[go: up one dir, main page]

JP2003270685A - Waveguide type optical modulator, and method of manufacturing the same - Google Patents

Waveguide type optical modulator, and method of manufacturing the same

Info

Publication number
JP2003270685A
JP2003270685A JP2002076799A JP2002076799A JP2003270685A JP 2003270685 A JP2003270685 A JP 2003270685A JP 2002076799 A JP2002076799 A JP 2002076799A JP 2002076799 A JP2002076799 A JP 2002076799A JP 2003270685 A JP2003270685 A JP 2003270685A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
core
liquid crystal
clad layer
crystal compound
polymer liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002076799A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoyuki Nishikawa
尚之 西川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP2002076799A priority Critical patent/JP2003270685A/en
Publication of JP2003270685A publication Critical patent/JP2003270685A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a waveguide type optical modulator using an organic nonlinear optical material having temporally and thermally stable optical characteristics and a quick response performance. <P>SOLUTION: The waveguide type optical modulator has a core 4 made of an organic material, clad layers (a lower clad layer 3 and an upper clad layer 5) formed on and under the core 4, and a pair of electrodes (a lower electrode 2 and an upper electrode 6) for applying an electric field to the core 4 and the upper and lower clad layers 3 and 5, which are laminated on a substrate 1, and the core 4 contains a high polymer liquid crystal compound having a functional group capable of cross-linking and a nonlinear optical active group and is formed by field orientating treatment and cross-linking of the high polymer liquid crystal compound. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信等に用い、
光の強度又は位相を制御する導波路型光変調素子に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention is used for optical communication and the like,
The present invention relates to a waveguide type optical modulation element that controls the intensity or phase of light.

【0002】[0002]

【従来の技術】高速、大容量通信では、高速な応答性能
をもつ光スイッチの開発が求められている。従来この分
野では、LiNbO3等の無機の強誘電体結晶が代表的な材料
として検討されてきた。しかしながら、これらの材料で
は電気情報通信学会誌、第76巻、1306頁(1993)に報告
されているように強誘電体結晶の高い誘電率が光とマイ
クロ波との速度不整合をもたらし、その動作帯域を制限
している。
2. Description of the Related Art In high-speed, large-capacity communication, development of an optical switch having high-speed response performance is required. Conventionally, in this field, inorganic ferroelectric crystals such as LiNbO 3 have been studied as a representative material. However, in these materials, the high dielectric constant of the ferroelectric crystal causes a velocity mismatch between light and microwave, as reported in The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Vol. 76, p. 1306 (1993). The operating band is limited.

【0003】一方、有機非線形光学材料を用いた導波路
型光変調素子が、その低誘電率を活かした広帯域動作に
適しているという報告がなされ注目されている。例え
ば、Applied Physics Letters、第60巻、1538頁(1992)
には、40GHzを超える動作帯域に及ぶ有機非線形光学材
料を用いた導波路型光変調素子が開示されている。ま
た、光・電子機能有機材料ハンドブック(朝倉書店、東
京、1995年)、434頁には、100GHzを超える広帯域動作
の可能性が示唆されている。しかしながら、有機非線形
光学材料として2次の非線形光学効果を発現するには、
非線形光学応答基を反転対称心を欠く構造に配置させる
必要がある。そのための方法として一般に電場による配
向処理(ポーリング )が行われている。すなわち、ベ
ースとなるポリマーのガラス転移点以上の温度で高電圧
を印加することにより、2次の非線形光学効果を示す分
子又は応答基の双極子を配向させた後、冷却して形成さ
れた双極子の配向を凍結させる手法がとられている。そ
の結果、経時的又は熱的な構造緩和によりその配向特性
が徐々に失われ、非線形光学特性が低下するという問題
があった。
On the other hand, it has been reported that a waveguide type optical modulator using an organic non-linear optical material is suitable for wide band operation utilizing its low dielectric constant. For example, Applied Physics Letters, Volume 60, p. 1538 (1992).
Discloses a waveguide-type optical modulator using an organic nonlinear optical material that covers an operating band exceeding 40 GHz. In addition, the Optoelectronic Functional Organic Materials Handbook (Asakura Shoten, Tokyo, 1995), page 434, suggests the possibility of broadband operation over 100 GHz. However, in order to develop a second-order nonlinear optical effect as an organic nonlinear optical material,
It is necessary to arrange the nonlinear optical response group in a structure lacking the inversion symmetry center. As a method therefor, an orientation treatment (poling) by an electric field is generally performed. That is, by applying a high voltage at a temperature equal to or higher than the glass transition point of the base polymer, a dipole of a molecule or a responsive group exhibiting a second-order nonlinear optical effect is oriented and then cooled to form a dipole. The technique of freezing the orientation of the child is taken. As a result, there has been a problem that the orientation characteristics are gradually lost due to structural relaxation with time or heat, and the nonlinear optical characteristics are deteriorated.

【0004】この問題を解決するにはガラス転移点が十
分に高い剛直な高分子材料を用いるのが有効である。Ma
terials Research Society Symposium Proceedings、第
328巻、511頁(1994年)にはベースとなるポリマーの候
補としてポリイミド等が挙げられている。しかしなが
ら、このような高いガラス転移温度を示す非線形光学高
分子材料を用いる場合には、その配向処理にガラス転移
温度以上の高温が必要になるため、基板、下部クラッド
層、コア等を損傷するという問題があった。
To solve this problem, it is effective to use a rigid polymer material having a sufficiently high glass transition point. Ma
terials Research Society Symposium Proceedings, No.
Volume 328, page 511 (1994) lists polyimides and the like as candidates for the base polymer. However, when a non-linear optical polymer material exhibiting such a high glass transition temperature is used, a high temperature higher than the glass transition temperature is required for its alignment treatment, and thus the substrate, lower cladding layer, core, etc. are damaged. There was a problem.

【0005】また、特許第2865917号には、光学的に非
線形であるか又は中間相的性質の側鎖を持つ重合体にお
いて、重合体主鎖と反対側にある架橋基を光架橋により
結合する際に電場印加等によって配向作用を付与する方
法が開示されている。しかしながら、このような方法は
製造過程において装置が複雑になる等の問題を有してい
た。特開2000-81645号には、架橋性基としてグリシジル
基を側鎖末端に持つ共重合体において、そのガラス転移
温度以上で電場配向を行いながら熱架橋を施す方法が開
示されている。しかしながら、熱架橋に長時間かかる等
の製造上の問題が残されていた。
Further, in Japanese Patent No. 2865917, in a polymer having a side chain having an optically non-linear or mesomorphic property, a crosslinking group on the side opposite to the polymer main chain is bonded by photocrosslinking. At that time, a method of imparting an alignment action by applying an electric field or the like is disclosed. However, such a method has a problem that the apparatus becomes complicated in the manufacturing process. Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-81645 discloses a method in which a copolymer having a glycidyl group as a crosslinkable group at the side chain end is subjected to thermal crosslinking while performing electric field orientation at the glass transition temperature or higher. However, manufacturing problems such as thermal crosslinking taking a long time remain.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、経時
的、熱的に安定な光学特性及び高速の応答性能を有する
有機非線形光学材料を用いた導波路型光変調素子を提供
することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a waveguide type optical modulation element using an organic nonlinear optical material which has temporally and thermally stable optical characteristics and high-speed response performance. is there.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者は、架橋可能な官能基及び非線形光学
活性基を有する高分子液晶化合物を電場印加により配向
させ、電場印加終了後も液晶配向が保持された高分子液
晶化合物を架橋することより配向処理に高温を必要とせ
ず、経時的、熱的に安定な光学特性及び高速の応答性を
有する非線形光学材料が容易に得られることを発見し、
本発明に想到した。
As a result of earnest research in view of the above object, the present inventor has found that a polymer liquid crystal compound having a crosslinkable functional group and a non-linearly optically active group is aligned by applying an electric field, and after completion of the application of the electric field. Also, by cross-linking a high-molecular liquid crystal compound that retains liquid crystal orientation, a high temperature is not required for the orientation treatment, and a nonlinear optical material having stable optical characteristics with time and thermal response and fast response can be easily obtained. Discover that
The present invention was conceived.

【0008】すなわち、有機材料からなるコアと、前記
コアを挟んでその上下に形成された上部クラッド層及び
下部クラッド層と、前記コア及び前記上下クラッド層に
電界を印加する一対の電極とを有する本発明の導波路型
光変調素子は、前記コアを形成する層が架橋可能な官能
基及び非線形光学活性基を有する高分子液晶化合物を含
有し、前記高分子液晶化合物を電場印加した後、架橋す
ることにより形成されていることを特徴とする。また、
上記構造を有する本発明の導波路型光変調素子は、前記
コアを形成する層が架橋可能な官能基及び非線形光学活
性基を有する高分子液晶化合物の架橋体を含有すること
を特徴とする。
That is, it has a core made of an organic material, an upper clad layer and a lower clad layer formed above and below the core so as to sandwich the core, and a pair of electrodes for applying an electric field to the core and the upper and lower clad layers. The waveguide-type light modulation element of the present invention comprises a polymer liquid crystal compound in which the layer forming the core has a crosslinkable functional group and a non-linear optically active group, and the polymer liquid crystal compound is crosslinked after an electric field is applied. It is characterized in that it is formed by. Also,
The waveguide-type light modulation element of the present invention having the above structure is characterized in that the layer forming the core contains a crosslinked polymer liquid crystal compound having a crosslinkable functional group and a non-linear optically active group.

【0009】架橋可能な官能基は紫外線照射により架橋
可能な官能基であるのが好ましい。また高分子液晶化合
物は下記一般式(I):
The crosslinkable functional group is preferably a crosslinkable functional group by ultraviolet irradiation. Further, the polymer liquid crystal compound has the following general formula (I):

【化2】 (一般式(I)中、R1及びR2はそれぞれ独立して水素原
子又はメチル基を表し、L 1及びL2はそれぞれ独立して単
結合又は2価の連結基を表し、Mは2価の非線形光学活
性基を表す。m及びnはそれぞれモル分率を表し、mは
1〜100(%)、nは0〜99(%)を表し、m+n=100
(%)である。)で表される化合物であるのが好まし
い。
[Chemical 2] (In the general formula (I), R1And R2Are independent hydrogen
Represents a child or a methyl group, L 1And L2Each independently
Represents a bond or a divalent linking group, and M is a divalent nonlinear optical activity.
Represents a sexual group. m and n each represent a mole fraction, and m is
1-100 (%), n represents 0-99 (%), m + n = 100
(%). ) Is a compound represented by
Yes.

【0010】有機材料からなるコアと、前記コアを挟ん
でその上下に形成された上部クラッド層及び下部クラッ
ド層と、前記コア及び前記上下クラッド層に電界を印加
する一対の電極とを有する本発明の導波路型光変調素子
の製造方法は、前記コアを形成する層を、(a) 架橋可能
な官能基及び非線形光学活性基を有する高分子液晶化合
物を含有する液晶組成物を前記下部クラッド層上に被覆
し、(b) 電場印加を行い、(c) 次いで前記高分子液晶化
合物を架橋することにより形成することを特徴とする。
The present invention has a core made of an organic material, an upper clad layer and a lower clad layer formed above and below the core, and a pair of electrodes for applying an electric field to the core and the upper and lower clad layers. The method for producing a waveguide-type light modulation device according to, wherein the layer forming the core is (a) a liquid crystal composition containing a polymer liquid crystal compound having a crosslinkable functional group and a non-linear optically active group, the lower clad layer. It is characterized in that it is formed by coating the above, (b) applying an electric field, and (c) subsequently crosslinking the polymer liquid crystal compound.

【0011】[0011]

【発明実施の形態】[1] 導波路型光変調素子 図1に本発明の導波路型光変調素子の一例を示す。導波
路型光変調素子は基板1上に、有機材料からなるコア4
と、コア4を挟んでその上下に形成されたクラッド層
(下部クラッド層3及び上部クラッド層5)と、コア4
及び上下クラッド層に電界を印加する一対の電極(下部
電極2及び上部電極6)とを有する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION [1] Waveguide Type Optical Modulation Element FIG. 1 shows an example of a waveguide type optical modulation element of the present invention. The waveguide type optical modulator is composed of a substrate 1 and a core 4 made of an organic material.
A clad layer (lower clad layer 3 and upper clad layer 5) formed above and below the core 4 with the core 4 in between;
And a pair of electrodes (lower electrode 2 and upper electrode 6) for applying an electric field to the upper and lower clad layers.

【0012】(1) 基板 本発明に用いる基板は特に限定されないが、平坦性に優
れたものが好ましい。例えば、金属基板、シリコン基
板、透明基板等が挙げられ、導波路型光変調素子の形態
によって適宜選択可能である。金属基板の好ましい例と
しては、金、銀、銅、アルミニウム等の基板が挙げら
れ、透明基板の好ましい例としては、ガラス、プラスチ
ック(ポリエチレンテレフタレート等)等の基板が挙げ
られる。
(1) Substrate The substrate used in the present invention is not particularly limited, but a substrate having excellent flatness is preferable. For example, a metal substrate, a silicon substrate, a transparent substrate, or the like can be used, and can be appropriately selected depending on the form of the waveguide type optical modulation element. Preferred examples of the metal substrate include a substrate made of gold, silver, copper, aluminum and the like, and preferred examples of the transparent substrate include a substrate made of glass, plastic (polyethylene terephthalate etc.) and the like.

【0013】(2) 下部電極 基板1上に下部電極2が形成されている。下部電極2は
金属蒸着層、透明電極層等であってよい。蒸着する金属
の好ましい例としては、金、銀、銅、アルミニウム等が
挙げられる。また、透明電極層の好ましい例としては、
インジウムスズ酸化物(ITO)、フッ素ドープスズ酸化
物(FTO)、アンチモンドープスズ酸化物等が挙げられ
る。基板1は下部電極2を兼ねていてもよい。
(2) The lower electrode 2 is formed on the lower electrode substrate 1. The lower electrode 2 may be a metal vapor deposition layer, a transparent electrode layer, or the like. Gold, silver, copper, aluminum etc. are mentioned as a preferable example of the metal to vapor-deposit. Moreover, as a preferable example of the transparent electrode layer,
Examples thereof include indium tin oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (FTO), antimony-doped tin oxide and the like. The substrate 1 may also serve as the lower electrode 2.

【0014】(3) 下部クラッド層 下部電極2上に下部クラッド層3が形成されている。下
部クラッド層3を形成する有機材料は特に限定されない
が、ポリイミド、フッ素化ポリイミド等が好ましい例と
して挙げられる。
(3) Lower cladding layer A lower cladding layer 3 is formed on the lower electrode 2. The organic material forming the lower clad layer 3 is not particularly limited, but polyimide, fluorinated polyimide and the like are preferable examples.

【0015】(4) コア コア4を形成する層は高分子液晶化合物を含有し、この
高分子液晶化合物を電場配向処理した後架橋することに
より形成される。コア4を形成する層は高分子液晶化合
物の架橋体とともに未架橋の高分子液晶化合物を含んで
いてもよい。高分子液晶化合物は、架橋可能な官能基と
非線形光学活性基を有する化合物であれば好ましく用い
ることができる。また架橋可能な官能基は紫外線照射に
よる架橋可能な官能基であるのが好ましい。本発明に用
いる高分子液晶化合物の好ましい例として下記一般式
(I):
(4) Core The layer forming the core 4 contains a polymer liquid crystal compound and is formed by subjecting the polymer liquid crystal compound to an electric field orientation treatment and then crosslinking. The layer forming the core 4 may contain an uncrosslinked polymer liquid crystal compound together with a crosslinked polymer liquid crystal compound. As the polymer liquid crystal compound, any compound having a crosslinkable functional group and a non-linear optically active group can be preferably used. Further, the crosslinkable functional group is preferably a crosslinkable functional group by ultraviolet irradiation. As a preferable example of the polymer liquid crystal compound used in the present invention, the following general formula (I):

【化3】 (一般式(I)中、R1及びR2はそれぞれ独立して水素原
子又はメチル基を表し、L 1及びL2はそれぞれ独立して単
結合又は2価の連結基を表し、Mは2価の非線形光学活
性基を表す。m及びnはそれぞれモル分率を表し、mは
1〜100(%)、nは0〜99(%)を表し、m+n=100
(%)である。)で表される化合物が挙げられる。ここ
で、mは50〜100であるのが好ましく、70〜100であるの
が好ましい。
[Chemical 3] (In the general formula (I), R1And R2Are independent hydrogen
Represents a child or a methyl group, L 1And L2Each independently
Represents a bond or a divalent linking group, and M is a divalent nonlinear optical activity.
Represents a sexual group. m and n each represent a mole fraction, and m is
1-100 (%), n represents 0-99 (%), m + n = 100
(%). ). here
And m is preferably 50-100, and is 70-100.
Is preferred.

【0016】L1及びL2の好ましい例としては、炭素数2
〜12のアルキレン基が挙げられる。L1及びL2は置換基を
有していてもよく、好ましい置換基としては低級アルキ
ル基、ハロゲン原子等が挙げられる。また、置換基を有
する炭素原子が不斉炭素となるときは、その立体配置は
R、S及びRSのいずれでもよい。
Preferred examples of L 1 and L 2 include 2 carbon atoms.
~ 12 alkylene groups. L 1 and L 2 may have a substituent, and preferred examples of the substituent include a lower alkyl group and a halogen atom. In addition, when the carbon atom having a substituent is an asymmetric carbon, its configuration is
Any of R, S and RS may be used.

【0017】Mで表される2価の非線形光学活性基とし
ては、例えば電子供与性部(あるいは基)と電子受容部
(あるいは基)を有する非局在化π電子組織から構成さ
れる2価の基が挙げられる。具体的には、Handbook of
Liquid Crystals、第3巻、第IV章(1998年)等に例示
されている非線形光学活性基が挙げられ、中でも以下に
示す基が好ましい。但し、本発明はこれらに限定される
わけではない。
The divalent nonlinear optically active group represented by M is, for example, a divalent non-localized π-electron structure having an electron-donating portion (or group) and an electron-accepting portion (or group). Groups. Specifically, Handbook of
Nonlinear optically active groups exemplified in Liquid Crystals, Volume 3, Chapter IV (1998) and the like can be mentioned, and among them, the groups shown below are preferable. However, the present invention is not limited to these.

【化4】 [Chemical 4]

【0018】(5) 上部クラッド層 コア4を挟んで下部クラッド層3の上に上部クラッド層
5が形成されている。上部クラッド層5を形成する有機
材料は特に限定されないが、ポリイミド、フッ素化ポリ
イミド等が好ましい例として挙げられる。
(5) The upper clad layer 5 is formed on the lower clad layer 3 with the upper clad layer core 4 interposed therebetween. The organic material forming the upper clad layer 5 is not particularly limited, but polyimide, fluorinated polyimide and the like are preferable examples.

【0019】(6) 上部電極 上部クラッド層5上の全面又は一部に上部電極6が形成
されている。上部電極6を形成する材料は特に限定され
ず、例えば金、銀、銅、アルミニウム等を用いることが
できる。上部電極6はこれらの材料を蒸着した電極であ
るのが好ましい。
(6) Upper electrode The upper electrode 6 is formed on the entire surface or a part of the upper clad layer 5. The material forming the upper electrode 6 is not particularly limited, and for example, gold, silver, copper, aluminum or the like can be used. The upper electrode 6 is preferably an electrode formed by depositing these materials.

【0020】(7) 導波路 導波路としては光波工学(コロナ社、1988年発行)、第
7章、204頁に記載されている周知の導波路、例えば分
岐導波路型、マッハツェンダー型、方向性結合器型、交
差導波路型等を採用できる。中でも分岐導波路型、マッ
ハツェンダー型及び方向性結合器型が好ましい。図3〜
5にそれぞれ分岐型光変調器、マッハツェンダー型光変
調器及び方向性結合器型光変調器を示す。
(7) Waveguide As a waveguide, known waveguides described in Optical Wave Engineering (Corona Publishing Co., Ltd., 1988), Chapter 7, p. 204, for example, branching waveguide type, Mach-Zehnder type, direction A sex coupler type, a crossed waveguide type, etc. can be adopted. Of these, a branching waveguide type, a Mach-Zehnder type, and a directional coupler type are preferable. Figure 3-
5 shows a branch type optical modulator, a Mach-Zehnder type optical modulator and a directional coupler type optical modulator, respectively.

【0021】[2] 導波路型光変調素子の製造方法 本発明の製造方法を図1を参照して以下に説明する。シ
リコン樹脂等からなる基板1に電子線蒸着等により金属
蒸着層、透明電極層等の導電層を設けて下部電極層2を
形成する。次に下部電極層2上に高分子薄膜からなる下
部クラッド層3を形成する。高分子薄膜を形成する方法
は、高分子薄膜の材料そのものを塗布して乾燥する方
法、高分子薄膜の前駆体を塗布して適切な方法で高分子
化させる方法等を採用できる。塗布法としては周知の手
法、例えばカーテンコーティング法、押し出しコーティ
ング法、ロールコーティング法、スピンコーティング
法、ディップコーティング法、バーコーティング法、ス
プレーコーティング法、スライドコーティング法、印刷
コーティング法等を採用でき、特にスピンコーティング
法が好ましい。
[2] Method for Manufacturing Waveguide Type Optical Modulation Element The method for manufacturing the present invention will be described below with reference to FIG. A lower electrode layer 2 is formed by providing a conductive layer such as a metal vapor deposition layer and a transparent electrode layer on a substrate 1 made of silicon resin or the like by electron beam vapor deposition or the like. Next, the lower clad layer 3 made of a polymer thin film is formed on the lower electrode layer 2. As a method of forming the polymer thin film, a method of applying the material itself of the polymer thin film and drying it, a method of applying a precursor of the polymer thin film and polymerizing it by an appropriate method, and the like can be adopted. As the coating method, known methods such as curtain coating method, extrusion coating method, roll coating method, spin coating method, dip coating method, bar coating method, spray coating method, slide coating method, and printing coating method can be adopted, and The spin coating method is preferred.

【0022】下部クラッド層3上にコア4を形成するた
めの高分子材料からなる層(コア層)を形成する。コア
層は、(a) 架橋可能な官能基及び非線形光学活性基を有
する高分子液晶化合物を含有する液晶組成物を下部クラ
ッド層上に被覆し、(b) 電場配向処理を行い、(c) 次い
で架橋することにより形成する。
A layer (core layer) made of a polymer material for forming the core 4 is formed on the lower clad layer 3. The core layer, (a) a liquid crystal composition containing a polymer liquid crystal compound having a crosslinkable functional group and a non-linear optically active group is coated on the lower clad layer, (b) an electric field orientation treatment, (c) Then, it is formed by crosslinking.

【0023】液晶組成物の被覆方法は公知の方法でよ
く、例えば液晶組成物を溶剤に均一に溶解した塗布液を
用いて塗布する方法が好ましい。塗布方法は上記下部ク
ラッド層3で例示した方法を用いることができる。溶剤
は特に限定されないが、好ましい例としてはエステル系
溶剤(酢酸メチル、酢酸エチル等)、ケトン系溶剤(ア
セトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等)、
含ハロゲン溶剤(ジクロロメタン、クロロホルム等)、
これらの混合溶剤等が挙げられる。塗布液中の高分子液
晶化合物の濃度は塗布可能な濃度域ならば特に限定され
ないが、塗布液全質量に対し1〜60質量%の範囲にある
のが好ましく、5〜40質量%の範囲にあるのがより好ま
しい。塗布液には必要に応じて適切な重合開始剤、重合
禁止剤、光増感剤、架橋剤、液晶配向助剤等を添加して
もよい。添加剤の量は特に限定されないが、添加剤の総
量が塗布液全質量に対し30質量%以下であるのが好まし
く、15質量%以下であるのがより好ましい。
The coating method of the liquid crystal composition may be a known method, for example, a method of applying the liquid crystal composition using a coating solution in which the liquid crystal composition is uniformly dissolved in a solvent is preferable. As the coating method, the method exemplified for the lower clad layer 3 can be used. The solvent is not particularly limited, but preferred examples include ester solvents (methyl acetate, ethyl acetate, etc.), ketone solvents (acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, etc.),
Halogen-containing solvent (dichloromethane, chloroform, etc.),
These mixed solvents etc. are mentioned. The concentration of the high molecular weight liquid crystal compound in the coating liquid is not particularly limited as long as it is a concentration range that can be coated, but it is preferably in the range of 1 to 60 mass% with respect to the total mass of the coating liquid, and in the range of 5 to 40 mass%. It is more preferable. If necessary, a suitable polymerization initiator, polymerization inhibitor, photosensitizer, crosslinking agent, liquid crystal alignment aid, etc. may be added to the coating liquid. The amount of the additive is not particularly limited, but the total amount of the additive is preferably 30% by mass or less, and more preferably 15% by mass or less, based on the total mass of the coating liquid.

【0024】電場印加(電場配向処理)の方法として
は、直流電場を印加する方法、コロナ放電を利用する方
法等を用いることができ、コロナ放電を利用する方法が
好ましい。電場印加は、コア層を形成する高分子液晶化
合物が液晶相を呈する温度以上で行うのが好ましく、高
分子液晶化合物が液晶相を呈する温度以下で終了するの
が好ましい。
As a method of applying an electric field (electric field orientation treatment), a method of applying a DC electric field, a method of utilizing corona discharge or the like can be used, and a method of utilizing corona discharge is preferable. The electric field application is preferably performed at a temperature at which the polymer liquid crystal compound forming the core layer exhibits a liquid crystal phase or higher, and preferably at a temperature at which the polymer liquid crystal compound exhibits a liquid crystal phase or lower.

【0025】架橋反応には、熱、電磁波等による公知の
架橋法を採用でき、特に光重合開始剤を用いた紫外光に
よるラジカル重合が好ましい。架橋性基がエポキシ基の
場合には、ジアミン類の添加により熱架橋する方法を用
いるのが好ましい。架橋反応は、コア層を形成する高分
子液晶化合物が液晶相を呈する温度以下で行うのが好ま
しい。
For the cross-linking reaction, a known cross-linking method using heat, electromagnetic waves or the like can be adopted, and radical polymerization by ultraviolet light using a photopolymerization initiator is particularly preferable. When the crosslinkable group is an epoxy group, it is preferable to use a method of thermally crosslinking by adding a diamine. The crosslinking reaction is preferably carried out at a temperature at which the polymer liquid crystal compound forming the core layer exhibits a liquid crystal phase or lower.

【0026】得られたコア層に導波路を形成してコア4
を作製する。導波路は目的に応じてマッハツェンダー
形、交差形等、所望の形状にパターンニングして形成す
る。パターニング形成には周知の方法、例えばフォトリ
ソグラフィ、ドライエッチング等を採用できる。
A waveguide is formed in the obtained core layer to form the core 4
To make. The waveguide is formed by patterning into a desired shape such as a Mach-Zehnder shape or a cross shape according to the purpose. A well-known method such as photolithography or dry etching can be adopted for the patterning formation.

【0027】コア4及び下部クラッド層3上に高分子薄
膜からなる上部クラッド層5を形成する。上部クラッド
層5を形成する材料及び方法は下部クラッド層3を形成
する場合と同じでよい。
An upper clad layer 5 made of a polymer thin film is formed on the core 4 and the lower clad layer 3. The material and method for forming the upper clad layer 5 may be the same as that for forming the lower clad layer 3.

【0028】上部クラッド層5上に上部電極6を形成す
る。上部電極6は、まず上部クラッド層5上に熱、又は
電子線で金属を蒸着して上部電極層を形成し、次に上部
電極層をパターンニングして上部電極6の形状に形成す
る。パターニングには、フォトリソグラフィ、ドライエ
ッチング等を採用できる。
An upper electrode 6 is formed on the upper clad layer 5. The upper electrode 6 is formed by depositing a metal on the upper clad layer 5 with heat or an electron beam to form an upper electrode layer, and then patterning the upper electrode layer into the shape of the upper electrode 6. For patterning, photolithography, dry etching, etc. can be adopted.

【0029】以上の工程により得られた導波路型光変調
素子は、下部電極2を接地し、上部電極6への印加電圧
を変化させることにより、伝搬する光の位相を制御する
ことができる。本発明の導波路型光変調素子は配向処理
の温度及び印加電圧を低く抑えることができる。さら
に、コアの非線形光学活性基が架橋によりその配向が固
定されており、架橋後も液晶の配向性を保持することが
できるため、経時的、熱的に安定である。
In the waveguide type optical modulator obtained by the above steps, the phase of propagating light can be controlled by grounding the lower electrode 2 and changing the voltage applied to the upper electrode 6. The waveguide type optical modulation element of the present invention can suppress the temperature and the applied voltage of the alignment treatment to be low. Furthermore, since the orientation of the nonlinear optically active group of the core is fixed by cross-linking and the orientation of the liquid crystal can be retained even after cross-linking, it is stable over time and thermally.

【0030】[0030]

【実施例】本発明を以下に実施例よりさらに詳細に説明
するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto.

【0031】実施例1 図2に示す構造の同波路型光変調素子を以下のように作
製した。まず、シリコン基板上にアルミニウムを電子線
蒸着し、下部電極2を形成した。下部電極2上にアクリ
ル系紫外線硬化樹脂をスピンコートし、紫外線照射(25
4 nm、10W/cm、10分)して硬化させ、膜厚10μmの下部
クラッド層3を形成した。下部クラッド層3上に下記の
高分子液晶化合物1を含み、以下に示す組成を有する塗
布液をスピンコートし、100℃においてコロナ放電(印
加電圧:1kV)により電場配向処理を行った。電場配
向後、100℃に保ち、紫外線照射(254 nm、10W/cm、2
分)を行った。得られたコア層にAppl. Opt.、第38巻、
966頁(1999年)記載の方法に準じてフォトリソグラフ
ィとドライエッチングを行ってパターン形成し、図2に
示す厚さ8μmのコア4を形成した。
Example 1 An in- waveguide type optical modulator having the structure shown in FIG. 2 was produced as follows. First, aluminum was electron beam evaporated on a silicon substrate to form a lower electrode 2. Acrylic UV curable resin was spin-coated on the lower electrode 2 and irradiated with UV light (25
4 nm, 10 W / cm, 10 minutes) and cured to form a lower cladding layer 3 having a film thickness of 10 μm. A coating liquid containing the following polymer liquid crystal compound 1 and having the composition shown below was spin-coated on the lower clad layer 3 and subjected to electric field orientation treatment by corona discharge (applied voltage: 1 kV) at 100 ° C. After aligning the electric field, keep it at 100 ° C and irradiate with ultraviolet rays (254 nm, 10W / cm, 2
Minutes). Appl. Opt., Volume 38,
According to the method described on page 966 (1999), photolithography and dry etching were performed to form a pattern to form a core 4 having a thickness of 8 μm shown in FIG.

【0032】コア形成用塗布液: 高分子液晶化合物1
(20質量%)、トリメチロールプロパン トリアクリレ
ート(0.1質量%)、イルガキュア651(0.3質量%)、
メチルエチルケトン(79.7質量%) 高分子液晶化合物1
Coating Liquid for Core Formation: Polymer Liquid Crystal Compound 1
(20 mass%), trimethylolpropane triacrylate (0.1 mass%), Irgacure 651 (0.3 mass%),
Methyl ethyl ketone (79.7% by mass) Polymer liquid crystal compound 1

【化5】 [Chemical 5]

【0033】得られた下部クラッド層3とコア4の上か
らアクリル系紫外線硬化硬化樹脂をスピンコートし、紫
外線照射(254 nm、10W/cm、10分)して硬化させ、膜厚
15μmの上部クラッド層5を形成した。次に上部クラッ
ド層5上にアルミニウムを電子線蒸着により0.5μmの厚
さに積層し、信号電圧印加用の上部電極6をパターン形
成した。最後にダイサーによりチップ状に切り分け、端
面を研磨して導波路型光変調素子を得た。得られた素子
について電気光学効果の発現を確認した。さらにその効
果は6ヶ月後においても保持されていることを確認し
た。
Acrylic UV curable resin was spin-coated on the lower clad layer 3 and the core 4 thus obtained, and then cured by irradiation with UV light (254 nm, 10 W / cm, 10 minutes) to obtain a film thickness.
An upper clad layer 5 having a thickness of 15 μm was formed. Next, aluminum was laminated on the upper clad layer 5 to a thickness of 0.5 μm by electron beam evaporation, and an upper electrode 6 for applying a signal voltage was patterned. Finally, it was cut into chips by a dicer and the end face was polished to obtain a waveguide type optical modulator. It was confirmed that the obtained device exhibited an electro-optical effect. Furthermore, it was confirmed that the effect was retained even after 6 months.

【0034】実施例2 コアのパターン形成において、マッハツェンダー型導波
路を形成した以外は実施例1と同様にして図4に示すマ
ッハツエンダー型光変調器を作製した。
Example 2 A Mach-Zehnder type optical modulator shown in FIG. 4 was produced in the same manner as in Example 1 except that a Mach-Zehnder type waveguide was formed in the core pattern formation.

【0035】[0035]

【発明の効果】上記の通り、本発明の導波路型光変調素
子は、架橋可能な官能基及び非線形光学活性基を有する
高分子液晶化合物を非線形光学材料として用い、この高
分子液晶化合物を電場印加後、保持されている液晶配向
状態において架橋反応を行うので容易に製造することが
できる。得られた導波路型光変調素子はコアの非線形光
学活性基が架橋により固定されているので、経時的、熱
的に安定な光学特性及び高速の応答性能を有する。
As described above, in the waveguide type optical modulator of the present invention, a polymer liquid crystal compound having a crosslinkable functional group and a non-linear optically active group is used as a non-linear optical material. After the application, a cross-linking reaction is carried out in the liquid crystal alignment state which is held, so that it can be easily manufactured. Since the obtained waveguide type optical modulator has the non-linear optically active group of the core fixed by cross-linking, it has optical characteristics that are stable over time and is thermally stable, and has high-speed response performance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例による導波路型光変調素子の
模式断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a waveguide type optical modulator according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例による導波路型光変調素子の
模式斜視図である。
FIG. 2 is a schematic perspective view of a waveguide type optical modulator according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例による導波路型光変調素子か
らなる分岐型光変調器の模式斜視図である。
FIG. 3 is a schematic perspective view of a branch type optical modulator including a waveguide type optical modulator according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例による導波路型光変調素子か
らなるマッハツェンダー型光変調器の模式斜視図であ
る。
FIG. 4 is a schematic perspective view of a Mach-Zehnder interferometer type optical modulator including a waveguide type optical modulator according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施例による導波路型光変調素子か
らなる方向性結合器型光変調器の模式斜視図である。
FIG. 5 is a schematic perspective view of a directional coupler type optical modulator including a waveguide type optical modulator according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・基板 2・・・下部電極 3・・・下部クラッド層 4・・・コア 5・・・上部クラッド層 6・・・上部電極 1 ... Substrate 2 ... Lower electrode 3 ... Lower clad layer 4 ... Core 5 ... Upper clad layer 6 ... Upper electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H047 KA04 NA03 PA02 PA21 PA24 PA28 QA05 RA08 2H079 AA02 AA12 BA01 BA03 DA08 EA04 EA05 EB04 2H088 EA45 EA46 EA47 GA06 HA10 MA10 MA11 MA16 MA18 2K002 AB04 BA06 CA14 DA07 DA08 DA14 EA08 HA02    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 2H047 KA04 NA03 PA02 PA21 PA24                       PA28 QA05 RA08                 2H079 AA02 AA12 BA01 BA03 DA08                       EA04 EA05 EB04                 2H088 EA45 EA46 EA47 GA06 HA10                       MA10 MA11 MA16 MA18                 2K002 AB04 BA06 CA14 DA07 DA08                       DA14 EA08 HA02

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 有機材料からなるコアと、前記コアを挟
んでその上下に形成された上部クラッド層及び下部クラ
ッド層と、前記コア及び前記上下クラッド層に電界を印
加する一対の電極とを有する導波路型光変調素子におい
て、前記コアを形成する層は、架橋可能な官能基及び非
線形光学活性基を有する高分子液晶化合物を含有し、前
記高分子液晶化合物を電場印加した後、架橋することに
より形成されていることを特徴とする導波路型光変調素
子。
1. A core comprising an organic material, an upper clad layer and a lower clad layer formed above and below the core so as to sandwich the core, and a pair of electrodes for applying an electric field to the core and the upper and lower clad layers. In the waveguide type light modulation element, the layer forming the core contains a polymer liquid crystal compound having a crosslinkable functional group and a non-linear optically active group, and crosslinks after applying the electric field to the polymer liquid crystal compound. A waveguide-type optical modulation element characterized by being formed by.
【請求項2】 有機材料からなるコアと、前記コアを挟
んでその上下に形成された上部クラッド層及び下部クラ
ッド層と、前記コア及び前記上下クラッド層に電界を印
加する一対の電極とを有する導波路型光変調素子におい
て、前記コアを形成する層は、架橋可能な官能基及び非
線形光学活性基を有する高分子液晶化合物の架橋体を含
有することを特徴とする導波路型光変調素子。
2. A core made of an organic material, an upper clad layer and a lower clad layer formed above and below the core, and a pair of electrodes for applying an electric field to the core and the upper and lower clad layers. In the waveguide type light modulation element, the layer forming the core contains a crosslinked body of a polymer liquid crystal compound having a crosslinkable functional group and a non-linear optically active group.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の導波路型光変調
素子において、前記架橋可能な官能基は紫外線照射によ
り架橋可能な官能基であることを特徴とする導波路型光
変調素子。
3. The waveguide type optical modulation element according to claim 1, wherein the crosslinkable functional group is a functional group which is crosslinkable by ultraviolet irradiation.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の導波路
型光変調素子において、前記高分子液晶化合物が下記一
般式(I): 【化1】 (一般式(I)中、R1及びR2はそれぞれ独立して水素原
子又はメチル基を表し、L 1及びL2はそれぞれ独立して単
結合又は2価の連結基を表し、Mは2価の非線形光学活
性基を表す。m及びnはそれぞれモル分率を表し、mは
1〜100(%)、nは0〜99(%)を表し、m+n=100
(%)である。)で表されることを特徴とする導波路型
光変調素子。
4. The waveguide according to claim 1.
In the light modulation device of the type, the polymer liquid crystal compound is
General formula (I): [Chemical 1] (In the general formula (I), R1And R2Are independent hydrogen
Represents a child or a methyl group, L 1And L2Each independently
Represents a bond or a divalent linking group, and M is a divalent nonlinear optical activity.
Represents a sexual group. m and n each represent a mole fraction, and m is
1-100 (%), n represents 0-99 (%), m + n = 100
(%). ) Waveguide type characterized by being represented by
Light modulator.
【請求項5】 有機材料からなるコアと、前記コアを挟
んでその上下に形成された上部クラッド層及び下部クラ
ッド層と、前記コア及び前記上下クラッド層に電界を印
加する一対の電極とを有する導波路型光変調素子の製造
方法において、前記コアを形成する層を、(a) 架橋可能
な官能基及び非線形光学活性基を有する高分子液晶化合
物を含有する液晶組成物を前記下部クラッド層上に被覆
し、(b)電場印加を行い、(c) 次いで前記高分子液晶化
合物を架橋することにより形成することを特徴とする導
波路型光変調素子の製造方法。
5. A core made of an organic material, an upper clad layer and a lower clad layer formed above and below the core so as to sandwich the core, and a pair of electrodes for applying an electric field to the core and the upper and lower clad layers. In the method of manufacturing a waveguide type light modulation element, the layer forming the core is (a) a liquid crystal composition containing a polymer liquid crystal compound having a crosslinkable functional group and a non-linear optically active group on the lower clad layer. And (b) an electric field is applied, and (c) the polymer liquid crystal compound is then crosslinked to form a waveguide-type optical modulator.
JP2002076799A 2002-03-19 2002-03-19 Waveguide type optical modulator, and method of manufacturing the same Pending JP2003270685A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002076799A JP2003270685A (en) 2002-03-19 2002-03-19 Waveguide type optical modulator, and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002076799A JP2003270685A (en) 2002-03-19 2002-03-19 Waveguide type optical modulator, and method of manufacturing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003270685A true JP2003270685A (en) 2003-09-25

Family

ID=29205442

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002076799A Pending JP2003270685A (en) 2002-03-19 2002-03-19 Waveguide type optical modulator, and method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003270685A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008250258A (en) * 2007-03-30 2008-10-16 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Optical control device
WO2012077337A1 (en) * 2010-12-06 2012-06-14 日本電気株式会社 Optical signal control device and optical signal control method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008250258A (en) * 2007-03-30 2008-10-16 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Optical control device
WO2012077337A1 (en) * 2010-12-06 2012-06-14 日本電気株式会社 Optical signal control device and optical signal control method
US9391710B2 (en) 2010-12-06 2016-07-12 Nec Corporation Optical signal control device and optical signal control method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shi et al. Electro-optic polymer modulators with 0.8 V half-wave voltage
JP2888947B2 (en) Guided electro-optic light modulator with low optical loss
US4859876A (en) Nonlinear optical materials and devices
US5447662A (en) Optically non-linear polymeric coatings
JP6103574B2 (en) Optical waveguide and method for manufacturing the same
Lee et al. Optical intensity modulator based on a novel electrooptic polymer incorporating high/spl mu//spl beta/chromophore
JPH0348812A (en) Polarization blind interferometry wave- guide electro-optic modulator
US20020131663A1 (en) High-response electro-optic modulator based on an intrinsically acentric, layer-by-layer self-assembled molecular superlattice
JPS63121827A (en) Non-linear optical device
JPH0350521A (en) Polarization blind interferometry type waveguide electro-optic modulator
EP0457485B1 (en) Nonlinear optical devices and methods for making them
US5594093A (en) Nonlinear optical material and nonlinear optical device and directional coupling type optical switch using same
JPS6296930A (en) Non-linear optical material and apparatus
JP2790363B2 (en) Polarization-insensitive linear waveguide electro-optic phase modulator
US20020041427A1 (en) Method for producing non-linear optical organic crystal film
CN118613758A (en) Nonlinear optical material containing high boiling point solvent and method for effective polarization thereof
US5155793A (en) Optical component for applications in integrated optics
JP2003270685A (en) Waveguide type optical modulator, and method of manufacturing the same
JP2003207755A (en) Waveguide type optical modulating element and its manufacturing method
Steier et al. Waveguide photonic devices made from thermally crosslinked second-order nonlinear optical polymers
JP2009145475A (en) Waveguide device
JP2005227368A (en) Organic nonlinear optical material and nonlinear optical element using the same
JP3477863B2 (en) Non-linear optical laminate and optical waveguide device
JP2006267981A (en) Organic functional material and organic functional element using the same
JP2003098498A (en) Waveguide type optical modulating element and its manufacturing method