JP2003202440A - Optical waveguide and waveguide optical device - Google Patents
Optical waveguide and waveguide optical deviceInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】初期の機械特性および光学特性が良好で、高温
で長時間使用しても光学特性の劣化が少なく、さらに光
を効率的に90度曲げる機能をも有する光導波路および
導波路型光デバイスを提供する。
【解決手段】下式(1)、下式(2)または下式(3)
から選ばれる環構造の繰り返し単位を1種以上含有す
る、含フッ素重合体を光導波路用材料として使用する。
ただし、QはRf−Oを表し、Rfは1つ以上の塩素原
子をする炭素数10以下の含フッ素アルキレン基を表
す。
【化1】
An optical waveguide having good initial mechanical characteristics and optical characteristics, little deterioration of optical characteristics even when used for a long time at a high temperature, and a function of bending light efficiently by 90 degrees. And a waveguide-type optical device. The following formula (1), the following formula (2), or the following formula (3)
A fluorine-containing polymer containing at least one cyclic structure repeating unit selected from is used as an optical waveguide material.
Tadashi, Q represents a R f -O, R f represents one or more carbon atoms to chlorine atoms 10 following fluorinated alkylene group. [Chemical 1]
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、含フッ素重合体か
らなる光導波路、および該光導波路を含んでなる導波路
型光デバイスに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide made of a fluoropolymer and a waveguide type optical device including the optical waveguide.
【0002】[0002]
【従来の技術】主鎖に環構造を有する非晶質含フッ素重
合体は、機械的強度および光学的透明性に優れるため、
光ファイバー、光導波路などの光学材料に用いることが
できる。特許文献1には、かかる非晶質含フッ素重合体
を用いた光導波路が開示されている。2. Description of the Related Art An amorphous fluoropolymer having a ring structure in its main chain is excellent in mechanical strength and optical transparency.
It can be used for optical materials such as optical fibers and optical waveguides. Patent Document 1 discloses an optical waveguide using such an amorphous fluoropolymer.
【0003】具体的には、ペルフルオロアリルビニルエ
ーテル重合体およびペルフルオロ(2,2−ジメチル−
1,3−ジオキソール)とテトラフルオロエチレンの共
重合体が、光導波路用材料として有用であることが記載
されている。しかしながら、前者の重合体は、ガラス転
移温度(以下、Tgと記す。)が低いために、これから
なる光導波路は高温で長期間使用すると光学特性が変化
するという欠点がある。Specifically, perfluoroallyl vinyl ether polymers and perfluoro (2,2-dimethyl-
It is described that a copolymer of 1,3-dioxole) and tetrafluoroethylene is useful as a material for an optical waveguide. However, since the former polymer has a low glass transition temperature (hereinafter referred to as Tg), an optical waveguide made of this polymer has a drawback that its optical characteristics change when it is used at a high temperature for a long time.
【0004】また、後者の共重合体は、テトラフルオロ
エチレンの共重合比率を上げればTgの高い共重合体が
得られるが、部分的に結晶化し、透明性が低下する。し
たがって、後者の共重合体からなる光導波路は、損失が
大きくなるという欠点がある。また、前者の重合体、後
者の共重合体ともにペルフルオロ樹脂でかつ低密度であ
ることから屈折率が著しく低い。そのため、平板型光回
路にて信号を基板上に組み込んだ部品に取り出す際によ
く使用される、光を90度曲げるための45度反射構造
を有する光導波路および導波路型光デバイスには適応で
きないという欠点を有している。すなわち、低屈折率の
ため45度での全反射率が低く、漏洩する信号量が多大
となる。したがって、透明性が良好で、より高Tgでか
つ高屈折率性の材料の開発が望まれている。In the latter copolymer, a copolymer having a high Tg can be obtained by increasing the copolymerization ratio of tetrafluoroethylene, but it is partially crystallized and the transparency is lowered. Therefore, the latter optical waveguide made of the copolymer has a drawback that the loss becomes large. Further, since the former polymer and the latter copolymer are both perfluoro resins and have low density, the refractive index is extremely low. Therefore, it cannot be applied to an optical waveguide and a waveguide-type optical device having a 45-degree reflection structure for bending light by 90 degrees, which is often used when a signal is taken out to a component mounted on a substrate in a flat-plate type optical circuit. It has the drawback of That is, because of the low refractive index, the total reflectance at 45 degrees is low, and the amount of leaked signals is large. Therefore, development of a material having good transparency, higher Tg, and higher refractive index is desired.
【0005】また、前記の主鎖に環構造を有する非晶質
含フッ素重合体は、吸水性は抑制されているものの、密
度が低いため水蒸気透過係数が大きく、高屈折率化のた
めに添加する高屈折率低分子化合物などの添加物が水と
の反応性を有する場合、長期の使用において特性が変化
するという欠点があった。Further, although the above-mentioned amorphous fluoropolymer having a ring structure in the main chain has suppressed water absorption, it has a large water vapor permeability coefficient due to its low density, and is added for increasing the refractive index. When an additive such as a high-refractive-index low-molecular compound is reactive with water, there is a drawback that the characteristics change in long-term use.
【0006】一方、特許文献2には、主鎖に環構造を有
する非晶質含フッ素重合体へ、嵩高い置換基または架橋
構造などを導入することで、Tgを上げられることが記
載されている。しかしながら、このような方法では重合
体が脆くなってしまったり、光学特性または耐熱性が劣
ってしまったりする。したがって、これらの重合体から
なる光導波路は、取り扱いが困難であったり、光学特
性、耐熱性が充分ではなかった。On the other hand, Patent Document 2 describes that Tg can be increased by introducing a bulky substituent or a crosslinked structure into an amorphous fluoropolymer having a ring structure in its main chain. There is. However, in such a method, the polymer becomes brittle, or the optical characteristics or heat resistance is deteriorated. Therefore, the optical waveguide made of these polymers is difficult to handle, and the optical characteristics and heat resistance are not sufficient.
【0007】[0007]
【特許文献1】特開平4−190202号公報[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 4-190202
【特許文献2】特開2000−81519号公報[Patent Document 2] Japanese Patent Laid-Open No. 2000-81519
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術が
有する前記欠点の解決を目的とし、初期の機械特性、光
学特性が良好で、高温で長期間使用しても光学特性の劣
化がなく、さらに45度反射構造を有し、光を90度曲
げる機能を有する光導波路および導波路型光デバイスを
提供する。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is intended to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, has good initial mechanical properties and optical properties, and shows no deterioration in optical properties even when used at high temperatures for a long time. Further, there is provided an optical waveguide and a waveguide type optical device having a 45-degree reflection structure and having a function of bending light by 90 degrees.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、下式(1)、
下式(2)または下式(3)から選ばれる環構造の繰り
返し単位を1種以上含有する、含フッ素重合体からなる
ことを特徴とする光導波路である。The present invention provides the following formula (1),
An optical waveguide comprising a fluoropolymer containing at least one repeating unit having a ring structure selected from the following formula (2) or (3).
【0010】[0010]
【化2】 [Chemical 2]
【0011】ただし、QはRf−Oを表し、Rfは1つ
以上の塩素原子を有し、かつRf内部にエーテル性酸素
原子を有していてもよい炭素数10以下の含フッ素アル
キレン基を表す。さらに、本発明は、上記の光導波路を
含んでなる導波路型光デバイスである。However, Q represents R f -O, R f has one or more chlorine atoms, and may have an etheric oxygen atom in R f. Represents an alkylene group. Further, the present invention is a waveguide type optical device including the above optical waveguide.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】本発明における含フッ素重合体
は、式(1)〜式(3)で表される環構造の繰り返し単
位を1種以上含有する重合体である。式(1)〜式
(3)で表される繰り返し単位はCF2=CF−Q−C
F=CF2で表される含フッ素ジエンが環化重合して生
成する繰り返し単位である。Qの種類や環化重合方法に
よって式(1)〜式(3)で表される単位の1つまたは
2つ以上が生じる。従って、含フッ素重合体はこれらの
単位の2つ以上が含まれることもある。Rfは内部にエ
ーテル性酸素原子を含んでいてもよい炭素数10以下の
含フッ素アルキレン基である。側鎖を除いたRfの炭素
数は3以下であることが好ましい。塩素原子はRf中に
1つ以上あればよい。Rfは、安定性の観点から、塩素
原子以外は高度にフッ素化されている含フッ素アルキレ
ン基であることが好ましい。特に塩素原子以外はすべて
フッ素原子であることが好ましい。高度にフッ素化され
たとは、炭素原子に結合した水素原子とフッ素原子の合
計数に対する該フッ素原子の数の割合が80%以上であ
ることをいう。また、Rfはエーテル性酸素原子を含ん
でいてもよい含フッ素アルキル基からなる側鎖を有して
いてもよい。また、この側鎖はエーテル性酸素原子を有
していてもよい。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The fluoropolymer of the present invention is a polymer containing at least one repeating unit having a ring structure represented by the formula (1) to the formula (3). The repeating units represented by the formulas (1) to (3) are CF 2 = CF-Q-C.
It is a repeating unit formed by cyclopolymerization of a fluorine-containing diene represented by F = CF 2 . Depending on the type of Q and the cyclopolymerization method, one or more units represented by the formulas (1) to (3) are produced. Therefore, the fluoropolymer may contain two or more of these units. R f is a fluorine-containing alkylene group having 10 or less carbon atoms which may contain an etheric oxygen atom inside. The carbon number of R f excluding the side chain is preferably 3 or less. One or more chlorine atoms may be present in R f . From the viewpoint of stability, R f is preferably a highly fluorinated fluorinated alkylene group other than a chlorine atom. Particularly, it is preferable that all atoms other than chlorine atom are fluorine atoms. Highly fluorinated means that the ratio of the number of fluorine atoms to the total number of hydrogen atoms and fluorine atoms bonded to carbon atoms is 80% or more. R f may have a side chain composed of a fluorine-containing alkyl group which may contain an etheric oxygen atom. Further, this side chain may have an etheric oxygen atom.
【0013】塩素原子はRf中の環を構成している炭素
原子に直接結合していてもよいし、Rf中の側鎖にある
炭素原子に結合していてもよい。特に塩素原子が、環を
構成しておりかつ酸素原子に隣接する炭素原子に直接結
合していることが好ましい。さらに、該酸素原子がエー
テル性酸素原子であることが最も好ましい。この理由は
必ずしも明確ではないが、塩素原子が、酸素原子に隣接
する炭素原子に結合していることから、Tgは高くなる
が若干の柔軟性があるため、極端に含フッ素重合体が硬
く脆くなることがない、と考えられる。塩素原子は1つ
以上であればよいが、熱安定性を良好に保てることから
1つまたは2つであることが好ましい。特に好ましいR
fは、(CF2)nCClFまたは(CF2)nCCl
2であり、さらに(CF2)nCClFであることが最
も好ましい。ただし、nは1〜3の整数である。The chlorine atom may be directly bonded to the carbon atom constituting the ring in R f , or may be bonded to the carbon atom in the side chain in R f . In particular, it is preferable that the chlorine atom forms a ring and is directly bonded to the carbon atom adjacent to the oxygen atom. Furthermore, it is most preferable that the oxygen atom is an etheric oxygen atom. The reason for this is not clear, but since the chlorine atom is bonded to the carbon atom adjacent to the oxygen atom, the Tg increases, but there is some flexibility, so the fluoropolymer is extremely hard and brittle. It is thought that it will never happen. The number of chlorine atoms may be one or more, but one or two is preferable from the viewpoint of maintaining good thermal stability. Particularly preferred R
f is (CF 2 ) n CClF or (CF 2 ) n CCl
2 and most preferably (CF 2 ) n CClF. However, n is an integer of 1 to 3.
【0014】本発明における含フッ素重合体を得る方法
としては、環化重合することで式(1)〜式(3)で表
される環構造の1種以上を与える含フッ素ジエンを環化
重合することにより、または該含フッ素ジエンと共重合
性単量体とを共重合させることにより得ることができ
る。The method for obtaining the fluoropolymer in the present invention is as follows. Cyclopolymerization of a fluorodiene that gives one or more ring structures represented by formulas (1) to (3) by cyclopolymerization. Or by copolymerizing the fluorine-containing diene with a copolymerizable monomer.
【0015】前記共重合性単量体としては、含フッ素ジ
エンと共重合性を有する単量体であれば特に限定され
ず、含フッ素単量体、炭化水素系単量体、その他の単量
体が広範囲にわたって例示され得る。特にラジカル共重
合性を有する単量体であることが好ましい。The above-mentioned copolymerizable monomer is not particularly limited as long as it is a monomer copolymerizable with a fluorine-containing diene, and it may be a fluorine-containing monomer, a hydrocarbon-based monomer or other monomer. The body can be extensively illustrated. Particularly, a monomer having radical copolymerizability is preferable.
【0016】具体的にはエチレンなどのオレフィン、ま
たはテトラフルオロエチレンなどのフルオロオレフィン
が好ましい。また、ペルフルオロ(アルキルビニルエー
テル)などの含フッ素ビニルエーテル系単量体、ペルフ
ルオロ(ブテニルビニルエーテル)やペルフルオロ(ア
リルビニルエーテル)などの含フッ素ジエン系単量体、
ペルフルオロ(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソー
ル)などの環構造を有する単量体なども好ましい。これ
ら共重合性単量体は1種のみならず2種以上を併用して
もよい。Specifically, an olefin such as ethylene or a fluoroolefin such as tetrafluoroethylene is preferable. Fluorine-containing vinyl ether monomers such as perfluoro (alkyl vinyl ether), fluorine-containing diene monomers such as perfluoro (butenyl vinyl ether) and perfluoro (allyl vinyl ether),
A monomer having a ring structure such as perfluoro (2,2-dimethyl-1,3-dioxole) is also preferable. These copolymerizable monomers may be used alone or in combination of two or more.
【0017】本発明における含フッ素重合体の環構造の
繰り返し単位は、透明性が良好で、含フッ素系溶媒への
溶解性に優れ、かつ物性にも優れていることから、全単
量体からなる繰り返し単位に対して20モル%以上であ
ることが好ましく、特に50モル%以上であることが好
ましい。The repeating unit of the ring structure of the fluoropolymer in the present invention has good transparency, excellent solubility in a fluorine-containing solvent, and excellent physical properties. It is preferably 20 mol% or more, and particularly preferably 50 mol% or more, based on the repeating units.
【0018】また、含フッ素重合体の分子量は1万〜1
00万が好ましく、特に2万〜50万が好ましい。前記
含フッ素系溶媒としては、フッ素化塩素化炭化水素、フ
ッ素化炭化水素、ハイドロフルオロエーテルなどが挙げ
られる。具体的には、ペルフルオロへキサン、ペルフル
オロオクタン、ペルフルオロベンゼン、ペルフルオロ
(2−ブチルテトラヒドロフラン)、(ペルフルオロブ
チル)メチルエーテル、(ペルフルオロブチル)エチル
エーテル、ペルフルオロトリブチルアミン、ペルフルオ
ロトリプロピルアミンなどが挙げられる。The molecular weight of the fluoropolymer is 10,000 to 1
It is preferably, 000,000, and particularly preferably 20,000 to 500,000. Examples of the fluorine-containing solvent include fluorinated chlorinated hydrocarbons, fluorinated hydrocarbons and hydrofluoroethers. Specific examples include perfluorohexane, perfluorooctane, perfluorobenzene, perfluoro (2-butyltetrahydrofuran), (perfluorobutyl) methyl ether, (perfluorobutyl) ethyl ether, perfluorotributylamine, and perfluorotripropylamine.
【0019】本発明における含フッ素重合体は、式
(4)で表される含フッ素ジエンが環化重合して生じた
環構造の繰り返し単位を含有することが好ましい。
CF2=CF(CF2)nCXYOCF=CF2 (4)
ただし、X、Yはそれぞれ独立にフッ素原子または塩素
原子であり、少なくとも1つは塩素原子である。また、
nは1〜3の整数を表す。The fluorinated polymer in the present invention preferably contains a repeating unit having a ring structure formed by cyclopolymerization of the fluorinated diene represented by the formula (4). CF 2 ═CF (CF 2 ) n CXYOCF═CF 2 (4) However, X and Y are each independently a fluorine atom or a chlorine atom, and at least one is a chlorine atom. Also,
n represents an integer of 1 to 3.
【0020】式(4)で表される含フッ素ジエンは式
(5)で表される含フッ素化合物を脱ハロゲン化するこ
とにより得られる。
CF2Z1CFZ2(CF2)nCXYOCFZ3CF2Z4 (5)
ただし、Z1、Z2、Z3およびZ4はそれぞれ独立に
塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子から選ばれるハロ
ゲン原子を表す。また、X、Yはフッ素原子または塩素
原子であり、少なくとも1つは塩素原子である。また、
nは1〜3の整数を表す。The fluorine-containing diene represented by the formula (4) is obtained by dehalogenating the fluorine-containing compound represented by the formula (5). CF 2 Z 1 CFZ 2 (CF 2 ) n CXYOCFZ 3 CF 2 Z 4 (5) where Z 1 , Z 2 , Z 3 and Z 4 are each independently a halogen atom selected from a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom. Represents Further, X and Y are fluorine atoms or chlorine atoms, and at least one is a chlorine atom. Also,
n represents an integer of 1 to 3.
【0021】式(4)および式(5)中のX、Yとして
は、一方が塩素原子で他方がフッ素原子である組合せが
好ましい。また、Z1、Z2、Z3およびZ4としては
1個以上が塩素原子であることが好ましく、特にすべて
が塩素原子であることが好ましい。As the X and Y in the formulas (4) and (5), a combination in which one is a chlorine atom and the other is a fluorine atom is preferable. Further, as Z 1 , Z 2 , Z 3 and Z 4 , at least one is preferably a chlorine atom, and particularly preferably all are chlorine atoms.
【0022】Z1、Z2、Z3およびZ4すべてが塩素
原子である、式(5)で表される含フッ素化合物は、塩
化ヨウ素とトリフロロクロロエチレンを低温下で反応さ
せて得られる1,2−ジクロロ−1,2,2−トリフロ
ロ−2−ヨードエタンに、ラジカル開始剤存在下、所定
量のテトラフルオロエチレンを反応させて得られる式
(6)で表される化合物から、既知の方法で合成するこ
とができる。
CF2ClCFCl(CF2)n+1I (6)
例えば、式(6)で表される化合物を発煙硫酸で酸化し
て末端を−COFとし、ついでアルキルエステル化後、
水素化ホウ素ナトリウムなどにより還元して、式(7)
で表される末端アルコール化合物が得られた。The fluorine-containing compound represented by the formula (5) in which all of Z 1 , Z 2 , Z 3 and Z 4 are chlorine atoms is obtained by reacting iodine chloride with trifluorochloroethylene at low temperature. From the compound represented by the formula (6) obtained by reacting 1,2-dichloro-1,2,2-trifluoro-2-iodoethane with a predetermined amount of tetrafluoroethylene in the presence of a radical initiator, known compounds are known. Can be synthesized by the method. CF 2 ClCFCl (CF 2 ) n + 1 I (6) For example, the compound represented by the formula (6) is oxidized with fuming sulfuric acid to give a terminal —COF, and then after alkylesterification,
Formula (7) after reduction with sodium borohydride
A terminal alcohol compound represented by
【0023】次いで、この末端アルコール化合物に金属
ハイドライドを作用させ、生成する金属アルコキシドと
テトラフルオロエチレンを反応させて式(8)で表わさ
れる化合物が得られた。式(8)で表される化合物を塩
素化して水素原子を全て塩素原子に置換するとともに不
飽和結合にも塩素原子を付加して、式(5)における
X、Y、Z1、Z2、Z3およびZ4がすべて塩素原子
である式(9)で表わされる含フッ素化合物が得られ
た。また、式(9)で表わされる化合物を三フッ化アン
チモンでフッ素化することにより、式(5)におけるY
がフッ素で、X、Z 1、Z2、Z3およびZ4がすべて
塩素原子である含フッ素化合物が得られた。なお、式
(6)で表される化合物を合成する際、テトラフルオロ
エチレンの反応量を変えることにより、nが1または3
の化合物を得ることができた。
CF2ClCFCl(CF2)nCH2OH (7)、
CF2ClCFCl(CF2)nCH2OCF=CF2 (8)、
CF2ClCFCl(CF2)nCCl2OCFClCF2Cl (9)。Then, a metal is added to the terminal alcohol compound.
With the metal alkoxide produced by the action of hydride
Reacted with tetrafluoroethylene and represented by formula (8)
The compound obtained was obtained. A salt of the compound represented by the formula (8)
When hydrogenated to replace all hydrogen atoms with chlorine atoms,
In the formula (5), chlorine atom is added to the saturated bond.
X, Y, Z1, ZTwo, ZThreeAnd ZFourAre all chlorine atoms
A fluorine-containing compound represented by the formula (9)
It was In addition, the compound represented by the formula (9) is an ammonium trifluoride.
By fluorinating with Zimon, Y in formula (5)
Is fluorine, X, Z 1, ZTwo, ZThreeAnd ZFourIs all
A fluorine-containing compound having a chlorine atom was obtained. Note that the formula
When synthesizing the compound represented by (6), tetrafluoro
By changing the reaction amount of ethylene, n is 1 or 3
Was obtained.
CFTwoClCFCl (CFTwo)nCHTwoOH (7),
CFTwoClCFCl (CFTwo)nCHTwoOCF = CFTwo (8),
CFTwoClCFCl (CFTwo)nCClTwoOCFClCFTwoCl (9).
【0024】本発明における含フッ素重合体は、官能基
を有していても有していなくてもよいが、基板への密着
性、および積層する他層との密着性、色素や大きな電気
光学効果などを有する低分子化合物などの均一分散性の
観点から、官能基を有する含フッ素重合体であることが
好ましい。ただし、特に熱安定性が要求される場合また
は190nmから400nmにわたる低波長領域もしく
は700nmから1700nmの近赤外線領域での透過
性の向上が要求される場合は、フッ素ガス処理などによ
り末端の官能基をフッ素化して安定化してもよい。The fluoropolymer in the present invention may or may not have a functional group, but the adhesion to the substrate, the adhesion to other layers to be laminated, the dye and the large electro-optical property. From the viewpoint of uniform dispersibility of low-molecular compounds having effects and the like, a fluorine-containing polymer having a functional group is preferable. However, when thermal stability is particularly required or when improvement of the transmittance in the low wavelength region of 190 nm to 400 nm or the near infrared region of 700 nm to 1700 nm is required, the terminal functional group may be treated with fluorine gas or the like. It may be fluorinated and stabilized.
【0025】官能基の導入方法としては、(イ)官能基
を含有する共重合性単量体と、含フッ素ジエンとを共重
合させる方法、または(ロ)重合開始剤や連鎖移動剤な
どに由来する重合体末端基を官能基として利用する方法
などが挙げられる。As the method of introducing the functional group, (a) a method of copolymerizing a functional group-containing copolymerizable monomer with a fluorine-containing diene, or (b) a polymerization initiator or a chain transfer agent, etc. Examples thereof include a method of utilizing the derived polymer terminal group as a functional group.
【0026】(イ)の方法において、官能基の代わりに
官能基に変換しうる基(以下、「前駆官能基」とい
う。)を導入し、その前駆官能基を重合後に官能基に変
換して目的とする官能基を有する含フッ素重合体を得る
こともできる。導入操作が容易であることなどから、
(ロ)の方法で官能基を導入する方法が好ましい。重合
体末端基をそのまま官能基としてもよいし、さらにこの
官能基を別の官能基に転換してもよい。In the method (a), a group that can be converted into a functional group (hereinafter referred to as "precursor functional group") is introduced in place of the functional group, and the precursor functional group is converted into a functional group after polymerization. It is also possible to obtain a fluoropolymer having a target functional group. Because the installation operation is easy,
The method of introducing a functional group by the method (b) is preferable. The polymer end group may be used as it is as a functional group, or this functional group may be converted into another functional group.
【0027】前記官能基としては、カルボン酸基、スル
ホン酸基、エステル結合を有する基、アルケニル基、水
酸基、マレイミド基、アミノ基、シアノ基、イソシアネ
ート基などが挙げられるが、シリコン基板などの半導体
基材への密着性が良好であること、保存時の安定性の観
点から、カルボン酸基が特に好適である。また前記の前
駆官能基としては、例えばアルコキシカルボニル基があ
り、このアルコキシカルボニル基は加水分解によりカル
ボン酸基に変換される。Examples of the functional group include a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a group having an ester bond, an alkenyl group, a hydroxyl group, a maleimide group, an amino group, a cyano group, and an isocyanate group. Carboxylic acid groups are particularly preferred from the viewpoints of good adhesion to a substrate and stability during storage. The precursor functional group is, for example, an alkoxycarbonyl group, and this alkoxycarbonyl group is converted into a carboxylic acid group by hydrolysis.
【0028】含フッ素重合体中の官能基の数は基材との
密着性確保の点より含フッ素重合体1g当たり0.00
1ミリモル以上が好ましい。また、溶媒に対する溶解性
または分散性が良好であることから含フッ素重合体1g
当たり1ミリモル以下が好ましい。特に含フッ素重合体
1g当たり0.01〜0.2ミリモルであることが好ま
しい。The number of functional groups in the fluoropolymer is 0.00 per 1 g of the fluoropolymer from the viewpoint of ensuring adhesion with the substrate.
It is preferably 1 mmol or more. Further, since the solubility or dispersibility in a solvent is good, 1 g of a fluoropolymer
It is preferably 1 mmol or less. It is particularly preferably 0.01 to 0.2 mmol per 1 g of the fluoropolymer.
【0029】本発明における含フッ素重合体は、光を9
0度曲げるための45度反射構造を有する光導波路およ
び導波路型光デバイスに適用するために、空気に対する
光の全反射角が45度付近であることが好ましい。導波
路型光デバイスの組立て操作が良好であり、かつ結合効
率を低下させないために、本含フッ素重合体の空気に対
する全反射角は47度以下であることが好ましい。ま
た、散乱損失を低く抑え、導波路型光デバイス全体とし
ての性能を高度に維持するため、空気に対する全反射角
が42度以上であることが好ましい。より好ましい全反
射角は44度以上、47度以下である。The fluorine-containing polymer of the present invention is capable of exposing light to 9
In order to apply to an optical waveguide and a waveguide type optical device having a 45 ° reflection structure for bending by 0 °, it is preferable that the total reflection angle of light with respect to air is around 45 °. The total reflection angle of air of the present fluoropolymer is preferably 47 degrees or less so that the waveguide type optical device can be easily assembled and the coupling efficiency is not deteriorated. Further, in order to suppress the scattering loss to be low and to maintain the performance of the waveguide type optical device as a whole at a high level, it is preferable that the total reflection angle with respect to air is 42 degrees or more. More preferable total reflection angle is 44 degrees or more and 47 degrees or less.
【0030】一般に空気に対する全反射角θ(度)は、
θ=sin−1(1/n0)で表される。ここでn0は
物質の屈折率を表す。したがって、45度反射構造を有
する導波路型光デバイスに適用するためには、材料の屈
折率でいえば1.41前後であればよく、1.37以
上、1.49以下であることが好ましい。より好ましく
は、1.37以上、1.46以下である。Generally, the total reflection angle θ (degree) with respect to air is
It is represented by θ = sin −1 (1 / n 0 ). Here, n 0 represents the refractive index of the substance. Therefore, in order to apply to a waveguide type optical device having a 45-degree reflection structure, the refractive index of the material may be about 1.41 and is preferably 1.37 or more and 1.49 or less. . More preferably, it is 1.37 or more and 1.46 or less.
【0031】また、本発明における含フッ素重合体は、
塩素が存在するため水蒸気透過係数が小さい。水蒸気透
過係数はデバイスの信頼性を向上させる上で非常に重要
である。水蒸気透過係数が大きい場合、樹脂内部に水分
子が入り込みやすくなるため、長期間の使用において屈
折率が変化しやすく安定性にかける。また、水分子が持
つ一般的な通信波長帯(1400〜1500nm)での
大きな吸収のため、伝搬損失値を大きくしてしまうなど
の問題が生じる。さらに、高屈折率化のために加水分解
性のドーパントを用いた場合は、そのドーパントが吸水
して変化し、全体の特性値に変化が起きることがある。
本発明の光導波路に使用する含フッ素重合体の水蒸気透
過係数は7.4×10−7(cm3・cm/cm2・s
・Pa)以下であることが好ましい。Further, the fluoropolymer in the present invention is
Due to the presence of chlorine, the water vapor transmission coefficient is small. The water vapor transmission coefficient is very important for improving the reliability of the device. When the water vapor transmission coefficient is large, water molecules are likely to enter the inside of the resin, so that the refractive index is likely to change during long-term use, which affects stability. Further, due to the large absorption in the general communication wavelength band (1400 to 1500 nm) of water molecules, there arises a problem that the propagation loss value is increased. Furthermore, when a hydrolyzable dopant is used to increase the refractive index, the dopant may absorb water and change, resulting in a change in the entire characteristic value.
The water vapor permeability coefficient of the fluoropolymer used for the optical waveguide of the present invention is 7.4 × 10 −7 (cm 3 · cm / cm 2 · s).
-Pa) or less is preferable.
【0032】本発明における含フッ素重合体は光学的に
透明で、従来の非晶質透明フッ素樹脂(以下、従来の透
明フッ素樹脂、と記す。)よりも屈折率が高いことも特
徴である。このことから従来の透明フッ素樹脂、例えば
サイトップ(旭硝子(株)製、商品名)、Teflon
AF(DuPont社製、商品名)などと組み合わせ
ることによって高性能の光ファイバー、光導波路などの
光学デバイスを得ることができるとともに、より複雑な
形状を有する光導波路や導波路型光デバイスを製造する
ことも可能である。The fluorine-containing polymer in the present invention is also optically transparent and has a characteristic that it has a higher refractive index than a conventional amorphous transparent fluororesin (hereinafter referred to as a conventional transparent fluororesin). From this, conventional transparent fluororesins such as CYTOP (trade name, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Teflon
Optical devices such as high-performance optical fibers and optical waveguides can be obtained by combining with AF (manufactured by DuPont, product name) and the like, and optical waveguides and waveguide type optical devices having more complicated shapes can be manufactured. Is also possible.
【0033】本発明における含フッ素重合体および従来
の透明フッ素樹脂は、紫外領域から近赤外領域まで高い
透明性を有することから、光源としてLDやLEDなど
の種々の光源を選択することが可能である。また、シン
グルモード、マルチモードなどのどのようなモードの光
にも対応可能である。以上のような特性から、本発明の
光導波路および導波路型光デバイスは、システム設計に
おいて自由度が高く、幅広い用途に応用が可能である。Since the fluoropolymer in the present invention and the conventional transparent fluororesin have high transparency in the ultraviolet region to the near infrared region, various light sources such as LD and LED can be selected as the light source. Is. Further, it is possible to deal with light of any mode such as a single mode and a multi mode. Due to the above characteristics, the optical waveguide and the waveguide type optical device of the present invention have a high degree of freedom in system design and can be applied to a wide range of applications.
【0034】本発明の光導波路は、基板上に形成された
クラッド部、このクラッド部上に形成されたコア部およ
びこのコア部上に形成されたクラッド部から構成されて
いる。基板としてはシリコンウェハーなどの半導体基板
または光導波路成型加工時の応力発生防止の観点から、
クラッドと同一の線膨張係数を有するプラスチック基板
が好ましい。The optical waveguide of the present invention comprises a clad portion formed on the substrate, a core portion formed on the clad portion, and a clad portion formed on the core portion. As a substrate, from the viewpoint of preventing stress generation during semiconductor waveguide such as silicon wafer or optical waveguide molding,
A plastic substrate having the same coefficient of linear expansion as the clad is preferred.
【0035】また、基板側に光を取り出すようなデバイ
スを作成する場合はその基板が使用波長において透明で
あることが好ましい。効率的に光を伝搬させるために、
コア部の材料の屈折率はクラッド部の材料の屈折率より
も高く設定される。伝搬光は、導波路のコア部内に閉じ
込められ導波路内を移動する。また、単純なコア/クラ
ッドの関係のみならず、より複雑な屈折率分布を持たせ
ることもできる。When a device for extracting light is made on the substrate side, the substrate is preferably transparent at the wavelength used. In order to propagate light efficiently,
The refractive index of the material of the core part is set higher than that of the material of the clad part. The propagating light is confined in the core portion of the waveguide and moves in the waveguide. Further, not only a simple core / clad relationship but also a more complicated refractive index distribution can be provided.
【0036】本発明における含フッ素重合体は、本発明
の光導波路のコア部の材料としてもクラッド部の材料と
しても用いることができる。クラッド部の材料として用
いた場合、コア部の材料としては本発明における含フッ
素重合体よりも屈折率の高い材料であればどのような材
料でも採用できる。この場合、例えば従来の透明フッ素
樹脂の屈折率向上に用いられる高屈折率化合物と本発明
における含フッ素重合体の混合物がその物性やクラッド
部との密着性などから好ましい。The fluorine-containing polymer in the present invention can be used as both the material for the core and the material for the clad of the optical waveguide of the present invention. When used as the material for the clad portion, any material having a higher refractive index than the fluoropolymer of the present invention can be used as the material for the core portion. In this case, for example, a mixture of a high-refractive index compound used for improving the refractive index of a conventional transparent fluororesin and the fluoropolymer of the present invention is preferable in terms of its physical properties and adhesion to the clad portion.
【0037】また、本発明における含フッ素重合体をコ
ア部の材料として用いた場合は、クラッド部の材料とし
て、本発明における含フッ素重合体よりも屈折率の低い
材料を用いればよい。従来の透明フッ素樹脂がその物性
やクラッド部との密着性などから好ましい。また、コア
部の屈折率を上げるために、本発明における含フッ素重
合体に高屈折率化合物を配合することも好ましい。高屈
折率化合物としては例えば炭素原子に結合した水素原子
を含まないハロゲン化芳香族炭化水素、またはハロゲン
化オレフィンのオリゴマなどが挙げられる。When the fluoropolymer of the present invention is used as the material of the core portion, a material having a lower refractive index than that of the fluoropolymer of the present invention may be used as the material of the cladding portion. A conventional transparent fluororesin is preferable because of its physical properties and adhesion to the clad portion. Further, in order to increase the refractive index of the core part, it is also preferable to add a high refractive index compound to the fluoropolymer of the present invention. Examples of the high refractive index compound include halogenated aromatic hydrocarbons containing no hydrogen atom bonded to a carbon atom, and oligomers of halogenated olefins.
【0038】ハロゲン化芳香族炭化水素としては、特に
ハロゲン原子としてフッ素原子のみを含むハロゲン化芳
香族炭化水素またはフッ素原子と他のハロゲン原子を含
むハロゲン化芳香族炭化水素が、含フッ素重合体との相
溶性の面で好ましい。このようなハロゲン化芳香族炭化
水素としては、例えば式Φ−Zb(Φはb価のペルフル
オロ芳香環残基、Zはフッ素以外のハロゲン原子、
RF、CORF、ORF、またはCNを表す。ただし、
RFはペルフルオロアルキル基、フッ素原子を1つ以上
含むペルハロアルキル基、または1価のペルフルオロ芳
香環残基を表し、bは0以上の整数である。)で表され
る化合物が挙げられる。芳香環としてはベンゼン環やナ
フタレン環が好ましく、RFの炭素数は5以下が好まし
い。フッ素原子以外のハロゲン原子としては塩素原子や
臭素原子が好ましい。As the halogenated aromatic hydrocarbon, in particular, a halogenated aromatic hydrocarbon containing only a fluorine atom as a halogen atom or a halogenated aromatic hydrocarbon containing a fluorine atom and another halogen atom is a fluorine-containing polymer. Is preferable in terms of compatibility. Examples of such a halogenated aromatic hydrocarbon include, for example, a formula Φ-Z b (Φ is a b-valent perfluoroaromatic ring residue, Z is a halogen atom other than fluorine,
Represents R F , COR F , OR F , or CN. However,
R F represents a perfluoroalkyl group, a perhaloalkyl group containing one or more fluorine atoms, or a monovalent perfluoroaromatic ring residue, and b is an integer of 0 or more. ). The aromatic ring is preferably a benzene ring or a naphthalene ring, and the carbon number of R F is preferably 5 or less. As a halogen atom other than a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom is preferable.
【0039】ハロゲン化芳香族炭化水素の具体的な化合
物としては、例えば1,3−ジブロモテトラフルオロベ
ンゼン、1,4−ジブロモテトラフルオロベンゼン、2
−ブロモテトラフルオロベンゾトリフロリド、クロロペ
ンタフルオロベンゼン、ブロモペンタフルオロベンゼ
ン、ヨードペンタフルオロベンゼン、デカフルオロベン
ゾフェノン、ペルフルオロアセトフェノン、ペルフルオ
ロビフェニル、ペルフルオロ(1,3,5−トリフェニ
ルベンゼン)、クロロへプタフルオロナフタレン、ブロ
モヘプタフルオロナフタレンなどがある。Specific examples of the halogenated aromatic hydrocarbon compound include 1,3-dibromotetrafluorobenzene, 1,4-dibromotetrafluorobenzene and 2
-Bromotetrafluorobenzotrifluoride, chloropentafluorobenzene, bromopentafluorobenzene, iodopentafluorobenzene, decafluorobenzophenone, perfluoroacetophenone, perfluorobiphenyl, perfluoro (1,3,5-triphenylbenzene), chlorohepta Examples include fluoronaphthalene and bromoheptafluoronaphthalene.
【0040】ハロゲン化オレフィンのオリゴマとして
は、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチ
レン、ジクロロジフルオロエチレン、ヘキサフルオロプ
ロピレン、ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)な
どの含フッ素オレフィンの単独重合オリゴマ、またはこ
れら単量体の2種以上の共重合オリゴマなどが挙げられ
る。また、−CF2CF(CF3)O−または−(CF
2)nO−(nは1〜3の整数)の構造単位を有するペ
ルフルオロポリエーテルなども使用できる。本オリゴマ
は官能基を有していてもよい。As the oligomer of halogenated olefin, homopolymerization oligomer of fluorinated olefin such as tetrafluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, dichlorodifluoroethylene, hexafluoropropylene and perfluoro (alkyl vinyl ether), or 2 of these monomers can be used. Examples include copolymerized oligomers of two or more kinds. Further, -CF 2 CF (CF 3) O- or - (CF
2) n O- (n it can be used also such as perfluoropolyethers having a structural unit of an integer of 1 to 3). This oligomer may have a functional group.
【0041】また、一般式Ra mMRb 4−m(式中、
複数のRaは互いに同一または異なる炭素数1〜14の
非加水分解性の有機基、Rbは加水分解性基、mは0〜
3の整数、MはSi、Ti、Zr、HfまたはThを表
す。)で表される化合物またはこの化合物の部分加水分
解縮合物(以下、両者を総称して化合物aという。)
を、本発明における含フッ素重合体に配合しても、屈折
率が高く、機械特性の良好なコア部が形成可能であり、
高屈折率化合物として採用できる。化合物aとしては1
種でもよく、化合物aから選ばれる2種以上を併用して
もよい。また、MがSiである化合物aが特に好まし
い。Further, in the general formula R a m MR b 4-m ( wherein,
A plurality of R a are the same or different from each other and have a non-hydrolyzable organic group having 1 to 14 carbon atoms, R b is a hydrolyzable group, and m is 0 to
An integer of 3, M represents Si, Ti, Zr, Hf or Th. ) Or a partial hydrolysis-condensation product of this compound (hereinafter, both are collectively referred to as compound a).
, Even if blended with the fluoropolymer in the present invention, a high refractive index, it is possible to form a good core portion of mechanical properties,
It can be adopted as a high refractive index compound. 1 for compound a
One kind may be used, and two or more kinds selected from the compound a may be used in combination. Further, the compound a in which M is Si is particularly preferable.
【0042】加水分解性基Rbとしては、アルコキシ
基、含フッ素アルコキシ基、アルコキシアルコキシ基、
アシルオキシ基、アリールオキシ基、アミノキシ基、カ
ルバモイル基、ケトオキシム基、イソシアネート基、ハ
ロゲン原子などが例示される。好ましくはアルコキシ
基、アルコキシアルコキシ基などの、1価アルコールの
水酸基の水素原子を除いた基である。特にアルコキシ基
が好ましく、その炭素数は4個以下、特に1〜2個が好
ましい。As the hydrolyzable group R b , an alkoxy group, a fluorine-containing alkoxy group, an alkoxyalkoxy group,
Examples thereof include an acyloxy group, an aryloxy group, an aminoxy group, a carbamoyl group, a ketoxime group, an isocyanate group and a halogen atom. Preferred is a group obtained by removing a hydrogen atom from a hydroxyl group of a monohydric alcohol such as an alkoxy group or an alkoxyalkoxy group. An alkoxy group is particularly preferable, and the number of carbon atoms is preferably 4 or less, particularly preferably 1 or 2.
【0043】化合物a中の非加水分解性の有機基Raの
うちの少なくとも一つは官能基を有する有機基であるこ
とが好ましい。Ra中に官能基を有しない非加水分解性
の有機基がある場合にはその有機基は通常アルキル基で
ある。官能基としては、例えばアミノ基、エポキシ基、
グリシジルオキシ基、メルカプト基、イソシアネート基
などがある。より好ましい官能基としては、アミノ基、
エポキシ基である。At least one of the non-hydrolyzable organic groups R a in the compound a is preferably an organic group having a functional group. When R a has a non-hydrolyzable organic group having no functional group, the organic group is usually an alkyl group. As the functional group, for example, an amino group, an epoxy group,
There are glycidyloxy group, mercapto group, isocyanate group and the like. A more preferred functional group is an amino group,
It is an epoxy group.
【0044】本発明の光導波路を形成する方法として
は、コア部の周囲がクラッド部で囲まれた構成とするこ
とができればどのような方法でも採用できるが、好まし
くは下記のような方法が採用される。すなわち、基板上
にクラッド部を形成し、このクラッド部上にコア部を形
成した後、コア部の一部をフォトリソグラフ法などを応
用することにより除去し、残ったコア部上にクラッド部
を形成する方法、または基板上にクラッド部を形成し、
所望のパターンを有する型を加熱・加圧転写することに
よりコア部となるべき溝を形成し、そこにコア部を埋め
込んだ後、クラッド部を再形成する方法などが採用され
る。本発明における含フッ素重合体は離型性が良く、パ
ターン転写性が良好である。As a method of forming the optical waveguide of the present invention, any method can be adopted as long as it can have a structure in which the periphery of the core portion is surrounded by the cladding portion, but the following method is preferable. To be done. That is, a clad portion is formed on a substrate, a core portion is formed on the clad portion, and then a part of the core portion is removed by applying a photolithography method or the like, and the clad portion is left on the remaining core portion. Method of forming, or forming a clad portion on the substrate,
A method may be adopted in which a mold having a desired pattern is transferred by heating and pressure to form a groove to be a core portion, the core portion is embedded therein, and then the clad portion is re-formed. The fluoropolymer in the present invention has good releasability and good pattern transferability.
【0045】本発明の光導波路は、基板上に厚さ約1μ
mから1000μmの重合体の薄膜を形成する必要があ
ることから、溶液からの成形方法が特に好ましい。本発
明における含フッ素重合体は含フッ素溶媒に可溶で、こ
れらの溶媒に溶解して得られた溶液を基板上にスピンコ
ート法、スプレー法などにより塗布した後、溶剤を揮発
乾燥させることにより所望の膜厚の薄膜を形成させるこ
とができる。The optical waveguide of the present invention has a thickness of about 1 μm on the substrate.
The method of molding from a solution is particularly preferable because it is necessary to form a thin film of a polymer having a thickness of m to 1000 μm. The fluorine-containing polymer in the present invention is soluble in a fluorine-containing solvent, and the solution obtained by dissolving in these solvents is applied onto a substrate by spin coating, spraying, etc., and then the solvent is evaporated and dried. A thin film having a desired film thickness can be formed.
【0046】また、本発明の光導波路を作成する場合、
光導波路のコア部の断面形状としては、1辺が1〜30
0μm長の矩形が好ましく、1辺の長さは伝搬光の種類
(波長またはモード)およびコア部の材料とクラッド部
の材料の屈折率差より任意に選択できる。また、光導波
路または導波路型光デバイスと光ファイバを接続する場
合、接続する光ファイバーの径の大きさによっても、1
辺の長さを任意に選択することが可能である。また、シ
ングルモード光ファイバーと接続する場合はその形状が
正方形であることが望ましい。When the optical waveguide of the present invention is prepared,
The cross-sectional shape of the core portion of the optical waveguide is 1 to 30 on each side.
A rectangle having a length of 0 μm is preferable, and the length of one side can be arbitrarily selected depending on the kind (wavelength or mode) of propagating light and the difference in refractive index between the material of the core and the material of the clad. Further, when connecting an optical waveguide or a waveguide-type optical device to an optical fiber, depending on the size of the diameter of the optical fiber to be connected,
The length of the side can be arbitrarily selected. When connecting with a single mode optical fiber, it is desirable that the shape is square.
【0047】光を外部刺激により処理する場合は、上述
のシングルモード条件を満たすようにコア部とクラッド
部が形成されることが望ましい。ここにおいてシングル
モード条件とは、シングルモードの光のみを伝搬する条
件であり下記の数式(I)においてV=2.15より小
さい場合において満足する条件である。一般的な通信用
光ファイバーと接続する際は下記の数式(II)におい
て表現される比屈折率差として0.3%程度とすること
が望ましく、素子の小型化を目指す場合は比屈折率差を
できるだけ大きくすることが望ましい。
V=k0a√(n1 2−n2 2) (I)
ただし、k0=2π/λであり、λは波長、aはコアサ
イズ、n1はコア部の材料の屈折率、n2はクラッド部
の材料の屈折率を表す。
Δ=(n1 2−n2 2)/2n1 2 (II)
ただし、Δは比屈折率差、n1はコア部の材料の屈折
率、n2はクラッド部の材料の屈折率を表す。When light is processed by an external stimulus, it is desirable that the core part and the clad part are formed so as to satisfy the above-mentioned single mode condition. Here, the single-mode condition is a condition for propagating only single-mode light, and is a condition that is satisfied when V = 2.15 or less in the following formula (I). When connecting to a general optical fiber for communication, it is desirable to set the relative refractive index difference expressed by the following formula (II) to about 0.3%. It is desirable to make it as large as possible. V = k 0 a√ (n 1 2 -n 2 2) (I) where a k 0 = 2π / λ, λ is the wavelength, a is the core size, n 1 is the refractive index of the core portion material, n 2 represents the refractive index of the material of the clad portion. Δ = (n 1 2 −n 2 2 ) / 2n 1 2 (II) where Δ is the relative refractive index difference, n 1 is the refractive index of the core material, and n 2 is the refractive index of the cladding material. .
【0048】本発明の導波路型光デバイスは、光導波路
を種々組み合わせたり、他の機能を持つ部材を組み合わ
せたりして、伝搬光を外場(外部からの信号、あるいは
近接するコア部)により制御するものであり、例えば方
向性結合器、光変調器、光スイッチや可変光減衰器、波
長選択装置、光集積回路などがある。本発明の光導波路
は、45度反射構造が適応可能であり、極短距離にて光
を90度曲げる機能を付与できることから、光デバイス
をプリント配線板などに実装する際に使用される光表面
実装技術(内田、升田:光表面実装技術/光SMT、電
子情報通信学会1990秋期全国大会予稿分冊4,C−
189)等へ応用が可能である。In the waveguide type optical device of the present invention, various kinds of optical waveguides are combined or members having other functions are combined so that propagating light is generated by an external field (a signal from the outside or a core portion in proximity). For example, a directional coupler, an optical modulator, an optical switch, a variable optical attenuator, a wavelength selection device, and an optical integrated circuit are controlled. The optical waveguide of the present invention can be applied with a 45-degree reflection structure and can impart a function of bending light by 90 degrees at an extremely short distance. Therefore, an optical surface used when mounting an optical device on a printed wiring board or the like. Packaging Technology (Uchida, Masuda: Optical Surface Mounting Technology / Optical SMT, IEICE 1990 Autumn National Convention Proceedings Volume 4, C-
189) and the like.
【0049】これらを応用した基板は、高速光LAN、
加入者系光通信、光交換情報処理等の高速電子回路部品
と光信号伝送系を併用するシステム、機器内において光
電子混載集積回路を搭載したパッケージやプリント配線
板と光学的および電気的な接続を可能とする光電子プリ
ント等に応用できる。本発明の光導波路および導波路型
光デバイスをこれらの用途に用いた場合、特に本発明に
おける含フッ素重合体が、低損失、低複屈折性を示すた
め、損失値の低いより高性能の基板が形成可能である。
また、低吸水性、高Tgの特性を生かした耐環境性の高
い高信頼性のシステムを構築できる。A substrate to which these are applied is a high-speed optical LAN,
System that uses high-speed electronic circuit components such as subscriber optical communication and optical switching information processing together with optical signal transmission system, and optical and electrical connection with a package or a printed wiring board equipped with an integrated optoelectronic integrated circuit in the equipment. It can be applied to optoelectronic printing and the like. When the optical waveguide and the waveguide-type optical device of the present invention are used for these applications, the fluorine-containing polymer of the present invention shows low loss and low birefringence. Can be formed.
Further, it is possible to construct a highly reliable system with high environmental resistance, which makes use of the characteristics of low water absorption and high Tg.
【0050】一般的に、位相速度の等しい2本の光導波
路を近接して配置すると、一方の光導波路を伝搬する光
は次第に他方の光導波路に移行する。このような基本構
成からなる素子を方向性結合器という。本発明の光導波
路を用いて作成した方向性結合器は、低複屈折性から非
常に低い結合損失値を示し、低吸水性、高Tgの特性か
ら非常に高い信頼性を示す。Generally, when two optical waveguides having the same phase velocity are arranged close to each other, the light propagating in one optical waveguide gradually moves to the other optical waveguide. An element having such a basic structure is called a directional coupler. The directional coupler produced using the optical waveguide of the present invention exhibits a very low coupling loss value due to its low birefringence, and exhibits extremely high reliability due to its properties of low water absorption and high Tg.
【0051】また、この方向性結合器を多段あるいは並
列に組み合わせて使用する光スイッチや波長選択装置、
光変調器等の導波路型光デバイスにおいても同様に優れ
た特性が発揮される。中でも、近年の波長分割多重(W
DM)方式の通信システムの主要部品として用いられる
波長選択装置(例えばAWG(Arrayed−Wav
eguide Grating)など)においては、低
複屈折性は波長分割精度を向上させるためには必須であ
り、本発明の光導波路を用いた場合、高い波長精度を有
する波長選択装置を得ることができる。また、従来の透
明フッ素樹脂と組み合わせることにより、大きな屈折率
差をかせぐことが可能であるため、小型化と高集積化が
可能である。Further, an optical switch or a wavelength selection device using the directional couplers in combination in multiple stages or in parallel,
Similarly excellent characteristics are exhibited in a waveguide type optical device such as an optical modulator. Among them, wavelength division multiplexing (W
A wavelength selection device (for example, AWG (Arrayed-Wav) used as a main component of a DM) communication system.
(eg, Eggide Grating)), low birefringence is indispensable for improving wavelength division accuracy, and when the optical waveguide of the present invention is used, a wavelength selection device having high wavelength accuracy can be obtained. Further, by combining with a conventional transparent fluororesin, it is possible to make a large difference in refractive index, so that it is possible to make the device compact and highly integrated.
【0052】一方、近年注目されているプラスチック光
導波路の応用例として、屈折率の温度依存性(熱光学定
数)が大きいことを生かした熱光学スイッチ(以下、T
Oスイッチと記す。)がある。石英系の場合はTOスイ
ッチでも位相差を利用するマッハツェンダー(MZ)型
が一般的であるが、プラスチック系の場合大きな熱光学
定数を利用することにより簡易なデジタルスイッチが可
能である。On the other hand, as an application example of a plastic optical waveguide, which has been attracting attention in recent years, a thermo-optical switch (hereinafter referred to as T, which takes advantage of the large temperature dependence (thermo-optical constant) of the refractive index).
It is described as an O switch. ). In the case of a quartz type, a Mach-Zehnder (MZ) type that utilizes a phase difference is generally used in a TO switch, but in a plastic type, a simple digital switch is possible by utilizing a large thermo-optic constant.
【0053】本発明の光導波路からなるデジタルスイッ
チの場合も、単純な分岐構造のみで構成可能であること
から、小型化・高集積化が可能であり、大量生産、低コ
スト化において非常に有用である。さらに、本発明にお
ける含フッ素重合体は、塩素原子が存在するため、塩素
原子のないものに比べて大きな熱光学定数を有する。し
たがって、応答速度が速く、消費電力化の小さいTOス
イッチを得ることができる。併せて本発明における含フ
ッ素重合体がもつ低複屈折性、低吸水性、高Tg等の特
性は、TOスイッチの高性能化・高信頼性化にも大きく
寄与できる。Also in the case of the digital switch comprising the optical waveguide of the present invention, since it can be constructed only by a simple branch structure, it can be miniaturized and highly integrated, and is very useful in mass production and cost reduction. Is. Further, the fluorine-containing polymer of the present invention has a chlorine atom, and thus has a larger thermo-optical constant than a polymer without a chlorine atom. Therefore, it is possible to obtain a TO switch that has a high response speed and consumes less power. At the same time, the properties of the fluoropolymer of the present invention such as low birefringence, low water absorption and high Tg can greatly contribute to high performance and high reliability of the TO switch.
【0054】更に、本発明における含フッ素重合体は、
屈折率が1.4前後であり石英ファイバーの屈折率
(1.45)と非常に近く、接続の際に問題となる屈折
率差による反射損失を低減できるため、石英ファイバー
を中心とするシステム中に用いた場合でも非常に低損失
に利用できる。Further, the fluoropolymer in the present invention is
Since the refractive index is around 1.4, which is very close to the refractive index (1.45) of quartz fiber, it is possible to reduce the reflection loss due to the refractive index difference, which is a problem when connecting. It can be used with very low loss even when used for.
【0055】[0055]
【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れらの実施例に限定されない。
(合成例1)CF2ClCFClCF2CFClOCF
ClCF2Clの合成
撹拌機、還流コンデンサー、滴下漏斗を備えた500m
Lの四つ口フラスコに三フッ化アンチモンの100g
(0.56mol)を仕込み、不活性ガス雰囲気下、C
F2ClCFClCF2CCl2OCFClCF2Cl
の215g(0.47mol)と、五塩化アンチモンの
16.8g(0.056mol)とを仕込んだ。続いて
よく撹拌しながら内温が110〜120℃まで加熱し、
その温度で4時間反応させた。その後、ろ過により残存
する固体を取り除き、さらに粗生成物を蒸留することに
より、CF2ClCFClCF2CFClOCFClC
F2Cl(1,2,4,6,7−ペンタクロロ−1,
1,2,4,5,5,6,7,7−ノナフルオロ−3−
オキサ−ヘプタン)が130g得られた(収率62
%)。沸点は、0.75kPaで62℃であった。CF
a 2ClCFbClCFc 2CFdClOCFeClC
Ff 2Clとしたときの、19F NMRのデータを以
下に示す。EXAMPLES Examples of the present invention will be shown below, but the present invention is not limited to these examples. (Synthesis example 1) CF 2 ClCFClCF 2 CFClOCF
ClCF 2 Cl synthesis stirrer, reflux condenser, 500 m equipped with dropping funnel
100g of antimony trifluoride in L four-necked flask
(0.56 mol) was charged, and C was added under an inert gas atmosphere.
F 2 ClCFClCF 2 CCl 2 OCFClCF 2 Cl
215 g (0.47 mol) of the above and 16.8 g (0.056 mol) of antimony pentachloride were charged. Then, while stirring well, the internal temperature is heated to 110 to 120 ° C,
The reaction was carried out at that temperature for 4 hours. After that, the remaining solid is removed by filtration, and the crude product is distilled to obtain CF 2 ClCFClCF 2 CFClOCFClC.
F 2 Cl (1,2,4,6,7-pentachloro-1,
1,2,4,5,5,6,7,7-nonafluoro-3-
130 g of oxa-heptane was obtained (yield 62.
%). The boiling point was 0.75 kPa and 62 ° C. CF
a 2 ClCF b ClCF c 2 CF d ClOCF e ClC
19 F NMR data when F f 2 Cl is used is shown below.
【0056】19F NMR(CDCl3,CFCl3
基準)δppm;−64.0 and −70.8(F
a and Ff,4F),−68.5〜−74.5
(Fd,1F),−78.0(Fe,1F),−10
7.2〜−115.2(Fc,2F),−125〜−1
32(Fb,1F)。 19 F NMR (CDCl 3 , CFCl 3
Standard) δ ppm; -64.0 and -70.8 (F
a and F f, 4F), - 68.5~-74.5
(F d , 1F), −78.0 (F e , 1F), −10
7.2~-115.2 (F c, 2F ), - 125~-1
32 (F b , 1F).
【0057】(合成例2)CF2=CFCF2CFCl
OCF=CF2の合成
撹拌機、還流コンデンサー、滴下漏斗を備えた500m
Lの四つ口フラスコに亜鉛を120g(1.84mo
l)仕込み、不活性ガス雰囲気下、ジメチルホルムアミ
ドを200ml仕込んだ。続いて系を4kPaまで減圧
にし、さらに内温を50〜55℃に調整し、そこへ合成
例1で得られたCF2ClCFClCF2CFClOC
FClCF2Clの100g(0.23mol)を滴下
漏斗によりゆっくりと滴下し、反応中に生成物を蒸留す
ることにより速やかに抜き出した。その後、粗生成物を
精留することにより、CF2=CFCF2CFClOC
F=CF2(4−クロロ−1,1,2,4,5,5,
6,7,7−ノナフルオロ−3−オキサ−ヘプタ−1,
6−ジエン)が39g得られた(収率60%)。沸点
は、33kPaで61℃であった。以下この化合物をモ
ノマAという。モノマAのIRおよび19F NMRは
以下の通り。
IR:1785cm−1(CF2=CF−),1835
cm−1(CF2=CFO−)。(Synthesis example 2) CF 2 = CFCF 2 CFCl
500 m with OCF = CF 2 synthesis stirrer, reflux condenser, dropping funnel
120g of zinc (1.84mo
l) Charge, 200 ml of dimethylformamide was charged under an inert gas atmosphere. Subsequently, the system was depressurized to 4 kPa, the internal temperature was further adjusted to 50 to 55 ° C., and the CF 2 ClCFClCF 2 CFClOC obtained in Synthesis Example 1 was added thereto.
100 g (0.23 mol) of FClCF 2 Cl was slowly added dropwise through a dropping funnel, and the product was rapidly extracted by distillation during the reaction. Then, by rectifying the crude product, CF 2 = CFCF 2 CFClOC
F = CF 2 (4-chloro-1,1,2,4,5,5,5
6,7,7-nonafluoro-3-oxa-hepta-1,
39 g of 6-diene) was obtained (60% yield). The boiling point was 61 ° C. at 33 kPa. Hereinafter, this compound is referred to as Monomer A. IR and 19 F NMR of Monomer A are as follows. IR: 1785cm -1 (CF 2 = CF -), 1835
cm -1 (CF 2 = CFO-) .
【0058】[0058]
【化3】 [Chemical 3]
【0059】19F NMR(CDCl3,CFCl3
基準)δppm;−114.9(F a,Jab=83H
z,Jac=65Hz),−112.3(Fb,Jbc
=111Hz,Jbd=6Hz),−135.3
(Fc,Jcd=10Hz),−74.9(Fd),−
117.3(Fe,Jef=14Hz,Jeg=6H
z,J eh=27Hz),−188.2(Ff,Jfg
=39Hz,Jfh=118Hz),−89.1
(Fg,Jgh=50Hz),−105.4(Fh)。[0059]19F NMR (CDClThree, CFClThree
Standard) δ ppm; -114.9 (F a, Jab= 83H
z, Jac= 65 Hz), -112.3 (Fb, Jbc
= 111Hz, Jbd= 6 Hz), -135.3
(Fc, Jcd= 10 Hz), -74.9 (Fd), −
117.3 (Fe, Jef= 14Hz, Jeg= 6H
z, J eh= 27 Hz), -188.2 (Ff, Jfg
= 39Hz, Jfh= 118 Hz), -89.1
(Fg, Jgh= 50 Hz), -105.4 (Fh).
【0060】(合成例3)モノマAの重合
100mlのステンレス製オートクレーブに1,1,2
−トリクロロ−1,2,2−トリフルオロエタンの50
gと、モノマAの30g(0.097mol)と、ジイ
ソプロピルパーオキシジカーボネートの0.1g(4.
85×10−4mol)とを仕込んだ。このオートクレ
ーブを50℃で3日間加熱、撹拌した。その後、オート
クレーブを開放し、生成物をメタノールで洗浄した。洗
浄後の生成物から、溶媒および残存モノマを減圧下留去
することによって、無色透明の重合体29g(以下、重
合体Aとする。)が得られた。得られた重合体Aの収率
は96%であった。ジクロロペンタフルオロプロパン溶
媒(以下、R225と記す。)を使用したGPCによる
この重合体Aのポリメチルメタクリレート換算の分子量
(以下の分子量測定においても同様)は、数平均分子量
(Mn)で42500、重量平均分子量(Mw)で12
3000であった。(Synthesis Example 3) Polymerization of Monomer A 1, 2, 1 was placed in a 100 ml stainless autoclave.
50 of trichloro-1,2,2-trifluoroethane
g, 30 g of monomer A (0.097 mol), and 0.1 g of diisopropyl peroxydicarbonate (4.
85 × 10 −4 mol) was charged. The autoclave was heated and stirred at 50 ° C. for 3 days. Then, the autoclave was opened and the product was washed with methanol. The solvent and the remaining monomer were distilled off from the washed product under reduced pressure to obtain 29 g of a colorless and transparent polymer (hereinafter referred to as polymer A). The yield of the obtained polymer A was 96%. The molecular weight of this polymer A converted into polymethylmethacrylate by GPC using a dichloropentafluoropropane solvent (hereinafter, referred to as R225) (also in the following molecular weight measurement) was 42500 in number average molecular weight (Mn), and weight. 12 in average molecular weight (Mw)
It was 3000.
【0061】重合体Aをプレス成型により作成したフィ
ルムをアッベ屈折率計により測定した屈折率は1.3
7、また、示差走査熱分析(DSC)により測定したT
gは126℃であった。本重合体の引張特性を測定した
ところ引張弾性率1700MPa、降伏応力50MP
a、降伏伸度3.8%であった。A film prepared by press-molding the polymer A had a refractive index of 1.3 as measured by an Abbe refractometer.
7, T measured by differential scanning calorimetry (DSC)
g was 126 ° C. The tensile properties of the polymer were measured and the tensile modulus was 1700 MPa and the yield stress was 50 MP.
a, the yield elongation was 3.8%.
【0062】重合体Aの赤外吸収スペクトルを測定した
ところ、単量体に見られたCF2=CF−に基づく17
85cm−1およびCF2=CFO−に基づく1835
cm −1の吸収が消失していた。この重合体Aはペンダ
ント二重結合がなく架橋反応も生じておらず、高反応率
でもR225に完全に溶解することから環化重合体であ
ることがわかった。また、19F NMR解析により下
記の構造の繰り返し単位を有する重合体であることがわ
かった。The infrared absorption spectrum of polymer A was measured.
However, the CF found in the monomerTwo= CF-based 17
85 cm-1And CFTwo= 1835 based on CFO-
cm -1Had disappeared. This polymer A is a pen
High reaction rate with no double bond and no cross-linking reaction
However, since it is completely soluble in R225, it is a cyclized polymer.
I found out that Also,19Below by F NMR analysis
It was confirmed that the polymer had a repeating unit of the above structure.
won.
【0063】[0063]
【化4】 [Chemical 4]
【0064】(合成例4)CF2=CFCF2CCl2
OCF=CF2の合成
合成例2においてCF2ClCFClCF2CFClO
CFClCF2Clの100gの替わりに、CF2Cl
CFClCF2CCl2OCFClCF2Clの100
gを用いる以外は、合成例2と同様に操作して、CF2
=CFCF2CCl2OCF=CF2が42g得られた
(収率62%)。(Synthesis Example 4) CF 2 = CFCF 2 CCl 2
Synthesis of OCF = CF 2 In Synthesis Example 2, CF 2 ClCFClCF 2 CFClO
Instead of 100 g of CFClCF 2 Cl, CF 2 Cl
CFClCF 2 CCl 2 OCFClCF 2 Cl 100
CF 2 is operated in the same manner as in Synthesis Example 2 except that g is used.
= CFCF 2 CCl 2 OCF = 42 g of CF 2 was obtained (yield 62%).
【0065】[0065]
【化5】 [Chemical 5]
【0066】19F−NMR(CDCl3,CFCl3
基準)δppm;−111.3(F i,Jab=83H
z,Jac=65Hz),−115.6(Fj,Jbc
=111Hz),−140.2(Fk),−115.5
(Fs),−183.6(Ft,Jef=39Hz,J
eg=118Hz),−83.9(Fu,Jfg=50
Hz),−97.3(Fv)。[0066]19F-NMR (CDClThree, CFClThree
Standard) δppm; -111.3 (F i, Jab= 83H
z, Jac= 65 Hz), -115.6 (Fj, Jbc
= 111 Hz), -140.2 (Fk), -115.5
(Fs), -183.6 (Ft, Jef= 39Hz, J
eg= 118 Hz), -83.9 (Fu, Jfg= 50
Hz), -97.3 (Fv).
【0067】(合成例5)モノマBの重合
モノマBの5gとジイソプロピルパーオキシジカーボネ
ートの12.5mgをガラスアンプル中に入れ、液体窒
素中で凍結、真空脱気後封管した。40℃、20時間オ
ーブン中で加熱後、固化した内容物を取り出してメタノ
ールで洗浄後、200℃で1時間乾燥した。得られた重
合体(以下、重合体Bとする。)の収率は80%であっ
た。重合体Bの一部をR225に溶解して固有粘度を測
定したところ、0.20dl/gであった。この重合体
Bの分子量は数平均分子量(Mn)で44500、重量
平均分子量(Mw)で121500であった。(Synthesis Example 5) Polymerization of Monomer B 5 g of Monomer B and 12.5 mg of diisopropyl peroxydicarbonate were placed in a glass ampoule, frozen in liquid nitrogen, deaerated under vacuum, and sealed. After heating in an oven at 40 ° C. for 20 hours, the solidified contents were taken out, washed with methanol, and dried at 200 ° C. for 1 hour. The yield of the obtained polymer (hereinafter, referred to as polymer B) was 80%. When a part of the polymer B was dissolved in R225 and the intrinsic viscosity was measured, it was 0.20 dl / g. The polymer B had a number average molecular weight (Mn) of 44,500 and a weight average molecular weight (Mw) of 121,500.
【0068】重合体Bをプレス成型により作成したフィ
ルムをアッベ屈折率計により測定した屈折率は1.4
1、また、示差走査熱分析(DSC)により測定したT
gは168℃であった。本重合体の引張特性を測定した
ところ引張弾性率1690MPa、降伏応力50MP
a、降伏伸度3.6%であった。The refractive index of the film prepared by press-molding the polymer B was 1.4 as measured with an Abbe refractometer.
1, T measured by differential scanning calorimetry (DSC)
The g was 168 ° C. The tensile properties of this polymer were measured to find a tensile elastic modulus of 1690 MPa and a yield stress of 50 MP.
a, the yield elongation was 3.6%.
【0069】重合体Bの赤外吸収スペクトルを測定した
ところ、単量体に見られたCF2=CF−に基づく17
85cm−1およびCF2=CFO−に基づく1835
cm −1の吸収が消失していた。この重合体Bはペンダ
ント二重結合がなく架橋反応も生じておらず、高反応率
でもR225に完全に溶解することから環化重合体であ
ることがわかった。また、19F NMR解析により下
記の構造の繰り返し単位を有する重合体であることがわ
かった。The infrared absorption spectrum of polymer B was measured.
However, the CF found in the monomerTwo= CF-based 17
85 cm-1And CFTwo= 1835 based on CFO-
cm -1Had disappeared. This polymer B is a pen
High reaction rate with no double bond and no cross-linking reaction
However, since it is completely soluble in R225, it is a cyclized polymer.
I found out that Also,19Below by F NMR analysis
It was confirmed that the polymer had a repeating unit of the above structure.
won.
【0070】[0070]
【化6】 [Chemical 6]
【0071】次に、重合体Bを、空気中300℃で3時
間熱処理した後に、水中に浸漬して熱処理重合体を得
た。この熱処理重合体のIRスペクトルにはカルボン酸
基に帰属されるピークが確認され、カルボン酸基の量は
重合体1g当たり0.03ミリモルであった。また、可
視から近赤外領域の光線透過率は95%以上と高く30
0℃処理でも透明性にはなんら影響の無いことがわかっ
た。Next, the polymer B was heat-treated in air at 300 ° C. for 3 hours and then immersed in water to obtain a heat-treated polymer. A peak attributed to a carboxylic acid group was confirmed in the IR spectrum of this heat-treated polymer, and the amount of the carboxylic acid group was 0.03 mmol per 1 g of the polymer. In addition, the light transmittance in the visible to near-infrared region is as high as 95% or more and 30
It was found that the 0 ° C. treatment had no effect on the transparency.
【0072】(実施例1)特開2000−81519の
実施例の[例1(合成例)]に記載の、官能基としてカ
ルボン酸を有するCF2=CFOCF2CF2CF=C
F2の重合体(以下、重合体Cとする。)10gをパー
フルオロトリブチルアミンの90gに溶解して、重合体
溶液(以下、C1液とする。)を調製した。重合体Aの
10g、CF2ClCFClCF2CFCl2の90g
からなる組成物(以下、A1液とする。)を調製した。(Example 1) CF 2 = CFOCF 2 CF 2 CF = C having a carboxylic acid as a functional group described in [Example 1 (synthesis example)] of Example of JP-A-2000-81519.
A polymer solution (hereinafter, referred to as C1 liquid) was prepared by dissolving 10 g of a polymer of F 2 (hereinafter referred to as polymer C) in 90 g of perfluorotributylamine. 10 g of Polymer A, 90 g of CF 2 ClCFClCF 2 CFCl 2
Was prepared (hereinafter, referred to as A1 liquid).
【0073】シリコン基板上にスピンコート法でC1液
を塗布し、温度250℃で60分間加熱して10μm厚
の、重合体Cからなる下部クラッド部を形成した。該下
部クラッド部上にさらにA1液をスピンコートし、温度
250℃で60分間加熱して、5μm厚の重合体Aから
なる層を形成した。次いでレジスト液(東京応化社製、
商品名OFPR-800)を塗布、予備焼成後、露光、
現像、後焼成を行うことで、幅5μmの直線からなるレ
ジスト層を形成した。レジスト層に保護されていない重
合体Aをドライエッチングにより除去した。Liquid C1 was applied on a silicon substrate by spin coating and heated at a temperature of 250 ° C. for 60 minutes to form a lower clad portion of polymer C having a thickness of 10 μm. Liquid A1 was further spin-coated on the lower clad portion and heated at a temperature of 250 ° C. for 60 minutes to form a layer of the polymer A having a thickness of 5 μm. Next, a resist solution (manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.,
Product name OFPR-800) is applied, pre-baked, exposed,
By performing development and post-baking, a resist layer composed of a straight line having a width of 5 μm was formed. The polymer A not protected by the resist layer was removed by dry etching.
【0074】次いで、重合体Aを保護していた残りのレ
ジストをウエットエッチングにて除去し、断面が5μm
×5μmの矩形であり、重合体Aからなる角柱状のコア
部を下部クラッド上に形成した。このように形成したコ
ア部上に、C1液を用いて前記下部クラッド部形成と同
様にして重合体Cからなる上部クラッド部を形成し、シ
リコン基板上に形成された直線状の光導波路を得た。Then, the remaining resist which protected the polymer A was removed by wet etching to give a cross section of 5 μm.
A rectangular column-shaped core portion made of the polymer A and having a rectangular shape of × 5 μm was formed on the lower clad. On the core portion thus formed, the upper clad portion made of the polymer C is formed by using the C1 liquid in the same manner as the formation of the lower clad portion, and the linear optical waveguide formed on the silicon substrate is obtained. It was
【0075】この光導波路において、クラッド部、コア
部の屈折率は、それぞれ1.340、1.370であっ
た。半導体レーザの光源を用いて、この光導波路の伝搬
損失を測定したところ、波長650nmおよび波長13
00nmの光で0.2dB/cm以下であり、可視光か
ら近赤外光までの光を良好に伝達できる光導波路であっ
た。また、本光導波路を120℃オーブン中にて1時間
加熱処理した後、伝搬損失を測定したところ、変化は認
められなかった。In this optical waveguide, the refractive indexes of the clad portion and the core portion were 1.340 and 1.370, respectively. When the propagation loss of this optical waveguide was measured using a semiconductor laser light source, a wavelength of 650 nm and a wavelength of 13
The optical waveguide was 0.2 dB / cm or less with light of 00 nm, and was an optical waveguide capable of favorably transmitting light from visible light to near infrared light. Moreover, when the optical waveguide was heat-treated in an oven at 120 ° C. for 1 hour and the propagation loss was measured, no change was observed.
【0076】(実施例2)重合体Bの10g、CF2C
lCFClCF2CFCl2の90gからなる組成物
(以下、B1液とする。)を調製した。実施例1のA1
液をB1液に変える以外は、実施例1と同様にして、光
導波路を得た。この光導波路において、クラッド部、コ
ア部の屈折率は、それぞれ1.340、1.410であ
った。半導体レーザの光源を用いて、この光導波路の伝
搬損失を測定したところ、波長650nmおよび波長1
300nmの光で0.2dB/cm以下であり、可視光
から近赤外光までの光を良好に伝達できる光導波路であ
った。また、本光導波路を120℃オーブン中にて1時
間加熱処理した後、伝搬損失を測定したところ、変化は
認められなかった。Example 2 10 g of polymer B, CF 2 C
A composition consisting of 90 g of 1CFClCF 2 CFCl 2 (hereinafter referred to as B1 liquid) was prepared. A1 of Example 1
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that the liquid was changed to the B1 liquid. In this optical waveguide, the refractive indexes of the clad part and the core part were 1.340 and 1.410, respectively. When the propagation loss of this optical waveguide was measured using a semiconductor laser light source, a wavelength of 650 nm and a wavelength of 1
It was 0.2 dB / cm or less at 300 nm light, and was an optical waveguide capable of favorably transmitting light from visible light to near infrared light. Moreover, when the optical waveguide was heat-treated in an oven at 120 ° C. for 1 hour and the propagation loss was measured, no change was observed.
【0077】(比較例1)特開2000−81519に
記載の実施例4に従い光導波路を作成した。この光導波
路の伝搬損失を実施例1と同様の方法で測定したとこ
ろ、0.2dB/cm以下であった。その後、本光導波
路を120℃オーブン中にて1時間加熱処理した後、伝
搬損失を測定したところ、損失値が0.3dB/cm以
上に増加しており、特性の変化が認められた。(Comparative Example 1) An optical waveguide was prepared according to Example 4 described in JP-A-2000-81519. When the propagation loss of this optical waveguide was measured by the same method as in Example 1, it was 0.2 dB / cm or less. Then, the optical waveguide was heat-treated in an oven at 120 ° C. for 1 hour, and the propagation loss was measured. As a result, the loss value increased to 0.3 dB / cm or more, and a change in characteristics was observed.
【0078】(実施例3)実施例2で得られた直線状の
光導波路を、ダイシング装置を用いて、両端面がシリコ
ン基板に対して直角になるように、5cm長に切り出し
た。次に、ダイシング装置のブレードがシリコン基板に
対して45度になるように調整したのち、切り出した光
導波路の中心部を切断し、一方の端面がシリコン基板に
対して直角もう一方が45度である、45度反射構造を
有する光導波路を得た。直角の端面より850nmの半
導体レーザ光を入射して、45度端面の上部90度の位
置で出射する光量を測定したところ、入射光に対して8
0%以上の高い効率にて出射光が検知できた。(Example 3) The linear optical waveguide obtained in Example 2 was cut into a length of 5 cm by using a dicing device so that both end surfaces were perpendicular to the silicon substrate. Next, after adjusting the blade of the dicing device so as to be 45 degrees with respect to the silicon substrate, the center part of the cut out optical waveguide is cut, and one end surface is perpendicular to the silicon substrate and the other is 45 degrees. An optical waveguide having a certain 45-degree reflection structure was obtained. When a semiconductor laser beam of 850 nm was made incident from the end face at a right angle and the amount of light emitted at a position of 90 degrees above the end face of 45 degrees was measured, it was found that 8
The emitted light could be detected with a high efficiency of 0% or more.
【0079】(比較例2)比較例1にて作成した導波路
を実施例3と同様にして切断し、45度反射構造を有す
る光導波路を作成した。直角の端面より850nmの半
導体レーザ光を入射して、45度端面の上部90度の位
置で出射する光量を測定したところ、入射光に対して6
0%以下の出射光しか検知できなかった。Comparative Example 2 The waveguide prepared in Comparative Example 1 was cut in the same manner as in Example 3 to prepare an optical waveguide having a 45 ° reflection structure. When a semiconductor laser beam of 850 nm was made incident from the end face at a right angle and the amount of light emitted at the position of 90 degrees above the 45 ° end face was measured, it was 6 with respect to the incident light.
Only 0% or less of the emitted light could be detected.
【0080】[0080]
【発明の効果】本発明の光導波路は、使用する含フッ素
重合体の特性から、初期の機械特性、光学特性が良好で
あるとともに、高温で長時間使用しても光学特性の劣化
がない。また、本発明の光導波路は、耐水性が良好であ
ることから、上記の高温耐久性と相俟って非常に信頼性
が高い。さらに、45度反射構造を設けることで、光を
90度曲げる機能を有する光導波路を得ることができ
る。EFFECTS OF THE INVENTION The optical waveguide of the present invention has good initial mechanical properties and optical properties due to the properties of the fluorine-containing polymer used, and does not deteriorate in optical properties even when used at high temperatures for a long time. In addition, the optical waveguide of the present invention has excellent water resistance, and therefore, is highly reliable in combination with the above-mentioned high temperature durability. Further, by providing the 45-degree reflection structure, an optical waveguide having a function of bending light by 90 degrees can be obtained.
【0081】本発明の光導波路は、種々の導波路型光デ
バイスとして応用が可能である。例えば光の合波、分派
にはY分岐型導波路や方向性結合器が一般的に用いられ
るが、本発明の導波路型光デバイスは、低複屈折性の材
料を使用しているため、多段に分岐した場合でも信号の
劣化や減衰が少ない。また、導波路型光デバイスの1種
である、TOスイッチとした場合、小型化・高集積化、
応答速度の高速化および低消費電力化が可能である。さ
らに、石英ファイバーとの接続損失を小さくすることが
できる。The optical waveguide of the present invention can be applied as various waveguide type optical devices. For example, a Y-branch type waveguide and a directional coupler are generally used for multiplexing and splitting light, but the waveguide type optical device of the present invention uses a material having a low birefringence. Even if the signal is branched in multiple stages, there is little signal deterioration or attenuation. Further, when a TO switch, which is a kind of waveguide type optical device, is used, the size and the integration are reduced.
Higher response speed and lower power consumption are possible. Further, the connection loss with the quartz fiber can be reduced.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 徳英 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社内 Fターム(参考) 2H047 KA04 LA09 PA02 PA21 PA24 PA28 QA05 4J100 AE84P BB01P BB07P BB12P JA32 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Norihide Sugiyama 1150 Hazawa-machi, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Asahi Glass Co., Ltd. F term (reference) 2H047 KA04 LA09 PA02 PA21 PA24 PA28 QA05 4J100 AE84P BB01P BB07P BB12P JA32
Claims (7)
から選ばれる環構造の繰り返し単位を1種以上含有す
る、含フッ素重合体からなることを特徴とする光導波
路。 【化1】 ただし、QはRf−Oを表し、Rfは1つ以上の塩素原
子を有し、Rf内部にエーテル性酸素原子を有していて
もよく、かつ含フッ素アルキル基からなる側鎖を有して
いてもよい、炭素数10以下の含フッ素アルキレン基を
表す。1. The following formula (1), the following formula (2) or the following formula (3):
An optical waveguide comprising a fluoropolymer containing at least one repeating unit having a ring structure selected from [Chemical 1] However, Q represents R f —O, R f has one or more chlorine atoms, may have an etheric oxygen atom inside R f, and has a side chain composed of a fluorine-containing alkyl group. It represents a fluorine-containing alkylene group having 10 or less carbon atoms, which may be possessed.
りかつ酸素原子に隣接する炭素原子に結合している、請
求項1に記載の光導波路。2. The optical waveguide according to claim 1, wherein the chlorine atom in R f is bonded to a carbon atom which constitutes a ring and is adjacent to an oxygen atom.
フッ素ジエンが環化重合して生じた環構造の繰り返し単
位を含有する含フッ素重合体である、請求項1または2
に記載の光導波路。 CF2=CF(CF2)nCXYOCF=CF2 ・・・(4) ただし、X、Yはそれぞれ独立にフッ素原子または塩素
原子であり、少なくとも1つは塩素原子である。また、
nは1〜3の整数を表す。3. The fluorinated polymer is a fluorinated polymer containing a repeating unit of a ring structure formed by cyclopolymerization of a fluorinated diene represented by the formula (4).
The optical waveguide described in. CF 2 = CF (CF 2) n CXYOCF = CF 2 ··· (4) However, X, Y are each independently a fluorine atom or a chlorine atom, at least one is a chlorine atom. Also,
n represents an integer of 1 to 3.
かつYがフッ素原子である、請求項3に記載の光導波
路。4. In the formula (4), X is a chlorine atom,
The optical waveguide according to claim 3, wherein Y is a fluorine atom.
含フッ素重合体である、請求項1〜4のいずれかに記載
の光導波路。5. The optical waveguide according to any one of claims 1 to 4, wherein the fluoropolymer is a fluoropolymer further having a functional group.
る45度反射構造を有するものである、請求項1〜5の
いずれかに記載の光導波路。6. The optical waveguide according to claim 1, wherein the optical waveguide has a 45-degree reflecting structure capable of bending light by 90 degrees.
を含んでなる導波路型光デバイス。7. A waveguide type optical device comprising the optical waveguide according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002307262A JP2003202440A (en) | 2001-10-22 | 2002-10-22 | Optical waveguide and waveguide optical device |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-323716 | 2001-10-22 | ||
| JP2001323716 | 2001-10-22 | ||
| JP2002307262A JP2003202440A (en) | 2001-10-22 | 2002-10-22 | Optical waveguide and waveguide optical device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003202440A true JP2003202440A (en) | 2003-07-18 |
Family
ID=27666343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002307262A Withdrawn JP2003202440A (en) | 2001-10-22 | 2002-10-22 | Optical waveguide and waveguide optical device |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003202440A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007334306A (en) * | 2006-05-19 | 2007-12-27 | Asahi Glass Co Ltd | Optical waveguide |
-
2002
- 2002-10-22 JP JP2002307262A patent/JP2003202440A/en not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007334306A (en) * | 2006-05-19 | 2007-12-27 | Asahi Glass Co Ltd | Optical waveguide |
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