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JP2004170830A - Planar polymer optical waveguide and method of manufacturing the same - Google Patents

Planar polymer optical waveguide and method of manufacturing the same Download PDF

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JP2004170830A
JP2004170830A JP2002338781A JP2002338781A JP2004170830A JP 2004170830 A JP2004170830 A JP 2004170830A JP 2002338781 A JP2002338781 A JP 2002338781A JP 2002338781 A JP2002338781 A JP 2002338781A JP 2004170830 A JP2004170830 A JP 2004170830A
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JP
Japan
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layer
optical waveguide
organic compound
core
core layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002338781A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Suzuki
健二 鈴木
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Abstract

【課題】作製が容易で、簡易な構成で良好なクラッドモード抑制の効果を有する平面型高分子光導波路を提供する。
【解決手段】平面型高分子光導波路10は、通過光の波長が850nm付近に設定された光導波路であって、それぞれ、高分子有機化合物からなる、膜厚20μmの平板状のコア層11、及びコア層11を上下から挟む平板状のクラッド層12を備える。クラッド層12が、導波させる波長が850nm付近の光に対して、コア層11を構成する高分子有機化合物の吸収係数より大きい吸収係数を有することを特徴とする。
【選択図】 図1
A planar polymer optical waveguide which is easy to manufacture, has a simple structure, and has a good effect of suppressing a clad mode is provided.
A planar polymer optical waveguide is an optical waveguide in which the wavelength of transmitted light is set at around 850 nm, and each of the planar polymer optical waveguides is a 20 μm-thick plate-shaped core layer made of a high-molecular organic compound. And a flat clad layer 12 sandwiching the core layer 11 from above and below. The cladding layer 12 is characterized in that it has an absorption coefficient larger than the absorption coefficient of the high molecular compound forming the core layer 11 with respect to light having a wavelength of about 850 nm to be guided.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面型高分子光導波路及びその作製方法に関し、更に詳細には、光インタコネクションや光通信に用いられ、作製が容易で、簡易な構成で良好なクラッドモード抑制の効果を有する平面型高分子光導波路及びその作製方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光インタコネクションや光通信の機器では、光素子又は光学部品と光導波路との光結合効率を高めることが重要である。光源からの光をできるだけ光導波路のコア層のみに入射させるように、光源からの光をレンズなどで十分に精度良く絞り、高い光結合効率を示すように光導波路と光源とを配置することが必要である。光源からの光をコア層にのみ入射させるには、高精度の技術が要求されるので、実際には実現困難であり、光がコア層だけでなくクラッド層にも漏れて入射されることがある。
クラッド層に漏れて入射された光は、クラッドモードとして光導波路中を伝搬し、不要光として出射端から取り出される。この不要光は所望の信号を得る上でのノイズとなるため、クラッドモードを抑制する光導波路が必要とされている。
【0003】
特に、複数本の光導波路が並列して配置される並列光導波路などでは、入射させるビームの数が多いため、レンズなどの多くの光学部品が必要となり、アライメントが容易ではない。このため、部品点数を増加させない簡易な構成でクラッドモードを抑制することにより、コストアップを招かないようにする必要がある。
【0004】
このような要求に応ずるべく、特開平4−67103号公報は、添加剤が含有されたクラッド層を採用し、クラッドモードを吸収又は散乱させることにより、クラッドモードを抑制する光導波路を開示している。
ここで、図4を参照して、前掲公報に開示されている光導波路の構成及びその作製方法を説明する。図4は、前掲公報に開示されている光導波路の構成を示す断面図である。
前掲公報によれば、光導波路30を作製する際に、まず、添加剤34をクラッド31の材料に分散させ、溝形状を有するようにクラッド31を形成する。
次いで、この溝形状の部分にコアの材料を充填させてコア32を形成する。
続いて、コア32が充填されたクラッド31上を、添加剤34を分散させたクラッド被覆材33で覆うことにより、図4に示す光導波路30を得る。
同公報では、このような作製方法により、クラッドモードを排除し得る光導波路を、簡単に提供できるものとしている。
【0005】
【特許文献1】
特開平4−67103号公報(第2−3頁)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特開平4−67103号公報によれば、光導波路を形成するに当たり、事前にクラッド31及びクラッド被覆材33の材料に添加剤を分散させる必要がある。
しかし、このような添加剤34の分散は、同公報中にも指摘されているように、添加剤34を液状のクラッド材料中で一様に分散させるには問題があった。また、添加剤34がクラッド材料中で均等に混ざらないと、クラッドモード抑制の効果が乏しく、良好な光導波路が得られない場合があるという問題があった。
【0007】
そこで、本発明の目的は、簡易な構成で良好なクラッドモード抑制の効果を有する平面型高分子光導波路及びその作製方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記問題を解決するために、以下のように考えた。光導波路の各層の複素屈折率はn+kiで表される。ここで、複素屈折率の実数部分nは、いわゆる屈折率である。虚数部分kは、吸収係数と比例関係にあり、光の吸収を意味し、光の伝搬による減衰を表す。
即ち、本発明者は、クラッド層の成膜材料として、複素屈折率の実数部分nだけでなく、吸収に関与する虚数部分kをも考慮し、コア層より屈折率が小さいだけでなく、吸収係数が大きい高分子有機化合物を採用することにより、クラッドモードを減衰させ、抑制することを着想し、本発明を完成するに至った。
【0009】
そこで、上記目的を達成するために、上述の知見に基づいて、本発明に係る平面型高分子光導波路(以下、第1発明と言う)は、それぞれ、高分子有機化合物からなる、コア層、及びコア層を包む、又は挟むクラッド層を備えた平面型高分子光導波路において、クラッド層が、導波させる光の波長に対して、コア層を構成する高分子有機化合物の吸収係数より大きい吸収係数を有する別の高分子有機化合物からなることを特徴としている。
【0010】
第1発明では、クラッド層が、導波させる光の波長に対して、コア層を構成する高分子有機化合物の吸収係数より大きい吸収係数を有する別の高分子有機化合物からなることにより、クラッド層を伝搬する光、即ちクラッドモードを減衰させ、抑制することができる。つまり、従来と同様の構造で、高分子有機化合物の選択によりクラッドモードを減衰させることが可能である。これにより、光導波路の出射端から取り出される信号に混在するノイズを減少させることができる。これらの平面型高分子光導波路を構成する材料として、例えば、フッ素化ポリイミド(NTTアドバンステクノロジ株式会社製、日立化成工業株式会社製)、グラシア(ポリシラン)(日本ペイント株式会社製)、オキセタン樹脂(ソニーケミカル株式会社製)などを挙げることができる。第1発明では、クラッド層が、紫外線照射により硬化する特性を有する高分子有機化合物で成膜されるようにしてもよい。
【0011】
第1発明では、例えば、波長が850nm付近の導波光に対し、コア層にグラシアを、クラッド層にフッ素化ポリイミドを採用することができる。フッ素化ポリイミドは、波長が850nm付近の導波光に対して、グラシアより小さな屈折率を有し、かつ大きな吸収係数を有するため、第1発明の平面型高分子光導波路に好適に適用できる。
【0012】
本発明に係る別の平面型高分子光導波路(以下、第2の発明と言う)は、それぞれ、高分子有機化合物からなる、下部クラッド層、中間クラッド層、中間クラッド層内に帯状に形成されているコア層、及び上部クラッド層を備えた平面型高分子光導波路において、
中間クラッド層が、コア層と同じ高分子有機化合物を、紫外線照射によりコア層の屈折率より小さな屈折率を有するように変性された高分子有機化合物で成膜され、
下部及び上部クラッド層が、導波させる光の波長に対して、コア層を構成する高分子有機化合物の吸収係数より大きい吸収係数を有する高分子有機化合物からなることを特徴としている。
【0013】
第2発明では、下部及び上部クラッド層が、導波させる光の波長に対して、コア層を構成する高分子有機化合物の吸収係数より大きい吸収係数を有する高分子有機化合物であることにより、下部及び上部クラッド層を伝搬するクラッドモードを減衰させ、抑制することができる。また、中間クラッド層がコア層の屈折率より小さな屈折率を有するため、良好な横方向の光閉じ込め効果を得ることができる。第2発明では、横方向に反射して伝搬するクラッドモードに対して、中間クラッド層の吸収係数はコア層の吸収係数に等しく、小さいものの、上記構成により光導波路の出射端から取り出される信号に混在するノイズを十分に減少させることができる。
【0014】
本発明の第2発明の好適な実施態様では、コア層が並列して延在することにより、光導波路の高密度化を実現できる。
【0015】
本発明に係る平面型高分子光導波路の作製方法は、基板上に下部クラッド層を形成し、
下部クラッド層上に、特定の波長の光に対して、下部クラッド層を構成する高分子有機化合物の吸収係数より大きい吸収係数を有する高分子有機化合物でコア形成層を形成し、
コア形成層上に帯状のパターンを有するフォトマスクを載せ、紫外線照射を行い、紫外線照射領域の屈折率を下げて中間クラッド層とし、紫外線非照射領域をコア層とし、
中間クラッド層及びコア層上に下部クラッド層と同じ高分子有機化合物からなる上部クラッド層を形成することを特徴としている。
【0016】
本発明方法では、帯状のパターンを有するフォトマスクを用い、紫外線照射によりコア層及び中間クラッド層を形成するため、光導波路を容易に作製することができる。また、第2の発明と同様の効果を得ることができる。
【0017】
第2発明及び本発明方法では、例えば、波長が850nm付近の導波光に対し、コア形成層にグラシアを、下部及び上部のクラッド層にフッ素化ポリイミドを採用することができる。フッ素化ポリイミドは、波長が850nm付近の導波光に対して、グラシアより小さな屈折率を有し、かつ大きな吸収係数を有する。また、グラシアは、波長が850nm付近の導波光に対し、紫外線照射により屈折率が低下するため、第2発明及び本発明方法に好適に適用することができる。
【0018】
本発明方法では、並列して延在するコア層を形成することができる。これにより、光ファイバの高密度化を実現ができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照して、実施形態例に基づいて本発明をより詳細に説明する。
実施形態例1
本実施形態例は、本発明に係る平面型高分子光導波路の実施形態の一例である。図1は、本実施形態例に係る平面型高分子光導波路の構成を示す側面断面図である。
本実施形態例の平面型高分子光導波路10は、導波光の波長が850nm付近に設定された光導波路であって、図1に示すように、それぞれ、高分子有機化合物からなる、膜厚20μmの平板状のコア層11、及びコア層11を上下から挟む平板状のクラッド層12を備えた平面型高分子光導波路である。
【0020】
本実施形態例では、コア層11はグラシアからなり、クラッド層12はフッ素化ポリイミドからなる。コア層11のグラシアの屈折率は1.58であり、クラッド層12のフッ素化ポリイミドの屈折率は1.52である。コア層11のグラシアの屈折率は、クラッド層12のフッ素化ポリイミドの屈折率より3.8%程度大きく、コア層11への入射光は、コア層11の境界面を全反射して進行する。
また、波長が850nm付近の光に対して、グラシアの伝搬損失は0.1dB/cmであり、フッ素化ポリイミドの伝搬損失は2.5dB/cmである。この伝搬損失は、吸収係数に比例する。よって、グラシアの吸収係数は、フッ素化ポリイミドの吸収係数より小さい。
【0021】
本実施形態例では、クラッド層12の吸収係数が大きいため、クラッド層12に入射されたクラッドモードを減衰させ、抑制することができる。
本実施形態例の平面型高分子光導波路10を適用することにより、光学系のアライメント精度が粗く、光源と光導波路の光結合性が低いときでも、クラッド層12に漏れて入射されたクラッドモードは減衰し、ノイズを減らすことができる。
尚、このようなクラッドモード抑制の効果は、マルチモード及びシングルモードに限らず得ることができる。
【0022】
本実施形態例の平面型高分子光導波路10の作製方法は、まず、ポリイミド、ガラス、石英、Si、GaAs、InP、又はSOI(Silicon on Insulator)などからなる基板(図示なし)上に、フッ素化ポリイミドを塗布してフッ素化ポリイミド膜を成膜する。次いで、フッ素化ポリイミド膜を紫外線照射及びポストベークにより硬化させ、下部クラッド層12aとする。
【0023】
続いて、下部クラッド層12a上にグラシアを塗布してグラシア膜を成膜する。続いて、ベークにより硬化させ、コア層11とする。
【0024】
続いて、コア層11上に、フッ素化ポリイミドを塗布してフッ素化ポリイミド膜を成膜し、フッ素化ポリイミド膜を紫外線照射及びポストベークにより硬化させ、上部クラッド層12bとする。続いて、基板を除去する等の工程を経ることにより、本実施形態例の平面型高分子光導波路10を完成することができる。なお、基板は、除去せずに取り付けたままにしてもよい。
【0025】
本実施形態例の光導波路の作製方法によれば、本発明に特定した高分子有機化合物の選択によって、従来と同様の作製方法を用いて容易に本実施形態例の光導波路を作製することが可能である。尚、所定形状のマスクパターンを有するフォトマスクを用い、コア層11の所定領域のみに紫外線を照射し、屈折率を低下させ、Y分岐やS字カーブなどの複雑な形状の光導波路の作製も可能である。
【0026】
図5に示すように、光導波路10が出射端14付近でS字状にカーブしているときには、従来、光導波路10から漏れ出した光13の一部は、クラッド層12中を伝搬し、出射端14から取り出され、ノイズとなっていた。しかし、本実施形態例の平面型高分子光導波路10を適用することにより、クラッド層12を伝わるノイズ光13を減衰させ、ノイズを減らすことができる。
【0027】
実施形態例2
本実施形態例は、本発明に係る平面型高分子光導波路の実施形態の一例である。図2は、本実施形態例に係る平面型高分子光導波路の構成を示す斜視図である。
本実施形態例の平面型高分子光導波路20は、導波光の波長が850nm付近に設定され、複数のコア層が面内に並列に配置された平面型並列光導波路であって、図2に示すように、それぞれ、高分子有機化合物からなる、下部クラッド層21、膜厚20μmの中間クラッド層23、中間クラッド層23内に帯状に形成されている複数のコア層22、及び上部クラッド層24を備えた平面型高分子光導波路である。
【0028】
本実施形態例では、コア層22及び中間クラッド層23はグラシアからなり、下部クラッド層21及び上部クラッド層24はフッ素化ポリイミドからなる。コア層22の屈折率は、下部クラッド層21及び上部クラッド層24の屈折率より3.8%大きい。中間クラッド層23の屈折率は、紫外線照射によりコア層22よりも1.0%小さい。このため、コア層22への入射光は、コア層22の境界面を全反射して進行する。
また、波長が850nm付近の光に対して、グラシアの伝搬損失は0.1dB/cmであり、フッ素化ポリイミドの伝搬損失は2.5dB/cmである。この伝搬損失は、吸収係数に比例する。よって、グラシアの吸収係数は、フッ素化ポリイミドの吸収係数より小さい。
【0029】
本実施形態例では、下部クラッド層21及び上部クラッド層24が大きな吸収係数を有するため、下部クラッド層21及び上部クラッド層24に入射した光は減衰する。このため、縦方向に空気、導波路を反射して伝搬するクラッドモードを抑制させることができる。本実施形態例では横方向に反射して伝搬するクラッドモードに対して、中間クラッド層23の吸収係数は小さいものの、このような構成により十分ノイズを減少させることができる。
【0030】
本実施形態例の平面型高分子光導波路20の作製方法は、まず、図3(a)に示すように、ポリイミド、ガラス、石英、Si、GaAs、InP、又はSOI(Silicon on Insulator)などからなる基板25上に、フッ素化ポリイミドを塗布してフッ素化ポリイミド膜を成膜する。次いで、フッ素化ポリイミド膜を紫外線照射及びポストベークにより硬化させ、下部クラッド層21とする。
【0031】
続いて、下部クラッド層21上に、グラシアを塗布してグラシア膜を成膜し、コア形成層22aとする。
続いて、図3(b)に示すように、コア形成層22a上に、紫外線に対して透明な領域26aと不透明な領域26bからなる帯状のパターンを有するフォトマスク26を載せ、照度250W、照射量30分の紫外線照射を行う。紫外線照射により、図3(c)に示すように、紫外線が照射された領域26aの下部のコア形成層22aは、屈折率が下がって中間クラッド層23となり、紫外線が照射されなかった領域26bの下部のコア形成層22aはコア層22となる。続いて、ポストベークを行う。
【0032】
続いて、図3(d)に示すように、フォトマスク26を除去し、コア層22及び中間クラッド層23上に、フッ素化ポリイミドを塗布してフッ素化ポリイミド膜を成膜する。続いて、フッ素化ポリイミド膜を紫外線照射及びポストベークにより硬化させ、上部クラッド層24とする。続いて、基板25を除去する等の工程を経ることにより、本実施形態例の平面型高分子光導波路20を完成することができる。なお、基板25は除去せずに取り付けたままにしてもよい。
【0033】
本実施形態例に係る平面型高分子光導波路の作製方法では、下部クラッド層21及び上部クラッド層24に、波長が850nm付近の光に対してグラシアより小さな屈折率を有し、かつ大きな吸収係数を有するフッ素化ポリイミドを採用する。また、コア形成層22aにグラシアを採用し、コア形成層22aに対してフォトマスク26を用いた紫外線照射を行い屈折率を下げ、コア層22及び中間クラッド層23を形成することにより、本実施形態例に係る平面型高分子光導波路を容易に作製することができる。
【0034】
【発明の効果】
本発明の平面型高分子光導波路によれば、クラッド層にコア層よりも吸収係数が大きい高分子有機化合物を採用したことにより、クラッドモードを減衰させ、抑制することができる。このため、光源と光導波路とのアライメント精度が多少粗くても、ノイズを減らすことができる。また、簡易な構成によりクラッドモードの抑制を可能とし、低コストな光インタコネクション機器や光通信機器を実現することができる。
本発明の平面型高分子光導波路の作製方法によれば、本発明に特定した高分子有機化合物を選択することにより、従来と同様の作製方法を用いて容易に本発明の光導波路を作製することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態例1に係る平面型高分子光導波路の構成を示す側面断面図である。
【図2】実施形態例2に係る平面型高分子光導波路の構成を示す斜視図である。
【図3】(a)から(d)は、実施形態例2に係る平面型高分子光導波路の作製方法をそれぞれ示す断面図である。
【図4】特開平4−67103号公報に記載の光導波路の構成を示す断面図である。
【図5】実施形態例1に係る平面型高分子光導波路の光出射端付近を示す断面図である。
【符号の説明】
10・・・・・実施形態例1の平面型高分子光導波路、11・・・・・・コア層、12・・・・・・クラッド層、12a・・・・・・下部クラッド層、12b・・・・・・上部クラッド層、13・・・・・・コア層12から漏れ出した(ノイズ)光、14・・・・・・出射端、20・・・・・・実施形態例2の平面型高分子光導波路、21・・・・・・下部クラッド層、22・・・・・・コア層、22a・・・・・・コア形成層、23・・・・・・中間クラッド層、24・・・・・・上部クラッド層、25・・・・・・基板、26・・・・・・フォトマスク、26a・・・・・・紫外線に対して透明な領域、26b・・・・・・紫外線に対して不透明な領域、30・・・・・・特開平4−67103号公報に記載の光導波路、31・・・・・・クラッド、32・・・・・・コア、33・・・・・・クラッド被覆部、34・・・・・・添加剤。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a planar polymer optical waveguide and a method for fabricating the same, and more particularly, to a planar polymer waveguide used for optical interconnection and optical communication, which is easy to produce, has a simple structure, and has a good cladding mode suppression effect. And a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In devices for optical interconnection and optical communication, it is important to increase the optical coupling efficiency between an optical element or an optical component and an optical waveguide. The light from the light source should be focused with a lens or the like with sufficient accuracy so that the light from the light source is incident only on the core layer of the optical waveguide as much as possible, and the optical waveguide and the light source should be arranged so as to exhibit high optical coupling efficiency. is necessary. In order for light from a light source to enter only the core layer, high-precision technology is required, so it is actually difficult to achieve this. Light may leak not only into the core layer but also into the cladding layer. is there.
The light leaking into the cladding layer and propagating in the cladding layer propagates in the optical waveguide as a cladding mode, and is extracted from the emission end as unnecessary light. Since the unnecessary light becomes noise in obtaining a desired signal, an optical waveguide for suppressing the cladding mode is required.
[0003]
In particular, in a parallel optical waveguide in which a plurality of optical waveguides are arranged in parallel, since a large number of beams are incident, many optical components such as lenses are required, and alignment is not easy. For this reason, it is necessary to prevent the cost from increasing by suppressing the cladding mode with a simple configuration that does not increase the number of components.
[0004]
To meet such demands, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-67103 discloses an optical waveguide that employs a clad layer containing an additive and suppresses the clad mode by absorbing or scattering the clad mode. I have.
Here, the configuration of the optical waveguide disclosed in the above-mentioned publication and a method of manufacturing the same will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the optical waveguide disclosed in the above-mentioned publication.
According to the above-mentioned publication, when manufacturing the optical waveguide 30, first, the additive 34 is dispersed in the material of the clad 31, and the clad 31 is formed to have a groove shape.
Next, the core material is filled in the groove-shaped portion to form the core 32.
Subsequently, the optical waveguide 30 shown in FIG. 4 is obtained by covering the clad 31 filled with the core 32 with the clad coating material 33 in which the additive 34 is dispersed.
According to the publication, an optical waveguide capable of eliminating a cladding mode can be easily provided by such a manufacturing method.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-4-67103 (pages 2-3)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-67103, it is necessary to disperse an additive in the material of the cladding 31 and the cladding covering material 33 before forming the optical waveguide.
However, such dispersion of the additive 34 has a problem in uniformly dispersing the additive 34 in the liquid clad material as pointed out in the publication. Further, if the additive 34 is not uniformly mixed in the clad material, there is a problem that the effect of suppressing the clad mode is poor and a good optical waveguide may not be obtained.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a planar polymer optical waveguide having a simple structure and an excellent effect of suppressing a cladding mode, and a method for manufacturing the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor considered as follows in order to solve the above problem. The complex refractive index of each layer of the optical waveguide is represented by n + ki. Here, the real part n of the complex refractive index is a so-called refractive index. The imaginary part k is proportional to the absorption coefficient, means light absorption, and represents attenuation due to light propagation.
That is, the present inventor considers not only the real part n of the complex refractive index but also the imaginary part k involved in absorption as a material for forming the cladding layer, so that not only the refractive index is smaller than the core layer but also the absorption. By adopting a high molecular organic compound having a large coefficient to attenuate and suppress the cladding mode, the present invention has been completed.
[0009]
Therefore, in order to achieve the above object, based on the above findings, the planar polymer optical waveguide according to the present invention (hereinafter, referred to as the first invention) includes a core layer made of a polymer organic compound, And in a planar polymer optical waveguide having a cladding layer enclosing or sandwiching the core layer, the cladding layer absorbs a wavelength of light to be guided that is larger than the absorption coefficient of the polymer organic compound constituting the core layer. It is characterized by being composed of another high molecular weight organic compound having a coefficient.
[0010]
In the first invention, the cladding layer is made of another polymer organic compound having an absorption coefficient larger than the absorption coefficient of the polymer organic compound constituting the core layer with respect to the wavelength of the guided light. , Ie, the cladding mode can be attenuated and suppressed. That is, it is possible to attenuate the cladding mode by selecting the high molecular weight organic compound with the same structure as the conventional one. Thereby, noise mixed in the signal extracted from the emission end of the optical waveguide can be reduced. As a material constituting these planar polymer optical waveguides, for example, fluorinated polyimide (manufactured by NTT Advanced Technology Co., Ltd., manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), gracia (polysilane) (manufactured by Nippon Paint Co., Ltd.), oxetane resin ( Sony Chemical Co., Ltd.). In the first invention, the cladding layer may be formed of a high molecular weight organic compound having a property of being cured by ultraviolet irradiation.
[0011]
In the first invention, for example, for guided light having a wavelength of around 850 nm, it is possible to employ Gracia for the core layer and fluorinated polyimide for the cladding layer. Since the fluorinated polyimide has a smaller refractive index than that of Gracia and has a larger absorption coefficient for guided light having a wavelength of around 850 nm, it can be suitably applied to the planar polymer optical waveguide of the first invention.
[0012]
Another planar polymer optical waveguide according to the present invention (hereinafter referred to as a second invention) is formed in a lower clad layer, an intermediate clad layer, and an intermediate clad layer, respectively, made of a polymer organic compound. Core layer, and a planar polymer optical waveguide having an upper cladding layer,
An intermediate cladding layer is formed of the same high molecular organic compound as the core layer, with a high molecular organic compound modified to have a refractive index smaller than the refractive index of the core layer by ultraviolet irradiation,
The lower and upper cladding layers are made of a polymer organic compound having an absorption coefficient larger than the absorption coefficient of the polymer organic compound forming the core layer with respect to the wavelength of light to be guided.
[0013]
In the second invention, the lower and upper cladding layers are made of a polymer organic compound having an absorption coefficient larger than the absorption coefficient of the polymer organic compound forming the core layer with respect to the wavelength of light to be guided. In addition, the cladding mode propagating in the upper cladding layer can be attenuated and suppressed. Further, since the intermediate cladding layer has a refractive index smaller than the refractive index of the core layer, a good lateral light confinement effect can be obtained. According to the second aspect, the absorption coefficient of the intermediate cladding layer is equal to the absorption coefficient of the core layer and smaller than the cladding mode propagating in the lateral direction, but the above configuration allows the signal taken out from the output end of the optical waveguide to have a smaller value. Mixed noise can be sufficiently reduced.
[0014]
In the preferred embodiment of the second invention of the present invention, the core layers extend in parallel, so that the optical waveguide can be made denser.
[0015]
The method for producing a planar polymer optical waveguide according to the present invention forms a lower clad layer on a substrate,
On the lower cladding layer, for light of a specific wavelength, to form a core forming layer with a high molecular organic compound having an absorption coefficient larger than the absorption coefficient of the high molecular organic compound constituting the lower cladding layer,
Place a photomask having a band-shaped pattern on the core forming layer, irradiate with ultraviolet light, lower the refractive index of the ultraviolet irradiation area to make the intermediate cladding layer, the ultraviolet non-irradiation area as the core layer,
An upper clad layer made of the same high molecular weight organic compound as the lower clad layer is formed on the intermediate clad layer and the core layer.
[0016]
In the method of the present invention, since the core layer and the intermediate cladding layer are formed by irradiating ultraviolet rays using a photomask having a belt-like pattern, an optical waveguide can be easily manufactured. Further, the same effect as that of the second invention can be obtained.
[0017]
In the second invention and the method of the present invention, for example, for guided light having a wavelength of around 850 nm, gracia can be used for the core forming layer, and fluorinated polyimide can be used for the lower and upper cladding layers. Fluorinated polyimide has a smaller refractive index than that of Gracia and has a large absorption coefficient for guided light having a wavelength near 850 nm. Gracia is suitable for the second invention and the method of the present invention, since the refractive index of the guided light having a wavelength of about 850 nm is reduced by the irradiation of ultraviolet rays.
[0018]
In the method of the present invention, core layers extending in parallel can be formed. This makes it possible to realize a high-density optical fiber.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1
This embodiment is an example of an embodiment of a planar polymer optical waveguide according to the present invention. FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of a planar polymer optical waveguide according to the present embodiment.
The planar polymer optical waveguide 10 of the present embodiment is an optical waveguide in which the wavelength of the guided light is set to around 850 nm, and as shown in FIG. This is a planar polymer optical waveguide comprising a flat core layer 11 and a flat clad layer 12 sandwiching the core layer 11 from above and below.
[0020]
In this embodiment, the core layer 11 is made of gracia, and the cladding layer 12 is made of fluorinated polyimide. The refractive index of gracia in the core layer 11 is 1.58, and the refractive index of fluorinated polyimide in the cladding layer 12 is 1.52. The refractive index of the gracia of the core layer 11 is about 3.8% larger than the refractive index of the fluorinated polyimide of the cladding layer 12, and the light incident on the core layer 11 travels by totally reflecting the boundary surface of the core layer 11. .
For light having a wavelength around 850 nm, the propagation loss of glacia is 0.1 dB / cm, and the propagation loss of fluorinated polyimide is 2.5 dB / cm. This propagation loss is proportional to the absorption coefficient. Therefore, the absorption coefficient of Gracia is smaller than the absorption coefficient of fluorinated polyimide.
[0021]
In the present embodiment, since the absorption coefficient of the cladding layer 12 is large, the cladding mode incident on the cladding layer 12 can be attenuated and suppressed.
By applying the planar polymer optical waveguide 10 of the present embodiment, even when the alignment accuracy of the optical system is coarse and the optical coupling between the light source and the optical waveguide is low, the cladding mode leaking into the cladding layer 12 and entering. Attenuates and reduces noise.
It should be noted that such an effect of suppressing the cladding mode can be obtained not only in the multi mode and the single mode.
[0022]
The method of manufacturing the planar polymer optical waveguide 10 according to the present embodiment is as follows. First, a substrate (not shown) made of polyimide, glass, quartz, Si, GaAs, InP, SOI (Silicon on Insulator), or the like is coated with fluorine. Is applied to form a fluorinated polyimide film. Next, the fluorinated polyimide film is cured by ultraviolet irradiation and post-baking to form a lower cladding layer 12a.
[0023]
Subsequently, gracia is applied on the lower cladding layer 12a to form a gracia film. Subsequently, the core layer 11 is cured by baking to form the core layer 11.
[0024]
Subsequently, a fluorinated polyimide is applied on the core layer 11 to form a fluorinated polyimide film, and the fluorinated polyimide film is cured by ultraviolet irradiation and post-baking to form an upper clad layer 12b. Subsequently, through a process such as removing the substrate, the planar polymer optical waveguide 10 of the present embodiment can be completed. Note that the substrate may be left attached without being removed.
[0025]
According to the manufacturing method of the optical waveguide of the present embodiment, the selection of the high molecular organic compound specified in the present invention makes it possible to easily manufacture the optical waveguide of the present embodiment using the same manufacturing method as the conventional one. It is possible. In addition, using a photomask having a mask pattern of a predetermined shape, ultraviolet rays are irradiated only to a predetermined region of the core layer 11 to reduce the refractive index, and an optical waveguide having a complicated shape such as a Y-branch or an S-shaped curve can be manufactured. It is possible.
[0026]
As shown in FIG. 5, when the optical waveguide 10 is curved in an S shape near the emission end 14, a part of the light 13 leaked from the optical waveguide 10 conventionally propagates through the cladding layer 12, It was taken out from the emission end 14 and became noise. However, by applying the planar polymer optical waveguide 10 of this embodiment, the noise light 13 transmitted through the cladding layer 12 can be attenuated, and the noise can be reduced.
[0027]
Embodiment 2
This embodiment is an example of an embodiment of a planar polymer optical waveguide according to the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the planar polymer optical waveguide according to the present embodiment.
The planar polymer optical waveguide 20 of the present embodiment is a planar parallel optical waveguide in which the wavelength of guided light is set to around 850 nm and a plurality of core layers are arranged in parallel in a plane. As shown, a lower cladding layer 21, a 20 μm-thick intermediate cladding layer 23, a plurality of core layers 22 formed in a strip shape in the intermediate cladding layer 23, and an upper cladding layer 24 each made of a high-molecular organic compound. Is a planar polymer optical waveguide provided with:
[0028]
In the present embodiment, the core layer 22 and the intermediate cladding layer 23 are made of gracia, and the lower cladding layer 21 and the upper cladding layer 24 are made of fluorinated polyimide. The refractive index of the core layer 22 is 3.8% larger than that of the lower cladding layer 21 and the upper cladding layer 24. The refractive index of the intermediate cladding layer 23 is 1.0% smaller than that of the core layer 22 due to the irradiation of ultraviolet rays. For this reason, the incident light on the core layer 22 travels by totally reflecting the boundary surface of the core layer 22.
For light having a wavelength around 850 nm, the propagation loss of glacia is 0.1 dB / cm, and the propagation loss of fluorinated polyimide is 2.5 dB / cm. This propagation loss is proportional to the absorption coefficient. Therefore, the absorption coefficient of Gracia is smaller than the absorption coefficient of fluorinated polyimide.
[0029]
In this embodiment, since the lower cladding layer 21 and the upper cladding layer 24 have a large absorption coefficient, the light incident on the lower cladding layer 21 and the upper cladding layer 24 is attenuated. For this reason, it is possible to suppress cladding modes that propagate by reflecting air and waveguides in the vertical direction. In the present embodiment, although the absorption coefficient of the intermediate cladding layer 23 is small with respect to the cladding mode that propagates by reflecting in the lateral direction, noise can be sufficiently reduced by such a configuration.
[0030]
First, as shown in FIG. 3A, a method for manufacturing the planar polymer optical waveguide 20 according to the present embodiment uses polyimide, glass, quartz, Si, GaAs, InP, SOI (Silicon on Insulator), or the like. A fluorinated polyimide film is formed by applying fluorinated polyimide on the substrate 25 to be formed. Next, the fluorinated polyimide film is cured by ultraviolet irradiation and post-baking to form a lower cladding layer 21.
[0031]
Subsequently, gracia is applied on the lower cladding layer 21 to form a gracia film, thereby forming a core forming layer 22a.
Subsequently, as shown in FIG. 3B, a photomask 26 having a band-shaped pattern composed of a region 26a transparent to ultraviolet rays and an opaque region 26b is placed on the core forming layer 22a, and irradiated with an illuminance of 250 W and irradiation. Ultraviolet irradiation is performed for an amount of 30 minutes. As shown in FIG. 3 (c), the core forming layer 22a below the region 26a irradiated with the ultraviolet rays has a lower refractive index and becomes the intermediate cladding layer 23 due to the irradiation of the ultraviolet rays. The lower core forming layer 22a becomes the core layer 22. Subsequently, post baking is performed.
[0032]
Subsequently, as shown in FIG. 3D, the photomask 26 is removed, and a fluorinated polyimide is applied on the core layer 22 and the intermediate cladding layer 23 to form a fluorinated polyimide film. Subsequently, the fluorinated polyimide film is cured by ultraviolet irradiation and post-baking to form the upper clad layer 24. Subsequently, through a process of removing the substrate 25, etc., the planar polymer optical waveguide 20 of the present embodiment can be completed. The substrate 25 may be left attached without being removed.
[0033]
In the method of manufacturing a planar polymer optical waveguide according to the present embodiment, the lower cladding layer 21 and the upper cladding layer 24 have a refractive index smaller than that of Gracia for light having a wavelength near 850 nm and a large absorption coefficient. Is adopted. In addition, by adopting gracia for the core forming layer 22a, irradiating the core forming layer 22a with ultraviolet rays using a photomask 26 to lower the refractive index, and forming the core layer 22 and the intermediate cladding layer 23, the present embodiment is performed. The planar polymer optical waveguide according to the embodiment can be easily manufactured.
[0034]
【The invention's effect】
According to the planar polymer optical waveguide of the present invention, the cladding mode can be attenuated and suppressed by employing a polymer organic compound having a larger absorption coefficient than the core layer for the cladding layer. Therefore, noise can be reduced even if the alignment accuracy between the light source and the optical waveguide is somewhat coarse. Further, the cladding mode can be suppressed with a simple configuration, and low-cost optical interconnection equipment and optical communication equipment can be realized.
According to the method of manufacturing a planar polymer optical waveguide of the present invention, the optical waveguide of the present invention can be easily manufactured by using the same manufacturing method as that of the related art by selecting the polymer organic compound specified in the present invention. It is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of a planar polymer optical waveguide according to a first embodiment.
FIG. 2 is a perspective view illustrating a configuration of a planar polymer optical waveguide according to a second embodiment.
FIGS. 3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a planar polymer optical waveguide according to a second embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of an optical waveguide described in JP-A-4-67103.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the vicinity of a light emitting end of the planar polymer optical waveguide according to the first embodiment.
[Explanation of symbols]
10 ······················································································································································································ ···················································· sequence · [mm_low_low] ..., Upper cladding layer 13, (noise) light leaking from core layer 12, emission end 20,... , Lower clad layer, 22 core layer, 22a core formed layer, 23 intermediate clad layer , 24... Upper cladding layer, 25... Substrate, 26... Photomask, 26a. ... Area opaque to ultraviolet rays, 30 ... Optical waveguide described in JP-A-4-67103, 31 ... Cladding, 32 ...... core, 33 ...... cladding covering portion, 34 ...... additives.

Claims (6)

それぞれ、高分子有機化合物からなる、コア層、及びコア層を包む、又は挟むクラッド層を備えた平面型高分子光導波路において、
クラッド層が、導波させる光の波長に対して、コア層を構成する高分子有機化合物の吸収係数より大きい吸収係数を有する別の高分子有機化合物からなることを特徴とする平面型高分子光導波路。
In each of the planar type polymer optical waveguides comprising a high-molecular organic compound, a core layer, and a cladding layer enclosing or sandwiching the core layer,
The cladding layer is made of another polymer organic compound having an absorption coefficient larger than the absorption coefficient of the polymer organic compound forming the core layer with respect to the wavelength of the light to be guided. Wave path.
クラッド層が、紫外線照射により硬化する特性を有する高分子有機化合物で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の平面型高分子光導波路。The planar polymer optical waveguide according to claim 1, wherein the cladding layer is formed of a polymer organic compound having a property of being cured by ultraviolet irradiation. それぞれ、高分子有機化合物からなる、下部クラッド層、中間クラッド層、中間クラッド層内に帯状に形成されているコア層、及び上部クラッド層を備えた平面型高分子光導波路において、
中間クラッド層が、コア層と同じ高分子有機化合物を、紫外線照射によりコア層の屈折率より小さな屈折率を有するように変性された高分子有機化合物で成膜され、
下部及び上部クラッド層が、導波させる光の波長に対して、コア層を構成する高分子有機化合物の吸収係数より大きい吸収係数を有する高分子有機化合物からなることを特徴とする平面型高分子光導波路。
In each of the lower clad layer, the intermediate clad layer, the core layer formed in a belt shape in the intermediate clad layer, and the planar polymer optical waveguide including the upper clad layer, each of which is made of a high-molecular organic compound,
An intermediate cladding layer is formed of the same high molecular organic compound as the core layer, with a high molecular organic compound modified to have a refractive index smaller than the refractive index of the core layer by ultraviolet irradiation,
A planar polymer, wherein the lower and upper cladding layers are made of a polymer organic compound having an absorption coefficient larger than that of the polymer organic compound constituting the core layer with respect to the wavelength of the guided light. Optical waveguide.
コア層は並列して延在する請求項3に記載の平面型高分子光導波路。4. The planar polymer optical waveguide according to claim 3, wherein the core layers extend in parallel. 基板上に下部クラッド層を形成し、
下部クラッド層上に、特定の波長の光に対して、下部クラッド層を構成する高分子有機化合物の吸収係数より大きい吸収係数を有する高分子有機化合物でコア形成層を形成し、
コア形成層上に帯状のコア層パターンを有するフォトマスクを載せ、紫外線照射を行い、紫外線照射領域の屈折率を下げて中間クラッド層とし、紫外線非照射領域をコア層とし、
中間クラッド層及びコア層上に下部クラッド層と同じ高分子有機化合物からなる上部クラッド層を形成することを特徴とする平面型高分子光導波路の作製方法。
Forming a lower cladding layer on the substrate,
On the lower cladding layer, for light of a specific wavelength, to form a core forming layer with a high molecular organic compound having an absorption coefficient larger than the absorption coefficient of the high molecular organic compound constituting the lower cladding layer,
A photomask having a band-shaped core layer pattern is placed on the core forming layer, ultraviolet irradiation is performed, the refractive index of the ultraviolet irradiation region is lowered to form an intermediate cladding layer, and the ultraviolet non-irradiated region is used as the core layer,
A method of manufacturing a planar polymer optical waveguide, comprising forming an upper clad layer made of the same high molecular organic compound as a lower clad layer on an intermediate clad layer and a core layer.
並列して延在するコア層を形成する請求項5に記載の平面型高分子光導波路の作製方法。The method for producing a planar polymer optical waveguide according to claim 5, wherein a core layer extending in parallel is formed.
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