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JP3600732B2 - Method for manufacturing dielectric multilayer filter - Google Patents

Method for manufacturing dielectric multilayer filter Download PDF

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JP3600732B2
JP3600732B2 JP21624598A JP21624598A JP3600732B2 JP 3600732 B2 JP3600732 B2 JP 3600732B2 JP 21624598 A JP21624598 A JP 21624598A JP 21624598 A JP21624598 A JP 21624598A JP 3600732 B2 JP3600732 B2 JP 3600732B2
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bis
dielectric multilayer
multilayer filter
refractive index
trifluoromethyl
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松浦  徹
典義 山田
二三男 山本
昌敏 佐藤
禎之 浮島
正行 飯島
善和 高橋
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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NTT Advanced Technology Corp
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システム等において用いられる薄型化した誘電体多層膜フィルタの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光通信システムでは様々な光学素子、光学部品が用いられる。例えば光路中に微少な間隙を形成した光学素子に薄い誘電体多層膜フィルタを挿入した光学部品が用いられる。この誘電体多層膜フィルタには、誘電体多層膜フィルタを挿入した時に生じる過剰損失を低減するために薄いものが要求される。例えば、光路中の微少な間隙を数十μm以下(誘電体多層膜フィルタはそれ以下の厚さ)にすることにより、過剰損失を0.5dB程度に抑えることが可能である。
【0003】
従来のガラス基板誘電体多層膜フィルタにおいてこの薄さを実現することは、ガラス基板が非常に脆いため極めて困難な作業を必要とし、また歩留りもよくない。このようなことから取り扱いが容易な誘電体多層膜フィルタの実現が望まれていた。
【0004】
特開平4−211203号では、基板がフッ素化ポリイミド膜である誘電体多層膜フィルタを開示している。この発明を用いることにより、厚さ10数μmの誘電体多層膜フィルタを歩留りよく製造することが可能である。しかしながら過剰損失をより低減するために、誘電体多層膜フィルタとしてさらに薄いフィルタが必要とされる場合がある。一方で、高性能な多層膜フィルタが要求されるようになってきており、ある場合では、100層近くの多層にしなければ要求性能を満足できないものもある。多層になるほど誘電体多層膜の厚さは厚くなり、薄型化の要求を満足できなくなる。このように、より薄い誘電体多層膜フィルタが望まれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の誘電体多層膜フィルタよりもさらに薄い誘電体多層膜フィルタの製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述の目的を達成するため、誘電体多層膜フィルタの構成について鋭意検討した結果、新たな構成の誘電体多層膜フィルタにより目的を達成できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【0010】
本発明の誘電体多層膜フィルタの製造方法は
(a)高分子材料を基板上に真空蒸着重合させ低屈折率膜を形成する工程、
(b)前記低屈折率膜上に高屈折率膜を形成する工程、
(c)(a)および(b)の工程を交互に繰り返し、多層構造体を形成する工 程、
(d)基板上から前記多層構造体を剥離する工程
を具えることを特徴とする
【0011】
上述の製造方法において、高分子材料がポリイミドであることが好ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】
従来型の誘電体多層膜フィルタでは、低屈折率層および高屈折率層の双方に無機材料を使用している。そのため、誘電体多層膜フィルタのみでは非常に脆く、支持基板が必要とされている。しかしながら、この支持基板は、単に機械的強度を付与するだけのものであり、誘電体多層膜フィルムとして本質的なものではなく、支持基板をなくしてもフィルタの性能としては全く問題がない。
【0014】
本発明では、低屈折率層に機械的強度を有する高分子材料を用いることにより、支持基板を必要とすることなく多層膜フィルタに十分な機械的強度を持たせることができる。その結果として、誘電体多層膜フィルタの薄型化が可能となる。
【0015】
本発明の誘電体多層膜フィルタの製造方法を図1に示し、以下に概説する。
【0016】
図1は、本発明に係わる誘電体多層膜フィルタ3の製造方法を工程順に示す図である。図1(a)は基板4上に低屈折率層1を積層したものであり、図1(b)は次いで高屈折率層2を積層したものであり、さらに図1(c)は(a)および(b)の工程を交互に繰り返した後、基板4を剥離して、多層膜フィルタ3としたものである(積層数が30の場合)。この多層膜フィルタ3において、高分子材料で形成した低屈折率層1と高屈折率層2はそれぞれ交互に積層されている。
【0017】
本発明の高屈折率層としては屈折率が大きいことが好ましく、特に屈折率が2.0を越える材料が望ましい。具体的には、二酸化チタンまたは五酸化タンタル等が好適である。低屈折率層としては、種々の高分子材料を使用することができるが、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、シリコン樹脂、エポキシ樹脂のような光学用に通常用いられる高分子材料が好適である。
【0018】
高屈折率層の作製プロセスおよび種々の光部品、光装置に誘電体多層膜フィルタを用いることを考慮した場合、耐熱性が非常に重要になってくる。それ故、耐熱性に優れたポリイミドがより好適である。ポリイミドの中でも光透過性に優れたフッ素化ポリイミドが最も好適である。本発明に使用するポリイミドは、例えば、以下に示すテトラカルボン酸の無水物およびジアミンから製造することができる。但し、これらに限定されるものではない。
【0019】
先ず、テトラカルボン酸としては、以下のものが挙げられる。すなわち、
(トリフルオロメチル)ピロメリット酸、
ジ(トリフルオロメチル)ピロメリット酸、
ジ(ヘプタフルオロプロピル)ピロメリット酸、
ペンタフルオロエチルピロメリット酸、
ビス{3,5−ジ(トリフルオロメチル)フェノキシ}ピロメリット酸、
2,3,3′,4′−ビフェニルテトラカルボン酸、
3,3′,4,4′−テトラカルボキシジフェニルエーテル、
2,3′,3,4′−テトラカルボキシジフェニルエーテル、
3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、
2,3,6,7−テトラカルボキシナフタレン、
1,4,5,7−テトラカルボキシナフタレン、
1,4,5,6−テトラカルボキシナフタレン、
3,3′,4,4′−テトラカルボキシジフェニルメタン、
3,3′,4,4′−テトラカルボキシジフェニルスルホン、
2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン、
2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、
5,5′−ビス(トリフルオロメチル)−3,3′,4,4′−テトラカルボキシビフェニル、
2,2′,5,5′−テトラキス(トリフルオロメチル)−3,3′,4,4′−テトラカルボキシビフェニル、
5,5′−ビス(トリフルオロメチル)−3,3′,4,4′−テトラカルボキシジフェニルエーテル、
5,5′−ビス(トリフルオロメチル)−3,3′,4,4′−テトラカルボキシベンゾフェノン、
ビス{(トリフルオロメチル)ジカルボキシフェノキシ}ベンゼン、
ビス{(トリフルオロメチル)ジカルボキシフェノキシ}(トリフルオロメチル)ベンゼン、
ビス(ジカルボキシフェノキシ)(トリフルオロメチル)ベンゼン、
ビス(ジカルボキシフェノキシ)ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、
ビス(ジカルボキシフェノキシ)テトラキス(トリフルオロメチル)ベンゼン、
3,4,9,10−テトラカルボキシペリレン、
2,2−ビス{4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル}プロパン、
ブタンテトラカルボン酸、
シクロペンタンテトラカルボン酸、
2,2−ビス{4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル}ヘキサフルオロプロパン、
ビス{(トリフルオロメチル)ジカルボキシフェノキシ}ビフェニル、
ビス{(トリフルオロメチル)ジカルボキシフェノキシ}ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル、
ビス{(トリフルオロメチル)ジカルボキシフェノキシ}ジフェニルエーテル、
ビス(ジカルボキシフェノキシ)ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル、
ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ジメチルシラン、
1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)テトラメチルジシロキサン、
ジフルオロピロメリット酸、
1,4−ビス(3,4−ジカルボキシトリフルオロフェノキシ)テトラフルオロベンゼン、
1,4−ビス(3,4−ジカルボキシトリフルオロフェノキシ)オクタフルオロビフェニル
等である。
【0020】
次に、ジアミンとしては、例えば以下のものが挙げられる。
【0021】
m−フェニレンジアミン、
2,4−ジアミノトルエン、
2,4−ジアミノキシレン、
2,4−ジアミノデュレン、
4−(1H,1H,11H−エイコサフルオロウンデカノキシ)−1,3−ジアミノベンゼン、
4−(1H,1H−パーフルオロ−1−ブタノキシ)−1,3−ジアミノベンゼン、
4−(1H,1H−パーフルオロ−1−ヘプタノキシ)−1,3−ジアミノベンゼン、
4−(1H,1H−パーフルオロ−1−オクタノキシ)−1,3−ジアミノベンゼン、
4−ペンタフルオロフェノキシ−1,3−ジアミノベンゼン、
4−(2,3,5,6−テトラフルオロフェノキシ)−1,3−ジアミノベンゼン、
4−(4−フルオロフェノキシ)−1,3−ジアミノベンゼン、
4−(1H,1H,2H,2H−パーフルオロ−1−ヘキサノキシ)−1,3−ジアミノベンゼン、
4−(1H,1H,2H,2H−パーフルオロ−1−ドデカノキシ)−1,3−ジアミノベンゼン、
p−フェニレンジアミン、
2,5−ジアミノトルエン、
2,3,5,6−テトラメチル−p−フェニレンジアミン、
2,5−ジアミノベンゾトリフルオライド、
ビス(トリフルオロメチル)フェニレンジアミン、
ジアミノテトラ(トリフルオロメチル)ベンゼン、
ジアミノ(ペンタフルオロエチル)ベンゼン、
2,5−ジアミノ(パーフルオロヘキシル)ベンゼン、
2,5−ジアミノ(パーフルオロブチル)ベンゼン、
ベンジジン、
2,2′−ジメチルベンジジン、
3,3′−ジメチルベンジジン、
3,3′−ジメトキシベンジジン、
2,2′−ジメトキシベンジジン、
3,3′,5,5′−テトラメチルベンジジン、
3,3′−ジアセチルベンジジン、
2,2′−ビス(トリフルオロメチル)−4,4′−ジアミノビフェニル、
オクタフルオロベンジジン、
3,3′−ビス(トリフルオロメチル)−4,4′−ジアミノビフェニル、
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メタン、
4,4′−ジアミノジフェニルスルホン、
2,2−ビス(p−アミノフェニル)プロパン、
3,3′−ジメチル−4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、
3,3′−ジメチル−4,4′−ジアミノジフェニルメタン、
1,2−ビス(アニリノ)エタン、
2,2−ビス(p−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、
1,3−ビス(アニリノ)ヘキサフルオロプロパン、
1,4−ビス(アニリノ)オクタフルオロブタン、
1,5−ビス(アニリノ)デカフルオロペンタン、
1,7−ビス(アニリノ)テトラデカフルオロヘプタン、
2,2′−ビス(トリフルオロメチル)−4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、
3,3′−ビス(トリフルオロメチル)−4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、
3,3′−5,5′−テトラキス(トリフルオロメチル)−4,4′−ジアミノフェニルエーテル、
3,3′−ビス(トリフルオロメチル)−4,4′−ジアミノベンゾフェノン、
4,4′′−ジアミノ−p−テルフェニル、
1,4−ビス(p−アミノフェニル)ベンゼン、
p−ビス(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェノキシ)ベンゼン、
ビス(アミノフェノキシ)ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、
ビス(アミノフェノキシ)テトラキス(トリフルオロメチル)ベンゼン、
4,4′′′−ジアミノ−p−クオーターフェニル、
4,4′−ビス(p−アミノフェノキシ)ビフェニル、
2,2−ビス{4−(p−アミノフェノキシ)フェニル}プロパン、
4,4′−ビス(3−アミノフェノキシフェニル)ジフェニルスルホン、
2,2−ビス{4−(4−アミノフェノキシ)フェニル}ヘキサフルオロプロパン、
2,2−ビス{4−(3−アミノフェノキシ)フェニル}ヘキサフルオロプロパン、
2,2−ビス{4−(2−アミノフェノキシ)フェニル}ヘキサフルオロプロパン、
2,2−ビス{4−(4−アミノフェノキシ)−3,5−ジメチルフェニル}ヘキサフルオロプロパン、
2,2−ビス{4−(4−アミノフェノキシ)−3,5−ジトリフルオロメチルフェニル}ヘキサフルオロプロパン、
4,4′−ビス(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェノキシ)ビフェニル、
4,4′−ビス(4−アミノ−3−トリフルオロメチルフェノキシ)ビフェニル、
4,4′−ビス(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェノキシ)ジフェニルスルホン、
4,4′−ビス(3−アミノ−5−トリフルオロメチルフェノキシ)ジフェニルスルホン、
2,2−ビス{4−(4−アミノ−3−トリフルオロメチルフェノキシ)フェニル}ヘキサフルオロプロパン、
ビス{(トリフルオロメチル)アミノフェノキシ}ビフェニル、
ビス[{(トリフルオロメチル)アミノフェノキシ}フェニル]ヘキサフルオロプロパン、
ジアミノアントラキノン、
1,5−ジアミノナフタレン、
2,6−ジアミノナフタン、
ビス[{2−(アミノフェノキシ)フェニル}ヘキサフルオロイソプロピル]ベンゼン、
ビス(2,3,5,6−テトラフルオロ−4−アミノフェニル)エーテル、
ビス(2,3,5,6−テトラフルオロ−4−アミノフェニル)スルフィド、
1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、
1,4−ビス(3−アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼン、
ビス(4−アミノフェニル)ジエチルシラン、
1,3−ジアミノテトラフルオロベンゼン、
1,4−ジアミノテトラフルオロベンゼン、
4,4′−ビス(テトラフルオロアミノフェノキシ)オクタフルオロビフェニル
等がある。
【0022】
高屈折率層、低屈折率層の厚さおよび層数は、作製しようとする誘電体多層膜フィルタの仕様、例えばどの波長を通し、どの波長をカットするのか、その時の消光比はどの程度であるか、等に依存する。
【0023】
本発明の誘電体多層膜フィルタの製造方法は、高屈折率層および高分子材料からなる低屈折率層を交互に積層する工程を含む。高屈折率層の形成には、例えば二酸化チタンまたは五酸化タンタルを材料とするとき、イオンアシスト蒸着法、スパッタ法のような種々の慣用の無機薄膜形成法を用いることができる。一方、高分子材料の低屈折率層の形成には、材料となる高分子の溶液をスピンコートなどの方法で塗布し、加熱乾燥する方法、蒸着重合法などが使用できる。膜厚制御性に優れた蒸着重合法が好適である。
【0024】
本発明の誘電体多層膜フィルタの製造には、次に示す製造装置を使用することができる。すなわち、この製造装置は、真空室内において、それぞれ独立した低屈折率膜材料の蒸発源および高屈折率膜材料の蒸発源を備え、各々の蒸発源は基板と対向して位置している。低屈折率層をポリイミド膜にするとき、蒸発源には、ポリイミド膜の各原料モノマーを別々に充填させる。
【0025】
以下の実施例は、本発明の誘電体多層膜フィルタの製造を例示するものであり、限定するものではない。
【0026】
(実施例1)
この実施例は、誘電体多層膜フィルタの低屈折率層膜がポリイミド膜、高屈折率層が二酸化チタン膜である場合を例示するものである。
【0027】
上述の多層膜形成装置を用い、まず表面が光学研磨された石英基板上に誘電体多層膜を形成した。具体的には、高屈折率膜材料の蒸発源に二酸化チタンを充填し、低屈折率膜材料の一方の蒸発源に2,(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物(以下、6FDAという)を、もう一方に2,2′−ビス(トリフルオロメチル)−4,4′−ジアミノビフェニル(以下、TFDBという)を充填した後排気した。続いて、各モノマーを充填させた2つの低屈折率膜材料の蒸発源のシャッターを開き、6FDAおよびTFDBを蒸着させた後シャッターを閉じ、基板上で重合およびイミド化させ、1層目のポリイミド膜を形成した。次いで、二酸化チタン蒸発源から二酸化チタンを蒸発させ、ポリイミド膜上に二酸化チタン膜を形成した。この工程を繰り返し、全部で30層の誘電体多層膜を形成した。なお、この誘電体多層膜フィルタは、波長1.3μmの光を透過し、波長1.55μmの光を透過させない機能を持つフィルタである。
【0028】
次に、得られた石英基板上の誘電体多層膜に、カッターを用いて長さ2mm、幅2mmの碁盤目状の切り目を入れ、これを石英基板上から剥離することにより、長さ2mm、幅2mm、厚さ10μmの誘電体多層膜フィルタを得た。
【0029】
得られた誘電体多層膜フィルタについて、波長1.3μmの過剰損失を測定したところ0.1dBであり、また波長1.55μmの透過損失を測定したところ40dBであった。また、この誘電体多層膜フィルタを石英光導波路に形成した15μmの溝に挿入し、接着剤で固定した光部品を作製し、誘電体多層膜フィルタを挿入した時に生じる過剰損失を測定した結果、その値は0.3dBであった。誘電体多層膜フィルタを石英光導波路の溝に挿入した時、破損は全く起こらず、取り扱い性は、ポリイミド基板誘電体多層膜フィルタと同様であった。試験の結果を以下表1に示す。
【0030】
(実施例2)
低屈折率層の重合材料としてピロメリット酸二無水物(以下、PMDAという)およびTFDBを用いることを除いて、実施例1と同様に行った。得られた石英基板上の多層膜フィルタに切り目を入れ、これを石英基板上から剥離することにより、長さ2mm、幅2mm、厚さ10μmの誘電体多層膜フィルタを得た。フィルタは、取り扱い性に優れており、破損することなく石英光導波路の溝に挿入できた。同様にフィルタ特性を以下表1に示す。
【0031】
(実施例3)
低屈折率層の重合材料としてPMDAおよびTFDB、および高屈折率層の無機材料として五酸化タンタルを用いることを除いて、実施例1と同様に実施した。得られた石英基板上の多層膜フィルタに切り目を入れ、これを石英基板上から剥離することにより、長さ2mm、幅2mm、厚さ10μmの誘電体多層膜フィルタを得た。フィルタは、取り扱い性に優れており、破損することなく石英光導波路の溝に挿入できた。同様にフィルタ特性を以下表1に示す。
【0032】
(比較例1〜2)
支持基板としてポリイミド(比較例1)およびガラス(比較例2)を用い、低屈折率層を二酸化ケイ素で、および高屈折率層を二酸化チタンで構成した、フィルタ膜厚全体が20μmの誘電体多層膜フィルタを実施例1と同様にして製造した。同様に、得られたフィルタの特性を表1に示す。
【0033】
【表1】

Figure 0003600732
【0034】
表1からも分かるように、本発明の支持基板を持たない誘電体多層膜フィルタは、透過損失を比較例1および2と同じにした場合においても、過剰損失が0.5である比較例1および2に対して過剰損失が0.3と優れた効果を示している。また、本発明の誘電体多層膜フィルタは、実際に15μmの溝を形成した光導波路に挿入しても破損することはなかった。
【0035】
【発明の効果】
本発明によれば支持基板を必要としない誘電体多層膜フィルタが実現できるため、従来の基板を用いた誘電体多層膜フィルタと比較して薄型化が可能となり、光導波路等に挿入した際の過剰損失を低減できるという効果がある。
【0036】
また、この誘電体多層膜フィルタの製造において、基板上の第1層目をポリイミド膜とすることにより、多層構造体形成後、これを容易に剥離することができ、かつ多量の生産も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の誘電体多層膜フィルタの製造方法を工程順に示す断面図である。
【符号の説明】
1 低屈折率層
2 高屈折率層
3 誘電体多層膜フィルタ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a thinned dielectric multilayer filter used in an optical communication system or the like.
[0002]
[Prior art]
In an optical communication system, various optical elements and optical components are used. For example, an optical component is used in which a thin dielectric multilayer filter is inserted into an optical element having a minute gap formed in the optical path. This dielectric multilayer filter is required to be thin in order to reduce excess loss generated when the dielectric multilayer filter is inserted. For example, by setting the minute gap in the optical path to several tens of μm or less (the thickness of the dielectric multilayer filter is less than that), the excess loss can be suppressed to about 0.5 dB.
[0003]
Achieving this thinness in a conventional glass substrate dielectric multilayer filter requires extremely difficult work because the glass substrate is very brittle, and the yield is not good. Therefore, realization of a dielectric multilayer filter which is easy to handle has been desired.
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-211203 discloses a dielectric multilayer filter in which a substrate is a fluorinated polyimide film. By using the present invention, it is possible to manufacture a dielectric multilayer filter having a thickness of more than 10 μm with good yield. However, in order to further reduce excess loss, a thinner filter may be required as a dielectric multilayer filter. On the other hand, a high-performance multilayer filter has been required, and in some cases, the required performance cannot be satisfied unless the number of layers is close to 100 layers. As the number of layers increases, the thickness of the dielectric multilayer film increases, and the demand for thinning cannot be satisfied. Thus, a thinner dielectric multilayer filter is desired.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a dielectric multilayer filter which is thinner than a conventional dielectric multilayer filter.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies on the configuration of a dielectric multilayer filter in order to achieve the above-described object, and as a result, have found that the objective can be achieved with a dielectric multilayer filter having a new configuration. Reached.
[0010]
The method for manufacturing a dielectric multilayer filter according to the present invention includes :
(A) forming a low refractive index film by polymerizing a polymer material on a substrate by vacuum vapor deposition;
(B) forming a high refractive index film on the low refractive index film;
(C) a step of alternately repeating the steps (a) and (b) to form a multilayer structure;
And (d), characterized in that it comprises a step of peeling the multilayer structure from the substrate.
[0011]
In the above-described manufacturing method, the polymer material is preferably polyimide.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In a conventional dielectric multilayer filter, an inorganic material is used for both a low refractive index layer and a high refractive index layer. Therefore, only a dielectric multilayer filter is very brittle, and a support substrate is required. However, this support substrate merely provides mechanical strength, is not essential as a dielectric multilayer film, and there is no problem in the performance of the filter even without the support substrate.
[0014]
In the present invention, by using a polymer material having mechanical strength for the low refractive index layer, the multilayer film filter can have sufficient mechanical strength without requiring a support substrate. As a result, the thickness of the dielectric multilayer filter can be reduced.
[0015]
The method for manufacturing the dielectric multilayer filter of the present invention is shown in FIG. 1 and outlined below.
[0016]
FIG. 1 is a diagram showing a method of manufacturing a dielectric multilayer filter 3 according to the present invention in the order of steps . FIG. 1A shows a structure in which a low refractive index layer 1 is laminated on a substrate 4, FIG. 1B shows a structure in which a high refractive index layer 2 is laminated next, and FIG. After the steps (a) and (b) are alternately repeated, the substrate 4 is peeled off to form the multilayer filter 3 (when the number of layers is 30). In the multilayer filter 3, the low-refractive-index layers 1 and the high-refractive-index layers 2 formed of a polymer material are alternately laminated.
[0017]
The high refractive index layer of the present invention preferably has a large refractive index, and particularly preferably a material having a refractive index of more than 2.0. Specifically, titanium dioxide, tantalum pentoxide, or the like is suitable. As the low refractive index layer, various polymer materials can be used, but polymer materials usually used for optics, such as polymethyl methacrylate, polycarbonate, silicone resin, and epoxy resin, are preferable.
[0018]
Considering the manufacturing process of the high refractive index layer and the use of the dielectric multilayer filter for various optical components and optical devices, heat resistance becomes very important. Therefore, polyimide having excellent heat resistance is more preferable. Among the polyimides, a fluorinated polyimide having excellent light transmittance is most preferable. The polyimide used in the present invention can be produced, for example, from the following tetracarboxylic acid anhydrides and diamines. However, it is not limited to these.
[0019]
First, the following are mentioned as tetracarboxylic acid. That is,
(Trifluoromethyl) pyromellitic acid,
Di (trifluoromethyl) pyromellitic acid,
Di (heptafluoropropyl) pyromellitic acid,
Pentafluoroethyl pyromellitic acid,
Bis {3,5-di (trifluoromethyl) phenoxy} pyromellitic acid,
2,3,3 ', 4'-biphenyltetracarboxylic acid,
3,3 ', 4,4'-tetracarboxydiphenyl ether,
2,3 ', 3,4'-tetracarboxydiphenyl ether,
3,3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid,
2,3,6,7-tetracarboxynaphthalene,
1,4,5,7-tetracarboxynaphthalene,
1,4,5,6-tetracarboxynaphthalene,
3,3 ', 4,4'-tetracarboxydiphenylmethane,
3,3 ', 4,4'-tetracarboxydiphenyl sulfone,
2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane,
2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane,
5,5'-bis (trifluoromethyl) -3,3 ', 4,4'-tetracarboxybiphenyl,
2,2 ', 5,5'-tetrakis (trifluoromethyl) -3,3', 4,4'-tetracarboxybiphenyl,
5,5'-bis (trifluoromethyl) -3,3 ', 4,4'-tetracarboxydiphenyl ether,
5,5'-bis (trifluoromethyl) -3,3 ', 4,4'-tetracarboxybenzophenone,
Bis {(trifluoromethyl) dicarboxyphenoxy} benzene,
Bis {(trifluoromethyl) dicarboxyphenoxy} (trifluoromethyl) benzene,
Bis (dicarboxyphenoxy) (trifluoromethyl) benzene,
Bis (dicarboxyphenoxy) bis (trifluoromethyl) benzene,
Bis (dicarboxyphenoxy) tetrakis (trifluoromethyl) benzene,
3,4,9,10-tetracarboxyperylene,
2,2-bis {4- (3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl} propane,
Butanetetracarboxylic acid,
Cyclopentanetetracarboxylic acid,
2,2-bis {4- (3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl} hexafluoropropane,
Bis {(trifluoromethyl) dicarboxyphenoxy} biphenyl,
Bis {(trifluoromethyl) dicarboxyphenoxy} bis (trifluoromethyl) biphenyl,
Bis (trifluoromethyl) dicarboxyphenoxy diphenyl ether,
Bis (dicarboxyphenoxy) bis (trifluoromethyl) biphenyl,
Bis (3,4-dicarboxyphenyl) dimethylsilane,
1,3-bis (3,4-dicarboxyphenyl) tetramethyldisiloxane,
Difluoropyromellitic acid,
1,4-bis (3,4-dicarboxytrifluorophenoxy) tetrafluorobenzene,
1,4-bis (3,4-dicarboxytrifluorophenoxy) octafluorobiphenyl and the like.
[0020]
Next, examples of the diamine include the following.
[0021]
m-phenylenediamine,
2,4-diaminotoluene,
2,4-diaminoxylene,
2,4-diaminodulene,
4- (1H, 1H, 11H-eicosafluoroundecanooxy) -1,3-diaminobenzene,
4- (1H, 1H-perfluoro-1-butanoxy) -1,3-diaminobenzene,
4- (1H, 1H-perfluoro-1-heptanoxy) -1,3-diaminobenzene,
4- (1H, 1H-perfluoro-1-octanoxy) -1,3-diaminobenzene,
4-pentafluorophenoxy-1,3-diaminobenzene,
4- (2,3,5,6-tetrafluorophenoxy) -1,3-diaminobenzene,
4- (4-fluorophenoxy) -1,3-diaminobenzene,
4- (1H, 1H, 2H, 2H-perfluoro-1-hexanoxy) -1,3-diaminobenzene,
4- (1H, 1H, 2H, 2H-perfluoro-1-dodecanoxy) -1,3-diaminobenzene,
p-phenylenediamine,
2,5-diaminotoluene,
2,3,5,6-tetramethyl-p-phenylenediamine,
2,5-diaminobenzotrifluoride,
Bis (trifluoromethyl) phenylenediamine,
Diaminotetra (trifluoromethyl) benzene,
Diamino (pentafluoroethyl) benzene,
2,5-diamino (perfluorohexyl) benzene,
2,5-diamino (perfluorobutyl) benzene,
Benzidine,
2,2'-dimethylbenzidine,
3,3'-dimethylbenzidine,
3,3'-dimethoxybenzidine,
2,2'-dimethoxybenzidine,
3,3 ', 5,5'-tetramethylbenzidine,
3,3'-diacetylbenzidine,
2,2'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminobiphenyl,
Octafluorobenzidine,
3,3'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminobiphenyl,
4,4'-diaminodiphenyl ether,
4,4'-diaminodiphenylmethane,
4,4'-diaminodiphenyl sulfone,
2,2-bis (p-aminophenyl) propane,
3,3'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenyl ether,
3,3'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane,
1,2-bis (anilino) ethane,
2,2-bis (p-aminophenyl) hexafluoropropane,
1,3-bis (anilino) hexafluoropropane,
1,4-bis (anilino) octafluorobutane,
1,5-bis (anilino) decafluoropentane,
1,7-bis (anilino) tetradecafluoroheptane,
2,2'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminodiphenyl ether,
3,3'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminodiphenyl ether,
3,3'-5,5'-tetrakis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminophenyl ether,
3,3'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminobenzophenone,
4,4 ''-diamino-p-terphenyl,
1,4-bis (p-aminophenyl) benzene,
p-bis (4-amino-2-trifluoromethylphenoxy) benzene,
Bis (aminophenoxy) bis (trifluoromethyl) benzene,
Bis (aminophenoxy) tetrakis (trifluoromethyl) benzene,
4,4 ′ ″-diamino-p-quarterphenyl,
4,4'-bis (p-aminophenoxy) biphenyl,
2,2-bis {4- (p-aminophenoxy) phenyl} propane,
4,4'-bis (3-aminophenoxyphenyl) diphenyl sulfone,
2,2-bis {4- (4-aminophenoxy) phenyl} hexafluoropropane,
2,2-bis {4- (3-aminophenoxy) phenyl} hexafluoropropane,
2,2-bis {4- (2-aminophenoxy) phenyl} hexafluoropropane,
2,2-bis {4- (4-aminophenoxy) -3,5-dimethylphenyl} hexafluoropropane,
2,2-bis {4- (4-aminophenoxy) -3,5-ditrifluoromethylphenyl} hexafluoropropane,
4,4'-bis (4-amino-2-trifluoromethylphenoxy) biphenyl,
4,4'-bis (4-amino-3-trifluoromethylphenoxy) biphenyl,
4,4'-bis (4-amino-2-trifluoromethylphenoxy) diphenyl sulfone,
4,4'-bis (3-amino-5-trifluoromethylphenoxy) diphenyl sulfone,
2,2-bis {4- (4-amino-3-trifluoromethylphenoxy) phenyl} hexafluoropropane,
Bis {(trifluoromethyl) aminophenoxy} biphenyl,
Bis [{(trifluoromethyl) aminophenoxy} phenyl] hexafluoropropane,
Diaminoanthraquinone,
1,5-diaminonaphthalene,
2,6-diaminonaphtan,
Bis [{2- (aminophenoxy) phenyl} hexafluoroisopropyl] benzene,
Bis (2,3,5,6-tetrafluoro-4-aminophenyl) ether,
Bis (2,3,5,6-tetrafluoro-4-aminophenyl) sulfide,
1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane,
1,4-bis (3-aminopropyldimethylsilyl) benzene,
Bis (4-aminophenyl) diethylsilane,
1,3-diaminotetrafluorobenzene,
1,4-diaminotetrafluorobenzene,
4,4'-bis (tetrafluoroaminophenoxy) octafluorobiphenyl and the like.
[0022]
The thickness and number of the high refractive index layer and the low refractive index layer are determined by the specifications of the dielectric multilayer filter to be manufactured, for example, what wavelengths are passed and which wavelengths are cut, and the extinction ratio at that time. It depends on whether or not.
[0023]
The method for manufacturing a dielectric multilayer filter according to the present invention includes a step of alternately stacking high refractive index layers and low refractive index layers made of a polymer material. When a high refractive index layer is formed, for example, when titanium dioxide or tantalum pentoxide is used as a material, various conventional inorganic thin film forming methods such as an ion assisted vapor deposition method and a sputtering method can be used. On the other hand, for forming a low refractive index layer of a polymer material, a method of applying a solution of a polymer to be a material by a method such as spin coating and drying by heating, a vapor deposition polymerization method, and the like can be used. A vapor deposition polymerization method excellent in film thickness controllability is preferred.
[0024]
The following manufacturing apparatus can be used for manufacturing the dielectric multilayer filter of the present invention. That is, the manufacturing apparatus includes independent evaporation sources for the low-refractive-index film material and the high-refractive-index film material in the vacuum chamber, and each of the evaporation sources is located to face the substrate. When a polyimide film is used as the low refractive index layer, the raw material monomers of the polyimide film are separately filled in the evaporation source.
[0025]
The following examples illustrate, but do not limit, the manufacture of the dielectric multilayer filter of the present invention.
[0026]
(Example 1)
This embodiment exemplifies a case where the low refractive index layer of the dielectric multilayer filter is a polyimide film and the high refractive index layer is a titanium dioxide film.
[0027]
First, a dielectric multilayer film was formed on a quartz substrate whose surface was optically polished using the above-described multilayer film forming apparatus. Specifically, titanium dioxide is filled in the evaporation source of the high-refractive-index film material, and 2, (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride (hereinafter, referred to as one of the evaporation sources of the low-refractive-index film material). , 6FDA) and the other was filled with 2,2'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminobiphenyl (hereinafter referred to as TFDB) and then evacuated. Subsequently, the shutters of the evaporation sources of the two low-refractive-index film materials filled with the respective monomers are opened, the shutter is closed after depositing 6FDA and TFDB, and the polymerization and imidization are performed on the substrate, and the polyimide of the first layer is formed. A film was formed. Next, titanium dioxide was evaporated from a titanium dioxide evaporation source to form a titanium dioxide film on the polyimide film. This process was repeated to form a total of 30 dielectric multilayer films. The dielectric multilayer filter has a function of transmitting light having a wavelength of 1.3 μm and not transmitting light having a wavelength of 1.55 μm.
[0028]
Next, a 2 mm-long, 2 mm-wide grid-shaped cut is made in the obtained dielectric multilayer film on the quartz substrate by using a cutter, and this is peeled off from the quartz substrate to obtain a 2 mm-long cut. A dielectric multilayer filter having a width of 2 mm and a thickness of 10 μm was obtained.
[0029]
With respect to the obtained dielectric multilayer filter, the excess loss at a wavelength of 1.3 μm was measured to be 0.1 dB, and the transmission loss at a wavelength of 1.55 μm was measured to be 40 dB. Further, the dielectric multilayer filter was inserted into a 15 μm groove formed in a quartz optical waveguide, an optical component was fixed with an adhesive, and the excess loss generated when the dielectric multilayer filter was inserted was measured. Its value was 0.3 dB. When the dielectric multilayer filter was inserted into the groove of the quartz optical waveguide, no breakage occurred, and the handling was the same as that of the polyimide substrate dielectric multilayer filter. The test results are shown in Table 1 below.
[0030]
(Example 2)
The procedure was performed in the same manner as in Example 1 except that pyromellitic dianhydride (hereinafter, referred to as PMDA) and TFDB were used as the polymer materials for the low refractive index layer. A cut was made in the obtained multilayer filter on the quartz substrate, and this was peeled off from the quartz substrate to obtain a dielectric multilayer filter having a length of 2 mm, a width of 2 mm, and a thickness of 10 μm. The filter was excellent in handleability and could be inserted into the groove of the quartz optical waveguide without breakage. Similarly, the filter characteristics are shown in Table 1 below.
[0031]
(Example 3)
The procedure was performed in the same manner as in Example 1 except that PMDA and TFDB were used as the polymer materials of the low refractive index layer and tantalum pentoxide was used as the inorganic material of the high refractive index layer. A cut was made in the obtained multilayer filter on the quartz substrate, and this was peeled off from the quartz substrate to obtain a dielectric multilayer filter having a length of 2 mm, a width of 2 mm, and a thickness of 10 μm. The filter was excellent in handleability and could be inserted into the groove of the quartz optical waveguide without breakage. Similarly, the filter characteristics are shown in Table 1 below.
[0032]
(Comparative Examples 1-2)
Dielectric multilayer having a total filter thickness of 20 μm in which polyimide (Comparative Example 1) and glass (Comparative Example 2) are used as the supporting substrate, the low refractive index layer is made of silicon dioxide, and the high refractive index layer is made of titanium dioxide. A membrane filter was manufactured in the same manner as in Example 1. Similarly, Table 1 shows the characteristics of the obtained filter.
[0033]
[Table 1]
Figure 0003600732
[0034]
As can be seen from Table 1, the dielectric multilayer filter having no supporting substrate of the present invention has an excess loss of 0.5 even when the transmission loss is the same as that of Comparative Examples 1 and 2. The excess loss is 0.3, which is an excellent effect with respect to and 2. Further, the dielectric multilayer filter of the present invention did not break even when it was actually inserted into an optical waveguide having a groove of 15 μm.
[0035]
【The invention's effect】
According to the present invention, since a dielectric multilayer filter that does not require a supporting substrate can be realized, it is possible to reduce the thickness compared to a dielectric multilayer filter using a conventional substrate, and it is possible to reduce the thickness when inserted into an optical waveguide or the like. There is an effect that excess loss can be reduced.
[0036]
In the production of this dielectric multilayer filter, the first layer on the substrate is made of a polyimide film, so that it can be easily peeled off after the formation of the multilayer structure, and mass production is possible. Become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view illustrating a method for manufacturing a dielectric multilayer filter according to the present invention in the order of steps.
[Explanation of symbols]
1 low refractive index layer 2 high refractive index layer 3 dielectric multilayer filter

Claims (2)

(a)高分子材料を基板上に真空蒸着重合させ低屈折率膜を形成する工程、
(b)前記低屈折率膜上に高屈折率膜を形成する工程、
(c)(a)および(b)の工程を交互に繰り返し、多層構造体を形成する工程、
(d)基板上から前記多層構造体を剥離する工程
を具えることを特徴とする誘電体多層膜フィルタの製造方法。
(A) forming a low refractive index film by polymerizing a polymer material on a substrate by vacuum vapor deposition;
(B) forming a high refractive index film on the low refractive index film;
(C) a step of alternately repeating the steps (a) and (b) to form a multilayer structure;
(D) A method of manufacturing a dielectric multilayer filter, comprising a step of peeling the multilayer structure from a substrate.
前記高分子材料が、ポリイミドであることを特徴とする請求項1に記載の誘電体多層膜フィルタの製造方法。The method for manufacturing a dielectric multilayer filter according to claim 1, wherein the polymer material is polyimide.
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