JPH10148729A

JPH10148729A - 高分子光導波路コア部のリッジ・パターン形成方法

Info

Publication number: JPH10148729A
Application number: JP31095996A
Authority: JP
Inventors: Akira Tomaru; 暁都丸; Saburo Imamura; 三郎今村; Takashi Kurihara; 栗原　　隆; Shoichi Hayashida; 尚一林田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1996-11-21
Filing date: 1996-11-21
Publication date: 1998-06-02

Abstract

(57)【要約】【課題】簡易で量産性に優れ、光部品との接続が容易
に行える高分子光導波路コア部のリッジ・パターン形成
方法を提供する。【解決手段】この方法は、高分子光導波路を形成すべ
き部分に液だめプールを予め形成する工程と、該液だめ
プールに液状の感光性物質を注入する工程と、液だめプ
ールに注入された液状の感光性物質に対し、所定のリッ
ジ・パターンが形成されたマスクを通して光照射してパ
ターン潜像を形成する工程と、該パターン潜像形成後、
感光性物質の未照射部分を溶媒を用いて除去する工程と
を有し、さらに、溶媒による除去の工程で感光性物質の
残存した部分を光が導波するためのコア部とすることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般光学や微小光
学分野、光通信分野、および光情報処理分野で用いられ
る種々の光導波路、光集積回路、光配線板等に利用可能
で、かつ高分子材料を用いた光導波路に関するものであ
り、特に高分子光導波路コア部のリッジ・パターン形成
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、スピンコート法やディップ法等
によって高分子材料を薄膜化することは容易である。し
たがって、高分子材料は大面積の光導波路を作製するの
に好適な材料として従来から知られている。また、高分
子材料を用いる場合、成膜に際して高温での熱処理工程
を必要としないことから、石英等の無機ガラス材料を用
いる場合に比べて、半導体基板やプラスチック基板等、
高温での熱処理が困難な基板上に光導波路を作製できる
という利点がある。さらに、高分子の柔軟性や強靱性を
活かしたフレキシブルな光導波路の作製も可能である。
こうしたことから、光通信の分野で用いられる光集積回
路や、光情報処理の分野で用いられる光配線板等の光導
波路部品を、高分子材料を用いて大量・安価に製造でき
ることが期待されている。

【０００３】従来、光学分野に適用される高分子材料
は、耐熱性または耐湿性といった耐環境性の点で問題が
あるとされてきた。しかし、近年、ベンゼン環などの芳
香族基を含ませること、あるいは無機高分子を用いるこ
とで耐熱性を向上させた材料が報告されている（例え
ば、特開平３−４３４２３号）。このように、高分子材
料は、薄膜形成が容易なこと、および成膜に際して高温
処理を必要としないこと、さらに耐熱性や耐湿性といっ
た問題点も改善されつつあるという利点を備えているた
め、光導波路の作成に用いる試みがなされている。

【０００４】高分子材料からなる光導波路の作成方法と
しては、高分子材料の中にモノマーを含ませ、光照射に
よりモノマーと反応させ非照射部分との屈折率差を作る
フォトロッキングあるいは選択光重合法（黒川ら、アプ
ライドオプティックス１７巻６４６ページ、１９７８
年）、リソグラフィやエッチングなど半導体加工に用い
る方法の適用（今村ら、エレクトロニクスレター、２７
巻１３４２ページ、１９９１年）、感光性高分子あるい
はレジストを用いた方法（トレウェラら、ＳＰＩＥ１１
７７巻３７９ページ、１９８９年）がある。この中では
トレウェラの方法がもっとも簡易性が高く、量産性にも
優れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、高分子材料を
用いた従来の感光材料は、該高分子材料の持つ特性と固
体であるということから、厚膜にすればするほど、以下
のような問題点が生ずる。すなわち、紫外および可視領
域における散乱が大きく、光透過特性が劣化すること、
特に厚膜時のパタン信頼性が低下すること、硬化した際
に解像度が低下すること、作製する光導波路の損失にも
悪影響を与えること等の欠点を有する。また透明性に対
して材料の吸収損失等の低減が配慮されていないため、
光導波路損失も高いという欠点を有する。このため、当
該材料を用いて作製された光部品等の実用性が不十分な
面があった。また耐熱性をあげるためのベンゼン環など
の芳香族基を含む材料は、複屈折が大きいという別の欠
点も有している。これは、そのような材料を用いて高分
子薄膜を形成した場合、薄膜内で分子鎖、特にベンゼン
環などの芳香族基が配向して光学的異方性を発現するた
めである。このため、当該材料を用いて作製された光導
波路等は、偏波依存性を有しており、入射光の強度が一
定であったとしても、偏波面の変動によりその出力特性
が変動してしまう。そのため、特にシングルモード系の
光導波路として実際に用いる場合にそのような偏波依存
性が問題となる。このような偏波依存性を解消するため
には、偏光子等と組み合わせて用いることが必要とな
り、実際には光デバイスの構成がかなり複雑になるとい
う欠点がある。

【０００６】また高分子材料を用いて光導波路を作る場
合、凹凸があるとそれを乗り越える形になるために、光
導波路と光ファイバーあるいは発光素子、受光素子を直
接に接続することが不可能となる。そのため、各素子を
別々に作り、ブロックで位置合わせして接続するか、あ
るいは光導波路を先に作り、あとで位置合わせした後、
発光受光素子を組み込むなどの方策が必要となり、光部
品化の高コストを招く。

【０００７】したがって、本発明は上記事情を鑑みてな
されたもので、簡易なパタン形成能を有し、耐熱性及び
耐湿性に優れ、複屈折が小さく、加工性に優れた液状反
応性オリゴマーを用い、かつ簡易で量産性に優れ光部品
との接続が容易に行える高分子光導波路コア部のリッジ
・パターン形成方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】したがって、上記課題を
解決するために、本発明にもとづく高分子光導波路コア
部のリッジ・パターン形成方法は、高分子光導波路のコ
ア部に対応するリッジ・パターンを形成するための方法
であって、高分子光導波路を形成すべき部分に液だめプ
ールを予め形成する工程と、該液だめプールに液状の感
光性物質を注入する工程と、液だめプールに注入された
液状の感光性物質に対し、所定のリッジ・パターンが形
成されたマスクを通して光照射してパターン潜像を形成
する工程と、該パターン潜像形成後、感光性物質の未照
射部分を溶媒を用いて除去する工程とを有し、さらに、
溶媒による除去の工程で感光性物質の残存した部分を光
が導波するためのコア部とすることを特徴とする。

【０００９】好ましくは、液だめプールを予め形成する
工程の後に、液だめプールの両側に光ファイバーを設置
するための、例えばＶ溝または矩形溝のいずれかの形状
からなる溝部を形成する工程と、液だめプールに液状の
感光性物質を注入する工程の後に、液だめプールに注入
された液状の感光性物質と溝部に置かれた光ファイバー
との位置合わせを行う工程とをさらに有し、コア部を光
ファイバーのコア部と光接続する。あるいは、好ましく
は、液だめプールを予め形成する工程の後に、液だめプ
ールの所定の位置に微小光学素子を設置するための、例
えばＶ溝または矩形溝のいずれかの形状からなる溝部を
形成する工程と、液だめプールに液状の感光性物質を注
入する工程の後に、液だめプールにためた液状の感光性
物質とＶ溝あるいは矩形溝に置かれた微小光学素子との
位置合わせを行う工程とをさらに有し、コア部と微小光
学素子と光接続する方法としてもよい。後者の方法の場
合、微小光学素子は、レーザーダイオード（ＬＤ）、発
光ダイオード（ＬＥＤ）、受光ダイオード（ＰＤ）、フ
ィルター、レンズ、ミラー、回折光子、および偏光素子
からなる群から選択されるものが好ましい。

【００１０】上記のいずれかの方法において、液状の感
光性物質は、反応性オリゴマーと光重合開始剤とからな
るものとしてもよい。この場合、液状の反応性オリゴマ
ーが以下の一般式（１）ないし（５）のいずれかで表さ
れるオリゴマー化合物であることが好ましい。

【００１１】

【化１２】

【００１２】（式中、Ｒ₁，Ｒ₂はそれぞれ独立に水素
原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基または
トリフルオロメチル基を示し、Ｘ₁，Ｘ₂，Ｘ₃はアル
キル基、アルキルエーテル基、芳香環を含んでおり、か
つ少なくとも一個のＯＨ基を含む連結基を表わし、Ｙは
重合活性基、

【００１３】

【化１３】

【００１４】または

【００１５】

【化１４】

【００１６】で示される。）

【００１７】

【化１５】

【００１８】（式中、Ｘは水素原子、重水素原子、ハロ
ゲン原子、アルキル基、アルコシキ基を表し、ｍは１〜
４の整数を表す。Ｚは下記式（Ｉ）または（II）に示さ
れるエポキシ基であり、

【００１９】

【化１６】

【００２０】

【化１７】

【００２１】式中、ｘ，ｙは各ユニットの存在割合を示
し、ｙはｘよりも小さく０であってもよい）

【００２２】

【化１８】

【００２３】（式中、Ｘは水素原子、重水素原子、ハロ
ゲン原子、アルキル基、アルコキシ基を表し、ｍは１〜
４の整数を表す。ｘ，ｙは各ユニットの存在割合を示
し、ｘ，ｙともに０であることはない。Ｒ₁，Ｒ₂は、
メチル基、エチル基、イソプロピル基を表し、Ｒ₁とＲ
₂が相等しくてもよい）

【００２４】

【化１９】

【００２５】（式中、Ｘは水素原子、重水素原子、ハロ
ゲン原子、アルキル基、アルコキシ基を表し、ｍは１〜
４の整数を表す。ｘ，ｙは各ユニットの存在割合を示
し、ｘ，ｙともに０であることはない。Ｒは、メチル
基、エチル基、イソプロピル基を表す）

【００２６】

【化２０】

【００２７】（式中、Ｒ₁，Ｒ₂はそれぞれ独立に水素
原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基または
トリフロオロメチル基を示し、Ｘ₁，Ｘ₂，Ｘ₃はアル
キル基、アルキルエーテル基、芳香環を含んでおり連結
基を表わし、Ｙは重合活性基

【００２８】

【化２１】

【００２９】

【化２２】

【００３０】を示す。）ここで、本発明に適用される感光性物質が液状の反応性
オリゴマーであることの利点をまとめて記す。

【００３１】（１）光硬化する前の状態が液体であり、
均一性を高くできるので、紫外、可視域の光透過特性に
優れ、光照射により硬化する膜が厚くなっても十分な解
像度を有する。

【００３２】（２）光硬化する前の状態が液体であるた
め、凹凸を有する部分があっても平坦化が可能で、くま
なく浸透し、さまざまな形状に対応した膜形成が容易と
なる。

【００３３】（３）オリゴマーがランダムに連結され硬
化するため、硬化した際の材料の複屈折性を小さくする
ことが可能である。

【００３４】

【発明の実施の形態例】以下、本発明の高分子光導波路
を実施の形態例にもとづいて詳細に説明する。

【００３５】本発明のエポキシ系オリゴマー材料の高分
子化は、一般式（１），（２）で表される成分中に含ま
れるエポキシ基間の光による結合によって架橋すること
で行われる。架橋反応を効率よく十分に起こさせるため
には、光重合開始剤を添加することが望ましい。光重合
開始剤としては、一般に光重合開始剤として用いられて
いるものであればよく、スルフォニウム塩、オスミウム
塩等の光カチオン重合開始剤が代表的なものとしてあげ
られる。

【００３６】また本発明のシリコーン系オリゴマー材料
の高分子化は、感光剤とオリゴマーの反応による場合も
含まれる。感光剤としては、アジドピレンなどのアジド
化合物、４，４′−ジアジドベンザルアセトン、２，６
−ジー（４′−アジドベンザル）シクロヘキサノン、
２，６−ジ−（４′−アジドベンザル）−４−メチルシ
クロヘキサノンなどのビスアジド化合物、ジアゾ化合物
が代表的なものである。

【００３７】また本発明のアクリル系オリゴマー材料の
高分子化は、感光剤とオリゴマーの反応による。感光剤
としては、ジフェニルトリケトンベンゾイン、ベンゾイ
ンメチルエーテル、ベンゾフェノン、アセトフェノン、
ジアセチル等のカルボニル化合物や過酸化ベンゾイルな
どの過酸化物、アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ
化合物、アジドピレンなどのアジド化合物、４，４′−
ジアゾドベンザルアセトン、２，６−ジ−（４′−アジ
ドベンザル）シクロヘキサノン、２，６−ジ−（４′−
アジドベンザル）−４−メチルシクロヘキサノンなどの
ビスアジド化合物、ジアゾ化合物が代表的なものであ
る。

【００３８】本発明に従って、した反応性オリゴマー材
料を用いて光導波路を作製する場合、その工程は以下の
ように行うことができる。すなわち、オリゴマーを基板
あるいはクラッド上に塗布、あるいは液ダメに入れ、位
置合わせして、マスクを通して光照射し、照射していな
い部分を溶媒で溶解除去することにより光導波路リッジ
・パターンを形成する。こうして作製された光導波路
は、耐溶剤性に優れ、また高分子化する時に配向がない
ため複屈折を低減でき、そのために偏波依存性が小さ
く、かつ低導波損失で、耐熱性、耐湿性に優れている。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例によりさら
に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定さ
れるものではない。

【００４０】＜実施例１＞図１は、本発明にもとづく高
分子光導波路パターン形成方法の一例の各工程を説明す
るための模式図である。

【００４１】まずはじめに、以下に示した構造式（１）
を有する液状のエポキシオリゴマーと光重合開始剤２重
量％とを含む溶液１０を調製した。

【００４２】

【化２３】

【００４３】（式中、ｎ＝１，２、または３）つぎに、
図１（ａ）に示した深さ４０μｍ×幅５０ｍｍ×長さ５
０ｍｍの液だめ１１を有する厚さ１００μｍのエポキシ
樹脂１２ａが基板１２ｂ上に形成されたプラットフォー
ム１２を用意した。このエポキシ樹脂１２ａの屈折率は
波長０．８５μｍで１．５２であった。

【００４４】このプラットフォーム１２の液だめ１１に
この溶液１０を注入した（図１（ａ））。溶液注入後、
プラットフォーム１２上に図１（ｂ）に示したような光
導波路パターンを有するマスク１３を介して紫外線（Ｕ
Ｖ）光１４を照射した（図１（ｃ））。この際、ＵＶ光
照射量は２０００ｍＪ／ｃｍ²であった。その後、この
試料をイソプロパノール溶液で現像したところ、マスク
１３のスリットパターン１３ａに従い、光照射部のみ液
状のエポキシオリゴマーが硬化し、図１（ｄ）に示すよ
うな形状のリッジ・パターン１５が作製できた。硬化後
の屈折率は波長０．８５μｍで１．５３５であった。そ
の後、このリッジ・パターン１５に光硬化時の屈折率が
波長０．８５μｍで１．５２になるように調整されたエ
ポキシ樹脂を塗布して硬化し、光導波路を作製した。こ
の操作により屈折率１．５２のエポキシ樹脂からなるク
ラッド１６、１．５３５の屈折率のＵＶ硬化エポキシ樹
脂からなるコア部１７を有するマルチモードチャンネル
光導波路１８（深さ４０μｍ幅４０μｍ）が作製できた
（図１（ｅ）参照）。この光導波路をダイシングソーに
よって５ｃｍの長さに切り出し、挿入損失を測定したと
ころ、波長０．８５μｍで１ｄＢ以下、１．３μｍで
１．５ｄＢ以下、波長１．５５μｍで３．０ｄＢ以下で
あった。また、挿入損失の偏波依存性は波長１．３μｍ
でも波長１．５５μｍでも０．１ｄＢ以下でもあった。
さらに、この光導波路の損失は７５℃／９０％ＲＨの条
件下においても１箇月以上変動しなかった。

【００４５】＜実施例２＞実施例１と同様な方法により
液状のエポキシオリゴマーを用い、深さ８μｍ×幅５０
ｍｍ×長さ５０ｍｍの液だめ１１を利用してシングルモ
ード用のチャンネル光導波路（深さ８μｍ、幅８μｍ、
Δｎ０．３％）を作製した。この光導波路をダイシング
ソーによって５ｃｍの長さに切り出し、挿入損失を測定
したところ、１．３μｍで１．５ｄＢ以下、波長１．５
５μｍで３．０ｄＢ以下であった。また、挿入損失の偏
波依存性は波長１．３μｍでも波長１．５５μｍでも
０．１ｄＢ以下であった。さらに、この光導波路の損失
は７５℃／９０％ＲＨの条件下においても１箇月以上変
動しなかった。

【００４６】＜実施例３＞実施例１と同様な方法によ
り、以下の構造式（２）（分子量２，０００）で表され
る液状シリコーンエポキシオリゴマーと光重合開始剤２
重量％を調整した溶液を用い、シングルモード用のチャ
ンネル光導波路（深さ８μｍ、幅８μｍ、Δｎ０．３
％）を作製した。この光導波路をダイシングソーによっ
て５ｃｍの長さに切り出し、挿入損失を測定したとこ
ろ、１．３μｍで１．０ｄＢ以下、波長１．５５μｍで
１．５ｄＢ以下であった。また、挿入損失の偏波依存性
は波長１．３μｍでも波長１．５５μｍでも０．１ｄＢ
以下であった。さらに、この光導波路の損失は７５℃／
９０％ＲＨの条件下においても１箇月以上変動しなかっ
た。

【００４７】

【化２４】

【００４８】＜実施例４＞実施例１と同様な方法によ
り、以下の構造式（２）（分子量２，０００）で表され
る液状シリコーンエポキシオリゴマーと光重合開始剤２
重量％を調整した溶液を用い、マルチモード用のチャン
ネル光導波路（深さ４０μｍ、幅４０μｍ、Δｎ１％）
を作製した。この光導波路をダイシングソーによって５
ｃｍの長さに切り出し、挿入損失を測定したところ、
０．８５μｍで１．０ｄＢ以下、波長１．３０μｍで
１．０ｄＢ以下であった。また、挿入損失の偏波依存性
は波長０．８５μｍでも波長１．３μｍでも０．１ｄＢ
以下であった。さらに、この光導波路の損失は７５℃／
９０％ＲＨの条件下においても１箇月以上変動しなかっ
た。

【００４９】

【化２５】

【００５０】＜実施例５＞実施例１と同様な方法によ
り、下記構造式（３）（分子量３，０００）で表される
液状シリコーンオリゴマーと光重合開始剤２重量％を調
整した溶液を用い、シングルモード用のチャンネル光導
波路（深さ８μｍ、幅８μｍ、Δｎ０．３％）を作製し
た。

【００５１】

【化２６】

【００５２】（式中、ｘ：ｙ＝７：４）この光導波路を
ダイシングソーによって５ｃｍの長さに切り出し、挿入
損失を測定したところ、１．３μｍで１．５ｄＢ以下、
波長１．５５μｍで３．０ｄＢ以下であった。また、挿
入損失の偏波依存性は波長１．３μｍでも波長１．５５
μｍでも０．１ｄＢ以下であった。さらに、この光導波
路の損失は７５℃／９０％ＲＨの条件下においても１箇
月以上変動しなかった。

【００５３】つぎに同様な液状シリコーンオリゴマーを
用い、実施例１と同様な方法によりマルチモード用光導
波路（深さ４０μｍ、幅４０μｍ、Δｎ１％）を作製し
た。この光導波路をダイシングソーによって５ｃｍの長
さに切り出し、挿入損失を測定したところ、波長０．８
５μｍで１．０ｄＢ以下、１．３μｍで０．５５ｄＢ以
下、波長１．５５μｍで１．０ｄＢ以下であった。ま
た、挿入損失の偏波依存性は０．１ｄＢ以下であった。
さらに、この光導波路の損失は７５℃／９０％ＲＨの条
件下においても１箇月以上変動しなかった。

【００５４】＜実施例６＞実施例１と同様な方法によ
り、下記構造式（４）（分子量３，０００）で表される
液状シリコーンビニルエーテルオリゴマーと光重合開始
剤２重量％を調整した溶液を用い、実施例１と同様な方
法によりマルチモード用光導波路（深さ４０μｍ、幅４
０μｍ、Δｎ１％）を作製した。この光導波路をダイシ
ングソーによって５ｃｍの長さに切り出し、挿入損失を
測定したところ、波長０．８５μｍで１．０ｄＢ以下、
波長１．３μｍで０．５ｄＢで以下、波長１．５５μｍ
で１．０ｄＢ以下であった。また、挿入損失の偏波依存
性は０．１ｄＢ以下であった。さらに、この光導波路の
損失は７５℃／９０％ＲＨの条件下においても１箇月以
上変動しなかった。

【００５５】さらに同種の材料を用いてシングルモード
用のチャンネル光導波路（深さ８μｍ、幅８μｍ、Δｎ
０．３％）を作製した。この光導波路をダイシングソー
によって５ｃｍの長さに切り出し、挿入損失を測定した
ところ、１．３μｍで１．５ｄＢ以下、波長１．５５μ
ｍで３．０ｄＢ以下であった。

【００５６】

【化２７】

【００５７】（式中、ｘ：ｙ＝１：１）＜実施例７＞以下に示した構造式（５）を有する液状の
アクリルオリゴマーと光重合開始剤２重量％を調整した
溶液を準備した。

【００５８】

【化２８】

【００５９】つぎに、実施例１，２と同様な方法により
光導波路を作製した。

【００６０】作製したマルチモード用光導波路（深さ４
０μｍ、幅４０μｍ、Δｎ１％）をダイシングソーに
よって５ｃｍの長さに切り出し、挿入損失を測定したと
ころ、波長０．８５μｍで１．０ｄＢ以下、１．３μｍ
で０．５ｄＢ以下、波長１．５５μｍで５．０ｄＢ以下
であった。また、挿入損失の偏波依存性は波長１．３μ
ｍでも波長１．５５μｍでも０．１ｄＢで以下であっ
た。さらに、この光導波路の損失は７５℃／９０％ＲＨ
の条件下においても１箇月以上変動しなかった。シング
ルモード用光導波路（深さ８μｍ、幅８μｍ、Δｎ０．
３％）の損失は１．３μｍで０．５ｄＢ以下、波長１．
５５μｍ以下であった。また、挿入損失の偏波依存性は
波長１．３μｍでも波長１．５５μｍでも０．１ｄＢ以
下であった。

【００６１】＜実施例８＞実施例１で用いた液状のエポ
キシオリゴマーと光重合開始剤２重量％を調整した溶液
２０を準備した。

【００６２】つぎに、図２（ａ）に示すように、深さ４
０μｍ×幅５０ｍｍ×長さ５０ｍｍの液だめ２１を有
し、その液だめをはさんで半導体レーザ光源２２（発振
波長０．８５μｍ）、受光器２３が相対して配置された
厚さ１００μｍのエポキシ樹脂が基板上に形成されたプ
ラットフォーム２４を用意した。発光面２２の深さは基
板上面から８０μｍで発光面積は２×５μｍ、受光面２
３は５０φμｍである。受光、発光の中心は基板から深
さ８０μｍにあわせている。このエポキシ樹脂の屈折率
は波長０．８５μｍで１．５２であった。つぎに液だめ
２１に溶液２０を注入した（図２（ａ））。この際注入
する溶液２０の量を制御してその後、図２（ｂ）に示し
たような光導波路パターンを有するマスク２５越しにＵ
Ｖ光２６を照射した（図２（ｃ））。照射量は２０００
ｍＪ／ｃｍ²であった。その後、この試料をイソプロパ
ノール溶液で現像したところ、マスク２５のリッジ・パ
ターン２５ａに従い、光照射部のみ液状のエポキシオリ
ゴマーが硬化し、図２（ｄ）に示すような形状のリッジ
・パターン２７が作製できた。硬化後の屈折率は波長
０．８５μｍで１．５３５であった。その後、このリッ
ジ・パターンに屈折率は波長０．８５μｍで１．５２エ
ポキシ樹脂を塗布して光導波路を作製した。この操作に
より屈折率１．５２のエポキシ樹脂からなるクラッド２
８、１．５３５の屈折率のエポキシＵＶ硬化性樹脂から
なるコア部２７を有するチャンネル光導波路２９（深さ
４５μｍ、幅４５μｍ、Δｎ１％）で光送受信デバイス
をインターコネクトした光導波路素子２００が作製でき
た（図２（ｅ））。この光導波路２２より光を導入した
ところ、結合損失０．５ｄＢ、受光側の結合損失が０．
５ｄＢ程度であった。

【００６３】＜実施例９＞図３（ａ）に示した様に中央
部分に深さ１００μｍ×幅２０μｍ×長さ２０ｍｍの溝
３１を有する深さ４０μｍ×幅５０ｍｍ×長さ５０ｍｍ
の液だめ３２を有する厚さ１００μｍのエポキシ樹脂が
基板上に形成されたプラットフォーム３３を用意した。
このエポキシ樹脂の屈折率は波長０．８５μｍで１．５
２であった。つぎに３１の溝に波長フィルター３４（波
長０．８５μｍのみ透過するフィルター）を注入し、液
だめ３１に実施例１の液１０を注入した。この際注入す
る液１０の量は精密を制御されている。その後、図３
（ｂ）に示したような光導波路リッジ・パターンを有す
るマスク３５越しにＵＶ光３６を照射した（図３
（ｃ））。照射量は２０００ｍＪ／ｃｍ²であった。そ
の後、この試料をイソプロパノール溶液で現像したとこ
ろ、マスク３５のスリットパターン（リッジ・パター
ン）３５ａに従い、光照射部のみ液状エポキシオリゴマ
ーが硬化し、図３（ｄ）に示すような形状のリッジ・パ
ターン３７が作製できた。硬化後の屈折率は波長０．８
５μｍで１．５３５であった。その後屈折率が波長０．
８５μｍで１．５２になるように調整されたエポキシ樹
脂を塗布した。この操作により屈折率１．５２の光硬化
したＵＶ硬化エポキシ樹脂からなるクラッド３８、１．
５３５の屈折率のＵＶ硬化エポキシ樹脂からなるコア部
３９を有する波長フィルター付きチャンネル光導波路、
波長分離部品３００（深さ４５μｍ幅４５μｍ、Δｎ１
％）が作製できた（図３（ｅ））。この光導波路に０．
８５μｍ、１．３μｍの光を導入たところ、０．８５μ
ｍの光は参照符号３０１のポート１より、また１．３μ
ｍの光は参照符号３０２のポート２より出射する波長分
離特性が十分示された。挿入損失１．５ｄＢ、波長のア
イソレーションは０．８５μｍ帯で４０ｄＢ程度であっ
た。

【００６４】＜実施例１０＞図４（ａ）に示したよう
に、深さ１００μｍ×幅１２６μｍ×長さ５ｍｍの凹部
４１を両末端に有する深さ４０μｍ×幅５０ｍｍ×長さ
５０ｍｍの液だめ４２を有する厚さ１００μｍのエポキ
シ樹脂が基板上に形成されたプラットフォーム４３を用
意した。このエポキシ樹脂の屈折率は波長０．８５μｍ
で１．５２であった。つぎに参照符号４１の凹部に光フ
ァイバー４４（１２５μｍ外径、コア径５０μｍ）を注
入して、接着剤で固定した（図４（ｂ））。つぎに液だ
め４２に実施例１の液１０を注入した。この際、液１０
の注入量は精密に制御されている。その後、図４（ｃ）
に示したような光導波路リッジ・パターン４５ａを有す
るマスク４５越しにＵＶ光４６を照射した（図４
（ｄ））。照射量は２０００ｍＪ／ｃｍ²であった。そ
の後、この試料をイソプロパノール溶液で現像したとこ
ろ、マスク４７のリッジ・パターン４５ａに従い、光照
射部のみ液状のエポキシオリゴマーが硬化し、図４
（ｅ）に示すような形状のリッジ・パターン４８が作製
できた。硬化後の屈折率は波長０．８５μｍで１．５３
５であった。その後、屈折率が波長０．８５μｍで１．
５２になるように調整されたエポキシ樹脂を塗布して光
硬化した。この操作により屈折率１．５２のエポキシ樹
脂からなるクラッド４９、１．５３５の屈折率のＵＶ硬
化エポキシ樹脂からなるコア部４００を有する光ファイ
バー付きチャネル光導波路４０１（深さ４５μｍ幅４５
μｍ、Δｎ１％）が作製できた（図４（ｆ））。この光
導波路に０．８５μｍ、１．３μｍの光を導入したとこ
ろ、０．８５μｍの光は光ファイバー４４より出射し、
その挿入損失は１．５ｄＢ程度であった。

【００６５】なお、液状エポキシオリゴマーの代わり
に、本発明の液状シリコーンエポキシオリゴマー、液状
シリコーンオリゴマー、液状シリコーンビニルエーテル
オリゴマーを用いても実施例８ないし１０と同等の性能
を有する部品が作製できた。

【００６６】＜実施例１１＞実施例９において用いた波
長板のかわりに図５に示したような回折格子５０を挿入
し、実施例９と同様な波長分離素子を作製し、０．８５
μｍ、１．３μｍの光を導入したところ、０．８５μｍ
の光と１．３μｍの光は分離され、挿入損失１．５ｄ
Ｂ、波長のアイソレーションは０．８５μｍ帯で４０ｄ
Ｂ程度の波長分離素子が作製可能であった。

【００６７】＜実施例１２＞実施例９において用いた波
長板のかわりに図６に示したようなハーフミラー６０を
挿入し、実施例９と同様な形状を有する分岐素子を作製
し、０．８５μｍ、の光を導入したところ、０．８５μ
ｍの光は分岐され、挿入損失１．５ｄＢ、分岐比１：１
の分岐素子が作製可能であった。

【００６８】＜実施例１３＞実施例９において用いた波
長板のかわりに図７に示したような偏光素子７０を挿入
し、実施例９と同様な形状を有する偏光分離素子を作製
した。ただし、この場合には１．３μｍでシングルモー
ド条件を満足する光導波路諸元にしている。具体的には
コア部が８×８μｍ、屈折率差０．２％である。１．３
μｍの円偏光を導入したところ、光は図７の参照符号７
１のポート１よりＴＥモードが出射し、参照符号７２の
ポート２からはＴＭモードのみが出射していた。そのア
イソレーションは３０ｄＢ以上であった。

【００６９】＜実施例１４＞図８に示すようにＬＥＤ８
０からの光を受けるに実施例９に波長板を挿入したのと
同様な方法によりレンズ８１を挿入し、レンズ付のマル
チモード光導波路８２を作製することが可能であった。
結合効率はレンズ８１がない場合に比べて１０ｄＢ程度
向上した。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の高分子光
導波路コア部のリッジ・パターン形成方法は、反応性オ
リゴマー材料を使用することにより、簡易に、また耐熱
性及び耐湿性に優れ、複屈折が小さく、光部品との接続
が容易に行われる高分子光導波路パターンを形成でき
る。また、光照射により膜を硬化し、適当な溶媒で現像
することにより、急峻でかつ滑らかな壁面を持つ光導波
路リッジ・パターンを形成できる。また、従来の高分子
を用いたリッジ・パターン形成法が、厚膜形成・光導波
路加工が非常に困難であるのに対し、厚膜で容易に光導
波路加工が可能となる。さらに、従来の耐熱設計された
芳香族含有高分子薄膜は、分子鎖の配向のために大きな
複屈折を有していたのに対して、本発明の液状オリゴマ
ーの光硬化体では、この複屈折が１×１０^-3以下にまで
低減され、当該材料による光導波路では、偏波依存性を
許容値以下に低減することが可能となる。加えて該光学
材料は、分子量の調整により、薄膜の形成工程に対応し
た適当な粘性を得ることができる。

【００７１】したがって、本発明は、一般光学や微小光
学分野で、また、光通信や光情報処理の分野で用いられ
る種々の光導波路、光集積回路、または光配線板等に適
用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にもとづく高分子光導波路コア部のリッ
ジ・パターン形成方法が適用された高分子光導波路素子
の製造方法を説明するためのもので、（ａ）ないし
（ｆ）は各工程を説明するための模式図である。

【図２】本発明にもとづく高分子光導波路コア部のリッ
ジ・パターン形成方法が適用されたインターコネクショ
ン用高分子光導波路素子の製造方法を説明するためのも
ので、（ａ）ないし（ｆ）は各工程を説明するための模
式図である。

【図３】本発明にもとづく高分子光導波路コア部のリッ
ジ・パターン形成方法が適用された波長分離用高分子光
導波路素子の製造方法を説明するためのもので、（ａ）
ないし（ｆ）は各工程を説明するための模式図である。

【図４】本発明にもとづく高分子光導波路コア部のリッ
ジ・パターン形成方法が適用された光ファイバー付き高
分子光導波路素子の製造方法を説明するためのもので、
（ａ）ないし（ｇ）は各工程を説明するための模式図で
ある。

【図５】本発明にもとづく高分子光導波路コア部のリッ
ジ・パターン形成方法が適用されて製造される回折格子
を用いた波長分離素子の模式的平面図である。

【図６】本発明にもとづく高分子光導波路コア部のリッ
ジ・パターン形成方法が適用されて製造されるミラーを
用いた分岐素子の模式的平面図である。

【図７】本発明にもとづく高分子光導波路コア部のリッ
ジ・パターン形成方法が適用されて製造される偏光分離
素子の模式的平面図である。

【図８】本発明にもとづく高分子光導波路コア部のリッ
ジ・パターン形成方法が適用されて製造されるレンズ付
光導波路の模式的平面図である。

【符号の説明】

１０溶液１１液だめ１２プラットフォーム１３マスク１４ＵＶ光１５リッジ・パターン１６クラッド１７コア部１８マルチモード用のチャンネル光導波路２０溶液２１液だめ２２半導体レーザ光源２３受光器２４プラットフォーム２５マスク２６ＵＶ光２７リッジ・パターン２８クラッド２９チャネル光導波路３１溝３２液だめ３３プラットフォーム３４波長フィルター３５マスク３６ＵＶ光３７リッジ・パターン３８クラッド３９コア部４１凹部４２液だめ４３プラットフォーム４４光ファイバー４５接着剤４６マスク４７ＵＶ光４８リッジ・パターン４９クラッド５０回折格子６０ハーフミラー７０偏光素子７１ポート１７２ポート２８０ＬＥＤ８１レンズ８２レンズ付のマルチモード光導波路２００光導波路素子３００波長分離素子３０１ポート１３０２ポート２４００コア部４０１光ファイバー付きチャンネル光導波路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者林田尚一東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高分子光導波路のコア部に対応するリッ
ジ・パターンを形成するための方法であって、高分子光導波路を形成すべき部分に液だめプールを予め
形成する工程と、該液だめプールに液状の感光性物質を注入する工程と、前記液だめプールに注入された液状の感光性物質に対
し、所定のリッジ・パターンが形成されたマスクを通し
て光照射してパターン潜像を形成する工程と、該パターン潜像形成後、前記感光性物質の未照射部分を
溶媒を用いて除去する工程とを有し、さらに、前記溶媒による除去の工程で前記感光性物質の残存した
部分を光が導波するためのコア部とすることを特徴とす
る高分子光導波路コア部のリッジ・パターン形成方法。
【請求項２】請求項１記載の方法であって、前記液だめプールを予め形成する工程の後に、前記液だ
めプールの所定の位置に光ファイバーを設置するための
溝部を形成する工程と、前記液だめプールに液状の感光性物質を注入する工程の
後に、前記液だめプールに注入された前記液状の感光性
物質と前記溝部に置かれた前記光ファイバーとの位置合
わせを行う工程とをさらに有し、前記コア部を前記光ファイバーのコア部と光接続するこ
とを特徴とする高分子光導波路コア部のリッジ・パター
ン形成方法。
【請求項３】請求項１に記載の方法であって、前記液だめプールを予め形成する工程の後に、前記液だ
めプールの所定の位置に微小光学素子を設置するための
溝部を形成する工程と、前記液だめプールに液状の感光性物質を注入する工程の
後に、前記液だめプールに注入された液状の感光性物質
と前記Ｖ溝あるいは矩形溝に置かれた微小光学素子との
位置合わせを行う工程とをさらに有し、前記コア部と前記微小光学素子と光接続することを特徴
とする高分子光導波路コア部のリッジ・パターン形成方
法。
【請求項４】請求項３に記載の方法であって、前記微小光学素子は、レーザーダイオード（ＬＤ）、発
光ダイオード（ＬＥＤ）、受光ダイオード（ＰＤ）、フ
ィルター、レンズ、ミラー、回折光子、および偏光素子
からなる群から選択されることを特徴とする高分子光導
波路コア部のリッジ・パターン形成方法。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれか一項に記載
の方法であって、前記液状の感光性物質は、反応性オリゴマーと光重合開
始剤とからなることを特徴とする高分子光導波路コア部
のリッジ・パターン形成方法。
【請求項６】請求項４記載の液状の反応性オリゴマー
が一般式（１）【化１】（式中、Ｒ₁，Ｒ₂はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲ
ン原子、アルキル基、アルコキシ基またはトリフルオロ
メチル基を示し、Ｘ₁，Ｘ₂，Ｘ₃はアルキル基、アル
キルエーテル基、芳香環を含んでおり、かつ少なくとも
一個のＯＨ基を含む連結基を表わし、Ｙは重合活性基【化２】または【化３】を示す）で表されるエポキシ系オリゴマーであることを
特徴とする高分子光導波路コア部のリッジ・パターン形
成方法。
【請求項７】請求項４に記載の方法であって、前記液状の反応性オリゴマーが一般式（２）【化４】（式中、Ｘは水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ア
ルキル基、アルコシキ基を表し、ｍは１〜４の整数を表
す。Ｚは下記式（Ｉ）または（II）に示されるエポキシ
基であり、【化５】【化６】式中、ｘ，ｙは各ユニットの存在割合を示し、ｙはｘよ
りも小さく０であってもよい）で表される液状シリコー
ンエポキシ系オリゴマーであることを特徴とする高分子
光導波路コア部のリッジ・パターン形成方法。
【請求項８】請求項４に記載の方法であって、前記液状の反応性オリゴマーが一般式（３）【化７】（式中、Ｘは水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ア
ルキル基、アルコキシ基を表し、ｍは１〜４の整数を表
す。ｘ，ｙは各ユニットの存在割合を示し、ｘ，ｙとも
に０であることはない。Ｒ₁，Ｒ₂は、メチル基、エチ
ル基、イソプロピル基を表し、Ｒ₁とＲ₂が相等しくて
もよい）で表される液状シリコーン系オリゴマーである
ことを特徴とする高分子光導波路コア部のリッジ・パタ
ーン形成方法。
【請求項９】請求項４に記載の方法であって、前記液状の反応性オリゴマーが一般式（４）【化８】（式中、Ｘは水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ア
ルキル基、アルコキシ基を表し、ｍは１〜４の整数を表
す。ｘ，ｙは各ユニットの存在割合を示し、ｘ，ｙとも
に０であることはない。Ｒは、メチル基、エチル基、イ
ソプロピル基を表す）で表される液状シリコーンビニル
エーテルオリゴマーであることを特徴とする高分子光導
波路コア部のリッジ・パターン形成方法。
【請求項１０】請求項４記載の液状の反応性オリゴマ
ーが一般式（５）【化９】（式中、Ｒ₁，Ｒ₂はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲ
ン原子、アルキル基、アルコキシ基またはトリフロオロ
メチル基を示し、Ｘ₁，Ｘ₂，Ｘ₃はアルキル基、アル
キルエーテル基、芳香環を含んでおり連結基を表わし、
Ｙは重合活性基【化１０】または【化１１】を示す）のアクリル系オリゴマーであることを特徴とす
る高分子光導波路コア部のリッジ・パターン形成方法。