm4 having a relatively large refractive index, and a maximum value (second maximum value) Tm1, Tm3 having a relatively small refractive index. Tm5 exists.
このうち、極小値Ts1と極小値Ts2との間および極小値Ts3と極小値Ts4との間には、それぞれ相対的に屈折率の大きい極大値Tm2およびTm4が存在しており、それ以外の極大値Tm1、Tm3およびTm5は、それぞれ相対的に屈折率の小さい極大値である。 Among these, there are local maximum values Tm2 and Tm4 having a relatively large refractive index between the local minimum value Ts1 and the local minimum value Ts2, and between the local minimum value Ts3 and the local minimum value Ts4, respectively. The values Tm1, Tm3, and Tm5 are maximum values with relatively small refractive indexes.
そして、極小値Ts1はクラッド層11とコア部141との境界線上に、極小値Ts2はコア部141とクラッド層121との境界線上に、極小値Ts3はクラッド層121とコア部143との境界線上に、極小値Ts4はコア部143とクラッド層122との境界線上に、それぞれ位置している。
The minimum value Ts1 is on the boundary line between the
また、極大値Tm2、Tm4は、コア部141、143の中心部に位置しているのが好ましく、一方、極大値Tm1、Tm3、Tm5は、クラッド層11、121、122の中心部に位置しているのが好ましい。
The local maximum values Tm2 and Tm4 are preferably located in the central portions of the
すなわち、屈折率分布Tは、少なくとも、第2の極大値、極小値、第1の極大値、極小値、第2の極大値がこの順で並ぶ領域を有していればよい。なお、この領域は、コア層の積層数に応じて繰り返し設けられ、本実施形態のようにコア層13の積層数が2層である場合、屈折率分布Tは、第2の極大値、極小値、第1の極大値、極小値、第2の極大値、極小値、第1の極大値、極小値、第2の極大値のように、極大値と極小値が交互に並び、かつ極大値については第1の極大値と第2の極大値が交互に並んだ形状であればよい。 That is, the refractive index distribution T only needs to have at least a region in which the second maximum value, the minimum value, the first maximum value, the minimum value, and the second maximum value are arranged in this order. This region is repeatedly provided according to the number of core layers stacked. When the number of core layers 13 is two as in this embodiment, the refractive index distribution T has a second maximum value and a minimum value. Value, first local maximum value, local minimum value, second local maximum value, local minimum value, first local maximum value, local minimum value, second local maximum value, and the like. The value may be a shape in which the first maximum value and the second maximum value are alternately arranged.
また、これら複数の極小値、複数の第1の極大値、および複数の第2の極大値は、それぞれ互いにほぼ同じ値であることが好ましいが、極小値は第1の極大値や第2の極大値より小さく、第2の極大値は第1の極大値より小さいという関係が保持されれば、互いの値が多少ずれていても差し支えない。その場合、ずれ量は、複数の極小値の平均値の10%以内に抑えられているのが好ましい。 The plurality of local minimum values, the plurality of first local maximum values, and the plurality of second local maximum values are preferably substantially the same as each other, but the local minimum values are the first local maximum value and the second local maximum value. As long as the relationship that the second maximum value is smaller than the first maximum value and the second maximum value is smaller than the first maximum value is maintained, the values may be slightly different from each other. In that case, it is preferable that the amount of deviation is suppressed within 10% of the average value of the plurality of minimum values.
また、光導波路1は細長い帯状をなしており、上記のような屈折率分布Tは、光導波路1の長手方向全体においてほぼ同じ分布が維持されている。 The optical waveguide 1 has an elongated strip shape, and the refractive index distribution T as described above is maintained substantially the same in the entire longitudinal direction of the optical waveguide 1.
ここで、4つの極小値Ts1、Ts2、Ts3、Ts4は、それぞれ、隣接するクラッド層11、121、122における平均屈折率TA未満である。これにより、各コア部14と各クラッド層11、121、122との間に、各クラッド層11、121、122の平均屈折率TAよりもさらに屈折率の小さい領域が存在することとなる。その結果、各極小値Ts1、Ts2、Ts3、Ts4の近傍では、より急峻な屈折率の勾配が形成され、これにより、各コア部14からの光の漏れが抑制されるため、伝送損失の小さく、かつ厚さ方向にクロストークの発生が抑制された光導波路1が得られる。
Here, the four minimum values Ts1, Ts2, Ts3, and Ts4 are less than the average refractive index TA in the adjacent cladding layers 11, 121, and 122, respectively. As a result, a region having a smaller refractive index than the average refractive index TA of each
また、屈折率分布Tは、全体で屈折率が連続的に変化している。これにより、ステップインデックス型の屈折率分布を有する光導波路に比べ、コア部14に光を閉じ込める作用がより増強されるため、伝送損失のさらなる低減およびクロストークの発生のさらなる抑制が図られる。
Further, the refractive index distribution T continuously changes in refractive index as a whole. Thereby, compared with an optical waveguide having a step index type refractive index profile, the effect of confining light in the
さらに、上述したような各極小値Ts1、Ts2、Ts3、Ts4を有するとともに、屈折率が連続的に変化している屈折率分布Tによれば、コア部14のより中心部に近い領域を伝送光が集中的に伝搬するため、光路ごとの伝搬時間に差が生じ難くなる。このため、伝送光にパルス信号が含まれている場合でも、パルス信号の鈍り(パルス信号の広がり)を抑制することができる。その結果、光通信の品質をより高め得る光導波路1が得られる。
Further, according to the refractive index distribution T having the respective minimum values Ts1, Ts2, Ts3, and Ts4 as described above and the refractive index continuously changing, the region closer to the center of the
なお、屈折率分布Tにおいて屈折率が連続的に変化しているとは、屈折率分布Tの曲線が各部で丸みを帯びており、この曲線が微分可能なものであるという状態である。 Note that the refractive index continuously changing in the refractive index distribution T is a state in which the curve of the refractive index distribution T is rounded at each part and the curve is differentiable.
また、屈折率分布Tのうち、極大値Tm2、Tm4は、図7に示すようにコア部141、143に位置しているが、コア部141、143の中でもその厚さの中心部に位置している。これにより、各コア部141、143では、伝送光がコア部141、143の厚さの中心部に集まる確率が高くなり、相対的に各クラッド層11、121、122に漏れ出る確率が低くなる。その結果、コア部141、143の伝送損失をより低減するとともにクロストークをより抑制することができる。
Further, in the refractive index distribution T, the maximum values Tm2 and Tm4 are located in the
なお、コア部141の厚さの中心部とは、極小値Ts1と極小値Ts2の中点から両側に、コア部141の厚さの30%の距離の領域である。
The central portion of the thickness of the
また、極大値Tm2、Tm4の位置は、できればコア部141、143の厚さの中心部に位置していることが望まれるが、必ずしも中心部でなくても、コア部141、143の縁部近傍(各クラッド層11、121、122との界面近傍)以外に位置していればよい。
Further, it is desirable that the positions of the local maximum values Tm2 and Tm4 be located at the center of the thickness of the
なお、コア部141の縁部近傍とは、前述した縁部から内側に、コア部141の厚さの5%の距離の領域である。
In addition, the edge part vicinity of the
一方、屈折率分布Tのうち、極大値Tm1、Tm3、Tm5は、図7(b)に示すように各クラッド層11、121、122中に位置しているが、特に各クラッド層11、121、122の縁部近傍(コア部141、143との界面近傍)以外に位置しているのが好ましい。これにより、コア部141、143中の極大値Tm2、Tm4と、各クラッド層11、121、122中の極大値Tm1、Tm3、Tm5とが、互いに十分に離間したものとなるため、コア部141、143中の伝送光が、各クラッド層11、121、122中に漏れ出る確率を十分に低くすることができる。その結果、コア部141、143の伝送損失を低減するとともにクロストークをより抑制することができる。
On the other hand, the maximum values Tm1, Tm3, and Tm5 of the refractive index distribution T are located in the cladding layers 11, 121, and 122 as shown in FIG. , 122 is preferably located outside the vicinity of the edge (near the interface with the
なお、各クラッド層11、121、122の縁部近傍とは、前述した縁部から内側に、各クラッド層11、121、122の厚さの5%の距離の領域である。
The vicinity of the edge of each
また、極大値Tm1、Tm3、Tm5は、各クラッド層11、121、122の厚さの中央部に位置しており、しかも、極大値Tm1、Tm3、Tm5から隣接する極小値Ts1、Ts2、Ts3、Ts4に向かっては、屈折率が連続的に低下しているのが好ましい。これにより、コア部141、143中の極大値Tm2、Tm4と、各クラッド層11、121、122中の極大値Tm1、Tm3、Tm5との離間距離は、最大限確保され、しかも極大値Tm1、Tm3、Tm5近傍に光を確実に閉じ込めることができることになるため、前述したコア部141、143からの伝送光の漏出をより確実に抑制することができる。
The local maximum values Tm1, Tm3, and Tm5 are located at the center of the thickness of each of the cladding layers 11, 121, and 122, and the local minimum values Ts1, Ts2, and Ts3 that are adjacent to the local maximum values Tm1, Tm3, and Tm5. , It is preferable that the refractive index continuously decreases toward Ts4. Thereby, the separation distances between the maximum values Tm2, Tm4 in the
さらに、極大値Tm1、Tm3、Tm5は、前述したコア部141、143に位置する極大値Tm2、Tm4よりも屈折率の小さいものであるので、コア部141、143のような高い光伝送性は有しないものの、周囲よりも屈折率が高くなっているため、わずかな光伝送性を有することとなる。その結果、各クラッド層11、121、122は、コア部141、143から漏出した伝送光を閉じ込めることで、他のコア部への波及を防止する作用を有するものとなる。すなわち、極大値Tm1、Tm3、Tm5が存在することで、クロストークをより確実に抑制することができる。
Furthermore, since the local maximum values Tm1, Tm3, and Tm5 have a refractive index smaller than the local maximum values Tm2 and Tm4 located in the
なお、極小値Ts1、Ts2、Ts3、Ts4は、前述したように、各クラッド層11、121、122の平均屈折率TA未満であるが、その差は、所定の範囲内であることが望まれる。具体的には、極小値Ts1、Ts2、Ts3、Ts4と各クラッド層11、121、122の平均屈折率TAとの差は、極小値Ts1、Ts2、Ts3、Ts4とコア部141、143中の極大値Tm2、Tm4との差の3〜80%程度であるのが好ましく、5〜50%程度であるのがより好ましく、7〜30%程度であるのがさらに好ましい。これにより、各クラッド層11、121、122は、クロストークを抑制するのに必要かつ十分な光伝送性を有するものとなる。なお、極小値Ts1、Ts2、Ts3、Ts4と各クラッド層11、121、122の平均屈折率TAとの差が前記下限値を下回る場合は、各クラッド層11、121、122における光伝送性が小さ過ぎて、クロストークを十分に抑制することができないおそれがあり、前記上限値を上回る場合には、各クラッド層11、121、122における光伝送性が大き過ぎて、コア部141、143の光伝送性に悪影響を及ぼすおそれがある。
Note that the minimum values Ts1, Ts2, Ts3, and Ts4 are less than the average refractive index TA of each of the cladding layers 11, 121, and 122 as described above, but the difference is desirably within a predetermined range. . Specifically, the difference between the minimum values Ts1, Ts2, Ts3, and Ts4 and the average refractive index TA of each of the cladding layers 11, 121, and 122 is the difference between the minimum values Ts1, Ts2, Ts3, and Ts4 and the
また、極小値Ts1、Ts2、Ts3、Ts4と極大値Tm1、Tm3、Tm5との差は、極小値Ts1、Ts2、Ts3、Ts4と極大値Tm2、Tm4との差の6〜90%程度であるのが好ましく、10〜70%程度であるのがより好ましく、14〜40%程度であるのがさらに好ましい。これにより、クラッド層における屈折率の高さとコア部における屈折率の高さとのバランスが最適化され、光導波路1は、特に優れた光伝送性を有するとともにクロストークをより確実に抑制し得るものとなる。 The difference between the minimum values Ts1, Ts2, Ts3, Ts4 and the maximum values Tm1, Tm3, Tm5 is about 6 to 90% of the difference between the minimum values Ts1, Ts2, Ts3, Ts4 and the maximum values Tm2, Tm4. Is more preferable, about 10 to 70% is more preferable, and about 14 to 40% is further preferable. As a result, the balance between the refractive index height of the cladding layer and the refractive index height of the core is optimized, and the optical waveguide 1 has particularly excellent optical transmission properties and can more reliably suppress crosstalk. It becomes.
なお、極小値Ts1、Ts2、Ts3、Ts4とコア部141、143中の極大値Tm2、Tm4との屈折率差は、できるだけ大きい方がよいが、0.005〜0.07程度であるのが好ましく、0.007〜0.05程度であるのがより好ましく、0.01〜0.05程度であるのがさらに好ましい。これにより、上述した屈折率差が、コア部141、143中に光を閉じ込めるのに必要かつ十分なものとなる。
The difference in refractive index between the minimum values Ts1, Ts2, Ts3, and Ts4 and the maximum values Tm2 and Tm4 in the
また、コア部141、143における屈折率分布Tは、横軸に中心線C2の位置をとり、縦軸に屈折率をとったとき(図7を反時計方向に90°回転させたとき)、極大値Tm2近傍および極大値Tm4近傍において、屈折率が連続的に変化している形状であれば上に凸の略V字状(極大値以外はほぼ直線状)をなしていてもよいが、好ましくは上に凸の略U字状(極大値近傍全体が丸みを帯びている)とされる。屈折率分布Tがこのような形状をなしていると、コア部141、143における光の閉じ込め作用がより顕著なものとなる。
Further, the refractive index distribution T in the
また、屈折率分布Tは、図7(b)に示すように、極小値Ts1近傍、極小値Ts2近傍、極小値Ts3近傍および極小値Ts4近傍において、屈折率が連続的に変化している形状であれば下に凸の略V字状(極大値以外はほぼ直線状)をなしていてもよいが、好ましくは下に凸の略U字状(極大値近傍全体が丸みを帯びている)とされる。 Further, as shown in FIG. 7B, the refractive index distribution T has a shape in which the refractive index continuously changes in the vicinity of the minimum value Ts1, the vicinity of the minimum value Ts2, the vicinity of the minimum value Ts3, and the vicinity of the minimum value Ts4. If so, it may have a substantially convex V shape (substantially linear except for the maximum value), but preferably has a substantially U shape convex downward (the entire vicinity of the maximum value is rounded). It is said.
また、図7(b)に示す屈折率分布Tにおいて、各クラッド層11、121、122における平均屈折率をTAとしたとき、極大値Tm2、Tm4近傍における屈折率が連続して平均屈折率TA以上である部分の幅をa[μm]とし、極小値Ts1、Ts2、Ts3、Ts4近傍における屈折率が連続して平均屈折率TA未満である部分の幅をb[μm]とする。このとき、bは、0.01a〜1.2a程度であるのが好ましく、0.03a〜1a程度であるのがより好ましく、0.1a〜0.8a程度であるのがさらに好ましい。これにより、極小値Ts1、Ts2、Ts3、Ts4の実質的な幅が、上述した作用・効果を奏するのに必要かつ十分なものとなる。すなわち、bが前記下限値を下回っている場合は、極小値Ts1、Ts2、Ts3、Ts4の実質的な幅が狭過ぎるため、コア部141、143に光を閉じ込める作用が低下するおそれがある。一方、bが前記上限値を上回っている場合は、極小値Ts1、Ts2、Ts3、Ts4の実質的な幅が広過ぎて、その分、コア部141、143の厚さやピッチが制限され、伝送効率が低下したり多チャンネル化および高密度化が妨げられるおそれがある。
Further, in the refractive index distribution T shown in FIG. 7B, when the average refractive index in each of the cladding layers 11, 121, 122 is TA, the refractive index in the vicinity of the maximum values Tm2, Tm4 is continuously average refractive index TA. The width of the above portion is a [μm], and the width of the portion where the refractive index in the vicinity of the minimum values Ts1, Ts2, Ts3, and Ts4 is continuously less than the average refractive index TA is b [μm]. At this time, b is preferably about 0.01a to 1.2a, more preferably about 0.03a to 1a, and further preferably about 0.1a to 0.8a. As a result, the substantial widths of the minimum values Ts1, Ts2, Ts3, and Ts4 become necessary and sufficient for providing the above-described functions and effects. That is, when b is below the lower limit value, the substantial widths of the minimum values Ts1, Ts2, Ts3, and Ts4 are too narrow, so that the effect of confining light in the
なお、クラッド層11における平均屈折率TAは、極大値Tm1と極小値Ts1との中点で近似することができる。
The average refractive index TA in the
また、各極大値Tm1、Tm2、Tm3、Tm4、Tm5は、それぞれ前述したように上に凸の略U字状であってもよいが、頂部近傍において屈折率が実質的に変化していない平坦部を含んでいてもよい。屈折率分布Tが各極大値の頂部近傍においてこのような形状をなしていても、本発明の光導波路は前述したような作用・効果を奏するものとなる。ここで、屈折率が実質的に変化していない平坦部とは、屈折率の変動が0.001未満である領域であって、その両側では屈折率が連続的に低下している領域のことをいう。 Each maximum value Tm1, Tm2, Tm3, Tm4, and Tm5 may be substantially U-shaped convex upward as described above, but the refractive index does not substantially change in the vicinity of the top. May be included. Even if the refractive index distribution T has such a shape in the vicinity of the top of each local maximum value, the optical waveguide of the present invention exhibits the above-described functions and effects. Here, the flat portion where the refractive index does not substantially change is a region where the refractive index fluctuation is less than 0.001, and the refractive index continuously decreases on both sides thereof. Say.
平坦部の長さは、特に限定されないが、好ましくは100μm以下、より好ましくは20μm以下、さらに好ましくは10μm以下とされる。 Although the length of a flat part is not specifically limited, Preferably it is 100 micrometers or less, More preferably, it is 20 micrometers or less, More preferably, you may be 10 micrometers or less.
<光導波路の製造方法>
次に、上述した光導波路1の製造方法の一例について説明する。<Optical waveguide manufacturing method>
Next, an example of a method for manufacturing the optical waveguide 1 described above will be described.
(第1の製造方法)
まず、本発明の光導波路の第1実施形態を製造する第1の方法(第1の製造方法)について説明する。(First manufacturing method)
First, the 1st method (1st manufacturing method) which manufactures 1st Embodiment of the optical waveguide of this invention is demonstrated.
図8〜12は、それぞれ図1に示す光導波路1の製造方法(第1の製造方法)を説明するための図である。なお、以下の説明では、図8〜12中の上側を「上」、下側を「下」という。 FIGS. 8-12 is a figure for demonstrating the manufacturing method (1st manufacturing method) of the optical waveguide 1 shown in FIG. 1, respectively. In the following description, the upper side in FIGS. 8 to 12 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
光導波路1は、クラッド層11と、コア層13と、クラッド層12をそれぞれ用意し、これらを積層することにより製造される。
The optical waveguide 1 is manufactured by preparing a
光導波路1の第1の製造方法は、[1]支持基板951上にコア層形成用組成物900を塗布して液状被膜を形成した後、この支持基板951をレベルテーブルに置いて液状被膜を平坦化するとともに、溶媒を蒸発(脱溶媒)させる。これにより、層910を得る。
[2]次いで、層910の一部に活性放射線を照射することで屈折率差を生じさせ、コア部14と側面クラッド部15とを形成したコア層13を得る。[3]次いで、コア層13の両面にクラッド層11、12を積層し、光導波路1を得る。The first manufacturing method of the optical waveguide 1 is as follows: [1] After applying the core
[2] Next, a refractive index difference is generated by irradiating a part of the
以下、各工程について順次説明する。
[1]まず、コア層形成用組成物900を用意する。Hereinafter, each process will be described sequentially.
[1] First, a core
コア層形成用組成物900は、ポリマー915と、添加剤920(本実施形態では、少なくともモノマーを含む。)とを含有するものである。このようなコア層形成用組成物900は、活性放射線の照射により、ポリマー915中において少なくともモノマーの反応が生じ、それに伴って屈折率分布に変化を生じさせる材料である。すなわち、コア層形成用組成物900は、ポリマー915とモノマーの存在比率の偏りによって屈折率分布に変化が生じ、その結果、コア層13中にコア部14と側面クラッド部15とを形成することのできる材料である。
The
次いで、支持基板951上にコア層形成用組成物900を塗布して液状被膜を形成する(図8(a)参照)。そして、支持基板951をレベルテーブルに置いて、液状被膜を平坦化するとともに、溶媒を蒸発(脱溶媒)させる。これにより、層910を得る(図8(b)参照)。
Next, the core
支持基板951には、例えば、シリコン基板、二酸化ケイ素基板、ガラス基板、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等が用いられる。
For the
液状被膜を形成するための塗布法としては、例えば、ドクターブレード法、スピンコート法、ディッピング法、テーブルコート法、スプレー法、アプリケーター法、カーテンコート法、ダイコート法等の方法が挙げられる。 Examples of the coating method for forming the liquid film include a doctor blade method, a spin coating method, a dipping method, a table coating method, a spray method, an applicator method, a curtain coating method, and a die coating method.
得られた層910中では、ポリマー(マトリックス)915が実質的に一様かつランダムに存在し、添加剤920は、ポリマー915中に実質的に一様かつランダムに分散している。これにより、層910中には、添加剤920が実質的に一様かつランダムに分散している。
In the resulting
層910の平均厚さは、形成すべきコア層13の厚さに応じて適宜設定され、特に限定されないが、5〜300μm程度であるのが好ましく、10〜200μm程度であるのがより好ましい。
The average thickness of the
(ポリマー)
ポリマー915は、コア層13のベースポリマーとなるものである。(polymer)
The
ポリマー915には、透明性が十分に高く(無色透明であり)、かつ、後述するモノマーと相溶性を有するもの、さらに、その中でも後述するようにモノマーが反応(重合反応や架橋反応)可能であり、モノマーが重合した後においても十分な透明性を有するものが好適に用いられる。
The
ここで、「相溶性を有する」とは、モノマーが少なくとも混和して、コア層形成用組成物900中や層910中においてポリマー915と相分離を起こさないことをいう。
Here, “having compatibility” means that the monomer is at least mixed and does not cause phase separation with the
このようなポリマー915としては、例えば、ノルボルネン系樹脂やベンゾシクロブテン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて(ポリマーアロイ、ポリマーブレンド(混合物)、共重合体など)用いることができる。
Examples of
これらの中でも、特に、環状オレフィン系樹脂を主とするものが好ましい。ポリマー915として環状オレフィン系樹脂を用いることにより、優れた光伝送性能や耐熱性を有するコア層13を得ることができる。
Among these, those mainly composed of cyclic olefin resins are preferable. By using a cyclic olefin resin as the
環状オレフィン系樹脂は、無置換のものであってもよいし、水素が他の基により置換されたものであってもよい。 The cyclic olefin-based resin may be unsubstituted or may have hydrogen substituted with other groups.
環状オレフィン系樹脂としては、例えばノルボルネン系樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂等が挙げられる。 Examples of the cyclic olefin resins include norbornene resins and benzocyclobutene resins.
中でも、耐熱性、透明性等の観点からノルボルネン系樹脂を使用することが好ましい。また、ノルボルネン系樹脂は、高い疎水性を有するため、吸水による寸法変化等を生じ難いコア層13を得ることができる。
Among these, it is preferable to use a norbornene-based resin from the viewpoints of heat resistance and transparency. Moreover, since norbornene-type resin has high hydrophobicity, the
ノルボルネン系樹脂としては、単独の繰り返し単位を有するもの(ホモポリマー)、2つ以上のノルボルネン系繰り返し単位を有するもの(コポリマー)のいずれであってもよい。 The norbornene-based resin may be either one having a single repeating unit (homopolymer) or one having two or more norbornene-based repeating units (copolymer).
このようなノルボルネン系樹脂としては、例えば、
(1)ノルボルネン型モノマーを付加(共)重合して得られるノルボルネン型モノマーの付加(共)重合体、
(2)ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との付加共重合体、
(3)ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、および必要に応じて他のモノマーとの付加共重合体のような付加重合体、
(4)ノルボルネン型モノマーの開環(共)重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂、
(5)ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との開環(共)重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂、
(6)ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、または他のモノマーとの開環共重合体、および必要に応じて該共重合体を水素添加したポリマーのような開環重合体が挙げられる。これらの重合体としては、ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体等が挙げられる。As such a norbornene-based resin, for example,
(1) addition (co) polymer of norbornene type monomer obtained by addition (co) polymerization of norbornene type monomer,
(2) an addition copolymer of a norbornene monomer and ethylene or α-olefins,
(3) an addition polymer such as an addition copolymer of a norbornene-type monomer and a non-conjugated diene and, if necessary, another monomer;
(4) a ring-opening (co) polymer of a norbornene-type monomer, and a resin obtained by hydrogenating the (co) polymer if necessary,
(5) a ring-opening (co) polymer of a norbornene-type monomer and ethylene or α-olefins, and a resin obtained by hydrogenating the (co) polymer if necessary,
(6) Ring-opening copolymers such as norbornene-type monomers and non-conjugated dienes, or other monomers, and polymers obtained by hydrogenating the copolymer as necessary. Examples of these polymers include random copolymers, block copolymers, and alternating copolymers.
これらのノルボルネン系樹脂は、例えば、開環メタセシス重合(ROMP)、ROMPと水素化反応との組み合わせ、ラジカルまたはカチオンによる重合、カチオン性パラジウム重合開始剤を用いた重合、これ以外の重合開始剤(例えば、ニッケルや他の遷移金属の重合開始剤)を用いた重合等、公知のすべての重合方法で得ることができる。 These norbornene resins include, for example, ring-opening metathesis polymerization (ROMP), combination of ROMP and hydrogenation reaction, polymerization by radical or cation, polymerization using cationic palladium polymerization initiator, other polymerization initiators ( For example, it can be obtained by any known polymerization method such as polymerization using a polymerization initiator of nickel or another transition metal).
これらの中でも、ノルボルネン系樹脂としては、下記構造式Bで表される少なくとも1個の繰り返し単位を有するもの、すなわち、付加(共)重合体が好ましい。付加(共)重合体は、透明性、耐熱性および可撓性に富むことから、例えば光導波路1を形成した後、これに電気部品等を半田を介して実装することがあるが、このような場合においても光導波路1に、高い耐熱性、すなわち、耐リフロー性を付与することができるためである。 Among these, the norbornene-based resin is preferably an addition (co) polymer having at least one repeating unit represented by the following structural formula B. Since the addition (co) polymer is rich in transparency, heat resistance, and flexibility, for example, after the optical waveguide 1 is formed, an electrical component or the like may be mounted on the optical waveguide 1 via solder. This is because even in such a case, high heat resistance, that is, reflow resistance can be imparted to the optical waveguide 1.
かかるノルボルネン系ポリマーは、例えば、後述するノルボルネン系モノマー(後述する構造式Cで表されるノルボルネン系モノマーや、架橋性ノルボルネン系モノマー)を用いることにより好適に合成される。 Such a norbornene-based polymer is suitably synthesized by using, for example, a norbornene-based monomer described later (a norbornene-based monomer represented by Structural Formula C described below or a crosslinkable norbornene-based monomer).
また、光導波路1を各種製品に組み込んだ際には、例えば、80℃程度の環境下で製品が使用される場合がある。このような場合においても、耐熱性を確保するという観点から、付加(共)重合体が好ましい。 Further, when the optical waveguide 1 is incorporated into various products, the product may be used in an environment of about 80 ° C., for example. Even in such a case, an addition (co) polymer is preferable from the viewpoint of ensuring heat resistance.
中でも、ノルボルネン系樹脂は、重合性基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位や、アリール基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。 Among them, the norbornene-based resin preferably includes a norbornene repeating unit having a substituent containing a polymerizable group or a norbornene repeating unit having a substituent containing an aryl group.
重合性基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位としては、エポキシ基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位、(メタ)アクリル基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位、および、アルコキシシリル基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位のうちの少なくとも1種が好適である。これらの重合性基は、各種重合性基の中でも、反応性が高いことから好ましい。 As the repeating unit of norbornene having a substituent containing a polymerizable group, the repeating unit of norbornene having a substituent containing an epoxy group, the repeating unit of norbornene having a substituent containing a (meth) acryl group, and an alkoxysilyl group At least one of the repeating units of norbornene having a substituent containing is preferable. These polymerizable groups are preferable because of their high reactivity among various polymerizable groups.
また、このような重合性基を含むノルボルネンの繰り返し単位を、2種以上含むものを用いれば、可撓性と耐熱性の両立を図ることができる。 Moreover, if the thing containing 2 or more types of norbornene repeating units containing such a polymeric group is used, both flexibility and heat resistance can be achieved.
一方、アリール基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位を含むことにより、アリール基に由来する極めて高い疎水性によって、吸水による寸法変化等をより確実に防止することができる。 On the other hand, by including a norbornene repeating unit having a substituent containing an aryl group, dimensional change due to water absorption can be more reliably prevented by the extremely high hydrophobicity derived from the aryl group.
さらに、ノルボルネン系樹脂は、アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。なお、アルキル基は、直鎖状または分岐状のいずれであってもよい。 Further, the norbornene-based resin preferably includes an alkylnorbornene repeating unit. The alkyl group may be linear or branched.
アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むことにより、ノルボルネン系樹脂は、柔軟性が高くなるため、高いフレキシビリティ(可撓性)を付与することができる。 By including the repeating unit of alkyl norbornene, the norbornene-based resin has high flexibility, and thus can provide high flexibility (flexibility).
また、アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むノルボルネン系樹脂は、特定の波長領域(特に、850nm付近の波長領域)の光に対する透過率が優れることからも好ましい。 A norbornene-based resin containing an alkylnorbornene repeating unit is also preferable because of its excellent transmittance with respect to light in a specific wavelength region (particularly, a wavelength region near 850 nm).
上記のようなノルボルネンの繰り返し単位を含むノルボルネン系樹脂の具体例としては、ヘキシルノルボルネンのホモポリマー、フェニルエチルノルボルネンのホモポリマー、ベンジルノルボルネンのホモポリマー、ヘキシルノルボルネンとフェニルエチルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとベンジルノルボルネンとのコポリマー等が挙げられる。 Specific examples of the norbornene-based resin containing the norbornene repeating unit as described above include hexyl norbornene homopolymer, phenylethyl norbornene homopolymer, benzyl norbornene homopolymer, hexyl norbornene and phenylethyl norbornene copolymer, hexyl norbornene. And a copolymer of benzylnorbornene and the like.
このようなことから、ノルボルネン系樹脂としては、以下の式(1)〜(4)、(8)〜(10)で表されるものが好適である。 Therefore, as the norbornene-based resin, those represented by the following formulas (1) to (4) and (8) to (10) are preferable.
式(1)の繰り返し単位を含むノルボルネン系樹脂は、以下のようにして製造することができる。
R1を有するノルボルネンと、側鎖にエポキシ基を有するノルボルネンとをトルエンに溶かし、Ni化合物(A)を触媒として用いて溶液重合させることで(1)を得る。The norbornene resin containing the repeating unit of the formula (1) can be produced as follows.
(1) is obtained by dissolving norbornene having R 1 and norbornene having an epoxy group in the side chain in toluene and solution polymerization using Ni compound (A) as a catalyst.
なお、側鎖にエポキシ基を有するノルボルネンの製造方法は、たとえば、(i)(ii)の通りである。 In addition, the manufacturing method of norbornene which has an epoxy group in a side chain is as (i) (ii), for example.
(i)ノルボルネンメタノール(NB−CH2−OH)の合成
DCPD(ジシクロペンタジエン)のクラッキングにより生成したCPD(シクロペンタジエン)とαオレフィン(CH2=CH−CH2−OH)を高温高圧下で反応させる。(I) Synthesis of norbornene methanol (NB—CH 2 —OH) CPD (cyclopentadiene) and α-olefin (CH 2 ═CH—CH 2 —OH) produced by cracking of DCPD (dicyclopentadiene) are heated under high temperature and high pressure. React.
(ii)エポキシノルボルネンの合成
ノルボルネンメタノールとエピクロルヒドリンとの反応により生成する。(Ii) Synthesis of epoxy norbornene It is formed by the reaction of norbornene methanol and epichlorohydrin.
なお、式(1)において、bが2または3の場合には、エピクロルヒドリンのメチレン基がエチレン基、プロピレン基等になったものを使用する。 In formula (1), when b is 2 or 3, epichlorohydrin in which the methylene group is an ethylene group, a propylene group or the like is used.
式(1)で表される繰り返し単位を含むノルボルネン系樹脂の中でも、可撓性と耐熱性の両立を図ることが可能との観点から、特に、R1が炭素数4〜10のアルキル基であり、aおよびbがそれぞれ1である化合物、例えば、ブチルノルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのコポリマー等が好ましい。Among the norbornene-based resins containing the repeating unit represented by the formula (1), particularly, R 1 is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms from the viewpoint of achieving both flexibility and heat resistance. And a compound in which a and b are each 1, for example, a copolymer of butyl norbornene and methyl glycidyl ether norbornene, a copolymer of hexyl norbornene and methyl glycidyl ether norbornene, a copolymer of decyl norbornene and methyl glycidyl ether norbornene, or the like.
式(2)の繰り返し単位を含むノルボルネン系樹脂は、R2を有するノルボルネンと、側鎖にアクリルおよびメタクリル基を有するノルボルネンとをトルエンに溶かし、上述したNi化合物(A)を触媒に用いて溶液重合させることで得ることができる。A norbornene-based resin containing a repeating unit of the formula (2) is prepared by dissolving norbornene having R 2 and norbornene having an acrylic and methacrylic group in the side chain in toluene, and using the Ni compound (A) described above as a catalyst. It can be obtained by polymerization.
なお、式(2)で表される繰り返し単位を含むノルボルネン系樹脂の中でも、可撓性と耐熱性との両立の観点から、特に、R2が炭素数4〜10のアルキル基であり、cが1である化合物、例えば、ブチルノルボルネンとアクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとアクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルとのコポリマー、デシルノルボルネンとアクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルとのコポリマー等が好ましい。Among the norbornene-based resins containing the repeating unit represented by the formula (2), in particular, R 2 is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms from the viewpoint of achieving both flexibility and heat resistance, and c Are compounds such as butyl norbornene and 2- (5-norbornenyl) methyl acrylate copolymer, hexyl norbornene and 2- (5-norbornenyl) methyl acrylate copolymer, decyl norbornene and 2- (acrylic acid 2- ( Copolymers with 5-norbornenyl) methyl are preferred.
式(3)の繰り返し単位を含む樹脂は、R4を有するノルボルネンと、側鎖にアルコキシシリル基を有するノルボルネンとをトルエンに溶かし、上述したNi化合物(A)を触媒に用いて溶液重合させることで得ることができる。The resin containing the repeating unit of the formula (3) is obtained by dissolving norbornene having R 4 and norbornene having an alkoxysilyl group in the side chain in toluene, and performing solution polymerization using the above-described Ni compound (A) as a catalyst. Can be obtained at
なお、式(3)で表されるノルボルネン系ポリマーの中でも、特に、R4が炭素数4〜10のアルキル基であり、dが1または2、X3がメチル基またはエチル基である化合物、例えば、ブチルノルボルネンとノルボルネニルエチルトリメトキシシランとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとノルボルネニルエチルトリメトキシシランとのコポリマー、デシルノルボルネンとノルボルネニルエチルトリメトキシシランとのコポリマー、ブチルノルボルネンとトリエトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとトリエトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとトリエトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、ブチルノルボルネンとトリメトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとトリメトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとトリメトキシシリルノルボルネンとのコポリマー等が好ましい。Among the norbornene-based polymers represented by the formula (3), in particular, a compound in which R 4 is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, d is 1 or 2, and X 3 is a methyl group or an ethyl group, For example, a copolymer of butylnorbornene and norbornenylethyltrimethoxysilane, a copolymer of hexylnorbornene and norbornenylethyltrimethoxysilane, a copolymer of decylnorbornene and norbornenylethyltrimethoxysilane, butylnorbornene and triethoxysilyl Copolymer of norbornene, copolymer of hexyl norbornene and triethoxysilyl norbornene, copolymer of decyl norbornene and triethoxysilyl norbornene, copolymer of butyl norbornene and trimethoxysilyl norbornene, hex Copolymer of norbornene and trimethoxysilyl norbornene, copolymers, etc. of decyl norbornene and trimethoxysilyl norbornene are preferred.
式(4)の繰り返し単位を含む樹脂は、R5を有するノルボルネンと、側鎖にA1およびA2を有するノルボルネンとをトルエンに溶かし、Ni化合物(A)を触媒に用いて溶液重合させることで得ることができる。The resin containing the repeating unit of the formula (4) is obtained by dissolving norbornene having R 5 and norbornene having A 1 and A 2 in the side chain in toluene, and performing solution polymerization using Ni compound (A) as a catalyst. Can be obtained at
なお、式(4)で表される繰り返し単位を含むノルボルネン系樹脂としては、例えば、ブチルノルボルネン、ヘキシルノルボルネンまたはデシルノルボルネンのいずれかと、アクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルと、ノルボルネニルエチルトリメトキシシラン、トリエトキシシリルノルボルネンまたはトリメトキシシリルノルボルネンのいずれかとのターポリマー、ブチルノルボルネン、ヘキシルノルボルネンまたはデシルノルボルネンのいずれかと、アクリル酸2−(5−ノルボルネニル)メチルと、メチルグリシジルエーテルノルボルネンとのターポリマー、ブチルノルボルネン、ヘキシルノルボルネンまたはデシルノルボルネンのいずれかと、メチルグリシジルエーテルノルボルネン、ノルボルネニルエチルトリメトキシシラン、トリエトキシシリルノルボルネンまたはトリメトキシシリルノルボルネンのいずれかとのターポリマー等が挙げられる。 In addition, as norbornene-type resin containing the repeating unit represented by Formula (4), for example, any of butyl norbornene, hexyl norbornene, or decyl norbornene, 2- (5-norbornenyl) methyl acrylate, and norbornenyl ethyl A terpolymer with either trimethoxysilane, triethoxysilyl norbornene or trimethoxysilyl norbornene, any of butyl norbornene, hexyl norbornene or decyl norbornene, 2- (5-norbornenyl) methyl acrylate and methyl glycidyl ether norbornene Terpolymer, butyl norbornene, hexyl norbornene or decyl norbornene, methyl glycidyl ether norbornene, norbornenyl ethyl trimethoxysilane , Terpolymers, etc. and either triethoxysilyl norbornene or trimethoxysilyl norbornene.
式(8)の繰り返し単位を含む樹脂は、R7を有するノルボルネンと、側鎖に−(CH2)i−X1−X2(R8)3−j(Ar)jを含むノルボルネンとをトルエンに溶かし、Ni化合物を触媒に用いて溶液重合させることで得ることができる。The resin containing the repeating unit of the formula (8) includes norbornene having R 7 and norbornene containing — (CH 2 ) i —X 1 —X 2 (R 8 ) 3 -j (Ar) j in the side chain. It can be obtained by dissolving in toluene and solution polymerization using a Ni compound as a catalyst.
なお、式(8)で表される繰り返し単位を含むノルボルネン系樹脂の中でも、X1が酸素原子、X2がシリコン原子、Arがフェニル基であるものが好ましい。Of the norbornene resins containing the repeating unit represented by the formula (8), those in which X 1 is an oxygen atom, X 2 is a silicon atom, and Ar is a phenyl group are preferable.
さらには、可撓性、耐熱性および屈折率制御の観点から特に、R7が炭素数4〜10のアルキル基であり、X1が酸素原子、X2がシリコン原子、Arがフェニル基、R8がメチル基、iが1、jが2である化合物、例えば、ブチルノルボルネンとジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランとのコポリマー、デシルノルボルネンとジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランとのコポリマー等が好ましい。
具体的には、以下のようなノルボルネン系樹脂を使用することが好ましい。Further, particularly from the viewpoint of flexibility, heat resistance and refractive index control, R 7 is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, X 1 is an oxygen atom, X 2 is a silicon atom, Ar is a phenyl group, R Compounds in which 8 is a methyl group, i is 1 and j is 2, for example, a copolymer of butylnorbornene and diphenylmethylnorbornenemethoxysilane, a copolymer of hexylnorbornene and diphenylmethylnorbornenemethoxysilane, decylnorbornene and diphenylmethylnorbornenemethoxysilane And a copolymer thereof are preferred.
Specifically, it is preferable to use the following norbornene resin.
また、可撓性と耐熱性および屈折率制御の観点から、式(8)において、R7が炭素数4〜10のアルキル基であり、X1がメチレン基、X2が炭素原子、Arがフェニル基、R8が水素原子、iが0、jが1である化合物、例えば、ブチルノルボルネンとフェニルエチルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとフェニルエチルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとフェニルエチルノルボルネンとのコポリマー等であってもよい。
さらに、ノルボルネン系樹脂として、次のようなものを使用してもよい。From the viewpoint of flexibility, heat resistance, and refractive index control, in Formula (8), R 7 is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, X 1 is a methylene group, X 2 is a carbon atom, and Ar is A compound having a phenyl group, R 8 is a hydrogen atom, i is 0, and j is 1, for example, a copolymer of butylnorbornene and phenylethylnorbornene, a copolymer of hexylnorbornene and phenylethylnorbornene, a decylnorbornene and phenylethylnorbornene It may be a copolymer or the like.
Further, the following may be used as the norbornene resin.
また、p1/q1〜p3/q3、p5/q5、p6/q6またはp4/(q4+r)は、20以下であればよいが、15以下であるのが好ましく、0.1〜10程度がより好ましい。これにより、複数種のノルボルネンの繰り返し単位を含む効果が如何なく発揮される。 Further, p 1 / q 1 ~p 3 /
一方、ポリマー915は、前述したようにアクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリシラン、ポリウレタン等であってもよい。
On the other hand, the
このうち、アクリル系樹脂およびメタクリル系樹脂としては、例えば、ポリ(メチルアクリレート)、ポリ(メチルメタクリレート)、ポリ(エポキシアクリレート)、ポリ(エポキシメタクリレート)、ポリ(アミノアクリレート)、ポリ(アミノメタクリレート)、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ(イソシアナートアクリレート)、ポリ(イソシアナートメタクリレート)、ポリ(シアナートアクリレート)、ポリ(シアナートメタクリレート)、ポリ(チオエポキシアクリレート)、ポリ(チオエポキシメタクリレート)、ポリ(アリルアクリレート)、ポリ(アリルメタクリレート)、アクリレート・エポキシアクリレート共重合体(メチルメタクリレートとグリシジルメタクリレートの共重合体)、スチレン・エポキシアクリレート共重合体等が挙げられ、これらの1種または2種以上の複合材料が用いられる。 Among these, examples of acrylic resins and methacrylic resins include poly (methyl acrylate), poly (methyl methacrylate), poly (epoxy acrylate), poly (epoxy methacrylate), poly (amino acrylate), and poly (amino methacrylate). , Polyacrylic acid, polymethacrylic acid, poly (isocyanate acrylate), poly (isocyanate methacrylate), poly (cyanate acrylate), poly (cyanate methacrylate), poly (thioepoxy acrylate), poly (thioepoxy methacrylate) , Poly (allyl acrylate), poly (allyl methacrylate), acrylate / epoxy acrylate copolymer (copolymer of methyl methacrylate and glycidyl methacrylate), styrene / epoxy Acrylate copolymer and the like, these one or more composite material is used.
また、エポキシ系樹脂としては、例えば、脂環式エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格を有するジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、脂肪族系エポキシ樹脂およびトリグリシジルイソシアヌレート等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上の複合材料が用いられる。 Examples of the epoxy resin include alicyclic epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin having a biphenyl skeleton, naphthalene ring-containing epoxy resin, Dicyclopentadiene type epoxy resin having cyclopentadiene skeleton, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, triphenylmethane type epoxy resin, triphenylmethane type epoxy resin, aliphatic epoxy resin, triglycidyl isocyanurate, etc. Of these, one or more of these composite materials are used.
また、ポリイミドとしては、ポリイミド樹脂前駆体であるポリアミド酸を閉環し、硬化(イミド化)させることにより得られる樹脂であれば、特に限定されない。 Further, the polyimide is not particularly limited as long as it is a resin obtained by ring-closing and curing (imidizing) a polyamic acid which is a polyimide resin precursor.
ポリアミド酸としては、例えば、N,N−ジメチルアセトアミド中、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを等モル比にて反応させることにより、溶液として得ることができる。 As the polyamic acid, for example, it can be obtained as a solution by reacting tetracarboxylic dianhydride and diamine in an equimolar ratio in N, N-dimethylacetamide.
このうち、テトラカルボン酸二無水物としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン酸二無水物等が挙げられる。 Among these, examples of the tetracarboxylic dianhydride include pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis (2,3-di Carboxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) -1,1,1,3,3,3- Hexafluoropropane dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) And sulfonic acid dianhydrides.
一方、ジアミンとしては、例えば、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、2,2−ビス(4−アミノフェノキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−アミノフェノキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,4−ジアミノトルエン、2,6−ジアミノトルエン、ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−2,2−ジメチルビフェニル、2,2−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル等が挙げられる。 On the other hand, examples of the diamine include m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, and 3,3'-diaminodiphenyl. Sulfone, 2,2-bis (4-aminophenoxyphenyl) propane, 2,2-bis (4-aminophenoxyphenyl) hexafluoropropane, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 2,4-diaminotoluene, 2,6-diaminotoluene, diaminodiphenylmethane, 4,4′-diamino-2,2-dimethylbiphenyl, 2,2-bis (trifluoromethyl)- 4,4′-diaminobiphenyl and the like can be mentioned.
また、シリコーン系樹脂としては、例えば、シリコーンゴム、シリコーンエラストマー等が挙げられる。これらのシリコーン系樹脂は、シリコーンゴムモノマーまたはオリゴマーと硬化剤とを反応させることにより得られるものである。 Examples of the silicone resin include silicone rubber and silicone elastomer. These silicone resins are obtained by reacting a silicone rubber monomer or oligomer with a curing agent.
シリコーンゴムモノマーまたはオリゴマーとしては、例えば、メチルシロキサン基、エチルシロキサン基、フェニルシロキサン基を含むものが挙げられる。 Examples of the silicone rubber monomer or oligomer include those containing a methylsiloxane group, an ethylsiloxane group, or a phenylsiloxane group.
また、シリコーンゴムモノマーまたはオリゴマーとしては、光反応性を付与するため、例えば、エポキシ基、ビニルエーテル基、アクリル基等の官能基を導入してなるものが好ましく用いられる。 Moreover, as a silicone rubber monomer or oligomer, in order to provide photoreactivity, for example, those obtained by introducing a functional group such as an epoxy group, a vinyl ether group or an acrylic group are preferably used.
また、フッ素系樹脂としては、例えば、含フッ素脂肪族環構造を有するモノマーから得られる重合体、2つ以上の重合性不飽和結合を有する含フッ素モノマーを環化重合して得られる重合体、含フッ素系モノマーとラジカル重合性単量体とを共重合して得られる重合体等が挙げられる。 In addition, as the fluorine-based resin, for example, a polymer obtained from a monomer having a fluorine-containing aliphatic ring structure, a polymer obtained by cyclopolymerizing a fluorine-containing monomer having two or more polymerizable unsaturated bonds, Examples thereof include a polymer obtained by copolymerizing a fluorine-containing monomer and a radical polymerizable monomer.
含フッ素脂肪族環構造としては、例えば、ペルフルオロ(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール)、ペルフルオロ(4−メチル−1,3−ジオキソール)、ペルフルオロ(4−メトキシ−1,3−ジオキソール)等が挙げられる。 Examples of the fluorinated aliphatic ring structure include perfluoro (2,2-dimethyl-1,3-dioxole), perfluoro (4-methyl-1,3-dioxole), and perfluoro (4-methoxy-1,3-dioxole). ) And the like.
また、含フッ素モノマーとしては、例えば、ペルフルオロ(アリルビニルエーテル)、ペルフルオロ(ブテニルビニルエーテル)等が挙げられる。 Moreover, as a fluorine-containing monomer, perfluoro (allyl vinyl ether), perfluoro (butenyl vinyl ether) etc. are mentioned, for example.
また、ラジカル重合性モノマーとしては、例えば、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ペルフルオロ(メチルビニルエーテル)等が挙げられる。 Examples of the radical polymerizable monomer include tetrafluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, perfluoro (methyl vinyl ether), and the like.
また、ポリシランとしては、主鎖がSi原子のみからなる高分子であれば、いかなるものも用いられる。主鎖は、直鎖型であってもよく分岐型であってもよい。そして、ポリシラン中のSi原子には、Si原子以外に、水素原子、炭化水素基、アルコキシ基等の有機置換基が結合している。 Any polysilane may be used as long as the main chain is a polymer composed only of Si atoms. The main chain may be linear or branched. And in addition to Si atom, organic substituents, such as a hydrogen atom, a hydrocarbon group, and an alkoxy group, have couple | bonded with Si atom in polysilane.
このうち、炭化水素基としては、例えば、ハロゲンで置換されていてもよい炭素数1〜10の脂肪族炭化水素基、炭素数6〜14の芳香族炭化水素基等が挙げられる。 Among these, examples of the hydrocarbon group include an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a halogen, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms, and the like.
脂肪族炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、トリフルオロプロピル基、ノナフルオロヘキシル基のような鎖状炭化水素基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基のような脂環式炭化水素基等が挙げられる。 Specific examples of the aliphatic hydrocarbon group include a chain hydrocarbon group such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, hexyl group, octyl group, decyl group, trifluoropropyl group, and nonafluorohexyl group, Examples thereof include alicyclic hydrocarbon groups such as a cyclohexyl group and a methylcyclohexyl group.
芳香族炭化水素基の具体例としては、フェニル基、p−トリル基、ビフェニル基、アントラシル基等が挙げられる。 Specific examples of the aromatic hydrocarbon group include a phenyl group, a p-tolyl group, a biphenyl group, and an anthracyl group.
アルコキシ基としては、炭素数1〜8のものが挙げられ、具体的には、メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基、オクチルオキシ基等が挙げられる。 As an alkoxy group, a C1-C8 thing is mentioned, Specifically, a methoxy group, an ethoxy group, a phenoxy group, an octyloxy group etc. are mentioned.
また、ポリウレタンとしては、主鎖にウレタン結合(−O−CO−NH−)を含む高分子であれば、いかなるものも用いられる。また、主鎖にウレタン結合とウレア結合(−NH−CO−NH−、−NH−CO−N=、または、−NH−CO−N<)とを含むウレタン−ウレア共重合体等であってもよい。 As the polyurethane, any polymer may be used as long as it is a polymer containing a urethane bond (—O—CO—NH—) in the main chain. And a urethane-urea copolymer containing a urethane bond and a urea bond (—NH—CO—NH—, —NH—CO—N═, or —NH—CO—N <) in the main chain, etc. Also good.
なお、コア層13の各部の屈折率は、各部におけるポリマー915の屈折率とモノマーの屈折率の相対的な大小関係とその存在比率に応じて決定されるため、用いるモノマーの種類に応じてポリマー915の屈折率を適宜調整するようにしてもよい。
In addition, since the refractive index of each part of the
例えば、比較的高い屈折率を有するポリマー915を得るためには、分子構造中に、芳香族環(芳香族基)、窒素原子、臭素原子や塩素原子を有するモノマーを一般的に選択して、ポリマー915が合成(重合)される。一方、比較的低い屈折率を有するポリマー915を得るためには、分子構造中に、アルキル基、フッ素原子やエーテル構造(エーテル基)を有するモノマーを一般的に選択して、ポリマー915が合成(重合)される。
For example, in order to obtain a
比較的高い屈折率を有するノルボルネン系樹脂としては、アラルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。かかるノルボルネン系樹脂は、特に高い屈折率を有する。 As the norbornene-based resin having a relatively high refractive index, a resin containing a repeating unit of aralkylnorbornene is preferable. Such norbornene-based resins have a particularly high refractive index.
アラルキルノルボルネンの繰り返し単位が有するアラルキル基(アリールアルキル基)としては、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、フェニルブチル基、ナフチルエチル基、ナフチルプロピル基、フルオレニルエチル基、フルオレニルプロピル基等が挙げられるが、ベンジル基やフェニルエチル基が特に好ましい。かかる繰り返し単位を有するノルボルネン系樹脂は、極めて高い屈折率を有するものであることから好ましい。 Examples of the aralkyl group (arylalkyl group) of the aralkylnorbornene repeating unit include benzyl group, phenylethyl group, phenylpropyl group, phenylbutyl group, naphthylethyl group, naphthylpropyl group, fluorenylethyl group, fluorene group, and the like. Examples thereof include a nylpropyl group, and a benzyl group and a phenylethyl group are particularly preferable. A norbornene-based resin having such a repeating unit is preferable because it has a very high refractive index.
また、以上のようなポリマー915は、主鎖から分岐し、活性放射線の照射により、その分子構造の少なくとも一部が主鎖から離脱し得る離脱性基(離脱性ペンダントグループ)を有しているのが好ましい。すなわち、離脱性基の離脱によりポリマー915の屈折率が低下するため、ポリマー915は、活性放射線の照射の有無によって屈折率差を形成することができる。
Further, the
このような離脱性基を有するポリマー915としては、例えば、分子構造中に、−O−構造、−Si−アリール構造および−O−Si−構造のうちの少なくとも1つを有するものが挙げられる。かかる離脱性基は、カチオンの作用により比較的容易に離脱する。
Examples of the
このうち、離脱により樹脂の屈折率に低下を生じさせる離脱性基としては、−Si−ジフェニル構造および−O−Si−ジフェニル構造の少なくとも一方が好ましい。 Among these, as the leaving group that causes a decrease in the refractive index of the resin by leaving, at least one of the -Si-diphenyl structure and the -O-Si-diphenyl structure is preferable.
ここで、側鎖に離脱性基を有するポリマー915としては、例えばシクロヘキセン、シクロオクテン等の単環体モノマーの重合体、ノルボルネン、ノルボルナジエン、ジシクロペンタジエン、ジヒドロジシクロペンタジエン、テトラシクロドデセン、トリシクロペンタジエン、ジヒドロトリシクロペンタジエン、テトラシクロペンタジエン、ジヒドロテトラシクロペンタジエン等の多環体モノマーの重合体等の環状オレフィン系樹脂が挙げられる。これらの中でも多環体モノマーの重合体の中から選ばれる1種以上の環状オレフィン系樹脂が好ましく用いられる。これにより、樹脂の耐熱性を向上することができる。
Here, examples of the
なお、重合形態としては、ランダム重合、ブロック重合等の公知の形態を適用することができる。例えばノルボルネン型モノマーの重合の具体例としては、ノルボルネン型モノマーの(共)重合体、ノルボルネン型モノマーとα−オレフィン類などの共重合可能な他のモノマーとの共重合体、およびこれらの共重合体の水素添加物などが具体例に該当する。これら環状オレフィン系樹脂は、公知の重合法により製造することが可能であり、その重合方法には付加重合法と開環重合法とがあり、前述の中でも付加重合法で得られる環状オレフィン系樹脂(特にノルボルネン系樹脂)が好ましい(すなわち、ノルボルネン系化合物の付加重合体)。これにより、透明性、耐熱性および可撓性に優れる。 In addition, as polymerization forms, known forms such as random polymerization and block polymerization can be applied. For example, specific examples of polymerization of norbornene type monomers include (co) polymers of norbornene type monomers, copolymers of norbornene type monomers and other copolymerizable monomers such as α-olefins, A combined hydrogenated product corresponds to a specific example. These cyclic olefin resins can be produced by a known polymerization method. The polymerization methods include an addition polymerization method and a ring-opening polymerization method, and among them, the cyclic olefin resin obtained by the addition polymerization method. (In particular, norbornene-based resins) are preferable (that is, addition polymers of norbornene-based compounds). Thereby, it is excellent in transparency, heat resistance, and flexibility.
さらに、側鎖に離脱性基を有するノルボルネン系樹脂としては、例えば、式(8)で表されるノルボルネン系樹脂の中で、X1が酸素原子、X2がシリコン原子、Arがフェニル基であるものが挙げられる。Further, as the norbornene resin having a leaving group in the side chain, for example, in the norbornene resin represented by the formula (8), X 1 is an oxygen atom, X 2 is a silicon atom, and Ar is a phenyl group. Some are listed.
また、式(3)においては、アルコキシシリル基のSi−O−X3の部分で脱離する場合がある。In the formula (3), there are cases where the Si—O—X 3 part of the alkoxysilyl group is eliminated.
また、例えば、式(9)のノルボルネン系樹脂を使用した場合、光酸発生剤(PAGと表記)から発生した酸により、以下のように反応が進むと推測される。なお、ここでは、離脱性基の部分のみを示し、また、i=1の場合で説明している。 For example, when the norbornene-based resin of the formula (9) is used, it is presumed that the reaction proceeds as follows by the acid generated from the photoacid generator (denoted as PAG). Here, only the part of the leaving group is shown, and the case where i = 1 is described.
さらに、式(9)の構造に加えて、側鎖にエポキシ基を有するものであってもよい。このようなものを使用することでクラッド層11、12や基材に対して密着性に優れたコア層13が形成可能という効果がある。
具体例として以下のようなものが挙げられる。Furthermore, in addition to the structure of the formula (9), the side chain may have an epoxy group. By using such a thing, there exists an effect that the
Specific examples include the following.
式(31)で示される化合物は、たとえば、ヘキシルノルボルネンと、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン(側鎖に−CH2−O−Si(CH3)(Ph)2を含むノルボルネン)およびエポキシノルボルネンをトルエンに溶かし、Ni化合物を触媒に用いて溶液重合させることで得ることができる。The compound represented by the formula (31) includes, for example, hexyl norbornene, diphenylmethyl norbornene methoxysilane (norbornene containing —CH 2 —O—Si (CH 3 ) (Ph) 2 in the side chain) and epoxy norbornene in toluene. It can be obtained by dissolving and solution polymerization using a Ni compound as a catalyst.
一方、別の離脱性基としては、例えば、末端にアセトフェノン構造を有する置換基が挙げられる。この離脱性基は、フリーラジカルの作用により比較的容易に離脱する。 On the other hand, examples of another leaving group include a substituent having an acetophenone structure at the terminal. This leaving group is released relatively easily by the action of free radicals.
前記離脱性基の含有量は、特に限定されないが、前記側鎖に脱離性基を有するポリマー915中の10〜80重量%であるのが好ましく、特に20〜60重量%であるのがより好ましい。含有量が前記範囲内であると、特に可撓性と屈折率変調機能(屈折率差を変化させる効果)との両立に優れる。
The content of the leaving group is not particularly limited, but is preferably 10 to 80% by weight in the
例えば、離脱性基の含有量を多くすることにより、屈折率を変化させる幅を拡張することができる。 For example, the width for changing the refractive index can be expanded by increasing the content of the leaving group.
(添加剤)
添加剤920は、モノマーおよび重合開始剤を含んでいる。(Additive)
((モノマー))
モノマーは、後述する活性放射線の照射により、活性放射線の照射領域において反応して反応物を形成し、それとともにモノマーが拡散移動することで、層910において照射領域と未照射領域との間に屈折率差を生じさせ得るような化合物である。((monomer))
The monomer reacts in the irradiation region of the actinic radiation to form a reactant by irradiation with actinic radiation described later, and the monomer diffuses and moves with it, so that the
モノマーの反応物としては、モノマーがポリマー915中で重合して形成されたポリマー(重合体)、モノマーがポリマー915同士を架橋してなる架橋構造、および、モノマーがポリマー915に重合してポリマー915から分岐した分岐構造のうちの少なくとも1つが挙げられる。
As a reaction product of the monomer, a polymer (polymer) formed by polymerizing the monomer in the
ところで、照射領域と未照射領域との間に生じる屈折率差は、ポリマー915の屈折率とモノマーの屈折率との差に基づいて生じることから、添加剤920中に含まれるモノマーは、ポリマー915の屈折率との大小関係を考慮して選択される。
By the way, the difference in refractive index generated between the irradiated region and the non-irradiated region is generated based on the difference between the refractive index of the
具体的には、層910において、照射領域の屈折率が高くなることが望まれる場合には、比較的低い屈折率を有するポリマー915と、このポリマー915に対して高い屈折率を有するモノマーとを組み合わせて使用される。一方、照射領域の屈折率が低くなることが望まれる場合には、比較的高い屈折率を有するポリマー915と、このポリマー915に対して低い屈折率を有するモノマーとを組み合わせて使用される。
Specifically, in the
なお、屈折率が「高い」または「低い」とは、屈折率の絶対値を意味するものではなく、ある材料同士の相対的な関係を意味するものである。 Note that “high” or “low” in the refractive index does not mean an absolute value of the refractive index but means a relative relationship between certain materials.
そして、モノマーの反応(反応物の生成)により、層910において照射領域の屈折率が低下する場合、当該部分が屈折率分布Wの極小値を形成し、照射領域の屈折率が上昇する場合、当該部分が屈折率分布の極大値を構成する。
And, when the refractive index of the irradiated region decreases in the
なお、モノマーとしては、ポリマー915との相溶性を有し、ポリマー915との屈折率差が0.01以上であるものが好ましく用いられる。
As the monomer, a monomer having compatibility with the
このようなモノマーとしては、重合可能な部位を有する化合物であればよく、特に限定されないが、例えば、ノルボルネン系モノマー、アクリル酸(メタクリル酸)系モノマー、エポキシ系モノマー、オキセタン系モノマー、ビニルエーテル系モノマー、スチレン系モノマー等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 Such a monomer is not particularly limited as long as it is a compound having a polymerizable site, and examples thereof include norbornene monomers, acrylic acid (methacrylic acid) monomers, epoxy monomers, oxetane monomers, and vinyl ether monomers. , A styrene monomer, etc., and one or more of these can be used in combination.
これらの中でも、モノマーとしては、オキセタニル基またはエポキシ基等の環状エーテル基を有するモノマーまたはオリゴマー、あるいはノルボルネン系モノマーを用いるのが好ましい。環状エーテル基を有するモノマーまたはオリゴマーを用いることにより、環状エーテル基の開環が起こり易いため、速やかに反応し得るモノマーが得られる。また、ノルボルネン系モノマーを用いることにより、光伝送性能に優れ、かつ、耐熱性および柔軟性に優れるコア層13(光導波路1)が得られる。 Among these, it is preferable to use a monomer or oligomer having a cyclic ether group such as an oxetanyl group or an epoxy group, or a norbornene monomer as the monomer. By using a monomer or oligomer having a cyclic ether group, the cyclic ether group is likely to be opened, so that a monomer capable of reacting quickly can be obtained. Further, by using a norbornene-based monomer, the core layer 13 (optical waveguide 1) having excellent optical transmission performance and excellent heat resistance and flexibility can be obtained.
このうち、環状エーテル基を有するモノマーの分子量(重量平均分子量)またはオリゴマーの分子量(重量平均分子量)は、それぞれ100以上400以下であるのが好ましい。 Among these, the molecular weight (weight average molecular weight) of the monomer having a cyclic ether group or the molecular weight (weight average molecular weight) of the oligomer is preferably 100 or more and 400 or less, respectively.
オキセタニル基を有するモノマー、オキセタニル基を有するオリゴマーとしては、下記式(11)〜(20)の群から選ばれるものが好ましい。これらを使用することで波長850nm近傍での透明性に優れ、可撓性と耐熱性の両立が可能という利点がある。また、これらを単独でも混合して用いても差し支えない。 As the monomer having an oxetanyl group and the oligomer having an oxetanyl group, those selected from the following formulas (11) to (20) are preferable. By using these, there is an advantage that transparency in the vicinity of a wavelength of 850 nm is excellent and both flexibility and heat resistance are possible. These may be used alone or in combination.
以上のようなモノマーおよびオリゴマーの中でも、ポリマー915との屈折率差を確保する観点から式(13)、(15)、(16)、(17)、(20)で表される化合物を使用することが好ましい。
Among the monomers and oligomers as described above, compounds represented by the formulas (13), (15), (16), (17), and (20) are used from the viewpoint of securing a difference in refractive index from the
さらには、ポリマー915の樹脂との屈折率差がある点、分子量が小さく、モノマーの運動性が高い点、モノマーが容易に揮発しない点を考慮すると、式(20)、式(15)で表される化合物を使用することが特に好ましい。
Furthermore, in consideration of the difference in refractive index from the
また、オキセタニル基を有する化合物としては、以下の式(32)、式(33)で表される化合物を使用することができる。式(32)で表される化合物としては、東亞合成製の商品名TESOX等、式(33)で表される化合物としては、東亞合成製の商品名OX−SQ等を使用することができる。 Moreover, as a compound which has an oxetanyl group, the compound represented by the following formula | equation (32) and a formula (33) can be used. As a compound represented by Formula (32), Toagosei Co., Ltd. trade name TESOX etc., and as a compound represented by Formula (33), Toagosei Co., Ltd. trade name OX-SQ etc. can be used.
また、エポキシ基を有するモノマー、エポキシ基を有するオリゴマーとしては、例えば、以下のようなものが挙げられる。このエポキシ基を有するモノマー、オリゴマーは、酸の存在下において開環により重合するものである。 Examples of the monomer having an epoxy group and the oligomer having an epoxy group include the following. The monomer and oligomer having an epoxy group are polymerized by ring-opening in the presence of an acid.
エポキシ基を有するモノマー、エポキシ基を有するオリゴマーとしては、以下の式(34)〜(39)で表されるものを使用することができる。中でも、エポキシ環のひずみエネルギーが大きく反応性に優れるという観点から式(36)〜(39)で表される脂環式エポキシモノマーを使用することが好ましい。 As the monomer having an epoxy group and the oligomer having an epoxy group, those represented by the following formulas (34) to (39) can be used. Especially, it is preferable to use the alicyclic epoxy monomer represented by Formula (36)-(39) from a viewpoint that the distortion energy of an epoxy ring is large and is excellent in reactivity.
なお、式(34)で表される化合物は、エポキシノルボルネンであり、このような化合物としては、例えば、プロメラス社製 EpNBを使用することができる。式(35)で表される化合物は、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランであり、この化合物としては、例えば、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製 Z−6040を使用することができる。また、式(36)で表される化合物は、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランであり、この化合物としては、例えば、東京化成製 E0327を使用することができる。 In addition, the compound represented by Formula (34) is epoxy norbornene. As such a compound, for example, EpNB manufactured by Promeras Corporation can be used. The compound represented by the formula (35) is γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane. As this compound, for example, Z-6040 manufactured by Toray Dow Corning Silicone can be used. Moreover, the compound represented by Formula (36) is 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, and as this compound, for example, E0327 manufactured by Tokyo Chemical Industry can be used.
さらに、式(37)で表される化合物は、3、4−エポキシシクロヘキセニルメチル−3’、4’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレートであり、この化合物としては、例えば、ダイセル化学社製 セロキサイド2021Pを使用することができる。また、式(38)で表される化合物は、1,2−エポキシ−4−ビニルシクロヘキサンであり、この化合物としては、例えば、ダイセル化学社製 セロキサイド2000を使用することができる。 Furthermore, the compound represented by the formula (37) is 3,4-epoxycyclohexenylmethyl-3 ′, 4′-epoxycyclohexenecarboxylate, and as this compound, for example, Celoxide 2021P manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd. is used. can do. Further, the compound represented by the formula (38) is 1,2-epoxy-4-vinylcyclohexane, and as this compound, for example, Ceroxide 2000 manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd. can be used.
さらに、式(39)で表される化合物は、1,2:8,9ジエポキシリモネンであり、この化合物としては、例えば、(ダイセル化学社製 セロキサイド3000)を使用することができる。 Furthermore, the compound represented by the formula (39) is 1,2: 8,9 diepoxy limonene. As this compound, for example, (Celoxide 3000 manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) can be used.
さらに、モノマーとしては、オキセタニル基を有するモノマー、オキセタニル基を有するオリゴマーと、エポキシ基を有するモノマー、エポキシ基を有するオリゴマーとが併用されていてもよい。 Furthermore, as the monomer, a monomer having an oxetanyl group, an oligomer having an oxetanyl group, a monomer having an epoxy group, and an oligomer having an epoxy group may be used in combination.
オキセタニル基を有するモノマー、オキセタニル基を有するオリゴマーは重合を開始する開始反応が遅いが、生長反応が速い。これに対し、エポキシ基を有するモノマー、エポキシ基を有するオリゴマーは、重合を開始する開始反応が速いが、生長反応が遅い。そのため、オキセタニル基を有するモノマー、オキセタニル基を有するオリゴマーと、エポキシ基を有するモノマー、エポキシ基を有するオリゴマーとを併用することで、光を照射した際に、光照射部分と、未照射部分との屈折率差を確実に生じさせることができる。 Monomers having an oxetanyl group and oligomers having an oxetanyl group have a slow initiation reaction but a fast growth reaction. On the other hand, a monomer having an epoxy group and an oligomer having an epoxy group have a fast initiation reaction for initiating polymerization, but have a slow growth reaction. Therefore, by using a monomer having an oxetanyl group, an oligomer having an oxetanyl group, a monomer having an epoxy group, and an oligomer having an epoxy group, when irradiated with light, the light irradiated portion and the unirradiated portion A difference in refractive index can be reliably generated.
具体的には、式(20)で表わされるモノマーを「第1モノマー」とし、上記成分Bを含むモノマーを「第2モノマー」とすると、第1モノマーと第2モノマーとを併用するのが好ましく、その併用割合を(第2モノマーの重量)/(第1モノマーの重量)で規定するとき、0.1〜1程度であるのが好ましく、0.1〜0.6程度であるのがより好ましい。併用割合が前記範囲内であると、モノマーの反応性の速さと光導波路1の耐熱性とのバランスが向上する。 Specifically, when the monomer represented by the formula (20) is “first monomer” and the monomer containing the component B is “second monomer”, it is preferable to use the first monomer and the second monomer in combination. When the ratio of the combination is defined by (weight of second monomer) / (weight of first monomer), it is preferably about 0.1 to 1, more preferably about 0.1 to 0.6. preferable. When the combined ratio is within the above range, the balance between the reactivity of the monomer and the heat resistance of the optical waveguide 1 is improved.
なお、第2モノマーに相当するモノマーには、式(20)で表わされるモノマーと異なるオキセタニル基を有するモノマーやビニルエーテル基を有するモノマーが挙げられる。これらの中でも、エポキシ化合物(特に脂環式エポキシ化合物)および2官能のオキセタン化合物(オキセタニル基を2つ有するモノマー)の少なくとも1種が好ましく用いられる。これらの第2モノマーを用いることにより、第1モノマーとポリマー915との反応性を向上させることができ、それによって透明性を保持しつつ、導波路の耐熱性を向上させることができる。
The monomer corresponding to the second monomer includes a monomer having an oxetanyl group different from the monomer represented by the formula (20) and a monomer having a vinyl ether group. Among these, at least one of an epoxy compound (particularly an alicyclic epoxy compound) and a bifunctional oxetane compound (a monomer having two oxetanyl groups) is preferably used. By using these second monomers, the reactivity between the first monomer and the
このような第2モノマーの具体例としては、上記式(15)の化合物、上記式(12)の化合物、上記式(11)の化合物、上記式(18)の化合物、上記式(19)の化合物、上記式(34)〜(39)の化合物が挙げられる。 Specific examples of the second monomer include the compound of the above formula (15), the compound of the above formula (12), the compound of the above formula (11), the compound of the above formula (18), and the above formula (19). Examples thereof include compounds and compounds of the above formulas (34) to (39).
また、ノルボルネン系モノマーとは、下記構造式Aで示されるノルボルネン骨格を少なくとも1つ含むモノマーを総称し、例えば、下記構造式Cで表される化合物が挙げられる。 The norbornene-based monomer is a generic term for monomers including at least one norbornene skeleton represented by the following structural formula A, and examples thereof include compounds represented by the following structural formula C.
無置換の炭化水素基(ハイドロカルビル基)としては、例えば、直鎖状または分岐状の炭素数1〜10(C1〜C10)のアルキル基、直鎖状または分岐状の炭素数2〜10(C2〜C10のアルケニル基、直鎖状または分岐状の炭素数2〜10(C2〜C10)のアルキニル基、炭素数4〜12(C4〜C12)のシクロアルキル基、炭素数4〜12(C4〜C12)のシクロアルケニル基、炭素数6〜12(C6〜C12)のアリール基、炭素数7〜24(C7〜C24)のアラルキル基(アリールアルキル基)等が挙げられ、その他、R12およびR13、R14およびR15が、それぞれ炭素数1〜10(C1〜C10)のアルキリデニル基であってもよい。Examples of the unsubstituted hydrocarbon group (hydrocarbyl group) include, for example, a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (C 1 to C 10 ), a linear or branched carbon number of 2 -10 (C 2 -C 10 alkenyl group, linear or branched alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms (C 2 -C 10 ), cycloalkyl having 4 to 12 carbon atoms (C 4 -C 12 ) Group, C 4-12 (C 4 -C 12 ) cycloalkenyl group, C 6-12 (C 6 -C 12 ) aryl group, C 7-24 (C 7 -C 24 ) aralkyl group In addition, R 12 and R 13 , R 14 and R 15 may each be an alkylidenyl group having 1 to 10 carbon atoms (C 1 to C 10 ).
なお、上記以外のモノマー、例えばアクリル酸(メタクリル酸)系モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、アクリル酸アミド、メタクリル酸アミド、アクリロニトリル等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 In addition, examples of monomers other than the above, for example, acrylic acid (methacrylic acid) monomers include acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid ester, methacrylic acid ester, acrylic acid amide, methacrylic acid amide, acrylonitrile, and the like. These can be used alone or in combination of two or more.
具体的には、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2−ブトキシエチル等が挙げられる。 Specific examples include 2-ethylhexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, and 2-butoxyethyl (meth) acrylate.
また、ビニルエーテル系モノマーとしては、例えば、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、tert−ブチルビニルエーテル、n−ペンチルビニルエーテル、n−ヘキシルビニルエーテル、n−オクチルビニルエーテル、n−ドデシルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル類またはシクロアルキルビニルエーテル類が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of vinyl ether monomers include methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, n-propyl vinyl ether, isopropyl vinyl ether, n-butyl vinyl ether, isobutyl vinyl ether, tert-butyl vinyl ether, n-pentyl vinyl ether, n-hexyl vinyl ether, and n-octyl. Examples thereof include alkyl vinyl ethers such as vinyl ether, n-dodecyl vinyl ether, 2-ethylhexyl vinyl ether, cyclohexyl vinyl ether, and cycloalkyl vinyl ethers, and one or more of these can be used in combination.
また、スチレン系モノマーとしては、例えば、スチレン、ジビニルベンゼン等が挙げられ、これらのうちの1種または2種を組み合わせて用いることができる。 Moreover, as a styrene-type monomer, styrene, divinylbenzene, etc. are mentioned, for example, These 1 type or 2 types can be used in combination.
なお、これらのモノマーと前述したポリマー915との組み合わせは、特に限定されず、いかなる組み合わせであってもよい。
In addition, the combination of these monomers and the
また、モノマーは、その少なくとも一部が上述したようにオリゴマー化していてもよい。 Further, at least a part of the monomer may be oligomerized as described above.
これらのモノマーの添加量は、ポリマー100重量部に対し、1重量部以上50重量部以下であることが好ましく、2重量部以上20重量部以下であることがより好ましい。これにより、コア/クラッド間の屈折率変調を可能にし、可撓性と耐熱性との両立が図れるという効果がある。 The addition amount of these monomers is preferably 1 part by weight or more and 50 parts by weight or less, and more preferably 2 parts by weight or more and 20 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the polymer. Thereby, the refractive index modulation between the core and the clad is possible, and there is an effect that both flexibility and heat resistance can be achieved.
((重合開始剤))
重合開始剤は、活性放射線の照射に伴ってモノマーに作用し、モノマーの反応を促すものであり、モノマーの反応性を考慮し、必要に応じて添加される。((Polymerization initiator))
The polymerization initiator acts on the monomer with irradiation of actinic radiation to promote the reaction of the monomer, and is added as necessary in consideration of the reactivity of the monomer.
用いる重合開始剤としては、モノマーの重合反応または架橋反応の種類に応じて適宜選択される。例えば、アクリル酸(メタクリル酸)系モノマー、スチレン系モノマーには専らラジカル重合開始剤が、エポキシ系モノマー、オキセタン系モノマー、ビニルエーテル系モノマーには専らカチオン重合開始剤が好ましく用いられる。 The polymerization initiator to be used is appropriately selected according to the type of monomer polymerization reaction or crosslinking reaction. For example, radical polymerization initiators are preferably used exclusively for acrylic acid (methacrylic acid) monomers and styrene monomers, and cationic polymerization initiators are preferably used exclusively for epoxy monomers, oxetane monomers, and vinyl ether monomers.
ラジカル重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類等が挙げられる。 Examples of the radical polymerization initiator include benzophenones and acetophenones.
一方、カチオン重合開始剤としては、例えば、ジアゾニウム塩のようなルイス酸発生型のもの、ヨードニウム塩、スルホニウム塩のようなブレンステッド酸発生型のもの等が挙げられる。 On the other hand, examples of the cationic polymerization initiator include a Lewis acid generating type such as a diazonium salt, and a Bronsted acid generating type such as an iodonium salt and a sulfonium salt.
特に、モノマーとして環状エーテル基を有するモノマーを用いる場合には、以下のようなカチオン重合開始剤(光酸発生剤)が好ましく用いられる。 In particular, when a monomer having a cyclic ether group is used as the monomer, the following cationic polymerization initiator (photoacid generator) is preferably used.
例えば、トリフェニルスルフォニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリス(4−t−ブチルフェニル)スルホニウム−トリフルオロメタンスルホネートなどのスルホニウム塩類、p−ニトロフェニルジアゾニウムヘキサフルオロホスフェートなどのジアゾニウム塩類、アンモニウム塩類、ホスホニウム塩類、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、(トリキュミル)ヨードニウム−テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートなどのヨードニウム塩類、キノンジアジド類、ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタンなどのジアゾメタン類、1−フェニル−1−(4−メチルフェニル)スルホニルオキシ−1−ベンゾイルメタン、N−ヒドロキシナフタルイミド−トリフルオロメタンサルホネートなどのスルホン酸エステル類、ジフェニルジスルホンなどのジスルホン類、トリス(2,4,6−トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(3.4−メチレンジオキシフェニル)−4,6−ビス−(トリクロロメチル)−s−トリアジンなどのトリアジン類等の化合物が、光酸発生剤として用いられる。なお、これらの光酸発生剤は、単独または複数を組み合わせて用いられる。 For example, sulfonium salts such as triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, tris (4-t-butylphenyl) sulfonium-trifluoromethanesulfonate, diazonium salts such as p-nitrophenyldiazonium hexafluorophosphate, ammonium salts, phosphonium salts, diphenyliodonium Trifluoromethanesulfonate, iodonium salts such as (triccumyl) iodonium-tetrakis (pentafluorophenyl) borate, quinonediazides, diazomethanes such as bis (phenylsulfonyl) diazomethane, 1-phenyl-1- (4-methylphenyl) sulfonyloxy- Sulfones such as 1-benzoylmethane and N-hydroxynaphthalimide-trifluoromethanesulfonate Esters, disulfones such as diphenyldisulfone, tris (2,4,6-trichloromethyl) -s-triazine, 2- (3.4-methylenedioxyphenyl) -4,6-bis- (trichloromethyl)- Compounds such as triazines such as s-triazine are used as photoacid generators. These photoacid generators may be used alone or in combination.
重合開始剤の含有量は、ポリマー100重量部に対し0.01重量部以上0.3重量部以下であることが好ましく、0.02重量部以上0.2重量部以下であることがより好ましい。これにより、反応性の向上という効果がある。 The content of the polymerization initiator is preferably 0.01 parts by weight or more and 0.3 parts by weight or less, more preferably 0.02 parts by weight or more and 0.2 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the polymer. . Thereby, there exists an effect of a reactive improvement.
なお、モノマーの反応性が著しく高い場合には、重合開始剤の添加を省略してもよい。
また、添加剤920は、モノマーや重合開始剤に加え、増感剤等を含んでいてもよい。In addition, when the reactivity of a monomer is remarkably high, you may abbreviate | omit addition of a polymerization initiator.
Further, the additive 920 may contain a sensitizer and the like in addition to the monomer and the polymerization initiator.
このうち、増感剤は、光に対する重合開始剤の感度を増大して、重合開始剤の活性化(反応または分解)に要する時間やエネルギーを減少させる機能や、重合開始剤の活性化に適する波長に光の波長を変化させる機能を有するものである。 Among these, the sensitizer increases the sensitivity of the polymerization initiator to light and is suitable for the function of reducing the time and energy required for the activation (reaction or decomposition) of the polymerization initiator and for the activation of the polymerization initiator. It has a function of changing the wavelength of light to a wavelength.
このような増感剤としては、重合開始剤の感度や増感剤の吸収のピーク波長に応じて適宜選択され、特に限定されないが、たとえば、9,10−ジブトキシアントラセン(CAS番号第76275−14−4番)のようなアントラセン類、キサントン類、アントラキノン類、フェナントレン類、クリセン類、ベンツピレン類、フルオラセン類(fluoranthenes)、ルブレン類、ピレン類、インダンスリーン類、チオキサンテン−9−オン類(thioxanthen-9-ones)等が挙げられ、これらを単独または混合物として用いることができる。 Such a sensitizer is appropriately selected according to the sensitivity of the polymerization initiator and the peak wavelength of absorption of the sensitizer, and is not particularly limited. For example, 9,10-dibutoxyanthracene (CAS No. 76275) is selected. 14-4) anthracenes, xanthones, anthraquinones, phenanthrenes, chrysene, benzpyrenes, fluoranthenes, rubrenes, pyrenes, indanthrines, thioxanthen-9-ones (Thioxanthen-9-ones) and the like, and these can be used alone or as a mixture.
増感剤の具体例としては、例えば、2−イソプロピル−9H−チオキサンテン−9−オン、4−イソプロピル−9H−チオキサンテン−9−オン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン、フェノチアジン(phenothiazine)またはこれらの混合物が挙げられる。 Specific examples of the sensitizer include, for example, 2-isopropyl-9H-thioxanthen-9-one, 4-isopropyl-9H-thioxanthen-9-one, 1-chloro-4-propoxythioxanthone, phenothiazine. Or a mixture thereof.
増感剤の含有量は、コア層形成用組成物900中で、0.01重量%以上であるのが好ましく、0.5重量%以上であるのがより好ましく、1重量%以上であるのがさらに好ましい。なお、上限値は、5重量%以下であるのが好ましい。
The content of the sensitizer in the core
なお、添加剤920はこの他に、触媒前駆体、助触媒、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、シランカップリング剤、塗面改良剤、熱重合禁止剤、レベリング剤、界面活性剤、着色剤、保存安定剤、可塑剤、滑剤、フィラー、無機粒子、老化防止剤、濡れ性改良剤、帯電防止剤等を含んでいてもよい。 In addition, the additive 920 includes a catalyst precursor, a co-catalyst, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a silane coupling agent, a coating surface improver, a thermal polymerization inhibitor, a leveling agent, and a surfactant. , Colorants, storage stabilizers, plasticizers, lubricants, fillers, inorganic particles, anti-aging agents, wettability improvers, antistatic agents, and the like.
以上のようなポリマー915と添加剤920とを含有する層910は、ポリマー915中に一様に分散する添加剤920の作用により、所定の屈折率を有している。
The
[2]次に、開口(窓)9351が形成されたマスク(マスキング)935を用意し、このマスク935を介して、層910に対して活性放射線930を照射する(図9参照)。
[2] Next, a mask (masking) 935 in which an opening (window) 9351 is formed is prepared, and the
以下では、モノマーとして、ポリマー915より低い屈折率を有するものを用いる場合を一例に説明する。
Below, the case where what has a refractive index lower than the
すなわち、ここで示す例では、活性放射線930の照射領域925が主に側面クラッド部15となる。
That is, in the example shown here, the
したがって、ここで示す例では、マスク935には、主に、形成すべき側面クラッド部15のパターンと等価な開口(窓)9351が形成される。この開口9351は、照射する活性放射線930が透過する透過部を形成するものである。なお、コア部14や側面クラッド部15のパターンは、活性放射線930の照射に応じて形成される屈折率分布Wに基づいて決まるため、開口9351のパターンと側面クラッド部15のパターンとは完全に一致するものではなく、前記両パターンには多少のずれが生じる場合もある。
Therefore, in the example shown here, an opening (window) 9351 equivalent to the pattern of the
マスク935は、予め形成(別途形成)されたもの(例えばプレート状のもの)でも、層910上に例えば気相成膜法や塗布法により形成されたものでもよい。
The
マスク935として好ましいものの例としては、石英ガラスやPET基材等で作製されたフォトマスク、ステンシルマスク、気相成膜法(蒸着、スパッタリング等)により形成された金属薄膜等が挙げられるが、これらの中でもフォトマスクやステンシルマスクを用いるのが特に好ましい。微細なパターンを精度良く形成することができるとともに、ハンドリングがし易く、生産性の向上に有利であるからである。
Preferred examples of the
また、図9においては、マスク935の開口(窓)9351は、活性放射線930の照射領域925のパターンに沿ってマスクを部分的に除去したものを示したが、前記石英ガラスやPET基材等で作製されたフォトマスクを用いる場合、該フォトマスク上に例えばクロム等の金属による遮蔽材で構成された活性放射線930の遮蔽部を設けたものを用いることもできる。このマスクでは、遮蔽部以外の部分が前記窓(透過部)となる。
Further, in FIG. 9, the opening (window) 9351 of the
用いる活性放射線930は、重合開始剤に対して光化学的な反応(変化)を生じさせ得るもの、および、ポリマー915に含まれる離脱性基を離脱させ得るものであればよく、例えば、可視光、紫外光、赤外光、レーザー光の他、電子線やX線等を用いることもできる。
The
これらの中でも、活性放射線930は、重合開始剤や離脱性基の種類、増感剤を含有する場合には、増感剤の種類等によって適宜選択され、特に限定されないが、波長200〜450nmの範囲にピーク波長を有するものであるのが好ましい。これにより、重合開始剤を比較的容易に活性化させるとともに、離脱性基を比較的容易に離脱させることができる。
Among these, the
また、活性放射線930の照射量は、0.1〜9J/cm2程度であるのが好ましく、0.2〜6J/cm2程度であるのがより好ましく、0.2〜3J/cm2程度であるのがさらに好ましい。The irradiation dose of the
マスク935を介して層910に活性放射線930を照射すると、照射領域925において重合開始剤が活性化される。これにより、照射領域925においてモノマーが重合する。モノマーが重合すると、照射領域925におけるモノマーの量が減少するため、それに応じて未照射領域940中のモノマーが照射領域925に拡散移動する。前述したように、ポリマー915とモノマーは、互いに屈折率差が生じるように適宜選択されるため、モノマーの拡散移動に伴って照射領域925と未照射領域940との間に屈折率差が生じる。
When the
図13は、照射領域925と未照射領域940との間で屈折率差が生じる様子を説明するための図であり、層910の横断面の位置を横軸にとり、横断面の屈折率を縦軸にとったときの屈折率分布を示す図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining a state in which a refractive index difference is generated between the
本実施形態では、モノマーとしてポリマー915より屈折率が小さいものを用いているため、モノマーの拡散移動に伴い、未照射領域940の屈折率が高くなるとともに、照射領域925の屈折率は低くなる(図13(a)参照)。
In this embodiment, since a monomer having a smaller refractive index than that of the
モノマーの拡散移動は、照射領域925においてモノマーが消費され、それに応じて形成されたモノマーの濃度勾配がきっかけとなって起こると考えられる。このため、未照射領域940全体のモノマーが一斉に照射領域925に向かうのではなく、照射領域925に近い部分から徐々に移動が始まり、これを補うように未照射領域940の中央部から外側へのモノマーの移動も生起される。その結果、図13(a)に示すように、照射領域925と未照射領域940との境界を挟んで、未照射領域940側に高屈折率部H、照射領域925側に低屈折率部Lが形成される。これら高屈折率部Hおよび低屈折率部Lは、それぞれ上述したようなモノマーの拡散移動に伴って形成されるため、必然的に滑らかな曲線で構成されることとなる。具体的には、高屈折率部Hは、例えば上に凸の略U字状となり、低屈折率部Lは、例えば下に凸の略U字状となる。
It is considered that the monomer diffusion movement is caused by the consumption of the monomer in the
なお、上述したようなモノマーが重合してなるポリマーの屈折率は、重合前のモノマーの屈折率とほぼ同じ(屈折率差が0〜0.001程度)であるため、照射領域925では、モノマーの重合が進むにつれ、モノマーの量およびモノマー由来の物質の量に応じて屈折率の低下が進むこととなる。したがって、ポリマーに対するモノマーの量あるいは重合開始剤の量等を適宜調整することにより、屈折率分布Wの形状を制御することができる。 The refractive index of the polymer obtained by polymerizing the monomers as described above is almost the same as the refractive index of the monomer before polymerization (the difference in refractive index is about 0 to 0.001). As the polymerization proceeds, the refractive index decreases according to the amount of the monomer and the amount of the substance derived from the monomer. Therefore, the shape of the refractive index distribution W can be controlled by appropriately adjusting the amount of monomer or polymerization initiator relative to the polymer.
一方、未照射領域940では、重合開始剤が活性化されないため、モノマーは重合しない。
On the other hand, in the
また、照射領域925ではモノマーの重合が進むにつれてモノマーの拡散移動の容易性が徐々に低下する。これにより、照射領域925では、未照射領域940に近いほど自ずとモノマーの濃度が高くなり、屈折率の低下量が大きくなる。その結果、照射領域925に形成される低屈折率部Lの分布形状は、左右非対称になり易く、未照射領域940側の勾配はより急峻なものとなる。これにより、本発明の光導波路が有する屈折率分布Wが形成される。
In addition, in the
また、ポリマー915は前述したように離脱性基を有しているのが好ましい。この離脱性基は活性放射線930の照射に伴って離脱し、ポリマー915の屈折率を低下させる。したがって、照射領域925に活性放射線930が照射されると、前述したモノマーの拡散移動が開始されるとともに、ポリマー915から離脱性基が離脱し、照射領域925の屈折率は照射前から低下することとなる(図13(b)参照)。
The
この屈折率の低下は、照射領域925全体で一律に生じるため、前述した高屈折率部Hと低屈折率部Lの屈折率差は、より拡大される。その結果、図13(b)に示す屈折率分布Wが得られる。なお、図13(a)における屈折率の変化と、図13(b)における屈折率の変化は、ほぼ同時に起こる。このような屈折率変化によってこの屈折率差はさらに拡大することとなる。
Since the decrease in the refractive index occurs uniformly in the
なお、活性放射線930の照射量を調整することにより、形成される屈折率差および屈折率分布の形状を制御することができ、例えば、照射量を多くすることで、屈折率差を拡大することができる。また、活性放射線930の照射前に層910を乾燥させてもよいが、その際の乾燥の程度を調整することにより、屈折率分布の形状を制御することもできる。例えば、乾燥の程度を大きくすることで、モノマーの拡散移動量を抑えることができる。
In addition, the refractive index difference and the shape of the refractive index distribution to be formed can be controlled by adjusting the irradiation amount of the
次に、層910に加熱処理を施す。この加熱処理において、光を照射した照射領域925中のモノマーがさらに重合する。一方で、この加熱工程において、未照射領域940のモノマーは揮発することとなる。これにより、未照射領域940ではモノマーがさらに少なくなり、屈折率が高くなってポリマー915に近い屈折率となる。
Next, the
この加熱処理における加熱温度は、特に限定されないが、30〜180℃程度であるのが好ましく、40〜160℃程度であるのがより好ましい。 The heating temperature in this heat treatment is not particularly limited, but is preferably about 30 to 180 ° C, and more preferably about 40 to 160 ° C.
また、加熱時間は、照射領域925のモノマーの重合反応がほぼ完了するように設定するのが好ましく、具体的には、0.1〜2時間程度であるのが好ましく、0.1〜1時間程度であるのがより好ましい。
Further, the heating time is preferably set so that the polymerization reaction of the monomer in the
なお、この加熱処理は必要に応じて行えばよく、省略してもよい。
以上のような原理で、屈折率分布Wを有するコア層13が得られる(図10参照)。Note that this heat treatment may be performed as necessary and may be omitted.
Based on the above principle, the
屈折率分布Wにおいては、低屈折率部Lが転化した極小値Ws1、Ws2、Ws3、Ws4が存在しており(図4(b)参照)、これらの極小値はコア部14と側面クラッド部15との界面に位置している。
In the refractive index distribution W, there are minimum values Ws1, Ws2, Ws3, and Ws4 converted from the low refractive index portion L (see FIG. 4B), and these minimum values are the
なお、屈折率分布Wは、コア層13中のモノマー由来の構造体濃度に一定の相関関係を有している。したがって、このモノマー由来の構造体の濃度を測定することにより、光導波路1が有する屈折率分布Wを間接的に特定することが可能である。
The refractive index distribution W has a certain correlation with the monomer-derived structure concentration in the
構造体の濃度の測定は、例えば、FT−IR、TOF−SIMSの線分析、面分析等を用いて行うことができる。 The concentration of the structure can be measured using, for example, FT-IR, TOF-SIMS line analysis, surface analysis, or the like.
また、前述した光導波路1の出射光の強度分布Pは、この屈折率分布Wと一定の相関関係を有しているため、これを利用することによっても、屈折率分布Wを間接的に特定することができる。 Further, since the intensity distribution P of the light emitted from the optical waveguide 1 has a certain correlation with the refractive index distribution W, the refractive index distribution W is indirectly specified by using this. can do.
また、例えば、(1)干渉顕微鏡(dual−beam interference microscope)を用いて屈折率依存の干渉縞を観測し、その干渉縞から屈折率分布を算出するという方法、(2)屈折ニアフィールド法(Refracted Near Field method;RNF)により直接測定することが可能である。このうち、屈折ニアフィールド法は、例えば特開平5−332880号公報に記載の測定条件を採用することができる。一方、干渉顕微鏡は、屈折率分布の測定を簡便に行い得る点で好ましく用いられる。 In addition, for example, (1) a method of observing a refractive index dependent interference fringe using a dual-beam interference microscope and calculating a refractive index distribution from the interference fringe, (2) a refractive near field method ( It is possible to measure directly by means of a refractionated near field method (RNF). Among these, the refractive near field method can employ the measurement conditions described in, for example, JP-A-5-332880. On the other hand, the interference microscope is preferably used in that the refractive index distribution can be easily measured.
以下、干渉顕微鏡を使用した屈折率分布の測定手順の一例について説明する。まず、断面方向(幅方向)に光導波路をスライスして、光導波路断片を得る。例えば、光導波路の長さが200〜300μmとなるようにスライスする。次いで、2つのスライドガラスで囲まれた空間に、屈折率1.536のオイルで充填したチャンバーを作製する。そして、チャンバー内の空間に、光導波路断片を挟み込んで測定サンプル部と、光導波路断片を入れていないブランクサンプル部とを作製する。次いで、干渉顕微鏡を使用し、2つに分けた光をそれぞれ測定サンプル部とブランクサンプル部に照射した後、透過光を統合することによって干渉縞写真を得る。干渉縞は光導波路断片の屈折率分布(位相分布)に伴って発生するものであるので、得られた干渉縞写真を画像解析することにより、光導波路の幅方向の屈折率分布Wを得ることができる。なお、屈折率分布Wを取得する際には、複数の干渉縞写真を画像解析することで屈折率分布Wの精度を高めることができる。複数の干渉縞写真を得るときには、干渉顕微鏡内のプリズムを移動させることにより、光路長を変化させ、干渉縞の間隔や干渉縞のできる箇所を互いに異ならせた写真を得るようにすればよい。また、干渉縞写真を画像解析する際には、例えば2.5μmの間隔で解析点を設定すればよい。 Hereinafter, an example of a procedure for measuring the refractive index distribution using an interference microscope will be described. First, the optical waveguide is sliced in the cross-sectional direction (width direction) to obtain an optical waveguide fragment. For example, the optical waveguide is sliced so that the length is 200 to 300 μm. Next, a chamber filled with oil having a refractive index of 1.536 is produced in a space surrounded by two glass slides. And a measurement sample part and a blank sample part which does not put an optical waveguide fragment are produced by inserting an optical waveguide fragment in a space in the chamber. Next, using an interference microscope, the measurement sample portion and the blank sample portion are respectively irradiated with the light divided into two, and then the transmitted light is integrated to obtain an interference fringe photograph. Since the interference fringes are generated with the refractive index distribution (phase distribution) of the optical waveguide fragment, the refractive index distribution W in the width direction of the optical waveguide is obtained by image analysis of the obtained interference fringe photograph. Can do. In addition, when acquiring the refractive index distribution W, the accuracy of the refractive index distribution W can be improved by image analysis of a plurality of interference fringe photographs. When obtaining a plurality of interference fringe photographs, it is only necessary to change the optical path length by moving the prism in the interference microscope to obtain photographs having different interference fringe spacings and interference fringe spots. Further, when image analysis is performed on the interference fringe photograph, for example, analysis points may be set at intervals of 2.5 μm.
また、モノマーとしてポリマー915より高い屈折率を有するものを用いる場合には、上記と反対に、モノマーの拡散移動に伴って移動先の屈折率が高くなるため、それに応じて、照射領域925および未照射領域940を設定するようにすればよい。
In addition, when a monomer having a higher refractive index than that of the
また、活性放射線930として、レーザー光のように指向性の高い光を用いる場合には、マスク935の使用を省略してもよい。
In addition, when light having high directivity such as laser light is used as the
[3]次に、コア層13の両面にクラッド層11、12を積層する。これにより、光導波路1が得られる。
[3] Next, the cladding layers 11 and 12 are laminated on both surfaces of the
これにはまず、支持基板952上に、クラッド層11(12)を形成する(図11参照)。 For this, first, the clad layer 11 (12) is formed on the support substrate 952 (see FIG. 11).
クラッド層11(12)の形成方法としては、クラッド材を含むワニス(クラッド層形成用組成物)を塗布し硬化(固化)させる方法、硬化性を有するモノマー組成物を塗布し硬化(固化)させる方法等、いかなる方法でもよい。 As a method for forming the clad layer 11 (12), a varnish (cladding layer forming composition) containing a clad material is applied and cured (solidified), and a curable monomer composition is applied and cured (solidified). Any method may be used.
次に、コア層13を支持基板951から剥離し、コア層13を、クラッド層11が形成された支持基板952と、クラッド層12が形成された支持基板952とで挟持する(図12(a)参照)。
Next, the
そして、図12(a)中の矢印で示すように、クラッド層12が形成された支持基板952の上面側から加圧し、クラッド層11、12とコア層13とを圧着する。
Then, as indicated by an arrow in FIG. 12A, pressure is applied from the upper surface side of the
これにより、クラッド層11、12とコア層13とが接合、一体化される(図12(b)参照)。
Thereby, the
次いで、クラッド層11、12から、それぞれ支持基板952を剥離、除去する。これにより、光導波路1が得られる。
Next, the
その後、必要に応じて、光導波路1の下面に支持フィルム2を積層し、上面にカバーフィルム3を積層する。
Thereafter, if necessary, the
なお、コア層13は、支持基板951上ではなく、クラッド層11上に成膜するようにしてもよい。さらに、クラッド層12は、コア層13上に張り合わせるのではなく、コア層13上に材料を塗布して形成するようにしてもよい。
The
また、上記では、コア層13に活性放射線930を照射してコア部14および側面クラッド部15を形成した後、コア層13とクラッド層11、12とを積層する場合について説明したが、活性放射線930を照射する前にコア層13とクラッド層11、12とを積層し、その後に活性放射線930を照射するようにしてもよい。
In the above description, the case where the
また、コア層13はクラッド層を介して複数層積層するようにしてもよい。この場合も、活性放射線930を照射する前に積層した後に照射するようにすれば、複数のコア層13に対して一括にコア部14および側面クラッド部15を形成することができるので製造プロセスの簡略化を図ることができる。さらにこの場合は、複数のコア層13の間におけるコア部14の位置ずれはほとんど起こり得ない。したがって、各コア層13にそれぞれコア部14および側面クラッド部15を形成した後に積層する場合に比べて、寸法精度が極めて高い光導波路1が得られる。このような光導波路1は、受発光素子等との光結合に際して、光結合効率が特に高いものとなる。
Further, the
(第2の製造方法)
次に、本発明の光導波路の第1実施形態を製造する第1の方法(第2の製造方法)について説明する。(Second manufacturing method)
Next, a first method (second manufacturing method) for manufacturing the first embodiment of the optical waveguide of the present invention will be described.
以下、第2の製造方法について説明するが、前記第1の製造方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。 Hereinafter, the second manufacturing method will be described, but the description will focus on differences from the first manufacturing method, and description of similar matters will be omitted.
第2の製造方法では、コア層形成用組成物900の組成が異なる以外は、第1の製造方法と同様である。
The second manufacturing method is the same as the first manufacturing method except that the composition of the core
光導波路1の第2の製造方法は、[1]支持基板951上にコア層形成用組成物900を塗布して液状被膜を形成した後、この支持基板951をレベルテーブルに置いて液状被膜を平坦化するとともに、溶媒を蒸発(脱溶媒)させる。これにより、層910を得る。
[2]次いで、層910の一部に活性放射線を照射した後、層910に加熱処理を施すことで屈折率差を生じさせ、コア部14と側面クラッド部15とを形成したコア層13を得る。[3]次いで、コア層13の両面にクラッド層11、12を積層し、光導波路1を得る。The second method of manufacturing the optical waveguide 1 is as follows: [1] After applying the core
[2] Next, after irradiating a part of the
以下、各工程について順次説明する。
[1]まず、コア層形成用組成物900を用意する。Hereinafter, each process will be described sequentially.
[1] First, a core
第2の製造方法で用いられるコア層形成用組成物900は、重合開始剤に代えて、触媒前駆体および助触媒を含有している。
The core
触媒前駆体は、モノマーの反応(重合反応、架橋反応等)を開始させ得る物質であり、光の照射により活性化した助触媒の作用により、活性化温度が変化する物質である。この活性化温度の変化により、光の照射領域925と未照射領域940との間で、モノマーの反応を開始させる温度に差が生じ、その結果、照射領域925のみにおいてモノマーを反応させることができる。
The catalyst precursor is a substance capable of initiating a monomer reaction (polymerization reaction, cross-linking reaction, etc.), and is a substance whose activation temperature changes due to the action of a promoter activated by light irradiation. Due to this change in the activation temperature, a difference occurs in the temperature at which the monomer reaction starts between the
触媒前駆体(プロカタリスト:procatalyst)としては、活性放射線の照射に伴って活性化温度が変化(上昇または低下)するものであれば、いかなる化合物を用いてもよいが、特に、活性放射線の照射に伴って活性化温度が低下するものが好ましい。これにより、比較的低温による加熱処理でコア層13(光導波路1)を形成することができ、他の層に不要な熱が加わって、光導波路1の特性(光伝送性能)が低下するのを防止することができる。 As the catalyst precursor (procatalyst), any compound may be used as long as the activation temperature changes (increases or decreases) with irradiation of actinic radiation, and in particular, irradiation with actinic radiation. Along with this, the activation temperature decreases. Thereby, the core layer 13 (optical waveguide 1) can be formed by heat treatment at a relatively low temperature, and unnecessary heat is applied to the other layers, so that the characteristics (optical transmission performance) of the optical waveguide 1 are deteriorated. Can be prevented.
このような触媒前駆体としては、下記式(Ia)および(Ib)で表わされる化合物の少なくとも一方を含む(主とする)ものが好適に用いられる。 As such a catalyst precursor, a catalyst precursor containing (mainly) at least one of the compounds represented by the following formulas (Ia) and (Ib) is preferably used.
式Iaに従う典型的な触媒前駆体としては、Pd(OAc)2(P(i−Pr)3)2、Pd(OAc)2(P(Cy)3)2、Pd(O2CCMe3)2(P(Cy)3)2、Pd(OAc)2(P(Cp)3)2、Pd(O2CCF3)2(P(Cy)3)2、Pd(O2CC6H5)3(P(Cy)3)2が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。ここで、Cpは、シクロペンチル(cyclopentyl)基を表し、Cyは、シクロヘキシル基を表す。Typical catalyst precursors according to Formula Ia include Pd (OAc) 2 (P (i-Pr) 3 ) 2 , Pd (OAc) 2 (P (Cy) 3 ) 2 , Pd (O 2 CCMe 3 ) 2 (P (Cy) 3 ) 2 , Pd (OAc) 2 (P (Cp) 3 ) 2 , Pd (O 2 CCF 3 ) 2 (P (Cy) 3 ) 2 , Pd (O 2 CC 6 H 5 ) 3 (P (Cy) 3 ) 2 may be mentioned, but is not limited thereto. Here, Cp represents a cyclopentyl group, and Cy represents a cyclohexyl group.
また、式Ibで表される触媒前駆体としては、pおよびrが、それぞれ1および2の整数から選択される化合物が好ましい。 The catalyst precursor represented by the formula Ib is preferably a compound in which p and r are each selected from integers of 1 and 2.
このような式Ibに従う典型的な触媒前駆体としては、Pd(OAc)2(P(Cy)3)2が挙げられる。ここで、Cyは、シクロヘキシル基を表し、Acは、アセチル基を表す。Typical catalyst precursors according to such formula Ib include Pd (OAc) 2 (P (Cy) 3 ) 2 . Here, Cy represents a cyclohexyl group, and Ac represents an acetyl group.
これらの触媒前駆体は、モノマーを効率よく反応(ノルボルネン系モノマーの場合、付加重合反応によって効率よく重合反応や架橋反応等)することができる。 These catalyst precursors can efficiently react with a monomer (in the case of a norbornene-based monomer, an efficient polymerization reaction, a crosslinking reaction, etc. by an addition polymerization reaction).
また、活性化温度が低下した状態(活性潜在状態)において、触媒前駆体としては、その活性化温度が本来の活性化温度よりも10〜80℃程度(好ましくは、10〜50℃程度)低くなるものが好ましい。これにより、コア部14と側面クラッド部15との間の屈折率差を確実に生じさせることができる。
In the state where the activation temperature is lowered (active latent state), the catalyst precursor has an activation temperature lower by about 10 to 80 ° C. (preferably about 10 to 50 ° C.) than the original activation temperature. Is preferred. Thereby, the refractive index difference between the
かかる触媒前駆体としては、Pd(OAc)2(P(i−Pr)3)2およびPd(OAc)2(P(Cy)3)2のうちの少なくとも一方を含む(主とする)ものが好適である。Such a catalyst precursor includes (mainly) one containing at least one of Pd (OAc) 2 (P (i-Pr) 3 ) 2 and Pd (OAc) 2 (P (Cy) 3 ) 2. Is preferred.
助触媒は、活性放射線の照射によって活性化して、前記の触媒前駆体(プロカタリスト)の活性化温度(モノマーに反応を生じさせる温度)を変化させ得る物質である。 The cocatalyst is a substance that can be activated by irradiation with actinic radiation to change the activation temperature of the catalyst precursor (procatalyst) (the temperature at which the monomer reacts).
この助触媒(コカタリスト:cocatalyst)としては、活性放射線の照射により、その分子構造が変化(反応または分解)して活性化する化合物であれば、いかなるものでも用いることができるが、特定波長の活性放射線の照射によって分解し、プロトンや他の陽イオン等のカチオンと、触媒前駆体の離脱性基に置換し得る弱配位アニオン(WCA)とを発生する化合物(光開始剤)を含む(主とする)ものが好適に用いられる。 As the cocatalyst (cocatalyst), any compound can be used as long as it has a molecular structure that changes (reacts or decomposes) when activated by irradiation with actinic radiation. A compound (photoinitiator) that decomposes upon irradiation with actinic radiation and generates a cation such as a proton or other cation and a weakly coordinated anion (WCA) that can be substituted with a leaving group of the catalyst precursor ( (Mainly) is preferably used.
弱配位アニオンとしては、例えば、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸イオン(FABA−)、ヘキサフルオロアンチモン酸イオン(SbF6 −)等が挙げられる。Examples of the weak coordination anion include tetrakis (pentafluorophenyl) borate ion (FABA − ), hexafluoroantimonate ion (SbF 6 − ), and the like.
この助触媒(光酸発生剤または光塩基発生剤)としては、例えば、下記式で表されるテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸塩やヘキサフルオロアンチモン酸塩の他、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ガリウム酸塩、アルミン酸塩類、アンチモン酸塩類、他のホウ酸塩類、ガリウム酸塩類、カルボラン類、ハロカルボラン類等が挙げられる。 Examples of the cocatalyst (photoacid generator or photobase generator) include tetrakis (pentafluorophenyl) gallium in addition to tetrakis (pentafluorophenyl) borate and hexafluoroantimonate represented by the following formula: Acid salts, aluminates, antimonates, other borates, gallates, carboranes, halocarboranes and the like.
このような助触媒の市販品としては、例えば、ニュージャージ州クランベリーのRhodia USA社から入手可能な「RHODORSIL(登録商標、以下同様である。) PHOTOINITIATOR 2074(CAS番号第178233−72−2番)」、日本国東京の東洋インキ製造株式会社から入手可能な「TAG−372R((ジメチル(2−(2−ナフチル)−2−オキソエチル)スルフォニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート:CAS番号第193957−54−9番))、日本国東京のみどり化学株式会社から入手可能な「MPI−103(CAS番号第87709−41−9番)」、日本国東京の東洋インキ製造株式会社から入手可能な「TAG−371(CAS番号第193957−53−8番)」、日本国東京の東洋合成工業株式会社から入手可能な「TTBPS−TPFPB(トリス(4−tert−ブチルフェニル)スルフォニウムテトラキス(ペンタペンタフルオロフェニル)ボレート)」、日本国東京のみどり化学工業株式会社より入手可能な「NAI−105(CAS番号第85342−62−7番)」等が挙げられる。 As a commercial product of such a promoter, for example, “RHODORSIL (registered trademark, the same applies hereinafter) PHOTOINITIATOR 2074 (CAS No. 178233-72-2) available from Rhodia USA, Cranberry, NJ "TAG-372R ((dimethyl (2- (2-naphthyl) -2-oxoethyl) sulfonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate: CAS No. 193957) available from Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd., Tokyo, Japan" -54-9)), "MPI-103 (CAS No. 87709-41-9)" available from Midori Chemical Co., Tokyo, Japan, available from Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd., Tokyo, Japan "TAG-371 (CAS No. 193957-53-8 “TTBPS-TPFPB (tris (4-tert-butylphenyl) sulfonium tetrakis (pentapentafluorophenyl) borate)”, available from Toyo Gosei Co., Ltd., Tokyo, Midori Chemical Industries, Tokyo, Japan Examples thereof include “NAI-105 (CAS No. 85342-62-7)” available from a corporation.
なお、助触媒として、RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074を用いる場合、後述する活性放射線(化学線)としては、紫外線(UV光)が好適に用いられ、紫外線の照射手段としては、水銀灯(高圧水銀ランプ)が好適に用いられる。これにより、層910に対して、300nm未満の十分なエネルギーの紫外線(活性放射線)を供給することができ、RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074を効率よく分解して、上記のカチオンおよびWCAを発生させることができる。
When RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074 is used as a co-catalyst, ultraviolet rays (UV light) are preferably used as actinic radiation (chemical rays) to be described later, and mercury lamps (high pressure mercury lamps) are preferred as ultraviolet irradiation means Used for. Thereby, ultraviolet rays (active radiation) having sufficient energy of less than 300 nm can be supplied to the
[2]
[2−1]次に、第1の製造方法と同様に、マスク935を介して層910に活性放射線930を照射する。[2]
[2-1] Next, as in the first manufacturing method, the
照射領域925では、助触媒が活性放射線930の作用により反応(結合)または分解して、カチオン(プロトンまたは他の陽イオン)と、弱配位アニオン(WCA)とを遊離(発生)する。
In the
そして、これらのカチオンや弱配位アニオンは、照射領域925内に存在する触媒前駆体の分子構造に変化(分解)を生じさせ、これを活性潜在状態(潜在的活性状態)に変化させる。
These cations and weakly coordinating anions cause a change (decomposition) in the molecular structure of the catalyst precursor existing in the
ここで、活性潜在状態(または潜在的活性状態)の触媒前駆体とは、本来の活性化温度より活性化温度が低下しているが、温度上昇がないと、すなわち、室温程度では、照射領域925内においてモノマーの反応を生じさせることができない状態にある触媒前駆体のことをいう。 Here, the catalyst precursor in the active latent state (or the latent active state) has an activation temperature lower than the original activation temperature, but there is no temperature increase, that is, at about room temperature, the irradiation region. A catalyst precursor that is in a state where a monomer reaction cannot be caused in 925.
したがって、活性放射線930照射後においても、例えば−40℃程度で、層910を保管すれば、モノマーの反応を生じさせることなく、その状態を維持することができる。このため、活性放射線930照射後の層910を複数用意しておき、これらに一括して後述する加熱処理を施すことにより、コア層13を得ることができ、利便性が高い。
Therefore, even after irradiation with the
また、上記のような触媒前駆体の分子構造の変化に加え、第1の製造方法と同様、ポリマー915から離脱性基が離脱する。これにより、層910の照射領域925と未照射領域940との間に屈折率差が生じる。
In addition to the change in the molecular structure of the catalyst precursor as described above, the leaving group is released from the
[2−2]次に、層910に対して加熱処理(第1の加熱処理)を施す。
これにより、照射領域925内では、活性潜在状態の触媒前駆体が活性化して(活性状態となって)、モノマーの反応(重合反応や架橋反応)が生じる。[2-2] Next, the
Thereby, in the
そして、モノマーの反応が進行すると、照射領域925内におけるモノマー濃度が徐々に低下する。これにより、照射領域925と未照射領域940との間には、モノマー濃度に差が生じ、これを解消すべく、未照射領域940からモノマーが拡散移動して照射領域925に集まってくる。
その結果、層910には、第1の製造方法と同様の屈折率分布が形成される。As the monomer reaction proceeds, the monomer concentration in the
As a result, a refractive index profile similar to that in the first manufacturing method is formed in the
この加熱処理における加熱温度は、特に限定されないが、30〜80℃程度であるのが好ましく、40〜60℃程度であるのがより好ましい。 Although the heating temperature in this heat processing is not specifically limited, It is preferable that it is about 30-80 degreeC, and it is more preferable that it is about 40-60 degreeC.
また、加熱時間は、照射領域925内におけるモノマーの反応がほぼ完了するように設定するのが好ましく、具体的には、0.1〜2時間程度であるのが好ましく、0.1〜1時間程度であるのがより好ましい。
The heating time is preferably set so that the reaction of the monomer in the
次に、層910に対して第2の加熱処理を施す。
これにより、未照射領域940および/または照射領域925に残存する触媒前駆体を、直接または助触媒の活性化を伴って、活性化させる(活性状態とする)ことにより、各領域925、940に残存するモノマーを反応させる。Next, second heat treatment is performed on the
As a result, the catalyst precursor remaining in the
このように、各領域925、940に残存するモノマーを反応させることにより、得られるコア部14および側面クラッド部15の安定化を図ることができる。
In this way, by reacting the monomers remaining in the
この第2の加熱処理における加熱温度は、触媒前駆体または助触媒を活性化し得る温度であればよく、特に限定されないが、70〜100℃程度であるのが好ましく、80〜90℃程度であるのがより好ましい。 The heating temperature in the second heat treatment is not particularly limited as long as it can activate the catalyst precursor or the cocatalyst, but is preferably about 70 to 100 ° C, and is about 80 to 90 ° C. Is more preferable.
また、加熱時間は、0.5〜2時間程度であるのが好ましく、0.5〜1時間程度であるのがより好ましい。 The heating time is preferably about 0.5 to 2 hours, more preferably about 0.5 to 1 hour.
次に、層910に対して第3の加熱処理を施す。
これにより、得られるコア層13に生じる内部応力の低減や、コア部14および側面クラッド部15の更なる安定化を図ることができる。Next, the
Thereby, reduction of the internal stress which arises in the
この第3の加熱処理における加熱温度は、第2の加熱処理における加熱温度より20℃以上高く設定するのが好ましく、具体的には、90〜180℃程度であるのが好ましく、120〜160℃程度であるのがより好ましい。 The heating temperature in the third heat treatment is preferably set to 20 ° C. or more higher than the heating temperature in the second heat treatment, specifically, preferably about 90 to 180 ° C., 120 to 160 ° C. More preferred is the degree.
また、加熱時間は、0.5〜2時間程度であるのが好ましく、0.5〜1時間程度であるのがより好ましい。
以上の工程を経て、コア層13が得られる。The heating time is preferably about 0.5 to 2 hours, more preferably about 0.5 to 1 hour.
The
なお、例えば、第2の加熱処理や第3の加熱処理を施す前の状態で、コア部14と側面クラッド部15との間に十分な屈折率差が得られている場合等には、第2の加熱処理以降または第3の加熱処理を省略してもよい。
For example, when a sufficient refractive index difference is obtained between the
[3]次に、第1の製造方法と同様に、コア層13の両面にクラッド層11、12を積層する。これにより、光導波路1が得られる。
[3] Next, as in the first manufacturing method, the cladding layers 11 and 12 are laminated on both surfaces of the
(第3の製造方法)
次に、本発明の光導波路の第2実施形態を製造する方法(第3の製造方法)について説明する。(Third production method)
Next, a method for manufacturing the second embodiment of the optical waveguide of the present invention (third manufacturing method) will be described.
図14は、それぞれ図5に示す光導波路1の製造方法(第3の製造方法)を説明するための図である。なお、以下の説明では、図14中の上側を「上」、下側を「下」という。 FIG. 14 is a diagram for explaining a manufacturing method (third manufacturing method) of the optical waveguide 1 shown in FIG. In the following description, the upper side in FIG. 14 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
以下、第3の製造方法について説明するが、前記第1の製造方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。 Hereinafter, the third manufacturing method will be described, but the description will focus on the differences from the first manufacturing method, and description of similar matters will be omitted.
第3の製造方法では、ポリマー915、添加剤920等を含む層910の形成方法が異なる以外は、第1の製造方法と同様である。
The third manufacturing method is the same as the first manufacturing method except that the formation method of the
光導波路1の第3の製造方法は、[1]支持基板951上に2種類の光導波路形成用組成物901、902(第1の組成物および第2の組成物)を層状に押出成形して層910を得る。[2]次いで、層910の一部に活性放射線を照射した後、層910に加熱処理を施すことで屈折率差を生じさせ、コア部14と側面クラッド部15とを形成したコア層13を得るとともに光導波路1を得る。
The third method of manufacturing the optical waveguide 1 is as follows: [1] Two types of optical
以下、各工程について順次説明する。
[1]まず、光導波路形成用組成物901、902を用意する。Hereinafter, each process will be described sequentially.
[1] First, optical
光導波路形成用組成物901、902は、それぞれ、ポリマー915と、添加剤920(本実施形態では、少なくともモノマーを含む。)と、を含有するものであるが、その組成は異なっている。
The optical
2種類の組成物のうち、光導波路形成用組成物901は、主にコア層13を形成するための材料であり、前述したコア層形成用組成物900と同様の材料である。
Of the two types of compositions, the optical
一方、光導波路形成用組成物902は、主にクラッド層11、121、122を形成するための材料であり、光導波路形成用組成物901より低屈折率の材料で構成されている。
On the other hand, the optical
光導波路形成用組成物901と光導波路形成用組成物902との屈折率差は、それぞれに含まれるポリマー915の組成、モノマーの組成、ポリマー915とモノマーとの存在比率等を設定することにより、適宜調整することができる。
The difference in refractive index between the optical
例えば、モノマーの屈折率がポリマー915より低い場合、組成物中のモノマーの含有率は、光導波路形成用組成物901より光導波路形成用組成物902の方が高くなっている。一方、モノマーの屈折率がポリマー915より高い場合、組成物中のモノマーの含有率は、光導波路形成用組成物902より光導波路形成用組成物901の方が高くなっている。換言すれば、ポリマー915やモノマーの各屈折率に応じて、各光導波路形成用組成物901、902中のポリマー915および添加剤920の組成が適宜選択されている。
For example, when the refractive index of the monomer is lower than that of the
また、光導波路形成用組成物901および光導波路形成用組成物902では、モノマーの含有率が互いにほぼ等しくなるよう、組成が設定されているのが好ましい。このように設定すれば、光導波路形成用組成物901と光導波路形成用組成物902との間で、モノマーの含有率の差が小さくなるため、これをきっかけにしたモノマーの拡散移動が抑制される。モノマーの拡散移動は、前述したように屈折率差の形成において有用であるが、望ましくない方向に移動することが避けられない場合もある。また、後述する多色押出成形法により、層910の厚さ方向の屈折率分布を形成することが可能であるため、少なくとも厚さ方向においてはモノマーの拡散移動が抑制されていても差し支えなく、むしろ厚さ方向における意図しないモノマーの拡散移動は抑制される方が好ましい。意図しないモノマーの拡散移動を抑制することにより、最終的に目的とする形状の屈折率分布Tを有する光導波路1を確実に製造することができる。
Further, in the optical
なお、モノマーの含有率をほぼ等しくした場合には、光導波路形成用組成物901と光導波路形成用組成物902との間で、ポリマー915またはモノマーの条件を異ならせればよい。具体的には、光導波路形成用組成物901と光導波路形成用組成物902とで、用いるポリマー915の組成を異ならせるほか、同じ組成であっても分子量や重合度を異ならせるようにすればよい。同じ組成のものを用いることで、互いの相溶性が高くなるため、組成物同士が混合し易くなる。これにより、屈折率分布Tの連続性を高めることができる。
When the monomer content is substantially equal, the conditions of the
また、異なる組成のものを用いる場合、ポリマー915の基本組成は同じであるものの、離脱性基(反応媒体)の有無を変えるようにしてもよい。例えば、光導波路形成用組成物901が含有するポリマー915は離脱性基を含む一方、光導波路形成用組成物902が含有するポリマー915は離脱性基を含まないのが好ましい。これにより、コア層13においてのみ、離脱性基の離脱が生じ、層内で屈折率差が形成するとともに、クラッド層11、121、122では、離脱性基の離脱が生じないので、層内で屈折率が変化せず、クラッド層11、121、122の屈折率を比較的均一にすることができる。なお、この場合、光導波路形成用組成物901と光導波路形成用組成物902の双方において添加剤920(モノマー、重合開始剤等)の添加を省略することができる。
Also, when different compositions are used, the
一方、少なくとも光導波路形成用組成物901中の前述した添加剤920がモノマーを含んでいる場合には、各光導波路形成用組成物901、902が含有するポリマー915は、必ずしも離脱性基を含んでいなくてもよい。
On the other hand, when at least the additive 920 described above in the optical
また、光導波路形成用組成物901と光導波路形成用組成物902との間で、含まれるモノマーは同じ組成のものでも、異なる組成のものでもよい。なお、同じ組成のものを用いることで、相互のモノマーの拡散移動が確実に生じるため、上述した屈折率分布Tをより明確化することができる。その結果、特性に優れた光導波路1が得られる。
In addition, the monomers contained between the optical
また、光導波路形成用組成物901がモノマーを含む一方、光導波路形成用組成物902がモノマーを含まないようにしてもよい。この場合、各クラッド層11、12では、層内でのモノマーの拡散移動が生じないので、各クラッド層11、121、122の層内の屈折率を均一にすることができる。
Further, the optical
また、用いるモノマーの組成、すなわち屈折率を異ならせるようにしてもよい。このようにすれば、光導波路形成用組成物901と光導波路形成用組成物902とでモノマーの含有率をほぼ等しくし、モノマーの拡散移動を抑制しながら、両者の間に屈折率差を形成することができる。
Further, the composition of the monomer used, that is, the refractive index may be varied. In this way, the optical
また、光導波路形成用組成物901中の添加剤920が重合開始剤を含んでいる一方、光導波路形成用組成物902中の添加剤920が重合開始剤を含まないようにしてもよい。この場合、コア層13においてのみ、層内でモノマーの重合反応が促進され、クラッド層11、121、122では、モノマーの重合反応が促進されない。したがって、クラッド層11、121、122では屈折率の変化が抑えられ、層内での屈折率を比較的均一にすることができる。
The additive 920 in the optical
ただし、重合開始剤の添加については、上記の場合に限定されず、光導波路形成用組成物901と光導波路形成用組成物902の双方が重合開始剤を含んでいてもよい。この場合でも、クラッド層11、121、122ではできるだけモノマーの重合反応を抑えることが好ましいので、光導波路形成用組成物901と光導波路形成用組成物902とで含まれる重合開始剤の種類や添加量を異ならせるようにすればよい。具体的には、例えば、光導波路形成用組成物901に含まれる重合開始剤として活性放射線930の波長に対して反応性の高いものを用い、光導波路形成用組成物902に含まれる重合開始剤として活性放射線930の波長に対して反応性の低いものを用いればよい。また、同じ種類の重合開始剤を用いる場合には、光導波路形成用組成物901に比べて光導波路形成用組成物902への添加量を少なくすればよい。
However, the addition of the polymerization initiator is not limited to the above case, and both the optical
さらに、光導波路形成用組成物901に含まれる重合開始剤として光酸発生剤を用い、光導波路形成用組成物902に含まれる重合開始剤として熱酸発生剤を用いるようにしてもよい。これにより、活性放射線930の照射に伴って主にコア層13の層内でのみモノマーの重合反応が促進され、屈折率分布Wが形成される一方、クラッド層11、121、122ではモノマーの重合反応が促進されない。屈折率分布Wが形成された後、層910に熱を加えることにより、今度はクラッド層11、121、122においてモノマーの重合反応が促進される。その結果、層910では、厚さ方向の屈折率分布Tが固定される。
Furthermore, a photoacid generator may be used as the polymerization initiator contained in the optical
熱酸発生剤としては、例えば、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルフォン酸、トリフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルフォン酸のようなスルホニウム塩型化合物、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルフォン酸、ジフェニルヨードニウムノナフルオロブタンスルフォン酸のようなヨードニウム塩型化合物、ペンタフェニルホスニウムトリフルオロメタンスルフォン酸、ペンタフェニルホスニウムノナフルオロブタンスルフォン酸のようなホスニウム塩型化合物等が挙げられる。 Examples of the thermal acid generator include sulfonium salt type compounds such as triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonic acid and triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonic acid, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonic acid, and diphenyliodonium nonafluorobutanesulfonic acid. Examples thereof include iodonium salt type compounds, phosnium salt type compounds such as pentaphenylphosnium trifluoromethanesulfonic acid, pentaphenylphosnium nonafluorobutanesulfonic acid, and the like.
次いで、支持基板951上に光導波路形成用組成物901、902を多色押出成形法により層状に成形する。
Next, the optical
多色押出成形法では、光導波路形成用組成物901を5層で押し出すと同時に、これらの各層の間にそれぞれ光導波路形成用組成物902を押し出すことで、9層を積層してなる多色成形体914を一括形成する。具体的には、多色成形体914では、光導波路形成用組成物901、902、901、902、901、902、901、902、901が、下方からこの順でそれぞれ層状に押し出されるため、組成物同士の境界においては、光導波路形成用組成物901と光導波路形成用組成物902とがわずかに混濁している。したがって、組成物同士の境界近傍では、光導波路形成用組成物901の一部と光導波路形成用組成物902の一部とが混合し、厚さ方向に沿って混合比率が連続的に変化している領域が形成される。その結果、多色成形体914は、光導波路形成用組成物901が押し出された位置では屈折率が高く、光導波路形成用組成物902が押し出された位置では屈折率が低く、これらの位置の間では屈折率が連続的に変化した層となる。
In the multicolor extrusion molding method, the optical
なお、各層において押し出す光導波路形成用組成物901、902の量を異ならせることで、層910における厚さ方向の屈折率分布Tの形状を自在に調整することができる。
Note that the shape of the refractive index distribution T in the thickness direction in the
そして、得られた多色成形体914中の溶媒を蒸発(脱溶媒)させ、層910を得る(図14(b)参照)。
And the solvent in the obtained multicolor molded
得られた層910は、下方から、クラッド層11、コア層131、クラッド層121、コア層132、クラッド層122がこの順で積層された積層体となり、厚さ方向に屈折率分布Tを有するものとなる。
The obtained
得られた層910中では、ポリマー(マトリックス)915が実質的に一様かつランダムに存在し、添加剤920は、ポリマー915中に実質的に一様かつランダムに分散している。これにより、層910中には、添加剤920が実質的に一様かつランダムに分散している。
In the resulting
層910の平均厚さは、形成すべき光導波路1の厚さに応じて適宜設定され、特に限定されないが、10〜500μm程度であるのが好ましく、20〜300μm程度であるのがより好ましい。
The average thickness of the
ところで、このような層910を得るための多色成形体914は、以下のようなダイコーター(多色押出成形装置)800を用いて製造される。なお、図が複雑になるのを避けるため、以下の説明では、押出成形する層数が少なくなるよう簡略化した図を用いて説明する。
By the way, the multicolor molded
図15は、多色成形体914を得るダイコーターを示す斜視図、図16は、ダイコーターの一部を拡大して示す縦断面図である。
FIG. 15 is a perspective view showing a die coater for obtaining a multicolor molded
ダイコーター800は、図15に示すように、上リップ部811と、その下方に設けられた下リップ部812とを備えるダイヘッド810を有している。
As shown in FIG. 15, the
上リップ部811および下リップ部812は、それぞれ長尺のブロック体で構成され、互いに重ね合わされている。合わせ面には空洞のマニホールド820が形成されている。マニホールド820の幅はダイヘッド810の右側ほど広くなるよう連続的に拡張している。一方、マニホールド820の厚さはダイヘッド810の右側ほど小さくなるよう連続的に縮小している。そして、マニホールド820の右端では、空洞の幅が最大でかつ厚さが最小になっており、スリット821を形成している。
The
このダイヘッド810は、マニホールド820の左側から供給された光導波路形成用組成物901、902をスリット821から右側に成形しつつ押し出すことができる。すなわち、スリット821の形状に応じて、多色成形体914の幅および厚さが決定される。
The
ダイヘッド810の左側には、ミキシングユニット830が設けられている。ミキシングユニット830は、光導波路形成用組成物901、902をそれぞれダイヘッド810に供給するための2系統の配管を組み合わせて構成されており、光導波路形成用組成物901をダイヘッド810に供給する第1の供給管831と、光導波路形成用組成物902をダイヘッド810に供給する第2の供給管832とを有している。
A mixing
また、第1の供給管831および第2の供給管832から供給された光導波路形成用組成物901、902は、ダイヘッド810との接続を担う接続部835において合流し、ダイヘッド810のマニホールド820へと供給される。なお、第2の供給管832は、途中で上下2つに分岐し、接続部835の上層部および下層部にそれぞれ接続されている。一方、第1の供給管831は、接続部835の中層部に接続されている。すなわち、接続部835では、光導波路形成用組成物901で構成される1層の流れを、光導波路形成用組成物902で構成される上下2層の流れで挟み込むようにして合流している。すなわち、ダイコーター800は、下方から、光導波路形成用組成物902、901、902の3層を積層してなる多色成形体914を形成することができる。
In addition, the optical
また、ミキシングユニット830は、第1の供給管831と第2の供給管832との合流地点に設けられた、複数のピン836を有している。これらのピン836は、長尺の円柱状をなしており、その軸と、第1の供給管831および第2の供給管832の延伸方向とがほぼ直交するよう配置されている。また、図16では、これらのピン836が、接続部835の上層部と中層部との間、および、下層部と中層部との間にそれぞれ3本ずつ設けられている。なお、ピン836の本数は特に限定されないが、好ましくは2本以上とされ、より好ましくは3〜10本程度とされる。また、ピン836は、光導波路形成用組成物901、902間に乱流を生じさせ得るものであれば、他の構造物(例えば、メッシュ、パンチングメタル等)で代替することもできる。
Further, the
ダイヘッド810の右側には、多色押出成形された多色成形体914を搬送する搬送部840が設けられている。搬送部840は、ローラー841と、ローラー841に沿って移動する搬送フィルム842とを有している。搬送フィルム842はローラー841の回転により、図15の下方から右側へと搬送されるが、その際に、ローラー841上にて多色成形体914を積層する。これにより、多色成形体914の形状を保持しつつ、右側へと搬送することができる。
On the right side of the
次いで、ダイコーター800の動作について説明する。
ミキシングユニット830に光導波路形成用組成物901、902が同時に供給されると、接続部835において3層の層流が形成される。接続部835において光導波路形成用組成物901、902が合流する際、合流部に設けられた複数のピン836の作用により、光導波路形成用組成物901、902の流れに乱れが生じる。この乱れは、層流間の境界を不明瞭とし、境界では光導波路形成用組成物901と光導波路形成用組成物902とが混在した領域が形成される。Next, the operation of the
When the optical
このようにして形成された層流は、ダイヘッド810のマニホールド820において、幅方向に拡張されるとともに厚さ方向には圧縮される。その結果、前述したような多色成形体914が形成される。そしてこのような多色成形体914を用いることにより、最終的に前述した厚さ方向の屈折率分布Tを有する光導波路1が得られる。
The laminar flow thus formed is expanded in the width direction and compressed in the thickness direction in the
なお、多色成形体914は、搬送フィルム842上に形成されるが、この搬送フィルム842をそのまま前述した支持基板951として利用することもできる。
In addition, although the multicolor molded
また、図15に示すダイコーター800は、コア層13を1層含む層910を形成可能であるが、コア層13を複数層設ける場合には、それに応じて、ミキシングユニット830の構造を変更すればよい。具体的には、コア層13の層数に応じて第1の供給管831を分岐し、さらに、各第1の供給管831から押し出された光導波路形成用組成物901の各層を挟むように、第2の供給管832の分岐数を増やすようにすればよい。このようにすれば、前述した光導波路の第2実施形態を製造することができる。
Further, the
図17は、ミキシングユニット830の他の構成例を示す断面図である。なお、図17では、複雑になるのを避けるため、第1の供給管831および第2の供給管832の管軸を線で模式的に示しており、各供給管831、832に各組成物を注入する始点を●印で示している。また、光導波路形成用組成物901の流れを実線の矢印で、光導波路形成用組成物902の流れを破線の矢印で、光導波路形成用組成物901と光導波路形成用組成物902の混合物の流れを一点鎖線の矢印で、それぞれ示している。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing another configuration example of the
図17に示す第1の供給管831は、始点831aから3つに分岐しており、このうち、中央の分岐管8311は、真っ直ぐにダイヘッド810方向に延伸している。
The
一方、中央の分岐管8311の上方には、始点831aから分岐した分岐管8312が斜めに延伸しており、中央の分岐管8311の下方には、始点831aから分岐した分岐管8313が斜めに延伸している。
On the other hand, a
中央の分岐管8311からやや上方に離れた位置には、第2の供給管832の第1の始点832aが設けられており、この第1の始点832aからは分岐した分岐管8321が上方に延伸しており、また、分岐した分岐管8322が下方に延伸している。
A
このうち、下方に延伸した分岐管8322は、合流点J1で中央の分岐管8311に合流している。
Among these, the
また、上方に延伸した分岐管8321は、上述した分岐管8312と混合点M1で合流するよう構成されている。混合点M1より先では、分岐管8321と分岐管8312とが集合管8331に集約されており、この集合管8331は、分岐管8322よりもダイヘッド810側(先端側)に位置する合流点J2で中央の分岐管8311に合流している。
Further, the
一方、中央の分岐管8311からやや下方に離れた位置には、第2の供給管832の第2の始点832bが設けられており、この第2の始点832bからは分岐した分岐管8323が上方に延伸しており、また、分岐した分岐管8324が下方に延伸している。
On the other hand, a
このうち、上方に延伸した分岐管8323は、合流点J1で中央の分岐管8311に合流している。
Among these, the
また、下方に延伸した分岐管8324は、上述した分岐管8313と混合点M2で合流するよう構成されている。混合点M2より先では、分岐管8323と分岐管8324とが集合管8332に集約されており、この集合管8332は、分岐管8323よりもダイヘッド810側(先端側)に位置する合流点J2で中央の分岐管8311に合流している。
Further, the
また、各混合点M1、M2および各合流点J1、J2には、前述したピン836が設けられている(図示せず)。なお、各混合点M1、M2では、光導波路形成用組成物901と光導波路形成用組成物902とが完全に混合されるよう、ピン836の配置および本数が設定されている。一方、各合流点J1、J2では、光導波路形成用組成物901と前記混合物とが部分的に混合されるよう、ピン836の配置および本数が設定されている。
Moreover, the above-mentioned
ここで、第1の供給管831の始点831aには、光導波路形成用組成物901が注入される一方、第2の供給管832の第1の始点832aおよび第2の始点832bには、光導波路形成用組成物902が注入される。
Here, the optical
光導波路形成用組成物901は、中央の分岐管8311を介して、多色成形体914の中央の層を構成することとなる。
The optical
一方、光導波路形成用組成物902は、分岐管8322と分岐管8323とを介して、中央の層を挟むように合流する。
On the other hand, the
さらに、光導波路形成用組成物901と光導波路形成用組成物902との混合物は、第2の供給管832を介して、上記の光導波路形成用組成物902で構成された層を挟むように合流する。
以上のようにして多色成形体914が成形される。Further, the mixture of the optical
As described above, the multicolor molded
このようなミキシングユニット830を用いることにより、例えば、光導波路形成用組成物901の屈折率が光導波路形成用組成物902の屈折率より大きい場合、前述した光導波路の第2実施形態を製造可能な多色成形体914を成形することができる。
By using such a
また、第1の供給管831からの光導波路形成用組成物901の供給条件、例えば、第1の供給管831の内径、第2の供給管832に対する第1の供給管831の合流角度、単位時間当たりの供給量、供給圧力、粘度、温度等と、第2の供給管832からの光導波路形成用組成物902の供給条件、例えば、第2の供給管832の内径、第1の供給管831に対する第2の供給管832の合流角度、単位時間当たりの供給量、供給圧力、粘度、温度等と、を適宜設定することにより、多色成形体914中の各組成物の占有率を変更することができる。これにより、最終的に光導波路1の屈折率分布Tの形状を自在に変更することができる。
Further, the supply conditions of the optical
なお、上記多色押出成形法およびダイコーターは、多色成形体914を製造する方法および装置の一例であり、層間での組成物の混濁を生じ得る多色成形方法および多色成形装置であれば、例えば射出成形法(装置)等の各種方法(装置)を用いることもできる。
The multicolor extrusion molding method and the die coater are examples of a method and an apparatus for producing a multicolor molded
[2]以下、第1の製造方法と同様にして活性放射線930を照射する。これにより、コア層13中に屈折率分布Wが形成される。そして、幅方向に屈折率分布Wを有し、厚さ方向に屈折率分布Tを有する光導波路1が得られる。
[2] Thereafter, the
なお、多色成形体914から得られた層910は、コア層131、132を含んでいる。したがって、この層910に対して活性放射線930を照射すると、1回の照射で複数のコア層131、132に対して一括にコア部14および側面クラッド部15を形成することができる。このため、複数のコア層131、132を有する光導波路1を少ない工程で製造することができる。またこの場合、複数のコア層131、132の間においてコア部14の位置ずれはほとんど起こり得ない。したがって、寸法精度が極めて高い光導波路1が得られる。このような光導波路1は、受発光素子等との光結合に際して、光結合効率が特に高いものとなる。
The
<電子機器>
上述したような本発明の光導波路は、クロストークが抑制されているとともに、光伝送効率および長期信頼性に優れたものである。このため、本発明の光導波路を備えることにより、2点間で高品質の光通信を行い得る信頼性の高い電子機器(本発明の電子機器)が得られる。<Electronic equipment>
The optical waveguide of the present invention as described above is excellent in optical transmission efficiency and long-term reliability while suppressing crosstalk. For this reason, by providing the optical waveguide of the present invention, a highly reliable electronic device (electronic device of the present invention) capable of performing high-quality optical communication between two points can be obtained.
本発明の光導波路を備える電子機器としては、例えば、携帯電話、ゲーム機、ルーター装置、WDM装置、パソコン、テレビ、ホーム・サーバー等の電子機器類が挙げられる。これらの電子機器では、いずれも、例えばLSI等の演算装置とRAM等の記憶装置との間で、大容量のデータを高速に伝送する必要がある。したがって、このような電子機器が本発明の光導波路を備えることにより、電気配線に特有なノイズ、信号劣化等の不具合が解消され、その性能の飛躍的な向上が期待できる。 Examples of the electronic device including the optical waveguide of the present invention include electronic devices such as a mobile phone, a game machine, a router device, a WDM device, a personal computer, a television, and a home server. In any of these electronic devices, it is necessary to transmit a large amount of data at high speed between an arithmetic device such as an LSI and a storage device such as a RAM. Therefore, by providing such an electronic device with the optical waveguide of the present invention, problems such as noise and signal degradation peculiar to electrical wiring are eliminated, and a dramatic improvement in performance can be expected.
さらに、光導波路部分では、電気配線に比べて発熱量が大幅に削減される。このため、冷却に要する電力を削減することができ、電子機器全体の消費電力を削減することができる。 In addition, the amount of heat generated in the optical waveguide portion is greatly reduced compared to electrical wiring. For this reason, the electric power required for cooling can be reduced and the power consumption of the whole electronic device can be reduced.
また、本発明の光導波路は、伝送損失およびパルス信号の鈍りが小さく、多チャンネル化および高密度化しても混信が生じ難い。このため、高密度かつ小面積でも信頼性の高い光導波路が得られ、この光導波路を搭載することで、電子機器の信頼性向上および小型化が図られる。 Further, the optical waveguide of the present invention has small transmission loss and pulse signal dullness, and interference does not easily occur even when the number of channels is increased and the density is increased. For this reason, an optical waveguide having high density and a small area and high reliability can be obtained. By mounting the optical waveguide, the reliability of electronic equipment can be improved and the size can be reduced.
以上、本発明の光導波路および電子機器について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば光導波路には、任意の構成物が付加されていてもよい。 Although the optical waveguide and the electronic device of the present invention have been described above, the present invention is not limited to this, and for example, an arbitrary component may be added to the optical waveguide.
また、本発明の光導波路を製造する方法は、上記の方法に限定されず、例えば、活性放射線の照射線により分子結合を切断し、屈折率を変化させる方法(フォトブリーチ法)、コア層を形成する組成物に光異性化または光二量化可能な不飽和結合を有する光架橋性ポリマーを含有させ、これに活性放射線を照射して分子構造を変化させるとともに屈折率を変化させる方法(光異性化法・光二量化法)等の方法を用いることもできる。 In addition, the method for producing the optical waveguide of the present invention is not limited to the above-described method. For example, a method of cutting a molecular bond by irradiation with actinic radiation and changing a refractive index (photo bleach method), a core layer is formed. A method in which a photocrosslinkable polymer having an unsaturated bond capable of photoisomerization or photodimerization is contained in the composition to be formed, and this is irradiated with actinic radiation to change the molecular structure and change the refractive index (photoisomerization). Or other methods such as photodimerization method).
これらの方法では、活性放射線の照射量に応じて屈折率の変化量を調整することができるので、目的とする屈折率分布Wの形状に応じて層の各部に照射する活性放射線の照射量を異ならせることにより、屈折率分布Wを有するコア層を形成することができる。 In these methods, since the amount of change in the refractive index can be adjusted according to the irradiation amount of the active radiation, the irradiation amount of the active radiation applied to each part of the layer according to the shape of the target refractive index distribution W is set. By making them different, a core layer having a refractive index distribution W can be formed.
次に、本発明の実施例について説明する。
1.光導波路の製造
(実施例1)
(1)離脱性基を有するノルボルネン系樹脂の合成
水分および酸素濃度がいずれも1ppm以下に制御され、乾燥窒素で満たされたグローブボックス中において、ヘキシルノルボルネン(HxNB)7.2g(40.1mmol)、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン12.9g(40.1mmol)を500mLバイアル瓶に計量し、脱水トルエン60gと酢酸エチル11gを加え、シリコン製のシーラーを被せて上部を密栓した。Next, examples of the present invention will be described.
1. Production of optical waveguide (Example 1)
(1) Synthesis of norbornene-based resin having a leaving group In a glove box filled with dry nitrogen in which the water and oxygen concentrations are both controlled to 1 ppm or less, 7.2 g (40.1 mmol) of hexylnorbornene (HxNB) Then, 12.9 g (40.1 mmol) of diphenylmethylnorbornenemethoxysilane was weighed into a 500 mL vial, 60 g of dehydrated toluene and 11 g of ethyl acetate were added, and the top was sealed with a silicon sealer.
次に、100mLバイアルビン中に下記化学式(A)で表わされるNi触媒1.56g(3.2mmol)と脱水トルエン10mLを計量し、スターラーチップを入れて密栓し、触媒を十分に撹拌して完全に溶解させた。 Next, 1.56 g (3.2 mmol) of Ni catalyst represented by the following chemical formula (A) and 10 mL of dehydrated toluene are weighed in a 100 mL vial, put a stirrer chip, tightly plugged, and thoroughly agitate the catalyst. Dissolved in.
この下記化学式(A)で表わされるNi触媒溶液1mLをシリンジで正確に計量し、上記2種のノルボルネンを溶解させたバイアル瓶中に定量的に注入し室温で1時間撹拌したところ、著しい粘度上昇が確認された。この時点で栓を抜き、テトラヒドロフラン(THF)60gを加えて撹拌を行い、反応溶液を得た。 When 1 mL of the Ni catalyst solution represented by the following chemical formula (A) is accurately weighed with a syringe and quantitatively injected into the vial bottle in which the above two types of norbornene are dissolved and stirred at room temperature for 1 hour, a marked increase in viscosity occurs. Was confirmed. At this point, the stopper was removed, 60 g of tetrahydrofuran (THF) was added, and the mixture was stirred to obtain a reaction solution.
100mLビーカーに無水酢酸9.5g、過酸化水素水18g(濃度30%)、イオン交換水30gを加えて撹拌し、その場で過酢酸水溶液を調製した。次にこの水溶液全量を上記反応溶液に加えて12時間撹拌してNiの還元処理を行った。 In a 100 mL beaker, 9.5 g of acetic anhydride, 18 g of hydrogen peroxide (concentration 30%) and 30 g of ion-exchanged water were added and stirred to prepare an aqueous solution of peracetic acid on the spot. Next, the total amount of this aqueous solution was added to the above reaction solution and stirred for 12 hours to reduce Ni.
次に、処理の完了した反応溶液を分液ロートに移し替え、下部の水層を除去した後、イソプロピルアルコールの30%水溶液を100mL加えて激しく撹拌を行った。静置して完全に二層分離が行われた後で水層を除去した。この水洗プロセスを合計で3回繰り返した後、油層を大過剰のアセトン中に滴下して生成したポリマーを再沈殿させ、ろ過によりろ液と分別した後、60℃に設定した真空乾燥機中で12時間加熱乾燥を行うことにより、ポリマー#1を得た。ポリマー#1の分子量分布は、GPC測定により、Mw=10万、Mn=4万であった。また、ポリマー#1中の各構造単位のモル比は、NMRによる同定により、ヘキシルノルボルネン構造単位が50mol%、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位が50mol%であった。 Next, the treated reaction solution was transferred to a separatory funnel, the lower aqueous layer was removed, and then 100 mL of a 30% aqueous solution of isopropyl alcohol was added and vigorously stirred. The aqueous layer was removed after standing and completely separating the two layers. After repeating this water washing process three times in total, the oil layer was dropped into a large excess of acetone to reprecipitate the polymer produced, separated from the filtrate by filtration, and then in a vacuum dryer set at 60 ° C. Polymer # 1 was obtained by heating and drying for 12 hours. The molecular weight distribution of the polymer # 1 was Mw = 100,000 and Mn = 40,000 by GPC measurement. The molar ratio of each structural unit in polymer # 1 was 50 mol% for the hexylnorbornene structural unit and 50 mol% for the diphenylmethylnorbornenemethoxysilane structural unit, as determined by NMR.
(2)コア層形成用組成物の製造
精製した上記ポリマー#1 10gを100mLのガラス容器に秤量し、これにメシチレン40g、酸化防止剤Irganox1076(チバガイギー社製)0.01g、シクロヘキシルオキセタンモノマー(式(20)で示したモノマー、東亜合成製 CHOX、CAS#483303−25−9、分子量186、沸点125℃/1.33kPa)2g、重合開始剤(光酸発生剤) RhodorsilPhotoinitiator 2074(Rhodia社製、CAS# 178233−72−2)(2.5E-2g、酢酸エチル0.1mL中)を加え均一に溶解させた後、0.2μmのPTFEフィルターによりろ過を行い、清浄なコア層形成用組成物を得た。(2) Production of composition for forming core layer 10 g of the purified polymer # 1 was weighed into a 100 mL glass container, and 40 g of mesitylene, 0.01 g of antioxidant Irganox 1076 (manufactured by Ciba Geigy), cyclohexyl oxetane monomer (formula) (20), Toa Gosei CHOX, CAS # 483303-25-9, molecular weight 186, boiling point 125 ° C./1.33 kPa) 2 g, polymerization initiator (photoacid generator) Rhodosil Photoinitiator 2074 (manufactured by Rhodia, CAS # 178233-72-2) (2.5E-2 g in 0.1 mL of ethyl acetate) was dissolved uniformly, and then filtered through a 0.2 μm PTFE filter to obtain a clean core layer forming composition. Obtained.
(3)光導波路の製造
(下側クラッド層の作製)
シリコンウエハー上に感光性ノルボルネン樹脂組成物(プロメラス社製 Avatrel2000Pワニス)をドクターブレードにより均一に塗布した後、55℃の乾燥機に10分間投入した。溶剤を完全に除去した後、塗布された全面に紫外線を80mJ照射し、乾燥機中120℃で1時間加熱して、塗膜を硬化させて、下側クラッド層を形成させた。形成された下側クラッド層は、厚みが20μmであり、無色透明であった。(3) Production of optical waveguide (production of lower clad layer)
A photosensitive norbornene resin composition (Avatrel 2000P varnish manufactured by Promeras Co., Ltd.) was uniformly applied on a silicon wafer with a doctor blade, and then placed in a dryer at 55 ° C. for 10 minutes. After completely removing the solvent, the entire coated surface was irradiated with 80 mJ of ultraviolet light and heated in a dryer at 120 ° C. for 1 hour to cure the coating film to form a lower clad layer. The formed lower clad layer had a thickness of 20 μm and was colorless and transparent.
(コア層の作製)
上記下側クラッド層上にコア層形成用組成物をドクターブレードによって均一に塗布した後、55℃の乾燥機に10分間投入した。溶剤を完全に除去した後、フォトマスクを圧着して紫外線を1300mJ/cm2で選択的に照射した。マスクを取り去り、乾燥機中150℃で1.5時間の加熱を行った。加熱後、非常に鮮明な導波路パターンが現れているのが確認された。また、コア部および側面クラッド部の形成が確認された。なお、形成した光導波路は、コア部が8本並列に形成されたものである。また、コア部の幅を50μm、側面クラッド部の幅を80μm、コア層の厚さを50μmとした。(Production of core layer)
The core layer-forming composition was uniformly applied on the lower clad layer with a doctor blade, and then placed in a dryer at 55 ° C. for 10 minutes. After the solvent was completely removed, a photomask was pressed and selectively irradiated with ultraviolet rays at 1300 mJ / cm 2 . The mask was removed, and heating was performed at 150 ° C. in a dryer for 1.5 hours. It was confirmed that a very clear waveguide pattern appeared after heating. Moreover, formation of the core part and the side clad part was confirmed. The formed optical waveguide has eight core portions formed in parallel. The width of the core portion was 50 μm, the width of the side cladding portion was 80 μm, and the thickness of the core layer was 50 μm.
(上側クラッド層の作製)
ポリエーテルスルホン(PES)フィルム上に、予め乾燥厚み20μmになるようにAvatrel2000Pを積層させたドライフィルムを、上記コア層に貼り合わせ、140℃に設定された真空ラミネーターに投入して熱圧着を行った。その後、紫外線を100mJ全面照射し乾燥機中120℃で1時間加熱して、Avatrel2000Pを硬化させて、上側クラッド層を形成させ、光導波路を得た。
なお、得られた光導波路から、長さ10cm分を切り出した。(Preparation of upper clad layer)
A dry film in which Avatrel 2000P is laminated in advance on a polyethersulfone (PES) film so as to have a dry thickness of 20 μm is bonded to the above core layer, and put into a vacuum laminator set at 140 ° C. for thermocompression bonding. It was. Thereafter, 100 mJ was irradiated on the entire surface and heated in a dryer at 120 ° C. for 1 hour to cure Avatrel 2000P to form an upper clad layer to obtain an optical waveguide.
A length of 10 cm was cut out from the obtained optical waveguide.
(屈折率分布の評価)
そして、得られた光導波路のコア層の横断面について、その厚さ方向の中心線に沿って干渉顕微鏡により幅方向の屈折率分布Wを取得した。その結果、屈折率分布Wは、複数の極小値および極大値を有し、屈折率が連続的に変化したものであった。(Evaluation of refractive index distribution)
And about the cross section of the core layer of the obtained optical waveguide, the refractive index distribution W of the width direction was acquired with the interference microscope along the centerline of the thickness direction. As a result, the refractive index distribution W had a plurality of minimum values and maximum values, and the refractive index changed continuously.
一方、光導波路の横断面について、そのコア部の幅の中心を上下方向に通過する中心線に沿って干渉顕微鏡により厚さ方向の屈折率分布Tを取得した。その結果、屈折率分布Tは、いわゆるステップインデックス(SI)型になっていた。 On the other hand, regarding the cross section of the optical waveguide, a refractive index distribution T in the thickness direction was obtained by an interference microscope along a center line passing through the center of the width of the core portion in the vertical direction. As a result, the refractive index distribution T was a so-called step index (SI) type.
(実施例2)
紫外線の照射量を1500mJ/cm2に高めた以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。(Example 2)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that the irradiation amount of ultraviolet rays was increased to 1500 mJ / cm 2 .
(実施例3)
紫外線の照射量を2000mJ/cm2に高めるとともに、ポリマーとして、ポリマー#1の各構造単位のモル比を、ヘキシルノルボルネン構造単位が40mol%、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位が60mol%に変更したものを用いるようにした以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。(Example 3)
While increasing the irradiation amount of ultraviolet rays to 2000 mJ / cm 2 and changing the molar ratio of each structural unit of polymer # 1 to 40 mol% for the hexyl norbornene structural unit and 60 mol% for the diphenylmethyl norbornene methoxysilane structural unit as the polymer An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that was used.
(実施例4)
紫外線の照射量を500mJ/cm2に減らすとともに、ポリマーとして、ポリマー#1の各構造単位のモル比を、ヘキシルノルボルネン構造単位が45mol%、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位が55mol%に変更したものを用いるようにした以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。Example 4
The amount of UV irradiation was reduced to 500 mJ / cm 2 and the polymer molar ratio of each structural unit of polymer # 1 was changed to 45 mol% for hexylnorbornene structural units and 55 mol% for diphenylmethylnorbornenemethoxysilane structural units. An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that was used.
(実施例5)
ポリマーとして、ポリマー#1の各構造単位のモル比を、ヘキシルノルボルネン構造単位が30mol%、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位が70mol%に変更したものを用いるようにした以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。(Example 5)
Except that the molar ratio of each structural unit of polymer # 1 was changed to 30 mol% for the hexylnorbornene structural unit and 70 mol% for the diphenylmethylnorbornenemethoxysilane structural unit as the polymer, the same as in Example 1. Thus, an optical waveguide was obtained.
(実施例6)
紫外線の照射量を300mJ/cm2に減らすとともに、ポリマーとして、ポリマー#1の各構造単位のモル比を、ヘキシルノルボルネン構造単位が40mol%、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位が60mol%に変更したものを用いるようにした以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。(Example 6)
In addition to reducing the amount of UV irradiation to 300 mJ / cm 2 and changing the molar ratio of each structural unit of polymer # 1 to 40 mol% for the hexylnorbornene structural unit and 60 mol% for the diphenylmethylnorbornenemethoxysilane structural unit as the polymer An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that was used.
(実施例7)
紫外線の照射量を500mJ/cm2に減らすとともに、ポリマーとして、ポリマー#1の各構造単位のモル比を、ヘキシルノルボルネン構造単位が30mol%、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位が70mol%に変更したものを用いるようにした以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。(Example 7)
In addition to reducing the amount of UV irradiation to 500 mJ / cm 2 , the polymer has a molar ratio of each structural unit of polymer # 1 changed to 30 mol% for hexylnorbornene structural units and 70 mol% for diphenylmethylnorbornenemethoxysilane structural units. An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that was used.
(実施例8)
紫外線の照射量を100mJ/cm2に減らすとともに、ポリマーとして、ポリマー#1の各構造単位のモル比を、ヘキシルノルボルネン構造単位が60mol%、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位が40mol%に変更したものを用いるようにした以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。(Example 8)
In addition to reducing the irradiation amount of ultraviolet rays to 100 mJ / cm 2 and changing the molar ratio of each structural unit of polymer # 1 to 60 mol% for the hexyl norbornene structural unit and 40 mol% for the diphenylmethylnorbornene methoxysilane structural unit as the polymer An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that was used.
(実施例9)
紫外線の照射量を1500mJ/cm2に高めるとともに、ポリマーとして、ポリマー#1の各構造単位のモル比を、ヘキシルノルボルネン構造単位が10mol%、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位が90mol%に変更したものを用いるようにした以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。Example 9
In addition to increasing the irradiation amount of ultraviolet rays to 1500 mJ / cm 2 , as a polymer, the molar ratio of each structural unit of polymer # 1 was changed to 10 mol% for the hexyl norbornene structural unit and 90 mol% for the diphenylmethyl norbornene methoxysilane structural unit. An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that was used.
(実施例10)
紫外線の照射量を3000mJ/cm2に高めるとともに、ポリマーとして、ポリマー#1の各構造単位のモル比を、ヘキシルノルボルネン構造単位が5mol%、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位が95mol%に変更したものを用いるようにした以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。(Example 10)
In addition to increasing the irradiation amount of ultraviolet rays to 3000 mJ / cm 2 , as a polymer, the molar ratio of each structural unit of polymer # 1 was changed to 5 mol% for the hexylnorbornene structural unit and 95 mol% for the diphenylmethylnorbornenemethoxysilane structural unit. An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that was used.
(実施例11)
コア層形成用組成物として、以下に示す方法で製造されたものを用いるようにした以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。(Example 11)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that the core layer forming composition was manufactured by the method shown below.
精製した上記ポリマー#1 10gを100mLのガラス容器に秤量し、これにメシチレン40g、酸化防止剤Irganox1076(チバガイギー社製)0.01g、2官能オキセタンモノマー(式(15)で示したもの、東亜合成製、DOX、CAS#18934−00−4、分子量214、沸点119℃/0.67kPa)2g、光酸発生剤 RhodorsilPhotoinitiator 2074(Rhodia社製、CAS# 178233−72−2)(2.5E-2g、酢酸エチル0.1mL中)を加え均一に溶解させた後、0.2μmのPTFEフィルターによりろ過を行い、清浄なコア層形成用組成物を得た。 10 g of the purified polymer # 1 was weighed into a 100 mL glass container, and 40 g of mesitylene, 0.01 g of antioxidant Irganox 1076 (manufactured by Ciba Geigy), bifunctional oxetane monomer (shown by the formula (15), Toa Gosei Manufactured by DOX, CAS # 18934-00-4, molecular weight 214, boiling point 119 ° C./0.67 kPa) 2 g, photoacid generator Rhodorsil Photoinitiator 2074 (manufactured by Rhodia, CAS # 178233-72-2) (2.5E-2 g, In 0.1 mL of ethyl acetate) and uniformly dissolved, followed by filtration with a 0.2 μm PTFE filter to obtain a clean composition for forming a core layer.
(実施例12)
コア層形成用組成物として、以下に示す方法で製造されたものを用いるようにした以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。(Example 12)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that the core layer forming composition was manufactured by the method shown below.
精製した上記ポリマー#1 10gを100mLのガラス容器に秤量し、これにメシチレン40g、酸化防止剤Irganox1076(チバガイギー社製)0.01g、脂環式エポキシモノマー(式(37)で示したもの、ダイセル化学製、セロキサイド2021P、CAS#2386−87−0、分子量252、沸点188℃/4hPa)2g、光酸発生剤 RhodorsilPhotoinitiator 2074(Rhodia社製、CAS# 178233−72−2)(2.5E-2g、酢酸エチル0.1mL中)を加え均一に溶解させた後、0.2μmのPTFEフィルターによりろ過を行い、清浄なコア層形成用組成物を得た。 10 g of the purified polymer # 1 was weighed into a 100 mL glass container, and 40 g of mesitylene, 0.01 g of antioxidant Irganox 1076 (manufactured by Ciba Geigy), alicyclic epoxy monomer (shown by the formula (37), Daicel) Chemical, Celoxide 2021P, CAS # 2386-87-0, molecular weight 252, boiling point 188 ° C./4 hPa) 2 g, photoacid generator Rhodosil Photoinitiator 2074 (Rhodia, CAS # 178233-72-2) (2.5E-2 g, In 0.1 mL of ethyl acetate) and uniformly dissolved, followed by filtration with a 0.2 μm PTFE filter to obtain a clean composition for forming a core layer.
(実施例13)
コア層形成用組成物として、以下に示す方法で製造されたものを用いるようにした以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。(Example 13)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that the core layer forming composition was manufactured by the method shown below.
精製した上記ポリマー#1 10gを100mLのガラス容器に秤量し、これにメシチレン40g、酸化防止剤Irganox1076(チバガイギー社製)0.01g、シクロヘキシルオキセタンモノマー(式(20)で示したもの、東亜合成製 CHOX)1g、脂環式エポキシモノマー(ダイセル化学製、セロキサイド2021P)1g、光酸発生剤 RhodorsilPhotoinitiator 2074(Rhodia社製、CAS# 178233−72−2)(2.5E-2g、酢酸エチル0.1mL中)を加え均一に溶解させた後、0.2μmのPTFEフィルターによりろ過を行い、清浄なコア層形成用組成物を得た。 10 g of the purified polymer # 1 was weighed into a 100 mL glass container, 40 g of mesitylene, 0.01 g of antioxidant Irganox 1076 (manufactured by Ciba Geigy), cyclohexyloxetane monomer (shown by the formula (20), manufactured by Toagosei Co., Ltd. (CHOX) 1 g, alicyclic epoxy monomer (Daicel Chemical, Celoxide 2021P) 1 g, photoacid generator Rhodorsil Photoinitiator 2074 (Rhodia, CAS # 178233-72-2) (2.5E-2 g, in ethyl acetate 0.1 mL) ) And uniformly dissolved, followed by filtration with a 0.2 μm PTFE filter to obtain a clean composition for forming a core layer.
(実施例14)
ポリマーとして、以下に示す方法で合成されたものを用いるようにした以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。(Example 14)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polymer synthesized by the method shown below was used.
まず、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン12.9g(40.1mmol)に代えて、フェニルジメチルノルボルネンメトキシシラン10.4g(40.1mmol)を用いた以外は実施例1と同様にしてポリマーを合成した。得られたポリマーの構造単位を下記式(103)に示す。このポリマーの分子量は、GPC測定により、Mw=11万、Mn=5万であった。また、各構造単位のモル比は、NMRによる同定により、ヘキシルノルボルネン構造単位が50mol%、フェニルジメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位が50mol%であった。 First, a polymer was synthesized in the same manner as in Example 1 except that 10.4 g (40.1 mmol) of phenyldimethylnorbornenemethoxysilane was used instead of 12.9 g (40.1 mmol) of diphenylmethylnorbornenemethoxysilane. The structural unit of the obtained polymer is shown in the following formula (103). The molecular weight of this polymer was Mw = 110,000 and Mn = 50,000 by GPC measurement. The molar ratio of each structural unit was 50 mol% for the hexylnorbornene structural unit and 50 mol% for the phenyldimethylnorbornenemethoxysilane structural unit, as determined by NMR.
(実施例15)
下側クラッド層およびコア層の紫外線照射前の乾燥条件を60℃×10分間に変更するとともに、コア層形成用組成物として、以下に示す方法で製造されたものを用いるようにした以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。(Example 15)
While changing the drying conditions of the lower clad layer and the core layer before ultraviolet irradiation to 60 ° C. × 10 minutes and using the core layer forming composition manufactured by the method shown below, An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1.
精製した上記ポリマー#1 10gを100mLのガラス容器に秤量し、これにメシチレン40g、酸化防止剤Irganox1076(チバガイギー社製)0.01g、シクロヘキシルオキセタンモノマー(式(20)で示したもの、東亜合成製 CHOX)2g、光酸発生剤 RhodorsilPhotoinitiator 2074(Rhodia社製、CAS# 178233−72−2)(2.72E-2g、酢酸エチル0.1mL中)を加え均一に溶解させた後、0.2μmのPTFEフィルターによりろ過を行い、清浄なコア層形成用組成物を得た。 10 g of the purified polymer # 1 was weighed into a 100 mL glass container, 40 g of mesitylene, 0.01 g of antioxidant Irganox 1076 (manufactured by Ciba Geigy), cyclohexyloxetane monomer (shown by the formula (20), manufactured by Toagosei Co., Ltd. (CHOX) 2 g, photoacid generator Rhodorsil Photoinitiator 2074 (manufactured by Rhodia, CAS # 178233-72-2) (2.72E-2 g in 0.1 mL of ethyl acetate) was added and dissolved uniformly, and then 0.2 μm of PTFE was added. Filtration through a filter gave a clean core layer forming composition.
(実施例16)
紫外線の照射量を500mJ/cm2に減らした以外は、実施例15と同様にして光導波路を得た。(Example 16)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 15 except that the irradiation amount of ultraviolet rays was reduced to 500 mJ / cm 2 .
(比較例1)
下記のようにした以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。
まず、下側クラッド層を形成後、その上にポリマー#1からシクロヘキシルオキセタンモノマーを省略してなるコア層形成用組成物を塗布し、露光、加熱してコア層を得た。
その後、上側クラッド層を形成することにより、光導波路を得た。(Comparative Example 1)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except for the following.
First, after forming a lower clad layer, a core layer forming composition in which the cyclohexyloxetane monomer was omitted from polymer # 1 was applied thereon, and then exposed and heated to obtain a core layer.
Thereafter, an optical waveguide was obtained by forming an upper cladding layer.
なお、得られた光導波路では、コア部の屈折率がほぼ一定であり、側面クラッド部の屈折率もほぼ一定であった。すなわち、得られた光導波路のコア層の屈折率分布Wは、いわゆるステップインデックス型になっていた。 In the obtained optical waveguide, the refractive index of the core part was almost constant, and the refractive index of the side cladding part was also almost constant. That is, the refractive index distribution W of the core layer of the obtained optical waveguide is a so-called step index type.
(比較例2)
露光の際に、露光量が連続的に変化するよう、透過率が連続的に変化したフォトマスクを用いて露光するようにした以外は、比較例1と同様にして光導波路を得た。(Comparative Example 2)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that exposure was performed using a photomask whose transmittance was continuously changed so that the exposure amount was continuously changed during exposure.
なお、得られた光導波路では、側面クラッド部の屈折率がほぼ一定である一方、コア部の屈折率は中央部から周辺に向かって連続的に低下していた。すなわち、得られた光導波路のコア層の屈折率分布Wは、いわゆるグレーデッドインデックス(GI)型になっていた。 In the obtained optical waveguide, the refractive index of the side clad portion was substantially constant, while the refractive index of the core portion continuously decreased from the central portion toward the periphery. That is, the refractive index distribution W of the core layer of the obtained optical waveguide was a so-called graded index (GI) type.
以上の各実施例および各比較例で得られた光導波路について、製造条件を表1、コア層の屈折率分布Wのパラメータ―を表2に、それぞれ示す。 Table 1 shows the manufacturing conditions and Table 2 shows the parameters of the refractive index distribution W of the core layer for the optical waveguides obtained in the above examples and comparative examples.
(実施例17)
(1)光導波路形成用組成物(第1の組成物)の製造
実施例1において精製した上記ポリマー#1 10gを100mLのガラス容器に秤量し、これにメシチレン40g、酸化防止剤Irganox1076(チバガイギー社製)0.01g、シクロヘキシルオキセタンモノマー(式(20)で示したモノマー、東亜合成製 CHOX、CAS#483303−25−9、分子量186、沸点125℃/1.33kPa)2g、重合開始剤(光酸発生剤) RhodorsilPhotoinitiator 2074(Rhodia社製、CAS# 178233−72−2)(2.5E-2g、酢酸エチル0.1mL中)を加え均一に溶解させた後、0.2μmのPTFEフィルターによりろ過を行い、清浄な光導波路形成用組成物を得た。(Example 17)
(1) Production of Composition for Forming Optical Waveguide (First Composition) 10 g of the polymer # 1 purified in Example 1 was weighed into a 100 mL glass container, and 40 g of mesitylene and an antioxidant Irganox 1076 (Ciba Geigy) 0.01 g, cyclohexyl oxetane monomer (monomer represented by formula (20), manufactured by Toa Gosei CHOX, CAS # 483303-25-9, molecular weight 186, boiling point 125 ° C./1.33 kPa) 2 g, polymerization initiator (light Acid generator) Rhodorsil Photoinitiator 2074 (manufactured by Rhodia, CAS # 178233-72-2) (2.5E-2 g in 0.1 mL of ethyl acetate) was added and dissolved uniformly, and then filtered through a 0.2 μm PTFE filter. And a clean composition for forming an optical waveguide was obtained.
(2)光導波路形成用組成物(第2の組成物)の製造
実施例1において精製した上記ポリマー#1の各構造単位のモル比を、ヘキシルノルボルネン構造単位80mol%、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位20mol%にそれぞれ変更したものを、前記ポリマー#1に代えて用いるようにした以外は第1の組成物と同様にして光導波路形成用組成物を得た。(2) Production of Composition for Forming Optical Waveguide (Second Composition) The molar ratio of each structural unit of polymer # 1 purified in Example 1 was determined as follows: hexyl norbornene structural unit 80 mol%, diphenylmethylnorbornene methoxysilane structure A composition for forming an optical waveguide was obtained in the same manner as in the first composition, except that each unit was changed to 20 mol%, instead of the polymer # 1.
(3)光導波路の製造
まず、図16に示すミキシングユニットの構造を変更し、第1の供給管および第2の供給管の各分岐数を増やしたミキシングユニットを用意した。(3) Manufacture of Optical Waveguide First, a mixing unit was prepared in which the structure of the mixing unit shown in FIG. 16 was changed to increase the number of branches of the first supply pipe and the second supply pipe.
そして、このダイコーターにより、製造した光導波路形成用組成物を用いて、ポリエーテルスルホン(PES)フィルム上に多色押出成形を行った。これにより、第1の組成物を第1層、第3層、第5層、第7層および第9層とし、第2の組成物を第2層、第4層、第6層および第8層とする多色成形体を得た。これを55℃の乾燥器に10分間投入し、溶剤を完全に除去して、図7に示すような屈折率分布Tを有する光導波路形成用フィルムを得た。次いで、光導波路形成用フィルムにフォトマスクを圧着して紫外線を2000mJ/cm2で選択的に照射した。マスクを取り去り、乾燥機中で150℃、1.5時間の加熱を行った。加熱後、鮮明な導波路パターンが現れており、コア部および側面クラッド部が形成されているのが確認された。その後、得られた光導波路から、長さ10cm分を切り出した。なお、形成された光導波路は、2層のコア層を含むものであり、各コア層は、それぞれコア部が8本並列に形成されたものである。また、コア部の幅を50μm、側面クラッド部の幅を80μm、光導波路の厚さを100μmとした。And by this die coater, multicolor extrusion molding was performed on a polyethersulfone (PES) film using the produced optical waveguide forming composition. Thus, the first composition is the first layer, the third layer, the fifth layer, the seventh layer, and the ninth layer, and the second composition is the second layer, the fourth layer, the sixth layer, and the eighth layer. A multicolored molded product was obtained as a layer. This was put into a dryer at 55 ° C. for 10 minutes, and the solvent was completely removed to obtain a film for forming an optical waveguide having a refractive index distribution T as shown in FIG. Next, a photomask was pressure-bonded to the optical waveguide forming film, and ultraviolet rays were selectively irradiated at 2000 mJ / cm 2 . The mask was removed, and heating was performed at 150 ° C. for 1.5 hours in a dryer. After heating, a clear waveguide pattern appeared, and it was confirmed that a core portion and a side cladding portion were formed. Thereafter, a length of 10 cm was cut out from the obtained optical waveguide. The formed optical waveguide includes two core layers, and each core layer has eight core portions formed in parallel. Further, the width of the core portion was 50 μm, the width of the side cladding portion was 80 μm, and the thickness of the optical waveguide was 100 μm.
(屈折率分布の評価)
そして、得られた光導波路のコア層の横断面について、その厚さ方向の中心線に沿って干渉顕微鏡により幅方向の屈折率分布Wを取得した。その結果、屈折率分布Wは、複数の極小値および極大値を有し、屈折率が連続的に変化したものであった。(Evaluation of refractive index distribution)
And about the cross section of the core layer of the obtained optical waveguide, the refractive index distribution W of the width direction was acquired with the interference microscope along the centerline of the thickness direction. As a result, the refractive index distribution W had a plurality of minimum values and maximum values, and the refractive index changed continuously.
一方、光導波路の横断面について、そのコア部の幅の中心を上下方向に通過する中心線に沿って干渉顕微鏡により厚さ方向の屈折率分布Tを取得した。その結果、屈折率分布Tは、屈折率分布Wと同様、複数の極小値および極大値を有し、屈折率が連続的に変化したものであった。 On the other hand, regarding the cross section of the optical waveguide, a refractive index distribution T in the thickness direction was obtained by an interference microscope along a center line passing through the center of the width of the core portion in the vertical direction. As a result, the refractive index distribution T, like the refractive index distribution W, had a plurality of minimum values and maximum values, and the refractive index changed continuously.
(実施例18)
紫外線の照射量を2500mJ/cm2に高めた以外は、実施例17と同様にして光導波路を得た。(Example 18)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 17 except that the irradiation amount of ultraviolet rays was increased to 2500 mJ / cm 2 .
(実施例19)
紫外線の照射量を2000mJ/cm2に高めるとともに、ポリマーとして、ポリマー#1の各構造単位のモル比を、ヘキシルノルボルネン構造単位が40mol%、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位が60mol%に変更したものを用いるようにした以外は、実施例17と同様にして光導波路を得た。(Example 19)
While increasing the irradiation amount of ultraviolet rays to 2000 mJ / cm 2 and changing the molar ratio of each structural unit of polymer # 1 to 40 mol% for the hexyl norbornene structural unit and 60 mol% for the diphenylmethyl norbornene methoxysilane structural unit as the polymer An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 17 except that was used.
(実施例20)
紫外線の照射量を1000mJ/cm2に減らすとともに、ポリマーとして、ポリマー#1の各構造単位のモル比を、ヘキシルノルボルネン構造単位が45mol%、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位が55mol%に変更したものを用いるようにした以外は、実施例17と同様にして光導波路を得た。(Example 20)
In addition to reducing the irradiation amount of ultraviolet rays to 1000 mJ / cm 2 and changing the molar ratio of each structural unit of polymer # 1 to 45 mol% for the hexylnorbornene structural unit and 55 mol% for the diphenylmethylnorbornenemethoxysilane structural unit as the polymer An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 17 except that was used.
(実施例21)
ポリマーとして、ポリマー#1の各構造単位のモル比を、ヘキシルノルボルネン構造単位が30mol%、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位が70mol%に変更したものを用いるようにした以外は、実施例17と同様にして光導波路を得た。(Example 21)
As the polymer, except that the molar ratio of each structural unit of the polymer # 1 was changed to 30 mol% for the hexylnorbornene structural unit and 70 mol% for the diphenylmethylnorbornenemethoxysilane structural unit, the same as in Example 17. Thus, an optical waveguide was obtained.
(実施例22)
紫外線の照射量を700mJ/cm2に減らすとともに、ポリマーとして、ポリマー#1の各構造単位のモル比を、ヘキシルノルボルネン構造単位が40mol%、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位が60mol%に変更したものを用いるようにした以外は、実施例17と同様にして光導波路を得た。(Example 22)
In addition to reducing the irradiation amount of ultraviolet rays to 700 mJ / cm 2 , as a polymer, the molar ratio of each structural unit of polymer # 1 was changed to 40 mol% for the hexyl norbornene structural unit and 60 mol% for the diphenylmethyl norbornene methoxysilane structural unit. An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 17 except that was used.
(実施例23)
紫外線の照射量を1000mJ/cm2に減らすとともに、ポリマーとして、ポリマー#1の各構造単位のモル比を、ヘキシルノルボルネン構造単位が30mol%、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位が70mol%に変更したものを用いるようにした以外は、実施例17と同様にして光導波路を得た。(Example 23)
In addition to reducing the amount of ultraviolet irradiation to 1000 mJ / cm 2 and changing the molar ratio of each structural unit of polymer # 1 to 30 mol% for the hexylnorbornene structural unit and 70 mol% for the diphenylmethylnorbornenemethoxysilane structural unit as the polymer An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 17 except that was used.
(実施例24)
紫外線の照射量を300mJ/cm2に減らすとともに、ポリマーとして、ポリマー#1の各構造単位のモル比を、ヘキシルノルボルネン構造単位が60mol%、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位が40mol%に変更したものを用いるようにした以外は、実施例17と同様にして光導波路を得た。(Example 24)
In addition to reducing the irradiation amount of ultraviolet rays to 300 mJ / cm 2 and changing the molar ratio of each structural unit of polymer # 1 as a polymer to 60 mol% for hexylnorbornene structural units and 40 mol% for diphenylmethylnorbornenemethoxysilane structural units An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 17 except that was used.
(実施例25)
紫外線の照射量を2500mJ/cm2に高めるとともに、ポリマーとして、ポリマー#1の各構造単位のモル比を、ヘキシルノルボルネン構造単位が10mol%、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位が90mol%に変更したものを用いるようにした以外は、実施例17と同様にして光導波路を得た。(Example 25)
In addition to increasing the irradiation amount of ultraviolet rays to 2500 mJ / cm 2 , as a polymer, the molar ratio of each structural unit of polymer # 1 was changed to 10 mol% for the hexyl norbornene structural unit and 90 mol% for the diphenylmethyl norbornene methoxysilane structural unit. An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 17 except that was used.
(実施例26)
紫外線の照射量を4000mJ/cm2に高めるとともに、ポリマーとして、ポリマー#1の各構造単位のモル比を、ヘキシルノルボルネン構造単位が5mol%、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位が95mol%に変更したものを用いるようにした以外は、実施例17と同様にして光導波路を得た。(Example 26)
In addition to increasing the irradiation amount of ultraviolet rays to 4000 mJ / cm 2 and changing the molar ratio of each structural unit of polymer # 1 to 5 mol% for the hexyl norbornene structural unit and 95 mol% for the diphenylmethylnorbornene methoxysilane structural unit as the polymer An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 17 except that was used.
(実施例27)
光導波路形成用組成物(第1の組成物)として、以下に示す方法で製造されたものを用いるようにした以外は、実施例17と同様にして光導波路を得た。(Example 27)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 17 except that the composition manufactured by the method shown below was used as the composition for forming an optical waveguide (first composition).
精製した上記ポリマー#1 10gを100mLのガラス容器に秤量し、これにメシチレン40g、酸化防止剤Irganox1076(チバガイギー社製)0.01g、2官能オキセタンモノマー(式(15)で示したもの、東亜合成製、DOX、CAS#18934−00−4、分子量214、沸点119℃/0.67kPa)2g、光酸発生剤 RhodorsilPhotoinitiator 2074(Rhodia社製、CAS# 178233−72−2)(2.5E-2g、酢酸エチル0.1mL中)を加え均一に溶解させた後、0.2μmのPTFEフィルターによりろ過を行い、清浄な光導波路形成用組成物を得た。 10 g of the purified polymer # 1 was weighed into a 100 mL glass container, and 40 g of mesitylene, 0.01 g of antioxidant Irganox 1076 (manufactured by Ciba Geigy), bifunctional oxetane monomer (shown by the formula (15), Toa Gosei Manufactured by DOX, CAS # 18934-00-4, molecular weight 214, boiling point 119 ° C./0.67 kPa) 2 g, photoacid generator Rhodorsil Photoinitiator 2074 (manufactured by Rhodia, CAS # 178233-72-2) (2.5E-2 g, In 0.1 mL of ethyl acetate) was added and dissolved uniformly, followed by filtration with a 0.2 μm PTFE filter to obtain a clean optical waveguide forming composition.
(実施例28)
光導波路形成用組成物(第1の組成物)として、以下に示す方法で製造されたものを用いるようにした以外は、実施例17と同様にして光導波路を得た。(Example 28)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 17 except that the composition manufactured by the method shown below was used as the composition for forming an optical waveguide (first composition).
精製した上記ポリマー#1 10gを100mLのガラス容器に秤量し、これにメシチレン40g、酸化防止剤Irganox1076(チバガイギー社製)0.01g、脂環式エポキシモノマー(式(37)で示したもの、ダイセル化学製、セロキサイド2021P、CAS#2386−87−0、分子量252、沸点188℃/4hPa)2g、光酸発生剤 RhodorsilPhotoinitiator 2074(Rhodia社製、CAS# 178233−72−2)(2.5E-2g、酢酸エチル0.1mL中)を加え均一に溶解させた後、0.2μmのPTFEフィルターによりろ過を行い、清浄な光導波路形成用組成物を得た。 10 g of the purified polymer # 1 was weighed into a 100 mL glass container, and 40 g of mesitylene, 0.01 g of antioxidant Irganox 1076 (manufactured by Ciba Geigy), alicyclic epoxy monomer (shown by the formula (37), Daicel) Chemical, Celoxide 2021P, CAS # 2386-87-0, molecular weight 252, boiling point 188 ° C./4 hPa) 2 g, photoacid generator Rhodosil Photoinitiator 2074 (Rhodia, CAS # 178233-72-2) (2.5E-2 g, In 0.1 mL of ethyl acetate) was added and dissolved uniformly, followed by filtration with a 0.2 μm PTFE filter to obtain a clean optical waveguide forming composition.
(実施例29)
光導波路形成用組成物(第1の組成物)として、以下に示す方法で製造されたものを用いるようにした以外は、実施例17と同様にして光導波路を得た。(Example 29)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 17 except that the composition manufactured by the method shown below was used as the composition for forming an optical waveguide (first composition).
精製した上記ポリマー#1 10gを100mLのガラス容器に秤量し、これにメシチレン40g、酸化防止剤Irganox1076(チバガイギー社製)0.01g、シクロヘキシルオキセタンモノマー(式20で示したもの、東亜合成製 CHOX)1g、脂環式エポキシモノマー(ダイセル化学製、セロキサイド2021P)1g、光酸発生剤 RhodorsilPhotoinitiator 2074(Rhodia社製、CAS# 178233−72−2)(2.5E-2g、酢酸エチル0.1mL中)を加え均一に溶解させた後、0.2μmのPTFEフィルターによりろ過を行い、清浄な光導波路形成用組成物を得た。 10 g of the purified polymer # 1 was weighed into a 100 mL glass container, 40 g of mesitylene, 0.01 g of antioxidant Irganox 1076 (manufactured by Ciba Geigy), cyclohexyl oxetane monomer (shown by formula 20, CHOX manufactured by Toagosei Co., Ltd.) 1 g, 1 g of alicyclic epoxy monomer (manufactured by Daicel Chemical Industries, Celoxide 2021P), photoacid generator Rhodosil Photoinitiator 2074 (manufactured by Rhodia, CAS # 178233-72-2) (2.5E-2 g, in ethyl acetate 0.1 mL) After addition and uniform dissolution, filtration was performed with a 0.2 μm PTFE filter to obtain a clean composition for forming an optical waveguide.
(実施例30)
ポリマーとして、以下に示す方法で合成されたものを用いるようにした以外は、実施例17と同様にして光導波路を得た。(Example 30)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 17 except that the polymer synthesized by the method shown below was used.
まず、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン12.9g(40.1mmol)に代えて、フェニルジメチルノルボルネンメトキシシラン10.4g(40.1mmol)を用いた以外は実施例1と同様にしてポリマーを合成した。得られたポリマーの構造単位を下記式(103)に示す。このポリマーの分子量は、GPC測定により、Mw=11万、Mn=5万であった。また、各構造単位のモル比は、NMRによる同定により、ヘキシルノルボルネン構造単位が50mol%、フェニルジメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位が50mol%であった。 First, a polymer was synthesized in the same manner as in Example 1 except that 10.4 g (40.1 mmol) of phenyldimethylnorbornenemethoxysilane was used instead of 12.9 g (40.1 mmol) of diphenylmethylnorbornenemethoxysilane. The structural unit of the obtained polymer is shown in the following formula (103). The molecular weight of this polymer was Mw = 110,000 and Mn = 50,000 by GPC measurement. The molar ratio of each structural unit was 50 mol% for the hexylnorbornene structural unit and 50 mol% for the phenyldimethylnorbornenemethoxysilane structural unit, as determined by NMR.
(実施例31)
光導波路形成用組成物(第2の組成物)に代えて、以下に示す方法で合成した光導波路形成用組成物(第3の組成物)を用いるようにした以外は、実施例17と同様にして光導波路を得た。
(1)オキセタン系樹脂の合成
シクロヘキシルオキセタンモノマー(前記式(20)で示したモノマー、東亜合成製 CHOX、CAS#483303−25−9、分子量186、沸点125℃/1.33kPa)50gを300mLセパラブルフラスコ瓶に計量し、メシチレン50gを入れ密栓した。(Example 31)
The same as Example 17 except that the composition for forming an optical waveguide (third composition) synthesized by the following method was used instead of the composition for forming an optical waveguide (second composition). Thus, an optical waveguide was obtained.
(1) Synthesis of Oxetane-Based Resin 50 g of cyclohexyl oxetane monomer (monomer represented by the above formula (20), manufactured by Toa Gosei CHOX, CAS # 483303-25-9, molecular weight 186, boiling point 125 ° C./1.33 kPa) Weighed into a bull flask bottle, put 50 g of mesitylene and sealed.
次に、水分および酸素濃度がいずれも1ppm以下に制御され、乾燥窒素で満たされたグローブボックス中において、100mLバイアルビン中に下記化学式(D)で表わされる触媒0.40g(0.5mmol)と酢酸エチル20mLとを計量し、スターラーチップを入れて密栓し、触媒を十分に撹拌して完全に溶解させた。 Next, 0.40 g (0.5 mmol) of a catalyst represented by the following chemical formula (D) was placed in a 100 mL vial in a glove box whose moisture and oxygen concentrations were both controlled to 1 ppm or less and filled with dry nitrogen. Ethyl acetate (20 mL) was weighed, a stirrer chip was inserted and sealed, and the catalyst was thoroughly stirred to completely dissolve it.
この下記化学式(D)で表わされる触媒溶液12.5mLをシリンジで正確に計量し、上記オキセタンモノマーを溶解させたフラスコ中に定量的に注入し60℃で1時間半撹拌したところ、著しい粘度上昇が確認され、反応溶液を得た。 When 12.5 mL of the catalyst solution represented by the following chemical formula (D) is accurately weighed with a syringe, quantitatively injected into the flask in which the oxetane monomer is dissolved, and stirred at 60 ° C. for 1 and a half hours, a marked increase in viscosity occurs. As a result, a reaction solution was obtained.
上記反応溶液とイオン交換樹脂(オルガノ社製、EG−290−HG)50gを加えて30分撹拌し、濾過を行うことで触媒の除去を行い、ポリマー溶液を得た。 The reaction solution and 50 g of an ion exchange resin (manufactured by Organo Corp., EG-290-HG) were added and stirred for 30 minutes, and the catalyst was removed by filtration to obtain a polymer solution.
(2)光導波路形成用組成物(第3の組成物)の製造
次いで、得られたポリマー溶液を3g加える以外、第1の組成物と同様にして光導波路形成用組成物(第3の組成物)を得た。(2) Production of optical waveguide forming composition (third composition) Subsequently, an optical waveguide forming composition (third composition) was added in the same manner as the first composition, except that 3 g of the obtained polymer solution was added. Product).
(実施例32)
紫外線の照射量を1000mJ/cm2に減らした以外は、実施例31と同様にして光導波路を得た。(Example 32)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 31 except that the irradiation amount of ultraviolet rays was reduced to 1000 mJ / cm 2 .
(参考例1)
実施例17で用いたミキシングユニットにおいて、その設定を変更した以外は、実施例17と同様にして光導波路を得た。(Reference Example 1)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 17 except that the setting of the mixing unit used in Example 17 was changed.
なお、得られた光導波路では、厚さ方向の屈折率分布Tが、いわゆるグレーデッドインデックス型になっていた。 In the obtained optical waveguide, the refractive index distribution T in the thickness direction was a so-called graded index type.
(参考例2)
実施例17で用いたミキシングユニットにおいて、混合ピンを省略した以外は、実施例17と同様にして光導波路を得た。(Reference Example 2)
In the mixing unit used in Example 17, an optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 17 except that the mixing pin was omitted.
なお、得られた光導波路では、厚さ方向の屈折率分布Tが、いわゆるステップインデックス型になっていた。 In the obtained optical waveguide, the refractive index distribution T in the thickness direction was a so-called step index type.
以上の各実施例および各参考例で得られた光導波路について、製造条件を表3、コア層の屈折率分布Tのパラメーターを表4に、それぞれ示す。 Table 3 shows the manufacturing conditions and Table 4 shows the parameters of the refractive index distribution T of the core layer for the optical waveguides obtained in the above Examples and Reference Examples.
2.評価(実施例1〜16および比較例1、2)
2.1 光導波路の出射光の強度分布
得られた光導波路の出射側端面について、8つのコア部のうちの1つに光を入射したときの出射光の強度分布を測定した。2. Evaluation (Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 and 2)
2.1 Intensity distribution of emitted light from optical waveguide The intensity distribution of the emitted light when light was incident on one of the eight cores was measured on the exit side end face of the obtained optical waveguide.
なお、出射光の強度分布の測定は、図3に示す方法で行った。
そして、取得した出射光の強度分布を図18に示す。なお、図18には、実施例1、比較例1および比較例2で得られた光導波路で測定された出射光の強度分布を代表に示す。なお、出射光の強度分布の取得に際しては、図18の中央のコア部14(CH1)に光を入射し、その際の出射光を観測することにより行った。The intensity distribution of the emitted light was measured by the method shown in FIG.
And the intensity distribution of the acquired emitted light is shown in FIG. FIG. 18 representatively shows the intensity distribution of the emitted light measured with the optical waveguides obtained in Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2. The intensity distribution of the emitted light was obtained by making the light incident on the central core portion 14 (CH1) in FIG. 18 and observing the emitted light at that time.
図18から明らかなように、実施例1で得られた光導波路では、幅方向におけるクロストークが十分に抑えられていることが認められた。また、実施例1で得られた光導波路では、光を入射したコア部14(CH1)の幅方向に隣り合うコア部14(CH2)における出射光の強度は、そのコア部14に隣接した、前記光を入射したコア部14(CH1)とは反対側に位置する側面クラッド部15(CL2)における出射光の強度より小さく、CH2に出射光の強度の極小値が存在することが認められた。したがって、実施例1で得られた光導波路では、チャンネル間の混信を防止し得ることが明らかとなった。
As is clear from FIG. 18, it was confirmed that the crosstalk in the width direction was sufficiently suppressed in the optical waveguide obtained in Example 1. Moreover, in the optical waveguide obtained in Example 1, the intensity of the emitted light in the core portion 14 (CH2) adjacent in the width direction of the core portion 14 (CH1) where the light is incident is adjacent to the
また、実施例1で得られた光導波路では、出射光の一部が側面クラッド部15に集まり、CL2に出射光の強度の極大値が存在することが認められた。なお、通常、光導波路に接続される受光素子は、各コア部14の出射側端面に対向するように接続され、側面クラッド部15には接続されない。よって、側面クラッド部15に光が集まったとしても、クロストークとはならない。
Further, in the optical waveguide obtained in Example 1, it was confirmed that a part of the emitted light gathered in the
また、出射光の強度分布のうち、図18の中央のコア部14(CH1)と、1層目内においてそれに隣り合うコア部14(CH2)と、これらの間に位置する側面クラッド部15(CL1)と、CH2のCH1とは反対側に位置する側面クラッド部15(CL2)とにおける、極大値および極小値の有無を表5に示す。 Further, in the intensity distribution of the emitted light, the central core portion 14 (CH1) in FIG. 18, the core portion 14 (CH2) adjacent thereto in the first layer, and the side cladding portion 15 (between them) ( Table 5 shows the presence / absence of maximum and minimum values in CL1) and side cladding 15 (CL2) located on the opposite side of CH2 from CH1.
さらに、出射光の強度分布について、CL2における極大値とCH2における極小値との強度差、および、CH1における極大値に対するCL2における極大値の強度比をそれぞれ測定し、表5に示す。 Further, regarding the intensity distribution of the emitted light, the intensity difference between the maximum value at CL2 and the minimum value at CH2 and the intensity ratio of the maximum value at CL2 to the maximum value at CH1 are measured, and are shown in Table 5.
表5から明らかなように、他の実施例で得られた光導波路でも、実施例1と同様の出射光の強度分布が得られることが認められた。すなわち、各実施例で得られた光導波路では、いずれも出射光の強度分布は、CH1およびCL2において極大値を、CH2において極小値を、それぞれとることが明らかとなった。したがって、各実施例で得られた光導波路では、いずれもクロストークが抑えられ、チャンネル間の混信が防止される。 As is apparent from Table 5, it was recognized that the same intensity distribution of emitted light as in Example 1 was obtained even in the optical waveguides obtained in other examples. That is, in the optical waveguides obtained in the respective examples, it has been clarified that the intensity distribution of the emitted light has a maximum value in CH1 and CL2 and a minimum value in CH2. Therefore, in the optical waveguides obtained in the embodiments, crosstalk is suppressed and interference between channels is prevented.
一方、比較例1、2で得られた光導波路では、図18に示すように、光を入射したコア部14(CH1)に隣り合うコア部14(CH2)に、出射光の強度分布の極大値が位置していることが認められた。すなわち、これらの光導波路では、クロストークが発生していた。 On the other hand, in the optical waveguides obtained in Comparative Examples 1 and 2, as shown in FIG. 18, the intensity distribution of the emitted light is maximized in the core portion 14 (CH2) adjacent to the core portion 14 (CH1) where the light is incident. The value was found to be located. That is, crosstalk has occurred in these optical waveguides.
2.2 光導波路の屈折率分布
得られた光導波路のコア層の横断面について、その厚さ方向の中心線に沿って屈折率分布を干渉顕微鏡により測定した。なお、得られた屈折率分布は、コア部ごとに同様の屈折率分布パターンが繰り返されているので、得られた屈折率分布から一部を切り出し、これを屈折率分布Wとした。屈折率分布Wの形状は、図4に示すような、4つの極小値と5つの極大値とが交互に並んだ形状であった。2.2 Refractive Index Distribution of Optical Waveguide With respect to the cross section of the core layer of the obtained optical waveguide, the refractive index distribution was measured with an interference microscope along the center line in the thickness direction. In addition, since the obtained refractive index distribution has the same refractive index distribution pattern repeated for every core part, a part was cut out from the obtained refractive index distribution, and this was made into the refractive index distribution W. The shape of the refractive index distribution W was a shape in which four minimum values and five maximum values were alternately arranged as shown in FIG.
そして、得られた屈折率分布Wから、各極小値Ws1、Ws2、Ws3、Ws4および各極大値Wm1、Wm2、Wm3、Wm4、Wm5を求めるとともに、クラッド部における平均屈折率WAを求めた。 Then, from the obtained refractive index distribution W, each minimum value Ws1, Ws2, Ws3, Ws4 and each maximum value Wm1, Wm2, Wm3, Wm4, Wm5 were obtained, and an average refractive index WA in the cladding part was obtained.
また、屈折率分布Wにおいて、コア部に形成された極大値Wm2、Wm4近傍における屈折率が、平均屈折率WA以上の値を有している部分の幅a[μm]、および、各極小値Ws1、Ws2、Ws3、Ws4近傍における屈折率が、平均屈折率WA未満の値を有している部分の幅b[μm]をそれぞれ測定した。 In the refractive index distribution W, the width a [μm] of the portion where the refractive index in the vicinity of the maximum values Wm2 and Wm4 formed in the core portion has a value equal to or greater than the average refractive index WA, and each minimum value The width b [μm] of the portion where the refractive index in the vicinity of Ws1, Ws2, Ws3, and Ws4 has a value less than the average refractive index WA was measured.
その結果、各実施例で得られた光導波路の屈折率分布Wは、それぞれ、その全体において屈折率の変化が連続的であった。 As a result, the refractive index distribution W of the optical waveguide obtained in each example had a continuous change of the refractive index in the whole.
一方、比較例1で得られた光導波路の屈折率分布Wは、上述したように、ステップインデックス型であった。 On the other hand, the refractive index distribution W of the optical waveguide obtained in Comparative Example 1 was a step index type as described above.
また、比較例2で得られた光導波路の屈折率分布Wは、上述したように、グレーデッドインデックス型であった。 The refractive index distribution W of the optical waveguide obtained in Comparative Example 2 was a graded index type as described above.
2.3 光導波路の伝送損失
850nmVCSEL(面発光レーザー)より発せられた光を50μmφの光ファイバーを経由して得られた光導波路に導入し、200μmφの光ファイバーで受光を行って光の強度を測定した。なお、測定にはカットバック法を採用した。光導波路の長手方向を横軸にとり、挿入損失を縦軸にとって測定値をプロットしたところ、測定値は直線上に並んだ。そこで、その直線の傾きから伝送損失を算出した。2.3 Transmission loss of optical waveguide Light emitted from an 850 nm VCSEL (surface emitting laser) was introduced into an optical waveguide obtained via a 50 μmφ optical fiber, and received by a 200 μmφ optical fiber to measure the light intensity. . The cutback method was used for the measurement. When the measured values were plotted with the longitudinal direction of the optical waveguide taken on the horizontal axis and the insertion loss on the vertical axis, the measured values were arranged on a straight line. Therefore, the transmission loss was calculated from the slope of the straight line.
2.4 パルス信号の波形の保持性
得られた光導波路に対して、レーザーパルス光源からパルス幅1nsのパルス信号を入射し、出射光のパルス幅を測定した。2.4 Retention of pulse signal waveform A pulse signal having a pulse width of 1 ns was incident on the obtained optical waveguide from a laser pulse light source, and the pulse width of the emitted light was measured.
そして、測定した出射光のパルス幅について、比較例1で得られた光導波路(ステップインデックス型の光導波路)の測定値を1としたときの相対値を算出し、これを以下の評価基準にしたがって評価した。 And the relative value when the measured value of the optical waveguide (step index type optical waveguide) obtained in Comparative Example 1 is set to 1 is calculated for the measured pulse width of the emitted light, and this is used as the following evaluation criteria. Therefore, it was evaluated.
<パルス幅の評価基準>
◎:パルス幅の相対値が0.5未満である
○:パルス幅の相対値が0.5以上0.8未満である
△:パルス幅の相対値が0.8以上1未満である
×:パルス幅の相対値が1以上である
以上、2.3および2.4の評価結果を表5に示す。<Evaluation criteria for pulse width>
A: Relative value of pulse width is less than 0.5 B: Relative value of pulse width is 0.5 or more and less than 0.8 Δ: Relative value of pulse width is 0.8 or more and less than 1 ×: The relative value of the pulse width is 1 or more. Table 5 shows the evaluation results of 2.3 and 2.4.
表5から明らかなように、各実施例で得られた光導波路では、各比較例で得られた光導波路に比べ、伝送損失およびパルス信号の鈍りがそれぞれ抑えられていることが認められた。 As is apparent from Table 5, it was confirmed that the transmission loss and the blunting of the pulse signal were suppressed in the optical waveguides obtained in the respective examples as compared with the optical waveguides obtained in the respective comparative examples.
3.評価(実施例17〜32および参考例1、2)
3.1 光導波路の出射光の強度分布
得られた光導波路の出射側端面について、16本のコア部のうちの1つに光を入射したときの出射光の強度分布を測定した。3. Evaluation (Examples 17 to 32 and Reference Examples 1 and 2)
3.1 Intensity Distribution of Emitted Light from Optical Waveguide The intensity distribution of the emitted light when light was incident on one of the 16 core portions was measured on the exit side end face of the obtained optical waveguide.
また、出射光の強度分布の測定は、2層のコア層のそれぞれにおいて、図3に示す方法で行った。なお、出射光の強度分布の取得に際しては、1層目のコア層の中央のコア部14(CH1)に光を入射し、その際の出射光を観測することにより行った。 The intensity distribution of the emitted light was measured by the method shown in FIG. 3 in each of the two core layers. Note that the intensity distribution of the emitted light was obtained by making the light incident on the central core portion 14 (CH1) of the first core layer and observing the emitted light at that time.
そして、出射光の強度分布のうち、光を入射したコア部14(CH1)と、厚さ方向においてそれに隣り合うコア部14(CH2)と、これらの間に位置するクラッド層121(CL1)と、CH2のCH1とは反対側に位置するクラッド層122(CL2)とにおける、極大値および極小値の有無を表6に示す。
In the intensity distribution of the emitted light, the core portion 14 (CH1) where light is incident, the core portion 14 (CH2) adjacent to the
さらに、出射光の強度分布について、CL2における極大値とCH2における極小値との強度差、および、CH1における極大値に対するCL2における極大値の強度比をそれぞれ測定し、表6に示す。 Further, regarding the intensity distribution of the emitted light, the intensity difference between the maximum value at CL2 and the minimum value at CH2 and the intensity ratio of the maximum value at CL2 to the maximum value at CH1 are measured and shown in Table 6.
表6から明らかなように、各実施例で得られた光導波路における出射光の強度分布は、いずれも、CH1およびCL2において極大値を、CH2において極小値を、それぞれとることが明らかとなった。したがって、各実施例で得られた光導波路では、いずれもクロストークが抑えられ、チャンネル間の混信が防止されることが認められた。 As can be seen from Table 6, the intensity distributions of the emitted light in the optical waveguides obtained in the respective examples are all taken to have maximum values in CH1 and CL2, and minimum values in CH2. . Therefore, it was recognized that the optical waveguides obtained in the respective examples all suppressed crosstalk and prevented interference between channels.
一方、参考例1、2で得られた光導波路では、光を入射したコア部14(CH1)の厚さ方向に隣り合うコア部14(CH2)に、出射光の強度分布の極大値が位置していることが認められた。すなわち、これらの光導波路では、クロストークが発生していた。 On the other hand, in the optical waveguides obtained in Reference Examples 1 and 2, the maximum value of the intensity distribution of the emitted light is located in the core portion 14 (CH2) adjacent to the core portion 14 (CH1) where the light is incident. It was recognized that That is, crosstalk has occurred in these optical waveguides.
3.2 光導波路の屈折率分布
得られた光導波路のコア層の横断面について、その厚さ方向の中心線に沿って屈折率分布を干渉顕微鏡により測定した。なお、得られた屈折率分布は、コア部ごとに同様の屈折率分布パターンが繰り返されているので、得られた屈折率分布から一部を切り出し、これを屈折率分布Tとした。屈折率分布Tの形状は、図7に示すような、4つの極小値と5つの極大値とが交互に並んだ形状であった。3.2 Refractive Index Distribution of Optical Waveguide Regarding the cross section of the core layer of the obtained optical waveguide, the refractive index distribution was measured with an interference microscope along the center line in the thickness direction. In addition, since the same refractive index distribution pattern was repeated for every core part, the obtained refractive index distribution was partly cut out from the obtained refractive index distribution, and this was made into the refractive index distribution T. The shape of the refractive index distribution T was a shape in which four minimum values and five maximum values were alternately arranged as shown in FIG.
そして、得られた屈折率分布Tから、各極小値Ts1、Ts2、Ts3、Ts4および各極大値Tm1、Tm2、Tm3、Tm4、Tm5を求めるとともに、クラッド層における平均屈折率TAを求めた。 Then, from the obtained refractive index distribution T, each minimum value Ts1, Ts2, Ts3, Ts4 and each maximum value Tm1, Tm2, Tm3, Tm4, Tm5 were obtained, and an average refractive index TA in the cladding layer was obtained.
また、屈折率分布Tにおいて、コア部に形成された極大値Tm2、Tm4近傍における屈折率が、平均屈折率TA以上の値を有している部分の幅a[μm]、および、各極小値Ts1、Ts2、Ts3、Ts4近傍における屈折率が、平均屈折率TA未満の値を有している部分の幅b[μm]をそれぞれ測定した。 In the refractive index distribution T, the width a [μm] of the portion where the refractive index in the vicinity of the maximum values Tm2 and Tm4 formed in the core portion has a value equal to or greater than the average refractive index TA, and each minimum value. The width b [μm] of the portion where the refractive index in the vicinity of Ts1, Ts2, Ts3, and Ts4 has a value less than the average refractive index TA was measured.
その結果、各実施例で得られた光導波路の屈折率分布Tは、それぞれ、その全体において屈折率の変化が連続的であった。 As a result, the refractive index distribution T of the optical waveguide obtained in each example had a continuous change of the refractive index in the whole.
一方、参考例1で得られた光導波路の屈折率分布Tは、上述したように、グレーデッドインデックス型であった。 On the other hand, the refractive index distribution T of the optical waveguide obtained in Reference Example 1 was a graded index type as described above.
また、参考例2で得られた光導波路の屈折率分布Tは、上述したように、ステップインデックス型であった。 The refractive index distribution T of the optical waveguide obtained in Reference Example 2 was a step index type as described above.
3.3 光導波路の伝送損失
850nmVCSEL(面発光レーザー)より発せられた光を50μmφの光ファイバーを経由して得られた光導波路に導入し、200μmφの光ファイバーで受光を行って光の強度を測定した。なお、測定にはカットバック法を採用した。光導波路の長手方向を横軸にとり、挿入損失を縦軸にとって測定値をプロットしたところ、測定値は直線上に並んだ。そこで、その直線の傾きから伝送損失を算出した。3.3 Transmission loss of optical waveguide Light emitted from an 850 nm VCSEL (surface emitting laser) was introduced into an optical waveguide obtained via an optical fiber of 50 μmφ, and received by a 200 μmφ optical fiber to measure the light intensity. . The cutback method was used for the measurement. When the measured values were plotted with the longitudinal direction of the optical waveguide taken on the horizontal axis and the insertion loss on the vertical axis, the measured values were arranged on a straight line. Therefore, the transmission loss was calculated from the slope of the straight line.
3.4 パルス信号の波形の保持性
得られた光導波路に対して、レーザーパルス光源からパルス幅1nsのパルス信号を入射し、出射光のパルス幅を測定した。3.4 Retention of pulse signal waveform A pulse signal having a pulse width of 1 ns was incident on the obtained optical waveguide from a laser pulse light source, and the pulse width of the emitted light was measured.
そして、測定した出射光のパルス幅について、参考例1で得られた光導波路(ステップインデックス型の光導波路)の測定値を1としたときの相対値を算出し、これを以下の評価基準にしたがって評価した。 Then, with respect to the measured pulse width of the emitted light, a relative value is calculated when the measured value of the optical waveguide (step index type optical waveguide) obtained in Reference Example 1 is set to 1, and this is used as the following evaluation criteria. Therefore, it was evaluated.
<パルス幅の評価基準>
◎:パルス幅の相対値が0.5未満である
○:パルス幅の相対値が0.5以上0.8未満である
△:パルス幅の相対値が0.8以上1未満である
×:パルス幅の相対値が1以上である
以上、3.3および3.4の評価結果を表6に示す。<Evaluation criteria for pulse width>
A: Relative value of pulse width is less than 0.5 B: Relative value of pulse width is 0.5 or more and less than 0.8 Δ: Relative value of pulse width is 0.8 or more and less than 1 ×: The relative value of the pulse width is 1 or more. Table 6 shows the evaluation results of 3.3 and 3.4.
表6から明らかなように、各実施例で得られた光導波路では、各参考例で得られた光導波路に比べ、伝送損失およびパルス信号の鈍りがそれぞれ抑えられていることが認められた。 As is apparent from Table 6, it was confirmed that the transmission loss and the bluntness of the pulse signal were suppressed in the optical waveguides obtained in the respective examples as compared with the optical waveguides obtained in the respective reference examples.
なお、実施例1の条件を下記のように変更して製造した光導波路については、十分な特性が得られなかった。
・下側クラッド層の作製における紫外線の照射量:100mJ
・コア層の作製における紫外線の照射量:500mJ/cm2
・下側クラッド層およびコア層の紫外線照射前の乾燥条件:45℃×15分
・コア層における重合開始剤の添加量:1.36E-2gIn addition, about the optical waveguide manufactured by changing the conditions of Example 1 as follows, sufficient characteristics were not acquired.
-UV irradiation dose in the production of the lower cladding layer: 100 mJ
-UV irradiation dose in preparation of core layer: 500 mJ / cm 2
・ Drying conditions of the lower clad layer and core layer before irradiation with ultraviolet rays: 45 ° C. × 15 minutes ・ Amount of polymerization initiator added to the core layer: 1.36E-2g
4.その他の実施例
4.1 光導波路の製造
(実施例A)
(1)クラッド溶液の製造
ダイセル化学工業(株)製セロキサイド2081 20g、(株)ADEKA社製アデカオプトマーSP−170 0.6g、メチルイソブチルケトン80gを撹拌混合し、0.2μm孔径のPTFEフィルターでろ過して清浄で無色透明なクラッド溶液E1を得た。4). Other Example 4.1 Production of Optical Waveguide (Example A)
(1) Manufacture of Clad Solution Daicel Chemical Industries Co., Ltd. Celoxide 2081 20 g, ADEKA Co., Ltd. Adekaoptomer SP-170 0.6 g, and methyl isobutyl ketone 80 g were stirred and mixed, and a 0.2 μm pore size PTFE filter. To obtain a clean, colorless and transparent clad solution E1.
(2)感光性樹脂組成物の製造
新日鐵化学(株)製YP−50S 20gと、ダイセル化学工業(株)製セロキサイド2021P 5gと、(株)ADEKA製アデカオプトマーSP−170 0.2gと、をメチルイソブチルケトン80g中に投入し撹拌溶解し、0.2μm孔径のPTFEフィルターでろ過して清浄で無色透明な感光性樹脂組成物F1を得た。(2) Production of photosensitive resin composition 20 g of YP-50S manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd. 5 g of Celoxide 2021P manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd. Adekaoptomer SP-170 manufactured by ADEKA Co., Ltd. 0.2 g Were added to 80 g of methyl isobutyl ketone, dissolved by stirring, and filtered through a PTFE filter having a pore size of 0.2 μm to obtain a clean, colorless and transparent photosensitive resin composition F1.
(3)下層クラッドの作製
厚み25μmのポリイミドフィルム上に前記クラッド溶液E1をドクターブレードにより均一に塗布した後、50℃の乾燥機に10分間投入した。溶媒を完全に除去した後、UV露光機で全面に紫外線を500mJ/cm2となるように照射し、硬化させて無色透明な下層クラッドを形成した。得られたクラッド層の厚みは10μmであった。(3) Production of lower layer clad The clad solution E1 was uniformly applied onto a polyimide film having a thickness of 25 μm by a doctor blade, and then placed in a dryer at 50 ° C. for 10 minutes. After completely removing the solvent, the entire surface was irradiated with UV light at 500 mJ / cm 2 with a UV exposure machine and cured to form a colorless and transparent lower clad. The thickness of the obtained cladding layer was 10 μm.
(4)コア層の形成、コア領域およびクラッド領域のパターニング
前記下層クラッド上に前記感光性樹脂組成物F1をドクターブレードにて均一に塗布した後、50℃の乾燥機に10分間投入した。溶剤を完全に除去した後に、ラインが50μm、スペースが50μmの直線パターンが全面に描かれたフォトマスクを圧着し、平行露光機を用いて照射量が500mJ/cm2となるように紫外線を照射した。その後、マスクを取り去り、150℃のオーブンに30分間投入して取り出すと鮮明な導波路パターンが現れているのが確認された。得られたコア層の厚みは50μmであった。(4) Formation of core layer, patterning of core region and clad region The photosensitive resin composition F1 was uniformly applied on the lower clad with a doctor blade, and then placed in a dryer at 50 ° C. for 10 minutes. After completely removing the solvent, a photomask on which a linear pattern with a line of 50 μm and a space of 50 μm is drawn is pressure-bonded and irradiated with ultraviolet rays using a parallel exposure machine so that the irradiation dose is 500 mJ / cm 2 did. After that, the mask was removed, and when it was put in an oven at 150 ° C. for 30 minutes and taken out, it was confirmed that a clear waveguide pattern appeared. The thickness of the obtained core layer was 50 μm.
(5)上層クラッドの形成
前記コア層上に前記クラッド溶液E1を用いて下層クラッドと同様の条件にて上層クラッドを形成した。得られた上層クラッドの厚みは10μmであった。(5) Formation of upper clad An upper clad was formed on the core layer using the clad solution E1 under the same conditions as the lower clad. The thickness of the obtained upper cladding was 10 μm.
(実施例B)
(1)ポリマーの合成
セパラブルフラスコにメタクリル酸メチル20.0g、ベンジルメタクリレート30.0g、およびメチルイソブチルケトン450gを投入し、撹拌混合したのち、窒素ガスで置換してモノマー溶液を得た。一方、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル0.25gをメチルイソブチルケトン10gに溶解し、窒素ガスで置換して開始剤溶液を得た。その後、前記モノマー溶液を撹拌しながら80℃に加熱し前記開始剤溶液をシリンジを用いてモノマー溶液に添加した。そのまま80℃で1時間加熱撹拌したのちに冷却し重合体溶液を得た。(Example B)
(1) Polymer synthesis 20.0 g of methyl methacrylate, 30.0 g of benzyl methacrylate, and 450 g of methyl isobutyl ketone were charged into a separable flask, mixed with stirring, and then replaced with nitrogen gas to obtain a monomer solution. On the other hand, 0.25 g of azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator was dissolved in 10 g of methyl isobutyl ketone and replaced with nitrogen gas to obtain an initiator solution. Thereafter, the monomer solution was heated to 80 ° C. while stirring, and the initiator solution was added to the monomer solution using a syringe. The mixture was heated and stirred at 80 ° C. for 1 hour and then cooled to obtain a polymer solution.
次いで、5Lのイソプロパノールをビーカーに準備し常温で撹拌機で撹拌しながら、前記重合体溶液を滴下した。滴下が完了してからも引き続き30分間撹拌し、その後沈殿したポリマーを取り出し、真空乾燥機にて減圧下60℃で8時間乾燥してポリマーA1を得た。 Next, 5 L of isopropanol was prepared in a beaker, and the polymer solution was dropped while stirring with a stirrer at room temperature. After completion of the dropping, the mixture was further stirred for 30 minutes, and then the precipitated polymer was taken out and dried in a vacuum dryer at 60 ° C. for 8 hours under reduced pressure to obtain a polymer A1.
(2)クラッド溶液の製造
互応化学工業(株)製の水性アクリレート樹脂溶液RD−180 20g、イソプロパノール20g、および日清紡ケミカル(株)製カルボジライトV−02−L2 0.4gを撹拌混合し、0.2μm孔径のPTFEフィルターでろ過して清浄で無色透明なクラッド溶液B1を得た。(2) Manufacture of clad solution 20 g of aqueous acrylate resin solution RD-180 manufactured by Kyoyo Chemical Industry Co., Ltd., 20 g of isopropanol, and 0.4 g of Carbodilite V-02-L2 manufactured by Nisshinbo Chemical Co., Ltd. were stirred and mixed. Filtration through a PTFE filter having a pore size of 2 μm gave a clean, colorless and transparent clad solution B1.
(3)感光性樹脂組成物の製造
(1)の方法で得られたポリマーA1 20gと、メタクリル酸シクロヘキシル5gと、BASFジャパン(株)製イルガキュア651 0.2gと、をメチルイソブチルケトン80g中に投入し撹拌溶解し、0.2μm孔径のPTFEフィルターでろ過して清浄で無色透明な感光性樹脂組成物C1を得た。(3) Production of photosensitive resin composition 20 g of polymer A1 obtained by the method of (1), 5 g of cyclohexyl methacrylate, and 0.2 g of Irgacure 651 manufactured by BASF Japan Ltd. in 80 g of methyl isobutyl ketone The solution was stirred and dissolved, and filtered through a PTFE filter having a pore size of 0.2 μm to obtain a clean, colorless and transparent photosensitive resin composition C1.
(4)下層クラッドの作製
厚み25μmのポリイミドフィルム上に前記クラッド溶液B1をドクターブレードにより均一に塗布した後、80℃の乾燥機に10分間投入した。溶媒を完全に除去した後、さらに150℃のオーブンに10分間投入し硬化させて無色透明な下層クラッドを形成した。得られたクラッド層の厚みは10μmであった。(4) Preparation of lower layer clad The clad solution B1 was uniformly applied with a doctor blade on a polyimide film having a thickness of 25 μm, and then placed in a dryer at 80 ° C. for 10 minutes. After completely removing the solvent, it was further put into an oven at 150 ° C. for 10 minutes to be cured to form a colorless and transparent lower clad. The thickness of the obtained cladding layer was 10 μm.
(5)コア層の形成、コア領域およびクラッド領域のパターニング
前記下層クラッド上に前記感光性樹脂組成物C1をドクターブレードにて均一に塗布した後、50℃の乾燥機に10分間投入した。溶剤を完全に除去した後に、ライン50μm、スペースが50μmの直線パターンが全面に描かれたフォトマスクを圧着し、平行露光機を用いて照射量が500mJ/cm2となるように紫外線を照射した。その後、マスクを取り去り、150℃の窒素乾燥機に30分間投入して取り出すと鮮明な導波路パターンが現れているのが確認された。得られたコア層の厚みは50μmであった。(5) Formation of core layer, patterning of core region and clad region The photosensitive resin composition C1 was uniformly applied on the lower clad with a doctor blade, and then placed in a dryer at 50 ° C. for 10 minutes. After completely removing the solvent, a photomask on which a linear pattern with a line of 50 μm and a space of 50 μm was drawn was pressure-bonded and irradiated with ultraviolet rays using a parallel exposure machine so that the irradiation dose was 500 mJ / cm 2 . After that, when the mask was removed, and it was taken out for 30 minutes in a nitrogen dryer at 150 ° C., it was confirmed that a clear waveguide pattern appeared. The thickness of the obtained core layer was 50 μm.
(6)上層クラッドの形成
前記コア層上に前記クラッド溶液B1を用いて下層クラッドと同様の条件にて上層クラッドを形成した。得られた上層クラッドの厚みは10μmであった。(6) Formation of upper clad An upper clad was formed on the core layer under the same conditions as the lower clad using the clad solution B1. The thickness of the obtained upper cladding was 10 μm.
(実施例C)
まず、ベンジルメタクリレートの代わりに2−(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレートを用いたこと以外は実施例Bの(1)と同様にして合成されたポリマーA2を得た。
以下、ポリマーA1に代えてポリマーA2を用いるようにした以外は、実施例Bと同様にして光導波路を得た。(Example C)
First, a polymer A2 synthesized in the same manner as (1) of Example B was obtained except that 2- (perfluorohexyl) ethyl methacrylate was used instead of benzyl methacrylate.
Thereafter, an optical waveguide was obtained in the same manner as in Example B except that the polymer A2 was used instead of the polymer A1.
4.2 評価
(光導波路の伝送損失)
850nmVCSEL(面発光レーザー)より発せられた光を50μm径の光ファイバーを経由し、実施例A〜C得られた光導波路に導入し、200μm径の光ファイバーで受光して光の強度を測定した。そして、カットバック法により伝送損失を測定した。その後、導波路長を横軸にとり、挿入損失を縦軸にプロットすると測定値は直線上に並び、その傾きから各光導波路の伝搬損失はいずれも0.05dB/cmと算出することができた。
また、実施例A〜Cにおいて、屈折率分布のパラメーターを1.の実施例と同様にして変更したところ、2.および3.と同じ傾向の評価結果が得られた。4.2 Evaluation (Transmission loss of optical waveguide)
Light emitted from an 850 nm VCSEL (surface emitting laser) was introduced into the optical waveguide obtained in Examples A to C via a 50 μm diameter optical fiber, received by a 200 μm diameter optical fiber, and the light intensity was measured. And the transmission loss was measured by the cutback method. Thereafter, when the waveguide length is plotted on the horizontal axis and the insertion loss is plotted on the vertical axis, the measured values are arranged on a straight line, and the propagation loss of each optical waveguide can be calculated as 0.05 dB / cm from the slope. .
In Examples A to C, the refractive index distribution parameters were set to 1. When changed in the same manner as in Example 1, 2. And 3. The evaluation result of the same tendency was obtained.
(パルス信号の波形の保持性)
実施例A〜Cで得られた光導波路について、2.3と同様の方法でパルス信号の波形の保持性を評価したところ、いずれもパルス信号の鈍りが小さいことが認められた。
また、実施例A〜Cにおいて、屈折率分布のパラメーターを1.の実施例と同様にして変更したところ、2.および3.と同じ傾向の評価結果が得られた。(Pulse signal waveform retention)
The optical waveguides obtained in Examples A to C were evaluated for the retention of the waveform of the pulse signal by the same method as in 2.3. As a result, it was found that the bluntness of the pulse signal was small.
In Examples A to C, the refractive index distribution parameters were set to 1. When changed in the same manner as in Example 1, 2. And 3. The evaluation result of the same tendency was obtained.
本発明によれば、隣り合うチャンネル間における混信(クロストーク)を抑制することができるので、高品質な光通信が可能な信頼性の高い光導波路が得られる。また、本発明によれば、信頼性の高い電子機器が得られる。したがって、本発明は産業上の利用可能性を有する。 According to the present invention, since interference (crosstalk) between adjacent channels can be suppressed, a highly reliable optical waveguide capable of high-quality optical communication can be obtained. In addition, according to the present invention, a highly reliable electronic device can be obtained. Therefore, the present invention has industrial applicability.
1 光導波路
1a 入射側端面
1b 出射側端面
11、12、121、122 クラッド層
13、131、132 コア層
14 コア部
141、142 コア部
15 側面クラッド部
151、152、153 側面クラッド部
2 支持フィルム
3 カバーフィルム
800 ダイコーター(多色押出成形装置)
810 ダイヘッド
811 上リップ部
812 下リップ部
820 マニホールド
821 スリット
830 ミキシングユニット
831 第1の供給管
832 第2の供給管
835 接続部
836 ピン
831a 始点
8311、8312、8313 分岐管
832a 第1の始点
832b 第2の始点
8321、8322、8323、8324 分岐管
8331、8332 集合管
M1、M2 混合点
J1、J2 合流点
840 搬送部
841 ローラー
842 搬送フィルム
900 コア層形成用組成物
901,902 光導波路形成用組成物
910 層
914 多色成形体
915 ポリマー
920 添加剤
930 活性放射線
935 マスク(マスキング)
9351 開口(窓)
925 照射領域
940 未照射領域
951、952 支持基板
21 入射側光ファイバー
22 出射側光ファイバー
C1、C2 中心線
W 屈折率分布
WA クラッド部における平均屈折率
T 屈折率分布
TA クラッド層における平均屈折率
H 高屈折率部
L 低屈折率部
P1、P2 出射光の強度分布DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
810
9351 opening (window)
925
Claims (9)
前記複数のコア部のうち、所望の1つをコア部CH1、該コア部CH1に隣り合うものをコア部CH2とし、
前記複数のクラッド部のうち、前記コア部CH1と前記コア部CH2との間に位置するものをクラッド部CL1、前記コア部CH2の前記クラッド部CL1とは反対側に位置するものをクラッド部CL2としたとき、
当該光導波路の一端の前記コア部CH1に光信号を入射し、他端の前記クラッド部CL2において観測される前記光信号が漏出した漏出光の強度が、前記コア部CH2において観測される前記漏出光の強度より大きくなるよう構成されていることを特徴とする光導波路。An optical waveguide having a plurality of parallel core portions and a cladding portion adjacent to at least both side surfaces of each core portion,
Among the plurality of core portions, a desired one is a core portion CH1, a portion adjacent to the core portion CH1 is a core portion CH2, and
Among the plurality of clad parts, a clad part CL1 is located between the core part CH1 and the core part CH2, and a clad part CL2 is located on the opposite side of the core part CH2 from the clad part CL1. When
An intensity of the leaked light that has entered the core part CH1 at one end of the optical waveguide and leaked from the optical signal observed at the clad part CL2 at the other end is observed at the core part CH2. An optical waveguide characterized by being configured to be larger than the intensity of light.
前記第1クラッド層上に設けられ、層内に、第1コア部CH1、第1クラッド部CL1、第2コア部CH2、および第2クラッド部CL2がこの順番で形成されたコア層と、
前記コア層上に設けられた第2クラッド層と、
を有する光導波路であって、
当該光導波路の一端の前記第1コア部CH1に入射された光が、他端から出射光として出射するとき、
前記第1コア部CH1、前記第1クラッド部CL1、前記第2コア部CH2、および前記第2クラッド部CL2に亘る領域で得られる前記出射光の強度分布において、前記第2コア部CH2における前記出射光の強度が、前記第2クラッド部CL2における前記出射光の強度よりも小さくなるよう構成されていることを特徴とする光導波路。A first cladding layer;
A core layer provided on the first clad layer, in which a first core portion CH1, a first clad portion CL1, a second core portion CH2, and a second clad portion CL2 are formed in this order;
A second cladding layer provided on the core layer;
An optical waveguide having
When light incident on the first core portion CH1 at one end of the optical waveguide exits from the other end as outgoing light,
In the intensity distribution of the emitted light obtained in the region extending over the first core part CH1, the first cladding part CL1, the second core part CH2, and the second cladding part CL2, the second core part CH2 An optical waveguide characterized in that the intensity of the emitted light is smaller than the intensity of the emitted light in the second cladding part CL2.
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JP2005128513A (en) * | 2003-09-29 | 2005-05-19 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | Manufacturing method of optical waveguide, and optical waveguide |
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