WO2005101074A1

WO2005101074A1 - 光導波路

Info

Publication number: WO2005101074A1
Application number: PCT/JP2004/005328
Authority: WO
Inventors: Nobuo Miyadera; Rei Yamamoto
Original assignee: Hitachi Chemical Company, Ltd.
Priority date: 2004-04-14
Filing date: 2004-04-14
Publication date: 2005-10-27
Also published as: US7450803B2; US20070086705A1

Abstract

曲線光導波路における光の伝搬モードの中心軸と光導波路の中心軸とのずれによる光損失を低減する光導波路である。光導波路は曲部を有し、前記曲部の外側縁部の所定位置から内側縁部までの最短距離を該所定位置の光導波路幅とするとき、前記曲部内の中間にある最大光導波路幅から該曲部の両端部に向けて前記光導波路幅が漸減する。

Description

明細書

光導波路

発明の背景

本発明は、光導波路、 Y形光導波路及びこれらを有する光学装置、さらにこれらの製造方法に関する。

近年のパソコンやイン夕一ネットの普及に伴い、情報伝送需要が急激に増大しており、伝送速度の速い光伝送が普及されつつある。光導波路は光伝送における光イン夕一コネクションとして使用されている。例えば光スプリツ夕（分岐結合器）のような光学装置では、分岐構造と複数の曲線光導波路とを光学的に結合して使用している。かかる曲線光導波路は、通常コア幅が一定である。

コア幅を変化させた曲線光導波路としては、分岐部の損失を低減することを目的として、 Y分岐の外側形状と内側形状を一定の関数に基づく形状としてコア幅を漸次拡大させた曲線光導波路が報告されている。例えば、日本特許第 2 5 8 9 3 6 7号公報に記載されている。

光導波路が光スプリヅ夕を構成する場合などにおいて、 2本の曲線光導波路が分岐構造に接続する部分では、理想的には両曲線光導波路の間隔を無限小から徐々に広げることが光の損失を低減するうえでは有効であるが、製造上の制約から歩留よく無限小の間隙を形成することは極めて困難である。このため、両曲線光導波路の間隔を広く配置することで、分岐部分の製造上の形状のばらつきの影響を小さくすることができ、また、クラッド材料による狭幅部分の埋め込み不良を低減することができる。ところが、広く配置した間隙からクラッドへの漏れ光が多くなり、結果として、分岐過剰損失が大きくなるという問題があった。発明の開示

本発明は、曲線光導波路の曲線の形状を変えることにより上記課題を解決し得ることを見出し、完成されたものである。本発明は、さらに好ましくは、曲線光導波路の内周の曲線の形状を変えることにより上記課題を解決するものである。すなわち、第 1発明は、両端部及び内側縁部と外側縁部によりなるコァ領域を有する曲線光導波路であって、中間部に前記両端部の小さくない方のコア幅のより広いコア幅の部分を少なくとも 1箇所に有することを特徴とする光導波路である。

第 2発明は、曲部を有する光導波路であって、

前記曲部の外側縁部の所定位置から内側縁部までの最短距離を該所定位置の光導波路幅とするとき、前記曲部内の中間にある最大光導波路幅から該曲部の両端部に向けて前記光導波路幅が漸減し、かつ

前記外側縁部の前記曲部の両端部を結ぶ直線 Lの長さを 1、前記直線 Lから外側縁部までの最大高さを h、前記内側縁部の前記曲部の両端部を結ぶ直線 L ' の長さを 1 ' 、前記直線 L ' から内側縁部までの最大高さを h' とするとき、

h/ l > h ' / 1，

であることを特徴とする光導波路である。

第 3発明は、曲部を有する光導波路であって、該曲部の内側縁部の曲率が外側の曲率より小さいことを特徴とする光導波路である。

第 1発明ないし第 3発明の実施態様は以下のとおりである。

前記内側縁部が、直線であることを特徴とする。

前記曲部の両端部の前記光導波路幅が略等しいことを特徴とする。

前記外側縁部と内側縁部が、円弧状で、前記最大光導波路幅の両縁部の位置の法線が重なることを特徴とする。

前記光導波路の少なくとも一部が、ポリマ一であることを特徴とする。前記ポリマーが、フッ素を含むポリイミド系樹脂であることを特徴とする。第 4発明は、第 1発明ないし第 3発明の光導波路を有することを特徴とする光学装置である。

第 5発明は、基板上に主光導波路とこれを分岐した 2本以上の分岐光導波路を有する分岐形光導波路において、

^>なくとも一本の分岐光導波路が、両端部及び内側縁部と外側縁部によりなるコア領域を有する曲線光導波路であって、中間部に前記両端部の小さくない方のコア幅のより広いコア幅の部分を少なくとも 1箇所に有する曲線光導波路を有してレ、ることを特徴とする分岐形光導波路である。

第 6発明は、基板上に主光導波路とこれを分岐した 2本以上の分岐光導波路を有する分岐形光導波路において、

前記分岐光導波路のうちの少なくとも 2本の分岐光導波路の一方は、他方の前記分岐光導波路に近い側の連続的に変化する外側縁部とその反対側の内側縁部を有し、

前記外側縁部の所定位置から前記内側縁部までの最短距離を該所定位置の分岐光導波路幅とするとき、前記分岐光導波路の曲線領域内の中! ¾にある最大分岐光導波路幅から該領域の両端部に向けて前記分岐光導波路幅が漸減し、かつ前記外側縁部の前記曲線領域の両端部を結ぶ直線 Lの長さを 1、前記直線 Lから外側縁部までの最大高さを h、前記内側縁部の前記曲線領域の両端部を結ぶ直線： L ' の長さを、前記直線 L ' から内側縁部までの最大高さを h' とするとぎ、

h/ l > h，/ l，

することを特徴とする分岐形光導波路である。

Y形光導波路は、テーパを利用したり、 MM I構造を利用したり、方向性結合器を利用する等して構成することができる。また、 2本の分岐形光導波路は、分岐部に平行に光学的に接合されていても、所定の開き角をもって光学的に接合されていてもよい。前記開き角は、大きな角度でないことが好ましい。好ましくは

、開き角は 1 0 ° 以下である。さらに好ましくは、開き角は 5 ° 以下である。さらに好ましくは、開き角は 1 ° 以下である。

第 7発明は、基板上に主光導波路とこれを分岐した 2本以上の分岐光導波路を有する分岐形光導波路において、

少なくとも一本の前記分岐光導波路が、曲部を有する光導波路であって、該曲部の外側録部の曲率が内側の曲率より小さい該光導波路を有していることを特徴とする分岐形光導波路である。

第 5発明ないし第 7発明の実施態様は、以下のとおりである。

基板上に主光導波路とこれを分岐した 2本以上の分岐光導波路を有する分岐形光導波路において、前記分岐形光導波路が Y形光導波路であることを特徴とする前記曲線領域の前記主光導波路側の端部が、前記分岐光導波路の分岐位置から 1 0 0 z m〜l 0 0 0 /zmの位置にあることを特徴とする。

前記曲線領域の長さが、 1 0 0 π！〜 4 0 0〃mであることを特徴とする。第 8発明は、第 5発明ないし第 7発明の分岐形光導波路を有することを特徴とする光学装置である。

第 9発明は、両端部及び内側端部と外側端部によりなるコア領域を有する曲線光導波路製造用マスクであって、中間部に前記両端部の小さくない方のコア幅より広いコァ幅の部分を少なくとも 1箇所に有することを特徴とする曲線光導波路製造用マスクである。

第 1 0発明は、曲部を有する光導波路製造用マスクであって、前記曲部の外側縁部の所定位置から内側縁部までの最短距離を該所定位置の光導波路幅とするとき、前記曲部内の中間にある最大光導波路幅から該曲部の両端部に向けて前記光導波路幅が漸減し、かつ

前言己外側縁部の前記曲部の両端部を結ぶ直線 Lの長さを 1、前記直線 Lから外側縁音 [3までの最大高さを h、前記内側縁部の前記曲部の両端部を結ぶ直線 L ' の長さを 1 ' 、前記直線!/ から内側縁部までの最大高さを h ' とするとき、

h/ l > h' / 1，

であることを特徴とする光導波路製造用マスクである。

第 1 1発明は、曲部を有する光導波路製造用マスクであって、該曲部の内側縁部の曲率が外側の曲率より小さいことを特徴とする光導波路製造用マスクである第 9発明ないし第 1 1発明の実施態様は、以下のとおりである。

前言己内側縁部が直線であることを特徴とする。

前言己曲部の両端部の前記光導波路幅が略等しいことを特徴とする。

前言己外側縁部と内側縁部が、円弧状で、前記最大光導波路幅の両縁部の位置の法線 ^s重なることを特徴とする。

第 1 2発明は、第 9発明ないし第 1 1発明のマスクを使用することを特徴とする曲線光導波路の製造方法である。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1実施例の光導波路の説明図である。

図 2は、本発明の第 2実施例の Y形光導波路の説明図である。

図 3は、本発明の曲線光導波路を用いた光スプリツ夕における光損失を表す図である。

図^は、従来の曲線光導波路を用いた光スプリツ夕における光損失を表す図で発明を実施するための最良の形態

本明細書において、曲線光導波路とは、光導波路を上方から見た場合の形状において、少なくとも外側縁部すなわち外周の一部が曲線である光導波路を意味する。

本明細書 ^1おい 1：、曲線光導波路の外周とは、曲線をなすコアの凸側の周線を意味する。したがって、内周とはコアの凹側の周線を意味する。ただし、内周は後述するように直線（曲率 = 0 ) でありえる。

本発明の ½導波路は、図 1に示すように、外周上の任意の点 Aにおける曲率が

、前記点における法線と内周との交点 Bにおける内周の曲率より大きいことを特徴とする。かかる構造を有することにより、曲線光導波路における、光伝搬モードの中心軸ヒ、光導波路の中心軸とのずれをより小さくすることができる。内周の曲率は好ましくは 0、すなわち内周は直線である。製造が容易であり、かつ伝搬モードの φι心軸と光導波路の中心軸とのずれを小さくする効果が大きいからである。

また、上言己光導波路において、両側の光接合端面における光導波路の幅（図 1 、 d )が同じであることが好ましい。すなわち、本願発明の曲線光導波路の一つの実施態様として、コア幅が一定の光導波路の一部として使用することが挙げられるため、かかる光導波路と接合する場合には、両端面でのコア幅は同じであることが好ましい。ここでコア幅は内周と外周の最短距離として定義される。また本発明の他の好ましい態様としては、上記光導波路の両端面における外周と内周の曲率半径の中心が同じである。

本発明の曲線光導波路を光学装置の少なくとも一部として用いることができる。光学装置としては、光スプリツ夕、光力ブラ、光合分岐器、光合分波器、光送信モジユーノレ、光受信モジュール、光送受信モジュール、光スイッチ、光変調器、光フィルタ、光偏向器、光分散補償器、光アドドロップモジユーノレ、光クロスコネクトなど力けあげられる。

上記光学装置が光スプリッ夕である場合について説明する。光スプリッ夕とは、光を分岐するための装置であり、例えば図 2に示すように、分岐構造 Cと少なくとも 2本光導波路 D , D ⁵ とが光学的に結合している。

本発明の曲凝光導波路をこのような光スプリッ夕の一部として用いることにより、分岐構造と複数の曲線光導波路を光学的に接合する際に生じる光の損失を低減することができる。それは、分岐構造 Cと分岐光導波路 D， D ⁵ の結合部においては、分岐^ 6導波路 D , D ' の光学中心が内側にずれているので、低損失な光結合となる。岐光導波路 D， D ' においては、本発明の曲線光導波路の中心付近の幅の拡大した部分が光学中心ずれを光導波路の中心の方向へ移動させて補正するため、曲鵜光導波路の内側への光の漏れがを低減させることができる。すなわち、從来、 2本の曲線光導波路が分岐構造に接続する部分では、製造上の制約から、雨曲線光導波路の間隔を広く配置することで、分岐部分の製造上の形状のばらつきの影響を小さくすることができ、また、クラッド材料による狭幅部分の埋め込み不良を低減することができる。しかし、広く配置した間隙からクラッドへの漏れ光がある。分岐構造を結合する点において、曲線光導波路が前記結合点において曲率をもつような形状であれば、分岐構造から曲線光導波路の光結合は低損失で行われる。しかし、分岐部で分岐構造に接続する 2本の曲線光導波路が内側すなわち 2本の分岐光導波路に挟まれる側に凸形状なので、前記内側に凸形状部分の中を伝播する光伝播モード中心は内側にずれ、かつ 2本の曲線光導波路が間隔を広げながら分岐しているので、分岐光導波路から光が内側に漏れる。これらのことは、従来の曲線光導波路が分岐構造に接合した分岐光導波路において、光の損失を明度で表した図 4から理解できる。

これに対し、本発明の曲線光導波路を、上記従来の曲線光導波路の一 ¾ ^として配置することにより、光伝搬モードの中心軸と光導波路の中心軸とのずれが小さくなり、結果として光損失を低減することができる（図 3 )。

本発明の曲線光導波路 E , E ⁵ の分岐構造端面と前記分岐構造 Cとの距離（図 2、 a ) は、コア幅、結節度等により好ましい範囲を適'宜決定することができるが、例としては、コア幅が 6 . 5 zm、屈折率差 0 . 4 %である場合に、距離 a は 1 0 0 ζπ！〜 1 0 0 0 Aimであることが好ましく、 1 5 0〜5 0 O ^mであることがより好ましい。かかる位置に配置されることにより、損失をより低くすることができる。

また、曲線光導波路 E、 E，の長さ（図 2、 b ) も同様に、コア幅、屈折率差の因子により適宜好ましい範囲を決定することできるが、例としては、コア巾が 6 . 5〃m、屈折率差 0 . 4 %である場合に、 1 0 Ο ζπ！〜 4 0 0〃mであることが好ましく、 1 5 0〜3◦ 0〃mであることがより好ましい。これは、曲線光導波路が長いと、高次モードが励振され損失が増し、逆に短過ぎると、光学ヰ心のずれを小さくする効果が少ないからである。

本発明の曲線光導波路の第二の態様について以下に説明する。前記段落 0 0 0 4に述べた曲線光導波路における問題点は、曲線光導波路において、前記光導波路の両光接合端面における幅が同じであり、かつ前記光導波路の両光接合端面を除く幅が前記両光接合端面における幅より大きい、上記曲線光導波路によっても解決することができる。ここで、曲線光導波路等の定義は上で述べたとおりである。このような曲線光導波路によっても、曲線部における光伝搬モードの中 ^軸と、光導波路の中心軸のずれを小さくすることができ、結果として光損失をより小さくすることができる。上記曲線光導波路において内周は直線であること力 ^s好ましい。

本発明の曲線光導波路は、従来の曲線光導波路について公知の方法で同様に作製することができる。例え ί 'クラッド上にコア材料 (後述) からなる層を設けた後、前記層上に感光性レジスト層を設け、本発明の曲線光導波路形状を有するマスクを載せて、露光、現像を行い、本発明の曲線光導波路形状を有するレジスト層を設け、その後エッチング等の手段により本発明の曲線光導波路形状を有するコアを-形成する。また、本発胡の曲線光導波路形状を従来のコア幅が一定な曲線光導波路の一部として有するマスクを用いて、本発明の曲線光導波路を少なくとも一部に有する光導波路または光学装置を一度に作製できることはいうまでもない。

本発明の曲線光導波路のコァ、クラッド材料としてはガラスや半導体材料等の無機材料、樹脂等の有機材料など様々なものが挙げられるが、樹脂等のポリマ一がドライエッチング等により菊時間で加工しやすいため好ましい。このようなポリマーとしてはいずれのものも使用できるが、具体例としては、ポリイミド系樹脂（例、ポリイミド樹脂、ポリ（イミド ·ィソィンドロキナゾリンジオンィミド ) 樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエステルイミド樹脂等）、シリコーン系樹月旨、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ力 —ボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、フエノール系樹脂、ポリキノリン系樹脂、ポリキノキサリン系樹脂、ポリベンゾォキサゾ一ル系樹脂、ポリべンゾチアゾ一ル系樹脂、ポリべンゾイミダゾ一ル系樹脂、及びフォトプリ一チング用樹脂（例、特闘 2 0 0 1 - 2 9 6 4 3 8号公報記載のポリシラン、二トロン化合物を有するシリコ一ン樹脂、 D MA P N { ( 4—N, N—ジメチルァミノフエニル）一 N—フェニル二トロン } を含有するポリメタクリル酸メチル、ダイポリマー（dye polymer) 、ニトロン化合物を含有するポリイミド樹 S旨あるいはエポキシ樹脂、特開 2 0 0 0— 6 6 0 5 1号公報記載の加水分解性シラン化合物等）が挙げられる。上記樹脂はフッ素原子を有しているものであってもよい。ポリマーとして好ましいものとしては、ガラス転移温度 ( T g) が高く、耐熱性に優れることからポリイミド樹脂が挙げられ、その中でも透過率、屈折率特性からフッ素を含むポリィミド系樹脂が特に好ましい。フッ素を含むポリイミド系樹旨としては、フッ素を含むポリイミド樹脂、フヅ素を含むポリ（ィミド 'イソインドロキナゾリンジオンィミド）樹脂、フッ素を含むポリエーテルイミド樹脂、フッ素を含むポリアミドイミド樹脂などが挙げられる。

上記フヅ素を含むポリイミド系樹脂の前駆体溶液は、 N—メチルー 2—ピロリドン， N, N—ジメチルァセトアミド、ァ一ブチロラクトン、ジメチルスルホキシドなどの極性溶媒中で、テトラカルボン酸二無水物とジァミンを反応させることにより得られる。フッ素は、テトラカルボン酸二無水物とジァミンの両者に含まれていても良いし、いずれか一方にのみ含まれていてもよい。

また、上記フッ素を含まないポリイミド系樹脂の前駆体溶液は、 N—メチル一 2—ピロリドン， N, N—ジメチルァセトアミド、ァ一ブチロラクトン、ジメチルスルホキシドなどの極性溶媒中で、フヅ素を含まないテトラカルボン酸二無水物とフッ素を含まないジァミンを反応させることにより得られる。

フヅ素を含む酸二無水物の例としては、（トリフルォロメチル）ピロメリヅト酸二無水物、ジ（トリフルォロメチル）ピロメリット酸二無水物、ジ（ヘプタフルォロプロピル）ピロメリヅト酸ニ無水物、ペン夕フルォロェチルピロメリヅト酸二無水物、ビス {3, 5—ジ（トリフルォロメチル）フエノキシ } ピロメリヅト酸ニ無水物、 2, 2—ビス（ 3, 4—ジカルボキシフエニル) へキサフルォロプロパン二無水物、 5, 5 ' —ビス（トリフルォロメチル） —3, 3' , 4， 4 ' —テトラカルボキシビフエニソレニ無水物、 2, 2' , 5, 5' ーテトラキス ( トリフルォロメチル） —3, 3 4， 4' —テトラカルボキシビフエ二ルニ無水物、 5， 5' —ビス（トリフソレオロメチル）一 3， 3' ， 4， 4' —テトラ力ルポキシジフエニルエーテル二無水物、 5， 5' —ビス (トリフルォロメチル) —3， 3' , 4， 4' ーテトラカルボキシベンゾフエノン二無水物、ビス { (トリフルォロメチル）ジカルボキシフヱノキシ } ベンゼン二無水物、ビス "[ (トリフルォロメチル) ジカルボキシフヱノキシ } (トリフルォロメチル) ベンゼン二無水物、ビス（ジカルボキシフエノキシ）（トリフルォロメチル）ベンゼンニ無水物、ビス (ジカルボキシフエノキシ) ビス (トリフルォロメチル) ベンゼン二無水物、ビス（ジカルボキシフエノキシ）テトラキス（トリフルォロメチル）ベンゼン二無水物、 2, 2—ビス { (4一（3， 4ージカルボキシフエノキシ）フェニル } へキサフルォロプロパン二無水物、ビス { (トリフルォロメチル) ジカルポキシフエノキシ } ビフエニルニ無水物、ビス { (トリフルォロメチル) ジカルボキシフエノキシ } ビス（トリフルォロメチル）ビフエニルニ無水物、ビス { (トリフルォロメチル）ジカルボキシフエノキシ } ジフエ二ルェ一テルニ無水物、ビス（ジカルボキシフエノキシ）ビス (トリフルォロメチル) ビフエ二ルニ無水物などが挙げられる。

フヅ素を含むジァミンとしては、例え ί 、 4— (1H, 1 Η, 11H—エイコサフルォロウンデカノキシ) —1， 3—ジァミノベンゼン、 4— ( 1 Η, 1 Η- パ一フルォロ一 1—ブ夕ノキシ）一 1, 3—ジァミノベンゼン、 4— (1H, 1 Η—パ一フルオロー 1—ヘプタノキシ）一1， 3—ジァミノベンゼン、 4— ( 1 Η, 1 Η—パ一フルオロー 1—ォクタノキシ) —1, 3—ジァミノベンゼン、 4 一ペン夕フルオロフエノキシ一 1， 3—ジァミノベンゼン、 4— (2, 3, 5， 6—テトラフルオロフエノキシ）一 1， 3—ジァミノベンゼン、 4一（4—フルオロフエノキシ）一1, 3—ジァミノベンゼン、 4— (1H, 1 Η, 2 Η, 2Η —パーフルオロー 1—へキサノキシ) 一 1， 3—ジァミノベンゼン、 4 - ( 1 Η , 1 Η, 2Η, 2 Η—パ一フルオロー 1—ドデカノキシ）一 1， 3—ジァミノべンゼン、 2， 5—ジァミノべンゾトリフノレオライド、ビス（トリフルォロメチル ) フエ二レンジァミン、ジアミノテトラ（トリフルォロメチル）ベンゼン、ジァミノ（ペン夕フルォロェチル）ベンゼン、 2, 5—ジァミノ (パーフルォ口へキシル）ベンゼン、 2, 5—ジァミノ（パ一フルォロブチル）ベンゼン、 2, 2' 一ビス（トリフルォロメチル）一 4, 4' —ジアミノビフエニル、 3， 3' —ビス (トリフルォロメチル) -4 , 4' —ジアミノビフエニル、ォク夕フルォ口べンジジン、 4， 4' ージアミノジフエ二ルェ一テル、 2, 2—ビス（p—ァミノフエニル）へキサフルォロプロノン、 1 , 3—ビス（ァニリノ）へキサフルォロプロパン、 1, 4一ビス (ァニリノ）ォク夕フルォロブタン、 1， 5—ビス（ァ二リノ）デカフルォロペンタン、 1, 7—ビス (ァニリノ）テトラデカフルォロヘプタン、 2， 2' 一ビス（トリフルォロメチル) -4, ージアミノジフエニルエーテル、 3， 3' —ビス (卜リフルォロメチル) 一 4, 4' ージアミノジフエ二ルェ一テル、 3, 3'， 5, 5' —テトラキス（トリフルォロメチル）一 4, 4' —ジアミノジフエ二ルェ一テル、 3， 3 ' —ビス（トリフルォロメチル ) —4, 4' ージァミノべンゾフエノン、 4， 4' —ジァミノ一 p—テルフエ二ル、 1 , 4一ビス (p -ァミノフエニル）ベンゼン、 p—ビス (4—ァミノ— 2 一トリフルォロメチルフエノキシ) ベンゼン、ビス (アミノフエノキシ) ビス ( トリフルォロメチル) ベンゼン、ビス (アミノフエノキシ) テトラキス（トリフルォロメチル）ベンゼン、 2, 2—ビス {4— (4一アミノフエノキシ) フエ二ル} へキサフルォロプロパン、 2， 2—ビス {4— (3—アミノフエノキシ) フェニル } へキサフルォロプロパン、 2 , 2—ビス {4— (2—ァミノフエノキシ ) フエ二ル}へキサフルォロプロパン、 2 , 2—ビス {4— (4—アミノフエノキシ）一3, 5—ジメチルフエ二ル} へキサフルォロプロパン、 2, 2—ビス { 4— (4—アミノフエノキシ）一 3， 5—ジトリフルォロメチルフエニル] " へキサフルォロプロパン、 4， 4' 一ビス (4—アミノー 2—トリフルォロメチルフエノキシ）ビフエニル、 4, 4 ' —ビス (4—ァミノ一 3—トリフルォロメチルフエノキシ）ビフエニル、 4, 4^/ —ビス（4—ァミノ一 2—トリフルォロメチルフエノキシ）ジフエニルスノレホン、 4， 4' —ビス（3—アミノー 5—トリフルォロメチルフエノキシ）ジフェニルスルホン、 2, 2 -ビス {4- (4—アミノー 3—トリフルォロメチルフエノキシ）フエ二ル} へキサフルォロプロパン、ビス { (トリフルォロメチル) ァミノフエノキシ } ビフエニル、ビス〔 { (トリフルォロメチル) ァミノフエノキシ } フエニル〕へキサフルォロプロパン、ビス { 2— (アミノフエノキシ) フエ二ノレ〕へキサフルォロイソプロピル } ベンゼンなどが挙げられる。 '

上記のテトラカルボン酸二無水物およびジアミンは二種以上を併用してもよい。ポリイミド系樹脂の前駆体溶液として、感光性を有するものを使用することもできる。

ポリイミド系樹脂前駆体溶液は、スどナあるいは印刷などによる方法により基板表面上に塗布され、最終温度 2 0 0— 4 0 0 °Cで熱処理し硬ィ匕されてポリイミド系樹脂被膜とされる。

[実施例 1 ]

図 1を参照して、基板（図示せず）止に設けられ、曲部 bを有する光導波路 R であって、前記曲部 bの外側縁部 0の戸 if定位置から内側縁部 Iまでの最短距離を該所定位置の光導波路幅 wとするとき、前記曲部 b内の中間にある最大光導波路幅から該曲部 bの両端部に向けて前記^ ά導波路幅が漸減し、かつ、前記外側縁部 0の前記曲部 bの両端部を結ぶ直線 L C 長さを 1、前記直線 Lから外側縁部までの最大高さを h、前記内側縁部 Iの前言 3曲部 bの両端部を結ぶ直線 L，の長さを I ⁵ 、前記直線！から内側縁部まで最大高さを h ' とするとき、

h/ l > h ⁵ / 1 '

であることを特徴とする光導波路である。

[実施例 2 ]

図 1及び図 2を参照して、基板 (図示せず) 上に主光導波路 Cとこれを分岐した 2本の分岐光導波路 D、 D ⁵ を有する Y形光導波路において、前記分岐光導波路 Dは、他の前記分岐光導波路 D ' にい側の外側縁部 0とその反対側の連続的に変化する内側縁部 Iを有し、前記外側縁部 0の所定位置から前記内側縁部 Iまでの最短距離を該所定位置の分光導波路幅 wとするとき、前記分岐光導波路 D の曲線領域 b内の中間にある最大分岐光導波路幅 wから該曲線領域 bの両端部に向けて前記分岐光導波路幅 wが i減し、かつ、前記外側縁部 0の前記曲線領域 b の両端部を結ぶ直線 Lの長さを 1、前記直線 Lから外側縁部までの最大高さを h 、前記内側縁部 Iの前記曲部領竑 bの両端部を結ぶ直線 L' の長さを、前記直線 L' から内側縁部までの最大高さを h' とするとき、

h/l>h⁵ /1'

することを特徴とする Y形光導波路である。

図 2に示す構造を有する曲線光導波路を有する光スプリッ夕の分岐過剰損失をシミュレーションで評価し、図 2における分岐構造 Cの分岐長さ、分岐最終幅、光導波路の a、 bを表 1に示しこ。また、図 2において、 b部分の内側縁部は直線すなわち曲率 =0である。

比較として、コア幅が 6. 5 /Amの 2本の曲線光導波路を同様に接合した光スプリヅ夕の分岐過剰損失をシミエレ一シヨンで評価した（No. 3)。

シミュレーションの各スプリヅ夕の分岐における過剰損失の評価を、表 1に示した。

No. 分岐長分岐最終隔 a b 分岐過剰損失（d B) さ (ju m) 、1丄 m) (ju m) ( λ ΐ. 31)

( m)

1 (本発明） 550 17 2lO 170 0. 12

2 (本発明） 450 16 180 260 0. 14

3 (比較） 550 17 一 - 0. 20

表 1の結果から明らかなように、本 ¾明の曲線光導波路を用いた光スプリッ夕は、従来のコア幅が一定の曲線光導波路を用いた場合と比較して、分岐過剰損失を顕著に低減することができた。

次に、表 1の N o . 2の本発明の曲線光導波路を有する 1 X 8スプリヅ夕のコアパターンマスクを作製した。コアパ夕一ン寸法は、プロセスで変化するので、変化量を考慮したコアパターンを C A Dで作図した。コアパターン以外にもマスクと基板の位置精度を向上させるためのァライメントマークや、その他パターン計測等に使用するマ一力もマスクに追加した。 C ADの作図の手順は、製図作業の効率を良くするため、初めに 1素子分のパターンを製図し、前記 1素子分のパターンを酉己列複写して、マスク全体にパターンを配置した。 1素子分のパ夕一ンには、レイヤ一を設け、コアパターンを作図したレイヤー以外にも、違うレイヤーを用いて Yパターンを作図することが可能である。

以上のようにして製図した C AD図面からマスク基板にパターンを露光機を用いて直接描画し、パターン部分を C rの金属膜で埋めたマスクと、パターン部分以外を C rの金属膜で埋めたマスクとを制作した。前記 2つのマスクは、コアパ夕一ン形成プロセスで使用するレジストの種類及び光導波路製造におけるコア形成プロセスの種類によって使い分けることが可能である。

このマスクを用いて以下の材料を使用して以下のの製造方法により 1 X8スプリヅ夕を作製した。

コア：日立化成工業株式会社製 OP I 一 N 3205

クラッド：日立化成工業株式会社製 OP I - 1005

シリコンウェハ上に有機ジルコ二ユウムキレ一トをスピンコート方により乾燥膜厚 100オングストロームとなるように塗布し、乾燥後、その上にフッ素を含むポリイミド樹脂からなる下部クラッド層（8 zm) 及びコア層（6. 5 m) を形成した。次に、コア層の上にシリコン含有レジストを 0. 5 m厚となるように塗布し、乾燥し、コアパターンを介して露光及び現像し、このレジストパ夕 ―ンを介して反応性ィオンエツチングを行い、コア層を形成した。レジスト剥離後、上部クラヅド層」（1 5〃m) を形成してポリイミド光導波路を作製した。次に、前記 I X 8スプリツ夕の評価を行った。評価に当たっては、光導波路基板の両端にガラスブロック付きの光ファイバ一とファイバ一アレイを用いて、アクティブ調芯法によって測定した。光源としては、波長 1. 3 1 mの半導体レーザを使用した。

本発明の曲線光導波路を用いた場合の挿入損失は、平均値が— 10. 4dBであり、最も損失が大きいポートで— 10. 7 d Bであった。従来のコアはバがー定の曲線光導波路を使用した場合、挿入損失は平均値が— 1 1. 2 dBであり、最も損失が大きいポートで— 1 1. 4dBであった。以上のように、本発明の光導波路を用いて構成されて 1 X 8スプリツ夕では、コア幅が一定の従来の光導波路を使用して構成されるスプリツ夕よりも良好な挿入損失を示した。

本発明の曲線光導波路は、曲線部における光導波路の光の損失を低減することができる。また、本発明の曲線光導波路は、分岐構造の分岐部との接合に好適に用いることができる。この接合部分においては、分岐根元部の狭幅部分を有限の間隙とした場合であっても、分岐部根元中央部からの漏れ光を低減することができ、分岐過剰損失を少なくすることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 両端部及び内側縁部と外側縁部によりなるコァ領域を有する曲線光導波路であって、

中間部に前記両端部の小さくない方のコア昌のより広いコア幅の部分を少なくとも 1箇所に有することを特徴とする光導波路。

2 . 曲部を有する光導波路であって、

前記外側縁部の前記曲部の両端部を結ぶ直線 Lの長さを 1、前記直線 Lから外側縁部までの最大高さを h、前記内側縁部の前記曲部の両端部を結ぶ直線 L ⁵ の長さを 1 ' 、前記直線 L ' から内側縁部までの最大高さを h' とするとき、

h/ l > h' / 1 '

であることを特徴とする光導波路。

3 . 曲部を有する光導波路であって、該曲部の内側縁部の曲率が外側の曲率より小さいことを特徴とする光導波路。

4. 前記内側縁部が、直線であることを特徴とする請求項 1〜 3のうちの一項に記載の光導波路。

5 . 前記曲部の両端部の前記光導波路幅が略等しいことを特徴とする請求項 1〜 4のうちの一項に記載の光導波路。

6 . 前記外側縁部と内側縁部が、円弧状で、前記最大光導波路幅の両縁部の位置の法線が重なることを特徴とする請求項 1〜5のうちの一項に記載の光導波路。

7 . 前記光導波路の少なくとも一部が、ポリマーであることを特徴とする請求項 1〜 6のうちの一項に記載の光導波路。

8 . 前記ポリマーが、フッ素を含むポリイミド系樹脂であることを特徴とする請求項 7に記載の光導波路。

9 . 請求項 1〜 8のいずれか一項に記載光導波路を有することを特徴とする光学装置。

1 0 . 基板上に主光導波路とこれを分岐した 2本以上の分岐光導波路を有する分岐形光導波路において、

少なくとも一本の分岐光導波路が、両≤耑部及び内側縁部と外側縁部によりなるコア領域を有する曲線光導波路であって、中間部に前記両端部の小さくない方のコア幅より広いコア幅の部分を少なくと 1箇所に有する曲線光導波路を有していることを特徴とする分岐形光導波路。

1 1 . 基板上に主光導波路とこれを分岐した 2本以上の分岐光導波路を有する分岐形光導波路において、

前記外側縁部の所定位置から前記内側翁部までの最短距離を該所定位置の分岐光導波路幅とするとき、前記分岐光導波路の曲線領域内の中間にある最大分岐光導波路幅から該領域の両端部に向けて前言 3分岐光導波路幅が漸減し、かつ前記外側縁部の前記曲線領域の両端部 ¾結ぶ直線 Lの長さを 1、前記直線 Lから外側縁部までの最大高さを h、前記内 ill縁部の前記曲線領域の両端部を結ぶ直線 L，の長さを 1 ' 、前記直線 L ' から P¾側縁部までの最大高さを h' とするとぎ、

h/ l > h，/ l，

することを特徴とする分岐形光導波路。

1 2 . 基板上に主光導波路とこれを分岐した 2本以上の分岐光導波路を有する分岐形光導波路において、

少なくとも一本の前記分岐光導波洛が、曲部を有する光導波路であって、該曲部の外側縁部の曲率が内側の曲率より小さい該光導波路を有していることを特徴とする分岐形光導波路。

1 3 . 基板上に主光導波路とこれを分岐した 2本以上の分岐光導波路を有する分岐形光導波路において、前記分岐形 ½導波路が Y形光導波路であることを特徴とする請求項 1 0〜1 2のいずれか一 ϊ頁に記載の分岐形光導波路。

1 4 . 前記曲線領域の前記主光導波搭側の端部が、前記分岐光導波路の分岐位置から 1 0 0 zm~ l 0 0 0 imの位置にあることを特徴とする請求項 1 0 ~ 1 3 のヽずれか一項に記載の分岐形光導波路。

1 5 . 前記曲線領域の長さが、 1 0 0 Π！〜 4 0 0〃mであることを特徴とする請求項 1 0 ~ 1 4のいずれか一項に言己載の分岐形光導波路。

1 6 . 請求項 1 0 ~ 1 5のいずれか一項に記載の分岐形光導波路を有することを特徴とする光学装置。

1 7 . 両端部及び内側端部と外側端部によりなるコァ領域を有する曲線光導波路製造用マスクであって、中間部に前言己両端部の小さくない方のコア幅より広いコァ幅の部分を少なくとも 1箇所に有することを特徴とする曲線光導波路製造用マスク。

1 8 . 曲部を有する光導波路製造用マスクであって、前記曲部の外側縁部の所定位置から内側縁部までの最短距離を該所定位置の光導波路幅とするとき、前記曲部内の中間にある最大光導波路幅から該曲部の両端部に向けて前記光導波路幅が漸減し、かつ

前記外側縁部の前記曲部の両端部を結ぶ直線 Lの長さを 1、前記直線 Lから外側縁部までの最大高さを h、前記内俱 ι」縁部の前記曲部の両端部を結ぶ直線! の長さを 1 ' 、前記直線 L ' から内側縁部までの最大高さを h ' とするとき、 h/l>h' /V

であることを特徴とする光導波路製造用マスク。

19. 曲部を有する光導波路製造用マスクであって、該曲部の内側縁部の曲率が外側の曲率より小さいことを特徴とする光導波路製造用マスク。

20. 前記内側縁部が直線であることを特徴とする請求項 17〜19のいずれか一項に記載の光導波路製造用マスク。

21. 前記曲部の両端部の前記光導波路幅が略等しいことを特徴とする請求項 1 7〜 20のいずれか一項に記載の光導波路製造用マスク。

22. 前記外側縁部と内側縁部が、円弧状で、前記最大光導波路幅の両縁部の位置の法線が重なることを特徴とする請求項 17〜19のいずれか一項に記載の光導波路製造用マスク。

23. 請求項 17〜22のいずれか一頃に記載のマスクを使用することを特徴とする曲線光導波路の製造方法。