JP2903033B2 - 実質的に平坦な基板を備えた光導波体の製作のための処理法 - Google Patents
実質的に平坦な基板を備えた光導波体の製作のための処理法Info
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は実質的に平坦な基板を
備えた光導波体とその基板に付着された非有機的な導波
体層とに関し、特には有機的な層が実質的に平坦な基板
に付着された光導波体の製作のための処理法に関する。
備えた光導波体とその基板に付着された非有機的な導波
体層とに関し、特には有機的な層が実質的に平坦な基板
に付着された光導波体の製作のための処理法に関する。
【０００２】
【従来の技術】種々の基板へ被覆を付着すること自体は
知られており、被覆された基板の意図的な利用とその利
用の仕方とに依存して、被覆層の光学的性質に非常に異
なった要請が課せられている。
知られており、被覆された基板の意図的な利用とその利
用の仕方とに依存して、被覆層の光学的性質に非常に異
なった要請が課せられている。
【０００３】複雑な表面構成の基板へ多層の光学的干渉
被覆を付着するための処理法はＤＯＳ３，８３３，５０
１において知られている。例えば、被覆に有機金属組成
物が利用されるプラズマ強化化学蒸着ではポリマー基板
に対し数百の層が利用されている。この被覆方法は有機
的割合が比較的に高い物質の干渉層を作り出し、それに
よって被覆段階での材料の選択において高い柔軟性が確
保される。被覆の性質、特に微細構造に関する性質は、
基板がいくつかの干渉層を備えている場合には、例えば
ヘリコプターパイロットのヘルメットの前ひさしに採用
されるという目的に対しては、決定的に重要なことでは
ない。被覆は普通に現れる微細柱構造を呈するのではな
く、この微細柱構造はガラス基板の被覆に対してのみ現
れるという事実について記述されていることは真実であ
る。更に、微細柱構造の欠如は恐らく有機物割合が比較
的に高い被覆に由来すると考えられている。実質的に平
坦な基板を備えた光導波体の製作に関しては、ＤＯＳ
３，８３３，５０１には何も示唆されていない。
被覆を付着するための処理法はＤＯＳ３，８３３，５０
１において知られている。例えば、被覆に有機金属組成
物が利用されるプラズマ強化化学蒸着ではポリマー基板
に対し数百の層が利用されている。この被覆方法は有機
的割合が比較的に高い物質の干渉層を作り出し、それに
よって被覆段階での材料の選択において高い柔軟性が確
保される。被覆の性質、特に微細構造に関する性質は、
基板がいくつかの干渉層を備えている場合には、例えば
ヘリコプターパイロットのヘルメットの前ひさしに採用
されるという目的に対しては、決定的に重要なことでは
ない。被覆は普通に現れる微細柱構造を呈するのではな
く、この微細柱構造はガラス基板の被覆に対してのみ現
れるという事実について記述されていることは真実であ
る。更に、微細柱構造の欠如は恐らく有機物割合が比較
的に高い被覆に由来すると考えられている。実質的に平
坦な基板を備えた光導波体の製作に関しては、ＤＯＳ
３，８３３，５０１には何も示唆されていない。
【０００４】ＤＯＳ４，００８，４０５．１は、同様に
平坦な基板を備えた光導波体に関する如何なるヒントも
欠いている。参考としては反射層を形成するための干渉
層を備えた被覆合成樹脂基板について記述しているが、
合成樹脂はその低い熱的耐応力容量のために無機的基
板、例えば、ガラス基板、よりも適していないことを強
く指摘している。
平坦な基板を備えた光導波体に関する如何なるヒントも
欠いている。参考としては反射層を形成するための干渉
層を備えた被覆合成樹脂基板について記述しているが、
合成樹脂はその低い熱的耐応力容量のために無機的基
板、例えば、ガラス基板、よりも適していないことを強
く指摘している。
【０００５】干渉層を普通に備えた反射層または基板と
は対照的に、例えば、表面センサー、例えばバイオセン
サー、の光変換器として用いられる光導波体に要請され
る条件ははるかに高い。特に光導波体は、減衰率が低く
そして屈折率の高い光導波体が望ましい。そのような導
波体自体は知られているが、それらには無機的または有
機的被覆を与えられたガラス基板が利用されている。無
機的な基板は、例えばガラスは、非常に高い温度まで加
熱できるため微細柱構造の形成が広範囲に阻止されるた
め、これらの普通の導波体の低減衰率が可能となってい
る。
は対照的に、例えば、表面センサー、例えばバイオセン
サー、の光変換器として用いられる光導波体に要請され
る条件ははるかに高い。特に光導波体は、減衰率が低く
そして屈折率の高い光導波体が望ましい。そのような導
波体自体は知られているが、それらには無機的または有
機的被覆を与えられたガラス基板が利用されている。無
機的な基板は、例えばガラスは、非常に高い温度まで加
熱できるため微細柱構造の形成が広範囲に阻止されるた
め、これらの普通の導波体の低減衰率が可能となってい
る。
【０００６】光学的に平坦な導波体は“Ｅｕｒｏｓｅｎ
ｓｏｒｓ”ＩＶ，１９９０，ＫａｒｌｓｒｕｈｅのＫｕ
ｎｚ ｅｔ ａｌで知られているが、その導波体はＴａ
２Ｏ５から反応イオンプレーティングで製作され、そし
てＴＥＯモードに対して１．１ｄＢ／ｃｍの損失でそし
てＴＭＯモードに対しては１．３ｄＢ／ｃｍの損失で
２．２の屈折率を呈する。波長６３３ｎｍでの基板材料
の損失の効果が開示されており、そこでは水晶（クオー
ツ）ガラスの層が最も損失が低い。この基板を使用する
と、低いアーク電流では損失は低い（＜４ｄＢ／ｃｍ）
が、明らかな柱構造で、環境条件に左右され易くなって
いる。緻密な層を得るために、アーク電流は高いレベル
にされねばならないが、損失が増大される欠点がある。
ｓｏｒｓ”ＩＶ，１９９０，ＫａｒｌｓｒｕｈｅのＫｕ
ｎｚ ｅｔ ａｌで知られているが、その導波体はＴａ
２Ｏ５から反応イオンプレーティングで製作され、そし
てＴＥＯモードに対して１．１ｄＢ／ｃｍの損失でそし
てＴＭＯモードに対しては１．３ｄＢ／ｃｍの損失で
２．２の屈折率を呈する。波長６３３ｎｍでの基板材料
の損失の効果が開示されており、そこでは水晶（クオー
ツ）ガラスの層が最も損失が低い。この基板を使用する
と、低いアーク電流では損失は低い（＜４ｄＢ／ｃｍ）
が、明らかな柱構造で、環境条件に左右され易くなって
いる。緻密な層を得るために、アーク電流は高いレベル
にされねばならないが、損失が増大される欠点がある。
【０００７】Ｌａｍ，Ｄ．Ｋ．Ｗ．，Ｏｐｔ．２３／１
９８４／２７４４は水晶ガラスまたはシリコン上の基板
温度２２０℃でのＳｉＯＸＮＹ導波体の製作を開示して
いる。ＳｉＯＸＮＹの低損失は、約１．７５の屈折率に
対してのみ、即ち無機基板に対してのみ可能な付加的な
処理をした後で、得られる。この付加的な処理は５ｄＢ
／ｃｍの損失が１．５ｄＢ／ｃｍに減少されるところの
付加的なＣＯ２レーザー処理を含んでいる。
９８４／２７４４は水晶ガラスまたはシリコン上の基板
温度２２０℃でのＳｉＯＸＮＹ導波体の製作を開示して
いる。ＳｉＯＸＮＹの低損失は、約１．７５の屈折率に
対してのみ、即ち無機基板に対してのみ可能な付加的な
処理をした後で、得られる。この付加的な処理は５ｄＢ
／ｃｍの損失が１．５ｄＢ／ｃｍに減少されるところの
付加的なＣＯ２レーザー処理を含んでいる。
【０００８】ゾル−ゲル技術によって製造され、約１７
０ｎｍの厚さであり、屈折率１．７４−１．８０のガラ
ス上のＳｉＯ２−ＴｉＯ２の混合層から作られる導波体
に対する応用の可能性がＬｕＫｏｓｚ，Ｗ，ｅｔ ａ
ｌ．，“Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒ
ｓ”，Ｂ１（１９９０）：５８５−５８８そして５９２
−５９６に記述されている。ゲル層はエンボスされるこ
とができるので格子を付着することができる。しかしな
がら、エンボスの後でゲル層は固められねばならないの
でゲル層が縮みそのためその光学的性質が変化するとい
う欠点がある。硬化処理に非常に高い温度が必要である
ために層が結晶化しそのため高い屈折率の純粋なＴｉＯ
２は製造することができない。
０ｎｍの厚さであり、屈折率１．７４−１．８０のガラ
ス上のＳｉＯ２−ＴｉＯ２の混合層から作られる導波体
に対する応用の可能性がＬｕＫｏｓｚ，Ｗ，ｅｔ ａ
ｌ．，“Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒ
ｓ”，Ｂ１（１９９０）：５８５−５８８そして５９２
−５９６に記述されている。ゲル層はエンボスされるこ
とができるので格子を付着することができる。しかしな
がら、エンボスの後でゲル層は固められねばならないの
でゲル層が縮みそのためその光学的性質が変化するとい
う欠点がある。硬化処理に非常に高い温度が必要である
ために層が結晶化しそのため高い屈折率の純粋なＴｉＯ
２は製造することができない。
【０００９】Ｈｅｕｂｅｒｇｅｒ ｅｔ ａｌ．，Ａｐ
ｐｌ．Ｏｐｔ．２５／１９８６／１４９９では、ゾル−
ゲル技術によって同様に製作されるところの導波体が記
述されている。“Ｐｙｒｅｘ”ガラス上に設けられたＳ
ｉＯ２−ＴｉＯ２混合層は１ｄＢ／ｃｍ以下の損失であ
るが、高温（５００℃）で加工されねばならない。
ｐｌ．Ｏｐｔ．２５／１９８６／１４９９では、ゾル−
ゲル技術によって同様に製作されるところの導波体が記
述されている。“Ｐｙｒｅｘ”ガラス上に設けられたＳ
ｉＯ２−ＴｉＯ２混合層は１ｄＢ／ｃｍ以下の損失であ
るが、高温（５００℃）で加工されねばならない。
【００１０】光導波体に関するあらゆる刊行物におい
て、ＳｉＯＸ，Ｔａ２Ｏ５またはＳｉＯ２−ＴｉＯ２層
の製作が、無機的基板上で各場合とも記述され、そこで
は高い基板温度が採用されるか、または付加的な処理が
行われねばならない。
て、ＳｉＯＸ，Ｔａ２Ｏ５またはＳｉＯ２−ＴｉＯ２層
の製作が、無機的基板上で各場合とも記述され、そこで
は高い基板温度が採用されるか、または付加的な処理が
行われねばならない。
【００１１】公知の導波体の更なる欠点は、導波体層に
関しては、例えば、光の結合切断の光学的格子の費用の
掛からない付着のために必要であるのに、それらの基板
が正しくエンボスできないことにある。そればかりでな
く、更に、公知の光導波体は脆弱でそのたため切断また
は穴開けの処理をすることができない。
関しては、例えば、光の結合切断の光学的格子の費用の
掛からない付着のために必要であるのに、それらの基板
が正しくエンボスできないことにある。そればかりでな
く、更に、公知の光導波体は脆弱でそのたため切断また
は穴開けの処理をすることができない。
【００１２】Ｕ．Ｓ．ｐａｔｅｎｔ４，７４９，２４５
は有機導波体層と合成樹脂の基板からなる平坦な基板上
の光学的導波体を開示している。少なくとも有機高分子
材料の一つの中間層が基板と導波体層との間にあること
が必要である；この中間層の溶解性は導波体有機材料の
それとは異なっておりそしてその屈折率は低い。この導
波体の欠点は屈折率の制限された範囲だけでしか導波体
層（最大１．７まで）として役立たないことであり、そ
して合成樹脂は普通湿気を吸収するから変化する環境条
件（湿気、温度）では導波体層は屈折率が不安定である
ことである。それ故に、開示された型の導波体は表面セ
ンサー技術に対しては不適当である［例えば、Ｒ．Ｒｅ
ｕｔｅｒ ｅｔ ａｌ．，ＡＰＬ５２，ｐ．７７８（１
９８８）を参照］。
は有機導波体層と合成樹脂の基板からなる平坦な基板上
の光学的導波体を開示している。少なくとも有機高分子
材料の一つの中間層が基板と導波体層との間にあること
が必要である；この中間層の溶解性は導波体有機材料の
それとは異なっておりそしてその屈折率は低い。この導
波体の欠点は屈折率の制限された範囲だけでしか導波体
層（最大１．７まで）として役立たないことであり、そ
して合成樹脂は普通湿気を吸収するから変化する環境条
件（湿気、温度）では導波体層は屈折率が不安定である
ことである。それ故に、開示された型の導波体は表面セ
ンサー技術に対しては不適当である［例えば、Ｒ．Ｒｅ
ｕｔｅｒ ｅｔ ａｌ．，ＡＰＬ５２，ｐ．７７８（１
９８８）を参照］。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】高い切断応力を呈し、
光学的な微細構造の経済的な製作に適しており、導波体
の最終製品への簡単なそして経済的な処理法が可能であ
る実質的に平坦な基板を備えた高屈折率光導波体を与え
ることが発明の目的である。
光学的な微細構造の経済的な製作に適しており、導波体
の最終製品への簡単なそして経済的な処理法が可能であ
る実質的に平坦な基板を備えた高屈折率光導波体を与え
ることが発明の目的である。
【００１４】この目的は請求項１にしたがった処理法で
達成される。
達成される。
【００１５】
【００１６】合成樹脂基板上に無機導波体層を備えたこ
の発明による光導波体は、高い屈折率の無機層が合成樹
脂基板の材料特性、例えば、経済的に好ましい構造特
性、破断応力そして低重量、と組合わさって長所をなし
ている。いくつかのモードを導通するために必要な層の
厚さがより薄くなればなるほど、導波体の屈折率は高く
なってゆく。高屈折率の無機導波体層を備えたＴＥＯモ
ードとＴＭＯモードのみで導通する単一モード導波体
は、センサーの感度が屈折率とともに上昇するのでセン
サー技術（特に表面センサー技術）の導波体を利用する
ときには特に意義がある。
の発明による光導波体は、高い屈折率の無機層が合成樹
脂基板の材料特性、例えば、経済的に好ましい構造特
性、破断応力そして低重量、と組合わさって長所をなし
ている。いくつかのモードを導通するために必要な層の
厚さがより薄くなればなるほど、導波体の屈折率は高く
なってゆく。高屈折率の無機導波体層を備えたＴＥＯモ
ードとＴＭＯモードのみで導通する単一モード導波体
は、センサーの感度が屈折率とともに上昇するのでセン
サー技術（特に表面センサー技術）の導波体を利用する
ときには特に意義がある。
【００１７】プラスチック基板上の無機導波体層の付加
的な利点はプラスチック基板がフィルムとして形成でき
ることである。厚さが２０μｍ以上のフィルムであれば
導波体層で問題なく被覆され得、限界以下の厚さとなる
ことはない。合成樹脂フィルムの材料は導波体が大きな
断片数で製作できるため大量生産物として広い用途に用
いられると云う利点がある。プラスチックフィルムの材
料の特性は導波体の最終製品への処理をかなりの程度に
簡単化している。
的な利点はプラスチック基板がフィルムとして形成でき
ることである。厚さが２０μｍ以上のフィルムであれば
導波体層で問題なく被覆され得、限界以下の厚さとなる
ことはない。合成樹脂フィルムの材料は導波体が大きな
断片数で製作できるため大量生産物として広い用途に用
いられると云う利点がある。プラスチックフィルムの材
料の特性は導波体の最終製品への処理をかなりの程度に
簡単化している。
【００１８】好ましくは、熱可塑化方法によって処理さ
れ得る合成樹脂は、特に熱可塑的に機能性のポリカーボ
ネート、ＰＭＭＡ、ポリイミドまたはポリエステルは、
基板材料として利用され得る。
れ得る合成樹脂は、特に熱可塑的に機能性のポリカーボ
ネート、ＰＭＭＡ、ポリイミドまたはポリエステルは、
基板材料として利用され得る。
【００１９】熱可塑性プラスチックは、ホットスタンピ
ングによって、その表面上に、大きな製造費用をかけな
いで、導波の結合と切断のための光回折格子を製作する
ことができるという利点がある。
ングによって、その表面上に、大きな製造費用をかけな
いで、導波の結合と切断のための光回折格子を製作する
ことができるという利点がある。
【００２０】ポリカーボネートは良好な表面特性、即ち
比較的に低い表面粗さ、のフィルムになるので好まし
い。のみならず、ポリカーボネートへの光格子のホット
スタンヒングは実験によって既によく証明されている。
また、ポリカーボネートは有機導波体層の基板としても
知られている。しかしながら、ポリカーボネート基板は
引っかきに非常に敏感であるという欠点がある。ポリカ
ーボネートは良好な温度安定性であり、最大長期間使用
温度はほぼ１３５℃である。
比較的に低い表面粗さ、のフィルムになるので好まし
い。のみならず、ポリカーボネートへの光格子のホット
スタンヒングは実験によって既によく証明されている。
また、ポリカーボネートは有機導波体層の基板としても
知られている。しかしながら、ポリカーボネート基板は
引っかきに非常に敏感であるという欠点がある。ポリカ
ーボネートは良好な温度安定性であり、最大長期間使用
温度はほぼ１３５℃である。
【００２１】ＰＭＭＡは引っかきに対して非常に抵抗力
があり、低い水吸収性を示すが、ポリカーボネートほど
の温度安定性はない。ＰＭＭＡの最大長期間使用温度は
６０−９０℃にすぎず、そのため導波体の被覆温度は非
常に制限される。一般に、高い屈折率は無機導波体層の
製作中の高い基板温度で得られる。これに対してＰＭＭ
Ａは、ちょうどポリカーボネートのように、容易にスタ
ンプされるばかりでなく光構造化することができる。
があり、低い水吸収性を示すが、ポリカーボネートほど
の温度安定性はない。ＰＭＭＡの最大長期間使用温度は
６０−９０℃にすぎず、そのため導波体の被覆温度は非
常に制限される。一般に、高い屈折率は無機導波体層の
製作中の高い基板温度で得られる。これに対してＰＭＭ
Ａは、ちょうどポリカーボネートのように、容易にスタ
ンプされるばかりでなく光構造化することができる。
【００２２】ポリイミド基板は、比較的に低い熱膨脹の
ために、基板と無機被覆の間の応力が他のプラスチック
よりも低いという利点がある。更に、ホットスタンピン
グによるまたは光構造による光回折格子を備えたポリイ
ミド基板を提供することができる。ポリイミドの長期使
用温度は２００℃以上で、ポリカーボネートのそれより
もかなり高い。それ故に、ポリイミド基板は高い被覆温
度が可能であり高い屈折率の導波体を与えることができ
る。
ために、基板と無機被覆の間の応力が他のプラスチック
よりも低いという利点がある。更に、ホットスタンピン
グによるまたは光構造による光回折格子を備えたポリイ
ミド基板を提供することができる。ポリイミドの長期使
用温度は２００℃以上で、ポリカーボネートのそれより
もかなり高い。それ故に、ポリイミド基板は高い被覆温
度が可能であり高い屈折率の導波体を与えることができ
る。
【００２３】無機層はポリエステル基板に非常に良好な
接着性を示す。更に、ポリエステル基板は同様に高い温
度安定性（１００−１２０℃の長期使用温度で、短期で
は２００℃にもなる）であるため容易にスタンプされ得
る。
接着性を示す。更に、ポリエステル基板は同様に高い温
度安定性（１００−１２０℃の長期使用温度で、短期で
は２００℃にもなる）であるため容易にスタンプされ得
る。
【００２４】更に適切な合成樹脂は、とりわけ、ＰＶＣ
（長期使用温度６５−８５℃）とポリスチレン（長期使
用温度５０−７０℃）であり、ＣＲ３９、ポリウレタン
またはジエチレングリコールビスアリールカーボネート
と同じようにホットスタンピング技術に適している。
（長期使用温度６５−８５℃）とポリスチレン（長期使
用温度５０−７０℃）であり、ＣＲ３９、ポリウレタン
またはジエチレングリコールビスアリールカーボネート
と同じようにホットスタンピング技術に適している。
【００２５】合成樹脂フィルムが基板材料として用いら
れることが好ましい。プラスチックフィルムは、エンド
レステープとして採用されると、連続ローリングスタン
ピング処理で多数の光格子を与えることができる。基板
表面上への格子製作の別法は平坦な型によるプラスチッ
クパネルのエンボスである。各センサーチップは、導波
体を被覆したパネルまたはフィルムから容易にパンチす
ることによって作られる（即ちセンサー技術での光変換
器としての使用のために）。
れることが好ましい。プラスチックフィルムは、エンド
レステープとして採用されると、連続ローリングスタン
ピング処理で多数の光格子を与えることができる。基板
表面上への格子製作の別法は平坦な型によるプラスチッ
クパネルのエンボスである。各センサーチップは、導波
体を被覆したパネルまたはフィルムから容易にパンチす
ることによって作られる（即ちセンサー技術での光変換
器としての使用のために）。
【００２６】純粋な有機基板の代わりに、高い有機物割
合の基板を使用することが可能である。いわゆるＯＲＭ
ＯＣＥＲ材料は、ＯＲｇａｎｉｃａｌｌｙ ＭＯｄｉｆ
ｉｅｄ ＣＥＲａｍｉｃｓ−例えば、Ｇｒｅｕｅｒ
Ｋ．，そしてＳｃｈｏｔｅｒ，Ｇ．，ＯＲＭＯＣＥＲ
ｓ：”Ａ Ｎｏｖｅｌ Ｃｌａｓｓ ｏｆ Ｍａｔｅｒ
ｉａｌｓ，Ｆｉｒｓｔ Ｐｒｏｄｕｃｔ”（“新しいク
ラスの材料，第一製品展開”）、ＦｈＧ−Ｂｅｒｉｃｈ
ｔｅ２（１９９０）は、この目的に適している。これら
のＯＲＭＯＣＥＲ材料は液相、即ち非熱可塑性プラスチ
ック層のポリイミドの液相、から製造されたプラスチッ
ク層と同様に非加工状態でエンボスされるので結合又は
切断格子が大きな製造費用なしで形成できる。
合の基板を使用することが可能である。いわゆるＯＲＭ
ＯＣＥＲ材料は、ＯＲｇａｎｉｃａｌｌｙ ＭＯｄｉｆ
ｉｅｄ ＣＥＲａｍｉｃｓ−例えば、Ｇｒｅｕｅｒ
Ｋ．，そしてＳｃｈｏｔｅｒ，Ｇ．，ＯＲＭＯＣＥＲ
ｓ：”Ａ Ｎｏｖｅｌ Ｃｌａｓｓ ｏｆ Ｍａｔｅｒ
ｉａｌｓ，Ｆｉｒｓｔ Ｐｒｏｄｕｃｔ”（“新しいク
ラスの材料，第一製品展開”）、ＦｈＧ−Ｂｅｒｉｃｈ
ｔｅ２（１９９０）は、この目的に適している。これら
のＯＲＭＯＣＥＲ材料は液相、即ち非熱可塑性プラスチ
ック層のポリイミドの液相、から製造されたプラスチッ
ク層と同様に非加工状態でエンボスされるので結合又は
切断格子が大きな製造費用なしで形成できる。
【００２７】好ましくは、これらのＯＲＭＯＣＥＲ層
は、または液相から製造されたプラスチック層は、無機
または有機材料のバッキングプレートまたはバッキング
フィルムに付着される。これによって、一方では、被覆
液体の表面張力によって光学的に高い特性の低い粗さ表
面が簡単に製作できるが、他方では、無機バッキング材
料を使用すると、ＯＲＭＯＣＥＲまたは合成樹脂を被覆
したバッキングプレートまたはバッキングフィルムの層
の熱膨脹係数が導波体層の熱膨脹係数と最も適合してい
る（この点に関しては、例えば、Ｇ．Ｅｌｓｎｅｒ ｅ
ｔ ａｌ．，Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ，１９
８５（１９９０）．１８９−１９７，Ｔ．Ｏｇｕｃｈｉ
ｅｔ ａｌ．，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ，２７（１９９１）：７０６−７０７参照）。
は、または液相から製造されたプラスチック層は、無機
または有機材料のバッキングプレートまたはバッキング
フィルムに付着される。これによって、一方では、被覆
液体の表面張力によって光学的に高い特性の低い粗さ表
面が簡単に製作できるが、他方では、無機バッキング材
料を使用すると、ＯＲＭＯＣＥＲまたは合成樹脂を被覆
したバッキングプレートまたはバッキングフィルムの層
の熱膨脹係数が導波体層の熱膨脹係数と最も適合してい
る（この点に関しては、例えば、Ｇ．Ｅｌｓｎｅｒ ｅ
ｔ ａｌ．，Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ，１９
８５（１９９０）．１８９−１９７，Ｔ．Ｏｇｕｃｈｉ
ｅｔ ａｌ．，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ，２７（１９９１）：７０６−７０７参照）。
【００２８】合成樹脂は無機材料、例えば、ガラス、Ｓ
ｉＯ２、ＴｉＯ２、そしてその他、よりも実質的に高い
熱膨脹係数である。無機層で有機基板を被覆すると、異
なる熱膨脹係数は、温度変化の場合に、導波体層の亀裂
（クラック）形成につながる。しかしながら、薄い有機
基板層（数μｍ）をガラスバッキングプレートに付着す
ると、例えば、異方性熱膨脹係数が現れる。平面では、
合成樹脂はバッキング材料のそれに近い値をとるが直交
した方向の膨脹係数は合成樹脂材料のそれに近い値が観
測される。全体では、横方向では、導波体層の熱膨脹係
数よりも実質的に高い程度に適合されるバッキング材料
に類似した膨脹係数を呈する。亀裂（クラック）形成傾
向はしたがって減少する。
ｉＯ２、ＴｉＯ２、そしてその他、よりも実質的に高い
熱膨脹係数である。無機層で有機基板を被覆すると、異
なる熱膨脹係数は、温度変化の場合に、導波体層の亀裂
（クラック）形成につながる。しかしながら、薄い有機
基板層（数μｍ）をガラスバッキングプレートに付着す
ると、例えば、異方性熱膨脹係数が現れる。平面では、
合成樹脂はバッキング材料のそれに近い値をとるが直交
した方向の膨脹係数は合成樹脂材料のそれに近い値が観
測される。全体では、横方向では、導波体層の熱膨脹係
数よりも実質的に高い程度に適合されるバッキング材料
に類似した膨脹係数を呈する。亀裂（クラック）形成傾
向はしたがって減少する。
【００２９】しかしながら、熱可塑性プラスチックまた
は光構造化基板を使用するときには、例えば、引き延ば
し法（ｄｒａｗｉｎｇ−ｄｏｗｎ）または遠心法（ｃｅ
ｎｔｒｉｆｕｇａｌ）によって被覆液体を与えることに
より、上述の形式のバッキングプレートまたはフィルム
を更に付着することが有利である。適当な被覆液体は液
状の熱可塑性のポリイミドまたはポリイミドのフォトレ
ジストである。この構成は、低い粗さと、バッキングプ
レート、特にバッキングフィルム、そして導波体層の適
合熱膨脹率と、を備えた光学的に高特性の表面の簡単化
された製造という前述の利点を提供する。バッキングプ
レートまたはバッキングフィルム上の基板層の光学的回
折格子または光学的微細構造（帯状導波体を製造するた
めの）はエンボスまたは光学的構造化（ｐｈｏｔｏ−ｔ
ｅｘｔｕｒｉｎｇ）によって製作される。
は光構造化基板を使用するときには、例えば、引き延ば
し法（ｄｒａｗｉｎｇ−ｄｏｗｎ）または遠心法（ｃｅ
ｎｔｒｉｆｕｇａｌ）によって被覆液体を与えることに
より、上述の形式のバッキングプレートまたはフィルム
を更に付着することが有利である。適当な被覆液体は液
状の熱可塑性のポリイミドまたはポリイミドのフォトレ
ジストである。この構成は、低い粗さと、バッキングプ
レート、特にバッキングフィルム、そして導波体層の適
合熱膨脹率と、を備えた光学的に高特性の表面の簡単化
された製造という前述の利点を提供する。バッキングプ
レートまたはバッキングフィルム上の基板層の光学的回
折格子または光学的微細構造（帯状導波体を製造するた
めの）はエンボスまたは光学的構造化（ｐｈｏｔｏ−ｔ
ｅｘｔｕｒｉｎｇ）によって製作される。
【００３０】無機材料のプレートは好ましくはガラス、
例えば、石灰（１ｉｍｅ）−ソーダガラスまたは水晶
（クオーツ）ガラスから成っている。しかしながら、金
属プレートも利用できる。
例えば、石灰（１ｉｍｅ）−ソーダガラスまたは水晶
（クオーツ）ガラスから成っている。しかしながら、金
属プレートも利用できる。
【００３１】基板の層の厚さは２０μｍと２ｍｍとの
間、好ましくは５００μｍ以下である。これによって、
基板は容易に取り扱うことができそしてセンサーチップ
の製作と同様に簡単な仕方で打ち抜くことができる。基
板がバッキングフィルムまたはプレートに付着されると
きは、層の厚さは０．１と５０μｍとの間、好ましくは
０．５と２０μｍとの間にあるべきである。
間、好ましくは５００μｍ以下である。これによって、
基板は容易に取り扱うことができそしてセンサーチップ
の製作と同様に簡単な仕方で打ち抜くことができる。基
板がバッキングフィルムまたはプレートに付着されると
きは、層の厚さは０．１と５０μｍとの間、好ましくは
０．５と２０μｍとの間にあるべきである。
【００３２】このような層は光学的格子をスタンプする
ために充分な厚さであるが、他方で、層の厚さの上限
は、被覆技術次第なのだが、まだ達成されていない。こ
の発明による導波体は実質的に平坦な基板を呈する。こ
の発明に沿った“実質的に平坦な”は基板がわずかに平
坦ではない、即ち、例えば、わずかに曲がっている、こ
とができることを意味している。
ために充分な厚さであるが、他方で、層の厚さの上限
は、被覆技術次第なのだが、まだ達成されていない。こ
の発明による導波体は実質的に平坦な基板を呈する。こ
の発明に沿った“実質的に平坦な”は基板がわずかに平
坦ではない、即ち、例えば、わずかに曲がっている、こ
とができることを意味している。
【００３３】好ましくは、無機導波体層はＴｉＯ２、Ｔ
ｉＯ２−ＳｉＯ２混合物、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｓｉ３
Ｎ４、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２またはＺｒＯ２から成って
いる。高い屈折率の導波体の製作のためのこれらの材料
の使用は普通である。特に、知られた被覆方法が、例え
ば、ＰＣＶＤ、ＰＩＣＶＤまたはイオン強化ＰＶＤ処理
が、利用される。ＳｉＯ２、ＴｉＯ２またはＳｉ３Ｎ４
の導波体層は特に好ましく、これらの被覆はＰＣＶＤ、
ＰＩＣＶＤ方法によって簡単な仕方で準備できそしてこ
れらの組成物の最初の材料は非常に安上がりであるため
である。
ｉＯ２−ＳｉＯ２混合物、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｓｉ３
Ｎ４、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２またはＺｒＯ２から成って
いる。高い屈折率の導波体の製作のためのこれらの材料
の使用は普通である。特に、知られた被覆方法が、例え
ば、ＰＣＶＤ、ＰＩＣＶＤまたはイオン強化ＰＶＤ処理
が、利用される。ＳｉＯ２、ＴｉＯ２またはＳｉ３Ｎ４
の導波体層は特に好ましく、これらの被覆はＰＣＶＤ、
ＰＩＣＶＤ方法によって簡単な仕方で準備できそしてこ
れらの組成物の最初の材料は非常に安上がりであるため
である。
【００３４】この発明による光導波体の減衰は典型的に
は１０ｄＢ／ｃｍ以下である。好ましくは、減衰は５ｄ
Ｂ／ｃｍ以下で、特には３ｄＢ／ｃｍよりも小さい。こ
れらの値は導波体の導波の伝搬通路が、表面センサー技
術の光学的変換器としての導波体の利用のために対して
相対的に短い値とされるという要請から生じている；典
型的には、この通路は１ｃｍよりも短い。
は１０ｄＢ／ｃｍ以下である。好ましくは、減衰は５ｄ
Ｂ／ｃｍ以下で、特には３ｄＢ／ｃｍよりも小さい。こ
れらの値は導波体の導波の伝搬通路が、表面センサー技
術の光学的変換器としての導波体の利用のために対して
相対的に短い値とされるという要請から生じている；典
型的には、この通路は１ｃｍよりも短い。
【００３５】積層された導波体への又はそれからのコヒ
ーレント光の結合のために、一つまたはいくつかのいわ
ゆる光回折格子を使用することが知られている。光回折
格子は全基板表面上にと同様にバッキング基板の制限さ
れた領域上に拡張できる。回折格子の固体表面設計は、
光を結合又は切断するときの無駄な調節が除かれるとい
う利点がある。
ーレント光の結合のために、一つまたはいくつかのいわ
ゆる光回折格子を使用することが知られている。光回折
格子は全基板表面上にと同様にバッキング基板の制限さ
れた領域上に拡張できる。回折格子の固体表面設計は、
光を結合又は切断するときの無駄な調節が除かれるとい
う利点がある。
【００３６】この用途の格子構造は、１から約５０ｎｍ
の構造深さで１０００から５０００１／ｍｍの範囲であ
り、更に好ましくは２から２０ｎｍである。光回折格子
は屈折格子と同様に微細浮き彫り（ｒｅｌｉｅｆ）格子
として、即ち周期的に屈折率が変化する連続層として、
設計できる。
の構造深さで１０００から５０００１／ｍｍの範囲であ
り、更に好ましくは２から２０ｎｍである。光回折格子
は屈折格子と同様に微細浮き彫り（ｒｅｌｉｅｆ）格子
として、即ち周期的に屈折率が変化する連続層として、
設計できる。
【００３７】この発明による導波体を多回析格子とし
て、特には表面センサー、特にバイオセンサーの光変換
器として２回折（ｂｉｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ）格子と
して設計することは有利である。光導波体の結合又は切
断の手段として２回折格子は知られておりそしてＥＰ−
Ａ４５５，０６７に記述されている。格子構造はその周
波数スペクトルが２つの（多回析格子：いくつかの）基
本成分を呈するならば“２回折（ｂｉｄｉｆｆｒａｃｔ
ｉｖｅ）”と呼ばれる。２回折格子は切断光および反
射、伝送、特に直接に回折された成分ビームの間の方向
分離に作用する。導通された光波の結合又は切断が発生
する導波体層の領域が部分的に重なっているけれども、
このことはバックグラウンドのない切断ステップの後に
導波体層に導通された光を検出することを可能にしてい
る。
て、特には表面センサー、特にバイオセンサーの光変換
器として２回折（ｂｉｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ）格子と
して設計することは有利である。光導波体の結合又は切
断の手段として２回折格子は知られておりそしてＥＰ−
Ａ４５５，０６７に記述されている。格子構造はその周
波数スペクトルが２つの（多回析格子：いくつかの）基
本成分を呈するならば“２回折（ｂｉｄｉｆｆｒａｃｔ
ｉｖｅ）”と呼ばれる。２回折格子は切断光および反
射、伝送、特に直接に回折された成分ビームの間の方向
分離に作用する。導通された光波の結合又は切断が発生
する導波体層の領域が部分的に重なっているけれども、
このことはバックグラウンドのない切断ステップの後に
導波体層に導通された光を検出することを可能にしてい
る。
【００３８】２回折格子構造は、異なる周期と方向性を
有する２つの格子の重ね合わせによって実現される。製
作に関する詳細と“２回折格子結合器”の付加的な利点
はＥＰ−Ａ４５５，０６７に開示されている。発明の別
の好ましい実施例では、基板と導波体層との間に少なく
とも１つの中間層が配置されている。
有する２つの格子の重ね合わせによって実現される。製
作に関する詳細と“２回折格子結合器”の付加的な利点
はＥＰ−Ａ４５５，０６７に開示されている。発明の別
の好ましい実施例では、基板と導波体層との間に少なく
とも１つの中間層が配置されている。
【００３９】中間層は基板表面の粗さを改善するのにと
りわけ役立つ。商業的に可能な熱可塑性合成樹脂プレー
トまたはフィルムは、それらの製造処理法のために、高
すぎて使用できない表面粗さ（典型的には３−１０ｎ
ｍ、ＲＭＳ値）を呈する。この粗さは伝導モードの大き
な散乱損失をもたらす。基板の表面粗さは自乗で減衰に
効いてくる。しかしながら、３ｎｍ以下の、好ましくは
１．５ｎｍ以下の粗さは、表面センサー、特にバイオセ
ンサー、の光変換器としての使用に好ましい高い屈折率
の、単一（モノ）モード導波体において、粗さが原因の
散乱損失を最小にすることが必要である。中間層は好ま
しくは３ｎｍ以下の、より好ましくは１．５ｎｍ以下
の、表面粗さを呈する。
りわけ役立つ。商業的に可能な熱可塑性合成樹脂プレー
トまたはフィルムは、それらの製造処理法のために、高
すぎて使用できない表面粗さ（典型的には３−１０ｎ
ｍ、ＲＭＳ値）を呈する。この粗さは伝導モードの大き
な散乱損失をもたらす。基板の表面粗さは自乗で減衰に
効いてくる。しかしながら、３ｎｍ以下の、好ましくは
１．５ｎｍ以下の粗さは、表面センサー、特にバイオセ
ンサー、の光変換器としての使用に好ましい高い屈折率
の、単一（モノ）モード導波体において、粗さが原因の
散乱損失を最小にすることが必要である。中間層は好ま
しくは３ｎｍ以下の、より好ましくは１．５ｎｍ以下
の、表面粗さを呈する。
【００４０】有利なことに、中間層は、基板表面にエン
ボスされた光回折格子について、その格子構造を１：１
の割合に（そのままに）、像を写すことはなく、むしろ
変調深さをかえ、それによって格子構造の、回析効率と
結合又は切断効率とが規定分低下させる。このことは光
格子の製造時のホットスタンピングにおいて特に技術的
な利点がある。
ボスされた光回折格子について、その格子構造を１：１
の割合に（そのままに）、像を写すことはなく、むしろ
変調深さをかえ、それによって格子構造の、回析効率と
結合又は切断効率とが規定分低下させる。このことは光
格子の製造時のホットスタンピングにおいて特に技術的
な利点がある。
【００４１】合成樹脂パネルまたはフィルムのホットス
タンピングにおいて、金属型はエレクトロプレーティン
グによってマスターから慣用的に作られる。合成樹脂プ
レートまたはフィルムは合成樹脂のガラス転移温度まで
加熱されそして金属型でゆっくりと加圧しながらプレス
される。その方法はローラーエンボス法によって全く連
続的に遂行されることでき、その場合にはエレクトロプ
レーティングによって、加熱ロール上に締め付けられる
金属シム（ｓｈｉｍ）が製作される。フィルムはＴｇ温
度以上に加熱され、そして２つのロールでプレスされて
引き出され、ローラの１つは締め付けられて構造化され
た金属シムを備える。３００ｎｍ以上の幅のエンボスロ
ールは技術水準で得られるものである。例えば、ホログ
ラフィック安全素子の製造またはギフトラッピングのた
めのいわゆるプリズムフィルムの製造等の通常の応用に
対して、利用される構造（ｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ）深
さは約１００ｎｍ以上の範囲である。しかしながら、光
の結合切断のためには、特別に、著しく小さい構造的
（ｔｅｘｔｕｒｉｎｉｎｇ）深さ（＜５０ｎｍ）の格子
が必要であり、そこではマスターの製作においてより高
い条件が満たされねばならない。構造深さの余裕度はこ
こでは最大±２０゜、好ましくはわずかに±５％であ
る。格子の深さを望ましい量だけ減少させる中間層の利
用によって、普通の構造深さ（ほぼ１００ｎｍ）のそし
てより大きい構造深さの公差とを有する金属シムを微細
な光回折格子の製造に利用することができる。
タンピングにおいて、金属型はエレクトロプレーティン
グによってマスターから慣用的に作られる。合成樹脂プ
レートまたはフィルムは合成樹脂のガラス転移温度まで
加熱されそして金属型でゆっくりと加圧しながらプレス
される。その方法はローラーエンボス法によって全く連
続的に遂行されることでき、その場合にはエレクトロプ
レーティングによって、加熱ロール上に締め付けられる
金属シム（ｓｈｉｍ）が製作される。フィルムはＴｇ温
度以上に加熱され、そして２つのロールでプレスされて
引き出され、ローラの１つは締め付けられて構造化され
た金属シムを備える。３００ｎｍ以上の幅のエンボスロ
ールは技術水準で得られるものである。例えば、ホログ
ラフィック安全素子の製造またはギフトラッピングのた
めのいわゆるプリズムフィルムの製造等の通常の応用に
対して、利用される構造（ｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ）深
さは約１００ｎｍ以上の範囲である。しかしながら、光
の結合切断のためには、特別に、著しく小さい構造的
（ｔｅｘｔｕｒｉｎｉｎｇ）深さ（＜５０ｎｍ）の格子
が必要であり、そこではマスターの製作においてより高
い条件が満たされねばならない。構造深さの余裕度はこ
こでは最大±２０゜、好ましくはわずかに±５％であ
る。格子の深さを望ましい量だけ減少させる中間層の利
用によって、普通の構造深さ（ほぼ１００ｎｍ）のそし
てより大きい構造深さの公差とを有する金属シムを微細
な光回折格子の製造に利用することができる。
【００４２】中間層のおかげで、単純な方法で、格子の
望ましい回折効率と結合切断効率が達成される程度ま
で、エンボス処理に続いて、格子のしわが埋められる。
ほぼ１００ｎｍの構造深さの金属シムを使用するとき
は、エンボス格子構造の深さの少なくとも０．１倍そし
て大きくても５０倍の中間層の厚さがこの目的のために
は充分である。
望ましい回折効率と結合切断効率が達成される程度ま
で、エンボス処理に続いて、格子のしわが埋められる。
ほぼ１００ｎｍの構造深さの金属シムを使用するとき
は、エンボス格子構造の深さの少なくとも０．１倍そし
て大きくても５０倍の中間層の厚さがこの目的のために
は充分である。
【００４３】時間の経過とともに特に摩耗によってエン
ボスシムの特性が低下することが知られている。このこ
とはエンボス基板表面のより大きな粗さとそして結果的
に導波層での減衰の増大とにつながる。中間層の利用
は、摩滅したスタンピングシムによって作られた表面粗
さを再びスムースにするばかりでなく、中間層の厚さを
経て、スタンプされた格子の構造深さを再調整し、格子
の回折効率と結合切断効率とを簡単な仕方で再調整する
という付加的な利点を有している。エンボスシムの特性
に対するこのような減じられた要請は、この発明による
導波体の製造費を低下させることになる。
ボスシムの特性が低下することが知られている。このこ
とはエンボス基板表面のより大きな粗さとそして結果的
に導波層での減衰の増大とにつながる。中間層の利用
は、摩滅したスタンピングシムによって作られた表面粗
さを再びスムースにするばかりでなく、中間層の厚さを
経て、スタンプされた格子の構造深さを再調整し、格子
の回折効率と結合切断効率とを簡単な仕方で再調整する
という付加的な利点を有している。エンボスシムの特性
に対するこのような減じられた要請は、この発明による
導波体の製造費を低下させることになる。
【０００４４】中間層の厚さが増大するにつれて、基板
表面は波の横方向に弱められた場の領域から移動する。
適当な厚さの中間層なら、導波は、今や境界領域で単に
基板表面と相互作用するという事実により、散乱損失と
吸収損失とが最小にされる。
表面は波の横方向に弱められた場の領域から移動する。
適当な厚さの中間層なら、導波は、今や境界領域で単に
基板表面と相互作用するという事実により、散乱損失と
吸収損失とが最小にされる。
【００４５】中間層は単一層として設計されるが、多層
のパックとして成ることができ、その場合には“中間層
の厚さ”という呼び名はこの発明の線に沿って多層パッ
クの厚さを意味すると理解されるべきである。簡単な製
造のためにそして低額の製造費を維持するために、単一
層の中間層の形成が好ましい。
のパックとして成ることができ、その場合には“中間層
の厚さ”という呼び名はこの発明の線に沿って多層パッ
クの厚さを意味すると理解されるべきである。簡単な製
造のためにそして低額の製造費を維持するために、単一
層の中間層の形成が好ましい。
【００４６】適当な中間層は、低い屈折率でありそして
低い吸収率であり、そしてガラス状の、即ち非結晶性の
構造を備えていることである。中間層は有機材料でも無
機材料であっても良い。また、無機的と有機的成分の合
成材料も採用できる。層区分は無機のそして有機の個々
の層で形成されている。好ましくは、真空過程、特にＰ
ＣＶＤによって適用された導波体層のバッキングとして
適しているところの材料が中間層として使用される。
低い吸収率であり、そしてガラス状の、即ち非結晶性の
構造を備えていることである。中間層は有機材料でも無
機材料であっても良い。また、無機的と有機的成分の合
成材料も採用できる。層区分は無機のそして有機の個々
の層で形成されている。好ましくは、真空過程、特にＰ
ＣＶＤによって適用された導波体層のバッキングとして
適しているところの材料が中間層として使用される。
【００４７】中間層として適した材料の例はＳｉＯ２、
ＦまたはＢの注入（ドウプ）されたＳｉＯ２、炭化水素
の割合が基板の表面から連続的に減少しているＳｉＯＸ
ＣＹＨＺ傾斜層、Ａｌ２Ｏ３、有機変成セラミック層
（ＯＲＭＯＣＥＲＳ）、およびＵＶ加工性ワニス、であ
る。好ましい実施例では、有機材料は無機材料の場合よ
りも低い温度で強くなるので、中間層は有機材料から成
る。
ＦまたはＢの注入（ドウプ）されたＳｉＯ２、炭化水素
の割合が基板の表面から連続的に減少しているＳｉＯＸ
ＣＹＨＺ傾斜層、Ａｌ２Ｏ３、有機変成セラミック層
（ＯＲＭＯＣＥＲＳ）、およびＵＶ加工性ワニス、であ
る。好ましい実施例では、有機材料は無機材料の場合よ
りも低い温度で強くなるので、中間層は有機材料から成
る。
【００４８】別の好ましい実施例では、中間層はＳｉＯ
２から成る。このことは中間層と導波体層とが真空処理
法で結合して付着できるという利点がある。
２から成る。このことは中間層と導波体層とが真空処理
法で結合して付着できるという利点がある。
【００４９】有利なことに、導波体の感度は導波体層と
バッキングとの間の屈折率の差によって決められるので
中間層の材料の屈折率は基板材料の屈折率よりも小さい
かまたは等しい。しかしながら、バッキングは光学的に
活性である、即ち約５０μｍの最小の厚さを呈するとい
うことがあらかじめ必要である。導波体層にＴｉＯ２を
使用するとき、中間層は１．３と１．６との間の屈折率
の材料から成っている。
バッキングとの間の屈折率の差によって決められるので
中間層の材料の屈折率は基板材料の屈折率よりも小さい
かまたは等しい。しかしながら、バッキングは光学的に
活性である、即ち約５０μｍの最小の厚さを呈するとい
うことがあらかじめ必要である。導波体層にＴｉＯ２を
使用するとき、中間層は１．３と１．６との間の屈折率
の材料から成っている。
【００５０】化学的に両立しない二つの層、例えば有機
基板または有機中間層と、非有機導波体層の間に接着促
進層を配することが有利である。この接着促進層はその
熱膨脹係数が接合されるべき材料の中間にあり、それに
よって層間の熱膨脹特性の適応が得られるから層の改善
された接着性が得られる。好ましくは、ＳｉＯＸＣＹＨ
Ｚ傾斜層が接着促進層として利用され、ここで再び、中
間層の場合のように、炭化水素の割合が有機層から無機
層に連続的に減少されるべきである。
基板または有機中間層と、非有機導波体層の間に接着促
進層を配することが有利である。この接着促進層はその
熱膨脹係数が接合されるべき材料の中間にあり、それに
よって層間の熱膨脹特性の適応が得られるから層の改善
された接着性が得られる。好ましくは、ＳｉＯＸＣＹＨ
Ｚ傾斜層が接着促進層として利用され、ここで再び、中
間層の場合のように、炭化水素の割合が有機層から無機
層に連続的に減少されるべきである。
【００５１】のみならず、有機基板に、または一般的に
有機材料の層に、導波体層の利用時の有害な影響から有
機層を保護するための保護層を、ＰＣＶＤ処理によって
適用すると、特に有利であることがわかっている。バッ
キング層としての有機材料に応じて、エネルギー粒子、
即ちイオン、ラヂカル、に対して導波体層の出発物質の
プラズマ、即ちＣ１原子、から保護するところの材料か
ら保護層を選択することが有利である。保護層に適して
いるのはＳｉＯ２またはＳｉＯＸＣＹＨＺ化合物であ
る。好ましくは、保護層はＳｉＯ２から成っている。数
ｎｍ、好ましくは１ｎｍと２００ｎｍとの間の層の厚さ
が適切である。この保護層は高い張力と低い吸収性であ
りそして導波体層が設計されている波長で光散乱しない
ように設計されている。ＳｉＯＸＣＹＨＺ化合物を使用
するときは、保護層は接着促進層として同時に作用す
る。
有機材料の層に、導波体層の利用時の有害な影響から有
機層を保護するための保護層を、ＰＣＶＤ処理によって
適用すると、特に有利であることがわかっている。バッ
キング層としての有機材料に応じて、エネルギー粒子、
即ちイオン、ラヂカル、に対して導波体層の出発物質の
プラズマ、即ちＣ１原子、から保護するところの材料か
ら保護層を選択することが有利である。保護層に適して
いるのはＳｉＯ２またはＳｉＯＸＣＹＨＺ化合物であ
る。好ましくは、保護層はＳｉＯ２から成っている。数
ｎｍ、好ましくは１ｎｍと２００ｎｍとの間の層の厚さ
が適切である。この保護層は高い張力と低い吸収性であ
りそして導波体層が設計されている波長で光散乱しない
ように設計されている。ＳｉＯＸＣＹＨＺ化合物を使用
するときは、保護層は接着促進層として同時に作用す
る。
【００５２】好ましくは、中間層はこれを接着層と同様
に保護層として作用するように適合させるところの材料
から成っている。導波体層のセンサー技術と解析への種
々の応用に対して、導波体層の限定された表面領域また
は全表面に無機のまたは有機の材料のカバー層を用意す
ることが有利であることが証明されている。このカバー
層は、例えば、特殊な化学的なまたは物理的な性質のセ
ンサー表面を与えるために役立つ。
に保護層として作用するように適合させるところの材料
から成っている。導波体層のセンサー技術と解析への種
々の応用に対して、導波体層の限定された表面領域また
は全表面に無機のまたは有機の材料のカバー層を用意す
ることが有利であることが証明されている。このカバー
層は、例えば、特殊な化学的なまたは物理的な性質のセ
ンサー表面を与えるために役立つ。
【００５３】材料ＳｉＯ２とポリスチレンの表面は解析
的に意義のある役割を果たしている。ＳｉＯ２とポリス
チレンのカバー層は発明の導波体層の表面センサー技術
への使用に適合している。
的に意義のある役割を果たしている。ＳｉＯ２とポリス
チレンのカバー層は発明の導波体層の表面センサー技術
への使用に適合している。
【００５４】表面解析（特にアフィニティクロマトグラ
フィ）を様々に利用する時、大きな内部表面積の多孔性
材料、即ち多孔性ＳｉＯ２、の使用は決定的に重要であ
る。この発明の導波体層は、多孔性ＳｉＯ２のカバー層
を備えると、解析分野の光センサーとして使用（特にア
フィニティクロマトグラフィ）に対して理想的な材料特
性を呈する。
フィ）を様々に利用する時、大きな内部表面積の多孔性
材料、即ち多孔性ＳｉＯ２、の使用は決定的に重要であ
る。この発明の導波体層は、多孔性ＳｉＯ２のカバー層
を備えると、解析分野の光センサーとして使用（特にア
フィニティクロマトグラフィ）に対して理想的な材料特
性を呈する。
【００５５】基板表面の光導波体層の構造は平坦な光導
波体としてまたはいわゆる帯状導波体として設計され
る。帯状導波体はまたチャンネル導波体またはビームリ
ード導波体と呼ばれる。光センサーにおける平坦な導波
体と帯状導波体の種々の応用はＫｕｎｚ，Ｐｒｏｃ，Ｓ
ＰＩＥｖｏｌ．１５８７（１９９２）に記述されてい
る。
波体としてまたはいわゆる帯状導波体として設計され
る。帯状導波体はまたチャンネル導波体またはビームリ
ード導波体と呼ばれる。光センサーにおける平坦な導波
体と帯状導波体の種々の応用はＫｕｎｚ，Ｐｒｏｃ，Ｓ
ＰＩＥｖｏｌ．１５８７（１９９２）に記述されてい
る。
【００５６】平坦な光導波体において、基板表面に沿っ
た導波の伝搬方向は自由に選択できる。導波の伝搬方向
は、例えば、侵入する光ビームの方向の適当な選択によ
る場合と同じように、結合格子の格子定数と方向性の適
当な選択によって、制御することができる。
た導波の伝搬方向は自由に選択できる。導波の伝搬方向
は、例えば、侵入する光ビームの方向の適当な選択によ
る場合と同じように、結合格子の格子定数と方向性の適
当な選択によって、制御することができる。
【００５７】帯状導波体の場合には、波は基板表面上の
あらかじめ決められたトラックに沿って導かれる。基板
表面の平面内の導波の伝搬方向は導波体の帯状形状構造
によって規定される。帯状導波体への光の結合又は切断
は、例えば、結合格子によって行われる。これに関して
は、結合格子の格子定数と方向性、および侵入光の方向
は帯状導波体における導波光のあらかじめ規定された伝
搬方向を結合光波が呈するように選択されるべきであ
る。
あらかじめ決められたトラックに沿って導かれる。基板
表面の平面内の導波の伝搬方向は導波体の帯状形状構造
によって規定される。帯状導波体への光の結合又は切断
は、例えば、結合格子によって行われる。これに関して
は、結合格子の格子定数と方向性、および侵入光の方向
は帯状導波体における導波光のあらかじめ規定された伝
搬方向を結合光波が呈するように選択されるべきであ
る。
【００５８】帯状導波体の製作には、帯状形状光学微細
構造を備えた光導波体層化パックが与えられるべきであ
る。微細構造は、基板表面か、または基板と導波体層と
の間の中間層にか、または導波体層の上のカバー層かに
あることができる。微細構造は適当に盛り上がった輪郭
およびまたは基板表面に平行な屈折率変調を有する。
構造を備えた光導波体層化パックが与えられるべきであ
る。微細構造は、基板表面か、または基板と導波体層と
の間の中間層にか、または導波体層の上のカバー層かに
あることができる。微細構造は適当に盛り上がった輪郭
およびまたは基板表面に平行な屈折率変調を有する。
【００５９】発明の好ましい実施態様では、帯状形状の
微細構造の製作は、結合切断機能のための光格子構造の
製作に対して述べられた技術と同様の技術によって遂行
される。
微細構造の製作は、結合切断機能のための光格子構造の
製作に対して述べられた技術と同様の技術によって遂行
される。
【００６０】発明の別の実施態様では、帯状導波体は導
波体層の上にカバー層を構成することによって製作され
る。帯状導波体の定義のための構成カバー層の製作と有
効性のモードとは文献；参照、例えば、Ｓ．Ｖａｌｅｔ
ｔｅｅｔ ａｌ．，“Ｓｉ−Ｂａｓｅｄ Ｉｎｔｅｇｒ
ａｔｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ”
Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｆｅ
ｂ．１９８９に記述されている。
波体層の上にカバー層を構成することによって製作され
る。帯状導波体の定義のための構成カバー層の製作と有
効性のモードとは文献；参照、例えば、Ｓ．Ｖａｌｅｔ
ｔｅｅｔ ａｌ．，“Ｓｉ−Ｂａｓｅｄ Ｉｎｔｅｇｒ
ａｔｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ”
Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｆｅ
ｂ．１９８９に記述されている。
【００６１】平坦な光導波体と同様に帯状導波体は光セ
ンサー技術の変換器として利用される｛参照 Ｋｕｎ
ｚ，Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥｖｏｌ．１５８７（１９９
２）｝。センサー技術および信号処理の分野における平
坦な光導波体と帯状導波体の別の重要な応用は集積光素
子グループ、特に集積光ネットワークの受動素子として
使用することである。
ンサー技術の変換器として利用される｛参照 Ｋｕｎ
ｚ，Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥｖｏｌ．１５８７（１９９
２）｝。センサー技術および信号処理の分野における平
坦な光導波体と帯状導波体の別の重要な応用は集積光素
子グループ、特に集積光ネットワークの受動素子として
使用することである。
【００６２】この発明による導波体を製作するための方
法は、基板、合成樹脂基板または有機物割合の高い基板
が使用されること；合成樹脂の場合には基板は温度がＴ
ｇ以下に加熱されることおよび有機物割合の高い基板の
場合には基板は温度が３００℃以下に加熱されること；
Ｔｇは合成樹脂のガラス転移温度である；無機導波体層
はＰＣＶＤ処理法によって、好ましくはＰＩＣＶＤ処理
法によって基板に適用されることで、特徴づけられる。
好ましくは、この被覆方法のプラズマはマイクロ波によ
って励起される。
法は、基板、合成樹脂基板または有機物割合の高い基板
が使用されること；合成樹脂の場合には基板は温度がＴ
ｇ以下に加熱されることおよび有機物割合の高い基板の
場合には基板は温度が３００℃以下に加熱されること；
Ｔｇは合成樹脂のガラス転移温度である；無機導波体層
はＰＣＶＤ処理法によって、好ましくはＰＩＣＶＤ処理
法によって基板に適用されることで、特徴づけられる。
好ましくは、この被覆方法のプラズマはマイクロ波によ
って励起される。
【００６３】この処理法において、微細柱を避けた構造
の層を設けるためには約６０゜の基板温度で既に充分で
あることがわかっている。この処理法ではほぼ１の高い
パッキング密度を得ることが可能であり、その場合、層
は環境の影響に対し固体層材料と同じ抵抗を示しそして
固体層材料の屈折率を呈する。低い基板温度は低損失無
機導波体層の形成のために必要なので、無機材料の光導
波体層のための基板として合成樹脂または有機物割合の
高い材料を、まず、利用することがこの処理法によって
可能になった。
の層を設けるためには約６０゜の基板温度で既に充分で
あることがわかっている。この処理法ではほぼ１の高い
パッキング密度を得ることが可能であり、その場合、層
は環境の影響に対し固体層材料と同じ抵抗を示しそして
固体層材料の屈折率を呈する。低い基板温度は低損失無
機導波体層の形成のために必要なので、無機材料の光導
波体層のための基板として合成樹脂または有機物割合の
高い材料を、まず、利用することがこの処理法によって
可能になった。
【００６４】例えば、マイクロ波プラズマの被覆のパラ
メータ領域では、たった数ｅＶでしかない電子温度、お
よびプラズマと基板との間の自己バイアスポテンシャル
は、低レベルである。このことは基板表面と無機層とが
プラズマによる輻射ダメージを受けいなという有利さを
提供している。この処理法では、導波体層は柱構造なし
でそして高いパッキング密度で一様に成長する。
メータ領域では、たった数ｅＶでしかない電子温度、お
よびプラズマと基板との間の自己バイアスポテンシャル
は、低レベルである。このことは基板表面と無機層とが
プラズマによる輻射ダメージを受けいなという有利さを
提供している。この処理法では、導波体層は柱構造なし
でそして高いパッキング密度で一様に成長する。
【００６５】基板材料に依存して、技術水準に属すると
ころの、そして例えば、ＷＯ８９／０１９５７に記述さ
れているところの、接着力を増大するための処理法を使
用することによって導波体の接着を更に強化することが
有利である。この場合もまた、導波体特性は低損失に保
持される。
ころの、そして例えば、ＷＯ８９／０１９５７に記述さ
れているところの、接着力を増大するための処理法を使
用することによって導波体の接着を更に強化することが
有利である。この場合もまた、導波体特性は低損失に保
持される。
【００６６】好ましくは、光回折格子は、形成処理法に
よって、即ちホットスタンピングによって、有機基板の
表面へ直接にエンボスされる。特に、この発明による導
波体の経済的な製作は、合成樹脂フィルムが基板として
利用されるときに期待され、そして基板表面の構造化が
一つのフィルムの通過において遂行されることができ
る。この点に関して、合成樹脂フィルムのローラエンボ
スは基板表面のスムース化を付加的に招くので特に良好
であることが証明されている。
よって、即ちホットスタンピングによって、有機基板の
表面へ直接にエンボスされる。特に、この発明による導
波体の経済的な製作は、合成樹脂フィルムが基板として
利用されるときに期待され、そして基板表面の構造化が
一つのフィルムの通過において遂行されることができ
る。この点に関して、合成樹脂フィルムのローラエンボ
スは基板表面のスムース化を付加的に招くので特に良好
であることが証明されている。
【００６７】プラスチックフィルムは、その製造処理の
ために、しばしば条線を有し、そしてほとんどの場合に
に３ｎｍＲＭＳ以上の非常に大きな表面粗さを有してい
る。想像するに、このことが導波体層の基板としてプラ
スチックフィルムの使用が考えていない理由の一つであ
る。原理としては、特にスムースなロールを使用するこ
とで、要請された粗さのフィルムをフィルム製造者が作
ることは可能ではあるが。しかしながら、そのような極
端にスムースなフィルムの必要性が少なくそしてこれら
のフィルムの特別な生産が非常に高額であるため、異な
る処理過程が推薦される。
ために、しばしば条線を有し、そしてほとんどの場合に
に３ｎｍＲＭＳ以上の非常に大きな表面粗さを有してい
る。想像するに、このことが導波体層の基板としてプラ
スチックフィルムの使用が考えていない理由の一つであ
る。原理としては、特にスムースなロールを使用するこ
とで、要請された粗さのフィルムをフィルム製造者が作
ることは可能ではあるが。しかしながら、そのような極
端にスムースなフィルムの必要性が少なくそしてこれら
のフィルムの特別な生産が非常に高額であるため、異な
る処理過程が推薦される。
【００６８】プラスチックフィルムの格子の製造のため
に普通のロールエンボス処理の使用は高品質の基板表面
の製造に好ましい影響をもたらすことがみいだされた。
驚くべきことに、この発明の導波体に対して、対応した
高品質の金属シムが利用されるならば、結合切断動作に
必要な格子ばかりでなく、導波の目的のために意図され
た中間の範囲の１．５（ＲＭＳ）以下の粗さのよりスム
ースな表面をロールエンボスによって得ることが可能で
あることが発見された。
に普通のロールエンボス処理の使用は高品質の基板表面
の製造に好ましい影響をもたらすことがみいだされた。
驚くべきことに、この発明の導波体に対して、対応した
高品質の金属シムが利用されるならば、結合切断動作に
必要な格子ばかりでなく、導波の目的のために意図され
た中間の範囲の１．５（ＲＭＳ）以下の粗さのよりスム
ースな表面をロールエンボスによって得ることが可能で
あることが発見された。
【００６９】光回折格子の製作のための別の処理法は光
構造化（ｐｈｏｔｏ ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）である。こ
の目的のために、光構造化に適合したポリマー、即ちポ
リイミドを基本とした光レジスト、またはその屈折率が
光化学的に可変であるプラスチック、が利用される。こ
のような合成樹脂は、例えば、Ｄｒｉｅｍｅｌｅ ｅｔ
ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．２５：２９６０ ｅｔ
ｓｅｑ．，Ｈｏｒｎａｋ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．６７（１９９０），ａｎｄ Ｂｅｅｓｏ
ｎ ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５
８（１９９１）：１９５５ ｅｔ ｓｅｑに記載されて
いる。
構造化（ｐｈｏｔｏ ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）である。こ
の目的のために、光構造化に適合したポリマー、即ちポ
リイミドを基本とした光レジスト、またはその屈折率が
光化学的に可変であるプラスチック、が利用される。こ
のような合成樹脂は、例えば、Ｄｒｉｅｍｅｌｅ ｅｔ
ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．２５：２９６０ ｅｔ
ｓｅｑ．，Ｈｏｒｎａｋ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．６７（１９９０），ａｎｄ Ｂｅｅｓｏ
ｎ ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５
８（１９９１）：１９５５ ｅｔ ｓｅｑに記載されて
いる。
【００７０】この処理法では光回折格子は基板表面の限
られた領域を晒すことによって製作されるが、そこでは
基板材料の部分的な、光化学的な変化が誘導される。光
レジストを使用すると、晒し段階には、基板表面の微細
な浮き彫り格子を生み出す現像段階が続く。光化学的に
可変な屈折率のプラスチックを使用すると、部分的な晒
しは基板表面に平行な平面の屈折率変調を作り出す。
られた領域を晒すことによって製作されるが、そこでは
基板材料の部分的な、光化学的な変化が誘導される。光
レジストを使用すると、晒し段階には、基板表面の微細
な浮き彫り格子を生み出す現像段階が続く。光化学的に
可変な屈折率のプラスチックを使用すると、部分的な晒
しは基板表面に平行な平面の屈折率変調を作り出す。
【００７１】光回折格子を製作する別の処理法は光（特
にＵＶ光）への晒しと結合したポリマーフィルムへのエ
ンボスでありそしてこのように加工される。しかしなが
ら、基板表面に直接に格子を適用するよりもむしろ光回
折格子がそれ自身の“格子層”を持つように配列するこ
とが有利である。この方法は、例えば、回折格子が基板
表面上の浮き彫り格子として与えられるべきではなくむ
しろ屈折率を周期的に変化する層として形成されるべき
場合には有利である。回折格子は、その屈折率が光に晒
すことで変化させられる、光屈折材料、例えばポリマ
ー、から成るところの層の中にフォトリソグラフィック
処理法によって前記のように簡単に製作される。
にＵＶ光）への晒しと結合したポリマーフィルムへのエ
ンボスでありそしてこのように加工される。しかしなが
ら、基板表面に直接に格子を適用するよりもむしろ光回
折格子がそれ自身の“格子層”を持つように配列するこ
とが有利である。この方法は、例えば、回折格子が基板
表面上の浮き彫り格子として与えられるべきではなくむ
しろ屈折率を周期的に変化する層として形成されるべき
場合には有利である。回折格子は、その屈折率が光に晒
すことで変化させられる、光屈折材料、例えばポリマ
ー、から成るところの層の中にフォトリソグラフィック
処理法によって前記のように簡単に製作される。
【００７２】光回折格子を製作するための更なる方法は
注入モールド法であり、例えば、Ａ．Ｎｅｙｅｒ ｅｔ
ａｌ．，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｇ
ｒａｔｅｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，
１９９２に記述されている。ＯＲＭＯＣＥＲ層の場合と
同じように液相から製作されたプラスチックの場合に
は、光回折格子または光微細構造（帯状導波体）はプラ
スチック成形によって形成される。この方法では、液相
で適用されたフィルムはまず乾燥される。この状態で、
型の押圧によってさらに成形される。この成形状態で、
フィルムは、例えばＵＶ光または熱の作用によって養生
（ｃｕｒｅ）されねばならない。ＵＶの作用は、透明な
型を使用する場合には、型から与えられる。
注入モールド法であり、例えば、Ａ．Ｎｅｙｅｒ ｅｔ
ａｌ．，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｇ
ｒａｔｅｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，
１９９２に記述されている。ＯＲＭＯＣＥＲ層の場合と
同じように液相から製作されたプラスチックの場合に
は、光回折格子または光微細構造（帯状導波体）はプラ
スチック成形によって形成される。この方法では、液相
で適用されたフィルムはまず乾燥される。この状態で、
型の押圧によってさらに成形される。この成形状態で、
フィルムは、例えばＵＶ光または熱の作用によって養生
（ｃｕｒｅ）されねばならない。ＵＶの作用は、透明な
型を使用する場合には、型から与えられる。
【００７３】有機材料の中間層は好ましくは浸す出法ま
たは遠心法によって適用される。中間層が液相で形成さ
れたとき、液体の表面張力は、格子構造と同様に基板表
面の粗さをより顕著なレベルに導く。一般に、柱状構造
を避けた緻密な層を生み出すあらゆる方法、例えば、プ
ラズマ強化ＣＶＤ処理法、特にマイクロ波プラズマパル
スＣＶＤ処理法、中でもイオンスパッタ処理法、は中間
層を作るのに適している。ＰＣＶＤ方法は、中間層と導
波体層が一つの真空処理法で付着されえるので、ＳｉＯ
２の中間層を作るのに好ましい。
たは遠心法によって適用される。中間層が液相で形成さ
れたとき、液体の表面張力は、格子構造と同様に基板表
面の粗さをより顕著なレベルに導く。一般に、柱状構造
を避けた緻密な層を生み出すあらゆる方法、例えば、プ
ラズマ強化ＣＶＤ処理法、特にマイクロ波プラズマパル
スＣＶＤ処理法、中でもイオンスパッタ処理法、は中間
層を作るのに適している。ＰＣＶＤ方法は、中間層と導
波体層が一つの真空処理法で付着されえるので、ＳｉＯ
２の中間層を作るのに好ましい。
【００７４】導波体層とちょうど同じように、保護層と
接着促進層がＰＣＶＤ、特にＰＩＣＶＤ処理法、によっ
て同様に好ましく形成される。この発明による導波体
は、連続フィルム作成処理法および、ガス交換システム
を備えたＰＣＶＤバッチ処理で製造される。後者の場
合、順に、中間層、接着促進保護層、および導波体層
が、格子構造後者の場合を与えられた基板に付着され
る。処理法の有利な変形では、格子の深さは中間層の層
の厚さで決められる。これは格子構造の回折効率または
結合切断効率を測定することによって行われる。回折効
率の測定は、ここでは格子構造を備えた基板上への被覆
段階に先だって遂行される；結合切断効率の測定は導波
体層が付着される被覆過程の間かまたは後で行われる。
このことはまた被覆段階での処理の経過を監視すること
をまた被覆処理の間に変化する条件に適合させることを
簡単な仕方で可能にしている。例えば、ロールエンボス
段階のエンボスシムの摩耗は、格子の変更された構造深
さを生じるが、これは早期に適切に認識され、そして処
理を中断することなく、中間層の厚さを変更することに
よってある程度まで補償することができる。
接着促進層がＰＣＶＤ、特にＰＩＣＶＤ処理法、によっ
て同様に好ましく形成される。この発明による導波体
は、連続フィルム作成処理法および、ガス交換システム
を備えたＰＣＶＤバッチ処理で製造される。後者の場
合、順に、中間層、接着促進保護層、および導波体層
が、格子構造後者の場合を与えられた基板に付着され
る。処理法の有利な変形では、格子の深さは中間層の層
の厚さで決められる。これは格子構造の回折効率または
結合切断効率を測定することによって行われる。回折効
率の測定は、ここでは格子構造を備えた基板上への被覆
段階に先だって遂行される；結合切断効率の測定は導波
体層が付着される被覆過程の間かまたは後で行われる。
このことはまた被覆段階での処理の経過を監視すること
をまた被覆処理の間に変化する条件に適合させることを
簡単な仕方で可能にしている。例えば、ロールエンボス
段階のエンボスシムの摩耗は、格子の変更された構造深
さを生じるが、これは早期に適切に認識され、そして処
理を中断することなく、中間層の厚さを変更することに
よってある程度まで補償することができる。
【００７５】基板材料に依存して、基板を導波体層の出
発物質のプラズマからのラヂカルアタック、即ちＣ１原
子の衝突に対して保護層によってそれを保護することは
有利である。数ｎｍの層の厚さはこの目的には充分であ
る。
発物質のプラズマからのラヂカルアタック、即ちＣ１原
子の衝突に対して保護層によってそれを保護することは
有利である。数ｎｍの層の厚さはこの目的には充分であ
る。
【００７６】発明は実施例を参照して下記により詳細に
記述されている。被覆処理は、Ｏｔｔｏ Ｊ．ｅｔ ａ
ｌ．，Ｐｒｏｃｃｅｅｄｉｎｇｓ ＳＰＩＥ ｖｏｌ．
１３２３（１９９０）：３９に開示されているマイクロ
波ＰＩＣＶＤ装置で成し遂げられる。装置はガス噴霧器
を備えた平行プレート反応器である。反応ガスはガス噴
霧器を経て反応室へ導かれる。基板はマイクロ波（２．
４５ＧＨｚ）に対して透過性の誘電体ベースプレート上
に配置された。この処理法の消費ガスはポンプによって
半径方向に排出される。
記述されている。被覆処理は、Ｏｔｔｏ Ｊ．ｅｔ ａ
ｌ．，Ｐｒｏｃｃｅｅｄｉｎｇｓ ＳＰＩＥ ｖｏｌ．
１３２３（１９９０）：３９に開示されているマイクロ
波ＰＩＣＶＤ装置で成し遂げられる。装置はガス噴霧器
を備えた平行プレート反応器である。反応ガスはガス噴
霧器を経て反応室へ導かれる。基板はマイクロ波（２．
４５ＧＨｚ）に対して透過性の誘電体ベースプレート上
に配置された。この処理法の消費ガスはポンプによって
半径方向に排出される。
【００７７】
【実施例１】１．ポリカーボネート基板上にＴｉＯ２か
らの単一モード導波体の製作、基板の表面は部分的領域
がエンボスによって構造化されおよびまたは平滑化にさ
れている。このようにエンボスされた構造は３６４ｎｍ
の線間隔と１０ｎｍの変調深さとを備えた格子である。 処理パラメータ （ａ）プラズマ前処理 ガス ：Ｏ２およびまたはＮ２およびまたはＡｒ 時間 ：５−３００ｓ 圧力 ：０．８ｍｂａｒ 流量 ：１００ｍｌ／分 パルス継続時間 ：１ｍｓ パルス間隔 ：９０ｍｓ （ｂ）被覆 圧力 ：０．８ｍｂａｒ 流量ＴｉＣｌ４ ：４ｍｌ／ｍｉｎ 流量Ｏ２ ：１００ｍｌ／ｍｉｎ パルス継続時間 ：１ｍｓ パルス間隔 ：９０ｍｓ 被覆速度 ：４０ｎｍ／ｍｉｎ 層厚さ ：１４０ｎｍ 基板 ：ポリカーボネート 厚さ１．５ｍｍ 直径１００ｍｍ 基板温度 ：６０℃ 被覆操作は一度は保護層を付着してそして一度は保護層
の付着なしでおよびまたは技術水準である接着促進法を
使用して遂行された。両方の場合に、ＴＥＯ波の損失は
２．５ｄＢ／ｃｍである。
らの単一モード導波体の製作、基板の表面は部分的領域
がエンボスによって構造化されおよびまたは平滑化にさ
れている。このようにエンボスされた構造は３６４ｎｍ
の線間隔と１０ｎｍの変調深さとを備えた格子である。 処理パラメータ （ａ）プラズマ前処理 ガス ：Ｏ２およびまたはＮ２およびまたはＡｒ 時間 ：５−３００ｓ 圧力 ：０．８ｍｂａｒ 流量 ：１００ｍｌ／分 パルス継続時間 ：１ｍｓ パルス間隔 ：９０ｍｓ （ｂ）被覆 圧力 ：０．８ｍｂａｒ 流量ＴｉＣｌ４ ：４ｍｌ／ｍｉｎ 流量Ｏ２ ：１００ｍｌ／ｍｉｎ パルス継続時間 ：１ｍｓ パルス間隔 ：９０ｍｓ 被覆速度 ：４０ｎｍ／ｍｉｎ 層厚さ ：１４０ｎｍ 基板 ：ポリカーボネート 厚さ１．５ｍｍ 直径１００ｍｍ 基板温度 ：６０℃ 被覆操作は一度は保護層を付着してそして一度は保護層
の付着なしでおよびまたは技術水準である接着促進法を
使用して遂行された。両方の場合に、ＴＥＯ波の損失は
２．５ｄＢ／ｃｍである。
【００７８】
【実施例２】２．ほぼ１μｍの厚さの熱可塑性プラスチ
ックのポリイミドフィルム（“Ｍａｔｒｉｍｉｄ”５２
１８，Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ，Ｂａｓｅｌ Ｓｗｉｔｚ
ｅｒｌａｎｄ）で被覆された。ガラスプレート（ＡＦ４
５，ｄ＝０．５５ｍｍ，ＤＥＳＡＧ，Ｇｒｕｅｎｅｎｐ
ｌａｎ，ＦＲＧ）上のＴｉＯ２からの単一モード導波体
の製造。被覆段階での基板温度は９０℃であった。 処理パラメータ （ａ）プラズマ前処理 ガス ：Ｏ２およびまたはＮ２およびまたはＡｒ 継続時間 ：５−３００ｓ 圧力 ：０．８ｍｂａｒ 流量 ：１００ｍｌ／ｍｉｎ パルス継続時間 ：１ｍｓ パルス間隔 ：９０ｍｓ （ｂ）被覆 １：ＳｉＯ２の保護層 （層厚さ：１３ｎｍ） 圧力 ：０．８ｍｂａｒ 流量ＨＭＤＳ ：１０ｍｌ／ｍｉｎ 流量Ｏ２ ：９０ｍｌ／ｍｉｎ パルス継続時間 ：０．８ｍｉｎ パルス間隔 ：９０ｍｓ 被覆速度 ：１５０ｎｍ／ｍｉｎ （Ｃ）被覆 ２：ＴｉＯ２の導波体 （層厚さ：１４０ｎｍ） 圧力 ：０．８ｍｂａｒ 流量ＴｉＣｌ４ ：５ｍｌ／ｍｉｎ 流量Ｏ２ ：９５ｍｌ／ｍｉｎ パルス継続時間 ：０．８ｍｓ パルス間隔 ：９０ｍｓ 被覆速度 ：４７ｎｍ／ｍｉｎ ＴＥＯ波に対する損失：２．５ｄＢ／ｃｍ
ックのポリイミドフィルム（“Ｍａｔｒｉｍｉｄ”５２
１８，Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ，Ｂａｓｅｌ Ｓｗｉｔｚ
ｅｒｌａｎｄ）で被覆された。ガラスプレート（ＡＦ４
５，ｄ＝０．５５ｍｍ，ＤＥＳＡＧ，Ｇｒｕｅｎｅｎｐ
ｌａｎ，ＦＲＧ）上のＴｉＯ２からの単一モード導波体
の製造。被覆段階での基板温度は９０℃であった。 処理パラメータ （ａ）プラズマ前処理 ガス ：Ｏ２およびまたはＮ２およびまたはＡｒ 継続時間 ：５−３００ｓ 圧力 ：０．８ｍｂａｒ 流量 ：１００ｍｌ／ｍｉｎ パルス継続時間 ：１ｍｓ パルス間隔 ：９０ｍｓ （ｂ）被覆 １：ＳｉＯ２の保護層 （層厚さ：１３ｎｍ） 圧力 ：０．８ｍｂａｒ 流量ＨＭＤＳ ：１０ｍｌ／ｍｉｎ 流量Ｏ２ ：９０ｍｌ／ｍｉｎ パルス継続時間 ：０．８ｍｉｎ パルス間隔 ：９０ｍｓ 被覆速度 ：１５０ｎｍ／ｍｉｎ （Ｃ）被覆 ２：ＴｉＯ２の導波体 （層厚さ：１４０ｎｍ） 圧力 ：０．８ｍｂａｒ 流量ＴｉＣｌ４ ：５ｍｌ／ｍｉｎ 流量Ｏ２ ：９５ｍｌ／ｍｉｎ パルス継続時間 ：０．８ｍｓ パルス間隔 ：９０ｍｓ 被覆速度 ：４７ｎｍ／ｍｉｎ ＴＥＯ波に対する損失：２．５ｄＢ／ｃｍ
【００７９】
【実施例３】３．ＵＶで養生（ｃｕｒｅ）し得るＯＲＭ
ＯＣＥＲで被覆されたガラスプレート（ＡＦ４５、ｄ＝
０．５５ｍｍ、ＤＥＳＡＧ）上のＴｉＯ２からの単一モ
ード導波体の製作。 処理パラメータ （ａ）プラズマ前処理 ガス ：Ｏ２およびまたはＮ２およびまたはＡｒ 間隔 ：５−３００ｓ 圧力 ：０．８ｍｂａｒ 流量 ：１００ｍｌ／ｍｉｎ パルス継続時間 ：１ｍｓ パルス間隔 ：９０ｍｓ （ｂ）被覆 圧力 ：０．８ｍｂａｒ 流量ＴｉＣｌ４ ：４ｍｌ／ｍｉｎ 流量Ｏ２ ：１００ｍｌ／ｍｉｎ パルス継続時間 ：１ｍｓ パルス間隔 ：９０ｍｓ 被覆速度 ：４０ｎｍ／ｍｉｎ 層厚さ ：１４０ｎｍ 基板 ：ＯＲＭＯＣＥＲ層、厚さ２μｍ、ガラス上 基板温度 ：１２０℃ ＴＥＯ波に対する損失：５ｄＢ／ｃｍ
ＯＣＥＲで被覆されたガラスプレート（ＡＦ４５、ｄ＝
０．５５ｍｍ、ＤＥＳＡＧ）上のＴｉＯ２からの単一モ
ード導波体の製作。 処理パラメータ （ａ）プラズマ前処理 ガス ：Ｏ２およびまたはＮ２およびまたはＡｒ 間隔 ：５−３００ｓ 圧力 ：０．８ｍｂａｒ 流量 ：１００ｍｌ／ｍｉｎ パルス継続時間 ：１ｍｓ パルス間隔 ：９０ｍｓ （ｂ）被覆 圧力 ：０．８ｍｂａｒ 流量ＴｉＣｌ４ ：４ｍｌ／ｍｉｎ 流量Ｏ２ ：１００ｍｌ／ｍｉｎ パルス継続時間 ：１ｍｓ パルス間隔 ：９０ｍｓ 被覆速度 ：４０ｎｍ／ｍｉｎ 層厚さ ：１４０ｎｍ 基板 ：ＯＲＭＯＣＥＲ層、厚さ２μｍ、ガラス上 基板温度 ：１２０℃ ＴＥＯ波に対する損失：５ｄＢ／ｃｍ
【００８０】
【実施例４】４．５０ｎｍの厚さのＳｉＯ２の中間層を
備えた実施例Ｉにおけるようにポリカーボネート基板上
のＴｉＯ２からの単一モード導波体の製作 処理パラメータ、中間層： 圧力 ：０．８ｍｂａｒ 流量ＨＭＤＳ ：１０ｍｌ／ｍｉｎ 流量Ｏ２ ：９０ｍｌ／ｍｉｎ パルス継続時間 ：０．８ｍｓ パルス間隔 ：９０ｍｓ 被覆速度 ：１５０ｎｍ／ｍｉｎ （プラズマ前処理、導波体層の付着、格子構造は実施例
Ｉに同じ）中間層の付加的な適用のため、０．５ｍｍの
構造領域（中間層なし）の伝導ＴＭＯモードの伝搬通路
は５ｍｍにまで増大した。
備えた実施例Ｉにおけるようにポリカーボネート基板上
のＴｉＯ２からの単一モード導波体の製作 処理パラメータ、中間層： 圧力 ：０．８ｍｂａｒ 流量ＨＭＤＳ ：１０ｍｌ／ｍｉｎ 流量Ｏ２ ：９０ｍｌ／ｍｉｎ パルス継続時間 ：０．８ｍｓ パルス間隔 ：９０ｍｓ 被覆速度 ：１５０ｎｍ／ｍｉｎ （プラズマ前処理、導波体層の付着、格子構造は実施例
Ｉに同じ）中間層の付加的な適用のため、０．５ｍｍの
構造領域（中間層なし）の伝導ＴＭＯモードの伝搬通路
は５ｍｍにまで増大した。
【００８１】上記の実施例から生ずるすべての被覆は亀
裂（クラック）がなく、（ＭＩＬ−Ｍ−１３５０８−Ｃ
による）接着力を示し、そして２５℃の水の中と同様
に、４５℃と１００％相対的湿度での数日の貯蔵に耐え
る。被覆されたポリカーボネートフィルムは同様に室温
と９６℃との間の３０回の温度サイクルにダメージなく
耐える。その間、被覆された側は蒸溜水に連続的に接触
させられた。
裂（クラック）がなく、（ＭＩＬ−Ｍ−１３５０８−Ｃ
による）接着力を示し、そして２５℃の水の中と同様
に、４５℃と１００％相対的湿度での数日の貯蔵に耐え
る。被覆されたポリカーボネートフィルムは同様に室温
と９６℃との間の３０回の温度サイクルにダメージなく
耐える。その間、被覆された側は蒸溜水に連続的に接触
させられた。
【図面の簡単な説明】
【図１】平坦な光導波体の断面を示している。合成樹脂
基板１を呈する平坦な光導波体の断面が図示されてい
る。導波体層の適用に先行して、格子２が二つに分かれ
た部分の基板表面にスタンプされている。
基板１を呈する平坦な光導波体の断面が図示されてい
る。導波体層の適用に先行して、格子２が二つに分かれ
た部分の基板表面にスタンプされている。
【図２】バッキングプレート上にポリイミドまたはＯＲ
ＭＯＣＥＲ層を備えた平坦な光導波体の断面を示してい
る。付加的なバッキングプレート４上に、ＯＲＭＯＣＥ
Ｒ層１が基板として付着され、そして二つの格子２は同
様にそこでエンボスされている。導波体層３はＯＲＭＯ
ＣＥＲ層１に適用している。
ＭＯＣＥＲ層を備えた平坦な光導波体の断面を示してい
る。付加的なバッキングプレート４上に、ＯＲＭＯＣＥ
Ｒ層１が基板として付着され、そして二つの格子２は同
様にそこでエンボスされている。導波体層３はＯＲＭＯ
ＣＥＲ層１に適用している。
【図３】中間層６を備えた実施例が図３に示されてい
る。中間層は光回折格子のスムース化にそしてしかも構
造深さの減少につながっている。
る。中間層は光回折格子のスムース化にそしてしかも構
造深さの減少につながっている。
【図４】カバー層を備えた平坦な導波体の断面を示して
いる。平坦な光導波体５は付加的にカバー層を備えた導
波体層３上に被覆される。
いる。平坦な光導波体５は付加的にカバー層を備えた導
波体層３上に被覆される。
【図５】発明の別の実施例による平坦な光導波体の断面
を示している。図５は保護と接着の層７が有機材料から
なる中間層と非有機導波体層３との間に配置されている
ということを示している。
を示している。図５は保護と接着の層７が有機材料から
なる中間層と非有機導波体層３との間に配置されている
ということを示している。
１…基板、２…光回折格子、３…導波体層、４…バッキ
ングフィルム、５…平坦な光導波体、６…中間層、７…
保護層、８…カバー層。
ングフィルム、５…平坦な光導波体、６…中間層、７…
保護層、８…カバー層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラルフ ケルステン ドイツ連邦共和国、6239 ブレムタル、 アム ケーニヒスバーグ 42 (72)発明者 ディーター クラウス ドイツ連邦共和国、6500 マインツ 21、オーシデーンヴェーク ４ (72)発明者 ユルゲン オットー ドイツ連邦共和国、6500 マインツ ド レーザ シュトラーセ 110 (72)発明者 フォルカー パケット ドイツ連邦共和国、6500 マインツ 21、セルトリウスリング 187 (72)発明者 ヨハネス ゼグナー ドイツ連邦共和国、6534 シュトロムバ ーグ、アルテ シュタイゲ ７ (72)発明者 クリストフ ファティンガー スイス国、シーエッチー4249 ブラオエ ン、エムメンガッセ ７ (56)参考文献 特開 昭46−7390（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−58284（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−131031（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−169203（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 6/12
Claims (17)
- 【請求項１】 合成樹脂基板または有機物割合の高い物
質が基板として使用され；そして合成樹脂基板はＴｇ以
下の温度に加熱されそして有機物割合の高い基板は３０
０℃以下の温度に加熱され；そして無機導波体層がＰＣ
ＶＤ処理法によって基板に付着されることで特徴づけら
れる、無機導波体層が実質的に平坦な基板に付着される
光導波体の製作のための処理法。 - 【請求項２】 導波体の付着に先行していずれか一つの
光回折格子を備えた基板を与えることで特徴づけられ
る、請求項１による処理法。 - 【請求項３】 光回折格子が基板表面への形成処理法に
よって浮き出されることで特徴づけられる、請求項２に
よる処理法。 - 【請求項４】 熱可塑性プラスチック材料が基板として
使用されそして光回折格子がホットスタンピングによっ
て供給されることで特徴づけられる、請求項３による処
理法。 - 【請求項５】 合成樹脂フィルムが基板として使用され
そして光回折格子が連続ロール浮き出し処理法によって
合成樹脂フィルムの表面に製作されることで特徴づけら
れる、請求項４による処理法。 - 【請求項６】 光化学的処理法によって光回折格子を製
作することで特徴づけられる、請求項２による処理法。 - 【請求項７】 基板表面をスムースにするためにまたは
光回折格子の回折効率の程度を調節するために導波体層
の付着に先行していずれか一つの中間層が基板表面に付
着されることで特徴づけられる、請求項１−６のいずれ
か一つによる処理法。 - 【請求項８】 中間層がディッピングまたは遠心処理法
によって付着されることで特徴づけられる、請求項７に
よる処理法。 - 【請求項９】 中間層がＰＣＶＤ処理法によって付着さ
れることで特徴づけられる、請求項７による処理法。 - 【請求項１０】 被覆段階の前または後で、中間層の厚
さの調節のために、格子構造の回折効率または結合切断
効率を測定することで特徴づけられる、請求項７−９の
いずれか一つによる処理法。 - 【請求項１１】 化学的に両立し難い層間に接着促進層
を配置することで特徴づけられる、請求項１−１０のい
ずれか一つによる処理法。 - 【請求項１２】 無機導波体層の付着に先行して、保護
層が有機的バッキングに付着され、この保護層は有機バ
ッキングを導波体層の出発材料のプラズマからのエネル
ギー粒子の衝突に対し保護することで特徴づけられる、
請求項１−１１のいずれか一つによる処理法。 - 【請求項１３】 プラズマがマイクロ波によって励起さ
れることで特徴づけられる、請求項１−１２のいずれか
一つによる処理法。 - 【請求項１４】 ＰＩＣＶＤ処理法によって無機導波体
層を製作することで特徴づけられる、請求項１−１３の
いずれか一つによる処理法。 - 【請求項１５】 基板は導波体層の付着に先行して６０
℃以上の温度に加熱されることで特徴づけられる、請求
項１−１４のいずれか一つによる処理法。 - 【請求項１６】 帯状導波体の帯状形状微細構造を製作
するための微細浮き彫り格子はプラスチックまたは熱可
塑性プラスチック成形によってまたは光化学的処理法に
よって形成されることで特徴づけられる、請求項１−１
５のいずれか一つによる処理法。 - 【請求項１７】 帯状導波体の帯状形状微細構造を製作
するための屈折率変調が光化学的処理法によって得られ
ることで特徴づけられる、請求項１−１６のいずれか一
つによる処理法。
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