WO2012039443A1 - 光導波路形成用フィルムおよびその製造方法、光導波路およびその製造方法、電子機器 - Google Patents

光導波路形成用フィルムおよびその製造方法、光導波路およびその製造方法、電子機器 Download PDF

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高浜 啓造
幹也 兼田
洋史 尾張
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Definitions

  • the present invention relates to a film for forming an optical waveguide and a manufacturing method thereof, an optical waveguide and a manufacturing method thereof, and an electronic apparatus.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2010-212575 filed in Japan on September 22, 2010 and Japanese Patent Application No. 2010-229864 filed on Japan on October 12, 2010. The contents are incorporated herein.
  • broadband lines capable of communicating large amounts of information at high speed have been spreading.
  • transmission devices such as router devices and WDM (Wavelength-Division-Multiplexing) devices are used.
  • WDM Widelength-Division-Multiplexing
  • Each signal processing board has a circuit in which arithmetic elements, storage elements, etc. are connected by electrical wiring.
  • each board has a very high throughput. It is required to transmit.
  • problems such as generation of crosstalk and high frequency noise and deterioration of electric signals are becoming apparent.
  • 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.
  • an optical communication technique for transferring data using an optical carrier wave has been developed.
  • an optical waveguide has been widely used 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
  • the cladding part is made of a material having a refractive index lower than that of the core part.
  • the optical waveguide 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.
  • a step index type (SI type) having a core part having a constant refractive index and a clad part having a constant refractive index lower than the core part has been generally used.
  • SI type step index type
  • GI type graded index type
  • Patent Document 1 a solution in which organic materials having different refractive indexes are dissolved is sequentially applied onto a support substrate. After forming a core layer having a continuous refractive index gradient in the thickness direction by laminating, the core layer is cut into a predetermined shape so as to leave a support base material, and further, the core layer after cutting is covered.
  • Patent Document 1 a solution in which organic materials having different refractive indexes are dissolved is sequentially applied onto a support substrate. After forming a core layer having a continuous refractive index gradient in the thickness direction by laminating, the core layer is cut into a predetermined shape so as to leave a support base material, and further, the core layer after cutting is covered A method of obtaining a GI optical waveguide having a desired shape by coating a material having a lower refractive index than the core layer is disclosed.
  • a core layer having a refractive index distribution in the thickness direction of GI type can be obtained.
  • the core layer is formed along the longitudinal direction of the channel. It is necessary to cut and remove unnecessary portions. Furthermore, it is necessary to cover the core part cut out by the cutting process with a low refractive index material to form a clad part. Since all of these processes involve complicated operations, the production efficiency is extremely low and it is difficult to reduce the cost.
  • the refractive index gradient in the thickness direction is formed by sequentially applying and laminating a solution in which organic materials having different refractive indexes are dissolved on the support base material, it is not always continuous. In other words, the refractive index distribution in the thickness direction changes stepwise. For this reason, in such an optical waveguide, the advantage of the GI optical waveguide that the optical path is continuously changed in accordance with the continuous refractive index gradient is not sufficiently exhibited.
  • An object of the present invention is to provide an optical waveguide forming film capable of efficiently and inexpensively manufacturing an optical waveguide having a graded index type or a refractive index distribution similar thereto, and the optical waveguide forming film can be efficiently manufactured.
  • An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a film for forming an optical waveguide and a method for manufacturing an optical waveguide capable of efficiently manufacturing a highly reliable optical waveguide with small transmission loss.
  • Another object of the present invention is to provide a film for forming an optical waveguide capable of efficiently and inexpensively manufacturing an optical waveguide having a graded index type or a refractive index distribution similar thereto, an optical waveguide having a small transmission loss and high reliability, and such an optical waveguide.
  • An object of the present invention is to provide an electronic device including an optical waveguide.
  • a method for producing a film for forming an optical waveguide for forming an optical waveguide Providing a first composition containing a reaction medium that generates a chemical reaction accompanied by a change in refractive index upon irradiation with actinic radiation, and a second composition having a lower refractive index than the first composition; The first layered product formed by layering the first composition is sandwiched between two second layered products formed by layering the second composition.
  • a method for producing a film for forming an optical waveguide comprising the step of multicolor molding the composition of 1 and the second composition.
  • the multicolor molding is extrusion molding, While extruding the first composition to form the first layered molded product, the first layered molded product is formed when the second composition is extruded to form the second layered molded product.
  • the optical waveguide according to (1) wherein a part of the first composition and a part of the second composition are extruded while being mixed at an interface between the first layered molded product and the second layered molded product.
  • the mixing is performed so that the mixing ratio of the first composition and the second composition continuously changes along the thickness direction at the interface.
  • the first composition is: A polymer, A monomer compatible with the polymer and having a refractive index different from that of the polymer and capable of undergoing a polymerization reaction upon irradiation with actinic radiation, The method for producing a film for forming an optical waveguide according to any one of (1) to (3), wherein the reaction medium is the monomer.
  • the first composition is: A polymer having a main chain and a leaving group branched from the main chain and capable of leaving by irradiation with actinic radiation; A monomer compatible with the polymer and having a refractive index different from that of the polymer and capable of undergoing a polymerization reaction upon irradiation with actinic radiation, The method for producing a film for forming an optical waveguide according to any one of (1) to (3), wherein the reaction medium is the leaving group and the monomer.
  • the first composition and the second composition each include the polymer and the monomer,
  • the first composition further includes a polymerization initiator that accelerates a polymerization reaction of the monomer, and the second composition does not include the polymerization initiator.
  • the first composition includes a polymer having a main chain and a leaving group that is branched from the main chain and can be detached by irradiation with actinic radiation.
  • the irradiation of the active radiation is performed by scanning the beam of the active radiation relative to the optical waveguide forming film,
  • the active radiation is irradiated through a mask having a predetermined width and having an opening configured to have a transmittance of the active radiation different between a central portion and an edge of the width ( 10)
  • the irradiation of the active radiation is performed by scanning the mask relative to the optical waveguide forming film,
  • An optical waveguide forming film for forming an optical waveguide Includes a reaction medium that generates a chemical reaction with a change in refractive index when irradiated with actinic radiation, and a uniform refractive index distribution in which the refractive index continuously decreases from the inside in the thickness direction to both sides.
  • the layer comprises A high refractive index layer having a relatively high refractive index located on the inner side in the thickness direction, and a low refractive index layer having a refractive index lower than that of the high refractive index layer, located on both sides of the high refractive index layer;
  • An intermediate layer that is located between the high refractive index layer and each low refractive index layer and is composed of a mixed material of the constituent material of the high refractive index layer and the constituent material of the low refractive index layer; It is composed of a laminate of The said intermediate
  • An optical waveguide forming film is comprised so that the mixing ratio of the constituent material of the said high refractive index layer and the constituent material of the said low refractive index layer may change continuously along a thickness direction.
  • the constituent material of the high refractive index layer is: A polymer, A monomer compatible with the polymer and having a refractive index different from that of the polymer and capable of undergoing a polymerization reaction upon irradiation with actinic radiation,
  • the constituent material of the high refractive index layer is: A polymer having a main chain and a leaving group branched from the main chain and capable of leaving by irradiation with actinic radiation; A monomer compatible with the polymer and having a refractive index different from that of the polymer and capable of undergoing a polymerization reaction upon irradiation with actinic radiation, The film for forming an optical waveguide according to the above (22), wherein the reaction medium is the leaving group and the monomer.
  • the constituent material of the high refractive index layer and the constituent material of the low refractive index layer each include the polymer and the monomer,
  • the constituent material of the high refractive index layer further contains a polymerization initiator that accelerates the polymerization reaction of the monomer, and the constituent material of the low refractive index layer does not contain the polymerization initiator (23) or ( 24) A film for forming an optical waveguide according to 24).
  • the constituent material of the high refractive index layer includes a polymer having a main chain and a leaving group that is branched from the main chain and can be detached by irradiation with active radiation.
  • the horizontal axis represents the position in the thickness direction of the optical waveguide forming film and the vertical axis represents the refractive index
  • a core layer comprising a core portion and side clad portions adjacent to both side surfaces of the core portion;
  • An electronic device comprising the optical waveguide according to any one of (31) to (33). (35) preparing a dry film having a refractive index distribution in the thickness direction; Forming a plurality of core portions separated in an in-plane direction by irradiating the dry film with energy rays. (36) In the step of forming a plurality of core portions, The method for producing an optical waveguide film according to (35), wherein the irradiation region of the energy beam becomes a clad portion having a refractive index relatively lower than that of the core portion.
  • the step of preparing a dry film includes: Providing a first composition containing a reaction medium that generates a chemical reaction accompanied by a change in refractive index upon irradiation with actinic radiation, and a second composition having a lower refractive index than the first composition; The first layered product formed by layering the first composition is sandwiched between two second layered products formed by layering the second composition.
  • the step of performing multi-color molding includes extruding the first composition to form the first layered molding, and extruding the second composition to mold the second layered molding.
  • the extruding step includes a step of continuously changing the mixing ratio of the first composition and the second composition along the thickness direction at the interface. (35) The method for producing an optical waveguide film according to any one of (39) to (39).
  • the first composition is: A polymer, A monomer compatible with the polymer and having a refractive index different from that of the polymer and capable of undergoing a polymerization reaction upon irradiation with actinic radiation,
  • the first composition comprises: A polymer having a main chain and a leaving group branched from the main chain and capable of leaving by irradiation with actinic radiation; A monomer compatible with the polymer and having a refractive index different from that of the polymer and capable of undergoing a polymerization reaction upon irradiation with actinic radiation, The method for producing an optical waveguide film according to any one of (35) to (41), wherein the reaction medium is the leaving group and the monomer.
  • the first composition includes a polymer having a main chain and a leaving group that is branched from the main chain and can be detached by irradiation with active radiation.
  • the film for forming an optical waveguide produced by the method for producing an optical waveguide film is selectively irradiated with actinic radiation so that the irradiation dose is partially different (35) to (43)
  • a channel by reacting the reaction medium by irradiating light, a channel (core part) is selectively formed in a desired region, whereby a graded index type or similar refractive index profile is formed. It is possible to provide an optical waveguide forming film capable of efficiently manufacturing the optical waveguide at low cost, and to efficiently manufacture such an optical waveguide forming film.
  • the optical waveguide manufactured from the optical waveguide forming film of the present invention has a refractive index distribution W in the width direction formed along with the diffusion movement of the monomer, and the refractive index distribution T in the thickness direction is multicolored. Since it is formed by extrusion molding, scattering factors such as foreign matters, bubbles, and structural defects are less likely to be present in the optical waveguide as compared with an optical waveguide manufactured by a conventional method, and the occurrence of scattering is suppressed. Therefore, according to the present invention, an optical waveguide having a small transmission loss and high reliability can be efficiently manufactured.
  • FIG. 1 is a sectional view taken along the line XX in FIG. 1, and a refractive index on the center line C2 passing through the center of the core part in the width direction of the line XX.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a refractive index distribution when the horizontal axis indicates the position of the core layer thickness in the center line C1 and the vertical axis indicates the refractive index. It is.
  • FIG. 6 is a diagram in which a part of the YY sectional view shown in FIG.
  • FIG. 6 is cut out, and an example of the refractive index distribution T on the center line C4 passing through the center in the width direction of the core portion of the YY sectional view
  • FIG. It is a perspective view which shows the die-coater which obtains a multicolor molded object. It is a longitudinal cross-sectional view which expands and shows a part of die-coater. It is sectional drawing which shows the other structural example of a mixing unit. It is a figure for demonstrating the 1st manufacturing method of the optical waveguide shown in FIG. It is a figure for demonstrating the 1st manufacturing method of the optical waveguide shown in FIG. It is a figure for demonstrating the 1st manufacturing method of the optical waveguide shown in FIG.
  • FIG. 1 It is a figure for demonstrating the 3rd manufacturing method of the optical waveguide 1 shown in FIG. It is a figure for demonstrating the method to measure the intensity distribution of the emitted light in the output side end surface of an optical waveguide. It is a figure which shows intensity distribution of the emitted light in the core layer of the 1st layer among the output side end surfaces of the optical waveguide obtained in Example 1, Example 20, and Comparative Example 1.
  • FIG. It is a figure which shows intensity distribution of the emitted light in the core layer of the 2nd layer among the output side end surfaces of the optical waveguide obtained by Example 1, Example 20, and the comparative example 1.
  • the film for forming an optical waveguide contains a reaction medium that causes a chemical reaction accompanied by a change in refractive index when irradiated with actinic radiation, and the refractive index continuously decreases from the inside in the thickness direction toward both sides. It has a layer that uniformly includes a refractive index distribution. For this reason, the optical waveguide forming film enables the formation of a so-called graded index type or similar refractive index distribution in the thickness direction, while irradiation with actinic radiation in the width direction (plane direction). By appropriately selecting the presence or absence, a refractive index adjustment ability that can easily form a refractive index difference is potentially obtained.
  • the film for forming an optical waveguide of the present invention has an excellent light confinement property in the thickness direction, and also has an excellent light confinement property in the width direction simply by selectively irradiating active radiation. It has the outstanding characteristic that an optical waveguide can be manufactured easily.
  • the method for producing an optical waveguide forming film of the present invention can efficiently produce such an optical waveguide forming film.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of an optical waveguide manufactured by the optical waveguide manufacturing method of the present invention (partially cut away and shown transparently), and FIG. 2 is an X shown in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing an example of a refractive index distribution when a refractive index is taken on the horizontal axis and a position in the thickness direction of the core part of the XX cross sectional view is taken on the vertical axis in the -X sectional view; FIG.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of a refractive index distribution when the horizontal axis represents the position in the width direction of the core layer and the vertical axis represents the refractive index in the cross-sectional view along the line XX shown in FIG. It is.
  • the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
  • the thickness direction of the layers is exaggerated.
  • 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.
  • the optical waveguide 1 is formed by laminating a cladding layer 11, a core layer 13, and a cladding layer 12 in this order from the lower side in FIG.
  • the core layer 13 is formed with two long core portions 14 and three side clad portions 15 adjacent to both side surfaces of the core portions 14.
  • a refractive index distribution T is formed in the thickness direction.
  • This refractive index distribution T has a region having a relatively high refractive index and a region having a relatively low refractive index, whereby incident light can be confined and propagated in a region having a high refractive index.
  • FIG. 2A is a diagram in which a part centered on the core portion of the XX sectional view shown in FIG. 1 is cut out
  • FIG. 2B is a diagram of the core portion of the XX sectional view. It is a figure which shows typically an example of the refractive index distribution T on the centerline C2 which passes the center of the width direction.
  • FIG. 2B is a diagram showing an example of the refractive index distribution T when the horizontal axis indicates the refractive index and the vertical axis indicates the position on the center line C2.
  • the refractive index distribution T is located substantially in the center in the thickness direction of the optical waveguide 1, and the high refractive index region T H whose refractive index is substantially constant, both sides thickness direction of the high refractive index region T H located in the index region T M in which the refractive index is continuously reduced as the toward both sides in the thickness direction, positioned on both sides in the thickness direction of the medium refractive index region T M, refractive index And a low refractive index region T L that is substantially constant.
  • the refractive index of the high refractive index region T H is relatively high
  • the refractive index of the low refractive index region T L is relatively lower than the high refractive index region T H
  • the medium refractive index region in T M is relatively lower
  • low refractive index region T L refractive index so as to connect the refractive index of the high refractive index region T H is continuously changed.
  • Such a refractive index distribution T is a so-called graded index type distribution.
  • the core portion 14 corresponds to the high refractive index region TH and the middle refractive index region TM, and corresponds to the low refractive index region TL.
  • the clad layers 11 and 12 are provided.
  • the core layer 13 has a high refractive index layer corresponding to the high refractive index region T H, is constituted by an intermediate layer corresponding to the intermediate refractive index area T M, the cladding layers 11 and 12, respectively And a low refractive index layer corresponding to the low refractive index region TL .
  • the optical waveguide 1 having the refractive index distribution T in the medium refractive index region TM , the light incident on the core portion 14 is propagated while gradually changing its optical path toward the central axis side of the core portion 14. Shows behavior. For this reason, the incident light propagates along the central axis of the core portion 14 and hardly leaks to the clad layers 11 and 12 side. As a result, in the optical waveguide 1 having such a refractive index distribution T, transmission loss is suppressed.
  • the high refractive index region TH is located at the center of the core portion 14 in the thickness direction.
  • Such a refractive index distribution T has an effect of reliably preventing the occurrence of crosstalk between layers (between optical waveguides) in an optical waveguide formed by laminating a plurality of the optical waveguides 1 described above, for example. That is, when light is incident on the core portion 14 in the first core layer 13, the light is reliably prevented from entering the core portion 14 in the second core layer 13 and causing interference. . Therefore, the optical waveguide 1 facilitates increasing the number of channels and increasing the density in the thickness direction.
  • region corresponding to the core part 14 is an area
  • the position of the high refractive index region T H may not necessarily be the center of the region corresponding to the core portion 14, in addition to near the edge of the core portion 14 (the vicinity of the interface between the cladding layers 11 and 12) If it is located, the characteristic deterioration is avoided. Thereby, the transmission loss of the core part 14 can be suppressed to some extent.
  • the vicinity of the edge of the core portion 14 is a region within a distance of 5% of the thickness of the core portion 14 from the above-described edge to the inside.
  • the upper limit value may not be set, but is preferably about 5.5%. If the difference in refractive index is less than the lower limit, the effect of transmitting light may be reduced. On the other hand, even if the upper limit is exceeded, no further increase in light transmission efficiency can be expected.
  • the ratio of the refractive index difference between the refractive index n H and the refractive index n L is expressed by the following equation.
  • Refractive index difference ratio (%)
  • the refractive index is substantially constant. Specifically, the deviation from the average refractive index in each region is 10% or less of the average refractive index. It is preferable that it is 5% or less.
  • the optical waveguide 1 has an elongated band shape, and the refractive index distribution T as described above is maintained substantially the same distribution in the entire longitudinal direction of the optical waveguide 1.
  • the optical waveguide 1 is divided into three layers: a clad layer 11, a core layer 13, and a clad layer 12.
  • the optical waveguide 1 is divided into the above three layers.
  • the change in the refractive index distribution T is continuous, and at the same time, at the interface of the three layers. Since the composition also changes continuously, the boundaries between the layers are not clear and the boundaries may not be visually identifiable.
  • the core layer 13 shown in FIG. 1 has two elongated core portions 14 and three side clad portions 15 adjacent to both side surfaces of the core portions 14. .
  • a refractive index distribution W is formed in the width direction of the cross section of the core layer 13, and based on the refractive index distribution W, the core layer 13 includes the core portion 14, the side cladding portion 15, and the core layer 13. It is divided into.
  • the shape of the refractive index distribution W may be, for example, a step index type (SI type), a graded index type (GI type), or the like in which a high refractive index region and a low refractive index region are formed. Any shape is possible.
  • the refractive index distribution W is such that the maximum value and the minimum value of the refractive index are alternately arranged, and the maximum value is a second value having a relatively small refractive index and the first maximum value having a relatively large refractive index.
  • a shape having regions in which the maximum values are alternately arranged is preferable.
  • transmission loss in the width direction can be reliably suppressed. That is, the optical waveguide 1 that can reliably suppress the transmission loss in the thickness direction by the refractive index distribution T and can reliably suppress the transmission loss in the width direction by the refractive index distribution W is obtained.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG. 1
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the center line C1 passing through the center in the thickness direction of the core layer 13 in the cross-sectional view taken along the line XX. It is a figure which shows an example of refractive index distribution typically.
  • the core layer 13 includes four local minimum values Ws1, Ws2, Ws3, and Ws4 and five local maximum values Wm1, Wm2, Wm3, Wm4, and Wm5 as shown in FIG. It has a refractive index distribution W.
  • the five maximum values include a maximum value having a relatively high refractive index (first maximum value) and a maximum value having a relatively low refractive index (second maximum value).
  • the portion between the local minimum value Ws ⁇ b> 1 and the local minimum value Ws ⁇ b> 2 includes the local maximum value Wm ⁇ b> 2 having a relatively large refractive index. Since the maximum value Wm4 is also included between Ws3 and the minimum value Ws4, the core portion 14 is formed. More specifically, the core portion 141 is defined between the minimum value Ws1 and the minimum value Ws2, and the core portion 142 is defined between the minimum value Ws3 and the minimum value Ws4.
  • the region on the left side of the minimum value Ws1, the region between the minimum value Ws2 and the minimum value Ws3, and the region on the right side of the minimum value Ws4 are regions adjacent to both side surfaces of the core portion 14, respectively. It becomes. More specifically, a region on the left side of the minimum value Ws1 is a side cladding portion 151, a region between the minimum value Ws2 and the minimum value Ws3 is a side cladding portion 152, and a region on the right side of the minimum value Ws4 is a side cladding portion 153. To do.
  • the refractive index distribution W should have at least a region where the second maximum value, the minimum value, the first maximum value, the minimum value, and the second maximum value are arranged in this order. In addition, this area
  • the refractive index distribution W has the second maximum value, the minimum value, the first maximum value, the minimum value, the second maximum value, the minimum value, Like local maximum value 1, local minimum value, and second local maximum value, local maximum values and local minimum values are arranged alternately, and the local maximum value has a region in which the first local maximum value and the second local maximum value are alternately arranged. If you do.
  • 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.
  • 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.
  • the optical waveguide 1 has an elongated band shape, and the refractive index distribution W as described above is maintained substantially the same distribution in the entire longitudinal direction of the optical waveguide 1.
  • the core layer 13 is divided into two long core portions 14 and three side clad portions 15 adjacent to both side surfaces of these core portions 14. It becomes.
  • the optical waveguide 1 shown in FIG. 1 is provided with two parallel core portions 141 and 142 and three side cladding portions 151, 152, and 153 arranged in parallel.
  • each core part 141 and 142 will be in the state surrounded by each side cladding part 151,152,153 and each cladding layer 11,12, respectively.
  • each core part 141 and 142 since the average refractive index of these two core parts 141 and 142 is naturally higher than the average refractive index of the three side clad parts 151, 152, and 153, each core part 141 and 142 and each side clad. Light can be reflected at the interfaces with the portions 151, 152, and 153.
  • a dense dot is attached
  • the light incident on one end of the core part 14 is reflected at the interface between the core part 14 and the clad part (the clad layers 11 and 12 and the side clad parts 15) and propagates to the other. By doing so, it can be taken out from the other end of the core part 14.
  • a quadrangular shape such as a square or a rectangle, but this shape is not particularly limited.
  • the shape may be a circle such as a triangle, a triangle, a pentagon, or a polygon such as a hexagon.
  • the width and height of the core part 14 are not particularly limited, but are preferably about 1 to 200 ⁇ m, more preferably about 5 to 100 ⁇ m, and more preferably about 20 to 70 ⁇ m. More preferably.
  • the four minimum values Ws1, Ws2, Ws3, and Ws4 are each less than the average refractive index WA in the side cladding portion 15.
  • a region having a smaller refractive index than the side clad portion 15 exists between each core portion 14 and each side clad portion 15.
  • a steeper refractive index gradient is formed in the vicinity of each local minimum value Ws1, Ws2, Ws3, and Ws4. This suppresses light leakage from each core portion 14, thereby reducing transmission loss.
  • the optical waveguide 1 is obtained.
  • the refractive index distribution W the refractive index continuously changes as a whole.
  • the effect of confining light in the core portion 14 is further enhanced, so that transmission loss can be further reduced.
  • the region closer to the center of the core portion 14 is transmitted. Since light propagates intensively, a difference in propagation time for each optical path is less likely to occur. For this reason, even when the transmission light includes a pulse signal, it is possible to suppress blunting of the pulse signal (spreading of the pulse signal). As a result, the optical waveguide 1 that can further improve the quality of optical communication is obtained.
  • 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 this curve is differentiable.
  • the average of the core portion 14 and the side cladding portion 15 is limited due to the restrictions associated with the principle of forming a refractive index difference.
  • the refractive index difference cannot be made sufficiently large, the refractive index distribution W as described above can reliably confine light in the core portion 14 even if the average refractive index difference is small.
  • the maximum values Wm2 and Wm4 are located in the core portions 141 and 142 as shown in FIG. 3, but the core portions 141 and 142 are located in the central portion of the width. Yes.
  • the probability that transmission light will gather in the center part of the width of core part 141 and 142 becomes high, and the probability that it will leak to side cladding parts 151, 152, and 153 becomes relatively low.
  • the transmission loss of the core parts 141 and 142 can be further reduced.
  • the central portion of the width of the core portion 141 is a region within a distance of 30% of the width of the core portion 141 on both sides from the midpoint between the minimum value Ws1 and the minimum value Ws2.
  • the positions of the maximum values Wm2 and Wm4 be located in the center of the width of the cores 141 and 142 if possible, but not necessarily in the center but in the vicinity of the edges of the cores 141 and 142. If it is located other than (in the vicinity of the interfaces with the side clad portions 151, 152, 153), a significant deterioration in characteristics is avoided. That is, the transmission loss of the core parts 141 and 142 can be suppressed to some extent.
  • the vicinity of the edge portion of the core portion 141 is a region within a distance of 5% of the width of the core portion 141 from the above-described edge portion to the inside.
  • the maximum values Wm1, Wm3, and Wm5 of the refractive index distribution W are located in the side cladding portions 151, 152, and 153 as shown in FIG. , 153 is preferably located outside the vicinity of the edge (near the interface with the cores 141 and 142).
  • the local maximum values Wm2, Wm4 in the core portions 141, 142 and the local maximum values Wm1, Wm3, Wm5 in the side cladding portions 151, 152, 153 are sufficiently separated from each other.
  • 142 can sufficiently reduce the probability that the transmitted light leaks into the side clad parts 151, 152, 153.
  • the transmission loss of the core parts 141 and 142 can be reduced.
  • the vicinity of the edge of the side cladding portions 151, 152, and 153 is a region having a distance of 5% of the width of the side cladding portions 151, 152, and 153 from the edge to the inside.
  • the local maximum values Wm1, Wm3, and Wm5 are located in the center of the width of the side cladding portions 151, 152, and 153, and the local minimum values Ws1, Ws2 are adjacent to the local maximum values Wm1, Wm3, and Wm5.
  • Ws3, Ws4 the refractive index is preferably continuously reduced.
  • the maximum distances between the maximum values Wm2, Wm4 in the core portions 141, 142 and the maximum values Wm1, Wm3, Wm5 in the side cladding portions 151, 152, 153 are secured, and the maximum values Wm1, Since light can be reliably confined in the vicinity of Wm3 and Wm5, leakage of transmission light from the core portions 141 and 142 described above can be more reliably suppressed.
  • the local maximum values Wm1, Wm3, and Wm5 are smaller in refractive index than the local maximum values Wm2 and Wm4 located in the core portions 141 and 142 described above. Although it does not have, since the refractive index is higher than the surroundings, it has a slight light transmission property. As a result, the side clad parts 151, 152, and 153 have an effect of preventing transmission to other core parts by confining transmission light leaked from the core parts 141 and 142. That is, the presence of the maximum values Wm1, Wm3, and Wm5 can suppress crosstalk.
  • the minimum values Ws1, Ws2, Ws3, and Ws4 are less than the average refractive index WA of the side cladding portion 15, but the difference is desirably within a predetermined range.
  • the difference between the minimum values Ws1, Ws2, Ws3, Ws4 and the average refractive index WA of the side cladding portion 15 is the minimum values Ws1, Ws2, Ws3, Ws4 and the maximum values Wm2, among the core portions 141, 142.
  • the difference from Wm4 is preferably about 3 to 80%, more preferably about 5 to 50%, and further preferably about 7 to 30%.
  • the side clad portion 15 has a light transmission property necessary and sufficient for suppressing crosstalk.
  • the difference between the minimum value Ws1, Ws2, Ws3, Ws4 and the average refractive index WA of the side cladding 15 is below the lower limit, the light transmission in the side cladding 15 is too small and crosstalk is sufficient. If the value exceeds the upper limit, the light transmission property of the side cladding portion 15 is too large, and the light transmission properties of the core portions 141 and 142 may be adversely affected.
  • the difference in refractive index between the minimum values Ws1, Ws2, Ws3, Ws4 and the maximum values Wm2, Wm4 in the core portions 141, 142 is preferably as large as possible, but is about 0.005 to 0.07. Preferably, it is about 0.007 to 0.05, more preferably about 0.01 to 0.05. Thereby, the above-described difference in refractive index becomes necessary and sufficient for confining light in the core portions 141 and 142.
  • the refractive index distribution W in the core portions 141 and 142 has a maximum value when the horizontal axis indicates the position of the cross section of the core layer 13 and the vertical axis indicates the refractive index.
  • the refractive index is continuously changing in the vicinity of Wm2 and the maximum value Wm4, it may have a substantially convex V shape (substantially linear except for the maximum value). It has an approximately U-shape that is convex upward (the entire vicinity of the maximum value is rounded).
  • the refractive index distribution W has such a shape, the light confinement action in the core portions 141 and 142 becomes more remarkable.
  • 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.
  • the intensity distribution is There is an advantage that the distribution becomes extremely useful in suppressing the crosstalk of the optical waveguide 1.
  • FIG. 4 is a diagram showing the intensity distribution of the emitted light when light enters the core portion 141 of the optical waveguide 1.
  • the intensity of the emitted light becomes the largest at the central part of the outgoing end of the core part 141.
  • the intensity of the emitted light decreases as the distance from the central portion of the core portion 141 decreases.
  • an intensity distribution that takes a minimum value in the core portion 142 adjacent to the core portion 141 is obtained. Since the minimum value of the intensity distribution of the emitted light coincides with the position of the core part 142 in this way, the crosstalk in the core part 142 can be suppressed to be extremely small. Occurrence can be reliably prevented.
  • the intensity distribution 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, which causes a crosstalk problem. It was. On the other hand, the behavior of the intensity distribution of the emitted light in the optical waveguide 1 as described above is extremely useful for suppressing crosstalk.
  • the refractive index distribution W has minimum values Ws1, Ws2, Ws3, and Ws4, and the refractive index distribution.
  • the characteristic refractive index distribution W in which the refractive index continuously changes over the entire W is the intensity distribution of the emitted light, which conventionally had a maximum value in the core 142, in the core 142. For example, it is shifted to the adjacent side clad portion 153 or the like. That is, the crosstalk is reliably suppressed by this shift.
  • the intensity distribution of the emitted light as described above has a high probability of being observed in the optical waveguide 1 but is not necessarily observed.
  • the incident light NA number of the core 141
  • the core Depending on the pitches of the portions 141 and 142, a clear minimum value may not be observed, or the position of the minimum value may deviate from the core portion 142. Even in such a case, crosstalk is sufficiently suppressed. .
  • the refractive index in the vicinity of the maximum values Wm2 and Wm4 is continuously equal to or higher than the average refractive index WA. Is a [ ⁇ m], and the width of the portion where the refractive index in the vicinity of the minimum values Ws1, Ws2, Ws3, and Ws4 is continuously less than the average refractive index WA is b [ ⁇ m].
  • 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.
  • the substantial widths of the minimum values Ws1, Ws2, Ws3, and Ws4 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 Ws1, Ws2, Ws3, and Ws4 are too narrow, and the action of confining light in the core portions 141 and 142 may be reduced. On the other hand, when b exceeds the upper limit value, the substantial widths of the local minimum values Ws1, Ws2, Ws3, and Ws4 are too wide, and the width and pitch of the core portions 141 and 142 are limited accordingly, and transmission is performed. There is a possibility that the efficiency may be lowered and the increase in the number of channels and the increase in density may be hindered.
  • the average refractive index WA in the side cladding 15 can be approximated at the midpoint between the maximum value Wm1 and the minimum value Ws1, for example.
  • the core layer 13 includes the two core portions 14 has been described.
  • the number of the core portions 14 is not particularly limited, and may be one or three or more.
  • the refractive index distribution W of the cross section of the optical waveguide 1 has two minimum values, and the minimum value is less than the average refractive index WA as described above. Yes, and it is sufficient that the refractive index continuously changes throughout the refractive index distribution W.
  • the refractive index distribution W has accordingly.
  • the number of local minimum values will increase to 6, 8, 10,.
  • the constituent material (main material) of the core layer 13 as described above is not particularly limited as long as it is a material that causes the above-described difference in refractive index, but specifically, acrylic resin, methacrylic resin, polycarbonate, polystyrene, epoxy Cyclic ether resins such as polyamide resins and oxetane resins, polyamides, polyimides, polybenzoxazoles, polysilanes, polysilazanes, silicone resins, fluorine resins, and cyclic olefins such as benzocyclobutene resins and norbornene resins
  • resin materials such as resin, glass materials such as quartz glass and borosilicate glass can be used.
  • the resin material may be a composite material in which materials having different compositions are combined.
  • 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).
  • ROMP ring-opening metathesis polymerization
  • combination of ROMP and hydrogenation reaction polymerization by radical or cation
  • polymerization using a cationic palladium polymerization initiator for example, It can be obtained by all known polymerization methods such as polymerization using nickel or other transition metal polymerization initiators.
  • the clad layers 11 and 12 constitute clad portions located at the lower and upper portions of the core layer 13, respectively.
  • the average thickness of the clad layers 11 and 12 is preferably about 0.1 to 1.5 times the average thickness of the core layer 13 (the average height of each core portion 14). More preferably, the average thickness of the cladding layers 11 and 12 is not particularly limited, but it is usually preferably about 1 to 200 ⁇ m, and preferably about 5 to 100 ⁇ m. More preferably, it is about 10 to 60 ⁇ m. Thereby, the function as a clad part is suitably exhibited while preventing the optical waveguide 1 from becoming unnecessarily large (thickened).
  • constituent material of the cladding layers 11 and 12 for example, the same material as the constituent material of the core layer 13 described above can be used, but a norbornene polymer is particularly preferable.
  • the material when selecting the constituent material of the core layer 13 and the constituent materials of the clad layers 11 and 12, the material may be selected in consideration of the difference in refractive index between them. Specifically, in order to reliably change the optical path at the boundary between the core portion 14 and the cladding layers 11 and 12, the material may be selected so that the refractive index of the constituent material of the core portion 14 becomes sufficiently large. As a result, a sufficient refractive index difference is obtained in the thickness direction of the optical waveguide 1, and light can be prevented from leaking from the respective core portions 14 to the cladding layers 11 and 12.
  • the adhesiveness (affinity) between the constituent material of the core layer 13 and the constituent materials of the cladding layers 11 and 12 is high.
  • a support film 2 as shown in FIG. 1 may be laminated on the lower surface of the optical waveguide 1 as necessary.
  • Support film 2 supports and reinforces the lower surface of the optical waveguide 1. Thereby, the reliability and mechanical characteristics of the optical waveguide 1 can be improved.
  • the constituent material of the support film 2 examples include various resin materials such as polyethylene terephthalate (PET), polyolefin such as polyethylene and polypropylene, polyimide and polyamide, and metal materials such as copper, aluminum and silver. It is done. In the case of a metal material, a metal foil is preferably used as the support film 2.
  • PET polyethylene terephthalate
  • polyolefin such as polyethylene and polypropylene
  • polyimide and polyamide polyimide and polyamide
  • metal materials such as copper, aluminum and silver. It is done.
  • a metal material a metal foil is preferably used as the support film 2.
  • the average thickness of the support film 2 is not particularly limited, but is preferably about 5 to 200 ⁇ m, more preferably about 10 to 100 ⁇ m. Thereby, since the support film 2 has moderate rigidity, the optical waveguide 1 is reliably supported and the flexibility of the optical waveguide 1 is difficult to be hindered.
  • the support film 2 and the optical waveguide 1 are bonded or bonded, and examples of the method include thermocompression bonding, bonding with an adhesive or a pressure sensitive adhesive, and the like.
  • the adhesive layer examples include acrylic adhesives, urethane adhesives, silicone adhesives, and various hot melt adhesives (polyester and modified olefins).
  • 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.
  • the average thickness of such an adhesive layer is not particularly limited, but is preferably about 1 to 100 ⁇ m, and more preferably about 5 to 60 ⁇ m.
  • the cover film 3 protects the optical waveguide 1 and supports the optical waveguide 1 from above. Thereby, the optical waveguide 1 is protected from dirt and scratches, and the reliability and mechanical characteristics of the optical waveguide 1 can be improved.
  • a constituent material of such a cover film 3 it is the same as the constituent material of the support film 2.
  • resin materials such as polyethylene terephthalate (PET), polyolefin such as polyethylene and polypropylene, polyimide and polyamide
  • Metal materials such as copper, aluminum, silver, are mentioned.
  • a metal material a metal foil is preferably used as the cover film 3.
  • a mirror is formed in the middle of the optical waveguide 1, light is transmitted through the cover film 3, so that the constituent material of the cover film 3 is preferably substantially transparent.
  • the average thickness of the cover film 3 is not particularly limited, but is preferably about 3 to 50 ⁇ m, more preferably about 5 to 30 ⁇ m. By setting the thickness of the cover film 3 within the above range, the cover film 3 has sufficient light transmittance in optical communication, and has sufficient rigidity to reliably protect the optical waveguide 1.
  • cover film 3 and the optical waveguide 1 are bonded or bonded, and examples of the method include thermocompression bonding, bonding with an adhesive or a pressure-sensitive adhesive, and the like. Of these, the adhesive described above can be used.
  • FIG. 5A is a diagram in which a part around the core portion of the cross section of the second form of the optical waveguide is cut out
  • FIG. 5B is the center of the core portion of the cross section in the width direction. It is a figure which shows typically an example of the refractive index distribution T on the centerline C3 which passes through.
  • FIG. 5B is a diagram schematically showing 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.
  • 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.
  • the optical waveguide 1 according to the second embodiment is also divided into a clad layer 11, a core layer 13 and a clad layer 12, as in the first embodiment, but the refractive index distribution T of this embodiment is located at the center thereof. It has a local maximum value Tm and local minimum values Ts1 and Ts2 located on both sides of the local maximum value Tm. Note that the minimum value positioned below the maximum value Tm is Ts1, and the maximum value positioned above the maximum value Tm is Ts2.
  • a region between the local minimum value Ts ⁇ b> 1 and the local minimum value Ts ⁇ b> 2 includes the local maximum value Tm, and this region becomes the core portion 14.
  • the region below the minimum value Ts1 becomes the cladding layer 11
  • the region above the minimum value Ts2 becomes the cladding layer 12.
  • the refractive index distribution T has a region where the minimum value, the maximum value, and the minimum value are arranged in this order.
  • This region is repeatedly provided according to the number of core layers 13 stacked.
  • the minimum value and the maximum value are alternately arranged.
  • the relatively large first maximum value and the relatively small second maximum value are alternately arranged.
  • the second maximum value, the minimum value, the first maximum value, the minimum value, the second maximum value, the minimum value, the first maximum value, and the like may be arranged.
  • 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. If 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 a plurality of minimum values.
  • the optical waveguide 1 has an elongated band shape, and the refractive index distribution T as described above is maintained substantially the same distribution in the entire longitudinal direction of the optical waveguide 1.
  • the minimum value Ts1 is less than the average refractive index TA in the cladding layer 11, and the minimum value Ts2 is less than the average refractive index TA in the cladding layer 12.
  • a region having a smaller refractive index than the clad layers 11 and 12 exists between the core portion 14 and the clad layers 11 and 12.
  • a steeper refractive index gradient is formed in the vicinity of the local minimum values Ts1 and Ts2, thereby suppressing light leakage from the respective core portions 14 to the respective cladding layers 11 and 12.
  • An optical waveguide 1 with low loss is obtained.
  • the refractive index distribution T the refractive index continuously changes as a whole.
  • the transmission light is concentrated in a region closer to the center of the core portion 14. Therefore, a difference in propagation time for each optical path is less likely to occur. For this reason, even when the transmission light includes a pulse signal, it is possible to suppress blunting of the pulse signal (spreading of the pulse signal). As a result, the optical waveguide 1 that can further improve the quality of optical communication is obtained.
  • the refractive index continuously changing in the refractive index distribution T means that the curve of the refractive index distribution T is rounded at each part, and this curve is differentiable.
  • the maximum value Tm is located at the core portion 14 as shown in FIG. 5, but is located at the center of the thickness of the core portion 14.
  • the central portion of the thickness of the core portion 14 is a region within a distance of 30% of the thickness of the core portion 14 on both sides from the midpoint of the minimum value Ts1 and the minimum value Ts2.
  • the position of the maximum value Tm be located in the center of the thickness of the core portion 14 if possible.
  • the vicinity of the edge of the core portion 14 (each cladding layer 11). , 12 near the interface), a significant deterioration in characteristics can be avoided. That is, the transmission loss of the core unit 14 can be suppressed to some extent.
  • the vicinity of the edge of the core portion 14 is a region within a distance of 5% of the thickness of the core portion 14 from the edge to the inside.
  • the refractive index of each cladding layer 11 and 12 changes so as to be the highest in the vicinity of the interface with the core portion 14 and the lowest in the vicinity of the interface with the core portion 14.
  • the maximum value Tm in the core portion 14 and the high refractive index region in each of the cladding layers 11 and 12 are sufficiently separated from each other.
  • the probability of leaking into the layers 11, 12 can be made sufficiently low.
  • the transmission loss of the core unit 14 can be reduced.
  • the vicinity of the interface between the cladding layers 11 and 12 and the core portion 14 is a region within a distance of 5% of the thickness of each cladding layer 11 and 12 from the interface to the inside.
  • the average refractive index TA in each of the cladding layers 11 and 12 can be approximated by, for example, the midpoint between the minimum values Ts1 and Ts2 and the maximum value in each of the cladding layers 11 and 12.
  • the relatively large first maximum value is located in the core portion, and the relatively small second maximum value is located in the cladding layer. Will be.
  • the second maximum value is located at the center of the thickness of the cladding layer.
  • the minimum values Ts1 and Ts2 are less than the average refractive index TA of each of the cladding layers 11 and 12, but the difference between the two is preferably within a predetermined range.
  • the difference between the minimum values Ts1, Ts2 and the average refractive index TA of the cladding layers 11, 12 is about 3 to 80% of the difference between the minimum values Ts1, Ts2 and the maximum value Tm in the core portion 14. It is preferably about 5 to 50%, more preferably about 7 to 30%.
  • each of the cladding layers 11 and 12 has a light transmission property necessary and sufficient to suppress crosstalk.
  • the optical transmission in each of the cladding layers 11 and 12 is too small, and crosstalk is sufficient. If the value exceeds the upper limit, the light transmission properties of the clad layers 11 and 12 may be too large, and the light transmission properties of the core portion 14 may be adversely affected.
  • the difference in refractive index between the minimum values Ts1 and Ts2 and the maximum value Tm in the core portion 14 is preferably as large as possible, but is preferably about 0.005 to 0.07, preferably 0.007 to 0.00. More preferably, it is about 05, more preferably about 0.01 to 0.05. Thereby, the above-described refractive index difference becomes necessary and sufficient for confining light in the core portion 14.
  • the refractive index distribution T in the core portion 14 when the horizontal axis indicates the position of the cross section of the core portion 14 and the vertical axis indicates the refractive index, the refractive index continuously changes in the vicinity of the maximum value Tm.
  • it may have a substantially V-shape that is convex upward (substantially linear except for the maximum value), but is preferably substantially U-shaped that is convex upward (the entire area near the maximum value is rounded). It is said).
  • the refractive index distribution T has such a shape, the light confinement action in the core portion 14 becomes more remarkable.
  • the refractive index distribution T has a substantially V-shaped convex shape (substantially linear except for the maximum value) if the refractive index continuously changes in the vicinity of the minimum value Ts1 and the minimum value Ts2. However, it preferably has a substantially U-shape projecting downward (the entire vicinity of the maximum value is rounded).
  • FIG. 6 is a perspective view showing a third form of the optical waveguide (partially cut out and shown in a transparent manner), and FIG. 7A is a partial cross-sectional view of the third form of the optical waveguide.
  • FIG. 7B is a diagram schematically showing an example of the refractive index distribution T on the center line C4 passing through the center in the width direction of the core portion of the cross section.
  • 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.
  • FIG. 6 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.
  • the third form is the same as the first form, except that it has two laminated core layers 13. That is, in the optical waveguide 1 according to the third embodiment, the refractive index distribution T in the thickness direction has a low refractive index region T L , a middle refractive index region T M , and a high refractive index region in order from the bottom in FIG.
  • the optical waveguide 1 is divided into five layers: a clad layer 11, a core layer 13, a clad layer 12, a core layer 13, and a clad layer 12.
  • the core layer 131 and the core layer 132 each have two layers as in the first embodiment.
  • a core portion 14 is formed.
  • each of the two core portions 14 formed in the core layer 131 is sequentially set as the core portions 141 and 142 from the left side in FIG. 6, and each of the two core portions 14 formed in the core layer 132 is the core. Parts 143 and 144.
  • the light incident on the core portion 14 propagates along the central axis of the core portion 14, so that it is difficult to leak to the clad layers 11 and 12 side. .
  • the occurrence of crosstalk between the core layer 131 and the core layer 132 is suppressed. Therefore, according to the optical waveguide 1, it is possible to easily increase the number of channels and increase the density by stacking a plurality of core layers 13 while suppressing the occurrence of crosstalk.
  • the refractive index distribution T has a region in which the refractive index continuously changes.
  • the refractive index distribution T is not limited to this, and the refractive index distribution T is stepwise. It may be a so-called step index type distribution in which is changed. Step index type refractive index distribution T of a excluded distribution medium refractive index region T M from the respective regions of the refractive index distribution T shown in FIG.
  • a refractive index distribution W having a graded index type or a similar shape can be formed by irradiation with active radiation. Therefore, the above problem can be solved.
  • the optical waveguide forming film of the present invention since it is formed by a multicolor molding method described below, a high adhesion at the interface between the low refractive index region T L and the high refractive index region T H. Therefore, compared with the case of forming the low refractive index region T L and the high refractive index region T H separately, the interface of each region, adversely affect is reduced in occurrence of transmission efficiency and crosstalk, trust A film for forming an optical waveguide capable of forming an optical waveguide with high properties is obtained.
  • optical waveguide manufacturing method An example of a method for manufacturing the above-described optical waveguide 1 (a method for manufacturing an optical waveguide of the present invention) and a method for manufacturing a film for forming an optical waveguide used for manufacturing the optical waveguide 1 (forming an optical waveguide of the present invention) Film manufacturing method) will be described.
  • FIGS. 11 to 13 are diagrams for explaining a first method of manufacturing the optical waveguide 1 shown in FIG.
  • the upper side in FIGS. 11 to 13 is referred to as “upper”, the lower side as “lower”, the right side as “right”, and the left side as “left”.
  • the first method of manufacturing the optical waveguide 1 is as follows: [1] Extruding two types of optical waveguide forming compositions 901 and 902 (first composition and second composition) onto a support substrate 951 in layers. Layer 910 (film for forming an optical waveguide of the present invention) is obtained. [2] Next, a portion of the layer 910 is irradiated with actinic radiation to cause a difference in refractive index, whereby the optical waveguide 1 is obtained.
  • optical waveguide forming compositions 901 and 902 are prepared.
  • the optical waveguide forming compositions 901 and 902 each contain a polymer 915 and an additive 920 (including at least a monomer in this embodiment), but the compositions thereof are slightly different.
  • the optical waveguide forming composition 901 is a material mainly for forming the core layer 13, and at least active monomer reaction occurs in the polymer 915 upon irradiation with actinic radiation, This is a material that causes a change in the refractive index distribution. That is, in the optical waveguide forming composition 901, the refractive index distribution changes due to the deviation in the ratio of the polymer 915 and the monomer, and as a result, the core portion 14 and the side cladding portion 15 are formed in the core layer 13. It is a material that can be used.
  • the optical waveguide forming composition 902 is mainly a material for forming the clad layers 11 and 12, and is composed of a material having a lower refractive index than the optical waveguide forming composition 901.
  • the difference in refractive index between the optical waveguide forming composition 901 and the optical waveguide forming composition 902 is determined by setting the composition of the polymer 915, the composition of the monomer, the abundance ratio of the polymer 915 and the monomer, and the like. It can be adjusted appropriately.
  • the composition of the polymer 915 and the additive 920 in each of the optical waveguide forming compositions 901 and 902 is appropriately selected according to the refractive indexes of the polymer 915 and the monomer.
  • the compositions are set so that the monomer contents are substantially equal to each other.
  • the difference in monomer content between the optical waveguide forming composition 901 and the optical waveguide forming composition 902 becomes small, so that the diffusion movement of the monomer triggered by this is suppressed.
  • the diffusion movement of the monomer is useful in forming the refractive index difference as described above, it may be unavoidable to move in an undesirable direction.
  • the refractive index distribution in the thickness direction of the layer 910 can be formed by a multicolor extrusion method described later, the diffusion movement of the monomer may be suppressed at least in the thickness direction.
  • the unintended diffusion transfer of the monomer in the thickness direction is suppressed.
  • the optical waveguide 1 having the refractive index distribution T having the target shape can be reliably manufactured.
  • the composition of the polymer 915 to be used is different between the optical waveguide forming composition 901 and the optical waveguide forming composition 902, and the molecular weight and the degree of polymerization are different even if the composition is the same. Good.
  • the composition of the monomer used that is, the refractive index may be varied. In this way, the optical waveguide forming composition 901 and the optical waveguide forming composition 902 have substantially the same monomer content, and a refractive index difference is formed between the two while suppressing the diffusion movement of the monomer. can do.
  • optical waveguide forming compositions 901 and 902 are formed in layers on the support substrate 951 by a multicolor extrusion molding method.
  • the optical waveguide forming composition 901 is extruded in one layer, and at the same time, the optical waveguide forming composition 902 is extruded on both sides of the layer, thereby forming a multicolor laminate.
  • a formed body 914 is formed in a lump. Specifically, in the multicolor molded body 914, since the optical waveguide forming composition 902, the optical waveguide forming composition 901, and the optical waveguide forming composition 902 are respectively extruded in this order, At the boundary, the optical waveguide forming composition 901 and the optical waveguide forming composition 902 are slightly turbid.
  • the multicolor molded body 914 includes a first molded layer 914a (second layered molded product) made of the optical waveguide forming composition 902, an optical waveguide forming composition 901, and a lower portion of FIG.
  • Second molded layer 914b made of a mixture of optical waveguide forming composition 902
  • third molded layer 914c (first layered molded product) made of optical waveguide forming composition 901, optical waveguide forming composition 901 and optical waveguide
  • a fourth molded layer 914d made of a mixture of the forming composition 902 and a fifth molded layer 914e (second layered molded product) made of the optical waveguide forming composition 902 are laminated in this order.
  • the solvent in the obtained multicolor molded body 914 is evaporated (desolvent) to obtain a layer 910 (see FIG. 11B).
  • the obtained layer 910 (the film for forming an optical waveguide of the present invention) includes a clad layer 11 formed from the first molding layer 914a, a second molding layer 914b, and a third molding layer from the lower side of FIG. It becomes a laminated body of the core layer 13 formed of 914c and the fourth molding layer 914d and the clad layer 12 formed of the fifth molding layer 914e.
  • the polymer (matrix) 915 exists substantially uniformly and randomly, and the additive 920 is substantially uniformly and randomly dispersed in the polymer 915. Thereby, the additive 920 is substantially uniformly and randomly dispersed in the layer 910.
  • the average thickness of the layer 910 is appropriately set according to the thickness of the optical waveguide 1 to be formed, and is not particularly limited, but is preferably about 10 to 500 ⁇ m, and more preferably about 20 to 300 ⁇ m.
  • the support substrate 95 for example, a silicon substrate, a silicon dioxide substrate, a glass substrate, a polyethylene terephthalate (PET) film, or the like is used.
  • a silicon substrate for example, a silicon substrate, a silicon dioxide substrate, a glass substrate, a polyethylene terephthalate (PET) film, or the like is used.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the multicolor molded body 914 for obtaining such a layer 910 is manufactured using a die coater (multicolor extrusion molding apparatus) 800 as described below.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a die coater for obtaining a multicolor molded body 914
  • FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing an enlarged part of the die coater.
  • the die coater 800 includes a die head 810 including an upper lip portion 811 and a lower lip portion 812 provided below the upper lip portion 811.
  • the upper lip portion 811 and the lower lip portion 812 are each composed of a long block body and are overlapped with each other.
  • a hollow manifold 820 is formed on the mating surfaces.
  • the width of the manifold 820 is continuously expanded so as to increase toward the right side of the die head 810.
  • the thickness of the manifold 820 is continuously reduced so as to decrease toward the right side of the die head 810.
  • the width of the cavity is the maximum and the thickness is the minimum, and the slit 821 is formed.
  • the die head 810 can extrude the optical waveguide forming compositions 901 and 902 supplied from the left side of the manifold 820 while forming the composition from the slit 821 to the right side. That is, the width and thickness of the multicolor molded body 914 are determined according to the shape of the slit 821.
  • the mixing unit 830 is provided on the left side of the die head 810.
  • the mixing unit 830 is configured by combining two systems of pipes for supplying the optical waveguide forming compositions 901 and 902 to the die head 810, respectively, and the first optical waveguide forming composition 901 is supplied to the die head 810.
  • the second supply pipe 832 is branched into two in the middle, and is connected to the upper layer portion and the lower layer portion of the connection portion 835, respectively.
  • the first supply pipe 831 is connected to the middle layer portion of the connection portion 835. That is, in the connection portion 835, the flow of one layer composed of the optical waveguide forming composition 901 is merged so as to be sandwiched between the upper and lower two layers of flow composed of the optical waveguide forming composition 902.
  • the mixing unit 830 has a plurality of pins 836 provided at the junction of the first supply pipe 831 and the second supply pipe 832.
  • These pins 836 have a long cylindrical shape, and are arranged so that the axes thereof and the extending directions of the first supply pipe 831 and the second supply pipe 832 are substantially orthogonal.
  • three pins 836 are provided between the upper layer portion and the middle layer portion of the connection portion 835 and between the lower layer portion and the middle layer portion.
  • the number of pins 836 is not particularly limited, but is preferably 2 or more, more preferably about 3 to 10.
  • the pin 836 can be replaced with another structure (for example, mesh, punching metal, etc.) as long as it can cause turbulent flow between the optical waveguide forming compositions 901 and 902.
  • a transport unit 840 that transports the multicolor molded body 914 formed by multicolor extrusion is provided.
  • the transport unit 840 includes a roller 841 and a transport film 842 that moves along the roller 841.
  • the transport film 842 is transported from the lower side of FIG. 8 to the right side by the rotation of the roller 841.
  • the multicolor molded body 914 is stacked on the roller 841. Thereby, it can convey to the right side, hold
  • the operation of the die coater 800 will be described.
  • the optical waveguide forming compositions 901 and 902 are simultaneously supplied to the mixing unit 830, a three-layer laminar flow is formed at the connection portion 835.
  • the flow of the optical waveguide forming compositions 901 and 902 is disturbed by the action of the plurality of pins 836 provided in the merge portion. This disturbance obscures the boundary between the laminar flows, and a region where the optical waveguide forming composition 901 and the optical waveguide forming composition 902 are mixed is formed at the boundary.
  • the laminar flow thus formed is expanded in the width direction and compressed in the thickness direction in the manifold 820 of the die head 810.
  • the first molded layer 914a, the second molded layer 914b, the third molded layer 914c, the fourth molded layer 914d, and the fifth molded layer 914e are laminated in this order from below.
  • a color molded body 914 is formed.
  • the optical waveguide 1 having the refractive index distribution T in the thickness direction described above is finally obtained.
  • this conveyance film 842 can also be utilized as the support substrate 951 mentioned above as it is.
  • the die coater 800 shown in FIG. 8 can form a layer 910 including one core layer 13, but when a plurality of core layers 13 are provided, the structure of the mixing unit 830 can be changed accordingly. That's fine.
  • the first supply pipe 831 is branched according to the number of layers of the core layer 13, and each layer of the optical waveguide forming composition 901 extruded from each first supply pipe 831 is sandwiched.
  • the number of branches of the second supply pipe 832 may be increased. If it does in this way, the 2nd form or 3rd form of the optical waveguide mentioned above can be manufactured.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing another configuration example of the mixing unit 830.
  • the tube axes of the first supply pipe 831 and the second supply pipe 832 are schematically shown by lines, and each composition is provided in each of the supply pipes 831 and 832.
  • the starting point for injecting is indicated by ⁇ .
  • the flow of the optical waveguide forming composition 901 is indicated by a solid line arrow
  • the flow of the optical waveguide forming composition 902 is indicated by a broken line arrow
  • the mixture of the optical waveguide forming composition 901 and the optical waveguide forming composition 902 is obtained.
  • Each flow is indicated by a dashed-dotted arrow.
  • the first supply pipe 831 shown in FIG. 10 is branched into three from the starting point 831a. Among these, the central branch pipe 8311 extends straight in the direction of the die head 810.
  • a branch pipe 8312 branched from the start point 831a extends diagonally above the central branch pipe 8311, and a branch pipe 8313 branched from the start point 831a extends diagonally below the central branch pipe 8311. is doing.
  • a first starting point 832a of the second supply pipe 832 is provided at a position slightly above the central branch pipe 8311.
  • a branch pipe 8321 branched from the first start point 832a extends upward.
  • the branched branch pipe 8322 extends downward.
  • branch pipe 8322 extending downward joins the central branch pipe 8311 at the junction J1.
  • the branch pipe 8321 extending upward is configured to merge with the branch pipe 8312 described above at the mixing point M1.
  • the branch pipe 8321 and the branch pipe 8312 are aggregated in the collecting pipe 8331.
  • the collecting pipe 8331 is located at the junction J2 located on the die head 810 side (front end side) with respect to the branch pipe 8322. It joins the central branch pipe 8311.
  • a second starting point 832b of the second supply pipe 832 is provided at a position slightly below the central branch pipe 8311, and the branch pipe 8323 branched from the second start point 832b is located above. Further, a branched branch pipe 8324 extends downward.
  • branch pipe 8323 extending upward is joined to the central branch pipe 8111 at the junction J1.
  • branch pipe 8324 extending downward is configured to merge with the branch pipe 8313 described above at the mixing point M2.
  • the branch pipe 8324 and the branch pipe 8313 are aggregated in the collecting pipe 8332, and this collecting pipe 8332 is at a junction J2 located on the die head 810 side (front end side) with respect to the branch pipe 8323. It joins the central branch pipe 8311.
  • the above-described pin 836 is provided at each mixing point M1, M2 and each joining point J1, J2 (not shown).
  • the arrangement and number of pins 836 are set so that the optical waveguide forming composition 901 and the optical waveguide forming composition 902 are completely mixed.
  • the arrangement and number of pins 836 are set so that the optical waveguide forming composition 901 and the mixture are partially mixed at each junction J1 and J2.
  • the optical waveguide forming composition 901 is injected into the start point 831a of the first supply pipe 831, while the first start point 832a and the second start point 832b of the second supply pipe 832 are optically guided.
  • a waveguide forming composition 902 is injected.
  • the optical waveguide forming composition 901 constitutes the central layer of the multicolor molded body 914 via the central branch pipe 8311.
  • composition 902 for forming an optical waveguide is joined via the branch pipe 8322 and the branch pipe 8323 so as to sandwich the center layer.
  • the mixture of the optical waveguide forming composition 901 and the optical waveguide forming composition 902 mixed at the mixing points M1 and M2 is connected to the above-described optical waveguide forming via the collecting pipe 8331 and the collecting pipe 8332, respectively.
  • the layers composed of the composition 902 are joined together.
  • the multicolor molded body 914 is molded.
  • a multicolor molded body 914 can be molded.
  • the multicolor molded body 914 capable of manufacturing the above-described third form of the optical waveguide can be formed. it can.
  • the pins 836 may be provided as necessary.
  • the pins 836 may be omitted.
  • the boundary between the laminar flows becomes relatively clear, and a region where the optical waveguide forming composition 901 and the optical waveguide forming composition 902 are mixed is almost formed.
  • the step index type optical waveguide 1 having the refractive index distribution T in which the refractive index in the thickness direction changes stepwise can be manufactured.
  • the supply conditions of the optical waveguide forming composition 901 from the first supply pipe 831 for example, the inner diameter of the first supply pipe 831, the merging angle of the first supply pipe 831 with respect to the second supply pipe 832,
  • the supply amount per unit time, supply pressure, viscosity, temperature, and the like, and the supply conditions of the optical waveguide forming composition 902 from the second supply pipe 832 include, for example, the inner diameter of the second supply pipe 832, the first The merging angle of the second supply pipe 832 with respect to the supply pipe 831, the supply amount per unit time, supply pressure, viscosity, temperature, and the like can be set as appropriate.
  • the multicolor extrusion molding method and the die coater are examples of a method and an apparatus for producing a multicolor molded body 914. If the method and the apparatus can cause turbidity of the composition between layers, for example, an injection molding method is used. Various methods (apparatus) such as (apparatus), coating method (apparatus), and printing method (apparatus) can also be used.
  • the composition continuously changes in the thickness direction, thereby forming a refractive index distribution T ′ in which the refractive index continuously changes in the thickness direction.
  • the layer 910 includes the first molded layer 914a to the fifth molded layer 914e described above, the refractive index distribution T ′ of the layer 910 has a refractive index at the center in the thickness direction. The distribution is such that the refractive index continuously decreases from the highest toward the both sides of the layer 910.
  • the difference in refractive index between the maximum value and the minimum value is preferably as large as possible, but is preferably about 0.005 to 0.07, preferably 0.007 to More preferably, it is about 0.05, more preferably about 0.01 to 0.05.
  • the optical waveguide 1 in which a refractive index difference necessary and sufficient for confining light in the core portion 14 is finally formed is obtained.
  • the refractive index distribution T ′ when the horizontal axis indicates the position of the cross section of the layer 910 and the vertical axis indicates the refractive index, the refractive index continuously changes in the vicinity of the maximum value of the refractive index. As long as it has a shape, it may have an upwardly convex substantially V-shape (substantially linear except for the maximum value), but preferably has an upwardly convex substantially U-shape (the entire vicinity of the maximum value is rounded). ). When the refractive index distribution T has such a shape, the light confinement action in the core portion 14 becomes more remarkable. That is, the layer 910 has a refractive index distribution in the thickness direction of a so-called graded index type or a similar shape, and can manufacture the optical waveguide 1 with a small transmission loss.
  • the polymer 915 is a base polymer for the optical waveguide 1.
  • the polymer 915 has sufficiently high transparency (colorless and transparent) and is compatible with the monomer described later, and among them, the monomer can react (polymerization reaction or crosslinking reaction) as described later. There are preferably used those having sufficient transparency even after the monomer is polymerized.
  • “having compatibility” means that in the optical waveguide forming compositions 901 and 902 and the layer 910, the monomer is at least mixed and does not cause phase separation with the polymer 915.
  • Examples of such a polymer 915 include cyclic olefin resins such as norbornene resins and benzocyclobutene resins, acrylic ethers, methacrylic resins, polycarbonates, polystyrenes, cyclic ethers such as epoxy resins and oxetane resins. Resin, polyamide, polyimide, polybenzoxazole, silicone resin, fluorine resin, etc., and one or more of these are combined (polymer alloy, polymer blend (mixture), copolymer, etc.) ) Can be used.
  • cyclic olefin resins such as norbornene resins and benzocyclobutene resins
  • acrylic ethers methacrylic resins
  • polycarbonates polystyrenes
  • cyclic ethers such as epoxy resins and oxetane resins.
  • the optical waveguide 1 having excellent light transmission performance and heat resistance can be obtained.
  • the cyclic olefin-based resin may be unsubstituted or may have hydrogen substituted with other groups.
  • cyclic olefin resins examples include norbornene resins and benzocyclobutene resins.
  • norbornene-based resin 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 optical waveguide 1 which cannot produce the dimensional change by water absorption etc. easily can be obtained.
  • 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).
  • a norbornene-based resin for example, (1) addition (co) polymer of norbornene type monomer obtained by addition (co) polymerization of norbornene type monomer, (2) addition copolymers of norbornene monomers with ethylene and ⁇ -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 ⁇ -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,
  • 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).
  • ROMP ring-opening metathesis polymerization
  • combination of ROMP and hydrogenation reaction polymerization by radical or cation
  • polymerization using cationic palladium polymerization initiator 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).
  • the norbornene-based resin those having at least one repeating unit represented by the following chemical formula 1 (Structural Formula B), that is, an addition (co) polymer is preferable. 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.
  • 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).
  • the product 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.
  • 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.
  • 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.
  • the norbornene-based resin containing a norbornene-based repeating unit having a substituent containing an aryl group can more reliably prevent dimensional changes due to water absorption due to the extremely high hydrophobicity derived from the aryl group.
  • the norbornene-based resin preferably contains an alkylnorbornene repeating unit.
  • the alkyl group may be linear or branched.
  • the norbornene-based resin By including the repeating unit of alkyl norbornene, the norbornene-based resin has high flexibility, and therefore can provide high flexibility (flexibility).
  • a norbornene-based resin containing a repeating unit of alkyl norbornene is preferable because it has excellent transmittance for light in a specific wavelength region (particularly, a wavelength region near 850 nm).
  • norbornene-based resin containing the norbornene repeating unit as described above examples 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.
  • R 1 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms
  • a represents an integer of 0 to 3
  • b represents an integer of 1 to 3
  • p 1 / q 1 is 20 or less.
  • the norbornene-based resin 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.
  • the manufacturing method of norbornene which has an epoxy group in a side chain is as (i) (ii), for example.
  • R 1 is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms
  • R 2 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms
  • R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group
  • c represents an integer of 0 to 3
  • the norbornene-based resin of the formula (2) is obtained by dissolving norbornene having R 2 and norbornene having acryl and methacryl groups in the side chain in toluene, and performing solution polymerization using the Ni compound (A) described above as a catalyst. Obtainable.
  • R 2 is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms and c is 1 from the viewpoint of achieving both flexibility and heat resistance.
  • Compounds such as a copolymer of butyl norbornene and methyl acrylate (5-norbornenyl), a copolymer of hexyl norbornene and methyl acrylate (5-norbornenyl), a copolymer of decyl norbornene and methyl acrylate (5-norbornenyl), etc. preferable.
  • R 4 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms
  • each X 3 independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms
  • d represents 0 to 3 carbon atoms. Represents an integer, and p 3 / q 3 is 20 or less.
  • the resin of the formula (3) can be obtained by dissolving norbornene having R 4 and norbornene having an alkoxysilyl group in the side chain in toluene, and solution polymerization using the above-described Ni compound (A) as a catalyst. it can.
  • norbornene-based polymers represented by the formula (3) particularly those compounds in which R 4 is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, d is 0 to 2, and X 3 is a methyl group or an ethyl group. preferable.
  • a copolymer of butyl norbornene and norbornenyl ethyl trimethoxy silane a copolymer of hexyl norbornene and norbornenyl ethyl trimethoxy silane, a copolymer of decyl norbornene and norbornenyl ethyl trimethoxy silane, butyl norbornene and triethoxy silyl Copolymer of norbornene, copolymer of hexyl norbornene and triethoxysilyl norbornene, copolymer of decyl norbornene and triethoxysilyl norbornene, copolymer of butyl norbornene and trimethoxysilyl norbornene, copolymer of hexyl norbornene and trimethoxysilyl norbornene, decyl A copolymer of norbornene and trimethoxysilyl norbornene
  • R 5 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms
  • a 1 and A 2 are each independently any one of the following formulas (5) to (7): Represents two substituents, but they are not the same substituent at the same time, and p 4 / (q 4 + r) is 20 or less.
  • the resin of formula (4) is a solution in which norbornene having R 5 , norbornene having A 1 in the side chain, and norbornene having A 2 in the side chain are dissolved in toluene, and Ni compound (A) is used as a catalyst. It can be obtained by polymerization.
  • R 6 represents a hydrogen atom or a methyl group, and g represents an integer of 0 to 3.
  • X 4 each independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and h represents an integer of 0 to 3)
  • norbornene-based resin represented by the formula (4) for example, any one of butyl norbornene, hexyl norbornene or decyl norbornene, methyl acrylate (5-norbornenyl), norbornenyl ethyl trimethoxysilane, triethoxy Terpolymers with either silyl norbornene or trimethoxysilyl norbornene, terpolymers of butyl norbornene, hexyl norbornene or decyl norbornene, methyl acrylate (5-norbornenyl) and methyl glycidyl ether norbornene, butyl norbornene, hexyl norbornene Or decylnorbornene, methylglycidyl ether norbornene, norbornenylethyltrimethoxysilane, triethoxysilyl Terpolymers, etc. with either Ruborunen or trime
  • R 7 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms
  • R 8 represents a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group
  • Ar represents an aryl group
  • X 1 represents oxygen Represents an atom or a methylene group
  • X 2 represents a carbon atom or a silicon atom
  • i represents an integer of 0 to 3
  • j represents an integer of 1 to 3
  • p 5 / q 5 is 20 or less is there.
  • the resin of the formula (8) is obtained by dissolving norbornene having R 7 and norbornene containing — (CH 2 ) —X 1 —X 2 (R 8 ) 3-j (Ar) j in the side chain in toluene, It can be obtained by solution polymerization using a compound as a catalyst.
  • norbornene resins 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.
  • 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 7 is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms
  • X 1 is a methylene group
  • X 2 is a carbon atom
  • Ar is Compounds having a phenyl group
  • R 8 is a hydrogen atom
  • i is 0, and j is 1, for example, a copolymer of butyl norbornene and phenylethyl norbornene, a copolymer of hexyl norbornene and phenylethyl norbornene, a decyl norbornene and phenylethyl norbornene It may be a copolymer or the like. Further, the following may be used as the norbornene resin.
  • R 10 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms
  • R 11 represents an aryl group
  • k is 0 or more and 4 or less.
  • P 6 / q 6 is 20 or less. is there.
  • p 1 / q 1 to p 3 / q 3 , p 5 / q 5 , p 6 / q 6 or p 4 / (q 4 + r) may be 20 or less, but 15 or less. Preferably, about 0.1 to 10 is more preferable. Thereby, the effect including the repeating unit of multiple types of norbornene is exhibited.
  • the polymer 915 may be an acrylic resin, a methacrylic resin, an epoxy resin, a polyimide, a silicone resin, a fluorine resin, or the like.
  • 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).
  • 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, Examples include dicyclopentadiene type epoxy resins having a cyclopentadiene skeleton, phenol novolac type epoxy resins, cresol novolac type epoxy resins, triphenylmethane type epoxy resins, aliphatic epoxy resins, and triglycidyl isocyanurates. One or more composite materials are used.
  • 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.
  • the polyamic acid can be obtained, for example, as a solution by reacting tetracarboxylic dianhydride and diamine in an equimolar ratio in N, N-dimethylacetamide.
  • examples of the tetracarboxylic dianhydride include pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, and 2,2-bis (2,3-di ().
  • 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.
  • 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.
  • silicone rubber monomer or oligomer examples include those containing a methylsiloxane group, an ethylsiloxane group, or a phenylsiloxane group.
  • silicone rubber monomer or oligomer 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 in order to impart photoreactivity.
  • 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.
  • fluorine-containing aliphatic ring structure examples include perfluoro (2,2-dimethyl-1,3-dioxole), perfluoro (4-methyl-1,3-dioxole), and perfluoro (4-methoxy-1,3-dioxole). ) And the like.
  • fluorine-containing monomer examples include perfluoro (allyl vinyl ether), perfluoro (butenyl vinyl ether) and the like.
  • radical polymerizable monomer examples include tetrafluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, perfluoro (methyl vinyl ether) and the like.
  • a monomer having an aromatic ring (aromatic group), a nitrogen atom, a bromine atom or a chlorine atom in the molecular structure is generally selected, and the polymer 915 is synthesized (polymerized).
  • a monomer having an alkyl group, a fluorine atom or an ether structure (ether group) in the molecular structure is generally selected, and the polymer 915 is synthesized (polymerized).
  • norbornene-based resin having a relatively high refractive index those containing a repeating unit of aralkyl norbornene are preferable.
  • Such norbornene-based resins have a particularly high refractive index.
  • 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.
  • the polymer 915 as described above has a leaving group (leaving pendant group) that is branched from the main chain and at least a part of the molecular structure of which can be released from the main chain by irradiation with actinic radiation. . Since the refractive index of the polymer 915 decreases due to the removal of the leaving group (reaction medium), the polymer 915 can form a refractive index difference depending on the presence or absence of irradiation with actinic radiation.
  • Examples of the polymer 915 having such a leaving group include a polymer having at least one of an —O— structure, an —Si—aryl structure, and an —O—Si— structure in a molecular structure. Such a leaving group is released relatively easily by the action of a cation.
  • 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.
  • examples of the polymer 915 having a leaving group in the side chain include polymers of monocyclic monomers such as cyclohexene and cyclooctene, norbornene, norbornadiene, dicyclopentadiene, dihydrodicyclopentadiene, tetracyclododecene,
  • examples thereof include cyclic olefin resins such as polymers of polycyclic monomers such as cyclopentadiene, dihydrotricyclopentadiene, tetracyclopentadiene, dihydrotetracyclopentadiene and the like.
  • one or more cyclic olefin resins selected from polymers of polycyclic monomers are preferably used. Thereby, the heat resistance of resin can be improved.
  • polymerization forms known forms such as random polymerization and block polymerization can be applied.
  • specific examples of the polymerization of norbornene monomers include (co) polymers of norbornene monomers, copolymers of norbornene monomers and other copolymerizable monomers such as ⁇ -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.
  • norbornene-based resins are preferable (that is, addition polymers of norbornene-based compounds). Thereby, it is excellent in transparency, heat resistance, and flexibility.
  • X 1 is an oxygen atom
  • X 2 is a silicon atom
  • Ar is a phenyl group.
  • the side chain may have an epoxy group.
  • the compound represented by the formula (31) includes, for example, hexylnorbornene, diphenylmethylnorbornenemethoxysilane (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.
  • 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.
  • the content of the leaving group is not particularly limited, but is preferably 10 to 80% by weight in the polymer 915 having a leaving group in the side chain, and more preferably 20 to 60% by weight. preferable. When the content is within the above range, both flexibility and refractive index modulation function (effect of changing the refractive index difference) are particularly excellent.
  • the width of changing the refractive index can be expanded by increasing the content of the leaving group.
  • the polymer 915 contained between the optical waveguide forming composition 901 and the optical waveguide forming composition 902 may be the same or different.
  • the compatibility of each other becomes high by using the thing of the same composition, it becomes easy to mix compositions. Thereby, the continuity of the refractive index distribution T can be improved.
  • the polymer 915 has the same basic composition, but the presence or absence of a leaving group (reaction medium) may be changed.
  • the polymer 915 contained in the optical waveguide forming composition 901 contains a leaving group
  • the polymer 915 contained in the optical waveguide forming composition 902 does not contain a leaving group.
  • separation of the leaving group occurs only in the core layer 13 and a refractive index difference is formed in the layer, and no separation of the leaving group occurs in the clad layers 11 and 12.
  • the refractive indexes of the cladding layers 11 and 12 can be made relatively uniform.
  • the addition of the additive 920 can be omitted in both the optical waveguide forming composition 901 and the optical waveguide forming composition 902.
  • the polymer 915 contained in each of the optical waveguide forming compositions 901 and 902 does not necessarily include a leaving group. It does not have to be.
  • the additive 920 contains a monomer (reaction medium) in both the optical waveguide forming composition 901 and the optical waveguide forming composition 902.
  • the additive 920 in the optical waveguide forming composition 901 further includes a polymerization initiator, while the additive 920 in the optical waveguide forming composition 902 includes a polymerization initiator.
  • 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 layer 910 is refracted between the irradiation region and the non-irradiation region. It is a compound that can cause a rate difference. That is, the monomer functions as a reaction medium that causes a chemical reaction with a change in refractive index upon irradiation with actinic radiation.
  • a polymer (polymer) formed by polymerizing the monomer in the polymer 915 As a reaction product of the monomer, a polymer (polymer) formed by polymerizing the monomer in the polymer 915, a cross-linked structure in which the monomer cross-links the polymers 915, and a polymer 915 obtained by polymerizing the monomer to the polymer 915. At least one of the branched structures branched from.
  • 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 polymer 915 and the refractive index of the monomer. Therefore, the monomer contained in the additive 920 is the polymer 915. Is selected in consideration of the magnitude relationship with the refractive index.
  • a polymer 915 having a relatively low refractive index and a monomer having a high refractive index with respect to the polymer 915 are added. Used in combination.
  • a polymer 915 having a relatively high refractive index and a monomer having a low refractive index with respect to the polymer 915 are used in combination.
  • those having compatibility with the polymer 915 and having a refractive index difference with the polymer 915 of 0.01 or more are preferably used.
  • 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.
  • 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.
  • a monomer or oligomer having a cyclic ether group can react quickly because the ring opening of the cyclic ether group is likely to occur.
  • the optical waveguide 1 having excellent optical transmission performance and excellent heat resistance and flexibility can be obtained.
  • 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.
  • the monomer having an oxetanyl group and the oligomer having an oxetanyl group those selected from the group of the following formulas (11) to (20) are preferable.
  • 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.
  • n is 0 or more and 3 or less.
  • compounds represented by the following formulas (32) and (33) can be used as the compound having an oxetanyl group.
  • the compound represented by the formula (32) trade name TOSOX manufactured by Toagosei Co., Ltd.
  • trade name OX-SQ manufactured by Toagosei Co., Ltd. trade name OX-SQ manufactured by Toagosei Co., Ltd.
  • n 1 or 2
  • 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.
  • 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.
  • the compound represented by the formula (34) is epoxy norbornene, and as such a compound, for example, EpNB manufactured by Promeras Corporation can be used.
  • the compound represented by the formula (35) is ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane, and as this compound, for example, Z-6040 manufactured by Toray Dow Corning Silicone can be used.
  • the compound represented by the formula (36) is 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane. As this compound, for example, E0327 manufactured by Tokyo Chemical Industry can be used.
  • the compound represented by the formula (37) is 3,4-epoxycyclohexenylmethyl-3 ′, 4′-epoxycyclohexenecarboxylate, and for example, Celoxide 2021P manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd. is used. can do.
  • the compound represented by the formula (38) is 1,2-epoxy-4-vinylcyclohexane, and as this compound, for example, Celoxide 2000 manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd. can be used.
  • the compound represented by the formula (39) is 1,2: 8,9 diepoxy limonene.
  • this compound for example, (Celoxide 3000 manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) can be used.
  • 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.
  • the monomer having an oxetanyl group and the oligomer having an oxetanyl group have a slow initiation reaction for initiating polymerization but a fast growth reaction.
  • 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.
  • 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.
  • the ratio of the combined use 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.
  • 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.
  • 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.
  • a monomer having an oxetanyl group different from the monomer represented by the formula (20) 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.
  • 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). And compounds of the above formulas (34) to (39).
  • norbornene-based monomer is a generic term for monomers containing at least one norbornene skeleton represented by the following structural formula A, and examples thereof include compounds represented by the following structural formula C.
  • R 12 to R 15 each independently represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted hydrocarbon group, or a functional substituent, An integer of 0 to 5 is represented. However, when a is a double bond, either one of R 12 and R 13 or one of R 14 and R 15 does not exist. ]
  • Examples of the unsubstituted hydrocarbon 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, a cycloalkenyl group having 4 to 12 carbon atoms (C 4 to C 12 ), an aryl group having 6 to 12 carbon atoms (C 6 to C 12 ), and an aralkyl group having 7 to 24 carbon atoms (C 7 to C 24 )
  • 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 ).
  • 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.
  • 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, n-octyl.
  • alkyl vinyl ethers or cycloalkyl vinyl ethers such as vinyl ether, n-dodecyl vinyl ether, 2-ethylhexyl vinyl ether, and cyclohexyl vinyl ether, and one or more of these can be used in combination.
  • examples of the styrene monomer include styrene and divinylbenzene, and one or two of these can be used in combination.
  • the monomer may be oligomerized as described above.
  • 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.
  • the monomer contained between the optical waveguide forming composition 901 and the optical waveguide forming composition 902 may be the same or different.
  • the refractive index distribution T mentioned above can be clarified more.
  • the optical waveguide 1 having excellent characteristics can be obtained.
  • the optical waveguide forming composition 901 may contain a monomer, while the optical waveguide forming composition 902 may contain no monomer.
  • the monomer diffusion movement in the layer does not occur, so that the refractive index in each of the cladding layers 11 and 12 can be made uniform.
  • the polymerization initiator acts on the monomer with irradiation of actinic radiation and promotes the reaction of the monomer.
  • the polymerization initiator to be used is appropriately selected according to the type of monomer polymerization reaction or crosslinking reaction.
  • radical polymerization initiators are preferably used exclusively for acrylic acid (methacrylic acid) monomers and styrene monomers
  • cationic polymerization initiators are preferably used exclusively for epoxy monomers, oxetane monomers, and vinyl ether monomers.
  • radical polymerization initiators examples include benzophenones and acetophenones.
  • examples of the cationic polymerization initiator include Lewis acid generating type such as diazonium salt, Bronsted acid generating type such as iodonium salt and sulfonium salt.
  • the following cationic polymerization initiator photoacid generator
  • photoacid generator photoacid generator
  • sulfonium salts such as triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, tris (4-t-butylphenyl) sulfonium-trifluoromethanesulfonate, diazonium salts such as p-nitrophenyldiazonium hexafluorophosphate, ammonium salts, phosphonium salts, diphenyliodonium Iodonium salts such as trifluoromethanesulfonate, (triccumyl) iodonium-tetrakis (pentafluorophenyl) borate, quinonediazides, diazomethanes such as bis (phenylsulfonyl) diazomethane, 1-phenyl-1- (4-methylphenyl) sulfonyloxy- Sulfos such as 1-benzoylmethane, N-hydroxynaphthalimide-trifluoromethanes, di
  • 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.
  • the additive 920 in the optical waveguide forming composition 901 includes a polymerization initiator, while the additive 920 in the optical waveguide forming composition 902 is a polymerization initiator. Therefore, the monomer polymerization reaction is accelerated only in the core layer 13, and the monomer polymerization reaction is not accelerated in the cladding layers 11 and 12. Therefore, in the cladding layers 11 and 12, the change in the refractive index is suppressed, and the refractive index within the layer can be made relatively uniform.
  • both the optical waveguide forming composition 901 and the optical waveguide forming composition 902 may contain a polymerization initiator.
  • the types and addition amounts of the polymerization initiators included in the optical waveguide forming composition 901 and the optical waveguide forming composition 902 are different. You can make it.
  • a polymerization initiator contained in the optical waveguide forming composition 901 is used as a polymerization initiator contained in the optical waveguide forming composition 901
  • a polymerization initiator contained in the optical waveguide forming composition 902 is used.
  • the amount of polymerization initiator added to the optical waveguide forming composition 902 may be reduced as compared with the optical waveguide forming composition 901.
  • a photoacid generator may be used as the polymerization initiator contained in the optical waveguide forming composition 901
  • a thermal acid generator may be used as the polymerization initiator contained in the optical waveguide forming composition 902.
  • thermal acid generator examples include sulfonium salt type compounds such as triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonic acid and triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonic acid, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonic acid, and diphenyliodonium nonafluorobutanesulfonic acid.
  • sulfonium salt type compounds such as triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonic acid and triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonic acid, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonic acid, and diphenyliodonium nonafluorobutanesulfonic acid.
  • iodonium salt type compounds examples include iodonium salt type compounds, phosnium salt type compounds such as pentaphenylphosnium trifluoromethanesulfonic acid, pent
  • the additive 920 may contain a sensitizer and the like in addition to the monomer and the polymerization initiator.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • sensitizer examples include, for example, 2-isopropyl-9H-thioxanthen-9-one, 4-isopropyl-9H-thioxanthen-9-one, 1-chloro-4-propoxythioxanthone, phenothiazine Or a mixture thereof.
  • the content of the sensitizer is preferably 0.01% by weight or more, more preferably 0.5% by weight or more in the optical waveguide forming compositions 901 and 902, and more preferably 1% by weight or more. More preferably. In addition, it is preferable that an upper limit is 5 weight% or less.
  • 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.
  • the layer 910 containing the polymer 915 and the additive 920 as described above has a predetermined refractive index due to the action of the additive 920 dispersed uniformly in the polymer 915.
  • Such a layer 910 (film for forming an optical waveguide of the present invention) contains a monomer that reacts with actinic radiation as described above, it has the above-described refractive index distribution T ′ in the thickness direction, In the width direction, depending on the presence or absence of irradiation with actinic radiation, a refractive index adjusting ability capable of forming a refractive index difference is potentially provided.
  • the layer 910 has a refractive index distribution T ′ excellent in optical signal transmission efficiency in the thickness direction simply by selectively irradiating active radiation, and excellent in optical signal transmission efficiency in the width direction.
  • the optical waveguide 1 having the refractive index distribution W can be easily manufactured.
  • the optical waveguide 1 can be easily manufactured, which is useful from the viewpoint of manufacturing efficiency.
  • a mask (masking) 935 in which an opening (window) 9351 is formed is prepared, and the layer 910 is irradiated with active radiation 930 through the mask 935 (see FIG. 12).
  • the composition of the polymer 915 is (refractive index of the optical waveguide forming composition 901)> (optical waveguide
  • the refractive index of the forming composition 902 is set so as to satisfy the relationship.
  • the irradiation region 925 of the active radiation 930 is mainly the side cladding portion 15.
  • an opening (window) 9351 equivalent to the pattern of the side cladding portion 15 to be formed is mainly formed in the mask 935.
  • This opening 9351 forms a transmission part through which the active radiation 930 to be irradiated passes.
  • the pattern of the core part 14 and the side clad part 15 is determined based on the refractive index distribution W formed according to irradiation of the active radiation 930, the pattern of the opening 9351 and the pattern of the side clad part 15 are completely There is a case in which there is a slight deviation between the two patterns.
  • the mask 935 may be formed in advance (separately formed) (for example, plate-shaped) or may be formed on the layer 910 by, for example, a vapor deposition method or a coating method.
  • Preferred examples of the mask 935 include a photomask made of quartz glass or a PET base material, a stencil mask, a metal thin film formed by a vapor deposition method (evaporation, sputtering, etc.), etc.
  • a photomask or a stencil mask it is particularly preferable to use a photomask or a stencil mask. This is because a fine pattern can be formed with high accuracy, and handling is easy, which is advantageous in improving productivity.
  • the opening (window) 9351 of the mask 935 is shown by partially removing the mask along the pattern of the irradiation region 925 of the active radiation 930.
  • the quartz glass, the PET base material, etc. it is also possible to use a photomask provided with a shielding portion of active radiation 930 made of a shielding material made of metal such as chromium.
  • the part other than the shielding part is the window (transmission part).
  • the actinic radiation 930 to be used is not particularly limited as long as it can cause a photochemical reaction (change) with respect to the polymerization initiator and can release the leaving group contained in the polymer 915.
  • visible light In addition to ultraviolet light, infrared light, and laser light, electron beams, X-rays, and the like can also be used.
  • the actinic radiation 930 is appropriately selected depending on the kind of the sensitizer when it contains a polymerization initiator, a leaving group, and a sensitizer, and is not particularly limited, but has a wavelength of 200 to 450 nm. It is preferable to have a peak wavelength in the range. As a result, the polymerization initiator can be activated relatively easily and the leaving group can be removed relatively easily.
  • the dose of the active radiation 930 is preferably about 0.1 to 9 J / cm 2 , more preferably about 0.2 to 6 J / cm 2, and about 0.2 to 3 J / cm 2. More preferably.
  • the polymerization initiator is activated in the irradiation region 9253 of the core layer 13 in the irradiation region 925.
  • the monomer is polymerized in the irradiation region 9253.
  • the amount of monomer in the irradiated region 9253 decreases, and accordingly, in the unirradiated region 940, the monomer in the unirradiated region 9403 in the core layer 13 diffuses and moves to the irradiated region 9253.
  • the polymer 915 and the monomer are appropriately selected so that a difference in refractive index occurs between them, the refractive index between the irradiated region 9253 and the non-irradiated region 9403 of the core layer 13 is increased with the diffusion and movement of the monomer. There is a difference.
  • the irradiation regions 9251 and 9252 in the cladding layers 11 and 12 do not contain a polymerization initiator, the polymerization reaction of the monomer is suppressed.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining a state in which a difference in refractive index occurs between the irradiated region 9253 and the non-irradiated region 9403 of the core layer 13, and the horizontal axis indicates the position in the width direction of the cross section of the layer 910. It is a figure which shows refractive index distribution when taking the refractive index of a cross section on the vertical axis
  • the refractive index of the unirradiated region 9403 increases and the refractive index of the irradiated region 9253 decreases as the monomer diffuses and moves ( FIG. 14 (a)).
  • the monomer diffusion movement is caused by the consumption of the monomer in the irradiation region 9253 and the concentration gradient of the monomer formed accordingly. For this reason, the monomers in the entire unirradiated region 9403 do not move toward the irradiated region 9253 at the same time, but gradually move from the portion near the irradiated region 9253, and from the center of the unirradiated region 9403 to compensate for this. Monomer migration also occurs to the outside. As a result, as shown in FIG.
  • W L is formed.
  • These high refractive index portion W H and the low refractive index portion W L is to be formed with the diffusion and migration of the monomers as respectively described above, and thus be composed of naturally smooth curve.
  • the high refractive index portion W H becomes a convex substantially U-shaped, for example, on the low refractive index portion W L is a convex substantially U-shaped in the bottom, for example.
  • 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 as the amount of monomer and the total amount of monomer-derived substances increase.
  • the polymerization initiator is not activated, so that the monomer is not polymerized.
  • the ease of monomer diffusion transfer gradually decreases as the polymerization of the monomer proceeds.
  • the closer to the unirradiated region 9403 the higher the concentration of the monomer and the greater the amount of decrease in refractive index.
  • the distribution shape of the low refractive index portion W L formed in the irradiated region 9253 is liable to become asymmetrical, the gradient of the non-irradiated regions 9403 side becomes more steep.
  • the polymer 915 has a leaving group as described above. This leaving group is released upon irradiation with actinic radiation 930 and decreases the refractive index of the polymer 915. Therefore, when the irradiation region 9253 is irradiated with the actinic radiation 930, the above-described diffusion and movement of the monomer is started, the leaving group is released from the polymer 915, and the refractive index of the irradiation region 9253 decreases from before the irradiation. (See FIG. 14B).
  • the refractive index difference to be formed can be controlled by adjusting the irradiation amount of the active radiation 930.
  • the refractive index difference can be increased by increasing the irradiation amount.
  • the irradiation region 9253 not only the diffusion movement of the monomer from the unirradiated region 9403 in the core layer 13 but also the monomer from the irradiation region 9251 in the cladding layer 11 and the irradiation region 9252 in the cladding layer 12 in the irradiation region 925. Also occurs. As a result, the refractive index further decreases in the irradiation region 9253. On the other hand, in the irradiation region 9251 and the irradiation region 9252, the refractive index increases with the diffusion movement of the monomer. In this region, the composition of the polymer 915 is set so that the refractive index is originally lowered. Even if this rises, the function of the optical waveguide 1 is not impaired.
  • the leaving group is detached and the refractive index of the polymer 915 is lowered.
  • the refractive index further decreases in the irradiation region 9251 and the irradiation region 9252.
  • the optical waveguide 1 having the refractive index distribution W is obtained (see FIG. 13). That is, in this embodiment, both the monomer and the leaving group in the core layer 13 serve as a reaction medium that causes a chemical reaction accompanied by a change in refractive index when irradiated with the active radiation 930, and the additive 920 does not contain a monomer. A particularly large refractive index difference is formed in the refractive index distribution W compared to the case where the polymer 915 does not contain a leaving group.
  • the minimum value of the low refractive index portion W L was converted Ws1, Ws2, Ws 3, (see FIG. 3 (b)) Ws4 are present, the position is a core part of these minima 14 corresponds to the interface between the side clad portion 15 and the side clad portion 15.
  • the refractive index of the movement destination increases with the diffusion movement of the monomer.
  • the irradiation area 940 may be set.
  • a so-called graded index type refractive index distribution T ′ is formed in the layer 910 before irradiation with the active radiation 930 in the thickness direction.
  • the refractive index distribution T ′ in the thickness direction is obtained by using the optical waveguide forming composition 901 and the optical waveguide forming composition 902 having different refractive indexes to obtain a layer 910 by a multicolor molding method. Is formed.
  • the layer 910 is irradiated with the active radiation 930 through the mask 935, if there is a difference in monomer content between the optical waveguide forming composition 901 and the optical waveguide forming composition 902, the unirradiated region 9403 Monomer diffuses to the irradiation region 9253. For this reason, also in the refractive index distribution T ′ in the thickness direction of the core portion 14, the refractive index of the region corresponding to the core portion 14 is high. On the other hand, since the refractive index does not change in the clad layers 11 and 12 positioned above and below the core portion 14, the refractive index difference between the core portion 14 and the upper and lower clad layers 11 and 12 increases as a result. It will be.
  • the optical waveguide 1 having a graded index type refractive index distribution T with a large refractive index difference is obtained (see FIG. 15B). If the refractive index distribution T ′ has already realized a refractive index distribution shape that is sufficiently effective, the above-described change from the refractive index distribution T ′ to the refractive index distribution T is omitted. May be.
  • the refractive index distribution W has a certain correlation with the monomer-derived structure concentration in the core layer 13. Therefore, it is possible to indirectly specify the refractive index distribution W of the optical waveguide 1 by measuring the concentration of the monomer-derived structure.
  • the refractive index distribution T has a certain correlation with the monomer-derived structure concentration in the optical waveguide 1. Therefore, it is possible to indirectly specify the refractive index distribution T of the optical waveguide 1 by measuring the concentration of the monomer-derived structure.
  • the monomer-derived structure is a structure formed by the reaction of an unreacted monomer, such as a monomer, an oligomer obtained by reacting the monomer, and a polymer obtained by reacting the monomer.
  • the concentration of the structure can be measured using, for example, FT-IR or TOF-SIMS line analysis, surface analysis, or the like.
  • the refractive index distribution W and the refractive index distribution T can be obtained by utilizing the fact that the intensity distribution of the emitted light from the optical waveguide 1 has a certain correlation with the refractive index distribution W or the refractive index distribution T. It can be specified indirectly. Further, 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 measurement conditions described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-332880. On the other hand, the interference microscope is preferably used in that the refractive index distribution can be easily measured.
  • the optical waveguide is sliced in the cross-sectional direction (width direction) to obtain an optical waveguide fragment.
  • the optical waveguide is sliced so that the length is 200 to 300 ⁇ m.
  • a chamber filled with oil having a refractive index of 1.536 is produced in a space surrounded by two glass slides.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the accuracy of the refractive index distribution W can be improved by image analysis of a plurality of interference fringe photographs.
  • image analysis points may be set at intervals of 2.5 ⁇ m.
  • the use of the mask 935 may be omitted.
  • heat treatment is performed on the layer 910 as necessary.
  • the monomer in the irradiated region 9253 of the core layer 13 irradiated with light is further polymerized.
  • the heating temperature in this heat treatment is not particularly limited, but is preferably about 30 to 180 ° C, more preferably about 40 to 160 ° C.
  • the heating time is preferably set so that the polymerization reaction of the monomer in the irradiation region 925 is almost completed.
  • the heating time is preferably about 0.1 to 2 hours, preferably 0.1 to 1 hour. More preferred is the degree.
  • the optical waveguide 1 is peeled from the support substrate 951, the support film 2 is laminated on the lower surface of the optical waveguide 1, and the cover film 3 is laminated on the upper surface.
  • the core layer 13 may be formed not on the support substrate 951 but on the cladding layer 11. Further, the clad layer 12 may be formed by applying a material on the core layer 13 instead of being laminated on the core layer 13.
  • the support film 2 and the cover film 3 may be laminated in advance on the layer 910 before being irradiated with the active radiation 930.
  • the laminated body of the layer 910, the support film 2 (second layer), and the cover film 3 (second layer) can be used as the optical waveguide forming film of the present invention.
  • the refractive indexes of the supporting film 2 and the cover film 3 are The refractive index of the surface of the layer 910 is preferably smaller than that.
  • the optical waveguide 1 obtained as described above has a refractive index distribution W in the width direction and a refractive index distribution T in the thickness direction.
  • Each of these refractive index distributions includes a shape in which the minimum value, the maximum value, and the minimum value are arranged in order, and the change in the refractive index is continuous.
  • a two-dimensional refractive index distribution is formed such that the refractive index decreases radially and continuously from the center of the substrate.
  • Such an optical waveguide 1 has a particularly small transmission loss.
  • the refractive index distribution W and the refractive index distribution T are different in the principle of refractive index change for forming the distribution. Specifically, the refractive index distribution W is formed with the diffusion movement of the monomer, while the refractive index distribution T is formed by multicolor extrusion molding. If the principle is different in this way, when one refractive index distribution is to be formed, the other refractive index distribution is affected, and the target distribution cannot be formed. Can be prevented.
  • the optical waveguide forming composition 902 (second composition) does not need to contain a reaction medium (for example, a monomer, a leaving group, etc.), optical characteristics such as refractive index and other chemical properties Each composition can be freely selected with the highest priority given to characteristics and the like. Thereby, the refractive index difference in the refractive index distribution T can be sufficiently expanded, and the effect of confining light is further enhanced. As a result, the optical waveguide 1 having a particularly small transmission loss can be obtained.
  • the optical waveguide 1 has a refractive index distribution W in the width direction formed along with the diffusion movement of the monomer, and a refractive index distribution T in the thickness direction formed by multicolor extrusion, the core layer 13 Compared with the optical waveguide manufactured by the conventional method, scattering factors such as foreign matters, bubbles, and structural defects are present in the interlayer between the cladding layer 11 and the cladding layer 12 or the interface between the core portion 14 and the side cladding portion 15. It is hard to do. By reliably preventing such a scattering factor from intervening, the optical waveguide 1 has a lower loss. In addition, since the scattering factor prevents optical adhesion at the interface, the transmission efficiency of the optical waveguide 1 can be increased from the viewpoint of improving the adhesion at the interface.
  • the second manufacturing method is the same as the first manufacturing method except that the composition of the optical waveguide forming composition 901 is different.
  • the second method of manufacturing the optical waveguide 1 is as follows: [1] Extruding two types of optical waveguide forming compositions 901 and 902 (first composition and second composition) onto a support substrate 951 in layers. Layer 910 is obtained. [2] Next, after irradiating a part of the layer 910 with actinic radiation, the layer 910 is subjected to a heat treatment to cause a refractive index difference, and the core layer 13 having the core portion 14 and the side cladding portion 15 is formed. And the optical waveguide 1 is obtained.
  • an optical waveguide forming composition 901 is prepared.
  • the optical waveguide forming composition 901 used in the second production method contains a catalyst precursor and a cocatalyst instead of the polymerization initiator.
  • the catalyst precursor is a substance capable of initiating a reaction (polymerization reaction, crosslinking reaction, etc.) of a monomer (reaction medium), and a substance whose activation temperature changes due to the action of a promoter activated by irradiation with actinic radiation. is there. Due to this change in the activation temperature, a difference occurs in the temperature at which the monomer reaction is started between the irradiation region 9253 of the active radiation and the non-irradiation region 9403. As a result, the monomer can be reacted only in the irradiation region 9253. it can.
  • 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.
  • 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.
  • a catalyst precursor containing (mainly) at least one of the compounds represented by the following formulas (Ia) and (Ib) is preferably used.
  • E (R) 3 represents a neutral electron donor ligand of group 15, respectively, E represents an element selected from group 15 of the periodic table, and R represents , Represents a moiety containing a hydrogen atom (or one of its isotopes) or a hydrocarbon group, and Q represents an anionic ligand selected from carboxylate, thiocarboxylate and dithiocarboxylate.
  • LB represents a Lewis base
  • WCA represents a weakly coordinating anion
  • a represents an integer of 1 to 3
  • b represents an integer of 0 to 2
  • p and r represent numbers that balance the charge of the palladium cation and the weakly coordinated anion.
  • 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.
  • Ac represents an acetyl group
  • i-Pr represents an isopropyl group
  • Me represents a methyl group
  • Cp represents a cyclopentyl group
  • Cy represents a cyclohexyl group.
  • the catalyst precursor represented by the formula Ib is preferably a compound in which p and r are selected from integers of 1 and 2, respectively.
  • Typical catalyst precursors according to such formula Ib include Pd (OAc) 2 (P (Cy) 3 ) 2 .
  • Cy represents a cyclohexyl group
  • Ac represents an acetyl group.
  • 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).
  • the activation temperature is about 10 to 80 ° C. (preferably about 10 to 50 ° C.) lower than the original activation temperature when the activation temperature is lowered (active latent state). Is preferred. Thereby, the refractive index difference between the core part 14 and the side clad part 15 can be produced reliably.
  • 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.
  • the co-catalyst 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).
  • 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.
  • weakly coordinating anions examples include tetrakis (pentafluorophenyl) borate ion (FABA ⁇ ), hexafluoroantimonate ion (SbF 6 ⁇ ), and the like.
  • cocatalyst examples 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.
  • PHOTOINITIATOR 2074 (CAS No. 178233-72-2) available from Rhodia USA, Cranberry, New Jersey.
  • 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.
  • UV light ultraviolet rays
  • actinic radiation actinic radiation
  • mercury lamp high pressure mercury lamp
  • the layer 910 is irradiated with the active radiation 930 through the mask 935.
  • the co-catalyst reacts (bonds) or decomposes by the action of the active radiation 930 to release (generate) cations (protons or other cations) and weakly coordinated anions (WCA).
  • 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.
  • the optical waveguide 1 can be obtained by preparing a plurality of layers 910 after irradiation with the active radiation 930 and subjecting them to heat treatment described later, which is highly convenient.
  • the leaving group is detached from the polymer 915 as in the first production method. Thereby, a refractive index difference is generated between the irradiated region 9253 and the non-irradiated region 9403 of the layer 910.
  • the layer 910 is subjected to heat treatment (first heat treatment).
  • first heat treatment first heat treatment
  • the catalyst precursor in the active latent state is activated (becomes active), and monomer reaction (polymerization reaction or cross-linking reaction) occurs.
  • the monomer concentration in the irradiation region 9253 gradually decreases.
  • a difference in monomer concentration occurs between the irradiated region 9253 and the unirradiated region 9403, and in order to eliminate this, the monomer diffuses from the unirradiated region 9403 and collects in the irradiated region 9253.
  • a refractive index profile similar to that in the first manufacturing method is formed in the layer 910.
  • the heating temperature in this heat treatment is not particularly limited, but is preferably about 30 to 80 ° C., more preferably about 40 to 60 ° C.
  • the heating time is preferably set so that the reaction of the monomer in the irradiation region 9253 is almost completed. Specifically, the heating time is preferably about 0.1 to 2 hours, and preferably 0.1 to 1 hour. More preferred is the degree.
  • the core portion 14 and the side clad portion 15 obtained can be stabilized.
  • 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 preferably about 80 to 90 ° C. Is more preferable.
  • the heating time is preferably about 0.5 to 2 hours, and more preferably about 0.5 to 1 hour.
  • the layer 910 is subjected to a third heat treatment. Thereby, reduction of the internal stress which arises in the core layer 13 obtained, and the further stabilization of the core part 14 and the side clad part 15 can be aimed at.
  • 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., and preferably 120 to 160 ° C. More preferred is the degree.
  • the heating time is preferably about 0.5 to 2 hours, more preferably about 0.5 to 1 hour.
  • the optical waveguide 1 is obtained through the above steps.
  • FIG. 16 and 17 are views for explaining a third manufacturing method of the optical waveguide 1 shown in FIG.
  • the upper side in FIG. 16 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
  • the third manufacturing method is the same as the first manufacturing method except that the composition of the optical waveguide forming composition 901 is different and the irradiation method of the active radiation 930 is different.
  • the third method of manufacturing the optical waveguide 1 is as follows: [1] Two types of optical waveguide forming compositions 901 and 902 (first composition and second composition) are extruded on a support substrate 951 in layers. Layer 910 (film for forming an optical waveguide of the present invention) is obtained. [2] Next, a refractive index difference is generated by irradiating a part of the layer 910 with actinic radiation while providing a gradient in the dose, and the optical waveguide 1 is obtained.
  • an optical waveguide forming composition 901 is prepared.
  • the optical waveguide forming composition 901 used in the third manufacturing method is the same as the optical waveguide forming composition 901 used in the first manufacturing method, except that the addition of the monomer is omitted. That is, in the optical waveguide forming composition 901, the leaving group contained in the polymer 915 acts as a reaction medium.
  • Examples of the polymer 915 containing a leaving group include those described above, but other examples include polysilane compounds as shown below.
  • n is about 5 to 500.
  • the Si—Si bond is cleaved with the irradiation of the active radiation 930 and changed to a Si—O bond. At this time, since the refractive index is lowered, the refractive index can be lowered in the irradiation region of the active radiation 930 of the layer 910.
  • the polymer 915 containing a leaving group can be replaced with a polymer 915 that causes a photoisomerization reaction or a photodimerization reaction.
  • Examples of the polymer 915 that causes a photoisomerization reaction include compounds having a reaction medium such as an azobenzene structure.
  • a reaction medium such as an azobenzene structure.
  • the abundance ratio of the trans form and cis form of the azobenzene structure changes between the irradiated region and the unirradiated region (photoisomerization). Since the trans form and the cis form have different refractive indexes, this photoisomerization can form a refractive index difference.
  • examples of the polymer 915 that causes a photodimerization reaction include compounds having a reaction medium such as a cinnamoyl group, a dimethylmaleimide group, and a coumarin group. These are excited by absorbing the energy of the active radiation 930 and dimerize to cause cross-linking between molecules. Thereby, since a refractive index changes, a refractive index difference can be formed between an irradiation area
  • the refractive index increases or decreases before and after the reaction depending on the type of reaction medium. Therefore, what is necessary is just to set the irradiation area
  • the polymer 915 included in the optical waveguide forming composition 902 for example, a silicone resin having a refractive index smaller than that of the polysilane compound is used. Since this silicone resin does not contain a leaving group, the refractive index does not change when irradiated with actinic radiation 930.
  • the layer 910 is formed using the optical waveguide forming compositions 901 and 902 as described above.
  • a mask (masking) 935 in which an opening (window) 9351 is formed is prepared, and the layer 910 is irradiated with active radiation 930 through the mask 935 (see FIG. 16).
  • a mask having a predetermined transmittance distribution is used as the mask 935.
  • Such a mask is generally called a gray scale mask.
  • the gray scale mask is a mask that has a gradient in the transmittance at the opening, and can form a predetermined distribution in the amount of transmitted radiation, that is, the amount of irradiation to the layer 910 accordingly.
  • a predetermined irradiation dose distribution is formed in the layer 910, and according to the irradiation distribution, the leaving groups of the polymer 915 are removed, and the reaction of the photoisomerization reaction and the photodimerization reaction.
  • the amount By controlling the amount, the amount of change in the refractive index can be controlled.
  • such a mask 935 is configured such that the transmittance at the opening 9351 continuously changes, and the amount of change in the refractive index also changes accordingly.
  • the optical waveguide 1 having the refractive index distribution W as described above can be easily manufactured.
  • the optical waveguide 1 having the refractive index distribution W can be manufactured very easily as long as the active radiation 930 is irradiated through the mask 935 having a predetermined transmittance distribution. it can.
  • the aperture 9351 is constituted by an aggregate of minute apertures, and the distribution is formed in the density of the minute apertures in the aggregate, or on a transparent substrate.
  • examples thereof include those in which an impermeable film is formed and a distribution is formed in the thickness of the impermeable film.
  • the arrangement density is provided with a gradient.
  • the arrangement density is defined by the ratio of the minute openings in the unit area of the gray scale mask.
  • the gradient can be provided by adjusting the diameter and interval, while the line-like ones
  • the slope can be provided by adjusting the line and space.
  • a film is formed on the surface of a transparent substrate (glass substrate or the like), and the thickness of the film is provided with a gradient.
  • the coating include various metal coatings such as Al, Cr, Ni, Au, Ag, and Cu, various carbon coatings such as graphite, and various silicon coatings such as Si.
  • films may be formed by any method.
  • film forming methods include physical vapor deposition methods such as vacuum vapor deposition and sputtering, chemical vapor deposition methods such as CVD, electroplating, Examples include various plating methods such as electrolytic plating.
  • a mask may be disposed on the transparent substrate during film formation to partially reduce the film formation amount.
  • a laminated mask in which a plurality of masks having a uniform transmittance distribution are laminated may be used.
  • conditions such as the transmittance of the opening 9351 and the shape of the opening 9351 are different. Then, by laminating these masks, the conditions of the openings 9351 of the respective masks are synthesized, and a desired transmittance distribution can be formed. Therefore, the larger the number of masks that can be stacked, the more complex the transmittance distribution can be accommodated. However, in general, it is preferably 3 or more, more preferably 5 or more.
  • these plural masks may be used individually one after another instead of being stacked.
  • the integrated dose in the same portion of the layer 910 is the same as when the masks are stacked.
  • a desired complex transmittance distribution can be formed without using a laminated mask.
  • the process can be completed by irradiating the active radiation 930 once with the layer 910 and the mask 935 fixed. If it is smaller than that, the active radiation 930 may be irradiated while scanning the mask 935 relative to the layer 910 according to the shape of the core part 14 (or the side cladding part 15) to be formed. .
  • the mask 935 forms the refractive index distribution W in each of the above forms by scanning along the plan view center line of the core portion 14 or the side view clad portion 15 to be formed in the layer 910. be able to.
  • a mask having an opening 9351 with uniform transmittance can be used instead of the gray scale mask as described above.
  • the shape of the opening 9351 of the mask 935 is preferably a line-symmetric shape with respect to the center line in plan view (in FIG. 17, it matches the line SL for scanning the mask 935).
  • the integrated dose distribution of the active radiation 930 irradiated to the layer 910 becomes a line-symmetric distribution with respect to the center line in plan view.
  • the refractive index distribution W formed in the layer 910 is also a line symmetric distribution with respect to the center line in plan view.
  • the optical waveguide 1 capable of reliably confining light at the center of the core portion 14 is obtained.
  • the planar shape of the opening 9351 is configured such that the transmittance (aperture ratio) continuously decreases (or increases) as the distance from the center line in the planar view increases.
  • the integrated dose distribution of the active radiation 930 applied to the layer 910 decreases continuously (or increases) as the distance from the center line in plan view increases.
  • the refractive index distribution W also changes continuously, and the optical waveguide 1 as described above can be easily manufactured.
  • planar view shape of the opening 9351 satisfying such conditions for example, a circle such as a perfect circle, an ellipse, or an ellipse, a triangle such as an equilateral triangle, an isosceles triangle, a rhombus (see FIG. 17A), A square such as a square, a regular polygon, and the like can be given.
  • a circle such as a perfect circle, an ellipse, or an ellipse
  • a triangle such as an equilateral triangle
  • an isosceles triangle a rhombus
  • a square such as a square, a regular polygon, and the like.
  • Each of these shapes is a line-symmetric shape, and the area continuously decreases as the distance from the line-symmetrical center line increases.
  • examples of the shape that is line-symmetric and whose area continuously increases as the distance from the line-symmetric center line increases include, for example, the shape shown in FIG.
  • the active radiation 930 has high directivity such as a laser or an electron beam
  • the use of the mask 935 can be omitted.
  • the layer 910 may be irradiated with the actinic radiation 930 while scanning, but the cross-sectional shape of the beam of the actinic radiation 930 is also line-symmetric as in the plan view shape of the opening 9351 of the mask 935 described above. It is preferable that the shape is a shape and the area continuously decreases (or increases) as the distance from the axisymmetric center line increases.
  • the optical waveguide 1 as described above can be easily manufactured by simply scanning the actinic radiation 930.
  • the optical waveguide 1 manufactured by the optical waveguide manufacturing method of the present invention as described above is excellent in optical transmission efficiency and long-term reliability. For this reason, by providing the optical waveguide 1, a highly reliable electronic device capable of performing high-quality optical communication between two points can be obtained.
  • Examples of such electronic devices include electronic devices such as mobile phones, game machines, router devices, WDM devices, personal computers, televisions, and home servers.
  • electronic devices such as mobile phones, game machines, router devices, WDM devices, personal computers, televisions, and home servers.
  • 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.
  • 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.
  • the optical waveguide 1 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.
  • optical waveguide has arbitrary The structure of may be added.
  • the film of the present application may be a dry film.
  • the method for producing the optical waveguide of the present invention is not limited to the above method.
  • a method of cutting molecular bonds by irradiation with actinic radiation to change the refractive index (photo bleach method), and forming a core layer A composition containing a photocrosslinkable polymer having an unsaturated bond capable of photoisomerization or photodimerization, and irradiating with active radiation to change the molecular structure and change the refractive index
  • a method such as a photodimerization method can also be used.
  • 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.
  • 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.
  • HxNB hexylnorbornene
  • 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.
  • 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.
  • 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. Note that the formed optical waveguide has eight core portions formed in parallel. Further, the width of the core portion was 50 ⁇ m, the width of the side cladding portion was 80 ⁇ m, and the thickness of the optical waveguide was 100 ⁇ m.
  • the refractive index distribution W of the width direction was acquired with the interference microscope along the centerline of the thickness direction.
  • the refractive index distribution W had a plurality of minimum values and maximum values, and the refractive index changed continuously.
  • 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.
  • the refractive index distribution T had a region where the refractive index continuously changed at the center thereof, and a region having a refractive index lower than that of the region and a substantially constant value on both sides thereof.
  • the refractive index distribution T in the thickness direction of the obtained optical waveguide was a so-called graded index type.
  • 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 .
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Example 11 An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that the composition produced by the method shown below was used as the composition for forming an optical waveguide (first composition).
  • Example 12 An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that the composition produced by the method shown below was used as the composition for forming an optical waveguide (first composition).
  • Example 13 An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that the composition produced by the method shown below was used as the composition for forming an optical waveguide (first composition).
  • 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.
  • 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 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.
  • Example 15 The same as Example 1 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.
  • 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.
  • 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.
  • reaction solution 50 g of ion exchange resin (EG-290-HG, manufactured by Organo Co., Ltd.) were added and stirred for 30 minutes, and the catalyst was removed by filtration to obtain a polymer solution.
  • ion exchange resin EG-290-HG, manufactured by Organo Co., Ltd.
  • 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 .
  • Example 17 A composition for forming an optical waveguide (first composition) in which the cyclohexyloxetane monomer is omitted is used, and an Avatrel 2000P varnish manufactured by Promeras is used instead of the composition for forming an optical waveguide (second composition).
  • An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that.
  • 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 in the width direction of the core layer of the obtained optical waveguide was a so-called step index (SI) type.
  • Example 18 An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 17 except that exposure was performed using a photomask whose transmittance was continuously changed so that the exposure amount was continuously changed during exposure.
  • the refractive index of the side cladding portion was almost 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.
  • GI graded index
  • Example 19 An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 17 except that exposure was performed using a photomask whose transmittance was continuously changed so that the exposure amount was continuously changed during exposure.
  • the refractive index distribution W has a plurality of minimum values and maximum values, the refractive index of the core portion continuously decreases from the central portion toward the periphery, and reaches a minimum value.
  • the refractive index continuously increased as the distance from the minimum value increased. Note that at the minimum value, the shape of the refractive index distribution W was substantially V-shaped, and the change in the refractive index in the vicinity thereof was discontinuous.
  • Example 20 A film for forming an optical waveguide was obtained and an optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that the die coater shown in FIG. 9 was used as the die coater.
  • the refractive index distribution T was a so-called graded index type.
  • Comparative Example 1 An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that materials having different compositions were laminated many times as described below to form an optical waveguide forming film.
  • the composition for forming an optical waveguide (first composition) and the composition for forming an optical waveguide (second composition) are adjusted to a weight ratio of 25:75.
  • the mixture was uniformly applied by a doctor blade and then put into a dryer at 45 ° C. for 15 minutes. After completely removing the solvent, the entire coated surface was irradiated with 100 mJ of ultraviolet light and heated in a dryer at 120 ° C. for 1 hour to cure the coating film. As a result, a first layer having an average thickness of 5 ⁇ m was formed.
  • composition for forming an optical waveguide (second composition) was applied on the first layer and then cured. As a result, a second layer having an average thickness of 10 ⁇ m was formed.
  • the mixing ratio of the composition for forming an optical waveguide (first composition) and the composition for forming an optical waveguide (second composition) was changed to 25:75 to change the third layer (average thickness: 5 ⁇ m). ) was formed.
  • the mixing ratio was changed to 50:50 and 75:25 to form the fourth layer (average thickness 5 ⁇ m) and the fifth layer (average thickness 5 ⁇ m).
  • the mixing ratio was changed to 75:25, 50:50, 25:75, the seventh layer (average thickness 5 ⁇ m), the eighth layer (average thickness 5 ⁇ m), and the ninth layer (average thickness 5 ⁇ m). ) was formed.
  • composition for forming an optical waveguide (second composition) was applied on the ninth layer and then cured. As a result, a tenth layer having an average thickness of 10 ⁇ m was formed.
  • the mixture ratio was changed to 25:75 to form an eleventh layer having an average thickness of 5 ⁇ m.
  • an optical waveguide forming film was obtained.
  • each local minimum value Ws1, Ws2, Ws3, Ws4 and each local maximum value Wm1, Wm2, Wm3, Wm4, Wm5 were obtained, and an average refractive index WA in the cladding part was obtained.
  • the width a [ ⁇ m] 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 [ ⁇ m] 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.
  • the refractive index distribution is measured by an interference microscope along the center line passing through the center of the width of the core portion in the vertical direction, and the thickness of the cross section of the optical waveguide is measured in the thickness direction.
  • a refractive index distribution T was obtained.
  • the refractive index distribution is measured with an interference microscope along the thickness direction of the cross section, and the refractive index distribution in the thickness direction of the optical waveguide forming film is measured. Got.
  • the refractive index distribution W of the optical waveguide obtained in each example had a continuous change in the refractive index as a whole.
  • the refractive index distribution T of the optical waveguide obtained in each example has two minimum values and one maximum value located between them as shown in FIG. 5, and the refractive index is continuous. It was changed.
  • the refractive index distribution W of the optical waveguide obtained in Example 17 is a step index type.
  • the refractive index distribution T has two minimum values as shown in FIG. And the refractive index continuously changed.
  • the refractive index distribution W of the optical waveguide obtained in Example 18 is a graded index type.
  • the refractive index distribution T has two minimum values as shown in FIG. It had one maximum value located between them, and the refractive index changed continuously.
  • the refractive index distribution W of the optical waveguide obtained in Example 19 has a plurality of minimum values and maximum values, and the refractive index changes discontinuously between the core portion and the side cladding portion.
  • the refractive index distribution T has two minimum values and one maximum value located between them as shown in FIG. 5, and the refractive index is continuously changed.
  • the refractive index distribution W of the optical waveguide obtained in Example 20 has the same shape as the refractive index distribution W of the optical waveguide obtained in each example, while the refractive index distribution T has the shape shown in FIG. 2 was a so-called graded index type shape.
  • the refractive index distribution W of the optical waveguide obtained in Comparative Example 1 has the same shape as the refractive index distribution W of the optical waveguide obtained in each example, while the refractive index distribution T has a shape of Roughly, as shown in FIG. 5, it was a shape in which one maximum value was arranged between two minimum values, but the change in the refractive index was not continuous but changed discontinuously. .
  • the ultraviolet irradiation was performed with the photomask fixed.
  • the ultraviolet irradiation was performed while scanning a photomask smaller than the length of the optical waveguide forming film.
  • the window shape of the photomask and the beam cross-sectional shape of the ultraviolet laser are symmetrical with respect to the center line of the scanning path, and the area of the shape is from the symmetry line. It was set to increase continuously as the distance increased.
  • a channel by reacting the reaction medium by irradiating light, a channel (core part) is selectively formed in a desired region, whereby a graded index type or similar refractive index profile is formed. It is possible to provide an optical waveguide forming film capable of efficiently manufacturing the optical waveguide at low cost, and to efficiently manufacture such an optical waveguide forming film. Further, the optical waveguide manufactured from the optical waveguide forming film of the present invention has a refractive index distribution W in the width direction formed along with the diffusion movement of the monomer, and the refractive index distribution T in the thickness direction is multicolored.
  • the present invention Since it is formed by extrusion molding, scattering factors such as foreign matters, bubbles, and structural defects are less likely to be present in the optical waveguide as compared with an optical waveguide manufactured by a conventional method, and the occurrence of scattering is suppressed. Therefore, according to the present invention, an optical waveguide having a small transmission loss and high reliability can be efficiently manufactured. From the above, the present invention is extremely useful industrially.

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Abstract

本発明により、グレーテッドインデックス型またはそれに類似した屈折率分布を有する光導波路を効率よく低コストで製造可能な光導波路形成用フィルム、伝送損失が小さく信頼性の高い光導波路、およびかかる光導波路を備える電子機器が提供される。本発明の1つの実施態様では、層(910)(本発明の光導波路形成用フィルム)は、活性放射線(930)の照射により屈折率の変化を伴う化学変化を生じる反応媒体を含んでおり、かつ、厚さ方向の内側から両面側に向かって屈折率が連続的に低下する屈折率分布を一様に含んでいる。このような層(910)に対して、活性放射線(930)を照射領域(925)に選択的に照射することにより、極小値、極大値、極小値の順で並んだ屈折率分布を容易に形成することができる。層(910)がこのような形状の屈折率分布を有していれば、この層(910)を使うことで、伝送損失の抑制、およびクロストークの抑制を図ることのできる光導波路を容易に製造することができる。

Description

光導波路形成用フィルムおよびその製造方法、光導波路およびその製造方法、電子機器
 本発明は、光導波路形成用フィルムおよびその製造方法、光導波路およびその製造方法、電子機器に関するものである。
 本願は、2010年9月22日に日本に出願された特願2010-212575号、及び2010年10月12日に日本に出願された特願2010-229864号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 ここで、光導波路としては、従来、一定の屈折率を有するコア部と、コア部より低い一定の屈折率を有するクラッド部とを有するステップインデックス型(SI型)のものが一般的であったが、近年、屈折率が連続的に変化したグレーテッドインデックス型(GI型)のものが提案されている。
 GI型の光導波路の製造にはいくつかの方法が知られているが、例えば特許文献1には、屈折率の異なる有機材料を溶解させた溶液を、支持基材上に順次塗工して積層することにより、厚さ方向に連続的な屈折率勾配を有するコア層を形成した後、支持基材を残すようにコア層を所定形状に切断し、さらに切断後のコア層を覆うようにコア層より低屈折率の材料を被覆することで、所望の形状のGI型光導波路を得る方法が開示されている。
 このような方法では、厚さ方向の屈折率分布がGI型であるコア層が得られるものの、光導波路のチャンネル(コア部)を形成するためには、チャンネルの長手方向に沿ってコア層を切断し、不要部分を除去する必要がある。さらには、切断加工によって切り出されたコア部を低屈折率の材料で被覆し、クラッド部を形成する必要もある。このような工程は、いずれも煩雑な作業を伴うため、製造効率が著しく低く、かつ低コスト化が困難である。
 しかも、厚さ方向における屈折率勾配は、支持基材上に、屈折率の異なる有機材料を溶解させた溶液を順次塗工して積層することで形成されるものであるため、必ずしも連続的ではなく、厚さ方向の屈折率分布は階段状に変化したものになってしまう。このため、このような光導波路では、連続的な屈折率勾配に応じて光路を連続的に変化させるというGI型光導波路の長所が十分に発揮されない。
 また、上記のように溶液を順次塗工して積層する場合、例えば1層目を塗工した後、2層目を塗工するまでの間に、1層目の上面に異物が付着(落下)する可能性がある。付着した異物は、1層目と2層目との間に残留し、光導波路の伝送を妨げる原因となる。このような異物を内包した光導波路は、伝送損失の増大を招くこととなる。
特開2006-23374号公報
 本発明の目的は、グレーテッドインデックス型またはそれに類似した屈折率分布を有する光導波路を効率よく低コストで製造可能な光導波路形成用フィルム、かかる光導波路形成用フィルムを効率よく製造することができる光導波路形成用フィルムの製造方法、および、伝送損失が小さく信頼性の高い光導波路を効率よく製造することができる光導波路の製造方法を提供することにある。
 また本発明の目的は、グレーテッドインデックス型またはそれに類似した屈折率分布を有する光導波路を効率よく低コストで製造可能な光導波路形成用フィルム、伝送損失が小さく信頼性の高い光導波路、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。
 このような目的は、下記(1)~(44)の本発明により達成される。
 (1) 光導波路を形成するための光導波路形成用フィルムの製造方法であって、
 活性放射線の照射により屈折率の変化を伴う化学反応を生じる反応媒体を含む第1の組成物と、前記第1の組成物より低屈折率の第2の組成物と、を用意する工程と、
 前記第1の組成物を層状に成形してなる第1の層状成形物が前記第2の組成物を層状に成形してなる2層の第2の層状成形物で挟まれるように、前記第1の組成物と前記第2の組成物とを多色成形する工程と、を有することを特徴とする光導波路形成用フィルムの製造方法。
 (2) 前記多色成形は、押出成形であり、
 前記第1の組成物を押し出して前記第1の層状成形物を成形するとともに、前記第2の組成物を押し出して前記第2の層状成形物を成形する際に、前記第1の層状成形物と前記第2の層状成形物との界面において、前記第1の組成物の一部と前記第2の組成物の一部とを混合しつつ押し出すものである上記(1)に記載の光導波路形成用フィルムの製造方法。
 (3) 前記混合は、前記界面において、前記第1の組成物と前記第2の組成物との混合比率が、厚さ方向に沿って連続的に変化するよう行われる上記(2)に記載の光導波路形成用フィルムの製造方法。
 (4) 前記第1の組成物は、
 ポリマーと、
 該ポリマーと相溶し、かつ該ポリマーと異なる屈折率を有し、活性放射線の照射により重合反応し得るモノマーと、を含むものであり、
 前記反応媒体は、前記モノマーである上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の光導波路形成用フィルムの製造方法。
 (5) 前記第1の組成物は、
 主鎖と、該主鎖から分岐し、活性放射線の照射により離脱し得る離脱性基とを、有するポリマーと、
 該ポリマーと相溶し、かつ該ポリマーと異なる屈折率を有し、活性放射線の照射により重合反応し得るモノマーと、を含むものであり、
 前記反応媒体は、前記離脱性基および前記モノマーである上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の光導波路形成用フィルムの製造方法。
 (6) 前記第1の組成物および前記第2の組成物は、それぞれ、前記ポリマーと前記モノマーとを含むものであり、
 前記第1の組成物は、さらに、前記モノマーの重合反応を促進する重合開始剤を含み、前記第2の組成物は、前記重合開始剤を含んでいないものである上記(4)または(5)に記載の光導波路形成用フィルムの製造方法。
 (7) 前記第1の組成物は、主鎖と、該主鎖から分岐し、活性放射線の照射により離脱し得る離脱性基と、を有するポリマーを含むものであり、
 前記反応媒体は、前記離脱性基である上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の光導波路形成用フィルムの製造方法。
 (8) 前記ポリマーは、ノルボルネン系樹脂である上記(4)ないし(7)のいずれかに記載の光導波路形成用フィルムの製造方法。
 (9) 前記第1の組成物は前記反応媒体を含み、前記第2の組成物は前記反応媒体を含んでいない上記(1)ないし(8)のいずれかに記載の光導波路形成用フィルムの製造方法。
 (10) 上記(1)ないし(9)のいずれかに記載の光導波路形成用フィルムの製造方法により製造された光導波路形成用フィルムに対して、部分的に照射量が異なるように、活性放射線を選択的に照射することを特徴とする光導波路の製造方法。
 (11) 前記活性放射線は、所定の幅で照射され、かつ、前記幅の中心部と縁部とで照射量が異なるよう照射される上記(10)に記載の光導波路の製造方法。
 (12) 前記活性放射線の照射は、前記活性放射線のビームを前記光導波路形成用フィルムに対して相対的に走査することにより行われ、
 前記ビームの横断面形状は、前記走査の経路の中心線に対して線対称の形状である上記(11)に記載の光導波路の製造方法。
 (13) 前記ビームの横断面形状は、前記走査の経路の中心線から離れるほど面積が連続的に小さくなる、または、大きくなる形状である上記(12)に記載の光導波路の製造方法。
 (14) 前記活性放射線は、所定の幅を有し、前記幅の中心部と縁部とで前記活性放射線の透過率が異なるよう構成された開口部を有するマスクを介して照射される上記(10)ないし(13)のいずれかに記載の光導波路の製造方法。
 (15) 前記活性放射線の照射は、前記マスクを前記光導波路形成用フィルムに対して相対的に走査することにより行われ、
 前記開口部の平面視形状は、前記走査の経路の中心線に対して線対称の形状である上記(14)に記載の光導波路の製造方法。
 (16) 前記開口部の平面視形状は、前記走査の経路の中心線から離れるほど透過率が連続的に小さくなる、または、大きくなる形状である上記(15)に記載の光導波路の製造方法。
 (17) 前記活性放射線の照射は、異なる開口部を有する複数のマスクを積層してなる積層マスクを介して行われる上記(10)ないし(13)のいずれかに記載の光導波路の製造方法。
 (18) 前記活性放射線の照射は、異なる開口部を有する複数のマスクを個別に介して、前記光導波路形成用フィルムの同一の部分に対して順次行われる上記(10)ないし(13)のいずれかに記載の光導波路の製造方法。
 (19) 上記(1)ないし(9)のいずれかに記載の光導波路形成用フィルムの製造方法により製造されたことを特徴とする光導波路形成用フィルム。
 (20) 厚さ方向にステップインデックス型の屈折率分布を有する上記(19)に記載の光導波路形成用フィルム。
 (21) 光導波路を形成するための光導波路形成用フィルムであって、
 活性放射線の照射により屈折率の変化を伴う化学反応を生じる反応媒体を含んでおり、かつ、厚さ方向の内側から両面側に向かって屈折率が連続的に低下する屈折率分布を一様に含んでいる層を有していることを特徴とする光導波路形成用フィルム。
 (22) 前記層は、
 厚さ方向の内側に位置し、屈折率が相対的に高い高屈折率層と、前記高屈折率層の両面側にそれぞれ位置し、前記高屈折率層より屈折率が低い低屈折率層と、前記高屈折率層と前記各低屈折率層との間にそれぞれ位置し、前記高屈折率層の構成材料と前記低屈折率層の構成材料との混合材料で構成された中間層と、の積層体で構成されており、
 前記中間層は、前記高屈折率層の構成材料と前記低屈折率層の構成材料との混合比率が、厚さ方向に沿って連続的に変化するよう構成されている上記(21)に記載の光導波路形成用フィルム。
 (23) 前記高屈折率層の構成材料は、
 ポリマーと、
 該ポリマーと相溶し、かつ該ポリマーと異なる屈折率を有し、活性放射線の照射により重合反応し得るモノマーと、を含むものであり、
 前記反応媒体は、前記モノマーである上記(22)に記載の光導波路形成用フィルム。
 (24) 前記高屈折率層の構成材料は、
 主鎖と、該主鎖から分岐し、活性放射線の照射により離脱し得る離脱性基と、を有するポリマーと、
 該ポリマーと相溶し、かつ該ポリマーと異なる屈折率を有し、活性放射線の照射により重合反応し得るモノマーと、を含むものであり、
 前記反応媒体は、前記離脱性基および前記モノマーである上記(22)に記載の光導波路形成用フィルム。
 (25) 前記高屈折率層の構成材料および前記低屈折率層の構成材料は、それぞれ、前記ポリマーと前記モノマーとを含むものであり、
 前記高屈折率層の構成材料は、さらに、前記モノマーの重合反応を促進する重合開始剤を含み、前記低屈折率層の構成材料は、前記重合開始剤を含んでいない上記(23)または(24)に記載の光導波路形成用フィルム。
 (26) 前記高屈折率層の構成材料は、主鎖と、該主鎖から分岐し、活性放射線の照射により離脱し得る離脱性基と、を有するポリマーを含むものであり、
 前記反応媒体は、前記離脱性基である上記(22)に記載の光導波路形成用フィルム。
 (27) 前記ポリマーは、ノルボルネン系樹脂である上記(23)ないし(26)のいずれかに記載の光導波路形成用フィルム。
 (28) 前記高屈折率層が前記反応媒体を含み、前記低屈折率層は前記反応媒体を含んでいない上記(22)ないし(27)のいずれかに記載の光導波路形成用フィルム。
 (29) 前記屈折率分布は、最大値と最小値との屈折率差が、0.005~0.07である上記(22)ないし(28)のいずれかに記載の光導波路形成用フィルム。
 (30) 当該光導波路形成用フィルムの厚さ方向の位置を横軸にとり、屈折率を縦軸にとったとき、
 前記屈折率分布は、前記高屈折率層の中心部において極大値を有する、上に凸の略U字状をなす部分を含んでいる上記(22)ないし(29)のいずれかに記載の光導波路形成用フィルム。
 (31) コア部とクラッド部とを備える光導波路であって、
 上記(21)ないし(30)のいずれかに記載の光導波路形成用フィルムの面に対して、活性放射線を選択的に照射することにより、照射領域および未照射領域のいずれか一方を前記コア部とし、他方を前記クラッド部として得られたものであることを特徴とする光導波路。
 (32) コア部と、該コア部の両側面に隣接する側面クラッド部と、を備えるコア層と、
 該コア層の両面にそれぞれ積層されたクラッド層と、を有する光導波路であって、
 当該光導波路の横断面において前記コア部の中心から放射状にかつ連続的に屈折率が低下する屈折率分布を有しており、
 前記屈折率分布のうち、前記コア層の層方向成分における分布と、前記コア層の厚さ方向成分における分布とで、これらの分布を形成するための屈折率変化の原理が異なっていることを特徴とする光導波路。
 (33) 前記コア部および前記側面クラッド部は、同種のポリマーを含んでいる上記(32)に記載の光導波路。
 (34) 上記(31)ないし(33)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。
(35) 厚み方向に屈折率分布を有するドライフィルムを準備する工程と、
 前記ドライフィルムにエネルギー線を照射することにより、面内方向に離間した複数のコア部を形成する工程と、を有する
光導波路フィルムの製造方法。
(36) 複数のコア部を形成する前記工程において、
 前記エネルギー線の照射領域が、前記コア部よりも相対的に屈折率が低いクラッド部となる、(35)に記載の光導波路フィルムの製造方法。
(37) ドライフィルムを準備する前記工程は、
 活性放射線の照射により屈折率の変化を伴う化学反応を生じる反応媒体を含む第1の組成物と、前記第1の組成物より低屈折率の第2の組成物と、を用意する工程と、
 前記第1の組成物を層状に成形してなる第1の層状成形物が前記第2の組成物を層状に成形してなる2層の第2の層状成形物で挟まれるように、前記第1の組成物と前記第2の組成物とを多色成形する工程と、を有する、(35)または(36)に記載の光導波路フィルムの製造方法。
(38) 多色成形する前記工程は、前記第1の組成物を押し出して前記第1の層状成形物を成形するとともに、前記第2の組成物を押し出して前記第2の層状成形物を成形する際に、前記第1の層状成形物と前記第2の層状成形物との界面において、前記第1の組成物の一部と前記第2の組成物の一部とを混合しつつ押し出す工程を有する、(35)~(37)のいずれかに記載の光導波路フィルムの製造方法。
(39) 前記押出成形法は、ダイコーターを用いる手法である、(35)~(38)のいずれかに記載の光導波路フィルムの製造方法。
(40) 前記押し出す前記工程は、前記界面において、前記第1の組成物と前記第2の組成物との混合比率が、厚さ方向に沿って連続的に変化させる工程を有する、(35)~(39)のいずれかに記載の光導波路フィルムの製造方法。
(41) 前記第1の組成物は、
 ポリマーと、
 該ポリマーと相溶し、かつ該ポリマーと異なる屈折率を有し、活性放射線の照射により重合反応し得るモノマーと、を含むものであり、
 前記反応媒体は、前記モノマーである、(35)~(40)のいずれかに記載の光導波路フィルムの製造方法。
(42) 前記第1の組成物は、
 主鎖と、該主鎖から分岐し、活性放射線の照射により離脱し得る離脱性基とを、有するポリマーと、
 該ポリマーと相溶し、かつ該ポリマーと異なる屈折率を有し、活性放射線の照射により重合反応し得るモノマーと、を含むものであり、
 前記反応媒体は、前記離脱性基および前記モノマーである、(35)~(41)のいずれかに記載の光導波路フィルムの製造方法。
(43) 前記第1の組成物は、主鎖と、該主鎖から分岐し、活性放射線の照射により離脱し得る離脱性基と、を有するポリマーを含むものであり、
 前記反応媒体は、前記離脱性基である、(35)~(42)のいずれかに記載の光導波路フィルムの製造方法。
(44) 光導波路フィルムの製造方法により製造された光導波路形成用フィルムに対して、部分的に照射量が異なるように、活性放射線を選択的に照射することを特徴とする、(35)~(43)のいずれかに記載の光導波路の製造方法。
 本発明によれば、光を照射して反応媒体を反応させることで、所望の領域に対して選択的にチャンネル(コア部)を形成し、これによりグレーテッドインデックス型またはそれに類似した屈折率分布の光導波路を効率よく低コストで製造可能な光導波路形成用フィルムを提供するとともに、かかる光導波路形成用フィルムを効率よく製造することができる。
 また、本発明の光導波路形成用フィルムから製造された光導波路は、その幅方向における屈折率分布Wがモノマーの拡散移動に伴って形成され、かつ、厚さ方向における屈折率分布Tが多色押出成形により形成されているため、従来の方法で製造された光導波路に比べて光導波路内に異物や気泡、構造欠陥等の散乱要因が介在し難く、散乱の発生が抑制される。したがって、本発明によれば、伝送損失が小さく信頼性の高い光導波路を効率よく製造することができる。
本発明の光導波路の製造方法により製造される光導波路の第1の形態を示す(一部切り欠いて、および透過して示す)斜視図である。 図1に示すX-X線断面図のコア部を中心とする一部を切り出した図、および、X-X線断面図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。 図1に示す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の一例を模式的に示す図である。 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。 本発明の光導波路の製造方法により製造される光導波路の第2の形態の横断面のコア部を中心とする一部を切り出した図、および、横断面のコア部の幅方向の中心を通過する中心線C3上の屈折率分布Tの一例を模式的に示す図である。 光導波路の第3の形態を示す(一部切り欠いて、および透過して示す)斜視図である。 図6に示すY-Y線断面図の一部を切り出した図、および、Y-Y線断面図のコア部の幅方向の中心を通過する中心線C4上の屈折率分布Tの一例を模式的に示す図である。 多色成形体を得るダイコーターを示す斜視図である。 ダイコーターの一部を拡大して示す縦断面図である。 ミキシングユニットの他の構成例を示す断面図である。 図1に示す光導波路の第1の製造方法を説明するための図である。 図1に示す光導波路の第1の製造方法を説明するための図である。 図1に示す光導波路の第1の製造方法を説明するための図である。 照射領域と未照射領域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、層の横断面の幅方向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。 光導波路の横断面の屈折率を横軸にとり、横断面の厚さ方向の位置を縦軸にとったときの屈折率分布を示す図である。 図1に示す光導波路1の第3の製造方法を説明するための図である。 図1に示す光導波路1の第3の製造方法を説明するための図である。 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。 実施例1、実施例20および比較例1で得られた光導波路の出射側端面のうち1層目のコア層における出射光の強度分布を示す図である。 実施例1、実施例20および比較例1で得られた光導波路の出射側端面のうち2層目のコア層における出射光の強度分布を示す図である。
 以下、本発明の光導波路形成用フィルムの製造方法、光導波路の製造方法および光導波路形成用フィルム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。
 光導波路形成用フィルムは、活性放射線の照射により屈折率の変化を伴う化学反応を生じる反応媒体を含んでおり、かつ、厚さ方向の内側から両面側に向かって屈折率が連続的に低下する屈折率分布を一様に含んだ層を有している。このため、光導波路形成用フィルムは、その厚さ方向において、いわゆるグレーテッドインデックス型またはそれに類似した屈折率分布の形成を可能にし、一方、幅方向(面方向)には、活性放射線の照射の有無を適宜選択することで、屈折率差を容易に形成することのできる屈折率調整能を潜在的に有するものとなる。
 したがって、本発明の光導波路形成用フィルムは、単に活性放射線を選択的に照射するのみで、厚さ方向に優れた光閉じ込め性を有し、幅方向にも同様に優れた光閉じ込め性を有する光導波路を容易に製造し得るという優れた特徴を有するものとなる。
 本発明の光導波路形成用フィルムの製造方法は、かかる光導波路形成用フィルムを効率よく製造することができる。
<光導波路>
 まず、本発明の光導波路形成用フィルムから製造される光導波路について説明する。
 <第1の形態>
 図1は、本発明の光導波路の製造方法により製造される光導波路の第1の形態を示す(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X-X線断面図について、横軸に屈折率をとり、縦軸にX-X線断面図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、図3は、図1に示すX-X線断面図について、横軸にコア層の幅方向の位置を表し、縦軸に屈折率を表したときの屈折率分布の一例を模式的に示す図である。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。
 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。
 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11、コア層13およびクラッド層12をこの順で積層してなるものである。
 また、コア層13には、長尺状の2つのコア部14と、これらのコア部14の各両側面に隣接する3つの側面クラッド部15とが形成されている。
 このような光導波路1には、厚さ方向において屈折率分布Tが形成されている。この屈折率分布Tは、相対的に屈折率の高い領域と低い領域とを有しており、これにより入射された光を屈折率の高い領域に閉じ込めて伝搬することができる。
 図2(a)は、図1に示すX-X線断面図のコア部を中心とする一部を切り出した図であり、図2(b)は、X-X線断面図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2(b)は、横軸に屈折率をとり、縦軸に中心線C2上の位置をとったときの屈折率分布Tの一例を示す図である。
 ここで、屈折率分布Tは、光導波路1の厚さ方向のほぼ中心に位置し、屈折率がほぼ一定である高屈折率領域Tと、高屈折率領域Tの厚さ方向の両側に位置し、厚さ方向の両側に向かうにつれ屈折率が連続的に低下している中屈折率領域Tと、各中屈折率領域Tの厚さ方向の両側に位置し、屈折率がほぼ一定である低屈折率領域Tと、を有している。すなわち、屈折率分布Tのうち、高屈折率領域Tにおける屈折率は相対的に高く、低屈折率領域Tにおける屈折率は高屈折率領域Tより相対的に低く、中屈折率領域Tでは、高屈折率領域Tの屈折率と低屈折率領域Tの屈折率とをつなぐように屈折率が連続的に変化している。このような屈折率分布Tは、いわゆるグレーテッドインデックス型の分布である。
 このような屈折率分布Tのうち、高屈折率領域Tおよび中屈折率領域Tに対応するのがコア部14(コア層13)であり、低屈折率領域Tに対応するのが各クラッド層11、12である。
 換言すれば、コア層13は、高屈折率領域Tに対応する高屈折率層と、中屈折率領域Tに対応する中間層により構成されており、各クラッド層11、12は、それぞれ、低屈折率領域Tに対応する低屈折率層により構成されている。
 屈折率分布Tを有する光導波路1では、中屈折率領域Tにおいて、コア部14に入射された光が、その光路を徐々にコア部14の中心軸側に変更しつつ伝搬される、という挙動を示す。このため、入射光は、コア部14の中心軸に沿って伝搬し、各クラッド層11、12側には漏出し難くなる。その結果、このような屈折率分布Tを有する光導波路1では、伝送損失が抑えられることとなる。
 ここで、図2に示す屈折率分布Tでは、高屈折率領域Tが、コア部14の厚さ方向の中心部に位置している。これにより、コア部14を伝搬する光は、コア部14の厚さ方向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、12に漏れ出る確率がより低くなる。その結果、コア部14の伝送損失をより低減することができる。
 このような屈折率分布Tは、例えば、上述した光導波路1を複数枚積層してなる光導波路において、その層間(光導波路同士の間)におけるクロストークの発生を確実に防止する作用をもたらす。すなわち、1層目のコア層13中のコア部14に光を入射したとき、その光が2層目のコア層13中のコア部14に侵入して混信を招くことが確実に防止される。したがって、光導波路1は、厚さ方向の多チャンネル化、高密度化を容易にするものである。
 なお、コア部14に対応する領域の中心部とは、コア部14の厚さ方向の中点から両側に、コア部14の厚さの30%の距離内の領域である。
 また、高屈折率領域Tの位置は、必ずしもコア部14に対応する領域の中心部でなくてもよく、コア部14の縁部近傍(各クラッド層11、12との界面近傍)以外に位置していれば、特性の著しい低下は免れる。これにより、コア部14の伝送損失をある程度抑えることができる。
 なお、コア部14の縁部近傍とは、前述した縁部から内側に、コア部14の厚さの5%の距離内の領域である。
 また、屈折率分布Tのうち、高屈折率領域Tにおける屈折率nと、低屈折率領域T(クラッド層11およびクラッド層12)における屈折率nとの屈折率差の割合(屈折率nに対する割合)は、できるだけ大きいほどよいが、好ましくは0.5%以上とされ、より好ましくは0.8%以上とされる。なお、上限値は、特に設定されなくてもよいが、好ましくは5.5%程度とされる。屈折率の差が前記下限値未満であると光を伝送する効果が低下する場合があり、一方、前記上限値を超えても、光の伝送効率のそれ以上の増大は期待できない。
 なお、屈折率nと屈折率nとの前記屈折率差の割合は、次式で表わされる。
  屈折率差の割合(%)=|n/n-1|×100
 また、高屈折率領域Tや低屈折率領域Tでは、屈折率がほぼ一定であるが、具体的には、各領域における平均屈折率からのずれ量が、平均屈折率の10%以下であるのが好ましく、5%以下であるのがより好ましい。
 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。
 以上のような屈折率分布Tに基づいて、光導波路1は、クラッド層11、コア層13およびクラッド層12の3層に分けられている。
 なお、本明細書では、説明の便宜上、光導波路1を上記3層に分けて説明しているが、上述したように屈折率分布Tの変化は連続的であり、それとともに3層の界面ではその組成も連続的に変化しているため、各層の境界は明瞭ではなく、視覚上で境界を識別することができない場合もある。
 次いで、光導波路1の各部について詳述する。
 (コア層)
 図1に示すコア層13には、前述したように、長尺状の2つのコア部14と、これらのコア部14の各両側面に隣接する3つの側面クラッド部15とが形成されている。
 具体的には、コア層13には、横断面の幅方向において屈折率分布Wが形成されており、この屈折率分布Wに基づいて、コア層13が、コア部14と側面クラッド部15とに分けられている。
 屈折率分布Wの形状は、例えば、ステップインデックス型(SI型)、グレーテッドインデックス型(GI型)等、高屈折率の領域と低屈折率との領域が形成されている形状であれば、いかなる形状であってもよい。
 このうち、屈折率分布Wは、屈折率の極大値と極小値が交互に並び、かつ極大値については相対的に屈折率が大きい第1の極大値と相対的に屈折率が小さい第2の極大値が交互に並ぶ領域を有している形状であるのが好ましい。このような形状の屈折率分布Wを有する光導波路1では、幅方向における伝送損失を確実に抑制することができる。すなわち、前述した屈折率分布Tにより厚さ方向における伝送損失を確実に抑制し、この屈折率分布Wにより幅方向における伝送損失を確実に抑制し得る光導波路1が得られる。
 以下、上述した屈折率分布Wを有するコア層13について説明する。
 図3(a)は、図1のX-X線断面図であり、図3(b)は、X-X線断面図のコア層13の厚さ方向の中心を通過する中心線C1上の屈折率分布の一例を模式的に示す図である。
 コア層13は、その幅方向において、図3(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)と、相対的に屈折率の小さい極大値(第2の極大値)とが存在している。
 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。
 光導波路1では、図3に示すように、極小値Ws1と極小値Ws2との間が、相対的に屈折率の大きい極大値Wm2を含んでいることからコア部14となり、同様に、極小値Ws3と極小値Ws4との間も極大値Wm4を含んでいることからコア部14となる。なお、より詳しくは、極小値Ws1と極小値Ws2との間をコア部141とし、極小値Ws3と極小値Ws4との間をコア部142とする。
 また、極小値Ws1の左側の領域、極小値Ws2と極小値Ws3との間、および極小値Ws4の右側の領域は、それぞれコア部14の両側面に隣接する領域であることから側面クラッド部15となる。なお、より詳しくは、極小値Ws1の左側の領域を側面クラッド部151とし、極小値Ws2と極小値Ws3との間を側面クラッド部152とし、極小値Ws4の右側の領域を側面クラッド部153とする。
 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る。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ぶ領域を有していればよい。
 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。
 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。
 以上のような屈折率分布Wに伴い、コア層13は、長尺状の2つのコア部14と、これらのコア部14の各両側面に隣接する3つの側面クラッド部15とに分けられることとなる。
 より詳しくは、図1に示す光導波路1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。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2つのコア部141、142の平均屈折率は、当然、3つの側面クラッド部151、152、153の平均屈折率より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との界面において光の反射を生じさせることができる。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。
 光導波路1では、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、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。
 また、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。
 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、1~200μm程度であるのが好ましく、5~100μm程度であるのがより好ましく、20~70μm程度であるのがさらに好ましい。
 ここで、4つの極小値Ws1、Ws2、Ws3、Ws4は、それぞれ、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、伝送損失の小さい光導波路1が得られる。
 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が図られる。
 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。
 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。
 また、コア層13中にコア部14と側面クラッド部15とを作り込む場合、一般的には、屈折率差を形成する原理に伴う制約上、コア部14と側面クラッド部15との平均の屈折率差を十分に大きくすることができないが、上述したような屈折率分布Wであれば、平均の屈折率差が小さくても、コア部14に光を確実に閉じ込めることができる。
 また、屈折率分布Wのうち、極大値Wm2、Wm4は、図3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。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ことができる。
 なお、例えばコア部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%の距離内の領域とする。
 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、特性の著しい低下は免れる。すなわち、コア部141、142の伝送損失をある程度抑えることができる。
 なお、例えばコア部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%の距離内の領域とする。
 一方、屈折率分布Wのうち、極大値Wm1、Wm3、Wm5は、図3(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ことができる。
 なお、例えば側面クラッド部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%の距離の領域とする。
 また、好ましくは、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に向かうにつれ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。
 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、クロストークを抑制することができる。
 なお、極小値Ws1、Ws2、Ws3、Ws4は、前述したように、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、7~30%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。
 また、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、0.01~0.05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、142中に光を閉じ込めるのに必要かつ十分なものとなる。
 また、コア部141、142における屈折率分布Wは、図3(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。
 また、屈折率分布Wは、図3(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。
 また、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を取得したとき、その強度分布は、光導波路1のクロストークを抑制するにあたって極めて有用な分布になるという利点がある。
 図4は、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を示す図である。
 コア部141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、光導波路1によれば、コア部141に隣り合うコア部142において極小値をとるような強度分布が得られる。このようにコア部142の位置に出射光の強度分布の極小値が一致することで、コア部142におけるクロストークは極めて小さく抑えられることとなるため、多チャンネル化および高密度化によっても混信の発生を確実に防止することができる。
 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が極小値をとることはなく、むしろ極大値をとっていたので、クロストークの問題が発生していた。これに対し、上述したような光導波路1における出射光の強度分布の振る舞いは、クロストークを抑制する上で極めて有用なものである。
 光導波路1においてこのような強度分布が得られる詳細な理由は明らかでないものの、理由の1つとしては、屈折率分布Wが極小値Ws1、Ws2、Ws3、Ws4を有し、かつ、屈折率分布W全体で屈折率が連続的に変化している、という特徴的な屈折率分布Wが、従来であればコア部142において極大値を有していた出射光の強度分布を、コア部142に隣接する側面クラッド部153等にシフトさせていることが挙げられる。すなわち、このシフトにより、クロストークが確実に抑制されているのである。
 なお、出射光の強度分布が側面クラッド部15にシフトしたとしても、受光素子等はコア部14の位置に合わせて配置されているため、混信を招くおそれはほとんどなく、光通信の品質を劣化させることはない。
 また、上記のような出射光の強度分布は、光導波路1において観測される確率は高いものの、必ず観測されるわけではなく、入射光のNA(numerical aperture)やコア部141の横断面積、コア部141、142のピッチ等によっては、明瞭な極小値が観測されなかったり、極小値の位置がコア部142から外れたりする場合もあるが、このような場合でもクロストークは十分に抑制される。
 また、図3(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。
 なお、側面クラッド部15における平均屈折率WAは、例えば、極大値Wm1と極小値Ws1との中点で近似することができる。
 また、上記では、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、1つであっても、3つ以上であってもよい。
 なお、例えばコア部14が1つである場合には、光導波路1の横断面の屈折率分布Wが、2つの極小値を有し、その極小値が前述したように平均屈折率WA未満であり、かつ屈折率分布W全体で屈折率が連続的に変化していればよく、コア部14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は、6、8、10・・・と増えることとなる。
 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、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い。
 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。
 (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。
 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、1~200μm程度であるのが好ましく、5~100μm程度であるのがより好ましく、10~60μm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。
 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。
 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路を確実に変更するため、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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 <第2の形態>
 次に、光導波路1の第2の形態について説明する。
 図5(a)は、光導波路の第2の形態の横断面のコア部を中心とする一部を切り出した図であり、図5(b)は、横断面のコア部の幅方向の中心を通過する中心線C3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5(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。
 以下、光導波路の第2の形態について説明するが、第1の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の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。
 第2の形態に係る光導波路1も、第1の形態と同様、クラッド層11、コア層13およびクラッド層12に分かれているが、本形態の屈折率分布Tは、その中心部に位置する極大値Tmと、極大値Tmの両側にそれぞれ位置する極小値Ts1、Ts2を有している。なお、極大値Tmの下側に位置する極小値をTs1とし、上側に位置する極大値をTs2とする。
 光導波路1では、図5に示すように、極小値Ts1と極小値Ts2との間の領域に極大値Tmを含んでおり、かつ、この領域がコア部14となる。
 一方、極小値Ts1の下側の領域がクラッド層11となり、極小値Ts2の上側の領域がクラッド層12となる。
 すなわち、屈折率分布Tは、極小値、極大値、極小値がこの順で並ぶ領域を有している。
 なお、この領域は、コア層13が積層される数に応じて繰り返し設けられ、例えばコア層13を2層設けた場合、屈折率分布Tでは、極小値と極大値が交互に並ぶこととなる。この場合、極大値については、相対的に大きい第1の極大値と、相対的に小さい第2の極大値が、交互に並んでいるのが好ましい。すなわち、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・・・のように並んでいればよい。
 また、これらの複数の極小値、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、ズレ量は、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。
 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。
 ここで、極小値Ts1は、クラッド層11における平均屈折率TA未満であり、極小値Ts2は、クラッド層12における平均屈折率TA未満である。これにより、コア部14と各クラッド層11、12との間に、各クラッド層11、12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から各クラッド層11、12への光の漏れが抑制されるため、伝送損失の小さい光導波路1が得られる。
 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が図られる。
 さらに、上述したような各極小値Ts1、Ts2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。
 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であるという状態である。
 また、屈折率分布Tのうち、極大値Tmは、図5に示すようにコア部14に位置しているが、コア部14の中でもその厚さの中心部に位置している。これにより、コア部14では、伝送光がコア部14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、12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ことができる。
 なお、例えばコア部14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14の厚さの30%の距離内の領域とする。
 また、極大値Tmの位置は、できればコア部14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14の縁部近傍(各クラッド層11、12との界面近傍)以外に位置していれば、特性の著しい低下は免れる。すなわち、コア部14の伝送損失をある程度抑えることができる。
 なお、例えばコア部14の縁部近傍とは、前述した縁部から内側に、コア部14の厚さの5%の距離内の領域とする。
 一方、屈折率分布Tでは、各クラッド層11、12において、コア部14との界面近傍以外で最も高く、コア部14との界面近傍で最も低くなるよう屈折率が変化している。これにより、コア部14中の極大値Tmと、各クラッド層11、12中における屈折率の高い領域とが、互いに十分に離間したものとなるため、コア部14中の伝送光が、各クラッド層11、12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14の伝送損失を低減することができる。
 なお、例えば各クラッド層11、12におけるコア部14との界面近傍とは、この界面から内側に、各クラッド層11、12の厚さの5%の距離内の領域とする。
 また、各クラッド層11、12における平均屈折率TAは、例えば、極小値Ts1、Ts2と各クラッド層11、12における最大値との中点で近似することができる。
 また、前述したように複数のコア層13を積層する場合には、相対的に大きい第1の極大値がコア部中に位置し、相対的に小さい第2の極大値はクラッド層中に位置することとなる。この場合、好ましくは、第2の極大値は、クラッド層の厚さの中央部に位置しているのが好ましい。これにより、コア部中に位置する第1の極大値と、クラッド層中に位置する第2の極大値との離間距離が、最大限確保され、しかもコア部から漏れ出た光が、他のコア部に侵入しないよう、クラッド層中に閉じ込めることができるようになる。これにより、複数のコア層13を積層した場合でも、層間におけるクロストークを確実に抑制することができる。
 なお、極小値Ts1、Ts2は、前述したように、各クラッド層11、12の平均屈折率TA未満であるが、両者の差は、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とクラッド層11、12の平均屈折率TAとの差は、極小値Ts1、Ts2とコア部14中の極大値Tm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、12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と各クラッド層11、12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、12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、12における光伝送性が大き過ぎて、コア部14の光伝送性に悪影響を及ぼすおそれがある。
 また、極小値Ts1、Ts2とコア部14中の極大値Tm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14中に光を閉じ込めるのに必要かつ十分なものとなる。
 また、コア部14における屈折率分布Tは、横軸にコア部14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Tm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14における光の閉じ込め作用がより顕著なものとなる。
 また、屈折率分布Tは、極小値Ts1近傍および極小値Ts2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。
 <第3の形態>
 次に、光導波路1の第3の形態について説明する。
 図6は、光導波路の第3の形態を示す(一部切り欠いて、および透過して示す)斜視図、図7(a)は、光導波路の第3の形態の横断面の一部を切り出した図であり、図7(b)は、横断面のコア部の幅方向の中心を通過する中心線C4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。
 以下、光導波路の第3の形態について説明するが、第1の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6において、第1の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。
 第3の形態は、積層された2層のコア層13を有している以外、第1の形態と同様である。すなわち、第3の形態に係る光導波路1では、その厚さ方向における屈折率分布Tが、図7中の下方から順に、低屈折率領域T、中屈折率領域T、高屈折率領域T、中屈折率領域T、低屈折率領域T、中屈折率領域T、高屈折率領域T、中屈折率領域T、低屈折率領域Tの各領域に分かれており、それに基づいて、光導波路1は、クラッド層11、コア層13、クラッド層12、コア層13、クラッド層12の5層に分かれている。
 ここで、図7中の下方のコア層13をコア層131とし、上方のコア層13をコア層132とすると、コア層131とコア層132には、それぞれ第1実施形態と同様に2つのコア部14が形成されている。ここでは、コア層131に形成されている2つのコア部14のそれぞれを図6中の左側から順にコア部141、142とし、コア層132に形成されている2つのコア部14のそれぞれをコア部143、144とする。
 前述したような屈折率分布Tを有する光導波路1では、コア部14に入射された光が、コア部14の中心軸に沿って伝搬するため、各クラッド層11、12側に漏出し難くなる。例えば、コア部141に入射した光は、コア部143やコア部144に混信することが防止されるため、コア層131とコア層132の層間におけるクロストークの発生が抑制される。したがって、光導波路1によれば、クロストークの発生を抑えつつ、コア層13を複数積層して、多チャンネル化、高密度化を容易に図ることができる。
 なお、上記各実施形態では、屈折率分布Tが、連続的に屈折率が変化した領域を有している場合について説明したが、屈折率分布Tはこれに限定されず、階段状に屈折率が変化した、いわゆるステップインデックス型の分布であってもよい。ステップインデックス型の屈折率分布Tは、図7に示す屈折率分布Tの各領域から中屈折率領域Tを除外した分布である。このように屈折率分布Tがステップインデックス型になっている光導波路形成用フィルムであっても、活性放射線の照射によりグレーテッドインデックス型またはそれに類似した形状の屈折率分布Wを形成することができるため、上記課題を解決し得るものとなる。それに加え、本発明の光導波路形成用フィルムは、後述する多色成形法により形成されるため、低屈折率領域Tと高屈折率領域Tとの界面の密着性が高い。このため、低屈折率領域Tと高屈折率領域Tとを個別に成膜する場合に比べ、各領域の界面が、伝送効率やクロストークの発生に悪影響を及ぼすおそれが少なくなり、信頼性の高い光導波路を形成可能な光導波路形成用フィルムが得られる。
<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(本発明の光導波路の製造方法)の一例、および光導波路1を製造するために用いられる光導波路形成用フィルムの製造方法(本発明の光導波路形成用フィルムの製造方法)について説明する。
 <第1の製造方法>
 まず、光導波路1の第1の製造方法(光導波路形成用フィルムの第1の製造方法を含む。)について説明する。
 図11~13は、それぞれ図1に示す光導波路1の第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11~13中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」という。
 光導波路1の第1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(本発明の光導波路形成用フィルム)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、光導波路1を得る。
 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。
 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、その組成はやや異なっている。
 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、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活発な反応が生じ、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、光導波路形成用組成物901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。
 一方、光導波路形成用組成物902は、主にクラッド層11、12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。
 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。
 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。
 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。本発明では、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。
 なお、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、モノマーの含有率をほぼ等しくした場合には、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。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。
 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。
 多色押出成形法では、光導波路形成用組成物901を1層で押し出すと同時に、この層の両面側にそれぞれ光導波路形成用組成物902を押し出すことで、3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902、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が、この順でそれぞれ押し出されるため、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、図11(a)の下方から、光導波路形成用組成物902からなる第1成形層914a(第2の層状成形物)、光導波路形成用組成物901と光導波路形成用組成物902の混合物からなる第2成形層914b、光導波路形成用組成物901からなる第3成形層914c(第1の層状成形物)、光導波路形成用組成物901と光導波路形成用組成物902の混合物からなる第4成形層914d、および光導波路形成用組成物902からなる第5成形層914e(第2の層状成形物)が、この順で積層されたものとなる。
 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11(b)参照)。
 得られた層910(本発明の光導波路形成用フィルム)は、図11(b)の下方から、第1成形層914aから形成されるクラッド層11と、第2成形層914b、第3成形層914cおよび第4成形層914dから形成されるコア層13と、第5成形層914eから形成されるクラッド層12との積層体となる。
 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。
 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。
 なお、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。
 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。
 図8は、多色成形体914を得るダイコーターを示す斜視図、図9は、ダイコーターの一部を拡大して示す縦断面図である。
 ダイコーター800は、図8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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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9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。
 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8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。
 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。
 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、第1成形層914a、第2成形層914b、第3成形層914c、第4成形層914d、および第5成形層914eが、下方からこの順で積層されてなる多色成形体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。
 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。
 また、図8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の形態あるいは第3の形態を製造することができる。
 図10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10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。
 図10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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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8324と分岐管8313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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 さらに、各混合点M1、M2で混合された光導波路形成用組成物901と光導波路形成用組成物902との混合物は、それぞれ集合管8331、集合管8332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。
 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の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。
 また、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の屈折率より小さい場合、前述した光導波路の第3の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。
 なお、ピン836は必要に応じて設けるようにすればよく、例えば、屈折率分布Tをステップインデックス型にする場合には、省略するようにしてもよい。この場合、各組成物の流れには乱れが生じないので、層流間の境界が比較的明瞭となり、光導波路形成用組成物901と光導波路形成用組成物902とが混在した領域はほとんど形成されない。このようにして得られた層910を用いれば、厚さ方向の屈折率が階段状に変化した屈折率分布Tを有するステップインデックス型の光導波路1も製造することができる。
 また、第1の供給管831からの光導波路形成用組成物901の供給条件として、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の供給条件として、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ができる。これにより、多色成形体914中の各組成物の占有率が変化することから、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。
 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方法および装置であれば、例えば射出成形法(装置)、塗布法(装置)、印刷法(装置)等の各種方法(装置)を用いることもできる。
 以上のようにして得られた層910では、厚さ方向において組成が連続的に変化し、これにより厚さ方向において屈折率が連続的に変化した屈折率分布T’が形成されている。特に、層910は、前述した第1成形層914aから第5成形層914eまでが形成されたものであるため、層910が有する屈折率分布T’は、厚さ方向の中心部において屈折率が最も高く、そこから層910の両面側に向かうにつれ屈折率が連続的に低下する分布になっている。
 このような層910の屈折率分布T’において、最大値と最小値との屈折率差は、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、最終的に、コア部14中に光を閉じ込めるのに必要かつ十分な屈折率差が形成された光導波路1が得られる。
 また、屈折率分布T’は、横軸に層910の横断面の位置をとり、縦軸に屈折率をとったとき、屈折率の極大値近傍において、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14における光の閉じ込め作用がより顕著なものとなる。すなわち、層910は、厚さ方向の屈折率分布がいわゆるグレーテッドインデックス型あるいはそれに類似した形状になっており、伝送損失の小さい光導波路1を製造可能なものとなる。
 次に、各光導波路形成用組成物901、902に含まれるポリマー915および添加剤920について説明する。
 (ポリマー)
 ポリマー915は、光導波路1のベースポリマーとなるものである。
 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。
 ここで、「相溶性を有する」とは、光導波路形成用組成物901、902中や層910中において、モノマーが少なくとも混和してポリマー915と相分離を起こさないことをいう。
 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、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。
 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光導波路1を得ることができる。
 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。
 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。
 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光導波路1を得ることができる。
 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。
 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。
 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。
 これらの中でも、ノルボルネン系樹脂としては、下記化1(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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 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。
 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。
 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。
 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。
 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種以上含むノルボルネン系樹脂を用いれば、可撓性と耐熱性の両立を図ることができる。
 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ノルボルネン系樹脂により、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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 (式(1)中、Rは、炭素数1~10のアルキル基を表し、aは、0~3の整数を表し、bは、1~3の整数を表し、p/qが20以下である。)
 式(1)の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。
 R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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 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。
(i)ノルボルネンメタノール(NB-CH-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(CH=CH-CH-OH)を高温高圧下で反応させる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 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。
 式(1)で表される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、R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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 (式(2)中、Rは、炭素数1~10のアルキル基を表し、Rは、水素原子またはメチル基を表し、cは、0~3の整数を表し、p/qが20以下である。)
 式(2)の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。
 なお、式(2)で表される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、R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(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(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(5-ノルボルネニル)メチルとのコポリマー等が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
(式(3)中、Rは、炭素数1~10のアルキル基を表し、各Xは、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基を表し、dは、0~3の整数を表し、p/qが20以下である。)
 式(3)の樹脂は、R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。
 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、Rが炭素数4~10のアルキル基であり、dが0~2、Xがメチル基またはエチル基である化合物が好ましい。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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 (式(4)中、Rは、炭素数1~10のアルキル基を表し、AおよびAは、それぞれ独立して、下記式(5)~(7)で表されるいずれか1つの置換基を表すが、同時に同一の置換基であることはない。また、p/(q+r)が20以下である。)
 式(4)の樹脂は、R5を有するノルボルネンと、側鎖にA1を有するノルボルネンと、側鎖に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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 (式(5)中、eは、0~3の整数を表し、fは、1~3の整数を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 (式(6)中、Rは、水素原子またはメチル基を表し、gは、0~3の整数を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 (式(7)中、Xは、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基を表し、hは、0~3の整数を表す。)
 なお、式(4)で表される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(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(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等が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 (式(8)中、Rは、炭素数1~10のアルキル基を表し、Rは、水素原子、メチル基またはエチル基を表し、Arは、アリール基を表し、Xは、酸素原子またはメチレン基を表し、Xは、炭素原子またはシリコン原子を表し、iは、0~3の整数を表し、jは、1~3の整数を表し、p/qが20以下である。)
 式(8)の樹脂は、Rを有するノルボルネンと、側鎖に-(CH)-X-X(R3-j(Ar)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。
 なお、式(8)で表されるノルボルネン系樹脂の中でも、Xが酸素原子、Xがシリコン原子、Arがフェニル基であるものが好ましい。
 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、Rが炭素数4~10のアルキル基であり、Xが酸素原子、Xがシリコン原子、Arがフェニル基、R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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 (式(9)におけるR、p、q、iは、式(8)と同じである。)
 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、Rが炭素数4~10のアルキル基であり、Xがメチレン基、Xが炭素原子、Arがフェニル基、R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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 (式(10)において、R10は、炭素数1~10のアルキル基を表し、R11は、アリール基を示し、kは0以上、4以下である。p/qは20以下である。)
 また、p/q~p/q、p/q、p/qまたはp/(q+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。
 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、フッ素系樹脂等であってもよい。
 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。
 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、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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 なお、比較的高い屈折率を有するポリマー915を得るためには、芳香族環(芳香族基)、窒素原子、臭素原子や塩素原子を分子構造中に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、アルキル基、フッ素原子やエーテル構造(エーテル基)を分子構造中に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。
 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。
 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。
 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。離脱性基(反応媒体)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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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、Xが酸素原子、X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。
 また、式(3)においては、アルコキシシリル基のSi-O-Xの部分で脱離する場合がある。
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 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基材に対して密着性に優れた光導波路1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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 (式(31)において、p/q+rは、20以下である。)
 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-CH-O-Si(CH)(Ph)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。
 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。
 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。
 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。
 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、含まれるポリマー915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、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。
 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、12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、12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。
 一方、少なくとも光導波路形成用組成物901中の後述する添加剤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。
 (添加剤)
 本実施形態では、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の双方において、添加剤920がモノマー(反応媒体)を含んでいる。また、本実施形態では、光導波路形成用組成物901中の添加剤920が、さらに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は、重合開始剤を含んでいない。
 ((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。すなわち、モノマーは、活性放射線の照射により屈折率の変化を伴う化学反応を生じる反応媒体として機能する。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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は、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。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光導波路1が得られる。
 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。
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 (式(18)においてnは0以上、3以下である。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 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。
 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。
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 (式(33)において、nは1または2である)
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 [式中、aは、単結合または二重結合を表し、R12~R15は、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは無置換の炭化水素基、または官能置換基を表し、mは、0~5の整数を表す。ただし、aが二重結合の場合、R12およびR13のいずれか一方、R14およびR15のいずれか一方は存在しない。]
 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(C~C10)のアルキル基、直鎖状または分岐状の炭素数2~10(C~C10のアルケニル基、直鎖状または分岐状の炭素数2~10(C~C10)のアルキニル基、炭素数4~12(C~C12)のシクロアルキル基、炭素数4~12(C~C12)のシクロアルケニル基、炭素数6~12(C~C12)のアリール基、炭素数7~24(C~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(C~C10)のアルキリデニル基であってもよい。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 なお、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。
 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、12の層内の屈折率を均一にすることができる。
 ((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る。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 なお、本実施形態では、上述したように、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は重合開始剤を含んでいないため、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、12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、12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。
 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、クラッド層11、12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後述する活性放射線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後述する活性放射線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への重合開始剤の添加量を少なくすればよい。
 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、12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、12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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 増感剤の含有量は、光導波路形成用組成物901、902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。
 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。
 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。
 このような層910(本発明の光導波路形成用フィルム)は、上述したような活性放射線に反応するモノマー等を含んでいるため、厚さ方向には前述した屈折率分布T’を有する一方、幅方向には、活性放射線の照射の有無により、屈折率差を形成することのできる屈折率調整能を潜在的に有するものとなる。
 したがって、層910は、単に活性放射線を選択的に照射するのみで、厚さ方向に光信号の伝送効率に優れた屈折率分布T’を有し、幅方向にも光信号の伝送効率に優れた屈折率分布Wを有する光導波路1を容易に製造し得るという優れた特徴を有するものとなる。
 なお、多数の層910を製造、保管しておき、その後、必要数に対して活性放射線を照射すれば、簡単に光導波路1を製造することができ、製造効率の観点から有用である。
 [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12参照)。
 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。また、これに対応して、層910を形成するために用いた光導波路形成用組成物901、902において、ポリマー915の組成が、(光導波路形成用組成物901の屈折率)>(光導波路形成用組成物902の屈折率)の関係を満足するよう設定されている。これにより、層910では、厚さ方向の中央部が最も屈折率が高く、両面側に向かうにつれ屈折率が連続的に低下する屈折率分布T’が形成されている。
 また、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。
 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。
 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。
 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。
 また、図12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、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の遮蔽部を該フォトマスク上に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。
 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。
 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。
 また、活性放射線930の照射量は、0.1~9J/cm程度であるのが好ましく、0.2~6J/cm程度であるのがより好ましく、0.2~3J/cm程度であるのがさらに好ましい。
 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のうち、コア層13における照射領域9253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9253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9253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のうち、コア層13における未照射領域9403中のモノマーが照射領域9253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コア層13の照射領域9253と未照射領域9403との間に屈折率差が生じる。一方、クラッド層11、12における照射領域9251、9252では、重合開始剤が含まれていないので、モノマーの重合反応が抑えられる。
 図14は、コア層13の照射領域9253と未照射領域9403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の横断面の幅方向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。
 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9403の屈折率が高くなるとともに、照射領域9253の屈折率は低くなる(図14(a)参照)。
 モノマーの拡散移動は、照射領域9253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9403全体のモノマーが一斉に照射領域9253に向かうのではなく、照射領域9253に近い部分から徐々にモノマーの移動が始まり、これを補うように未照射領域9403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14(a)に示すように、照射領域9253と未照射領域9403との境界を挟んで、未照射領域9403側に高屈折率部W、照射領域9253側に低屈折率部Wが形成される。これら高屈折率部Wおよび低屈折率部W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Wは、例えば上に凸の略U字状となり、低屈折率部Wは、例えば下に凸の略U字状となる。
 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9253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の総量の増加に応じて屈折率の低下が進むこととなる。
 一方、未照射領域9403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。
 また、照射領域9253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9253では、未照射領域9403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9253に形成される低屈折率部Wの分布形状は、左右非対称になり易く、未照射領域9403側の勾配はより急峻なものとなる。
 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。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9253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9253の屈折率は照射前から低下することとなる(図14(b)参照)。
 この屈折率の低下は、照射領域9253全体で一律に生じるため、前述した高屈折率部Wと低屈折率部Wの屈折率差は、より拡大される。その結果、図14(b)に示す屈折率分布Wが得られる。なお、図14(a)におけるモノマーの移動による屈折率の変化と、図14(b)における離脱性基の離脱による屈折率の変化は、ほぼ同時に起こり、屈折率分布Wが形成されることとなる。図14(a)では、屈折率分布を誇張して表現しているが、実際のモノマーの拡散移動に伴う高屈折率部Wと低屈折率部Wとの屈折率差は比較的小さい。図14(b)における屈折率変化によってこの屈折率差は十分に拡大し、屈折率分布Wが形成される。
 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、照射領域9253では、コア層13中の未照射領域9403からのモノマーの拡散移動のみならず、照射領域925のうち、クラッド層11における照射領域9251およびクラッド層12における照射領域9252からのモノマーの拡散移動も生じる。これにより、照射領域9253では、さらに屈折率の低下が生じることとなる。一方、照射領域9251および照射領域9252では、モノマーの拡散移動に伴って屈折率の上昇が生じるが、この領域ではそもそも屈折率が低くなるようポリマー915の組成等が設定されているので、屈折率の上昇が生じても光導波路1の機能を損なうことはない。
 また、クラッド層11における照射領域9251およびクラッド層12における照射領域9252では、コア層13における照射領域9253と同様、離脱性基の離脱が生じ、ポリマー915の屈折率が低下する。その結果、照射領域9251および照射領域9252においても、さらなる屈折率の低下が生じる。
 以上のような原理で、屈折率分布Wを有する光導波路1が得られる(図13参照)。すなわち、本実施形態では、コア層13においてモノマーと離脱性基の双方が、活性放射線930の照射により屈折率の変化を伴う化学反応を生じる反応媒体となり、添加剤920がモノマーを含まない場合やポリマー915が離脱性基を含まない場合に比べて、屈折率分布Wにおいて特に大きな屈折率差が形成される。
 なお、屈折率分布Wにおいては、低屈折率部Wが転化した極小値Ws1、Ws2、Ws3、Ws4が存在しており(図3(b)参照)、これらの極小値の位置がコア部14と側面クラッド部15との界面に相当する。
 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。
 一方、活性放射線930を照射する前の層910には、図15(a)に示すように、その厚さ方向において、いわゆるグレーテッドインデックス型の屈折率分布T’が形成されている。この厚さ方向における屈折率分布T’は、前述したように、互いに屈折率の異なる光導波路形成用組成物901と光導波路形成用組成物902とを用い、多色成形法によって層910を得たことにより形成されたものである。
 ここで、マスク935を介して層910に活性放射線930を照射すると、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に差がある場合、未照射領域9403中のモノマーが照射領域9253に拡散移動する。このため、コア部14の厚さ方向における屈折率分布T’においても、コア部14に対応する領域の屈折率が高くなる。一方、コア部14の上下に位置するクラッド層11、12では、屈折率が変化しないため、結果的に、コア部14とその上下のクラッド層11、12との間で屈折率差が拡大することとなる。
 以上のような原理で、屈折率差の大きいグレーテッドインデックス型の屈折率分布Tを有する光導波路1が得られる(図15(b)参照)。なお、屈折率分布T’において、すでに十分な効果が認められるような屈折率分布の形状が実現されている場合には、上述した屈折率分布T’から屈折率分布Tへの変化は省略されてもよい。
 また、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。
 同様に、屈折率分布Tは、光導波路1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Tを間接的に特定することが可能である。
 なお、モノマー由来の構造体とは、モノマー、モノマーが反応してなるオリゴマー、およびモノマーが反応してなるポリマー等、モノマーの未反応物か反応に伴って形成される構造体のことである。
 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。
 さらには、光導波路1の出射光の強度分布が、屈折率分布Wあるいは屈折率分布Tと一定の相関関係を有していることを利用しても、屈折率分布Wおよび屈折率分布Tを間接的に特定することができる。
 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。
 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。
 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。
 次に、必要に応じて、層910に加熱処理を施す。この加熱処理において、光を照射したコア層13の照射領域9253中のモノマーがさらに重合する。
 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。
 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。
 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。
 以上により、光導波路1が得られる。
 その後、必要に応じて、支持基板951から光導波路1を剥離するとともに、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。
 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。
 また、支持フィルム2およびカバーフィルム3は、活性放射線930を照射する前の層910に対してあらかじめ積層されていてもよい。この場合、層910、支持フィルム2(第2の層)およびカバーフィルム3(第2の層)の積層体を、本発明の光導波路形成用フィルムとすることもできる。
 なお、この場合、支持フィルム2およびカバーフィルム3に、各クラッド層11、12の外側に位置する別のクラッド層の役割を持たせる場合には、支持フィルム2およびカバーフィルム3の各屈折率は、層910の表面の屈折率より小さいことが好ましい。
 以上のようにして得られた光導波路1は、その幅方向における屈折率分布Wと、厚さ方向における屈折率分布Tとを有するものとなる。これらの屈折率分布は、いずれも、極小値、極大値、極小値が順に並ぶ形状を含んでおり、かつ屈折率の変化が連続的であるため、コア部14の横断面では、コア部14の中心から放射状にかつ連続的に屈折率が低下するという2次元の屈折率分布が形成されている。このような光導波路1は、特に伝送損失の小さいものとなる。
 なお、この屈折率分布Wと屈折率分布Tは、分布を形成するための屈折率変化の原理が異なっている。具体的には、屈折率分布Wは、モノマーの拡散移動に伴って形成されており、一方、屈折率分布Tは、多色押出成形により形成されている。このように原理が異なっていると、一方の屈折率分布を形成しようとしたときに、他方の屈折率分布がその影響を受けてしまい、目的とする分布を形成することができないという不具合が生じるのを防止することができる。
 具体的には、上述したように屈折率変化の原理が異なれば、例えば、屈折率分布Wの形成には活性放射線の照射を伴う一方、屈折率分布Tの形成には必ずしも活性放射線の照射を必要としない、ということが挙げられる。この場合、光導波路形成用組成物902(第2の組成物)には、反応媒体(例えばモノマー、離脱性基等)を含む必要がないため、屈折率等の光学的特性やその他の化学的特性等を最優先に、各組成の選択を自由に行うことができる。これにより、屈折率分布T内における屈折率差を十分に拡大することができ、光を閉じ込める作用がさらに増強される。その結果、とりわけ伝送損失の小さい光導波路1が得られる。
 さらには、光導波路1は、その幅方向における屈折率分布Wがモノマーの拡散移動に伴って形成され、厚さ方向における屈折率分布Tが多色押出成形により形成されているため、コア層13とクラッド層11、12との層間、あるいは、コア部14と側面クラッド部15との界面には、従来の方法で製造された光導波路に比べて異物や気泡、構造欠陥等の散乱要因が介在し難い。このような散乱要因の介在が確実に防止されることで、光導波路1は、より低損失なものとなる。加えて、上記散乱要因は、界面の光学的な密着を妨げるものであるため、かかる界面の密着性が高くなるという観点からも、光導波路1の伝送効率を高めることが可能になる。
 <第2の製造方法>
 次に、光導波路1の第2の製造方法(光導波路形成用フィルムの第2の製造方法を含む。)について説明する。
 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。
 第2の製造方法では、光導波路形成用組成物901の組成が異なる以外は、第1の製造方法と同様である。
 光導波路1の第2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。
 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を用意する。
 第2の製造方法で用いられる光導波路形成用組成物901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。
 触媒前駆体は、モノマー(反応媒体)の反応(重合反応、架橋反応等)を開始させ得る物質であり、活性放射線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、活性放射線の照射領域9253と未照射領域9403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9253のみにおいてモノマーを反応させることができる。
 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。
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 [式Ia、Ib中、それぞれ、E(R)は、第15族の中性電子ドナー配位子を表し、Eは、周期律表の第15族から選択される元素を表し、Rは、水素原子(またはその同位体の1つ)または炭化水素基を含む部位を表し、Qは、カルボキシレート、チオカルボキシレートおよびジチオカルボキシレートから選択されるアニオン配位子を表す。また、式Ib中、LBは、ルイス塩基を表し、WCAは、弱配位アニオンを表し、aは、1~3の整数を表し、bは、0~2の整数を表し、aとbとの合計は、1~3であり、pおよびrは、パラジウムカチオンと弱配位アニオンとの電荷のバランスをとる数を表す。]
 式Iaに従う典型的な触媒前駆体としては、Pd(OAc)(P(i-Pr)、Pd(OAc)(P(Cy)、Pd(OCCMe(P(Cy)、Pd(OAc)(P(Cp)、Pd(OCCF(P(Cy)、Pd(OCC(P(Cy)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、Acは、アセチル基を表し、i-Prは、イソプロピル基を表し、Meは、メチル基を表し、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。
 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。
 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)(P(Cy)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。
 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。
 また、触媒前駆体としては、活性化温度が低下した状態(活性潜在状態)において、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。
 かかる触媒前駆体としては、Pd(OAc)(P(i-Pr)およびPd(OAc)(P(Cy)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。
 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。
 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。
 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(SbF )等が挙げられる。
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
 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。
 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。
 [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。
 照射領域9253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。
 そして、これらのカチオンや弱配位アニオンは、照射領域9253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。
 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9253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。
 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、光導波路1を得ることができ、利便性が高い。
 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9253と未照射領域9403との間に屈折率差が生じる。
 [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9253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。
 そして、モノマーの反応が進行すると、照射領域9253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9253と未照射領域9403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9403からモノマーが拡散移動して照射領域9253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。
 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。
 また、加熱時間は、照射領域9253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。
 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9403および/または照射領域9253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9253、9403に残存するモノマーを反応させる。
 このように、各領域9253、9403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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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、光導波路1が得られる。
 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。
 <第3の製造方法>
 次に、光導波路1の第3の製造方法(光導波路形成用フィルムの第3の製造方法を含む。)について説明する。
 図16、17は、図1に示す光導波路1の第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16中の上側を「上」、下側を「下」という。
 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。
 第3の製造方法では、光導波路形成用組成物901の組成が異なるとともに、活性放射線930の照射方法が異なる以外は、第1の製造方法と同様である。
 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(本発明の光導波路形成用フィルム)を得る。[2]次いで、層910の一部に、照射量に勾配を設けつつ活性放射線を照射することで屈折率差を生じさせ、光導波路1を得る。
 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を用意する。
 第3の製造方法で用いられる光導波路形成用組成物901は、モノマーの添加が省略されている以外、第1の製造方法で用いられる光導波路形成用組成物901と同様である。すなわち、光導波路形成用組成物901では、ポリマー915が含む離脱性基が反応媒体として作用する。
 離脱性基を含むポリマー915は、前述したようなものが挙げられるが、この他に、例えば、下記に示すようなポリシラン化合物等が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
(上記式中、nは5~500程度である。)
 このようなポリシラン化合物では、活性放射線930の照射に伴ってSi-Si結合が切断され、Si-O結合に変化する。この際、屈折率の低下を伴うため、これにより、層910の活性放射線930の照射領域では屈折率を下げることができる。
 さらに、離脱性基を含むポリマー915は、光異性化反応または光二量化反応を生じるポリマー915で代替することもできる。
 光異性化反応を生じるポリマー915としては、例えば、アゾベンゼン構造等の反応媒体を有する化合物等が挙げられる。このような化合物は、活性放射線930の照射を行うと、照射領域と未照射領域との間でアゾベンゼン構造のトランス体とシス体との存在比が変化する(光異性化)。トランス体とシス体は屈折率が異なるため、この光異性化により屈折率差を形成することができる。
 一方、光二量化反応を生じるポリマー915としては、例えば、シンナモイル基、ジメチルマレイミド基、クマリン基等の反応媒体を有する化合物等が挙げられる。これらは、活性放射線930のエネルギーを吸収して励起され、二量化して分子間に架橋が生じる。これにより、屈折率が変化するため、照射領域と未照射領域との間で屈折率差を形成することができる。
 なお、光異性化反応および光二量化反応では、反応媒体の種類に応じて反応前後で屈折率が上昇または低下する。したがって、反応媒体の種類により、活性放射線930の照射領域を適宜設定すればよい。
 一方、光導波路形成用組成物902に含まれるポリマー915には、例えば、上記ポリシラン化合物より屈折率の小さいシリコーン樹脂等を用いられる。このシリコーン樹脂には、離脱性基を含まないため、活性放射線930の照射により屈折率の変化が生じない。
 以上のような光導波路形成用組成物901、902を用いて層910が形成される。
 [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16参照)。
 ここで、本製造方法では、マスク935として所定の透過率分布を有するマスクを用いる。このようなマスクは、一般にグレースケールマスクと呼ばれている。グレースケールマスクは、開口における透過率が勾配を有しており、それに応じて透過放射線の透過量、すなわち層910に対する照射量に所定の分布を形成することのできるマスクである。
 このようなマスクを用いることで、層910には所定の照射量分布が形成され、その照射量分布に応じてポリマー915における離脱性基の離脱量や、光異性化反応および光二量化反応の反応量を制御し、ひいては屈折率の変化量を制御することができる。
 したがって、層910のうち、屈折率を大きく変化させたい(大きく低下または上昇させたい)領域については、多くの活性放射線930が照射されるよう、開口9351における透過率が設定されたマスク935を用いるようにすればよい。
 また、このようなマスク935は、開口9351における透過率が連続的に変化し、それに応じて屈折率の変化量も連続的に変化するよう構成されている。これにより、上述したような屈折率分布Wを有する光導波路1を容易に製造することができる。換言すれば、層910を用いることにより、所定の透過率分布を有するマスク935を介して活性放射線930を照射しさえすれば、屈折率分布Wを有する光導波路1を極めて容易に製造することができる。
 このようなグレースケールマスクとしては、例えば、開口9351が微小な開口の集合体で構成され、かつ、集合体中における微小な開口の密度に分布が形成されているものや、透過性基板上に不透過性被膜が形成されたものであって、不透過性被膜の厚さに分布が形成されているもの、等が挙げられる。
 このうち、前者のグレースケールマスクの一例では、ドット状あるいはライン状の微小な開口が多数形成されており、その配設密度には勾配が設けられている。なお、配設密度とは、グレースケールマスクの単位面積において微小な開口が占める割合で規定され、ドット状のものではその径と間隔を調整することで勾配を設けることができ、一方、ライン状のものではそのライン・アンド・スペースを調整することで勾配を設けることができる。
 また、後者のグレースケールマスクの一例では、透過性基板(ガラス基板等)の表面に被膜が形成され、この被膜の厚さには勾配が設けられている。被膜としては、例えば、Al、Cr、Ni、Au、Ag、Cu等の各種金属系被膜、グラファイトのような各種炭素系被膜、Si等の各種シリコン系被膜等が挙げられる。
 なお、これらの被膜は、いかなる方法で成膜されたものでもよいが、成膜法としては、例えば、真空蒸着、スパッタリング等の物理的蒸着法、CVD等の化学的蒸着法、電界めっき、無電解めっき等の各種めっき法等が挙げられる。
 また、被膜の厚さに勾配を形成するためには、例えば、透過性基板上に一様に被膜を形成した後、フォトリソグラフィー法とエッチング法とを用いて部分的に被膜を除去したり、成膜時に透過性基板上にマスクを配置し、部分的に成膜量を小さくするなどすればよい。
 また、1枚のグレースケールマスクに代えて、一律の透過率分布を有する複数枚のマスクを積層した積層マスクを用いるようにしてもよい。
 複数枚のマスクでは、開口9351の透過率、開口9351の形状等の条件が異なっている。そして、これらのマスクを積層することで、各マスクの開口9351の条件が合成され、所望の透過率分布を形成することができる。したがって、積層されるマスクの枚数は、多ければ多いほど複雑な透過率分布にも対応可能であるが、一般的には3枚以上であるのが好ましく、5枚以上であるのがより好ましい。
 さらに、これらの複数枚のマスクは、積層するのではなく、各マスクを順次個別に用いるようにしてもよい。各マスクに順次、活性放射線930を照射することで、層910の同一の部分における積算の照射量は、マスクを積層した場合と同様になる。その結果、積層マスクを用いなくても、所望の複雑な透過率分布を形成することができる。
 また、マスク935が光導波路1の長手方向全部を覆うような大きさを有している場合、層910とマスク935とを固定した状態で活性放射線930を一度照射すれば本工程が完了するものの、それより小さい場合には、形成しようとするコア部14(または側面クラッド部15)の形状に応じて、層910に対してマスク935を相対的に走査しつつ活性放射線930を照射すればよい。
 この場合、マスク935は、層910に形成しようとするコア部14の平面視中心線または側面クラッド部15の平面視中心線に沿って走査すれば、前記各形態における屈折率分布Wを形成することができる。
 なお、この場合には、前述したようなグレースケールマスクではなく、透過率が一律な開口9351を有するマスクを用いることができる。そして、マスク935の開口9351の形状は、平面視中心線(図17では、マスク935を走査する線SLに一致している。)に対して線対称の形状であるのが好ましい。これにより、層910に対して照射される活性放射線930の積算の照射量分布が平面視中心線に対して線対称の分布になる。そして、層910に形成される屈折率分布Wも平面視中心線に対して線対称の分布になる。その結果、コア部14の中心に光を確実に閉じ込めることのできる光導波路1が得られる。
 なお、この場合には、開口9351の平面視形状は、前記平面視中心線から離れるほど透過率(開口率)が連続的に小さくなる(または大きくなる)よう構成されている。これにより、層910に対して照射される活性放射線930の積算の照射量分布が平面視中心線から離れるほど連続的に小さくなる(または大きくなる)。その結果、屈折率分布Wも屈折率が連続的に変化したものとなり、前述したような光導波路1を容易に製造することができる。
 このような条件を満たす開口9351の平面視形状としては、例えば、真円、楕円、長円のような円形、正三角形、二等辺三角形のような三角形、菱形(図17(a)参照)、正方形のような四角形、正多角形等が挙げられる。これらの形状は、いずれも線対称の形状であり、かつ、線対称の中心線から離れるほどその面積が連続的に小さくなる形状である。
 一方、線対称の形状であり、かつ、線対称の中心線から離れるほどその面積が連続的に大きくなる形状としては、例えば、図17(b)に示すような形状が挙げられる。
 なお、活性放射線930がレーザーや電子線のように指向性が高いものである場合、マスク935の使用を省略することができる。
 この場合、層910に対して走査しつつ活性放射線930を照射すればよいが、活性放射線930のビームの横断面形状についても、前述したマスク935の開口9351の平面視形状と同様、線対称の形状であり、かつ、線対称の中心線から離れるほどその面積が連続的に小さくなる(または大きくなる)形状であるのが好ましい。これにより、活性放射線930を単に走査しさえすれば、前述したような光導波路1を容易に製造することができる。
<電子機器>
 上述したような本発明の光導波路の製造方法により製造された光導波路1は、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、光導波路1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が得られる。
 このような電子機器としては、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。
 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。
 また、光導波路1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。
 以上、本発明の光導波路形成用フィルムの製造方法、光導波路の製造方法および光導波路形成用フィルム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。また本願のフィルムは、ドライフィルムであってもよい。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
(2)光導波路形成用組成物(第1の組成物)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、清浄な光導波路形成用組成物を得た。
(3)光導波路形成用組成物(第2の組成物)の製造
 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。
(4)光導波路の製造
 まず、図9に示すダイコーターの構造を変更し、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ダイコーターを用意した。
 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層および第5層とし、第2の組成物を第2層および第4層とする多色成形体を得た。これを45℃の乾燥器に15分間投入し、溶剤を完全に除去して、図5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1000mJ/cm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、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。
(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。
 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、その中央部に屈折率が連続的に変化している領域と、その両側に、前記領域より屈折率が低く、かつほぼ一定の値の領域を有していた。すなわち、得られた光導波路の厚さ方向の屈折率分布Tは、いわゆるグレーデッドインデックス型になっていた。
(実施例2)
 紫外線の照射量を1500mJ/cmに高めた以外は、実施例1と同様にして光導波路を得た。
(実施例3)
 紫外線の照射量を2000mJ/cm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。
(実施例4)
 紫外線の照射量を500mJ/cm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。
(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。
(実施例6)
 紫外線の照射量を300mJ/cm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。
(実施例7)
 紫外線の照射量を500mJ/cm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。
(実施例8)
 紫外線の照射量を100mJ/cm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。
(実施例9)
 紫外線の照射量を1500mJ/cm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。
(実施例10)
 紫外線の照射量を3000mJ/cm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。
(実施例11)
 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1と同様にして光導波路を得た。
 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。
(実施例12)
 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1と同様にして光導波路を得た。
 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。
(実施例13)
 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1と同様にして光導波路を得た。
 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。
(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。
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
(実施例15)
 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1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。
 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。
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
 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。
(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加える以外は、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。
(実施例16)
 紫外線の照射量を500mJ/cm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。
(実施例17)
 シクロヘキシルオキセタンモノマーを省略してなる光導波路形成用組成物(第1の組成物)を用いるとともに、光導波路形成用組成物(第2の組成物)に代えてプロメラス社製Avatrel2000Pワニス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。
 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幅方向の屈折率分布Wは、いわゆるステップインデックス(SI)型になっていた。
(実施例18)
 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、実施例17と同様にして光導波路を得た。
 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。
(実施例19)
 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、実施例17と同様にして光導波路を得た。
 なお、得られた光導波路では、屈折率分布Wが複数の極小値および極大値を有し、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、極小値に至っており、一方、側面クラッド部では極小値から離れるにつれて屈折率が連続的に増加していた。なお、極小値では、屈折率分布Wの形状が略V字状をなしており、その近傍における屈折率の変化は不連続的であった。
(実施例20)
 ダイコーターとして図9に示すダイコーター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形成用フィルムを得るとともに光導波路を得た。
 なお、得られた光導波路では、屈折率分布Tが、いわゆるグレーテッドインデックス型になっていた。
(比較例1)
 比較例1では、以下のように組成の異なる材料を多数回積層し、光導波路形成用フィルムを形成す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。
 ポリエーテルスルホン(PES)フィルム上に、光導波路形成用組成物(第1の組成物)と光導波路形成用組成物(第2の組成物)とを、重量比で25:75となるようにして混合し、これをドクターブレードによって均一に塗布した後、45℃の乾燥機に15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100mJ照射し、乾燥機中120℃で1時間加熱して、塗膜を硬化させた。これにより、平均厚さ5μmの第1層を形成した。
 次に、光導波路形成用組成物(第2の組成物)のみを第1層上に塗布し、その後硬化させた。これにより、平均厚さ10μmの第2層を形成した。
 次に、光導波路形成用組成物(第1の組成物)と光導波路形成用組成物(第2の組成物)との混合比を25:75に変更して第3層(平均厚さ5μm)を形成した。
 その後、混合比を、50:50、75:25に変更して、第4層(平均厚さ5μm)、第5層(平均厚さ5μm)を形成した。
 次いで、光導波路形成用組成物(第1の組成物)のみを第5層上に塗布し、その後硬化させた。これにより、平均厚さ5μmの第6層を形成した。
 次に、混合比を75:25、50:50、25:75に変更して、第7層(平均厚さ5μm)、第8層(平均厚さ5μm)、第9層(平均厚さ5μm)を形成した。
 次に、光導波路形成用組成物(第2の組成物)のみを第9層上に塗布し、その後硬化させた。これにより、平均厚さ10μmの第10層を形成した。
 次に、混合比を25:75に変更して、平均厚さ5μmの第11層を形成した。
 以上のようにして光導波路形成用フィルムを得た。
 2.評価
2.1 光導波路形成用フィルムおよび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ニアフィールド法により屈折率分布を測定し、コア層の横断面の幅方向の屈折率分布を得た。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3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。
 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。
 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。
 また、得られた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屈折率分布を測定し、光導波路の横断面の厚さ方向の屈折率分布Tを得た。
 さらに、光導波路の形成に用いた光導波路形成用フィルムについても、その横断面の厚さ方向に沿って干渉顕微鏡より屈折率分布を測定し、光導波路形成用フィルムの厚さ方向の屈折率分布を得た。
 以上の結果を表1、2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000044
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000045
 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。一方、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、図5に示すような、2つの極小値とその間に位置する1つの極大値とを有し、屈折率が連続的に変化したものであった。
 また、実施例17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り、一方、屈折率分布Tは、図5に示すような、2つの極小値とその間に位置する1つの極大値とを有し、屈折率が連続的に変化したものであった。
 また、実施例18で得られた光導波路の屈折率分布Wは、上述したように、グレーテッドインデックス型であり、一方、屈折率分布Tは、図5に示すような、2つの極小値とその間に位置する1つの極大値とを有し、屈折率が連続的に変化したものであった。
 さらに、実施例19で得られた光導波路の屈折率分布Wは、複数の極小値および極大値を有し、かつ、コア部と側面クラッド部との間で屈折率が不連続的に変化しており、一方、屈折率分布Tは、図5に示すような、2つの極小値とその間に位置する1つの極大値とを有し、屈折率が連続的に変化したものであった。
 また、実施例20で得られた光導波路の屈折率分布Wは、各実施例で得られた光導波路の屈折率分布Wと同等の形状であり、一方、屈折率分布Tの形状は、図2に示すような、いわゆるグレーテッドインデックス型の形状であった。
 これに対し、比較例1で得られた光導波路の屈折率分布Wは、各実施例で得られた光導波路の屈折率分布Wと同等の形状であり、一方、屈折率分布Tの形状は、大まかには、図5に示すような、2つの極小値の間に1つの極大値が並んだ形状であったが、屈折率の変化が連続的ではなく、不連続的に変化していた。
 また、上記の各実施例では、フォトマスクを固定した状態で紫外線の照射を行ったが、実施例17~20について光導波路形成用フィルムの長さより小さいフォトマスクを走査しつつ紫外線の照射を行った場合、あるいは、フォトマスクの使用を省略し、指向性の高い紫外線レーザーを走査することで照射を行った場合についても、上述した実施例17~20と同様の結果となった。なお、このとき、フォトマスクの窓部の形状および紫外線レーザーのビーム横断面形状は、それぞれ、走査の経路の中心線に対して線対称の形状であり、かつ、その形状の面積は対称線から離れるほど連続的に大きくなるよう設定した。
 さらに、実施例18~20については、1枚のフォトマスクに代えて、同様の透過特性を有する3枚の積層フォトマスクを用いたが、それぞれ実施例18~20と同様の結果が得られた。
2.2 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 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。
 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。
 <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、2.2および2.3の評価結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000046
 一方、比較例1で得られた光導波路については、層内におけるクロストークの発生を実施例1の場合と同程度に抑えられるのに対し、層間においてはクロストークの発生が認められた。
 本発明によれば、光を照射して反応媒体を反応させることで、所望の領域に対して選択的にチャンネル(コア部)を形成し、これによりグレーテッドインデックス型またはそれに類似した屈折率分布の光導波路を効率よく低コストで製造可能な光導波路形成用フィルムを提供するとともに、かかる光導波路形成用フィルムを効率よく製造することができる。
 また、本発明の光導波路形成用フィルムから製造された光導波路は、その幅方向における屈折率分布Wがモノマーの拡散移動に伴って形成され、かつ、厚さ方向における屈折率分布Tが多色押出成形により形成されているため、従来の方法で製造された光導波路に比べて光導波路内に異物や気泡、構造欠陥等の散乱要因が介在し難く、散乱の発生が抑制される。したがって、本発明によれば、伝送損失が小さく信頼性の高い光導波路を効率よく製造することができる。
 以上のことから、本発明は産業上極めて有用である。
 1           光導波路
 1a          入射側端面
 1b          出射側端面
 11、12       クラッド層
 13          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
 901、902     光導波路形成用組成物
 910         層
 914         多色成形体
 914a        第1成形層
 914b        第2成形層
 914c        第3成形層
 914d        第4成形層
 914e        第5成形層
 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
 9251、9252、9253 照射領域
 940         未照射領域
 9403        未照射領域
 951         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、C3、C4 中心線
 W           屈折率分布
 WA          (側面)クラッド部における平均屈折率
 W           高屈折率部
 W           低屈折率部
 T、T’        屈折率分布
 T           高屈折率領域
 T           中屈折率領域
 T           低屈折率領域
 SL          マスクを走査する線

Claims (44)

  1.  光導波路を形成するための光導波路形成用フィルムの製造方法であって、
     活性放射線の照射により屈折率の変化を伴う化学反応を生じる反応媒体を含む第1の組成物と、前記第1の組成物より低屈折率の第2の組成物と、を用意する工程と、
     前記第1の組成物を層状に成形してなる第1の層状成形物が前記第2の組成物を層状に成形してなる2層の第2の層状成形物で挟まれるように、前記第1の組成物と前記第2の組成物とを多色成形する工程と、を有することを特徴とする光導波路形成用フィルムの製造方法。
  2.  前記多色成形は、押出成形であり、
     前記第1の組成物を押し出して前記第1の層状成形物を成形するとともに、前記第2の組成物を押し出して前記第2の層状成形物を成形する際に、前記第1の層状成形物と前記第2の層状成形物との界面において、前記第1の組成物の一部と前記第2の組成物の一部とを混合しつつ押し出すものである請求項1に記載の光導波路形成用フィルムの製造方法。
  3.  前記混合は、前記界面において、前記第1の組成物と前記第2の組成物との混合比率が、厚さ方向に沿って連続的に変化するよう行われる請求項2に記載の光導波路形成用フィルムの製造方法。
  4.  前記第1の組成物は、
     ポリマーと、
     該ポリマーと相溶し、かつ該ポリマーと異なる屈折率を有し、活性放射線の照射により重合反応し得るモノマーと、を含むものであり、
     前記反応媒体は、前記モノマーである請求項1ないし3のいずれかに記載の光導波路形成用フィルムの製造方法。
  5.  前記第1の組成物は、
     主鎖と、該主鎖から分岐し、活性放射線の照射により離脱し得る離脱性基とを、有するポリマーと、
     該ポリマーと相溶し、かつ該ポリマーと異なる屈折率を有し、活性放射線の照射により重合反応し得るモノマーと、を含むものであり、
     前記反応媒体は、前記離脱性基および前記モノマーである請求項1ないし3のいずれかに記載の光導波路形成用フィルムの製造方法。
  6.  前記第1の組成物および前記第2の組成物は、それぞれ、前記ポリマーと前記モノマーとを含むものであり、
     前記第1の組成物は、さらに、前記モノマーの重合反応を促進する重合開始剤を含み、前記第2の組成物は、前記重合開始剤を含んでいないものである請求項4または5に記載の光導波路形成用フィルムの製造方法。
  7.  前記第1の組成物は、主鎖と、該主鎖から分岐し、活性放射線の照射により離脱し得る離脱性基と、を有するポリマーを含むものであり、
     前記反応媒体は、前記離脱性基である請求項1ないし3のいずれかに記載の光導波路形成用フィルムの製造方法。
  8.  前記ポリマーは、ノルボルネン系樹脂である請求項4ないし7のいずれかに記載の光導波路形成用フィルムの製造方法。
  9.  前記第1の組成物は前記反応媒体を含み、前記第2の組成物は前記反応媒体を含んでいない請求項1ないし8のいずれかに記載の光導波路形成用フィルムの製造方法。
  10.  請求項1ないし9のいずれかに記載の光導波路形成用フィルムの製造方法により製造された光導波路形成用フィルムに対して、部分的に照射量が異なるように、活性放射線を選択的に照射することを特徴とする光導波路の製造方法。
  11.  前記活性放射線は、所定の幅で照射され、かつ、前記幅の中心部と縁部とで照射量が異なるよう照射される請求項10に記載の光導波路の製造方法。
  12.  前記活性放射線の照射は、前記活性放射線のビームを前記光導波路形成用フィルムに対して相対的に走査することにより行われ、
     前記ビームの横断面形状は、前記走査の経路の中心線に対して線対称の形状である請求項11に記載の光導波路の製造方法。
  13.  前記ビームの横断面形状は、前記走査の経路の中心線から離れるほど面積が連続的に小さくなる、または、大きくなる形状である請求項12に記載の光導波路の製造方法。
  14.  前記活性放射線は、所定の幅を有し、前記幅の中心部と縁部とで前記活性放射線の透過率が異なるよう構成された開口部を有するマスクを介して照射される請求項10ないし13のいずれかに記載の光導波路の製造方法。
  15.  前記活性放射線の照射は、前記マスクを前記光導波路形成用フィルムに対して相対的に走査することにより行われ、
     前記開口部の平面視形状は、前記走査の経路の中心線に対して線対称の形状である請求項14に記載の光導波路の製造方法。
  16.  前記開口部の平面視形状は、前記走査の経路の中心線から離れるほど透過率が連続的に小さくなる、または、大きくなる形状である請求項15に記載の光導波路の製造方法。
  17.  前記活性放射線の照射は、異なる開口部を有する複数のマスクを積層してなる積層マスクを介して行われる請求項10ないし13のいずれかに記載の光導波路の製造方法。
  18.  前記活性放射線の照射は、異なる開口部を有する複数のマスクを個別に介して、前記光導波路形成用フィルムの同一の部分に対して順次行われる請求項10ないし13のいずれかに記載の光導波路の製造方法。
  19.  請求項1ないし9のいずれかに記載の光導波路形成用フィルムの製造方法により製造されたことを特徴とする光導波路形成用フィルム。
  20.  厚さ方向にステップインデックス型の屈折率分布を有する請求項19に記載の光導波路形成用フィルム。
  21.  光導波路を形成するための光導波路形成用フィルムであって、
     活性放射線の照射により屈折率の変化を伴う化学反応を生じる反応媒体を含んでおり、かつ、厚さ方向の内側から両面側に向かって屈折率が連続的に低下する屈折率分布を一様に含んでいる層を有していることを特徴とする光導波路形成用フィルム。
  22.  前記層は、
     厚さ方向の内側に位置し、屈折率が相対的に高い高屈折率層と、前記高屈折率層の両面側にそれぞれ位置し、前記高屈折率層より屈折率が低い低屈折率層と、前記高屈折率層と前記各低屈折率層との間にそれぞれ位置し、前記高屈折率層の構成材料と前記低屈折率層の構成材料との混合材料で構成された中間層と、の積層体で構成されており、
     前記中間層は、前記高屈折率層の構成材料と前記低屈折率層の構成材料との混合比率が、厚さ方向に沿って連続的に変化するよう構成されている請求項21に記載の光導波路形成用フィルム。
  23.  前記高屈折率層の構成材料は、
     ポリマーと、
     該ポリマーと相溶し、かつ該ポリマーと異なる屈折率を有し、活性放射線の照射により重合反応し得るモノマーと、を含むものであり、
     前記反応媒体は、前記モノマーである請求項22に記載の光導波路形成用フィルム。
  24.  前記高屈折率層の構成材料は、
     主鎖と、該主鎖から分岐し、活性放射線の照射により離脱し得る離脱性基と、を有するポリマーと、
     該ポリマーと相溶し、かつ該ポリマーと異なる屈折率を有し、活性放射線の照射により重合反応し得るモノマーと、を含むものであり、
     前記反応媒体は、前記離脱性基および前記モノマーである請求項22に記載の光導波路形成用フィルム。
  25.  前記高屈折率層の構成材料および前記低屈折率層の構成材料は、それぞれ、前記ポリマーと前記モノマーとを含むものであり、
     前記高屈折率層の構成材料は、さらに、前記モノマーの重合反応を促進する重合開始剤を含み、前記低屈折率層の構成材料は、前記重合開始剤を含んでいない請求項23または24に記載の光導波路形成用フィルム。
  26.  前記高屈折率層の構成材料は、主鎖と、該主鎖から分岐し、活性放射線の照射により離脱し得る離脱性基と、を有するポリマーを含むものであり、
     前記反応媒体は、前記離脱性基である請求項22に記載の光導波路形成用フィルム。
  27.  前記ポリマーは、ノルボルネン系樹脂である請求項23ないし26のいずれかに記載の光導波路形成用フィルム。
  28.  前記高屈折率層が前記反応媒体を含み、前記低屈折率層は前記反応媒体を含んでいない請求項22ないし27のいずれかに記載の光導波路形成用フィルム。
  29.  前記屈折率分布は、最大値と最小値との屈折率差が、0.005~0.07である請求項22ないし28のいずれかに記載の光導波路形成用フィルム。
  30.  当該光導波路形成用フィルムの厚さ方向の位置を横軸にとり、屈折率を縦軸にとったとき、
     前記屈折率分布は、前記高屈折率層の中心部において極大値を有する、上に凸の略U字状をなす部分を含んでいる請求項22ないし29のいずれかに記載の光導波路形成用フィルム。
  31.  コア部とクラッド部とを備える光導波路であって、
     請求項21ないし30のいずれかに記載の光導波路形成用フィルムの面に対して、活性放射線を選択的に照射することにより、照射領域および未照射領域のいずれか一方を前記コア部とし、他方を前記クラッド部として得られたものであることを特徴とする光導波路。
  32.  コア部と、該コア部の両側面に隣接する側面クラッド部と、を備えるコア層と、
     該コア層の両面にそれぞれ積層されたクラッド層と、を有する光導波路であって、
     当該光導波路の横断面において前記コア部の中心から放射状にかつ連続的に屈折率が低下する屈折率分布を有しており、
     前記屈折率分布のうち、前記コア層の層方向成分における分布と、前記コア層の厚さ方向成分における分布とで、これらの分布を形成するための屈折率変化の原理が異なっていることを特徴とする光導波路。
  33.  前記コア部および前記側面クラッド部は、同種のポリマーを含んでいる請求項12に記載の光導波路。
  34.  請求項31ないし33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。
  35.  厚み方向に屈折率分布を有するドライフィルムを準備する工程と、
     前記ドライフィルムにエネルギー線を照射することにより、面内方向に離間した複数のコア部を形成する工程と、を有する
    光導波路フィルムの製造方法。
  36.  複数のコア部を形成する前記工程において、
     前記エネルギー線の照射領域が、前記コア部よりも相対的に屈折率が低いクラッド部となる、請求項35に記載の光導波路フィルムの製造方法。
  37.  ドライフィルムを準備する前記工程は、
     活性放射線の照射により屈折率の変化を伴う化学反応を生じる反応媒体を含む第1の組成物と、前記第1の組成物より低屈折率の第2の組成物と、を用意する工程と、
     前記第1の組成物を層状に成形してなる第1の層状成形物が前記第2の組成物を層状に成形してなる2層の第2の層状成形物で挟まれるように、前記第1の組成物と前記第2の組成物とを多色成形する工程と、を有する、請求項35または36に記載の光導波路フィルムの製造方法。
  38.  多色成形する前記工程は、前記第1の組成物を押し出して前記第1の層状成形物を成形するとともに、前記第2の組成物を押し出して前記第2の層状成形物を成形する際に、前記第1の層状成形物と前記第2の層状成形物との界面において、前記第1の組成物の一部と前記第2の組成物の一部とを混合しつつ押し出す工程を有する、請求項35~37のいずれかに記載の光導波路フィルムの製造方法。
  39.  前記押出成形法は、ダイコーターを用いる手法である、請求項35~38のいずれかに記載の光導波路フィルムの製造方法。
  40.  前記押し出す前記工程は、前記界面において、前記第1の組成物と前記第2の組成物との混合比率が、厚さ方向に沿って連続的に変化させる工程を有する、請求項35~39のいずれかに記載の光導波路フィルムの製造方法。
  41.  前記第1の組成物は、
     ポリマーと、
     該ポリマーと相溶し、かつ該ポリマーと異なる屈折率を有し、活性放射線の照射により重合反応し得るモノマーと、を含むものであり、
     前記反応媒体は、前記モノマーである、請求項35~40のいずれかに記載の光導波路フィルムの製造方法。
  42.  前記第1の組成物は、
     主鎖と、該主鎖から分岐し、活性放射線の照射により離脱し得る離脱性基とを、有するポリマーと、
     該ポリマーと相溶し、かつ該ポリマーと異なる屈折率を有し、活性放射線の照射により重合反応し得るモノマーと、を含むものであり、
     前記反応媒体は、前記離脱性基および前記モノマーである、請求項35~41のいずれかに記載の光導波路フィルムの製造方法。
  43.  前記第1の組成物は、主鎖と、該主鎖から分岐し、活性放射線の照射により離脱し得る離脱性基と、を有するポリマーを含むものであり、
     前記反応媒体は、前記離脱性基である、請求項35~42のいずれかに記載の光導波路フィルムの製造方法。
  44.  光導波路フィルムの製造方法により製造された光導波路形成用フィルムに対して、部分的に照射量が異なるように、活性放射線を選択的に照射することを特徴とする、請求項35~43のいずれかに記載の光導波路の製造方法。
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