TWI502232B - 光導波管以及電子機器 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種光導波管以及電子機器。
近年來,可將大容量的資訊與資訊化的波一起以高速來通信的寬頻帶線路(寬帶)的普及正在推進。另外,於該些寬頻帶線路中傳送資訊的裝置是使用路由器裝置、波長分割多工(Wavelength Division Multiplexing,WDM)裝置等傳送裝置。於該些傳送裝置內設置有多個將如大規模積體電路(Large Scale Integration,LSI)之類的運算元件、如記憶體之類的記憶元件等組合而成的信號處理基板,擔負各線路的相互連接。
於各信號處理基板上構築有運算元件或記憶元件等以電氣配線連接的電路,但近年來,隨著所處理的資訊量的增大,各基板要求以極高的處理量來傳送資訊。然而,隨著資訊傳送的高速化,串擾或高頻雜訊的產生、電氣信號的劣化等問題正顯現出來。因此,電氣配線成為瓶頸,信號處理基板的處理量的提高變得困難。另外,同樣的課題在超級電腦或大規模伺服器等中亦正顯現出來。
另一方面,使用光載波來移送資料的光通信技術得到開發,近年來,作為用以將該光載波自一地點導至另一地點的機構,光導波管正在普及。該光導波管具有線狀的芯部、及以覆蓋其周圍的方式設置的披覆部。芯部是由對光載波的光而言實質上透明的材料所構成,披覆部是由折射
率低於芯部的材料所構成。
光導波管中,自芯部的一端導入的光一邊在與披覆部的邊界反射一邊被搬送至另一端。於光導波管的入射側配置有半導體雷射等發光元件,於出射側配置有光二極體等受光元件。自發光元件射入的光在光導波管中傳播,由受光元件接收,基於所接收的光的明滅圖案或者其強弱圖案而進行通信。
藉由以如上所述的光導波管來取代信號處理基板內的電氣配線,如上所述的電氣配線的問題被消除,期待可進行信號處理基板的進一步高處理量化。
另外,最近對光導波管的大容量化要求逐漸增強,謀求進一步的多通道化以及高密度化。若多通道化以及高密度化進行,則通道(芯部)的間距變得更狹窄,伴隨於此,串擾(來自1個通道的洩漏光干擾相鄰的通道)的產生成為大課題。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2006-276735號公報
本發明的目的在於提供一種可抑制相鄰通道間的干擾(串擾)的光導波管、以及包括該光導波管的電子機器。
如上所述的目的是藉由下述(1)~(9)的本發明來達成。
(1)一種光導波管,包括:並列的多個芯部、及鄰接
於該各芯部的至少兩側面的披覆部;上述光導波管的特徵在於構成為:當將上述多個芯部中所需的1個作為芯部CH1,將與該芯部CH1相鄰者作為芯部CH2,且將上述多個披覆部中位於上述芯部CH1與上述芯部CH2之間者作為披覆部CL1,將位於上述芯部CH2的與上述披覆部CL1相反側者作為披覆部CL2時,對該光導波管的一端的上述芯部CH1射入光信號,於另一端的上述披覆部CL2中所觀測到的上述光信號漏出的漏出光的強度變得大於上述芯部CH2中所觀測到的上述漏出光的強度。
(2)如上述(1)所述之光導波管,其中關於在該光導波管的另一端的端面中所觀測到的出射光,位於上述端面的位置的強度分布在上述披覆部CL2具有極大值,且在上述芯部CH2具有小於該極大值的極小值。
(3)如上述(2)所述之光導波管,其中上述披覆部CL2中的上述極大值與上述芯部CH2中的上述極小值的強度差為3dB~20dB。
(4)如上述(2)或(3)所述之光導波管,其中相對於上述芯部CH1中所觀測到的上述光信號的強度,上述披覆部CL2中的上述極大值為-60dB~-20dB。
(5)如上述(2)至(4)中任一項所述之光導波管,其中當將上述披覆部CL2中的上述極大值與上述芯部CH2中的上述極小值的強度差設為g1,且將上述芯部CH1中
所觀測到的上述光信號的強度與上述芯部CH2中的上述極小值的強度差設為g2時,g1/g2滿足0.05~0.5的關係。
(6)如上述(2)至(5)中任一項所述之光導波管,其中上述出射光的強度分布是相對於上述端面的位置,強度連續變化。
(7)如上述(1)至(6)中任一項所述之光導波管,其中上述各芯部的寬度分別為20μm~200μm。
(8)一種光導波管,包括:第1披覆層;芯層,設置於上述第1披覆層上,且於層內以如下順序形成有第1芯部CH1、第1披覆部CL1、第2芯部CH2、以及第2披覆部CL2;以及第2披覆層,設置於上述芯層上;上述光導波管的特徵在於構成為:當射入至該光導波管的一端的上述第1芯部CH1的光自另一端作為出射光而射出時,在遍及上述第1芯部CH1、上述第1披覆部CL1、上述第2芯部CH2、以及上述第2披覆部CL2的區域中獲得的上述出射光的強度分布中,上述第2芯部CH2中的上述出射光的強度變得小於上述第2披覆部CL2中的上述出射光的強度。
(9)一種電子機器,其特徵在於:包括如上述(1)至(8)中任一項所述之光導波管。
依據本發明,獲得可抑制相鄰通道間的干擾(串擾)的光導波管。
另外,藉由使用如上所述的光導波管而獲得可靠性高的電子機器。
以下,基於隨附圖式所示的較佳實施形態,對本發明的光導波管以及電子機器進行詳細說明。
〈光導波管〉
首先,對本發明的光導波管進行說明。
圖1是表示本發明的光導波管的實施形態(一部分切口、以及穿透而表示)的立體圖,圖2是表示當對圖1所示的光導波管的芯部的1個射入光時的出射光的強度分布的一例的圖。此外,以下說明中,將圖1中的上側稱為「上」,將下側稱為「下」。另外,圖1是將層的厚度方向(各圖的上下方向)誇張地描繪。
圖1所示的光導波管1是作為自一個端部向另一個端部傳送光信號的光配線而發揮功能。
以下,對光導波管1的各部進行詳細說明。
光導波管1是自圖1中的下側起,以如下順序積層披覆層(第1披覆層)11、芯層13以及披覆層(第2披覆層)12而成。
依據後述的光導波管1,相鄰通道間的干擾(串擾)得到抑制,可實現進一步的多通道化以及高密度化。
另外,本實施形態的光導波管1成為具有高光傳送特
性的光導波管(第1效果)。
本實施形態的光導波管1在寬度方向(層內方向)上具有如後所述的折射率分布W。該折射率分布W中,夾著第1極大值而坐落有極小值,因此在芯部與披覆部之間形成大的折射率差。藉此,光變得難以自芯部中漏出。另外,披覆部中坐落有小於第1極大值的第2極大值,因此即便光自芯部中漏出,該漏出光亦被封入至披覆部的第2極大值。藉此,在寬度方向上鄰接的芯部之間的串擾得到抑制。
另外,本實施形態的光導波管1在厚度方向(層間方向)上亦具有如後所述的折射率分布T。該折射率分布T中,成為極大值與極小值交替排列,且關於極大值是第1極大值與小於其的第2極大值交替排列的分布(W型分布)。若成為此種分布,則芯部的光封入效果與階變折射率(Step Index,SI)型的分布相比非常優異。其結果為,光傳送損耗的產生被有效地抑制,可實現高的光傳送特性。該原因未必明確,但一般認為其原因在於,藉由W型折射率分布,光自芯部中的漏出被有效地抑制。
另外,本實施形態的光導波管1中,基於W型折射率分布T,於披覆層中亦獲得固定的光封入效果(第2效果)。因此,光導波管1中,不僅可將在寬度方向上漏出的光封入披覆部中,而且亦可將在厚度方向上漏出的光封入披覆層中。藉此,可在寬度方向與厚度方向的兩者中確實地抑制串擾。
另外,本實施形態的光導波管1的設計的自由度高(第3效果)。
本實施形態的光導波管1例如是將膜積層而形成,但其中披覆層的厚度可藉由與芯層的厚度的關係來任意決定。而且由於可嚴密地控制厚度,故而可使光耦合損耗的減少等效果最大化。進而,當將光導波管1彎折時,分別對彎折部的內側施加壓縮力,且對外側施加拉伸力,伴隨於此,存在折射率不得已而變化的情況。光導波管1中,基於此種彎折,可容易進行使夾著芯層的披覆層的厚度不同的設計。
(芯層)
其中,於芯層13上,在寬度方向上形成有並列的2個芯部14、以及以夾著各芯部14的方式並列的3個側面披覆部15。此外,對圖1所示的各芯部14標註密集的點,且對各側面披覆部15標註稀疏的點。
更詳細而言,於圖1所示的芯層13上交替設置有並列的2個芯部141(第1芯部CH1)、142(第2芯部CH2)與並列的3個側面披覆部151、152(第1披覆部CL1)、153(第2披覆部CL2)。藉此,各芯部141、142分別成為由各側面披覆部151、152、153以及各披覆層11、12所包圍的狀態。此處,由於該些芯部141、142的折射率分別高於側面披覆部151、152、153的折射率以及各披覆層11、12的折射率,故而可使各芯部141、142與各側面披覆部151、152、153或各披覆層11、12的界面產生光的反射。
而且,藉由使射入至芯部14的一個端部的光在芯部14與披覆部(各披覆層11、12以及各側面披覆部15)的界面一邊反射一邊傳播至另一個端部,可自芯部14的另一個端部取出。
此外,圖1所示的芯部14雖然其橫截面形狀形成如正方形或者長方形之類的四角形(矩形),但該形狀並無特別限定,例如可為真圓、橢圓形、長圓形等圓形,三角形、五角形、六角形等多角形。
另外,芯部14的寬度及高度(芯層13的厚度)並無特別限定,分別較佳為20μm~200μm左右,更佳為25μm~100μm左右,尤佳為30μm~70μm左右。
此處,當對圖1所示的光導波管1的多個芯部141、142中所需的1個芯部的一個端部射入光而取得另一個端部的出射光的強度分布P1時,該強度分布表現出特徵性分布。
圖2是表示當對圖1所示的光導波管1的芯部141射入光時的出射光的強度分布P1的圖,是表示當於橫軸上取芯層13的出射側端面的寬度方向的位置,且於縱軸上取出射光的強度時的強度分布的一例的圖。
若對芯部141(CH1)射入光,則出射光的強度在芯部141的出射端的中心部成為最大。而且,隨著自芯部141的中心部遠離,出射光的強度變小,但在與芯部141相鄰的芯部142(CH2)中局部地採取較小的值。即,此時的出射光的強度分布P1在芯部141(CH1)的出射端的中心
部採取極大值Pm1,且在芯部142(CH2)採取極小值Ps1。依據出射光具有此種強度分布的光導波管1,雖無法防止在芯部141中傳播的光的完全漏出,但抑制該漏出光集中於芯部142,因此可確實地抑制漏出光干擾芯部142的「串擾」。其結果為,光導波管1亦可藉由多通道化以及高密度化而確實地防止串擾的產生。
此外,先前的光導波管中,在與射入光的芯部相鄰的芯部中,出射光的強度分布P1不會採取極小值,而是採取極大值。該極大值即為串擾,在相鄰的芯部中,串擾的光信號干擾本來在該芯部中傳播的光信號。此種光信號的干擾使光導波管中的光通信品質明顯降低而成為問題。
與此相對,本發明的光導波管中,由於如上所述在相鄰的芯部142(CH2)中出射光的強度分布P1採取極小值Ps1,故而如上所述的串擾得到抑制。其結果為,依據本發明,獲得可實現高品質光通信的光導波管1。
另外,依據表現出如上所述的出射光的強度分布P1的光導波管1,除了如上所述串擾得到抑制以外,亦具有傳播損耗以及脈衝信號的遲鈍得到抑制的優點。
另外,該出射光的強度分布P1中,較佳為成為反映如下情況的分布:芯部141(CH1)的漏出光並不集中於芯部142(CH2),而是集中在與芯部142鄰接且位於與芯部142相反側的側面披覆部153(CL2)。即,出射光的強度分布P1較佳為如上所述在芯部142(CH2)中採取極小值Ps1,且在側面披覆部153(CL2)中採取極大值Pm2
的分布。具有此種出射光的強度分布P1的光導波管1藉由將無法完全防止的來自芯部141的漏出光勉強集中於側面披覆部153,結果可防止芯部142中的漏出光的集中。其結果為,獲得可更確實地抑制串擾的光導波管1。
此外,於此情況,當以上述芯部141(CH1)中的極大值Pm1為基準時,側面披覆部153(CL2)中的極大值Pm2與芯部142(CH2)中的極小值Ps1的強度差較佳為3dB~20dB左右,更佳為5dB~15dB左右。若極大值Pm2與極小值Ps1的強度差在上述範圍內,則確實地防止芯部142中的串擾的產生,因此光導波管1成為可進行更高品質的光通信的光導波管。
另外,相對於芯部141中的極大值Pm1,側面披覆部153(CL2)中的極大值Pm2較佳為-60dB~-20dB左右,更佳為-50dB~-30dB左右。若極大值Pm2的強度在上述範圍內,則根據極大值Pm2的強度,極小值Ps1的強度得以最佳化,更確實地防止芯部142中的串擾的產生。此外,於極大值Pm2的強度小於上述下限值的情況,將漏出光集中於側面披覆部153的上述作用變得不充分,存在無法充分抑制串擾產生的顧慮;另一方面,於極大值Pm2的強度高於上述上限值的情況,過量的漏出光集中於側面披覆部153,有在出射側端部妨礙芯部141、142與受光元件的正常光耦合的顧慮。
另外,當將側面披覆部153(CL2)中的極大值Pm2與芯部142(CH2)中的極小值Ps1的強度差設為g1,且
將芯部141(CH1)中所觀測到的光信號的強度與芯部142(CH2)中的極小值Ps1的強度差設為g2時,g1/g2較佳為滿足0.05~0.5的關係,更佳為滿足0.1~0.4的關係。藉此,可更確實地兼顧傳送損耗的減少以及脈衝信號的遲鈍的減少、與串擾的抑制。此外,於g1/g2低於上述下限值的情況,由於極大值Pm2的高度過低,故而存在無法充分抑制串擾的顧慮。另一方面,於g1/g2高於上述上限值的情況,過量的漏出光集中於側面披覆部153,有在出射側端部妨礙芯部141、142與受光元件的正常光耦合的顧慮。
此外,出射光的強度分布P1可為不連續變化的形狀,較佳為成為連續變化的形狀。若出射光的強度分布P1為此種形狀,則可更確實地防止串擾的產生。
另外,芯部14的寬度如上所述,較佳為設為20μm~200μm左右,藉由將芯部14的寬度設定為上述範圍,將漏出光集中於上述側面披覆部153的作用變得必需且充分,可更確實地抑制串擾的產生。
此外,如上所述的出射光的強度分布P1可以如下方式取得。
圖3是用以對測定光導波管的出射側端面中的出射光的強度分布的方法進行說明的圖。
圖3所示的方法中,首先,以與測定對象的光導波管1的入射側端面1a的芯部14的1個對向的方式,配置直徑為50μm的入射側光纖21。該入射側光纖21連接於用
以對光導波管1射入光的發光元件(未圖示),以其光軸、與芯部14的光軸一致的方式配置。
另一方面,於光導波管1的出射側端面1b上,以與其對向的方式配置有直徑為62.5μm的出射側光纖22。該出射側光纖22連接於用以接收自光導波管1射出的出射光的受光元件(未圖示),其光軸與光導波管1的芯層的厚度方向的中心線重合。而且,出射側光纖22構成為將與出射側端面1b的間隔距離維持固定,並且可掃描包含該中心線的面內。
然後,一邊自入射側光纖21對芯部的1個射入光,一邊使出射側光纖22掃描。而且,藉由對出射側光纖22的位置測定受光元件所測定的出射光的強度,可取得出射光相對於出射側端面1b的位置的強度分布P1。
此處,表現出如上所述的出射光的強度分布P1的光導波管1是藉由在芯層13的寬度方向上,形成包含折射率相對較高的區域及較低的區域且折射率連續變化的折射率分布W而獲得。即,具有折射率分布W的形狀的光導波管1中,可觀測上述出射光的強度分布P1。
以下,對折射率分布W的一例進行說明。
圖4(a)是圖1所示的X-X線剖面圖,圖4(b)是表示當對該X-X線剖面圖,於橫軸上取芯層的厚度的中心線C1上的位置且於縱軸上取折射率時的折射率分布W的一例的圖。
芯層13在其寬度方向上具有如圖4(b)所示的包含4
個極小值Ws1、Ws2、Ws3、Ws4與5個極大值Wm1、Wm2、Wm3、Wm4、Wm5的折射率分布W。另外,5個極大值中存在折射率的相對較大的極大值(第1極大值)Wm2、Wm4及折射率的相對較小的極大值(第2極大值)Wm1、Wm3、Wm5。
其中,在極小值Ws1與極小值Ws2之間以及極小值Ws3與極小值Ws4之間分別存在折射率的相對較大的極大值Wm2以及Wm4,此外的極大值Wm1、Wm3以及Wm5分別為折射率的相對較小的極大值。
而且分別為,極小值Ws1位於側面披覆部151與芯部141的邊界線上,極小值Ws2位於芯部141與側面披覆部152的邊界線上,極小值Ws3位於側面披覆部152與芯部142的邊界線上,且極小值Ws4位於芯部142與側面披覆部153的邊界線上。
另外,極大值Wm2、Wm4較佳為位於芯部141、142的中心部,另一方面,極大值Wm1、Wm3、Wm5較佳為位於側面披覆部151、152、153的中心部。
即,折射率分布W只要至少具有第2極大值、極小值、第1極大值、極小值、第2極大值以該順序排列的區域即可。此外,該區域是根據芯部的數量而重複設置,於如本實施形態所示芯部14為2個的情況,折射率分布W只要是如下形狀即可,該形狀中,以第2極大值、極小值、第1極大值、極小值、第2極大值、極小值、第1極大值、極小值、第2極大值的方式,極大值與極小值交替排列,
且關於極大值是第1極大值與第2極大值交替排列。
另外,該些多個極小值、多個第1極大值、以及多個第2極大值分別較佳為相互大致相同的值,但只要保持極小值小於第1極大值或第2極大值,且第2極大值小於第1極大值的關係,則相互的值稍有偏差亦無妨。於此情況,偏差量較佳為抑制在多個極小值的平均值的10%以內。
另外,光導波管1形成為細長的帶狀,如上所述的折射率分布W是在光導波管1的長度方向整體中維持大致相同的分布。
此處,4個極小值Ws1、Ws2、Ws3、Ws4分別小於鄰接的側面披覆部15中的平均折射率WA。藉此,在各芯部14與各側面披覆部15之間存在折射率比側面披覆部15的平均折射率WA更小的區域。其結果為,於各極小值Ws1、Ws2、Ws3、Ws4的附近形成更急峻的折射率的梯度,藉此,光自各芯部14中的洩漏得到抑制,因此獲得傳送損耗小且在寬度方向上抑制串擾產生的光導波管1。
另外,折射率分布W在整體上折射率連續變化。藉此,與具有階變折射率型折射率分布的光導波管相比,將光封入芯部14中的作用更增強,因此實現傳送損耗的進一步減少以及串擾產生的進一步抑制。
進而,依據不僅具有如上所述的各極小值Ws1、Ws2、Ws3、Ws4,而且折射率連續變化的折射率分布W,則於芯部14的更接近中心部的區域集中地傳播傳送光,因此每光程的傳播時間難以產生差。因此,即便於傳送光包含脈
衝信號的情況,亦可抑制脈衝信號的遲鈍(脈衝信號的擴散)。其結果為,獲得可更提高光通信品質的光導波管1。
此外,所謂折射率分布W中折射率連續變化,是指折射率分布W的曲線在各部帶有圓形,且該曲線為可微分者的狀態。
另外,折射率分布W中,極大值Wm2、Wm4如圖4(a)以及圖(b)所示位於芯部141、142,較佳為在芯部141、142中亦位於其寬度的中心部。藉此,各芯部141、142中,傳送光集中於芯部141、142的寬度的中心部的機率提高,相對而言漏出至側面披覆部151、152、153的機率降低。其結果為,可更減少芯部141、142的傳送損耗,並且可更抑制串擾。
此外,所謂芯部141的寬度的中心部,是指自極小值Ws1與極小值Ws2的中點向兩側,芯部141的寬度的30%的距離的區域。
另外,極大值Wm2、Wm4的位置較理想為儘可能位於芯部141、142的寬度的中心部,但亦可未必為中心部,只要位於芯部141、142的邊緣部附近(與各側面披覆部151、152、153的界面附近)以外即可。
此外,所謂芯部141的邊緣部附近,是指自上述邊緣部向內側,芯部141的寬度的5%的距離的區域。
另一方面,折射率分布W中,極大值Wm1、Wm3、Wm5如圖4(b)所示位於側面披覆部151、152、153中,但特佳為位於側面披覆部151、152、153的邊緣部附近(與
芯部141、142的界面附近)以外。藉此,芯部141、142中的極大值Wm2、Wm4與側面披覆部151、152、153中的極大值Wm1、Wm3、Wm5變得相互充分疏離,因此可充分降低芯部141、142中的傳送光漏出至側面披覆部151、152、153中的機率。其結果為,可減少芯部141、142的傳送損耗,並且更抑制串擾。
此外,所謂側面披覆部151、152、153的邊緣部附近,是指自上述邊緣部向內側,側面披覆部151、152、153的寬度的5%的距離的區域。
另外,較佳為,極大值Wm1、Wm3、Wm5位於側面披覆部151、152、153的寬度的中央部,而且自極大值Wm1、Wm3、Wm5朝向所鄰接的極小值Ws1、Ws2、Ws3、Ws4,折射率連續降低。藉此,最大限度地確保芯部141、142中的極大值Wm2、Wm4與側面披覆部151、152、153中的極大值Wm1、Wm3、Wm5的間隔距離,而且可於極大值Wm1、Wm3、Wm5附近確實地封入光,因此可更確實地抑制上述傳送光自芯部141、142中的漏出。
進而,由於極大值Wm1、Wm3、Wm5與上述位於芯部141、142的極大值Wm2、Wm4相比,是折射率的較小極大值,故而雖不具有如芯部141、142那樣的高光傳送性,但與周圍相比折射率較高,因此具有少許的光傳送性。其結果為,側面披覆部151、152、153藉由封入自芯部141、142中漏出的傳送光而具有防止波及其他芯部的作用。即,藉由存在極大值Wm1、Wm3、Wm5,可更確實地抑
制串擾。
此外,極小值Ws1、Ws2、Ws3、Ws4如上所述小於鄰接的側面披覆部15的平均折射率WA,該差較理想為在規定的範圍內。具體而言,極小值Ws1、Ws2、Ws3、Ws4與側面披覆部15的平均折射率WA的差較佳為極小值Ws1、Ws2、Ws3、Ws4與芯部141、142中的極大值Wm2、Wm4的差的3%~80%左右,更佳為5%~50%左右,尤佳為7%~20%左右。藉此,側面披覆部15具有對抑制串擾而言所必需且充分的光傳送性。此外,於極小值Ws1、Ws2、Ws3、Ws4與側面披覆部15的平均折射率WA的差低於上述下限值的情況,側面披覆部15中的光傳送性過小,存在無法充分抑制串擾的顧慮,於高於上述上限值的情況,側面披覆部15中的光傳送性過大,存在對芯部141、142的光傳送性造成不良影響的顧慮。
另外,極小值Ws1、Ws2、Ws3、Ws4與極大值Wm1、Wm3、Wm5的差較佳為極小值Ws1、Ws2、Ws3、Ws4與極大值Wm2、Wm4的差的6%~90%左右,更佳為10%~70%左右,尤佳為14%~40%左右。藉此,側面披覆部15中的折射率的高度與芯部14中的折射率的高度的平衡得以最佳化,光導波管1不僅具有特別優異的光傳送性,而且可更確實地抑制串擾。
此外,極小值Ws1、Ws2、Ws3、Ws4與芯部141、142中的極大值Wm2、Wm4的折射率差以儘可能大為佳,較佳為0.005~0.07左右,更佳為0.007~0.05左右,尤佳為
0.01~0.03左右。藉此,上述折射率差對將光封入芯部141、142中而言為必需且充分。
另外,芯部141、142中的折射率分布W如圖4(b)所示,當於橫軸上取芯層13的橫截面的位置,且於縱軸上取折射率時,若於極大值Wm2附近以及極大值Wm4附近為折射率連續變化的形狀,則可形成向上凸起的大致V字狀(極大值以外為大致直線狀),較佳為形成向上凸起的大致U字狀(極大值附近整體帶有圓形)。若折射率分布W形成如上所述的形狀,則芯部141、142中的光的封入作用變得更顯著。
另外,折射率分布W如圖4(b)所示,若於極小值Ws1附近、極小值Ws2附近、極小值Ws3附近以及極小值Ws4附近為折射率連續變化的形狀,則可形成向下凸起的大致V字狀(極大值以外為大致直線狀),較佳為形成向下凸起的大致U字狀(極大值附近整體帶有圓形)。
另外,圖4(b)所示的折射率分布W中,當將側面披覆部15中的平均折射率設為WA時,將極大值Wm2、Wm4附近的折射率連續且為平均折射率WA以上的部分的寬度設為a[μm],且將極小值Ws1、Ws2、Ws3、Ws4附近的折射率連續且小於平均折射率WA的部分的寬度設為b[μm]。此時,b較佳為0.01a~1.2a左右,更佳為0.03a~1a左右,尤佳為0.1a~0.8a左右。藉此,極小值Ws1、Ws2、Ws3、Ws4的實質寬度對於發揮上述作用、效果而言為必需且充分。即,於b低於上述下限值的情況,極小
值Ws1、Ws2、Ws3、Ws4的實質寬度過窄,因此有將光封入芯部141、142中的作用降低的顧慮。另一方面,於b高於上述上限值的情況,極小值Ws1、Ws2、Ws3、Ws4的實質寬度過寬,因此芯部141、142的寬度或間距受到限制,存在傳送效率降低或妨礙多通道化以及高密度化的顧慮。
此外,側面披覆部15中的平均折射率WA可在極大值Wm1與極小值Ws1的中點近似。
另外,各極大值Wm1、Wm2、Wm3、Wm4、Wm5分別如上所述可為向上凸起的大致U字狀,亦可在頂部附近包含折射率實質上不變化的平坦部。即便折射率分布W在各極大值的頂部附近形成此種形狀,本發明的光導波管亦發揮如上所述的作用、效果。此處,所謂折射率實質上不變化的平坦部,是指折射率的變動小於0.001的區域,且為於其兩側,折射率連續降低的區域。
平坦部的長度並無特別限定,較佳為設為100μm以下,更佳為設為20μm以下,尤佳為設為10μm以下。
另外,本實施形態中,已對包含披覆層11、芯層13以及披覆層12的積層體的光導波管1進行說明,但該些亦可一體地形成。
另外,本實施形態中,已對芯層13具有2個芯部14的情況進行說明,但芯部14的數量並無特別限定,亦可為3個以上。
另外,於芯部14的數量增加至3、4、5......的情況,
只要與此對應將折射率分布W所具有的極小值的數量增加至6、8、10......即可。
如上所述的芯層13的構成材料(主材料)只要是產生上述折射率差的材料,則並無特別限定,具體而言,除了如丙烯酸系樹脂、甲基丙烯酸系樹脂、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚苯乙烯(polystyrene)、環氧(epoxy)系樹脂或氧雜環丁烷(oxetane)系樹脂等環狀醚系樹脂,聚醯胺(polyamide)、聚醯亞胺(polyimide)、聚苯并噁唑(polybenzoxazole)、聚矽烷(polysilane)、聚矽氮烷(polysilazane)、矽酮(silicone)系樹脂、氟系樹脂、聚胺基甲酸酯(polyurethane)、以及苯并環丁烯(benzocyclobutene)系樹脂或降冰片烯(norbornene)系樹脂等環狀烯烴系樹脂之類的各種樹脂材料以外,可使用如石英玻璃、硼矽酸玻璃之類的玻璃材料等。此外,樹脂材料可為將不同組成的樹脂組合而成的複合材料,亦可含有未聚合的單體。
另外,該些材料中,特佳為降冰片烯系樹脂。降冰片烯系聚合物例如可利用開環複分解聚合(Ring-Opening Metathesis Polymerization,ROMP)、ROMP與氫化反應的組合、利用自由基或者陽離子的聚合、使用陽離子性鈀聚合起始劑的聚合、使用其以外的聚合起始劑(例如鎳或其他過渡金屬的聚合起始劑)的聚合等公知的所有聚合方法來獲得。
(披覆層)
披覆層11及披覆層12分別構成位於芯層13的下部以及上部的披覆部。
披覆層11、12的平均厚度較佳為芯層13的平均厚度(各芯部14的平均高度)的0.1倍~1.5倍左右,更佳為0.2倍~1.25倍左右,具體而言,披覆層11、12的平均厚度並無特別限定,分別為通常較佳為1μm~300μm左右,更佳為5μm~200μm左右,尤佳為10μm~100μm左右。藉此,防止光導波管1過度地大型化(厚膜化),並且適當發揮作為披覆部的功能。
另外,披覆層11及披覆層12的構成材料例如可使用與上述芯層13的構成材料相同的材料,但特佳為降冰片烯系聚合物。
另外,於選擇芯層13的構成材料以及披覆層11、12的構成材料的情況,只要考慮到兩者之間的折射率差來選擇材料即可。具體而言,為了在芯部14與披覆層11、12的邊界使光確實地反射,只要以芯部14的構成材料的折射率變得足夠大的方式選擇材料即可。藉此,於光導波管1的厚度方向上獲得充分的折射率差,可抑制光自各芯部14中漏出至披覆層11、12。
此外,就抑制光的衰減的觀點而言,亦重要的是芯層13的構成材料與披覆層11、12的構成材料的密著性(親和性)高。
另外,披覆層11、12只要視需要來設置即可,可省略其中任一者或者兩者。於此情況,芯層13的表面露出於大
氣(空氣)中,但由於空氣的折射率足夠低,故而該空氣可代替披覆層11、12的功能。
(支持膜)
於光導波管1的下表面,可視需要而積層如圖1所示的支持膜2。
支持膜2保持光導波管1的下表面來進行保護、增強。藉此,可提高光導波管1的可靠性以及機械特性。
作為此種支持膜2的構成材料,例如除了如聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚乙烯、聚丙烯之類的聚烯烴,聚醯亞胺、聚醯胺等各種樹脂材料以外,可列舉銅、鋁、銀等金屬材料。此外,於金屬材料的情況,較佳為使用金屬箔作為支持膜2。
另外,支持膜2的平均厚度並無特別限定,較佳為5μm~200μm左右,更佳為10μm~100μm左右。藉此,支持膜2具有適度的剛性,因此確實地支持光導波管1,並且變得難以阻礙光導波管1的柔軟性。
此外,支持膜2與光導波管1之間被黏接或者接合,其方法可列舉熱壓接、利用接著劑或者黏著劑的黏接等。
其中,作為接著層,例如除了丙烯酸系接著劑、胺基甲酸酯系接著劑、矽酮系接著劑以外,可列舉各種熱熔接著劑(聚酯系、改質烯烴系)等。另外,較佳為使用聚醯亞胺、聚醯亞胺醯胺、聚醯亞胺醯胺醚、聚酯醯亞胺、聚醯亞胺醚等熱塑性聚醯亞胺接著劑作為耐熱性特別高的接著劑。包含此種材料的接著層比較富有柔軟性,因此即便
光導波管1的形狀變化,亦可自由地追從該變化。其結果為,可確實地防止伴隨形狀變化的剝離。
此種接著層的平均厚度並無特別限定,較佳為1μm~100μm左右,更佳為5μm~60μm左右。
(覆蓋膜)
另一方面,於光導波管1的上表面,可視需要而積層如圖1所示的覆蓋膜3。
覆蓋膜3保護光導波管1,並且自上方支持光導波管1。藉此,保護光導波管1免受污垢或傷痕等的影響,可提高光導波管1的可靠性以及機械特性。
此種覆蓋膜3的構成材料是與支持膜2的構成材料相同,例如除了如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯、聚丙烯之類的聚烯烴,聚醯亞胺、聚醯胺等各種樹脂材料以外,可列舉銅、鋁、銀等金屬材料。此外,於金屬材料的情況較佳為使用金屬箔作為覆蓋膜3。另外,於在光導波管1的中途形成鏡片的情況,由於光穿透覆蓋膜3,因此覆蓋膜3的構成材料較佳為實質上為透明。
另外,覆蓋膜3的平均厚度並無特別限定,較佳為3μm~50μm左右,更佳為5μm~30μm左右。藉由將覆蓋膜3的厚度設為上述範圍內,覆蓋膜3在光通信中具有充分的光穿透率,並且具有為了確實地保護光導波管1而充分的剛性。
此外,覆蓋膜3與光導波管1之間被黏接或者接合,其方法可列舉熱壓接、利用接著劑或者黏著劑的黏接等。
其中,接著劑可使用如上所述的接著劑。
(第2實施形態)
繼而,對本發明的光導波管的第2實施形態進行說明。
圖5是表示本發明的光導波管的第2實施形態(一部分切口、以及穿透而表示)的立體圖,圖6是表示當對圖5所示的光導波管的芯部的1個射入光時的出射光的強度分布的一例的圖。此外,以下說明中,將圖5中的上側稱為「上」,將下側稱為「下」。另外,圖5是將層的厚度方向(各圖的上下方向)誇張地描繪。
以下,對光導波管的第2實施形態進行說明,但以與第1實施形態的不同點為中心進行說明,對同樣的事項省略其說明。此外,圖5中,關於與第1實施形態相同的構成部分,標註與先前所說明的部分相同的符號,並省略其詳細的說明。
第2實施形態除了具有所積層的2層芯層13以外,與第1實施形態相同。即,圖5所示的光導波管1是自下側起將披覆層11、芯層13、披覆層121、芯層13、披覆層122的5層以該順序積層而成。
其中,於2層的芯層13上,與第1實施形態同樣,在寬度方向上形成有並列的2個芯部14、及以夾著各芯部14的方式並列的3個側面披覆部15。
更詳細而言,圖5所示的2層芯層13中,於下方的芯層131上交替設置有並列的2個芯部141、142及並列的3個側面披覆部151、152、153。另外,藉此,各芯部141、
142分別成為以各側面披覆部151、152、153以及各披覆層11、121所包圍的狀態。
另一方面,於上方的芯層132上亦交替設置有並列的2個芯部143、144及並列的3個側面披覆部154、155、156。藉此,各芯部143、144分別成為由各側面披覆部154、155、156以及各披覆層121、122所包圍的狀態。
另外,圖5中,位於各芯層131、132的左側的芯部141、143分別在光導波管1的寬度方向上設置於相同的位置。同樣地,位於各芯層131、132的右側的芯部142、144分別在光導波管1的寬度方向上設置於相同的位置。
此處,當對圖5所示的光導波管1的多個芯部141、142、143、144中所需的1個芯部的端部射入光而取得另一個端部的出射光的強度分布P2時,其強度分布表現出特徵性分布。
圖6是當對圖5所示的光導波管1的芯部141射入光時,表示出射側端面中的出射光的強度分布P2的圖,是表示當於橫軸上取出射光的強度,且取出射側端面的位置時的強度分布的一例的圖。
若對芯部141(CH1)射入光,則出射光的強度在芯部141的出射端的中心部成為最大。而且,隨著自芯部141的中心部遠離,出射光的強度變小,但在與芯部141的厚度方向相鄰的芯部143(CH2)中局部地採取較小的值。即,此時的出射光的強度分布P2在芯部141(CH1)的出射端的中心部採取極大值Pm1,且在芯部143(CH2)中
採取極小值Ps1。依據出射光具有此種強度分布的光導波管1,雖無法防止在芯部141中傳播的光的完全漏出,但抑制該漏出光集中於芯部143,因此可確實地抑制漏出光干擾芯部143的「串擾」。其結果為,即便光導波管1不僅在寬度方向上,而且在厚度方向上亦多通道化以及高密度化,亦可確實地防止串擾的產生。
另外,依據表現出如上所述的出射光的強度分布P2的光導波管1,除了如上所述串擾得到抑制以外,亦具有傳播損耗以及脈衝信號的遲鈍得到抑制的優點。
另外,該出射光的強度分布P2中,較佳為成為反映如下情況的分布:芯部141(CH1)的漏出光並不集中於芯部143(CH2),而是集中在與芯部143鄰接且位於與芯部141相反側的披覆層122。即,出射光的強度分布P2較佳為如上所述在芯部143(CH2)中採取極小值Ps1,且在披覆層122(CL2)中採取極大值Pm2的分布(參照圖6)。具有此種出射光的強度分布P2的光導波管1藉由將無法完全防止的來自芯部141的漏出光特別集中於披覆層122,結果可防止芯部143中的漏出光的集中。其結果為,獲得在厚度方向上亦可更確實地抑制串擾的光導波管1。
此外於此情況,當以上述芯部141(CH1)中的極大值Pm1為基準時,披覆層122(CL2)中的極大值Pm2與芯部143(CH2)中的極小值Ps1的強度差較佳為3dB~20dB左右,更佳為5dB~15dB左右。若極大值Pm2與極小值Ps1的強度差在上述範圍內,則確實地防止芯部143
中的串擾的產生,因此光導波管1成為可進行更高品質的光通信的光導波管。
另外,相對於芯部141中的極大值Pm1,披覆層122(CL2)中的極大值Pm2較佳為-60dB~-20dB左右,更佳為-50dB~-30dB左右。若極大值Pm2的強度在上述範圍內,則根據極大值Pm2的強度,極小值Ps1的強度得以最佳化,更確實地防止芯部143中的串擾的產生。此外,於極大值Pm2的強度小於上述下限值的情況,將漏出光集中於披覆層122的上述作用變得不充分,存在無法充分抑制串擾產生的顧慮,另一方面,於極大值Pm2的強度高於上述上限值的情況,過量的漏出光集中於披覆層122,有在出射側端部中妨礙芯部141、143與受光元件的正常光耦合的顧慮。
另外,當將披覆層122(CL2)中的極大值Pm2與芯部143(CH2)中的極小值Ps1的強度差設為g3,且將芯部141(CH1)中所觀測到的光信號的強度與芯部143(CH2)中的極小值Ps1的強度差設為g4時,g3/g4較佳為滿足0.05~0.5的關係,更佳為滿足0.1~0.4的關係。藉此,可使傳送損耗的減少以及脈衝信號的遲鈍的減少、與串擾的抑制更確實地並存。此外,於g3/g4低於上述下限值的情況,由於極大值Pm2的高度過低,故而存在無法充分抑制串擾的顧慮。另一方面,於g3/g4高於上述上限值的情況,過量的漏出光集中於披覆層122,有在出射側端部中妨礙芯部141、143與受光元件的正常光耦合的顧慮。
此外,出射光的強度分布P2可為不連續變化的形狀,但是較佳為成為連續變化的形狀。若出射光的強度分布P2為此種形狀,則可更確實地防止串擾的產生。
另外,芯部14的高度如上所述,較佳為設為20μm~200μm左右,藉由將芯部14的高度設為上述範圍,將漏出光集中於上述披覆層122的作用成為必需且充分,可更確實地抑制串擾的產生。
此外,如上所述的出射光的強度分布P2可利用與上述出射光的強度分布P1相同的方法來取得。
此處,表現出如上所述的出射光的強度分布P2的光導波管1是藉由在光導波管1的厚度方向上,形成包含折射率相對較高的區域與較低的區域,且折射率連續變化的折射率分布T而獲得。即,具有折射率分布T的形狀的光導波管1中,可觀測到上述出射光的強度分布P2。
以下,對折射率分布T的一例進行說明。
圖7(a)是將圖5所示的Y-Y線剖面圖的一部分切出的圖,圖7(b)是示意性表示該Y-Y線橫截面的通過芯部的寬度方向的中心的中心線C2上的折射率分布T的一例的圖。此外,圖7(b)是示意性表示當於橫軸上取折射率且於縱軸上取橫截面的芯部的厚度方向的位置時的折射率分布的一例的圖。
光導波管1具有如圖7(b)所示的包含4個極小值Ts1、Ts2、Ts3、Ts4及5個極大值Tm1、Tm2、Tm3、Tm4、Tm5的折射率分布T。另外,5個極大值中存在折射率的
相對較大的極大值(第1極大值)Tm2、Tm4及折射率的相對較小的極大值(第2極大值)Tm1、Tm3、Tm5。
其中,於極小值Ts1與極小值Ts2之間以及極小值Ts3與極小值Ts4之間分別存在折射率的相對較大的極大值Tm2以及Tm4,此外的極大值Tm1、Tm3以及Tm5分別為折射率的相對較小的極大值。
而且分別為,極小值Ts1位於披覆層11與芯部141的邊界線上,極小值Ts2位於芯部141與披覆層121的邊界線上,極小值Ts3位於披覆層121與芯部143的邊界線上,且極小值Ts4位於芯部143與披覆層122的邊界線上。
另外,極大值Tm2、Tm4較佳為位於芯部141、143的中心部,另一方面,極大值Tm1、Tm3、Tm5較佳為位於披覆層11、121、122的中心部。
即,折射率分布T只要至少具有第2極大值、極小值、第1極大值、極小值、第2極大值以該順序排列的區域即可。此外,該區域是根據芯層的積層數而重複設置,於如本實施形態所示芯層13的積層數為2層的情況,折射率分布T只要是如下形狀即可,該形狀中,以第2極大值、極小值、第1極大值、極小值、第2極大值、極小值、第1極大值、極小值、第2極大值的方式,極大值與極小值交替排列,且關於極大值是第1極大值與第2極大值交替排列。
另外,該些多個極小值、多個第1極大值、以及多個第2極大值分別較佳為相互大致相同的值,但只要保持極
小值小於第1極大值或第2極大值,且第2極大值小於第1極大值的關係,則即便相互的值稍有偏差亦無妨。於此情況,偏差量較佳為抑制在多個極小值的平均值的10%以內。
另外,光導波管1形成細長的帶狀,如上所述的折射率分布T在光導波管1的長度方向整體中維持大致相同的分布。
此處,4個極小值Ts1、Ts2、Ts3、Ts4分別小於鄰接的披覆層11、121、122中的平均折射率TA。藉此,各芯部14與各披覆層11、121、122之間存在折射率比各披覆層11、121、122的平均折射率TA更小的區域。其結果為,在各極小值Ts1、Ts2、Ts3、Ts4的附近形成更急峻的折射率的梯度,藉此,光自各芯部14中的洩漏得到抑制,因此獲得傳送損耗小、且在厚度方向上抑制串擾產生的光導波管1。
另外,折射率分布T在整體中折射率連續變化。藉此,與具有階變折射率型折射率分布的光導波管相比,將光封入芯部14中的作用更增強,因此實現傳送損耗的進一步減少以及串擾產生的進一步抑制。
進而,依據如上所述的具有各極小值Ts1、Ts2、Ts3、Ts4,並且折射率連續變化的折射率分布T,在芯部14的更接近中心部的區域集中地傳播傳送光,因此每光程的傳播時間難以產生差異。因此,即使於傳送光包含脈衝信號的情況,亦可抑制脈衝信號的遲鈍(脈衝信號的擴散)。其
結果為,獲得可更提高光通信品質的光導波管1。
此外,所謂折射率分布T中折射率連續變化,是指折射率分布T的曲線在各部帶有圓形,且該曲線為可微分者的狀態。
另外,折射率分布T中,極大值Tm2、Tm4如圖7(a)以及圖7(b)所示位於芯部141、143,但在芯部141、143中亦位於其厚度的中心部。藉此,各芯部141、143中,傳送光集中於芯部141、143的厚度的中心部的機率提高,相對而言漏出至各披覆層11、121、122的機率降低。其結果為,可更減少芯部141、143的傳送損耗,並且可更抑制串擾。
此外,所謂芯部141的厚度的中心部,是指自極小值Ts1與極小值Ts2的中點向兩側,芯部141的厚度的30%的距離的區域。
另外,極大值Tm2、Tm4的位置較理想為儘可能位於芯部141、143的厚度的中心部,但亦可未必為中心部,只要位於芯部141、143的邊緣部附近(與各披覆層11、121、122的界面附近)以外即可。
此外,所謂芯部141的邊緣部附近,是指自上述邊緣部向內側,芯部141的厚度的5%的距離的區域。
另一方面,折射率分布T中,極大值Tm1、Tm3、Tm5如圖7(b)所示位於各披覆層11、121、122中,但特佳為位於各披覆層11、121、122的邊緣部附近(與芯部141、143的界面附近)以外。藉此,芯部141、143中的極大值
Tm2、Tm4與各披覆層11、121、122中的極大值Tm1、Tm3、Tm5變得相互充分隔離,因此可充分降低芯部141、143中的傳送光漏出至各披覆層11、121、122中的機率。其結果為,可減少芯部141、143的傳送損耗,並且可更抑制串擾。
此外,所謂各披覆層11、121、122的邊緣部附近,是指自上述邊緣部向內側,各披覆層11、121、122的厚度的5%的距離的區域。
另外,極大值Tm1、Tm3、Tm5位於各披覆層11、121、122的厚度的中央部,而且自極大值Tm1、Tm3、Tm5朝向鄰接的極小值Ts1、Ts2、Ts3、Ts4,較佳為折射率連續降低。藉此,最大限度地確保芯部141、143中的極大值Tm2、Tm4與各披覆層11、121、122中的極大值Tm1、Tm3、Tm5的間隔距離,而且可在極大值Tm1、Tm3、Tm5附近確實地封入光,因此可更確實地抑制上述傳送光自芯部141、143中的漏出。
進而,由於極大值Tm1、Tm3、Tm5與上述位於芯部141、143的極大值Tm2、Tm4相比,為折射率的較小值,故而雖不具有如芯部141、143那樣的高光傳送性,但與周圍相比折射率較高,因此具有少許的光傳送性。其結果為,各披覆層11、121、122藉由封入自芯部141、143中漏出的傳送光而具有防止波及其他芯部的作用。即,藉由存在極大值Tm1、Tm3、Tm5,可更確實地抑制串擾。
此外,極小值Ts1、Ts2、Ts3、Ts4如上所述小於各披
覆層11、121、122的平均折射率TA,但其差較理想為在規定的範圍內。具體而言,極小值Ts1、Ts2、Ts3、Ts4與各披覆層11、121、122的平均折射率TA的差較佳為極小值Ts1、Ts2、Ts3、Ts4與芯部141、143中的極大值Tm2、Tm4的差的3%~80%左右,更佳為5%~50%左右,尤佳為7~30%左右。藉此,各披覆層11、121、122具有對抑制串擾而言所必需且充分的光傳送性。此外,於極小值Ts1、Ts2、Ts3、Ts4與各披覆層11、121、122的平均折射率TA的差低於上述下限值的情況,各披覆層11、121、122中的光傳送性過小,存在無法充分抑制串擾的顧慮,於高於上述上限值的情況,各披覆層11、121、122中的光傳送性過大,存在對芯部141、143的光傳送性造成不良影響的顧慮。
另外,極小值Ts1、Ts2、Ts3、Ts4與極大值Tm1、Tm3、Tm5的差較佳為極小值Ts1、Ts2、Ts3、Ts4與極大值Tm2、Tm4的差的6%~90%左右,更佳為10%~70%左右,尤佳為14%~40%左右。藉此,披覆層中的折射率的高度與芯部的折射率的高度的平衡得以最佳化,光導波管1不僅具有特別優異的光傳送性,並且可更確實地抑制串擾。
此外,極小值Ts1、Ts2、Ts3、Ts4與芯部141、143中的極大值Tm2、Tm4的折射率差以儘可能大為佳,較佳為0.005~0.07左右,更佳為0.007~0.05左右,尤佳為0.01~0.05左右。藉此,上述折射率差對於將光封入芯部141、143中而言為必需且充分。
另外,芯部141、143中的折射率分布T當於橫軸上取中心線C2的位置,且於縱軸上取折射率時(使圖7(a)以及圖7(b)向反時針方向旋轉90°時),若在極大值Tm2附近以及極大值Tm4附近為折射率連續變化的形狀,則可形成向上凸起的大致V字狀(極大值以外為大致直線狀),較佳為形成向上凸起的大致U字狀(極大值附近整體帶有圓形)。若折射率分布T形成此種形狀,則芯部141、143中的光的封入作用變得更顯著。
另外,折射率分布T如圖7(b)所示,若在極小值Ts1附近、極小值Ts2附近、極小值Ts3附近以及極小值Ts4附近為折射率連續變化的形狀,則可形成向下凸起的大致V字狀(極大值以外為大致直線狀),較佳為形成向下凸起的大致U字狀(極大值附近整體帶有圓形)。
另外,圖7(b)所示的折射率分布T中,當將各披覆層11、121、122中的平均折射率設為TA時,將極大值Tm2、Tm4附近的折射率連續且為平均折射率TA以上的部分的寬度設為a[μm],且將極小值Ts1、Ts2、Ts3、Ts4附近的折射率連續且小於平均折射率TA的部分的寬度設為b[μm]。此時,b較佳為0.01a~1.2a左右,更佳為0.03a~1a左右,尤佳為0.1a~0.8a左右。藉此,極小值Ts1、Ts2、Ts3、Ts4的實質寬度對於發揮上述作用、效果而言為必需且充分。即,於b低於上述下限值的情況,極小值Ts1、Ts2、Ts3、Ts4的實質寬度過窄,因此有將光封入芯部141、143中的作用降低的顧慮。另一方面,於b高於上
述上限值的情況,極小值Ts1、Ts2、Ts3、Ts4的實質寬度過寬,因此芯部141、143的厚度或間距受到限制,存在傳送效率降低或妨礙多通道化以及高密度化的顧慮。
此外,披覆層11中的平均折射率TA可在極大值Tm1與極小值Ts1的中點近似。
另外,各極大值Tm1、Tm2、Tm3、Tm4、Tm5分別如上所述可為向上凸起的大致U字狀,亦可在頂部附近包含折射率實質上不變化的平坦部。即便折射率分布T在各極大值的頂部附近形成此種形狀,本發明的光導波管亦發揮如上所述的作用、效果。此處,所謂折射率實質上不變化的平坦部,是指折射率的變動小於0.001的區域,且為於其兩側,折射率連續降低的區域。
平坦部的長度並無特別限定,較佳為設為100μm以下,更佳為設為20μm以下,尤佳為設為10μm以下。
〈光導波管的製造方法〉
繼而,對上述光導波管1的製造方法的一例進行說明。
(第1製造方法)
首先,對製造本發明的光導波管的第1實施形態的第1方法(第1製造方法)進行說明。
圖8~圖12分別是用以對圖1所示的光導波管1的製造方法(第1製造方法)進行說明的圖。此外,以下說明中,將圖8~圖12中的上側稱為「上」,將下側稱為「下」。
光導波管1是藉由分別準備披覆層11、芯層13、及披覆層12,將該些積層而製造。
光導波管1的第1製造方法為:[1]於支持基板951上塗佈芯層形成用組成物900而形成液狀被膜後,將該支持基板951置於位準表(level table)上而使液狀被膜平坦化,並且使溶劑蒸發(脫溶劑)。藉此,獲得層910。[2]繼而,藉由對層910的一部分照射活性放射線而產生折射率差,獲得形成有芯部14與側面披覆部15的芯層13。[3]繼而,於芯層13的兩面積層披覆層11、12,獲得光導波管1。
以下,對各步驟依次進行說明。
[1]首先,準備芯層形成用組成物900。
芯層形成用組成物900包含聚合物915、及添加劑920(本實施形態中,至少包含單體)。此種芯層形成用組成物900是藉由活性放射線的照射而使聚合物915中至少產生單體的反應,且伴隨此而使折射率分布產生變化的材料。即,芯層形成用組成物900是藉由聚合物915與單體的存在比率的偏向而使折射率分布產生變化,其結果為可於芯層13中形成芯部14與側面披覆部15的材料。
繼而,於支持基板951上塗佈芯層形成用組成物900而形成液狀被膜(參照圖8(a))。然後,將支持基板951置於位準表上,使液狀被膜平坦化,並且使溶劑蒸發(脫溶劑)。藉此,獲得層910(參照圖8(b))。
支持基板951中例如使用矽基板、二氧化矽基板、玻璃基板、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)膜等。
用以形成液狀被膜的塗佈法例如可列舉:刮刀片法、旋轉塗佈法、浸漬法、圓形塗佈法、噴霧法、敷料器法、
簾幕式塗佈法、模塗佈法等方法。
所得的層910中,聚合物(基質)915實質上是均等且隨機地存在,添加劑920是實質上均等且隨機地分散於聚合物915中。藉此,層910中實質上均等且隨機地分散有添加劑920。
層910的平均厚度是根據應形成的芯層13的厚度而適當設定,並無特別限定,較佳為5μm~300μm左右,更佳為10μm~200μm左右。
(聚合物)
聚合物915是成為芯層13的基礎聚合物的聚合物。
聚合物915中適宜使用透明性足夠高(無色透明)且與後述單體具有相容性的聚合物,進而,其中適宜使用如後所述單體可反應(聚合反應或交聯反應),且於單體聚合後亦具有充分透明性的聚合物。
此處,所謂「具有相容性」,是指單體至少混合而在芯層形成用組成物900中或層910中不會與聚合物915產生相分離。
此種聚合物915例如可列舉:降冰片烯系樹脂或苯并環丁烯系樹脂等環狀烯烴系樹脂,丙烯酸系樹脂、甲基丙烯酸系樹脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、環氧系樹脂、聚醯胺、聚醯亞胺、聚苯并噁唑、矽酮系樹脂、氟系樹脂等;可使用該些聚合物中的1種或者將2種以上組合(聚合物摻合物、聚合物共混物(混合物)、共聚物等)來使用。
該些聚合物中,特佳為以環狀烯烴系樹脂為主的聚合
物。藉由使用環狀烯烴系樹脂作為聚合物915,可獲得具有優異的光傳送性能或耐熱性的光導波管1。
環狀烯烴系樹脂可為未經取代的樹脂,亦可為氫由其他基所取代的樹脂。
環狀烯烴系樹脂例如可列舉降冰片烯系樹脂、苯并環丁烯系樹脂等。
其中,就耐熱性、透明性等觀點而言,較佳為使用降冰片烯系樹脂。另外,由於降冰片烯系樹脂具有高疏水性,故而可獲得難以產生由吸水引起的尺寸變化等的光導波管1。
降冰片烯系樹脂可為具有單獨的重複單元的樹脂(均聚物)、具有2個以上降冰片烯系重複單元的樹脂(共聚物)中的任一者。
此種降冰片烯系樹脂例如可列舉:(1)將降冰片烯型單體進行加成(共)聚合而獲得的降冰片烯型單體的加成(共)聚合物;(2)降冰片烯型單體與乙烯或α-烯烴類的加成共聚物;(3)如降冰片烯型單體與非共軛二烯、以及視需要的其他單體的加成共聚物之類的加成聚合物;(4)降冰片烯型單體的開環(共)聚合物、以及視需要將該(共)聚合物氫化而成的樹脂;(5)降冰片烯型單體與乙烯或α-烯烴類的開環(共)聚合物、以及視需要將該(共)聚合物氫化而成的樹脂;
(6)如降冰片烯型單體與非共軛二烯、或者其他單體的開環共聚物,以及視需要將該共聚物氫化而成的聚合物之類的開環聚合物。該些聚合物可列舉無規共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物等。
該些降冰片烯系樹脂例如可利用開環複分解聚合(ROMP)、ROMP與氫化反應的組合、利用自由基或者陽離子的聚合、使用陽離子性鈀聚合起始劑的聚合、使用其以外的聚合起始劑(例如鎳或其他過渡金屬的聚合起始劑)的聚合等公知的所有聚合方法來獲得。
該些聚合物中,降冰片烯系樹脂較佳為具有下述結構式B所表示的至少1個重複單元的聚合物,即加成(共)聚合物。其原因在於,由於加成(共)聚合物富有透明性、耐熱性以及可撓性,故而例如形成光導波管1後,有時於該光導波管1上經由焊料而安裝電氣零件等,但於此種情況下亦可對光導波管1賦予高耐熱性,即耐回流焊性。
該降冰片烯系聚合物例如是藉由使用後述的降冰片烯系單體(後述的結構式C所表示的降冰片烯系單體、或交聯性降冰片烯系單體)來適當合成。
另外,當將光導波管1組入至各種製品中時,例如有在80℃左右的環境下使用製品的情況。於此種情況下,就確保耐熱性的觀點而言,亦較佳為加成(共)聚合物。
其中,降冰片烯系樹脂較佳為包含具有含聚合性基的取代基的降冰片烯的重複單元、或具有含芳基的取代基的降冰片烯的重複單元。
具有含聚合性基的取代基的降冰片烯的重複單元較佳為具有含環氧基的取代基的降冰片烯的重複單元、具有含(甲基)丙烯酸基的取代基的降冰片烯的重複單元、以及具有含烷氧基矽烷基的取代基的降冰片烯的重複單元中的至少1種。該些聚合性基由於在各種聚合性基中反應性高而較佳。
另外,若使用包含2種以上的上述含聚合性基的降冰片烯的重複單元的樹脂,則可實現可撓性與耐熱性的並存。
另一方面,藉由包含具有含芳基的取代基的降冰片烯的重複單元,可利用來自芳基的極高的疏水性來更確實地防止由吸水引起的尺寸變化等。
進而,降冰片烯系樹脂較佳為包含烷基降冰片烯的重複單元。此外,烷基可為直鏈狀或者分支狀的任一種。
藉由包含烷基降冰片烯的重複單元,降冰片烯系樹脂由於柔軟性提高而可賦予高可撓性(flexibility)。
另外,包含烷基降冰片烯的重複單元的降冰片烯系樹脂由於對特定波長區域(特別是850nm附近的波長區域)的光的穿透率優異,故而亦較佳。
包含上述降冰片烯的重複單元的降冰片烯系樹脂的具體例可列舉:己基降冰片烯的均聚物、苯基乙基降冰片烯的均聚物、苄基降冰片烯的均聚物、己基降冰片烯與苯基乙基降冰片烯的共聚物、己基降冰片烯與苄基降冰片烯的共聚物等。
由於上述原因,降冰片烯系樹脂較佳為以下的式(1)~式(4)、式(8)~式(10)所表示的樹脂。
(式(1)中,R1表示碳數1~10的烷基,a表示0~3的整數,b表示1~3的整數,p1/q1為20以下。)
包含式(1)的重複單元的降冰片烯系樹脂可以如下方式來製造。
藉由將具有R1的降冰片烯、及側鏈上具有環氧基的降冰片烯溶解於甲苯中,將Ni化合物(A)用作觸媒來進行溶液聚合而獲得式(1)所表示的降冰片烯系樹脂。
[化3]
此外,側鏈上具有環氧基的降冰片烯的製造方法例如正如(i)、(ii)所述。
(i)降冰片烯甲醇(NB-CH2-OH)的合成
使藉由二環戊二烯(dicyclopentadiene,DCPD)的裂解而生成的環戊二烯(cyclopentadiene,CPD)與α烯烴(CH2=CH-CH2-OH)在高溫高壓下反應。
(ii)環氧基降冰片烯的合成
藉由降冰片烯甲醇與表氯醇(epichlorohydrin)的反應而生成。
此外,於式(1)中,在b為2或3的情況時,使用表氯醇的亞甲基成為伸乙基、伸丙基等的化合物。
包含式(1)所表示的重複單元的降冰片烯系樹脂中,就可實現可撓性與耐熱性的並存的觀點而言,特佳為R1為碳數4~10的烷基且a及b分別為1的化合物,例如:丁基降冰片烯與甲基環氧丙醚降冰片烯的共聚物、己基降冰片烯與甲基環氧丙醚降冰片烯的共聚物、癸基降冰片烯與甲基環氧丙醚降冰片烯的共聚物等。
(式(2)中,R2表示碳數1~10的烷基,R3表示氫原子或者甲基,c表示0~3的整數,p2/q2為20以下。)
包含式(2)的重複單元的降冰片烯系樹脂可藉由將具有R2的降冰片烯、及側鏈上具有丙烯酸基及甲基丙烯酸基的降冰片烯溶解於甲苯中,將上述Ni化合物(A)用於觸媒來進行溶液聚合而獲得。
此外,包含式(2)所表示的重複單元的降冰片烯系樹脂中,就可撓性與耐熱性的並存的觀點而言,特佳為使用
R2為碳數4~10的烷基且c為1的化合物,例如:丁基降冰片烯與丙烯酸2-(5-降冰片烯基)甲酯的共聚物、己基降冰片烯與丙烯酸2-(5-降冰片烯基)甲酯的共聚物、癸基降冰片烯與丙烯酸2-(5-降冰片烯基)甲酯的共聚物等。
(式(3)中,R4表示碳數1~10的烷基,各X3分別獨立地表示碳數1~3的烷基,d表示0~3的整數,p3/q3為20以下。)
包含式(3)的重複單元的樹脂可藉由使具有R4的降冰片烯、及側鏈上具有烷氧基矽烷基的降冰片烯溶解於甲苯中,將上述Ni化合物(A)用於觸媒來進行溶液聚合而獲得。
此外,式(3)所表示的降冰片烯系聚合物中,特佳為R4為碳數4~10的烷基、d為1或2且X3為甲基或者乙基的化合物,例如:丁基降冰片烯與降冰片烯基乙基三甲氧基矽烷的共聚物、己基降冰片烯與降冰片烯基乙基三甲氧基矽烷的共聚物、癸基降冰片烯與降冰片烯基乙基三甲氧
基矽烷的共聚物、丁基降冰片烯與三乙氧基矽烷基降冰片烯的共聚物、己基降冰片烯與三乙氧基矽烷基降冰片烯的共聚物、癸基降冰片烯與三乙氧基矽烷基降冰片烯的共聚物、丁基降冰片烯與三甲氧基矽烷基降冰片烯的共聚物、己基降冰片烯與三甲氧基矽烷基降冰片烯的共聚物、癸基降冰片烯與三甲氧基矽烷基降冰片烯的共聚物等。
(式(4)中,R5表示碳數1~10的烷基,A1及A2分別獨立地表示下述式(5)~式(7)所表示的取代基,但不會同時為同一取代基;另外,p4/(q4+r)為20以下。)
包含式(4)的重複單元的樹脂可藉由使具有R5的降冰片烯、及側鏈上具有A1及A2的降冰片烯溶解於甲苯中,將Ni化合物(A)用於觸媒來進行溶液聚合而獲得。
(式(5)中,e表示0~3的整數,f表示1~3的整數。)
(式(6)中,R6表示氫原子或者甲基,g表示0~3的整數。)
(式(7)中,X4分別獨立地表示碳數1~3的烷基,h表示0~3的整數。)
此外,包含式(4)所表示的重複單元的降冰片烯系樹脂例如可列舉:丁基降冰片烯、己基降冰片烯或者癸基降冰片烯的任一者,丙烯酸2-(5-降冰片烯基)甲酯,與降冰
片烯基乙基三甲氧基矽烷、三乙氧基矽烷基降冰片烯或者三甲氧基矽烷基降冰片烯的任一者的三元共聚物;丁基降冰片烯、己基降冰片烯或者癸基降冰片烯的任一者,丙烯酸2-(5-降冰片烯基)甲酯與甲基環氧丙醚降冰片烯的三元共聚物;丁基降冰片烯、己基降冰片烯或者癸基降冰片烯的任一者,與甲基環氧丙醚降冰片烯、降冰片烯基乙基三甲氧基矽烷、三乙氧基矽烷基降冰片烯或者三甲氧基矽烷基降冰片烯的任一者的三元共聚物等。
(式(8)中,R7表示碳數1~10的烷基,R8表示氫原子、甲基或者乙基,Ar表示芳基,X1表示氧原子或者亞甲基,X2表示碳原子或者矽原子,i表示0~3的整數,j表示1~3的整數,p5/q5為20以下。)
包含式(8)的重複單元的樹脂可藉由將具有R7的降冰片烯、及側鏈上包含-(CH2)i-X1-X2(R8)3-j(Ar)j的降冰片烯溶解於甲苯中,將Ni化合物用於觸媒來進行溶液聚合而獲
得。
此外,包含式(8)所表示的重複單元的降冰片烯系樹脂中,較佳為X1為氧原子、X2為矽原子且Ar為苯基的樹脂。
進而,就可撓性、耐熱性以及折射率控制的觀點而言,特佳為R7為碳數4~10的烷基、X1為氧原子、X2為矽原子、Ar為苯基、R8為甲基、i為1且j為2的化合物,例如:丁基降冰片烯與二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷的共聚物、己基降冰片烯與二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷的共聚物、癸基降冰片烯與二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷的共聚物等。
具體而言,較佳為使用如以下所述的降冰片烯系樹脂。
(式(9)中的R7、p5、q5、i與式(8)相同。)
另外,就可撓性與耐熱性以及折射率控制的觀點而言,可為式(8)中R7為碳數4~10的烷基、X1為亞甲基、X2為碳原子、Ar為苯基、R8為氫原子、i為0且j為1的
化合物,例如:丁基降冰片烯與苯基乙基降冰片烯的共聚物、己基降冰片烯與苯基乙基降冰片烯的共聚物、癸基降冰片烯與苯基乙基降冰片烯的共聚物等。
進而,降冰片烯系樹脂可使用如下所述的樹脂。
(式(10)中,R10表示碳數1~10的烷基,R11表示芳基,k為0以上、4以下;p6/q6為20以下。)
另外,p1/q1~p3/q3、p5/q5、p6/q6或者p4/(q4+r)只要為20以下即可,較佳為15以下,更佳為0.1~10左右。藉此,包含多種降冰片烯的重複單元的效果得到充分發揮。
另一方面,聚合物915如上所述可為丙烯酸系樹脂、甲基丙烯酸系樹脂、環氧系樹脂、聚醯亞胺、矽酮系樹脂、氟系樹脂、聚矽烷、聚胺基甲酸酯等。
其中,丙烯酸系樹脂以及甲基丙烯酸系樹脂例如可列舉:聚(丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(環氧丙烯酸酯)、聚(環氧甲基丙烯酸酯)、聚(胺基丙烯酸酯)、聚(胺基甲基丙烯酸酯)、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚(異氰酸酯基丙烯酸酯)、聚(異氰酸酯基甲基丙烯酸酯)、聚(氰酸酯
基丙烯酸酯)、聚(氰酸酯基甲基丙烯酸酯)、聚(硫代環氧丙烯酸酯)、聚(硫代環氧甲基丙烯酸酯)、聚(丙烯酸烯丙酯)、聚(甲基丙烯酸烯丙酯)、丙烯酸酯-環氧丙烯酸酯共聚物(甲基丙烯酸甲酯與甲基丙烯酸環氧丙酯的共聚物)、苯乙烯-環氧丙烯酸酯共聚物等,可使用該些聚合物的1種或者2種以上的複合材料。
另外,環氧系樹脂例如可列舉:脂環式環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、具有聯苯骨架的聯苯型環氧樹脂、含萘環的環氧樹脂、具有二環戊二烯骨架的二環戊二烯型環氧樹脂、苯酚酚醛型環氧樹脂、甲酚酚醛型環氧樹脂、三苯基甲烷型環氧樹脂、三苯基甲烷型環氧樹脂、脂肪族系環氧樹脂以及三環氧丙基異三聚氰酸酯等,可使用該些環氧系樹脂中的1種或者2種以上的複合材料。
另外,聚醯亞胺只要是藉由將作為聚醯亞胺樹脂前驅物的聚醯胺酸閉環,使其硬化(醯亞胺化)而獲得的樹脂,則並無特別限定。
聚醯胺酸例如可藉由在N,N-二甲基乙醯胺中,使四羧酸二酐與二胺以等莫耳比反應而獲得為溶液。
其中,四羧酸二酐例如可列舉:均苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-聯苯四甲酸二酐、2,2-雙(2,3-二羧基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐、雙(3,4-二羧基苯基)醚二酐、雙(3,4-二羧基苯基)磺酸
二酐等。
另一方面,二胺例如可列舉:間伸苯基二胺、對伸苯基二胺、3,4'-二胺基二苯基醚、4,4'-二胺基二苯基醚、4,4'-二胺基二苯基碸、3,3'-二胺基二苯基碸、2,2-雙(4-胺基苯氧基苯基)丙烷、2,2-雙(4-胺基苯氧基苯基)六氟丙烷、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、2,4-二胺基甲苯、2,6-二胺基甲苯、二胺基二苯基甲烷、4,4'-二胺基-2,2-二甲基聯苯、2,2-雙(三氟甲基)-4,4'-二胺基聯苯等。
另外,矽酮系樹脂例如可列舉:矽酮橡膠、矽酮彈性體等。該些矽酮系樹脂是藉由使矽酮橡膠單體或者寡聚物與硬化劑反應而獲得。
矽酮橡膠單體或者寡聚物例如可列舉:包含甲基矽氧烷基、乙基矽氧烷基、苯基矽氧烷基的化合物。
另外,作為矽酮橡膠單體或者寡聚物,為了賦予光反應性,較佳為使用例如導入環氧基、乙烯醚基、丙烯酸基等官能基而成的化合物。
另外,氟系樹脂例如可列舉:由具有含氟脂肪族環結構的單體所獲得的聚合物、將具有2個以上聚合性不飽和鍵的含氟單體進行環化聚合而獲得的聚合物、將含氟系單體與自由基聚合性單體共聚合而獲得的聚合物等。
含氟脂肪族環結構例如可列舉:全氟(2,2-二甲基-1,3-二氧環戊烯)、全氟(4-甲基-1,3-二氧環戊烯)、全氟(4-甲氧基-1,3-二氧環戊烯)等。
另外,含氟單體例如可列舉:全氟(烯丙基乙烯醚)、
全氟(丁烯基乙烯醚)等。
另外,自由基聚合性單體例如可列舉:四氟乙烯、氯三氟乙烯、全氟(甲基乙烯醚)等。
另外,聚矽烷只要是主鏈僅包含Si原子的高分子,則可使用任意者。主鏈可為直鏈型,亦可為分支型。而且,聚矽烷中的Si原子上,除Si原子以外,鍵結有氫原子、烴基、烷氧基等有機取代基。
其中,烴基例如可列舉:可經鹵素取代的碳數1~10的脂肪族烴基、碳數6~14的芳香族烴基等。
脂肪族烴基的具體例可列舉:如甲基、乙基、丙基、丁基、己基、辛基、癸基、三氟丙基、九氟己基之類的鏈狀烴基,如環己基、甲基環己基之類的脂環式烴基等。
芳香族烴基的具體例可列舉:苯基、對甲苯基、聯苯基、蒽基等。
烷氧基可列舉碳數1~8者,具體而言可列舉甲氧基、乙氧基、苯氧基、辛氧基等。
另外,聚胺基甲酸酯只要是主鏈上包含胺基甲酸酯鍵(-O-CO-NH-)的高分子,則可使用任意者。另外,可為主鏈上包含胺基甲酸酯鍵及脲鍵(-NH-CO-NH-、-NH-CO-N=、或者-NH-CO-N<)的胺基甲酸酯-脲共聚物等。
此外,芯層13的各部的折射率是根據各部的聚合物915的折射率與單體的折射率的相對大小關係及其存在比率來決定,因此可根據所使用的單體的種類來適當調整聚
合物915的折射率。
例如,為了獲得具有比較高的折射率的聚合物915,通常選擇分子結構中具有芳香族環(芳香族基)、氮原子、溴原子或氯原子的單體,來合成(聚合)聚合物915。另一方面,為了獲得具有比較低的折射率的聚合物915,通常選擇分子結構中具有烷基、氟原子或醚結構(醚基)的單體,來合成(聚合)聚合物915。
具有比較高的折射率的降冰片烯系樹脂較佳為包含芳烷基降冰片烯的重複單元的樹脂。該降冰片烯系樹脂具有特別高的折射率。
芳烷基降冰片烯的重複單元所具有的芳烷基(芳基烷基)例如可列舉:苄基、苯基乙基、苯基丙基、苯基丁基、萘基乙基、萘基丙基、茀基乙基、茀基丙基等,特佳為苄基或苯基乙基。具有該重複單元的降冰片烯系樹脂由於具有極高的折射率,故而較佳。
另外,如上所述的聚合物915較佳為具有自主鏈上分支,且藉由活性放射線的照射,其分子結構的至少一部分可自主鏈上脫離的脫離性基(脫離性側基(pendant group))。即,藉由脫離性基的脫離,聚合物915的折射率降低,因此聚合物915可根據活性放射線的照射的有無而形成折射率差。
此種具有脫離性基的聚合物915例如可列舉分子結構中具有-O-結構、-Si-芳基結構以及-O-Si-結構中的至少1者的聚合物。該脫離性基藉由陽離子的作用而比較容易脫
離。
其中,藉由脫離而使樹脂的折射率產生降低的脫離性基較佳為-Si-二苯基結構以及-O-Si-二苯基結構的至少一者。
此處,側鏈上具有脫離性基的聚合物915例如可列舉:環己烯、環辛烯等單環體單體的聚合物,降冰片烯、降冰片二烯(norbornadiene)、二環戊二烯、二氫二環戊二烯、四環十二烯、三環戊二烯、二氫三環戊二烯、四環戊二烯、二氫四環戊二烯等多環體單體的聚合物等環狀烯烴系樹脂。該些聚合物中較佳為使用選自多環體單體的聚合物中的1種以上環狀烯烴系樹脂。藉此,可提高樹脂的耐熱性。
此外,聚合形態可應用無規聚合、嵌段聚合等公知的形態。例如作為降冰片烯型單體的聚合的具體例,降冰片烯型單體的(共)聚合物、降冰片烯型單體與α-烯烴類等可共聚合的其他單體的共聚物、以及該些共聚物的氫化物等符合具體例。該些環狀烯烴系樹脂可利用公知的聚合法來製造,該聚合方法中有加成聚合法及開環聚合法,上述中較佳為以加成聚合法所獲得的環狀烯烴系樹脂(特別是降冰片烯系樹脂)(即,降冰片烯系化合物的加成聚合物)。藉此,透明性、耐熱性以及可撓性優異。
進而,側鏈上具有脫離性基的降冰片烯系樹脂例如可列舉式(8)所表示的降冰片烯系樹脂中,X1為氧原子、X2為矽原子且Ar為苯基的樹脂。
另外,式(3)中,有在烷氧基矽烷基的Si-O-X3的部分脫離的情況。
另外,例如於使用式(9)的降冰片烯系樹脂的情況,推測為利用由光酸產生劑(表述為PAG(Photo Acid Generator))產生的酸,以如下方式進行反應。此外,此處,僅表示脫離性基的部分,另外,以i=1的情況進行說明。
進而,除了式(9)的結構以外,亦可為側鏈上具有環氧基的降冰片烯系樹脂。藉由使用此種降冰片烯系樹脂,具有可形成對披覆層11、12或基材的密著性優異的芯層13的效果。
具體例可列舉如下所述的例子。
[化16]
(式(31)中,p7/(q7+r2)為20以下。)
式(31)所示的化合物例如可藉由將己基降冰片烯、及二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷(側鏈上包含-CH2-O-Si(CH3)(Ph)2的降冰片烯)以及環氧基降冰片烯溶解於甲苯中,將Ni化合物用於觸媒來進行溶液聚合而獲得。
另一方面,其他的脫離性基例如可列舉末端具有苯乙酮(acetophenone)結構的取代基。該脫離性基藉由自由基的作用而比較容易脫離。
上述脫離性基的含量並無特別限定,較佳為上述側鏈上具有脫離性基的聚合物915中的10重量%~80重量%,特佳為20重量%~60重量%。若含量在上述範圍內,則可撓性與折射率調變功能(使折射率差變化的效果)的並存性特別優異。
例如,藉由增多脫離性基的含量,可擴張使折射率變化的寬度。
(添加劑)
添加劑920包含單體以及聚合起始劑。
((單體))
單體為如下化合物:藉由後述活性放射線的照射,在活性放射線的照射區域反應而形成反應物,與此同時單體擴散移動,藉此於層910中可使照射區域與未照射區域之間產生折射率差。
單體的反應物可列舉:單體在聚合物915中聚合而形成的聚合物(polymer)、單體將聚合物915彼此交聯而成的交聯結構、以及單體於聚合物915中聚合而自聚合物915中分支的分支結構中的至少1種。
但,照射區域與未照射區域之間產生的折射率差是基於聚合物915的折射率與單體的折射率的差而產生,因此添加劑920中所含的單體是考慮到與聚合物915的折射率的大小關係來選擇。
具體而言,層910中,於期望照射區域的折射率提高的情況,將具有比較低的折射率的聚合物915、與相對於該聚合物915而具有高折射率的單體組合使用。另一方面,於期望照射區域的折射率降低的情況,將具有比較高的折射率的聚合物915、與相對於該聚合物915而具有低折射率的單體組合使用。
此外,所謂折射率「高」或者「低」,並非是指折射率的絕對值,而是指某材料彼此的相對關係。
而且,於藉由單體的反應(反應物的生成),層910中照射區域的折射率降低的情況,該部分形成折射率分布
W的極小值,於照射區域的折射率上升的情況,該部分構成折射率分布的極大值。
此外,單體較佳為具有與聚合物915的相容性,且與聚合物915的折射率差為0.01以上的單體。
此種單體只要是具有可聚合的部位的化合物即可,雖然並無特別限定,但是例如可列舉:降冰片烯系單體、丙烯酸(甲基丙烯酸)系單體、環氧系單體、氧雜環丁烷系單體、乙烯醚系單體、苯乙烯系單體等,可使用該些單體中的1種或者將2種以上組合使用。
該些單體中,單體較佳為使用具有氧雜環丁基或者環氧基等環狀醚基的單體或者寡聚物、或者降冰片烯系單體。藉由使用具有環狀醚基的單體或者寡聚物,容易產生環狀醚基的開環,因此獲得可快速反應的單體。另外,藉由使用降冰片烯系單體,而獲得光傳送性能優異、且耐熱性以及柔軟性優異的芯層13(光導波管1)。
其中,具有環狀醚基的單體的分子量(重量平均分子量)或者寡聚物的分子量(重量平均分子量)分別較佳為100以上400以下。
具有氧雜環丁基的單體、具有氧雜環丁基的寡聚物較佳為選自下述式(11)~式(20)的組群中的化合物。藉由使用該些化合物,具有波長850nm附近的透明性優異,可使可撓性與耐熱性並存的優點。另外,可將該些化合物單獨使用,亦可混合使用。
[化17]
(式(18)中,n為0以上、3以下。)
如上所述的單體以及寡聚物中,就確保與聚合物915的折射率差的觀點而言,較佳為使用式(13)、式(15)、式(16)、式(17)、式(20)所表示的化合物。
進而,若考慮到具有與聚合物915的樹脂的折射率差的方面、分子量小且單體的運動性高的方面、單體不容易揮發的方面,則特佳為使用式(20)、式(15)所表示的化合物。
另外,具有氧雜環丁基的化合物可使用以下的式(32)、式(33)所表示的化合物。式(32)所表示的化合物可使用東亞合成製造的商品名TESOX等,式(33)所表示的化合物可使用東亞合成製造的商品名OX-SQ等。
[化28]
(式(33)中,n為1或者2。)
另外,具有環氧基的單體、具有環氧基的寡聚物例如可列舉如下所述的化合物。該具有環氧基的單體、寡聚物是在酸的存在下藉由開環而聚合。
具有環氧基的單體、具有環氧基的寡聚物可使用以下的式(34)~式(39)所表示的化合物。其中,就環氧環的應變能大且反應性優異的觀點而言,較佳為式(36)~式(39)所表示的脂環式環氧單體。
此外,式(34)所表示的化合物為環氧基降冰片烯,此種化合物例如可使用Promerus公司製造的EpNB。式(35)所表示的化合物為γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷。該化合物例如可使用Dow Corning Toray Silicone公司製造的Z-6040。另外,式(36)所表示的化合物為2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷。該化合物例如可使用東京化成製造的E0327。
進而,式(37)所表示的化合物為3,4-環氧環己烯甲酸-3',4'-環氧環己烯基羧酸酯,該化合物例如可使用Daicel化學公司製造的Celloxide 2021P。另外,式(38)所表示的化合物為1,2-環氧-4-乙烯基環己烷,該化合物例如可使用Daicel化學公司製造的Celloxide 2000。
進而,式(39)所表示的化合物為1,2:8,9-二環氧檸檬烯,該化合物例如可使用(Daicel化學公司製造的Celloxide 3000)。
[化32]
進而,單體可將具有氧雜環丁基的單體、具有氧雜環丁基的寡聚物與具有環氧基的單體、具有環氧基的寡聚物併用。
具有氧雜環丁基的單體、具有氧雜環丁基的寡聚物雖開始聚合的開始反應慢,但生長反應快。與此相對,具有環氧基的單體、具有環氧基的寡聚物雖開始聚合的開始反應快,但生長反應慢。因此,藉由將具有氧雜環丁基的單體、具有氧雜環丁基的寡聚物與具有環氧基的單體、具有環氧基的寡聚物併用,則在照射光時,可使光照射部分與未照射部分的折射率差確實地產生。
具體而言,若將式(20)所表示的單體作為「第1單體」,且將包含上述成分B的單體作為「第2單體」,則較佳為將第1單體與第2單體併用,當將其併用比例以(第2單體的重量)/(第1單體的重量)來規定時,較佳為0.1~1左右,更佳為0.1~0.6左右。若併用比例在上述範圍內,則單體的反應性的速度與光導波管1的耐熱性的平衡提高。
此外,相當於第2單體的單體中,可列舉與式(20)所表示的單體不同的具有氧雜環丁基的單體或具有乙烯醚基的單體。該些單體中,較佳為使用環氧化合物(特別是脂環式環氧化合物)以及2官能的氧雜環丁烷化合物(具有2個氧雜環丁基的單體)的至少1種。藉由使用該些第2單體,可使第1單體與聚合物915的反應性提高,由此可保持透明性,並且提高導波管的耐熱性。
此種第2單體的具體例可列舉:上述式(15)的化合物、上述式(12)的化合物、上述式(11)的化合物、上述式(18)的化合物、上述式(19)的化合物、上述式(34)~式(39)的化合物。
另外,所謂降冰片烯系單體,是指包含至少1個下述結構式A所示的降冰片烯骨架的單體的總稱,例如可列舉下述結構式C所表示的化合物。
[化35]
[式中,a表示單鍵或者雙鍵,R12~R15分別獨立地表示氫原子、經取代或未經取代的烴基、或者官能取代基,m表示0~5的整數;其中,於a為雙鍵的情況,R12及R13的任一者、R14及R15的任一者不存在。]
未經取代的烴基(hydrocarbyl)例如可列舉:直鏈狀或者分支狀的碳數1~10(C1~C10)的烷基、直鏈狀或者分支狀的碳數2~10(C2~C10)的烯基、直鏈狀或者分支狀的碳數2~10(C2~C10)的炔基、碳數4~12(C4~C12)的環烷基、碳數4~12(C4~C12)的環烯基、碳數6~12(C6~C12)的芳基、碳數7~24(C7~C24)的芳烷基(芳基烷基)等,此外,R12及R13、R14及R15亦可分別為碳數1~10(C1~C10)的亞烷基。
此外,上述以外的單體,例如丙烯酸(甲基丙烯酸)系單體可列舉:丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸醯胺、甲基丙烯酸醯胺、丙烯腈等,可使用該些單體中的1種或者將2種以上組合使用。
具體而言,可列舉:(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸2-丁氧基乙酯等。
另外,乙烯醚系單體例如可列舉:甲基乙烯醚、乙基乙烯醚、正丙基乙烯醚、異丙基乙烯醚、正丁基乙烯醚、異丁基乙烯醚、第三丁基乙烯醚、正戊基乙烯醚、正己基乙烯醚、正辛基乙烯醚、正十二烷基乙烯醚、2-乙基己基乙烯醚、環己基乙烯醚等烷基乙烯醚類或者環烷基乙烯醚類,可使用該些單體中的1種或者將2種以上組合使用。
另外,苯乙烯系單體例如可列舉苯乙烯、二乙烯基苯等,可使用該些單體中的1種或者將2種組合使用。
此外,該些單體與上述聚合物915的組合並無特別限定,可為任意組合。
另外,單體的至少一部分可如上所述形成寡聚物。
該些單體的添加量相對於聚合物100重量份,較佳為1重量份以上50重量份以下,更佳為2重量份以上20重量份以下。藉此,具有可調變芯層/披覆層間的折射率,可實現可撓性與耐熱性的並存的效果。
((聚合起始劑))
聚合起始劑是伴隨活性放射線的照射而作用於單體,來促進單體的反應,是考慮到單體的反應性而視需要添加。
所使用的聚合起始劑是根據單體的聚合反應或者交聯反應的種類來適當選擇。例如,對於丙烯酸(甲基丙烯酸)系單體、苯乙烯系單體較佳為主要使用自由基聚合起始劑,對於環氧系單體、氧雜環丁烷系單體、乙烯醚系單體較佳為主要使用陽離子聚合起始劑。
自由基聚合起始劑例如可列舉:二苯甲酮類、苯乙酮類等。
另一方面,陽離子聚合起始劑例如可列舉:如重氮鎓鹽之類的路易斯酸(Lewis acid)產生型的聚合起始劑,如錪鹽、鋶鹽之類的布忍斯特酸(Bronsted acid)產生型的聚合起始劑等。
特別是於使用具有環狀醚基的單體作為單體的情況,較佳為使用如下所述的陽離子聚合起始劑(光酸產生劑)。
例如,三苯基鋶三氟甲磺酸鹽、三(4-第三丁基苯基)鋶-三氟甲磺酸鹽等鋶鹽類,對硝基苯基重氮鎓六氟磷酸鹽等重氮鎓鹽類,銨鹽類,鏻鹽類,二苯基錪三氟甲磺酸鹽、(三異丙苯基)錪-四(五氟苯基)硼酸鹽等錪鹽類,醌二疊氮化物(quinone diazide)類,雙(苯基磺醯基)重氮甲烷等重氮甲烷類,1-苯基-1-(4-甲基苯基)磺醯氧基-1-苯甲醯基甲烷、N-羥基萘二甲醯亞胺-三氟甲磺酸鹽等磺酸酯類,二苯基二碸等二碸類,三(2,4,6-三氯甲基)-均三嗪、2-(3.4-亞甲基二氧苯基)-4,6-雙-(三氯甲基)-均三嗪等三嗪類等化合物作為光酸產生劑來使用。此外,該些光酸產生劑可單獨使用或者組合多種來使用。
聚合起始劑的含量相對於聚合物100重量份,較佳為0.01重量份以上0.3重量份以下,更佳為0.02重量份以上0.2重量份以下。藉此,具有反應性提高的效果。
此外,於單體的反應性明顯高的情況,可省略聚合起始劑的添加。
另外,添加劑920除了包含單體或聚合起始劑以外,亦可包含增感劑等。
其中,增感劑具有增大聚合起始劑對光的感度,使聚合起始劑的活性化(反應或者分解)所需要的時間或能量減少的功能,或使光的波長變化為適合於聚合起始劑的活性化的波長的功能。
此種增感劑是根據聚合起始劑的感度或增感劑的吸收的峰值波長來適當選擇,並無特別限定,例如可列舉:如9,10-二丁氧基蒽(CAS編號為第76275-14-4號)之類的蒽類、氧葱酮類(xanthones)、蒽醌類(anthraquinones)、菲類(phenanthrenes)、屈類(chrysenes)、苯并芘類(benzpyrenes)、丙二烯合茀類(fluoranthenes)、紅螢烯類(rubrenes)、芘類(pyrenes)、陰丹士林類(indanthrenes)、噻噸-9-酮類(thioxanthen-9-ones)等,可將該些增感劑單獨使用或者作為混合物來使用。
增感劑的具體例例如可列舉:2-異丙基-9H-噻噸-9-酮、4-異丙基-9H-噻噸-9-酮、1-氯-4-丙氧基噻噸酮、吩噻嗪(phenothiazine)或者它們的混合物。
增感劑的含量在芯層形成用組成物900中,較佳為
0.01重量%以上,更佳為0.5重量%以上,尤佳為1重量%以上。此外,上限值較佳為5重量%以下。
此外,除此以外,添加劑920亦可包含:觸媒前驅物、助觸媒、抗氧化劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、矽烷偶合劑、塗面改良劑、熱聚合抑制劑、調平劑、界面活性劑、著色劑、保存穩定劑、塑化劑、潤滑劑、填料、無機粒子、抗老化劑、潤濕性改良劑、抗靜電劑等。
包含如上所述的聚合物915及添加劑920的層910是藉由在聚合物915中均等分散的添加劑920的作用而具有規定的折射率。
[2]其次,準備形成有開口(窗)9351的遮罩(遮蔽)935,隔著該遮罩935而對層910照射活性放射線930(參照圖9)。
以下,以使用具有低於聚合物915的折射率者作為單體的情況為一例進行說明。
即,此處所示的例子中,活性放射線930的照射區域925主要成為側面披覆部15。
因此,此處所示的例子中,於遮罩935上主要形成相當於應形成的側面披覆部15的圖案的開口(窗)9351。該開口9351形成所照射的活性放射線930穿透的穿透部。此外,芯部14或側面披覆部15的圖案是基於根據活性放射線930的照射而形成的折射率分布W來決定,因此開口9351的圖案與側面披覆部15的圖案並不完全一致,亦存在上述兩圖案產生少許偏差的情況。
遮罩935可為預先形成(另行形成)的遮罩(例如板狀的遮罩),亦可為於層910上利用例如氣相成膜法或塗佈法而形成的遮罩。
作為遮罩935而較佳的例子可列舉:以石英玻璃或PET基材等製作的光罩、模板遮罩、利用氣相成膜法(蒸鍍、濺鍍等)形成的金屬薄膜等,該些遮罩中特佳為使用光罩或模板遮罩。其原因在於,不僅可精度良好地形成微細的圖案,並且容易操作,對生產性的提高有利。
另外,圖9中,遮罩935的開口(窗)9351是表示沿著活性放射線930的照射區域925的圖案而部分地去除遮罩者,但於使用上述以石英玻璃或PET基材等製作的光罩的情況,亦可使用在該光罩上設置有包括例如鉻等金屬的遮蔽材料的活性放射線930的遮蔽部者。該遮罩中,遮蔽部以外的部分成為上述窗(穿透部)。
所使用的活性放射線930只要是可對聚合起始劑產生光化學反應(變化)者、以及可使聚合物915中所含的脫離性基脫離者即可,例如除了可見光、紫外光、紅外光、雷射光以外,亦可使用電子束或X射線等。
該些活性放射線中,活性放射線930是根據聚合起始劑或脫離性基的種類來適當選擇,於含有增感劑的情況是根據增感劑的種類等來適當選擇,並無特別限定,較佳為在波長200nm~450nm的範圍內具有峰值波長的活性放射線。藉此,不僅比較容易使聚合起始劑活性化,並且可使脫離性基比較容易脫離。
另外,活性放射線930的照射量較佳為0.1J/cm2~9J/cm2左右,更佳為0.2J/cm2~6J/cm2左右,尤佳為0.2J/cm2~3J/cm2左右。
若隔著遮罩935對層910照射活性放射線930,則在照射區域925中聚合起始劑被活性化。藉此,於照射區域925中單體聚合。若單體聚合,則照射區域925中的單體的量減少,因此與此對應未照射區域940中的單體擴散移動至照射區域925。如上所述,聚合物915與單體是以相互產生折射率差的方式適當選擇,因此隨著單體的擴散移動而在照射區域925與未照射區域940之間產生折射率差。
圖13(a)以及圖13(b)是用以對在照射區域925與未照射區域940之間產生折射率差的情況進行說明的圖,是表示當取層910的橫截面的位置為橫軸,且取橫截面的折射率為縱軸時的折射率分布的圖。
本實施形態中,由於使用折射率小於聚合物915者作為單體,故而隨著單體的擴散移動,未照射區域940的折射率提高,並且照射區域925的折射率降低(參照圖13(a))。
一般認為,在照射區域925中單體被消耗,與此對應而形成的單體的濃度梯度引起單體的擴散移動。因此,未照射區域940整體的單體並非一齊朝向照射區域925,而是自接近照射區域925的部分起緩緩開始移動,亦發生自未照射區域940的中央部向外側的單體移動以對其補充。其結果為,如圖13(a)所示,夾著照射區域925與未照
射區域940的邊界而於未照射區域940側形成高折射率部H,且於照射區域925側形成低折射率部L。該些高折射率部H以及低折射率部L分別是伴隨如上所述的單體擴散移動而形成,因此必然是以平滑的曲線構成。具體而言,高折射率部H形成例如向上凸起的大致U字狀,低折射率部L形成例如向下凸起的大致U字狀。
此外,如上所述的單體聚合而成的聚合物的折射率是與聚合前的單體的折射率大致相同(折射率差為0~0.001左右),因此照射區域925中,隨著單體的聚合進行,根據單體的量以及來自單體的物質的量,折射率不斷降低。因此,藉由適當調整相對於聚合物的單體的量或者聚合起始劑的量等,可控制折射率分布W的形狀。
另一方面,未照射區域940中,聚合起始劑未被活性化,因此單體未聚合。
另外,照射區域925中,隨著單體的聚合進行,單體的擴散移動的容易性緩緩降低。藉此,照射區域925中,越接近未照射區域940,自然而然單體的濃度越提高,折射率的降低量越變大。其結果為,形成於照射區域925的低折射率部L的分布形狀容易變得左右不對稱,未照射區域940側的梯度變得更急峻。藉此,形成本發明的光導波管所具有的折射率分布W。
另外,聚合物915較佳為如上所述具有脫離性基。該脫離性基隨著活性放射線930的照射而脫離,使聚合物915的折射率降低。因此,若對照射區域925照射活性放射線
930,則於上述單體的擴散移動開始的同時,脫離性基自聚合物915上脫離,照射區域925的折射率自照射前降低(參照圖13(b))。
該折射率的降低是在照射區域925整體一律地產生,因此上述高折射率部H與低折射率部L的折射率差被更擴大。其結果為,獲得圖13(b)所示的折射率分布W。此外,圖13(a)中的折射率的變化、及圖13(b)中的折射率的變化大致同時產生。由於此種折射率變化,該折射率差進一步擴大。
此外,藉由調整活性放射線930的照射量,可控制所形成的折射率差以及折射率分布的形狀,例如,藉由增加照射量,可擴大折射率差。另外,亦可於活性放射線930的照射前使層910乾燥,亦可藉由調整此時的乾燥的程度來控制折射率分布的形狀。例如,藉由增大乾燥的程度,可抑制單體的擴散移動量。
繼而,對層910實施加熱處理。該加熱處理中,經光照射的照射區域925中的單體進一步聚合。另一方面,該加熱步驟中,未照射區域940的單體揮發。藉此,未照射區域940中,單體進一步減少,折射率提高,成為接近聚合物915的折射率。
該加熱處理中的加熱溫度並無特別限定,較佳為30℃~180℃左右,更佳為40℃~160℃左右。
另外,加熱時間較佳為以照射區域925的單體的聚合反應大致完畢的方式設定,具體而言,較佳為0.1小時~2
小時左右,更佳為0.1小時~1小時左右。
此外,該加熱處理只要視需要進行即可,可省略。
以如上所述的原理,獲得具有折射率分布W的芯層13(參照圖10)。
折射率分布W中存在低折射率部L所轉化的極小值Ws1、Ws2、Ws3、Ws4(參照圖4(b)),該些極小值位於芯部14與側面披覆部15的界面。
此外,折射率分布W與芯層13中的來自單體的結構體濃度具有固定的相關關係。因此,藉由測定該來自單體的結構體的濃度,可間接特定出光導波管1所具有的折射率分布W。
結構體的濃度的測定例如可使用傳立葉轉換紅外光譜儀(Fourier Transform-Infrared Spectroscopy,FT-IR)、飛行時間二次離子質譜儀(Time of Flight-Secondary Ion Mass Spectrometry,TOF-SIMS)的線分析、面分析等來進行。
另外,由於上述光導波管1的出射光的強度分布P與該折射率分布W具有固定的相關關係,故而亦可藉由利用該相關關係來間接指定折射率分布W。
另外,例如可利用以下方法來直接測定:(1)使用干涉顯微鏡(雙光束干涉顯微鏡(dual-beam interference microscope))來觀測依存於折射率的干涉條紋,根據該干涉條紋來算出折射率分布的方法;及(2)折射近場法(Refracted Near Field method,RNF)。其中,折射近場法可採用例如日本專利特開平5-332880號公報中記載的測
定條件。另一方面,干涉顯微鏡由於可簡便地進行折射率分布的測定,故而較佳使用。
以下,對使用干涉顯微鏡的折射率分布的測定次序的一例進行說明。首先,在剖面方向(寬度方向)將光導波管切片,獲得光導波管片段。例如,以光導波管的長度成為200μm~300μm的方式切片。繼而,製作在以2個載玻片包圍的空間中以折射率為1.536的油填充的腔室。然後,於腔室內的空間中夾入光導波管片段而製作測定樣品部、及未放入有光導波管片段的空白樣品部。繼而,使用干涉顯微鏡,將分為2個的光分別對測定樣品部及空白樣品部照射後,將穿透光合併,藉此獲得干涉條紋照片。由於干涉條紋是伴隨光導波管片段的折射率分布(相位分布)而產生,故而藉由對所得的干涉條紋照片進行圖像解析,可獲得光導波管的寬度方向的折射率分布W。此外,當取得折射率分布W時,藉由對多個干涉條紋照片進行圖像解析,可提高折射率分布W的精度。當獲得多個干涉條紋照片時,只要藉由使干涉顯微鏡內的稜鏡移動,而使光程長度變化,獲得使干涉條紋的間隔或可形成干涉條紋的部位相互不同的照片即可。另外,當對干涉條紋照片進行圖像解析時,只要以例如2.5μm的間隔來設定解析點即可。
另外,於使用具有高於聚合物915的折射率者作為單體的情況,與上述相反,隨著單體的擴散移動,移動目的地的折射率提高,因此只要與此對應來設定照射區域925以及未照射區域940即可。
另外,於使用如雷射光般指向性高的光作為活性放射線930的情況,亦可省略遮罩935的使用。
[3]繼而,於芯層13的兩面積層披覆層11、12。藉此,獲得光導波管1。
其中,首先在支持基板952上形成披覆層11(12)(參照圖11)。
披覆層11(12)的形成方法可為以下方法中的任一種方法:塗佈包含披覆材料的清漆(披覆層形成用組成物)而使其硬化(固化)的方法、塗佈具有硬化性的單體組成物而使其硬化(固化)的方法等。
繼而,自支持基板951上剝離芯層13,將芯層13以形成有披覆層11的支持基板952、及形成有披覆層12的支持基板952夾持(參照圖12(a))。
而且,如圖12(a)中的箭頭所示,自形成有披覆層12的支持基板952的上表面側加壓,將披覆層11、12與芯層13壓接。
藉此,披覆層11、12與芯層13接合、一體化(參照圖12(b))。
繼而,自披覆層11、12上分別剝離、去除支持基板952。藉此,獲得光導波管1。
其後,視需要於光導波管1的下表面積層支持膜2,且於上表面積層覆蓋膜3。
此外,芯層13亦可並非成膜於支持基板951上,而是成膜於披覆層11上。進而,披覆層12亦可並非貼合於芯
層13上,而是於芯層13上塗佈材料而形成。
另外,上述中,已就對芯層13照射活性放射線930而形成芯部14以及側面披覆部15後,將芯層13與披覆層11、12積層的情況進行說明,但亦可在照射活性放射線930之前將芯層13與披覆層11、12積層,然後照射活性放射線930。
另外,芯層13可隔著披覆層而積層多層。於此情況下,亦由於若在照射活性放射線930之前進行積層後進行照射活性放射線930,則可對多個芯層13總括地形成芯部14以及側面披覆部15,故而可實現製造製程的簡化。進而於此情況,多個芯層13之間的芯部14的位置偏差基本上不會產生。因此,與在各芯層13上分別形成芯部14以及側面披覆部15之後進行積層的情況相比,獲得尺寸精度極高的光導波管1。此種光導波管1在與受發光元件等的光耦合時,光耦合效率特別高。
(第2製造方法)
繼而,對製造本發明的光導波管的第1實施形態的第2方法(第2製造方法)進行說明。
以下,對第2製造方法進行說明,但以與上述第1製造方法的不同點為中心進行說明,對同樣的事項省略其說明。
第2製造方法中,除了芯層形成用組成物900的組成不同以外,與第1製造方法相同。
光導波管1的第2製造方法為:[1]於支持基板951
上塗佈芯層形成用組成物900而形成液狀被膜後,將該支持基板951置於位準表上而使液狀被膜平坦化,並且使溶劑蒸發(脫溶劑)。藉此,獲得層910。[2]繼而,對層910的一部分照射活性放射線後,對層910實施加熱處理,藉此產生折射率差,獲得形成有芯部14與側面披覆部15的芯層13。[3]繼而,於芯層13的兩面積層披覆層11、12,獲得光導波管1。
以下,對各步驟依次進行說明。
[1]首先,準備芯層形成用組成物900。
第2製造方法中使用的芯層形成用組成物900含有觸媒前驅物以及助觸媒來代替聚合起始劑。
觸媒前驅物是可使單體的反應(聚合反應、交聯反應等)開始的物質,是由於藉由光的照射而活性化的助觸媒的作用,活性化溫度變化的物質。由於該活性化溫度的變化,而在光的照射區域925與未照射區域940之間,使單體的反應開始的溫度產生差異,其結果為,可僅於照射區域925中使單體反應。
觸媒前驅物(主觸媒:procatalyst)只要是伴隨活性放射線的照射而活性化溫度變化(上升或者降低)者,則可使用任意的化合物,但特佳為伴隨活性放射線的照射而活性化溫度降低者。藉此,可藉由比較低溫的加熱處理而形成芯層13(光導波管1),施加其他層所不需要的熱,可防止光導波管1的特性(光傳送性能)降低。
此種觸媒前驅物適宜使用包含下述式(Ia)及式(Ib)
所表示的化合物的至少一者(為主)的觸媒前驅物。
[化37](E(R) 3 ) 2 Pd(Q) 2 ...(Ia) [(E(R) 3 ) a Pd(Q)(LB) b ] p [WCA] r ...(Ib)
[式Ia、Ib中,分別為,E(R)3表示第15族的中性電子施予體配位子,E表示選自元素週期表的第15族中的元素,R表示包含氫原子(或者其同位素的1個)或者烴基的部位,Q表示選自羧酸酯、硫代羧酸酯以及而硫代羧酸酯中的陰離子配位子;另外,式Ib中,LB表示路易斯鹼(Lewis base),WCA表示弱配位陰離子(weakly coordinating anion),a表示1~3的整數,b表示0~2的整數,a與b的合計為1~3,p及r表示取得鈀陽離子與弱配位陰離子的電荷的平衡的數。]
依據式Ia的典型觸媒前驅物可列舉: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,但並不限定於該些觸媒前驅物。此處,Cp表示環戊基(cyclopentyl)基,Cy表示環己基。
另外,式Ib所表示的觸媒前驅物較佳為p及r分別選自1及2的整數中的化合物。
此種依據式Ib的典型觸媒前驅物可列舉Pd(OAc)2(P(Cy)3)2。此處,Cy表示環己基,Ac表示乙醯
基。
該些觸媒前驅物可使單體效率良好地進行反應(於降冰片烯系單體的情況,藉由加成聚合反應而效率良好地進行聚合反應或交聯反應等)。
另外,於活性化溫度降低的狀態(活性潛在狀態)下,觸媒前驅物較佳為其活性化溫度比本來的活性化溫度低10℃~80℃左右(較佳為10℃~50℃左右)者。藉此,可確實地產生芯部14與側面披覆部15之間的折射率差。
該觸媒前驅物較佳為包含Pd(OAc)2(P(i-Pr)3)2以及Pd(OAc)2(P(Cy)3)2中的至少一者(為主)。
助觸媒是藉由活性放射線的照射而活性化,可使上述觸媒前驅物(主觸媒)的活性化溫度(使單體產生反應的溫度)變化的物質。
該助觸媒(cocatalyst)只要是藉由活性放射線的照射,其分子結構變化(反應或者分解)而活性化的化合物,則可使用任意者,適宜使用包含藉由特定波長的活性放射線的照射而分解,產生質子或其他陽離子等陽離子、及可取代為觸媒前驅物的脫離性基的弱配位陰離子(WCA)的化合物(光起始劑)(為主)的助觸媒。
弱配位陰離子例如可列舉:四(五氟苯基)硼酸根離子(FABA-)、六氟銻酸根離子(SbF6 -)等。
作為該助觸媒(光酸產生劑或者光鹼產生劑),例如除了下述式所表示的四(五氟苯基)硼酸鹽或六氟銻酸鹽以外,可列舉:四(五氟苯基)鎵酸鹽、鋁酸鹽類、銻酸鹽類、
其他硼酸鹽類、鎵酸鹽類、碳硼烷(carborane)類、鹵碳硼烷(halocarborane)類等。
此種助觸媒的市售品例如可列舉:可從新澤西州克蘭伯里(Cranbury)的Rhodia USA公司獲取的「RHODORSIL(註冊商標,以下同樣)PHOTOINITIATOR 2074(CAS編號為第178233-72-2號)」、可從日本東京的東洋油墨製造股份有限公司獲取的「TAG-372R((二甲基(2-(2-萘基)-2-側氧乙基)鋶四(五氟苯基)硼酸鹽:CAS編號為第193957-54-9號))、可從日本東京的Midori Kagaku股份有
限公司獲取的「MPI-103(CAS編號為第87709-41-9號)」、可從日本東京的東洋油墨製造股份有限公司獲取的「TAG-371(CAS編號為第193957-53-8號)」、可從日本東京的東洋合成工業股份有限公司獲取的「TTBPS-TPFPB(三(4-第三丁基苯基)鋶四(五氟苯基)硼酸鹽)」、可從日本東京的Midori Kagaku工業股份有限公司獲取的「NAI-105(CAS編號為第85342-62-7號)」等。
此外,於使用RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074作為助觸媒的情況,後述活性放射線(光化射線)適宜使用紫外線(UV光),紫外線的照射機構適宜使用水銀燈(高壓水銀燈)。藉此,可對層910供給小於300nm的充分能量的紫外線(活性放射線),可使RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074效率良好地分解而產生上述陽離子以及WCA。
[2]
[2-1]繼而,以與第1製造方法相同的方式,隔著遮罩935對層910照射活性放射線930。
照射區域925中,助觸媒藉由活性放射線930的作用而反應(結合)或者分解,使陽離子(質子或者其他陽離子)、及弱配位陰離子(WCA)游離(產生)。
而且,該些陽離子或弱配位陰離子使照射區域925內所存在的觸媒前驅物的分子結構產生變化(分解),使其變化為活性潛在狀態(潛在性活性狀態)。
此處,所謂活性潛在狀態(或者潛在性活性狀態)的
觸媒前驅物,是指雖與本來的活性化溫度相比,活性化溫度降低,但若無溫度上升,即,於室溫程度下,則處於在照射區域925內無法產生單體反應的狀態的觸媒前驅物。
因此,於活性放射線930照射後,例如若於-40℃左右保管層910,亦不會產生單體的反應,可維持其狀態。因此,準備多個活性放射線930照射後的層910,對該些層總括地實施後述的加熱處理,藉此可獲得芯層13,便利性高。
另外,除了如上所述的觸媒前驅物的分子結構的變化以外,與第1製造方法同樣,脫離性基自聚合物915上脫離。藉此,於層910的照射區域925與未照射區域940之間產生折射率差。
[2-2]繼而,對層910實施加熱處理(第1加熱處理)。
藉此,於照射區域925內,活性潛在狀態的觸媒前驅物活性化(成為活性狀態),產生單體的反應(聚合反應或交聯反應)。
而且,若單體的反應進行,則照射區域925內的單體濃度緩緩降低。藉此,於照射區域925與未照射區域940之間,單體濃度產生差異,為了消除該差異,單體自未照射區域940擴散移動而集中於照射區域925。
其結果為,於層910上形成與第1製造方法同樣的折射率分布。
該加熱處理中的加熱溫度並無特別限定,較佳為30℃~80℃左右,更佳為40℃~60℃左右。
另外,加熱時間較佳為以照射區域925內的單體的反應大致完畢的方式設定,具體而言,較佳為0.1小時~2小時左右,更佳為0.1小時~1小時左右。
繼而,對層910實施第2加熱處理。
由此,藉由使殘存於未照射區域940以及/或者照射區域925的觸媒前驅物直接或者隨著助觸媒的活性化而活性化(成為活性狀態),從而使殘存於各區域925、940的單體進行反應。
如此,藉由使殘存於各區域925、940的單體進行反應,可實現所得芯部14以及側面披覆部15的穩定化。
該第2加熱處理中的加熱溫度只要是可使觸媒前驅物或者助觸媒活性化的溫度即可,並無特別限定,較佳為70℃~100℃左右,更佳為80℃~90℃左右。
另外,加熱時間較佳為0.5小時~2小時左右,更佳為0.5小時~1小時左右。
繼而,對層910實施第3加熱處理。
藉此,可實現所得芯層13中產生的內部應力的減少、或芯部14以及側面披覆部15的進一步穩定化。
該第3加熱處理中的加熱溫度較佳為設定為比第2加熱處理中的加熱溫度高20℃以上,具體而言,較佳為90℃~180℃左右,更佳為120℃~160℃左右。
另外,加熱時間較佳為0.5小時~2小時左右,更佳為0.5小時~1小時左右。
經過以上步驟,獲得芯層13。
此外,例如於在實施第2加熱處理或第3加熱處理之前的狀態下,在芯部14與側面披覆部15之間獲得充分的折射率差的情況等,可省略第2加熱處理以後或者第3加熱處理。
[3]繼而,以與第1製造方法相同的方式,在芯層13的兩面積層披覆層11、12。藉此,獲得光導波管1。
(第3製造方法)
繼而,對製造本發明的光導波管的第2實施形態的方法(第3製造方法)進行說明。
圖14(a)以及圖14(b)分別是用以對圖5所示的光導波管1的製造方法(第3製造方法)進行說明的圖。此外,以下說明中,將圖14(a)以及圖14(b)中的上側稱為「上」,將下側稱為「下」。
以下,對第3製造方法進行說明,但以與上述第1製造方法的不同點為中心進行說明,對同樣的事項省略其說明。
第3製造方法中,除了包含聚合物915、添加劑920等的層910的形成方法不同以外,與第1製造方法同樣。
光導波管1的第3製造方法為:[1]於支持基板951上,將2種光導波管形成用組成物901、902(第1組成物以及第2組成物)擠出成形為層狀而獲得層910。[2]繼而,對層910的一部分照射活性放射線後,對層910實施加熱處理,藉此產生折射率差,獲得形成有芯部14與側面披覆部15的芯層13,並且獲得光導波管1。
以下,對各步驟依次進行說明。
[1]首先,準備光導波管形成用組成物901、902。
光導波管形成用組成物901、902分別包含聚合物915、及添加劑920(本實施形態中,至少包含單體),但其組成不同。
2種組成物中,光導波管形成用組成物901是用以主要形成芯層13的材料,是與上述芯層形成用組成物900相同的材料。
另一方面,光導波管形成用組成物902是用以主要形成披覆層11、121、122的材料,包含折射率低於光導波管形成用組成物901的材料。
光導波管形成用組成物901與光導波管形成用組成物902的折射率差可藉由設定各自所含的聚合物915的組成、單體的組成、聚合物915與單體的存在比率等來適當調整。
例如,於單體的折射率低於聚合物915的情況,組成物中的單體的含有率是光導波管形成用組成物902變得高於光導波管形成用組成物901。另一方面,於單體的折射率高於聚合物915的情況,組成物中的單體的含有率是光導波管形成用組成物901變得高於光導波管形成用組成物902。換言之,根據聚合物915或單體的各折射率,來適當選擇各光導波管形成用組成物901、902中的聚合物915以及添加劑920的組成。
另外,光導波管形成用組成物901以及光導波管形成
用組成物902中,較佳為以單體的含有率成為相互大致相等的方式來設定組成。若以上述方式設定,則於光導波管形成用組成物901與光導波管形成用組成物902之間,單體的含有率的差異變小,故而由此引起的單體的擴散移動得到抑制。單體的擴散移動如上所述在折射率差的形成中有用,但亦存在無法避免向不期望的方向移動的情況。另外,利用後述的多色擠出成形法,可形成層910的厚度方向的折射率分布,因此至少於厚度方向上單體的擴散移動得到抑制亦無妨,但較佳為厚度方向的未預料的單體的擴散移動得到抑制。藉由抑制未預料的單體的擴散移動,最終可確實地製造具有目標形狀的折射率分布T的光導波管1。
此外,於使單體的含有率大致相等的情況,只要在光導波管形成用組成物901與光導波管形成用組成物902之間,使聚合物915或者單體的條件不同即可。具體而言,除了在光導波管形成用組成物901與光導波管形成用組成物902中使所使用的聚合物915的組成不同以外,即便為相同的組成,亦只要使分子量或聚合度不同即可。藉由使用相同組成的組成物,相互的相容性提高,因此組成物彼此變得容易混合。藉此,可提高折射率分布T的連續性。
另外,於使用不同組成的聚合物的情況,聚合物915的基本組成雖相同,但亦可改變脫離性基(反應介質)的有無。例如較佳為,光導波管形成用組成物901所含有的聚合物915包含脫離性基,另一方面,光導波管形成用組
成物902所含有的聚合物915不包含脫離性基。藉此,僅於芯層13中產生脫離性基的脫離,在層內形成折射率差,並且在披覆層11、121、122中不產生脫離性基的脫離,因此在層內折射率並不變化,可使披覆層11、121、122的折射率比較均勻。此外,於此情況,光導波管形成用組成物901與光導波管形成用組成物902的兩者中可省略添加劑920(單體、聚合起始劑等)的添加。
另一方面,於至少光導波管形成用組成物901中的上述添加劑920包含單體的情況,各光導波管形成用組成物901、902所含有的聚合物915可未必包含脫離性基。
另外,光導波管形成用組成物901與光導波管形成用組成物902之間,所包含的單體可為相同的組成,亦可為不同的組成。此外,藉由使用相同組成的組成物,相互的單體的擴散移動確實地產生,因此可使上述折射率分布T更明確化。其結果為,獲得特性優異的光導波管1。
另外,亦可使光導波管形成用組成物901包含單體,另一方面,光導波管形成用組成物902不包含單體。於此情況,各披覆層11、12中,並不產生層內的單體的擴散移動,因此可使各披覆層11、121、122的層內的折射率均勻。
另外,亦可使所使用的單體的組成,即折射率不同。若如上所述,則在光導波管形成用組成物901與光導波管形成用組成物902中使單體的含有率大致相等,且一邊抑制單體的擴散移動,一邊可於兩者之間形成折射率差。
另外,可使光導波管形成用組成物901中的添加劑920
包含聚合起始劑,另一方面,光導波管形成用組成物902中的添加劑920不包含聚合起始劑。於此情況,僅於芯層13中,在層內單體的聚合反應得到促進,披覆層11、121、122中單體的聚合反應並未得到促進。因此,披覆層11、121、122中折射率的變化得到抑制,可使層內的折射率比較均勻。
其中,關於聚合起始劑的添加,並不限定於上述情況,亦可為光導波管形成用組成物901與光導波管形成用組成物902的兩者均包含聚合起始劑。於此情況,亦由於在披覆層11、121、122中較佳為儘可能抑制單體的聚合反應,故而只要使光導波管形成用組成物901與光導波管形成用組成物902中所含的聚合起始劑的種類或添加量不同即可。具體而言,例如,只要使用對活性放射線930的波長而言反應性高的聚合起始劑作為光導波管形成用組成物901中所含的聚合起始劑,且使用對活性放射線930的波長而言反應性低的聚合起始劑作為光導波管形成用組成物902中所含的聚合起始劑即可。另外,於使用相同種類的聚合起始劑的情況,只要與光導波管形成用組成物901相比,減少對光導波管形成用組成物902的添加量即可。
進而,亦可使用光酸產生劑作為光導波管形成用組成物901中所含的聚合起始劑,且使用熱酸產生劑作為光導波管形成用組成物902中所含的聚合起始劑。藉此,伴隨活性放射線930的照射而主要僅於芯層13的層內促進單體的聚合反應,來形成折射率分布W,另一方面,披覆層11、
121、122中單體的聚合反應並未得到促進。形成折射率分布W後,藉由對層910加熱,則此次披覆層11、121、122中單體的聚合反應得到促進。其結果為,層910中,厚度方向的折射率分布T被固定。
熱酸產生劑例如可列舉:如三苯基鋶三氟甲磺酸、三苯基鋶九氟丁磺酸之類的鋶鹽型化合物,如二苯基錪三氟甲磺酸、二苯基錪九氟丁磺酸之類的錪鹽型化合物,如五苯基鏻三氟甲磺酸、五苯基鏻九氟丁磺酸之類的鏻鹽型化合物等。
繼而,於支持基板951上,利用多色擠出成形法將光導波管形成用組成物901、902成形為層狀。
多色擠出成形法中,藉由在擠出5層光導波管形成用組成物901的同時,於該些各層之間分別擠出光導波管形成用組成物902,而總括地形成積層9層而成的多色成形體914。具體而言,多色成形體914中,由於光導波管形成用組成物901、902、901、902、901、902、901、902、901自下方起以該順序分別擠出為層狀,故而在組成物彼此的邊界,光導波管形成用組成物901與光導波管形成用組成物902略微混濁。因此,在組成物彼此的邊界附近中,光導波管形成用組成物901的一部分與光導波管形成用組成物902的一部分混合,沿著厚度方向而形成混合比率連續變化的區域。其結果為,多色成形體914成為在光導波管形成用組成物901所擠出的位置,折射率高,且在光導波管形成用組成物902所擠出的位置,折射率低,且在該
些位置之間折射率連續變化的層。
此外,藉由使各層中所擠出的光導波管形成用組成物901、902的量不同,可自由地調整層910中的厚度方向的折射率分布T的形狀。
而且,使所得多色成形體914中的溶劑蒸發(脫溶劑),獲得層910(參照圖14(b))。
所得的層910成為自下方起以如下順序積層有披覆層11、芯層131、披覆層121、芯層132、披覆層122的積層體,於厚度方向上具有折射率分布T。
所得的層910中,聚合物(基質)915實質上是均等且隨機地存在,添加劑920是實質上均等且隨機地分散於聚合物915中。藉此,層910中實質上均等且隨機地分散有添加劑920。
層910的平均厚度是根據應形成的光導波管1的厚度來適當設定,並無特別限定,較佳為10μm~500μm左右,更佳為20μm~300μm左右。
但,用以獲得此種層910的多色成形體914是使用如下所述的模塗佈機(多色擠出成形裝置)800來製造。此外,為了避免圖變得複雜,以下說明中,利用以擠出成形的層數變少的方式簡化的圖來說明。
圖15是表示獲得多色成形體914的模塗佈機的立體圖,圖16是將模塗佈機的一部分放大而表示的縱剖面圖。
模塗佈機800如圖15所示,具有包括上模唇部811、及設置於其下方的下模唇部812的模頭810。
上模唇部811以及下模唇部812分別以長條的塊狀體構成,並且相互重合。於相接面形成有空洞的歧管820。歧管820的寬度是以越靠模頭810的右側越擴大的方式連續地擴張。另一方面,歧管820的厚度是以越靠近模頭810的右側越變小的方式連續地縮小。而且,於歧管820的右端,空洞的寬度成為最大且厚度成為最小,形成狹縫821。
該模頭810可將自歧管820的左側供給的光導波管形成用組成物901、902一邊自狹縫821成形於右側一邊擠出。即,根據狹縫821的形狀來決定多色成形體914的寬度以及厚度。
於模頭810的左側設置有混合單元830。混合單元830是將用以分別供給光導波管形成用組成物901、902至模頭810的2系統的配管組合而構成,具有將光導波管形成用組成物901供給至模頭810的第1供給管831、及將光導波管形成用組成物902供給至模頭810的第2供給管832。
另外,由第1供給管831以及第2供給管832所供給的光導波管形成用組成物901、902在擔負與模頭810的連接的連接部835中合流,供給至模頭810的歧管820中。此外,第2供給管832在中途分支為上下2個,分別連接於連接部835的上層部以及下層部。另一方面,第1供給管831連接於連接部835的中層部。即,連接部835中,將包含光導波管形成用組成物901的1層流動以包含光導波管形成用組成物902的上下2層流動夾入的方式合流。即,模塗佈機800可形成自下方起積層光導波管形成用組
成物902、901、902的3層而成的多色成形體914。
另外,混合單元830具有設置於第1供給管831與第2供給管832的合流地點的多個銷836。該些銷836形成長條的圓柱狀,配置成其軸與第1供給管831以及第2供給管832的延伸方向大致正交。另外,圖16中,該些銷836於連接部835的上層部與中層部之間、以及下層部與中層部之間分別設置有3根。此外,銷836的根數並無特別限定,較佳為設為2根以上,更佳為設為3根~10根左右。另外,銷836只要可使光導波管形成用組成物901、902間產生紊流,則亦可由其他的結構物(例如,網眼、沖孔金屬(punching metal)等)來代替。
於模頭810的右側設置有搬送經多色擠出成形的多色成形體914的搬送部840。搬送部840具有輥841、及沿著輥841而移動的搬送膜842。搬送膜842是藉由輥841的旋轉而自圖15的下方起向右側搬送,但此時,於輥841上積層多色成形體914。藉此,可保持多色成形體914的形狀,並且向右側搬送。
繼而,對模塗佈機800的動作進行說明。
若向混合單元830中同時供給光導波管形成用組成物901、902,則於連接部835中形成3層的層流。當於連接部835中光導波管形成用組成物901、902合流時,由於設置於合流部的多個銷836的作用,而使光導波管形成用組成物901、902的流動產生混亂。該混亂使層流間的邊界不明了,於邊界形成光導波管形成用組成物901與光導波管
形成用組成物902混合存在的區域。
以上述方式形成的層流在模頭810的歧管820中,在寬度方向上擴張,並且在厚度方向上壓縮。其結果為,形成如上所述的多色成形體914。然後,藉由使用此種多色成形體914,最終獲得具有上述厚度方向的折射率分布T的光導波管1。
此外,多色成形體914形成於搬送膜842上,亦可將該搬送膜842直接作為上述支持基板951來利用。
另外,圖15所示的模塗佈機800可形成包含1層芯層13的層910,於設置多層芯層13的情況,只要根據其來變更混合單元830的結構即可。具體而言,只要根據芯層13的層數來使第1供給管831分支,進而以夾著自各第1供給管831中擠出的光導波管形成用組成物901的各層的方式增加第2供給管832的分支數即可。若如上所述,則可製造上述光導波管的第2實施形態。
圖17是表示混合單元830的其他構成例的剖面圖。此外,圖17中,為了避免變得複雜,而以線來示意性地表示第1供給管831以及第2供給管832的管軸,將向各供給管831、832中注入各組成物的起點以●記號來表示。另外分別為,將光導波管形成用組成物901的流動以實線的箭頭表示,將光導波管形成用組成物902的流動以虛線的箭頭表示,且將光導波管形成用組成物901與光導波管形成用組成物902的混合物的流動以點鏈線的箭頭表示。
圖17所示的第1供給管831是自起點831a分支為3
個,其中,中央的分支管8311筆直地向模頭810方向延伸。
另一方面,於中央的分支管8311的上方,自起點831a分支的分支管8312傾斜地延伸,且於中央的分支管8311的下方,自起點831a分支的分支管8313傾斜地延伸。
於自中央的分支管8311稍稍向上方遠離的位置,設置有第2供給管832的第1起點832a,自該第1起點832a起分支的分支管8321向上方延伸,另外,所分支的分支管8322向下方延伸。
其中,向下方延伸的分支管8322在合流點J1處合流於中央的分支管8311中。
另外,向上方延伸的分支管8321是構成為與上述分支管8312在混合點M1處合流。於混合點M1的前方,分支管8321與分支管8312彙集於集合管8331中,該集合管8331在位於較分支管8322更靠模頭810側(前端側)的合流點J2處合流於中央的分支管8311中。
另一方面,於自中央的分支管8311稍稍向下方遠離的位置,設置有第2供給管832的第2起點832b,自該第2起點832b起分支的分支管8323向上方延伸,另外,所分支的分支管8324向下方延伸。
其中,向上方延伸的分支管8323在合流點J1處合流於中央的分支管8311中。
另外,向下方延伸的分支管8324構成為與上述分支管8313在混合點M2處合流。於混合點M2的前方,分支管8323與分支管8324彙集於集合管8332中,該集合管8332
在位於較分支管8323更靠模頭810側(前端側)的合流點J2處合流於中央的分支管8311中。
另外,於各混合點M1、M2以及各合流點J1、J2處設置有上述銷836(未圖示)。此外,於各混合點M1、M2處,以光導波管形成用組成物901與光導波管形成用組成物902完全混合的方式設定銷836的配置以及根數。另一方面,於各合流點J1、J2處,以光導波管形成用組成物901與上述混合物部分地混合的方式設定銷836的配置以及根數。
此處,於第1供給管831的起點831a注入光導波管形成用組成物901,另一方面,於第2供給管832的第1起點832a以及第2起點832b注入光導波管形成用組成物902。
光導波管形成用組成物901經由中央的分支管8311而構成多色成形體914的中央的層。
另一方面,光導波管形成用組成物902是經由分支管8322與分支管8323而以夾著中央的層的方式合流。
進而,光導波管形成用組成物901與光導波管形成用組成物902的混合物是經由第2供給管832而以夾著包含上述光導波管形成用組成物902的層的方式合流。
以上述方式形成多色成形體914。
藉由使用此種混合單元830,例如於光導波管形成用組成物901的折射率大於光導波管形成用組成物902的折射率的情況,可形成能製造上述光導波管的第2實施形態
的多色成形體914。
另外,藉由適當設定來自第1供給管831的光導波管形成用組成物901的供給條件,例如第1供給管831的內徑、第1供給管831相對於第2供給管832的合流角度、每單位時間的供給量、供給壓力、黏度、溫度等,以及來自第2供給管832的光導波管形成用組成物902的供給條件,例如第2供給管832的內徑、第2供給管832相對於第1供給管831的合流角度、每單位時間的供給量、供給壓力、黏度、溫度等,可變更多色成形體914中的各組成物的佔有率。藉此,最終可自由變更光導波管1的折射率分布T的形狀。
此外,上述多色擠出成形法以及模塗佈機是製造多色成形體914的方法以及裝置的一例,只要是可產生層間的組成物的混濁的多色成形方法以及多色成形裝置,則亦可使用例如射出成形法(裝置)等各種方法(裝置)。
[2]以下,以與第1製造方法相同的方式照射活性放射線930。藉此,於芯層13中形成折射率分布W。而且,獲得在寬度方向上具有折射率分布W且在厚度方向上具有折射率分布T的光導波管1。
此外,由多色成形體914所獲得的層910包含芯層131、132。因此,若對該層910照射活性放射線930,則可以1次照射來對多個芯層131、132總括地形成芯部14以及側面披覆部15。因此,可以較少的步驟製造具有多個芯層131、132的光導波管1。另外,於此情況,在多個芯
層131、132之間基本上不會產生芯部14的位置偏差。因此,獲得尺寸精度極高的光導波管1。此種光導波管1在與受發光元件等的光耦合時,光耦合效率特別高。
〈電子機器〉
如上所述的本發明的光導波管是不僅串擾得到抑制,而且光傳送效率以及長期可靠性優異的光導波管。因此,藉由具備本發明的光導波管,而獲得可在2點間進行高品質光通信的可靠性高的電子機器(本發明的電子機器)。
具備本發明的光導波管的電子機器例如可列舉:行動電話、遊戲機、路由器裝置、WDM裝置、個人電腦、電視機、本地伺服器等電子機器類。該些電子機器中,任一者均必需於例如LSI等運算裝置與隨機存取記憶體(Random Access Memory,RAM)等記憶裝置之間高速傳送大容量的資料。因此,藉由此種電子機器具備本發明的光導波管,電氣配線所特有的雜訊、信號劣化等不良情況得以消除,可期待其性能的飛躍性提高。
進而,於光導波管部分,與電氣配線相比,發熱量大幅削減。因此,可削減冷卻所需的電力,可削減電子機器整體的電力消耗。
另外,本發明的光導波管的傳送損耗以及脈衝信號的遲鈍小,即便多通道化以及高密度化亦難以產生干擾。因此,即便為高密度且小面積,亦獲得可靠性高的光導波管,藉由搭載該光導波管而實現電子機器的可靠性提高以及小型化。
以上,已對本發明的光導波管以及電子機器進行說明,但本發明並不限定於此,例如亦可於光導波管上附加任意的構成物。
另外,製造本發明的光導波管的方法並不限定於上述方法,例如,亦可使用以下方法:藉由活性放射線的照射而切斷分子鍵,使折射率變化的方法(光褪色法);使形成芯層的組成物中含有具有可光異構化或者光二聚化的不飽和鍵的光交聯性聚合物,對其照射活性放射線而使分子結構變化,並且使折射率變化的方法(光異構化法、光二聚化法)等。
該些方法中,可根據活性放射線的照射量來調整折射率的變化量,因此藉由根據作為目標的折射率分布W的形狀,使對層的各部照射的活性放射線的照射量不同,可形成具有折射率分布W的芯層。
[實例]
以下,對本發明的實例進行說明。
1.光導波管的製造
(實例1)
(1)具有脫離性基的降冰片烯系樹脂的合成
於水分及氧濃度均控制在1ppm以下且以乾燥氮氣充滿的手套工作箱中,量取己基降冰片烯(HxNB)7.2g(40.1mmol)、二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷12.9g(40.1mmol)於500mL小玻璃瓶中,添加脫水甲苯60g及乙酸乙酯11g,包上矽製的密封劑來塞緊上部。
繼而,於100mL小玻璃瓶中量取下述化學式(A)所表示的Ni觸媒1.56g(3.2mmol)及脫水甲苯10mL,放入攪拌子並塞緊,將觸媒充分攪拌使其完全溶解。
以注射器正確量取該下述化學式(A)所表示的Ni觸媒溶液1mL,定量注入至上述溶解有2種降冰片烯的小玻璃瓶中,於室溫下攪拌1小時,結果確認到明顯的黏度上升。於此時刻取下塞子,添加四氫呋喃(THF)60g進行攪拌,獲得反應溶液。
向100mL燒杯中添加乙酸酐9.5g、過氧化氫水18g(濃度30%)、離子交換水30g進行攪拌,當場製備過乙酸水溶液。繼而將該水溶液總量添加於上述反應溶液中,攪拌12小時,進行Ni的還原處理。
繼而,將處理完畢的反應溶液轉移至分液漏斗中,去除下部的水層後,添加異丙醇的30%水溶液100mL,激烈攪拌。靜置而完全進行二層分離後去除水層。將該水洗製程重複合計3次後,將油層滴下至大量過剩的丙酮中,使所生成的聚合物再沈澱,藉由過濾而與濾液分離後,於設定為60℃的真空乾燥機中進行12小時加熱乾燥,藉此獲得聚合物#1。藉由凝膠滲透層析法(Gel Permeation Chromatography,GPC)測定,聚合物#1的分子量分布為Mw=10萬、Mn=4萬。另外,藉由核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)的鑑定,聚合物#1中的各結構單元的莫耳比為:己基降冰片烯結構單元為50mol%、二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷結構單元為50mol%。
(2)芯層形成用組成物的製造
稱量10g經純化的上述聚合物#1於100mL的玻璃容器中,向其中添加1,3,5-三甲苯(mesitylene)40g、抗氧化劑Irganox 1076(Ciba Geigy公司製造)0.01g、環己基氧雜環丁烷單體(式(20)所示的單體,東亞合成製造的CHOX,CAS#483303-25-9,分子量為186,沸點為125℃/1.33kPa)2g、聚合起始劑(光酸產生劑)Rhodorsil Photoinitiator 2074(Rhodia公司製造,CAS#178233-72-2)(2.5E-2g,乙酸乙酯0.1mL中),使其均勻溶解後,利用
0.2μm的PTFE過濾器進行過濾,獲得清潔的芯層形成用組成物。
(3)光導波管的製造
(下側披覆層的製作)
於矽晶圓上,利用刮刀片來均勻塗佈感光性降冰片烯樹脂組成物(Promerus公司製造的Avatrel 2000P清漆)後,投入至55℃的乾燥機中10分鐘。完全去除溶劑後,對所塗佈的整個面照射紫外線80mJ,於乾燥機中以120℃加熱1小時,使塗膜硬化,形成下側披覆層。所形成的下側披覆層的厚度為20μm,為無色透明。
(芯層的製作)
於上述下側披覆層上,利用刮刀片來均勻塗佈芯層形成用組成物後,投入至55℃的乾燥機中10分鐘。完全去除溶劑後,壓接光罩而以1300mJ/cm2來選擇性照射紫外線。去除遮罩,於乾燥機中以150℃進行1.5小時的加熱。加熱後,確認顯現出非常鮮明的導波管圖案。另外,確認形成芯部以及側面披覆部。此外,所形成的光導波管並列形成有8根芯部。另外,使芯部的寬度為50μm,側面披覆部的寬度為80μm,芯層的厚度為50μm。
(上側披覆層的製作)
將於聚醚碸(PES)膜上預先以乾燥厚度成為20μm的方式積層有Avatrel 2000P的乾膜貼合於上述芯層上,投入至設定為140℃的真空層壓機中而進行熱壓接。其後,全面照射紫外線100mJ,於乾燥機中以120℃加熱1小時,
使Avatrel 2000P硬化,形成上側披覆層,獲得光導波管。
此外,自所得的光導波管上切出長度為10cm的一份。
(折射率分布的評價)
然後,對所得光導波管的芯層的橫截面,沿著其厚度方向的中心線,利用干涉顯微鏡來取得寬度方向的折射率分布W。其結果為,折射率分布W具有多個極小值以及極大值,且折射率連續變化。
另一方面,對光導波管的橫截面,沿著在上下方向通過其芯部的寬度的中心的中心線,利用干涉顯微鏡來取得厚度方向的折射率分布T。其結果為,折射率分布T成為所謂的階變折射率(SI)型。
(實例2)
除了將紫外線的照射量提高至1500mJ/cm2以外,以與實例1相同的方式獲得光導波管。
(實例3)
除了將紫外線的照射量提高至2000mJ/cm2,並且使用將聚合物#1的各結構單元的莫耳比變更為己基降冰片烯結構單元為40mol%、二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷結構單元為60mol%而成者作為聚合物以外,以與實例1相同的方式獲得光導波管。
(實例4)
除了將紫外線的照射量減少至500mJ/cm2,並且使用將聚合物#1的各結構單元的莫耳比變更為己基降冰片烯結構單元為45mol%、二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷結
構單元為55mol%而成者作為聚合物以外,以與實例1相同的方式獲得光導波管。
(實例5)
除了使用將聚合物#1的各結構單元的莫耳比變更為己基降冰片烯結構單元為30mol%、二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷結構單元為70mol%而成者作為聚合物以外,以與實例1相同的方式獲得光導波管。
(實例6)
除了將紫外線的照射量減少至300mJ/cm2,並且使用將聚合物#1的各結構單元的莫耳比變更為己基降冰片烯結構單元為40mol%、二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷結構單元為60mol%而成者作為聚合物以外,以與實例1相同的方式獲得光導波管。
(實例7)
除了將紫外線的照射量減少至500mJ/cm2,並且使用將聚合物#1的各結構單元的莫耳比變更為己基降冰片烯結構單元為30mol%、二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷結構單元為70mol%而成者作為聚合物以外,以與實例1相同的方式獲得光導波管。
(實例8)
除了將紫外線的照射量減少至100mJ/cm2,並且使用將聚合物#1的各結構單元的莫耳比變更為己基降冰片烯結構單元為60mol%、二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷結構單元為40mol%而成者作為聚合物以外,以與實例1相
同的方式獲得光導波管。
(實例9)
除了將紫外線的照射量提高至1500mJ/cm2,並且使用將聚合物#1的各結構單元的莫耳比變更為己基降冰片烯結構單元為10mol%、二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷結構單元為90mol%而成者作為聚合物以外,以與實例1相同的方式獲得光導波管。
(實例10)
除了將紫外線的照射量提高至3000mJ/cm2,並且使用將聚合物#1的各結構單元的莫耳比變更為己基降冰片烯結構單元為5mol%、二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷結構單元為95mol%而成者作為聚合物以外,以與實例1相同的方式獲得光導波管。
(實例11)
除了使用藉由以下所示的方法來製造的組成物作為芯層形成用組成物以外,以與實例1相同的方式獲得光導波管。
稱量10g經純化的上述聚合物#1於100mL的玻璃容器中,向其中添加均三甲苯40g、抗氧化劑Irganox 1076(Ciba Geigy公司製造)0.01g、2官能氧雜環丁烷單體(式(15)所示的單體,東亞合成製造,DOX,CAS#18934-00-4,分子量為214,沸點為119℃/0.67kPa)2g、光酸產生劑Rhodorsil Photoinitiator 2074(Rhodia公司製造,CAS#178233-72-2)(2.5E-2g,乙酸乙酯0.1mL
中),使其均勻溶解後,利用0.2μm的PTFE過濾器進行過濾,獲得清潔的芯層形成用組成物。
(實例12)
除了使用藉由以下所示的方法來製造的組成物作為芯層形成用組成物以外,以與實例1相同的方式獲得光導波管。
稱量10g經純化的上述聚合物#1於100mL的玻璃容器中,向其中添加1,3,5-三甲苯40g、抗氧化劑Irganox 1076(Ciba Geigy公司製造)0.01g、脂環式環氧單體(式(37)所示的單體,Daicel化學製造,Celloxide 2021P,CAS#2386-87-0,分子量為252,沸點為188℃/4hPa)2g、光酸產生劑Rhodorsil Photoinitiator 2074(Rhodia公司製造,CAS#178233-72-2)(2.5E-2g,乙酸乙酯0.1mL中),使其均勻溶解後,利用0.2μm的PTFE過濾器進行過濾,獲得清潔的芯層形成用組成物。
(實例13)
除了使用藉由以下所示的方法來製造的組成物作為芯層形成用組成物以外,以與實例1相同的方式獲得光導波管。
稱量10g經純化的上述聚合物#1於100mL的玻璃容器中,向其中添加1,3,5-三甲苯40g、抗氧化劑Irganox 1076(Ciba Geigy公司製造)0.01g、環己基氧雜環丁烷單體(式(20)所示的單體,東亞合成製造的CHOX)1g、脂環式環氧單體(Daicel化學製造,Celloxide 2021P)1g、光酸
產生劑Rhodorsil Photoinitiator 2074(Rhodia公司製造,CAS#178233-72-2)(2.5E-2g,乙酸乙酯0.1mL中),使其均勻溶解後,利用0.2μm的PTFE過濾器進行過濾,獲得清潔的芯層形成用組成物。
(實例14)
除了使用藉由以下所示的方法來合成者作為聚合物以外,以與實例1相同的方式獲得光導波管。
首先,除了代替二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷12.9g(40.1mmol)而使用苯基二甲基降冰片烯甲氧基矽烷10.4g(40.1mmol)以外,以與實例1相同的方式合成聚合物。將所得聚合物的結構單元示於下述式(103)。藉由GPC測定,該聚合物的分子量為Mw=11萬、Mn=5萬。另外,藉由NMR的鑑定,各結構單元的莫耳比為:己基降冰片烯結構單元為50mol%,苯基二甲基降冰片烯甲氧基矽烷結構單元為50mol%。
(實例15)
除了將下側披覆層以及芯層的紫外線照射前的乾燥條件變更為60℃×10分鐘,並且使用藉由以下所示的方法來製造的組成物作為芯層形成用組成物以外,以與實例1相同的方式獲得光導波管。
稱量10g經純化的上述聚合物#1於100mL的玻璃容器中,向其中添加1,3,5-三甲苯40g、抗氧化劑Irganox 1076(Ciba Geigy公司製造)0.01g、環己基氧雜環丁烷單體(式(20)所示的單體,東亞合成製造的CHOX)2g、光酸產生劑Rhodorsil Photoinitiator 2074(Rhodia公司製造,CAS#178233-72-2)(2.72E-2g,乙酸乙酯0.1mL中),使其均勻溶解後,利用0.2μm的PTFE過濾器進行過濾,獲得清潔的芯層形成用組成物。
(實例16)
除了將紫外線的照射量減少至500mJ/cm2以外,以與實例15相同的方式獲得光導波管。
(比較例1)
除了設為如下所述以外,以與實例1相同的方式獲得光導波管。
首先,形成下側披覆層後,於其上塗佈自聚合物#1中省略環己基氧雜環丁烷單體而成的芯層形成用組成物,進行曝光、加熱而獲得芯層。
其後,形成上側披覆層,藉此獲得光導波管。
此外,所得的光導波管中,芯部的折射率大致固定,
側面披覆部的折射率亦大致固定。即,所得光導波管的芯層的折射率分布W成為所謂的階變折射率型。
(比較例2)
除了在曝光時,為了使曝光量連續變化而使用穿透率連續變化的光罩來進行曝光以外,以與比較例1相同的方式獲得光導波管。
此外,所得的光導波管中,側面披覆部的折射率大致固定,另一方面,芯部的折射率自中央部起朝向周邊而連續降低。即,所得光導波管的芯層的折射率分布W成為所謂的梯度折射率(GI)型。
關於以上的各實例以及各比較例中所得的光導波管,將製造條件示於表1,且將芯層的折射率分布W的參數示於表2。
(實例17)
(1)光導波管形成用組成物(第1組成物)的製造
稱量10g實例1中經純化的上述聚合物#1於100mL的玻璃容器中,向其中添加1,3,5-三甲苯40g、抗氧化劑Irganox 1076(Ciba Geigy公司製造)0.01g、環己基氧雜環丁烷單體(式(20)所示的單體,東亞合成製造的CHOX,CAS#483303-25-9,分子量為186,沸點為125℃/1.33kPa)2g、聚合起始劑(光酸產生劑)Rhodorsil Photoinitiator 2074(Rhodia公司製造,CAS#178233-72-2)(2.5E-2g,乙酸乙酯0.1mL中),使其均勻溶解後,利用0.2μm的PTFE過濾器進行過濾,獲得清潔的光導波管形成用組成物。
(2)光導波管形成用組成物(第2組成物)的製造
除了使用將實例1中經純化的上述聚合物#1的各結構單元的莫耳比分別變更為己基降冰片烯結構單元80mol%、二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷結構單元20mol%而成者,來代替上述聚合物#1以外,以與第1組成物相同的方式獲得光導波管形成用組成物。
(3)光導波管的製造
首先,變更圖16所示的混合單元的結構,準備增加第1供給管以及第2供給管的各分支數的混合單元。
然後,利用該模塗佈機,使用所製造的光導波管形成用組成物,於聚醚碸(PES)膜上進行多色擠出成形。藉此,獲得以第1組成物為第1層、第3層、第5層、第7層以及第9層,且以第2組成物為第2層、第4層、第6
層以及第8層的多色成形體。將上述多色成形體投入至55℃的乾燥機中10分鐘,完全去除溶劑,獲得具有如圖7(a)以及圖7(b)所示的折射率分布T的光導波管形成用膜。繼而,於光導波管形成用膜上壓接光罩而以2000mJ/cm2選擇性地照射紫外線。去除遮罩,於乾燥機中以150℃進行1.5小時的加熱。加熱後,顯現出鮮明的導波管圖案,確認形成有芯部及側面披覆部。其後,自所得的光導波管上切出長度為10cm的一份。此外,所形成的光導波管包含2層芯層,各芯層分別並列形成有8根芯部。另外,使芯部的寬度為50μm,側面披覆部的寬度為80μm,光導波管的厚度為100μm。
(折射率分布的評價)
然後,對所得光導波管的芯層的橫截面,沿著其厚度方向的中心線,利用干涉顯微鏡來取得寬度方向的折射率分布W。其結果為,折射率分布W具有多個極小值以及極大值,且折射率連續變化。
另一方面,對光導波管的橫截面,沿著在上下方向通過其芯部的寬度的中心的中心線,利用干涉顯微鏡來取得厚度方向的折射率分布T。其結果為,折射率分布T與折射率分布W同樣,具有多個極小值以及極大值,且折射率連續變化。
(實例18)
除了將紫外線的照射量提高至2500mJ/cm2以外,以與實例17相同的方式獲得光導波管。
(實例19)
除了將紫外線的照射量提高至2000mJ/cm2,並且使用將聚合物#1的各結構單元的莫耳比變更為己基降冰片烯結構單元為40mol%、二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷結構單元為60mol%而成者作為聚合物以外,以與實例17相同的方式獲得光導波管。
(實例20)
除了將紫外線的照射量減少至1000mJ/cm2,並且使用將聚合物#1的各結構單元的莫耳比變更為己基降冰片烯結構單元為45mol%、二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷結構單元為55mol%而成者作為聚合物外,以與實例17相同的方式獲得光導波管。
(實例21)
除了使用將聚合物#1的各結構單元的莫耳比變更為己基降冰片烯結構單元為30mol%、二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷結構單元為70mol%而成者作為聚合物以外,以與實例17相同的方式獲得光導波管。
(實例22)
除了將紫外線的照射量減少至700mJ/cm2,並且使用將聚合物#1的各結構單元的莫耳比變更為己基降冰片烯結構單元為40mol%、二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷結構單元為60mol%而成者作為聚合物以外,以與實例17相同的方式獲得光導波管。
(實例23)
除了將紫外線的照射量減少至1000mJ/cm2,並且使用將聚合物#1的各結構單元的莫耳比變更為己基降冰片烯結構單元為30mol%、二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷結構單元為70mol%而成者作為聚合物以外,以與實例17相同的方式獲得光導波管。
(實例24)
除了將紫外線的照射量減少至300mJ/cm2,並且使用將聚合物#1的各結構單元的莫耳比變更為己基降冰片烯結構單元為60mol%、二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷結構單元為40mol%而成者作為聚合物以外,以與實例17相同的方式獲得光導波管。
(實例25)
除了將紫外線的照射量提高至2500mJ/cm2,並且使用將聚合物#1的各結構單元的莫耳比變更為己基降冰片烯結構單元為10mol%、二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷結構單元為90mol%而成者作為聚合物以外,以與實例17相同的方式獲得光導波管。
(實例26)
除了將紫外線的照射量提高至4000mJ/cm2,並且使用將聚合物#1的各結構單元的莫耳比變更為己基降冰片烯結構單元為5mol%、二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷結構單元為95mol%而成者作為聚合物以外,以與實例17相同的方式獲得光導波管。
(實例27)
除了使用藉由以下所示的方法來製造的組成物作為光導波管形成用組成物(第1組成物)以外,以與實例17相同的方式獲得光導波管。
稱量10g經純化的上述聚合物#1於100mL的玻璃容器中,向其中添加1,3,5-三甲苯40g、抗氧化劑Irganox 1076(Ciba Geigy公司製造)0.01g、2官能氧雜環丁烷單體(式(15)所示的單體,東亞合成製造,DOX,CAS#18934-00-4,分子量為214,沸點為119℃/0.67kPa)2g、光酸產生劑Rhodorsil Photoinitiator 2074(Rhodia公司製造,CAS#178233-72-2)(2.5E-2g,乙酸乙酯0.1mL中),使其均勻溶解後,利用0.2μm的PTFE過濾器進行過濾,獲得清潔的光導波管形成用組成物。
(實例28)
除了使用藉由以下所示的方法來製造的組成物作為光導波管形成用組成物(第1組成物)以外,以與實例17相同的方式獲得光導波管。
稱量10g經純化的上述聚合物#1於100mL的玻璃容器中,向其中添加1,3,5-三甲苯40g、抗氧化劑Irganox 1076(Ciba Geigy公司製造)0.01g、脂環式環氧單體(式(37)所示的單體,Daicel化學製造,Celloxide 2021P,CAS#2386-87-0,分子量為252,沸點為188℃/4hPa)2g、光酸產生劑Rhodorsil Photoinitiator 2074(Rhodia公司製造,CAS#178233-72-2)(2.5E-2g,乙酸乙酯0.1mL中),使其均勻溶解後,利用0.2μm的PTFE過濾器進行過濾,
獲得清潔的光導波管形成用組成物。
(實例29)
除了使用藉由以下所示的方法來製造的組成物作為光導波管形成用組成物(第1組成物)以外,以與實例17相同的方式獲得光導波管。
稱量10g經純化的上述聚合物#1於100mL的玻璃容器中,向其中添加1,3,5-三甲苯40g、抗氧化劑Irganox 1076(Ciba Geigy公司製造)0.01g、環己基氧雜環丁烷單體(式20所示的單體,東亞合成製造的CHOX)1g、脂環式環氧單體(Daicel化學製造,Celloxide 2021P)1g、光酸產生劑Rhodorsil Photoinitiator 2074(Rhodia公司製造,CAS#178233-72-2)(2.5E-2g,乙酸乙酯0.1mL中),使其均勻溶解後,利用0.2μm的PTFE過濾器進行過濾,獲得清潔的光導波管形成用組成物。
(實例30)
除了使用藉由以下所示的方法來合成者作為聚合物以外,以與實例17相同的方式獲得光導波管。
首先,除了代替二苯基甲基降冰片烯甲氧基矽烷12.9g(40.1mmol)而使用苯基二甲基降冰片烯甲氧基矽烷10.4g(40.1mmol)以外,以與實例1相同的方式合成聚合物。將所得聚合物的結構單元示於下述式(103)所示。藉由GPC測定,該聚合物的分子量為Mw=11萬、Mn=5萬。另外,藉由NMR的鑑定,各結構單元的莫耳比為:己基降冰片烯結構單元為50mol%,苯基二甲基降冰片烯甲氧
基矽烷結構單元為50mol%。
(實例31)
除了代替光導波管形成用組成物(第2組成物)而使用藉由以下所示的方法來合成的光導波管形成用組成物(第3組成物)以外,以與實例17相同的方式獲得光導波管。
(1)氧雜環丁烷系樹脂的合成
量取環己基氧雜環丁烷單體(上述式(20)所示的單體,東亞合成製造的CHOX,CAS#483303-25-9,分子量為186,沸點為125℃/1.33kPa)50g於300mL可分離式燒瓶中,加入1,3,5-三甲苯50g並塞緊。
繼而,於水分及氧濃度均控制在1ppm以下且以乾燥氮氣充滿的手套工作箱中,於100mL小玻璃瓶中量取下述化學式(D)所表示的觸媒0.40g(0.5mmol)及乙酸乙酯20mL,放入攪拌子並塞緊,將觸媒充分攪拌使其完全
溶解。
以注射器正確量取該下述化學式(D)所表示的觸媒溶液12.5mL,定量注入至上述溶解有氧雜環丁烷單體的燒瓶中,於60℃下攪拌1個半小時,結果確認明顯的黏度上升,獲得反應溶液。
添加上述反應溶液及離子交換樹脂(Organo公司製造,EG-290-HG)50g,攪拌30分鐘,進行過濾,藉此去除觸媒,獲得聚合物溶液。
(2)光導波管形成用組成物(第3組成物)的製造
繼而,除了添加所得的聚合物溶液3g以外,以與第1組成物相同的方式獲得光導波管形成用組成物(第3組成物)。
(實例32)
除了將紫外線的照射量減少至1000mJ/cm2以外,以與實例31相同的方式獲得光導波管。
(參考例1)
除了在實例17所使用的混合單元中變更其設定以外,以與實例17相同的方式獲得光導波管。
此外,所得的光導波管中,厚度方向的折射率分布T成為所謂的梯度折射率型。
(參考例2)
除了在實例17所使用的混合單元中省略混合銷以外,以與實例17相同的方式獲得光導波管。
此外,所得的光導波管中,厚度方向的折射率分布T成為所謂的階變折射率型。
關於以上的各實例以及各參考例中所得的光導波管,將製造條件示於表3,將芯層的折射率分布T的參數示於表4。
2.評價(實例1~實例16以及比較例1、比較例2)
2.1 光導波管的出射光的強度分布
對所得光導波管的出射側端面,測定當對8個芯部中的1個射入光時的出射光的強度分布。
此外,出射光的強度分布的測定是利用圖3所示的方法進行。
而且,將所取得的出射光的強度分布示於圖18。此外,圖18中,將實例1、比較例1以及比較例2中所得的光導波管中測定的出射光的強度分布示為代表。此外,當取得出射光的強度分布時,藉由對圖18的中央的芯部14(CH1)射入光,來觀測此時的出射光。
如圖18所明示,確認實例1中所得的光導波管中,寬度方向的串擾得到充分抑制。另外確認到,實例1中所得的光導波管中,與射入光的芯部14(CH1)的寬度方向相鄰的芯部14(CH2)中的出射光的強度,小於鄰接於該芯部14且位於與上述射入光的芯部14(CH1)相反側的側面披覆部15(CL2)中的出射光的強度,且於CH2中存在出射光的強度的極小值。因此瞭解到,實例1中所得的光導波管中,可防止通道間的干擾。
另外確認到,實例1中所得的光導波管中,出射光的一部分集中於側面披覆部15,於CL2中存在出射光的強度的極大值。此外,通常,連接於光導波管的受光元件是以與各芯部14的出射側端面對向的方式連接,並不連接於側面披覆部15。因此,即便光集中於側面披覆部15,亦不會
成為串擾。
另外,將出射光的強度分布中,圖18的中央的芯部14(CH1)、在第1層內與該芯部14(CH1)相鄰的芯部14(CH2)、位於該些芯部之間的側面披覆部15(CL1)、及位於CH2的與CH1相反側的側面披覆部15(CL2)中的極大值以及極小值的有無示於表5。
進而,關於出射光的強度分布,分別測定CL2中的極大值與CH2中的極小值的強度差、以及CL2中的極大值相對於CH1中的極大值的強度比,並示於表5。
如表5所明示,確認其他的實例中所得的光導波管中亦獲得與實例1同樣的出射光的強度分布。即瞭解到,各實例中所得的光導波管中,均為出射光的強度分布在CH1以及CL2中採取極大值,且於CH2中採取極小值。因此,各實例中所得的光導波管中,均為串擾得到抑制,且防止通道間的干擾。
另一方面確認到,比較例1、比較例2中所得的光導波管中,如圖18所示,在與射入光的芯部14(CH1)相鄰的芯部14(CH2)上坐落有出射光的強度分布的極大值。即,該些光導波管中產生串擾。
2.2 光導波管的折射率分布
對所得光導波管的芯層的橫截面,沿著其厚度方向的中心線,利用干涉顯微鏡來測定折射率分布。此外,所得的折射率分布由於對每個芯部重複同樣的折射率分布圖案,故而自所得的折射率分布中切出一部分,將其作為折射率分布W。折射率分布W的形狀是如圖4(a)以及圖4(b)所示的交替排列有4個極小值及5個極大值的形狀。
而且,根據所得的折射率分布W來求出各極小值Ws1、Ws2、Ws3、Ws4以及各極大值Wm1、Wm2、Wm3、Wm4、Wm5,並且求出披覆部的平均折射率WA。
另外,折射率分布W中,分別測定形成於芯部的極大值Wm2、Wm4附近的折射率具有平均折射率WA以上的值的部分的寬度a[μm],以及各極小值Ws1、Ws2、Ws3、Ws4附近的折射率具有小於平均折射率WA的值的部分的
寬度b[μm]。
其結果為,各實例中所得的光導波管的折射率分布W分別在其整體中折射率的變化連續。
另一方面,比較例1中所得的光導波管的折射率分布W如上所述為階變折射率型。
另外,比較例2中所得的光導波管的折射率分布W如上所述為梯度折射率型。
2.3 光導波管的傳送損耗
將由850nmVCSEL(面發光雷射)發出的光經由50μmφ的光纖而導入至所得的光導波管,以200μmφ的光纖進行受光而測定光的強度。此外,測定時採用逆轉法。取光導波管的長度方向為橫軸,且取插入損耗為縱軸,將測定值製圖,結果測定值排列在直線上。因此,根據該直線的斜率算出傳送損耗。
2.4 脈衝信號的波形的保持性
對所得的光導波管,由雷射脈衝光源射入脈衝寬度為1ns的脈衝信號,測定出射光的脈衝寬度。
然後,對所測定的出射光的脈衝寬度,算出當將比較例1中所得的光導波管(階變折射率型光導波管)的測定值設為1時的相對值,對其依據以下的評價基準來評價。
〈脈衝寬度的評價基準〉
◎:脈衝寬度的相對值小於0.5。
○:脈衝寬度的相對值為0.5以上且小於0.8。
△:脈衝寬度的相對值為0.8以上且小於1。
×:脈衝寬度的相對值為1以上。
將以上2.3以及2.4的評價結果示於表5。
如表5所明示,確認各實例中所得的光導波管中,與各比較例中所得的光導波管相比,傳送損耗以及脈衝信號的遲鈍分別得到抑制。
3.評價(實例17~實例32以及參考例1、參考例2)
3.1 光導波管的出射光的強度分布
對所得光導波管的出射側端面,測定當對16根芯部中的1個射入光時的出射光的強度分布。
另外,出射光的強度分布的測定是在2層芯層的各自中,利用圖3所示的方法來進行。此外,當取得出射光的強度分布時,藉由對第1層芯層的中央的芯部14(CH1)射入光,觀測此時的出射光而進行。
而且,將出射光的強度分布中,射入光的芯部14(CH1)、在厚度方向與該芯部14(CH1)相鄰的芯部14(CH2)、位於該些芯部之間的披覆層121(CL1)、及位於CH2的與CH1相反側的披覆層122(CL2)中的極大值以及極小值的有無示於表6。
進而,關於出射光的強度分布,分別測定CL2中的極大值與CH2中的極小值的強度差、以及CL2中的極大值相對於CH1中的極大值的強度比,並示於表6。
如表6所明示,瞭解到,各實例中所得的光導波管中的出射光的強度分布均為在CH1以及CL2中採取極大值,且在CH2中採取極小值。因此,各實例中所得的光導波管中,均為串擾得到抑制,且防止通道間的干擾。
另一方面確認到,參考例1、參考例2中所得的光導波管中,在與射入光芯部14(CH1)的厚度方向相鄰的芯部14(CH2)中坐落有出射光的強度分布的極大值。即,該些光導波管中產生串擾。
3.2 光導波管的折射率分布
對所得光導波管的芯層的橫截面,沿著其厚度方向的中心線,利用干涉顯微鏡來測定折射率分布。此外,所得的折射率分布由於對每個芯部重複同樣的折射率分布圖案,故而自所得的折射率分布中切出一部分,將其作為折射率分布T。折射率分布T的形狀是如圖7(a)以及圖7(b)所示的交替排列有4個極小值及5個極大值的形狀。
然後,根據所得的折射率分布T來求出各極小值Ts1、Ts2、Ts3、Ts4以及各極大值Tm1、Tm2、Tm3、Tm4、Tm5,並且求出披覆層中的平均折射率TA。
另外,折射率分布T中,分別測定形成於芯部的極大值Tm2、Tm4附近的折射率具有平均折射率TA以上的值的部分的寬度a[μm],以及各極小值Ts1、Ts2、Ts3、Ts4附近的折射率具有小於平均折射率TA的值的部分的寬度b[μm]。
其結果為,各實例中所得的光導波管的折射率分布T
分別在其整體中折射率的變化連續。
另一方面,參考例1中所得的光導波管的折射率分布T如上所述為梯度折射率型。
另外,參考例2中所得的光導波管的折射率分布T如上所述為階變折射率型。
3.3 光導波管的傳送損耗
將由850nmVCSEL(面發光雷射)發出的光經由50μmφ的光纖而導入至所得的光導波管,以200μmφ的光纖進行受光而測定光的強度。此外,測定時採用逆轉法。取光導波管的長度方向為橫軸,且取插入損耗為縱軸,將測定值製圖,結果測定值排列在直線上。因此,根據該直線的斜率算出傳送損耗。
3.4 脈衝信號的波形的保持性
對所得的光導波管,由雷射脈衝光源射入脈衝寬度為1ns的脈衝信號,測定出射光的脈衝寬度。
然後,對所測定的出射光的脈衝寬度,算出當將參考例1中所得的光導波管(階變折射率型光導波管)的測定值設為1時的相對值,對其依據以下的評價基準來評價。
〈脈衝寬度的評價基準〉
◎:脈衝寬度的相對值小於0.5。
○:脈衝寬度的相對值為0.5以上且小於0.8。
△:脈衝寬度的相對值為0.8以上且小於1。
×:脈衝寬度的相對值為1以上。
將以上3.3以及3.4的評價結果示於表6。
如表6所明示,確認各實例中所得的光導波管中,與各參考例中所得的光導波管相比,傳送損耗以及脈衝信號的遲鈍分別得到抑制。
此外,關於將實例1的條件以如下所述的方式進行變更而製造的光導波管,未獲得充分的特性。
.下側披覆層的製作中的紫外線的照射量:100mJ
.芯層的製作中的紫外線的照射量:500mJ/cm2
.下側披覆層以及芯層的紫外線照射前的乾燥條件:45℃×15分鐘
.芯層中的聚合起始劑的添加量:1.36E-2g
4.其他的實例
4.1 光導波管的製造
(實例A)
(1)披覆溶液的製造
將20g的Daicel化學工業(股)製造的Celloxide 2081、0.6g的(股)ADEKA公司製造的Adeka Optomer SP-170、80g的甲基異丁基酮攪拌混合,以0.2μm孔徑的PTFE過濾器進行過濾,獲得清潔且無色透明的披覆溶液E1。
(2)感光性樹脂組成物的製造
將20g的新日鐵化學(股)製造的YP-50S、5g的Daicel化學工業(股)製造的Celloxide 2021P、及0.2g的(股)ADEKA製造的Adeka Optomer SP-170投入至甲基異丁基酮80g中,攪拌溶解,以0.2μm孔徑的PTFE過
濾器進行過濾,獲得清潔且無色透明的感光性樹脂組成物F1。
(3)下披覆層的製作
於厚度為25μm的聚醯亞胺膜上,利用刮刀片來均勻塗佈上述披覆溶液E1後,投入至50℃的乾燥機中10分鐘。完全去除溶劑後,利用UV曝光機對全面照射紫外線以成為500mJ/cm2,使其硬化而形成無色透明的下披覆層。所得披覆層的厚度為10μm。
(4)芯層的形成、芯區域以及披覆區域的圖案化
於上述下披覆層上,利用刮刀片來均勻塗佈上述感光性樹脂組成物F1後,投入至50℃的乾燥機中10分鐘。完全去除溶劑後,壓接全面描繪有線為50μm、空間為50μm的直線圖案的光罩,使用平行曝光機,以照射量成為500mJ/cm2的方式照射紫外線。其後,去除遮罩,投入至150℃的烘箱中30分鐘,然後取出,則確認顯現出鮮明的導波管圖案。所得芯層的厚度為50μm。
(5)上披覆層的形成
於上述芯層上,使用上述披覆溶液E1,以與下披覆層相同的條件形成上披覆層。所得上披覆層的厚度為10μm。
(實例B)
(1)聚合物的合成
於可分離式燒瓶中投入甲基丙烯酸甲酯20.0g、甲基丙烯酸苄酯30.0g、以及甲基異丁基酮450g,攪拌混合後,以氮氣置換而獲得單體溶液。另一方面,將偶氮雙異
丁腈0.25g作為聚合起始劑而溶解於甲基異丁基酮10g中,以氮氣置換而獲得起始劑溶液。其後,將上述單體溶液一邊攪拌一邊加熱至80℃,使用注射器將上述起始劑溶液添加於單體溶液中。直接地於80℃下加熱攪拌1小時後加以冷卻,獲得聚合物溶液。
繼而,準備5L的異丙醇於燒杯中,一邊於常溫下以攪拌機攪拌,一邊滴下上述聚合物溶液。滴下完畢後亦繼續攪拌30分鐘,其後取出所沈澱的聚合物,利用真空乾燥機於減壓下以60℃乾燥8小時,獲得聚合物A1。
(2)披覆溶液的製造
將20g的互應化學工業(股)製造的水性丙烯酸酯樹脂溶液RD-180、20g的異丙醇、以及0.4g的日清紡化學(股)製造的Carbodilite V-02-L2攪拌混合,以0.2μm孔徑的PTFE過濾器進行過濾,獲得清潔且無色透明的披覆溶液B1。
(3)感光性樹脂組成物的製造
將20g利用(1)的方法獲得的聚合物A1、5g的甲基丙烯酸環己酯、及0.2g的BASF日本(股)製造的Irgacure 651投入至甲基異丁基酮80g中,攪拌溶解,以0.2μm孔徑的PTFE過濾器進行過濾,獲得清潔且無色透明的感光性樹脂組成物C1。
(4)下披覆層的製作
於厚度為25μm的聚醯亞胺膜上,利用刮刀片來均勻塗佈上述披覆溶液B1後,投入至80℃的乾燥機中10分
鐘。完全去除溶劑後,進而投入至150℃的烘箱中10分鐘,使其硬化而形成無色透明的下披覆層。所得披覆層的厚度為10μm。
(5)芯層的形成、芯區域以及披覆區域的圖案化
於上述下披覆層上,利用刮刀片來均勻塗佈上述感光性樹脂組成物C1後,投入至50℃的乾燥機中10分鐘。完全去除溶劑後,壓接全面描繪有線為50μm、空間為50μm的直線圖案的光罩,使用平行曝光機,以照射量成為500mJ/cm2的方式照射紫外線。其後,去除遮罩,投入至150℃的氮乾燥機中30分鐘,然後取出,則確認顯現出鮮明的導波管圖案。所得芯層的厚度為50μm。
(6)上披覆層的形成
於上述芯層上,使用上述披覆溶液B1,以與下披覆層相同的條件形成上披覆層。所得上披覆層的厚度為10μm。
(實例C)
首先,獲得除了代替甲基丙烯酸苄酯而使用甲基丙烯酸2-(全氟己基)乙酯以外,以與實例B的(1)相同的方式合成的聚合物A2。
以下,除了代替聚合物A1而使用聚合物A2以外,以與實例B相同的方式獲得光導波管。
4.2 評價
(光導波管的傳送損耗)
將由850nmVCSEL(面發光雷射)發出的光經由50μm直徑的光纖而導入至實例A~實例C所得的光導波管中,
以200μm直徑的光纖受光而測定光的強度。而且,利用逆轉法來測定傳送損耗。其後,若取導波管長為橫軸,且將插入損耗製圖為縱軸,則測定值在直線上排列,根據其斜率,可算出各光導波管的傳播損耗均為0.05dB/cm。
另外,實例A~實例C中,將折射率分布的參數變更為與1.的實例相同,結果獲得與2.及3.相同傾向的評價結果。
(脈衝信號的波形的保持性)
對於實例A~實例C中所得的光導波管,利用與2.3相同的方法來評價脈衝信號的波形的保持性,結果確認任一者均為脈衝信號的遲鈍小。
另外,實例A~實例C中,將折射率分布的參數變更為與1.的實例相同,結果獲得與2.及3.相同傾向的評價結果。
[產業上之可利用性]
依據本發明,可抑制相鄰通道間的干擾(串擾),因此獲得可進行高品質光通信的可靠性高的光導波管。另外,依據本發明,獲得可靠性高的電子機器。因此,本發明具有產業上之可利用性。
1‧‧‧光導波管
1a‧‧‧入射側端面
1b‧‧‧出射側端面
2‧‧‧支持膜
3‧‧‧覆蓋膜
11、12、121、122‧‧‧披覆層
13、131、132‧‧‧芯層
14‧‧‧芯部
15‧‧‧側面披覆部
21‧‧‧入射側光纖
22‧‧‧出射側光纖
141、142、143、144‧‧‧芯部
151、152、153、154、155、156‧‧‧側面披覆部
800‧‧‧模塗佈機(多色擠出成形裝置)
810‧‧‧模頭
811‧‧‧上模唇部
812‧‧‧下模唇部
820‧‧‧歧管
821‧‧‧狹縫
830‧‧‧混合單元
831‧‧‧第1供給管
831a‧‧‧起點
832‧‧‧第2供給管
832a‧‧‧第1起點
832b‧‧‧第2起點
835‧‧‧連接部
836‧‧‧銷
840‧‧‧搬送部
841‧‧‧輥
842‧‧‧搬送膜
900‧‧‧芯層形成用組成物
901、902‧‧‧光導波管形成用組成物
910‧‧‧層
914‧‧‧多色成形體
915‧‧‧聚合物
920‧‧‧添加劑
925‧‧‧照射區域
930‧‧‧活性放射線
935‧‧‧遮罩(遮蔽)
940‧‧‧未照射區域
951、952‧‧‧支持基板
8311、8312、8313‧‧‧分支管
8321、8322、8323、8324‧‧‧分支管
8331、8332‧‧‧集合管
9351‧‧‧開口(窗)
C1、C2‧‧‧中心線
CH1‧‧‧第1芯部
CH2‧‧‧第2芯部
CL1‧‧‧第1披覆部
CL2‧‧‧第2披覆部
H‧‧‧高折射率部
J1、J2‧‧‧合流點
L‧‧‧低折射率部
M1、M2‧‧‧混合點
P1、P2‧‧‧出射光的強度分布
Pm1、Pm2‧‧‧極大值
Ps1‧‧‧極小值
T‧‧‧折射率分布
TA‧‧‧披覆層中的平均折射率
TA‧‧‧平均折射率
Tm、Tm1、Tm2、Tm3、Tm4、Tm5‧‧‧極大值
Ts1、Ts2、Ts3、Ts4‧‧‧極小值
W‧‧‧折射率分布
WA‧‧‧披覆部的平均折射率
Wm1、Wm2、Wm3、Wm4、Wm5‧‧‧極大值
Ws1、Ws2、Ws3、Ws4‧‧‧極小值
圖1是表示本發明的光導波管的第1實施形態(一部分切口、以及穿透而表示)的立體圖。
圖2是表示當對圖1所示的光導波管的芯部的1個射入光時的出射光的強度分布的一例的圖。
圖3是用以對測定光導波管的出射側端面中的出射光的強度分布的方法進行說明的圖。
圖4(a)及圖4(b)是示意性表示當對圖1所示的X-X線剖面圖,於橫軸上取芯層的厚度的中心線上的位置,且於縱軸上取折射率時的折射率分布W的一例的圖。
圖5是表示本發明的光導波管的第2實施形態(一部分切口、以及穿透而表示)的立體圖。
圖6是表示當對圖5所示的光導波管的芯部的1個射入光時的出射光的強度分布的一例的圖。
圖7(a)及圖7(b)是示意性表示當對圖5所示的Y-Y線剖面圖,於橫軸上取折射率且於縱軸上取芯部的寬度的中心線上的位置時的折射率分布T的一例的圖。
圖8(a)及圖8(b)是用以對圖1所示的光導波管的第1製造方法進行說明的圖。
圖9是用以對圖1所示的光導波管的第1製造方法進行說明的圖。
圖10是用以對圖1所示的光導波管的第1製造方法進行說明的圖。
圖11是用以對圖1所示的光導波管的第1製造方法進行說明的圖。
圖12(a)及圖12(b)是用以對圖1所示的光導波管的第1製造方法進行說明的圖。
圖13(a)及圖13(b)是用以對在照射區域與未照射區域之間產生折射率差的情況進行說明的圖,是表示當取
層的橫截面的位置為橫軸且取橫截面的折射率為縱軸時的折射率分布的圖。
圖14(a)及圖14(b)是用以對圖5所示的光導波管的製造方法(第3製造方法)進行說明的圖。
圖15是表示獲得多色成形體的模塗佈機的立體圖。
圖16是將圖15所示的模塗佈機的一部分放大而表示的縱剖面圖。
圖17是表示混合單元的其他構成例的剖面圖。
圖18是表示實例1、比較例1以及比較例2中所得的光導波管的出射側端面中的出射光的強度分布的圖。
1‧‧‧光導波管
2‧‧‧支持膜
3‧‧‧覆蓋膜
11、12‧‧‧披覆層
13‧‧‧芯層
14‧‧‧芯部
15‧‧‧側面披覆部
141、142‧‧‧芯部
151、152、153‧‧‧側面披覆部
CH1‧‧‧第1芯部
CH2‧‧‧第2芯部
CL1‧‧‧第1披覆部
CL2‧‧‧第2披覆部
Claims (8)
- 一種光導波管,包括:並列的多個芯部、及鄰接於該各芯部的至少兩側面的披覆部;上述光導波管的特徵在於:以當將上述多個芯部中所需的1個作為芯部CH1,將與該芯部CH1相鄰者作為芯部CH2,且將上述多個披覆部中位於上述芯部CH1與上述芯部CH2之間的上述披覆部作為披覆部CL1,且將位於上述芯部CH2的與上述披覆部CL1相反側者作為披覆部CL2時,對該光導波管的一端的上述芯部CH1射入光信號,於另一端的上述披覆部CL2中所觀測到的上述光信號漏出的漏出光的強度變得大於上述芯部CH2中所觀測到的上述漏出光的強度的方式構成,關於在該光導波管的另一端的端面中所觀測到的出射光,相對於位於上述端面的位置的強度分布在上述披覆部CL2具有極大值,且在上述芯部CH2具有小於該極大值的極小值。
- 如申請專利範圍第1項所述之光導波管,其中上述披覆部CL2中的上述極大值與上述芯部CH2中的上述極小值的強度差為3dB~20dB。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之光導波管,其中相對於上述芯部CH1中所觀測到的上述光信號的強度,上述披覆部CL2中的上述極大值為-60dB~-20dB。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之光導波管, 其中當將上述披覆部CL2中的上述極大值與上述芯部CH2中的上述極小值的強度差設為g1,且將上述芯部CH1中所觀測到的上述光信號的強度與上述芯部CH2中的上述極小值的強度差設為g2時,g1/g2滿足0.05~0.5的關係。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之光導波管,其中上述出射光的強度分布是相對於上述端面的位置,強度連續變化。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述之光導波管,其中上述各芯部的寬度分別為20μm~200μm。
- 一種光導波管,包括:第1披覆層;芯層,設置於上述第1披覆層上,且於層內依序形成有第1芯部CH1、第1披覆部CL1、第2芯部CH2、以及第2披覆部CL2;以及第2披覆層,設置於上述芯層上;上述光導波管的特徵在於:以當射入至該光導波管的一端的上述第1芯部CH1的光作為出射光而自另一端射出時,在遍及上述第1芯部CH1、上述第1披覆部CL1、上述第2芯部CH2、以及上述第2披覆部CL2的區域中獲得的上述出射光的強度分布中,上述第2芯部CH2中的上述出射光的強度變得小於上述第2披覆部CL2中的上述出射光的強度的方式構成,上述出射光的上述強度分布在上述第2披覆部CL2具 有極大值,且在上述第2芯部CH2具有小於該極大值的極小值。
- 一種電子機器,其特徵在於:包括如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之光導波管。
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