JP2010078670A - Polymer optical waveguide and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高分子光導波路及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a polymer optical waveguide and a method for manufacturing the same.
情報機器内及び機器間の信号伝送を光によって行う光インターコネクションにおいては屈曲性に富む高分子光導波路が使用される。例えば、ノート型パソコンや折り畳み型携帯電話のヒンジに代表される稼働部に、光による信号伝送を適用する目的で、電気配線に用いられるフレキシブルプリント基板のような、ねじれや折り曲げに対する追従性を有するフレキシブルタイプの高分子光導波路が提案されている(特許文献1参照)。
このフレキシブルタイプの高分子光導波路(フレキシブル光導波路)は、光が伝播されるコアと、コアの周囲に設けられるクラッドが、共にゲル状材などの曲げ弾性率が低い材料で作製されており、全体的に柔軟性を有している。
Polymer optical waveguides with high flexibility are used in optical interconnection in which signal transmission is performed by light within information devices and between devices. For example, it has followability to twist and bend like a flexible printed circuit board used for electric wiring for the purpose of applying signal transmission by light to an operating part represented by a hinge of a notebook type personal computer or a folding cellular phone. A flexible type polymer optical waveguide has been proposed (see Patent Document 1).
In this flexible type polymer optical waveguide (flexible optical waveguide), a core through which light is propagated and a clad provided around the core are both made of a material having a low bending elastic modulus such as a gel material, Overall flexibility.
しかし、高分子光導波路全体に高い柔軟性を持たせた場合、実装工程のピックアップやボンディング等の外力により、容易に変形を起こしてしまう。このため、発光素子や受光素子と光結合させる際に光導波路の形状が保持されず、十分な精度で実装することが困難となる。また、柔軟性を有することで、ダイシングソーによる45°マイクロミラー面を作製する工程においても、高い精度で平坦な面を形成することが困難となる。 However, when a high flexibility is given to the entire polymer optical waveguide, deformation easily occurs due to external forces such as pick-up and bonding in the mounting process. For this reason, when optically coupling with a light emitting element or a light receiving element, the shape of the optical waveguide is not maintained, and it becomes difficult to mount with sufficient accuracy. Further, by having flexibility, it is difficult to form a flat surface with high accuracy even in a process of producing a 45 ° micromirror surface by a dicing saw.
光導波路の柔軟性と実装精度の両立を実現する為、クラッド部を軟質のクラッド材料と硬質のクラッド材料によって構成し、軟質クラッド部の光の伝播方向側の少なくとも一端部に、軟質クラッド部よりも高い曲げ弾性率を有する硬質クラッド部を設けた高分子光導波路が開示されている(特許文献2参照)。この光導波路は、曲げ弾性率の異なる2種の材料によってクラッド部を構成することにより、曲げや捻りに追従する柔軟性と高い実装精度の両立が可能となる。
本案件は、光導波路の表面(導波光の進行方向に平行な方向の表面)に露出した2種のクラッド部の境界に起こりやすいクラックの発生を防ぎ、フレキシブル性能を確保しつつ、高精度の実装と端部の45°面加工等が容易であり、且つ、屈曲耐久性が高い高分子光導波路を提供することを主な目的とする。 This project prevents the occurrence of cracks that are likely to occur at the boundary between the two types of cladding exposed on the surface of the optical waveguide (surface parallel to the traveling direction of the guided light), and ensures high performance while ensuring flexible performance. The main object is to provide a polymer optical waveguide that is easy to mount and 45 ° surface processing at the end, and that has high bending durability.
請求項1の発明は、光の伝播方向に延伸する複数のコア部と、前記複数のコア部のうち少なくとも光が伝搬するコア部を前記光が伝播する方向に沿って包囲する前記コア部よりも屈折率の低いクラッド部と、を有し、少なくとも一方の端部における前記複数のコア部の間に位置するクラッド部として、前記コア部よりも曲げ弾性率が高い第1のクラッド部を有し、前記複数のコア部にまたがって位置するクラッド部として、前記第1のクラッド部よりも曲げ弾性率が低い第2のクラッド部が設けられていることを特徴とする高分子光導波路である。
請求項2の発明は、コア層と前記コア層よりも屈折率が低いクラッド層が積層された高分子フィルムを、前記コア層側から厚さ方向にダイシングソーで切削して溝部を形成することにより、複数のコア部を形成する工程と、少なくとも一方の端部における前記複数のコア部の間に位置するクラッド部として、前記コア部よりも曲げ弾性率が高い第1のクラッド部を形成する工程と、前記複数のコア部にまたがって位置するクラッド部として、前記第1のクラッド部よりも曲げ弾性率が低い第2のクラッド部を形成する工程と、を有することを特徴とする高分子光導波路の製造方法である。
The invention of claim 1 includes: a plurality of core portions extending in a light propagation direction; and the core portion surrounding at least a core portion in which light propagates among the plurality of core portions along the light propagation direction. A cladding portion having a low refractive index, and a first cladding portion having a higher bending elastic modulus than the core portion as a cladding portion located between the plurality of core portions at at least one end portion. The polymer optical waveguide is characterized in that a second clad part having a lower bending elastic modulus than the first clad part is provided as a clad part located across the plurality of core parts. .
The invention according to claim 2 forms a groove by cutting a polymer film in which a core layer and a cladding layer having a refractive index lower than that of the core layer are laminated with a dicing saw from the core layer side in a thickness direction. And forming a first clad part having a higher bending elastic modulus than the core part as a clad part positioned between the plurality of core parts at at least one end. And a step of forming a second clad part having a lower bending elastic modulus than the first clad part as a clad part located across the plurality of core parts. It is a manufacturing method of an optical waveguide.
請求項1に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、光導波路の表面に露出した2種のクラッド部の境界に起こりやすいクラックの発生を防ぎ、フレキシブル性能を確保しつつ、高精度の実装と端部の45°面加工等が容易であり、且つ、屈曲耐久性を持った高分子光導波路が得られる。
請求項2に係る発明によれば、本構成を有しない場合に比べ、光導波路の表面(導波光の進行方向に平行な方向の表面)に露出した2種のクラッド部の境界に起こりやすいクラックの発生を防ぎ、フレキシブル性能を確保しつつ、高精度の実装と端部の45°面加工等が容易であり、且つ、屈曲耐久性を持った高分子光導波路を、簡便な工程と高い材料効率で製造することができる。
According to the first aspect of the present invention, compared to the case where the present configuration is not provided, the occurrence of cracks that are likely to occur at the boundary between the two types of clad portions exposed on the surface of the optical waveguide is prevented, and while ensuring flexible performance, A polymer optical waveguide that is easy to mount with precision and has 45 ° surface processing at the end and has bending durability can be obtained.
According to the second aspect of the invention, compared to the case without this configuration, cracks are likely to occur at the boundary between the two types of clad portions exposed on the surface of the optical waveguide (surface in a direction parallel to the traveling direction of the guided light). A high-precision material with a simple process and high material that prevents bending and secures flexible performance, facilitates high-precision mounting and 45 ° surface processing of the end, and has bending durability. It can be manufactured with efficiency.
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。なお、実質的に同一の機能及び作用を有する部材には、適宜全図面を通じて同じ符合を付与し又は符号を省略し、重複する説明は適宜省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Note that members having substantially the same functions and actions are given the same reference numerals or symbols throughout the drawings as appropriate, and repeated descriptions are omitted as appropriate.
<光導波路>
図1は、第1実施形態の高分子光導波路の構造を示す概略図である。図2(A)は、図1におけるA−A線の断面を示し、図2(B)は、図1におけるB−B線の断面の一部を示している。この光導波路10は、光が伝播する複数のコア部14と、光が伝播する方向に沿ってコア部14をそれぞれ包囲し、コア部14より屈折率の小さいクラッド部12,16,17,18と、を有する埋め込み型の高分子光導波路である。
<Optical waveguide>
FIG. 1 is a schematic view showing the structure of the polymer optical waveguide of the first embodiment. 2A shows a cross section taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 2B shows a part of the cross section taken along line BB in FIG. The
クラッド部は、曲げ弾性率によって区別される硬質のクラッド部(第1のクラッド部、以下「硬質クラッド(部)」と呼ぶ)16と軟質のクラッド部(第2のクラッド部、以下「軟質クラッド(部)」と呼ぶ)12,17,18から構成されている。光導波路10の長手方向(光の伝播方向)の各端部におけるコア部14,15の間に位置し、コア部同士に挟まれた部分にはコア部14よりも曲げ弾性率が高い硬質クラッド部16が設けられ、複数のコア部14,15にまたがって位置するクラッド部、すなわち、複数のコア部14,15に接する面(図1における、コア部14,15及び硬質クラッド部16の上下の面)や、導波路10の端部以外の位置に該当するコア部14,15にはさまれたクラッド部には、硬質クラッド部16よりも曲げ弾性率が低い軟質クラッド部12,17,18が設けられている。なお、本願明細書における「複数のコア部14,15にまたがって位置するクラッド部」とは、製法によらず、端部に設けられた硬質クラッド部16以外のクラッド部12,17,18を意味する。
また、光導波路10の両側面には、光が伝搬するコア14と同種の樹脂で形成され、光導波路10の使用時には光を伝搬させるコア(導波路コア)14としては使用しないダミーコア15が露出している。ダミーコア15は、後述するようにコア層とクラッド層の積層体をダイシングソーで削ってコア形状を形成する際に残存するものであり、導波路側面に露出していても構わない。
The clad part is divided into a hard clad part (first clad part, hereinafter referred to as “hard clad (part)”) 16 and a soft clad part (second clad part, hereinafter referred to as “soft clad”) which are distinguished by flexural modulus. (Referred to as (part) ”) 12, 17, and 18. A hard clad positioned between the
Further, on both side surfaces of the
なお、本願明細書における「複数のコア」とは、導波路コア14のほかに上記のようなダミーコア15も含む意である。また、「上下の面」とはコア14,15が並列している方向と光の伝搬方向の両方に対して平行となる面であり、「側面」とは複数のコア14,15が並列している方向に対して垂直となる面であり、「端面」とは光が出入りする面をそれぞれ指している。
そして、硬質クラッド部16が設けられる光導波路10の「端部」とは、端面から中心部に向けて一定の長さの部分であり、硬質クラッド部16が設けられる長さは目的に応じて選択すればよい。光導波路16の長さや幅にもよるが、通常は、端面から1mm以上20mm以下の長さの部分のコア部14,15の間に硬質クラッド16を設ければ、高精度の実装と端部の45°面加工等が確実に容易な高分子光導波路となる。ただし、本実施形態に係る光導波路10の端部は、本実施形態の目的を達成できる硬さを有していれば良く、コアとコアの間のすべてのクラッドが硬質のクラッドである必要はない。すなわち、端部における一部のコア部の間に硬質クラッドが設けられていれば、フレキシブル性能を確保しつつ、高精度の実装と端部の45°面加工等が容易となる。
In addition, the term “plurality of cores” in this specification means that the
The “end portion” of the
このように光導波路10の少なくとも一方の端部において硬質クラッド16がコア14の両側面に配置されていることで、硬質クラッド16が設けられている部分では、実装作業や端面形状加工における外力によりコア部14が変形することが抑制されるとともに、硬質クラッド部16がコア部14の側面に接し、上下の面には設けられていないため、柔軟性低下の原因となる光導波路10の総厚の増加が抑制される。一方、コア部14と硬質クラッド部16の上下の面は軟質クラッド部12,18でそれぞれ一体的に覆われ、光導波路10の両主面には異種材料の界面(硬質クラッド16と軟質クラッド17との境界)が存在しない為、光導波路10の破断の原因となるクラックの発生が抑制される。
As described above, since the
コア部14および軟質クラッド部12,17,18は、光導波路10の用途で要求される柔軟性を実現する曲げ弾性率を有する材料を選定して形成する必要がある。後述する光導波路10の外形寸法にも依るが、コア部14および軟質クラッド部12,17,18をそれぞれ構成する材料の曲げ弾性率は、50MPa以上1500MPa以下、より好ましくは200MPa以上1000MPa以下である。尚、曲げ弾性率は、ASTM D790に従って測定される値である。
コア部14および軟質クラッド部12,17,18をそれぞれ上記範囲の曲げ弾性率を有することで、光導波路10は、硬質クラッド部16が設けられている部分以外では柔軟性を発揮するとともに、過剰な変形やたわみによる他部品との接触による破損不良が抑制される。
一方、硬質クラッド部16は、コア変形を抑制する補強材としての機能を付与する為、曲げ弾性率は好ましくは1.5GPa以上、より好ましくは2GPa以上である。
The
By having the
On the other hand, since the hard
コア用およびクラッド用の各材料は、光導波路10の使用波長に対して透明であり、コア14とクラッド12,16,17,18との間に所望の屈折率差を設定できるものであれば、特に制限されるものではない。例えば脂環式オレフィン樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂等を使用する。
なお、光導波路10としての光学特性を発揮させるため、各クラッド12,16,17,18は、コア14よりも屈折率が低い材料で構成する必要があり、特に光導波路コア14との屈折率差を確保するため、比屈折率差は0.5%以上、望ましくは1%以上である。また、各クラッド12,16,17,18の屈折率差は小さい方が望ましく、その差は0.05以内、望ましくは0.001以内、更に望ましくは差がないことが光の閉じ込めの点からみて望ましい。
Each material for the core and the clad is transparent to the wavelength used for the
In order to exhibit optical characteristics as the
本実施形態に係る光導波路10の外形寸法は特に限定されず、材質、用途等に応じて適宜設定すればよいが、例えば、フレキシブルな光導波路10とするには、光導波路10の厚みは50μm以上500μm以下であることが望ましく、より望ましくは70μm以上300μm以下である。一方、光導波路10の幅は、0.5mm以上10mm以下であることが望ましく、より望ましくは、1mm以上5mm以下である。光導波路10の厚さ及び幅を上記範囲とすることで、光導波路10としての柔軟性及び強度を確保し易い。
The external dimensions of the
一方、硬質クラッド16の断面寸法は、高さ方向はコア側面全体と接するに十分な高さとし、幅は20μm以上、より好ましくは40μm以上である。上記値とすることで、コアの両側面に設けられている硬質クラッド16の断面積の総和がマルチモード用光導波路10のコア径と同程度以上の断面積を確保し易くなり、コア14の変形の抑制に有効な強度となる。
On the other hand, the cross-sectional dimension of the hard clad 16 is set to a height sufficient to contact the entire core side surface in the height direction, and the width is 20 μm or more, more preferably 40 μm or more. By setting it as the above value, it becomes easy to secure a cross-sectional area equal to or larger than the core diameter of the multimode
このような構成を有する光導波路10は、コア部14及び軟質クラッド部17が高い柔軟性を有しても、端部においてコア部14の両側面が、硬質クラッド部16を構成する弾性率が高い樹脂と接しているため、硬質クラッド部16が設けられている部分では外力による変形が抑制される。また、硬質クラッド部16はコア14と同様に光導波路10の内部に埋設され、光導波路10の両主面は軟質クラッド部17によって覆われているため継ぎ目の無い状態となる。そのため、光導波路10の破断故障の要因となる、材料間の接合力不足に起因するクラックの発生が効果的に防止される。
In the
光導波路10の総厚の増加は曲げ応力の増加となり、屈曲耐久性の低下要因となるが、硬質クラッド部16は、コア部14の側面で接し、上下方向には存在しない為、光導波路10内の硬質クラッド部16による補強構造の存在が光導波路10の総厚を増加させることは無い。すなわち、光導波路10の内部に埋設され、コア部14の側面に接している硬質クラッド部16は、光導波路10の屈曲耐久性を低下させることは無く、外力によるコア14の変形を抑制する機能を果たす。
Although the increase in the total thickness of the
なお、コアの変形要因となる外力とは、主に、光導波路を、受発光素子、マイクロレンズ・アレイ、パッケージ等と接合する実装工程で加わる外力や、ダイシングソーによる切削等の光導波路の形状そのものを加工する工程で加えられる外力のことである。受発光素子等の光部品と光導波路の接続は許容誤差が±5μm程度の極めて高精度の位置合わせが必要であり、実装作業におけるピックアップや設置および圧力印加等の様々な工程で光導波路に加えられる外力による接合部のコアの変形は、光導波路モジュールの製造不良の原因となる。 The external force that causes deformation of the core is mainly the external force applied in the mounting process for joining the optical waveguide to the light emitting / receiving element, microlens array, package, etc., and the shape of the optical waveguide such as cutting with a dicing saw. It is an external force applied in the process of processing itself. Connection of optical components such as light emitting / receiving elements and optical waveguides requires extremely accurate alignment with an tolerance of about ± 5 μm. In addition to optical waveguides in various processes such as pick-up, installation, and pressure application during mounting operations The deformation of the core of the joint portion due to the applied external force causes a manufacturing defect of the optical waveguide module.
例えば、ダイシングソーによる光導波路加工の代表的な例として、信号光の進行方向を90°変更する為の45°傾斜面がある。光の進行方向を変更する際の過剰損失の発生を抑制する為には、45°傾斜面の平坦性と平滑性が要求される。コアが外力によって容易に変形する柔軟性を持つ場合には、高速回転するダイシングブレードがコアを変形させながら通過する為、平坦性および平滑性が得られ難く、高性能な光導波路の製造が困難となる。
しかし、本実施形態に係る光導波路10は、端部付近をダイシングソーによって切断して45°傾斜面に加工しても、その端部付近におけるコア部14の両側面には硬質クラッド部16が設けられているため、平坦性および平滑性が得られ易く、高精度な45°傾斜面を有する光導波路が得られる。
For example, a typical example of optical waveguide processing by a dicing saw is a 45 ° inclined surface for changing the traveling direction of signal light by 90 °. In order to suppress the occurrence of excessive loss when changing the traveling direction of light, flatness and smoothness of a 45 ° inclined surface are required. If the core is flexible enough to be deformed by an external force, a dicing blade that rotates at high speed passes through the core while deforming, making it difficult to achieve flatness and smoothness, making it difficult to manufacture a high-performance optical waveguide. It becomes.
However, even if the
<光導波路の製造方法>
本実施形態の光導波路を製造する方法は特に限定されるものではないが、直線状のコアを有する光導波路であれば、例えば図3及び図4に示すような製造工程によって、容易にかつ高精度に製造される。
まず、図3(A)に示すように、クラッド層12Aとコア層14Aが積層された2層構造の高分子フィルム10Aを用意する。例えば、ガラス、シリコンなどの平坦な支持基板(図示ぜず)上に、下部クラッド用高分子層12Aとコア用高分子層14Aを順次積層する。各層12A,14Aを積層する方法は、各層12A,14Aの間で剥離が生じないように一体的に積層されれば特に限定されず、例えば、ラミネート法、スピンコート等の公知の方法が採用される。
<Optical waveguide manufacturing method>
The method for manufacturing the optical waveguide of the present embodiment is not particularly limited. However, if the optical waveguide has a linear core, for example, the manufacturing process as shown in FIGS. Manufactured with precision.
First, as shown in FIG. 3A, a
高分子フィルム10Aに対し、コア層14A側から切削して溝部を形成することによりコア部14を形成する。例えば、図3(B)に示すように、高分子フィルム10Aの長手方向に沿って、ダイシングソーによってコア層14A側から厚さ方向に所定の深さで切削して少なくともコア層14Aを除去する。コア部14を確実に形成するため、コア層14Aと下部クラッド層12Aの一部を切削して除去してもよい。
このようなダイシングソーによる切削を、高分子フィルム10Aの幅方向に所定の間隔で複数回行うことで、高分子フィルム10Aの長手方向に沿って、互いに平行な複数の切削溝20が所定の間隔で形成される。なお、切削溝20の幅、数、及び間隔は、図3(B)に示したものに限定されず、用途等に応じて適宜設定すればよい。例えば、コア層14Aの残存する部分がコア部14又はダミーコア部15となるため、切削する間隔及び数は、形成すべきコア形状、コア14の幅、数、間隔等に応じて設定すればよい。例えば、図5に示すように、コア部14の間隔がより大きくなるように切削溝を形成してもよい。
The
By performing such cutting with a dicing saw a plurality of times in the width direction of the
次に、光導波路の補強を要する部分に相当する切削溝に硬質のクラッド部16を形成する。例えば、図3(C)に示すように、板状のシリコーンゴム22を、硬質のクラッドで補強する部分を覆うように高分子フィルム10Aの上面に密着させる。シリコーンゴム板22は、紫外光に対する透過性があり、高分子フィルム10Aの上面に密着し、コア部14にダメージを与えないものであれば特に限定はなく、例えば、透明な室温硬化(RTV)シリコーンゴムを板状に成形したものが使用される。
Next, a hard clad
次いで、図4(A)に示すように、シリコーンゴム板22を密着させた側の端部に紫外線硬化型の硬質クラッド部用樹脂液16Aを滴下する。端部に滴下された硬質クラッド部用樹脂液16Aは、切削溝20とシリコーンゴム板22によってつくられた空間に毛細管現象によって注入される。切削溝20の幅、硬質クラッド用樹脂液16Aの粘度、充填時間等を制御することで硬質クラッド部16の長さを調整することが可能である。
Next, as shown in FIG. 4A, the ultraviolet curable hard
硬質クラッド部用樹脂液16Aが切削溝20の所望の長さに充填された後、紫外線照射によって樹脂液16Aを硬化させる。硬化後、シリコーンゴム板22を高分子フィルム10Aから剥離することで、図4(B)に示すように、各切削溝20の端部における所定の長さに硬質クラッド部16が形成された高分子フィルム10Aが得られる。図4(B)に示す高分子フィルム10Aでは、両端部においてシリコーンゴム板22を用いて切削溝20に硬質クラッド部16が形成されている。なお、一方の端部のみ45°傾斜面に加工する場合など、用途によっては一方の端部にのみ硬質クラッド部16を形成してもよい。
After the hard clad
最後に、高分子フィルム10Aの切削溝20の残りの部分と、コア部14及び硬質クラッド部16の上面に軟質クラッド部17,18(埋め込みクラッド部17と上部クラッド部18)を形成する。例えば、高分子フィルム10Aの上面に液状の軟質クラッド用樹脂をスピンコートによって塗布した後、硬化させる。これにより、図4(C)に示すように、硬質クラッド部16が既に埋め込まれている部分以外の溝部20と、コア部14及び硬質クラッド部16の上面にそれぞれ軟質クラッド部17,18が一体的に形成された光導波路10が得られる。
Finally, the soft clad
なお、本実施形態に係る高分子光導波路10の製造方法の他の例として、例えば本出願人等が先に提案した特開2004−29507号公報、特開2004−86144号公報、及び特開2004−109927号公報などに開示されている高分子光導波路の製造方法を適用することが挙げられる。これらの高分子光導波路の製造方法によれば、マイクロモールド法と称する鋳型を用いて高分子光導波路を製造することで、極めて簡便に低コストで光導波路を量産することが可能である。また、簡便な製法であるにもかかわらず、光導波損失が小さい光導波路が安定して製造される。更には、従来では作製が困難であったフレキシブルなプラスチック基材上にも光導波路を作製することが可能である。
これらの製造方法を適用して本実施形態に係る高分子光導波路を製造する場合も、少なくとも一方の端部における埋め込みクラッド部16を硬質のクラッド材料で形成し、他のクラッド部は軟質のクラッド材料で形成すればよい。
In addition, as another example of the manufacturing method of the polymer
Also in the case where the polymer optical waveguide according to the present embodiment is manufactured by applying these manufacturing methods, the embedded
以下、実施例について説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
<実施例>
コア用樹脂として屈折率が1.60、硬化後の曲げ弾性率が500MPaのエポキシ系紫外線硬化樹脂を、また、軟質クラッド用樹脂として屈折率が1.55、硬化後の曲げ弾性率が300MPaのエポキシ系紫外線硬化樹脂を、さらに、硬質クラッド用樹脂として屈折率が1.55、粘度640mPa・s、硬化後の曲げ弾性率が2.1GPaであるエポキシ系紫外線硬化型樹脂をそれぞれ用意した。
Hereinafter, although an example is described, the present invention is not limited to the following example at all.
<Example>
An epoxy ultraviolet curable resin having a refractive index of 1.60 and a flexural modulus of 500 MPa after curing as a core resin, and a refractive index of 1.55 and a flexural modulus of 300 MPa after curing as a soft cladding resin. Epoxy ultraviolet curable resins were further prepared as epoxy resins having a refractive index of 1.55, a viscosity of 640 mPa · s, and a flexural modulus after curing of 2.1 GPa as a hard clad resin.
一辺の長さが120mm、厚さが3mmのホウ珪酸ガラス基板上に、軟質クラッド用樹脂(厚さ20μm)、コア用樹脂(厚さ40μm)の順でスピンコートし、各層ごとに硬化させることで2層高分子フィルムを得た。
Spin coat soft resin for clad (
次に、厚さ100μmのブレードを取り付けたダイシングソーを用いて、2層高分子フィルムの最下面より10±5μmのブレード高さで、幅40μmのコア部が500μmピッチで整列するように切削した。 Next, using a dicing saw with a blade having a thickness of 100 μm, cutting was performed so that the core portion having a width of 10 μm and a width of 40 μm was aligned at a pitch of 500 μm from the lowermost surface of the two-layer polymer film. .
次に、熱硬化性液状ジメチルシロキサンゴム(東レ・ダウコーニング社製:SYLGARD184)を板状(150mm×30mm×7mm)に成形した2枚のシリコーンゴム板を、それぞれ2層高分子フィルムのコア層上に密着させた。このとき、各シリコーンゴム板の端部の位置が、高分子フィルムの長手方向の各端部の位置とそれぞれ一致するようにした。 Next, two silicone rubber plates obtained by molding a thermosetting liquid dimethylsiloxane rubber (manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd .: SYLGARD 184) into a plate shape (150 mm × 30 mm × 7 mm) are each formed as a core layer of a two-layer polymer film. Adhered to the top. At this time, the positions of the end portions of the respective silicone rubber plates were made to coincide with the positions of the respective end portions in the longitudinal direction of the polymer film.
次に、高分子フィルムの端面に露出した切削溝に硬質クラッド用樹脂を塗布しておよそ10分間放置し、端面から10mm以上充填されたことを確認した後、紫外線照射によって硬質クラッド用樹脂を硬化させた。硬化後、シリコーンゴム板を高分子フィルムから剥離した。 Next, a hard clad resin is applied to the cutting groove exposed on the end face of the polymer film and left for about 10 minutes. After confirming that 10 mm or more is filled from the end face, the hard clad resin is cured by ultraviolet irradiation. I let you. After curing, the silicone rubber plate was peeled from the polymer film.
次に、高分子フィルムの上面(コア層上面)を覆うように軟質クラッド用樹脂を塗布し、10Paの雰囲気で真空脱泡した後にスピンコートし、次いで紫外線照射によって硬化させた。これにより、埋め込み型の導波路構造が形成された。 Next, a soft clad resin was applied so as to cover the upper surface (core layer upper surface) of the polymer film, vacuum defoamed in an atmosphere of 10 Pa, spin-coated, and then cured by ultraviolet irradiation. Thereby, a buried type waveguide structure was formed.
最後に、ダイシングソーを用いて、長さ110mm、幅0.9mm、厚さ70μmに成形し、ホウ珪酸ガラス基板から剥離して、長手方向の両端において硬質クラッド部がコア部側面と接する高分子光導波路フィルムを作製した。 Finally, using a dicing saw, the polymer is formed into a length of 110 mm, a width of 0.9 mm, and a thickness of 70 μm, peeled from the borosilicate glass substrate, and the hard clad portion is in contact with the core portion side surface at both ends in the longitudinal direction. An optical waveguide film was produced.
次に、中央に幅5μmの十字型アライメントマークが形成された長さ5mm、幅5mmのシリコン基板を用意し、作製した高分子光導波路フィルムの実装精度確認を行った。無負荷状態での実装精度が±1μmであるダイボンダを用い、画像認識によるパッシブアライメントにて高分子光導波路フィルムをシリコン基板上に実装した。ボンディング荷重は1.0Nとし、シリコン基板上に予め塗布しておいた紫外線硬化樹脂を紫外線照射により硬化させ、高分子光導波路フィルムをシリコン基板上に接着した。
上記の実装精度確認を5回行ったところ、コアの理想的な実装位置からのずれは5μm以内であった。また、高分子光導波路フィルムの接合面の端部のコアの位置、及びコア間距離は、実装前後で変化はみられなかった。
Next, a silicon substrate having a length of 5 mm and a width of 5 mm in which a cross-shaped alignment mark having a width of 5 μm was formed in the center was prepared, and the mounting accuracy of the produced polymer optical waveguide film was confirmed. A polymer optical waveguide film was mounted on a silicon substrate by passive alignment by image recognition using a die bonder having a mounting accuracy of ± 1 μm in an unloaded state. The bonding load was 1.0 N, and an ultraviolet curable resin previously applied on the silicon substrate was cured by ultraviolet irradiation, and the polymer optical waveguide film was bonded onto the silicon substrate.
When the above mounting accuracy was confirmed five times, the deviation of the core from the ideal mounting position was within 5 μm. In addition, the position of the core at the end of the joint surface of the polymer optical waveguide film and the distance between the cores were not changed before and after mounting.
次に、45°角度付きSi用のブレードを備えたダイシングソーを用いて、この高分子光導波路フィルムの両端を、光軸に対し45°の角度で切断し、45°ミラー面を持ったコアを露出させた。
45°ミラー面のコア形状は平坦であり、共焦点顕微鏡により測定した中心線平均粗さ(Ra)は70nm以下であった。シングルモード用光ファイバを介して波長850nmのVCSEL光を導入して導波路の損失を評価したところ、45°ミラー面における過剰損失は0.9dBであった。
このように、高分子光導波路フィルムの両端に硬質クラッド部を設けることで、精度の良い45°ミラー面を形成することができる。
Next, using a dicing saw equipped with a 45 ° angled Si blade, both ends of the polymer optical waveguide film were cut at an angle of 45 ° with respect to the optical axis, and a core having a 45 ° mirror surface. Was exposed.
The core shape of the 45 ° mirror surface was flat, and the centerline average roughness (Ra) measured with a confocal microscope was 70 nm or less. When VCSEL light having a wavelength of 850 nm was introduced through a single mode optical fiber and the loss of the waveguide was evaluated, the excess loss at the 45 ° mirror surface was 0.9 dB.
Thus, by providing the hard clad portions at both ends of the polymer optical waveguide film, a highly accurate 45 ° mirror surface can be formed.
<比較例>
硬質クラッド部を形成しない他は上記実施例と同様にして、長さ110mm、幅0.9mm、厚さ70μmの高分子光導波路フィルムを作製した。
実施例と同様の実装精度確認実験を行ったところ、5回の試行のうち2回で10μm以上の位置ずれが発生し、実装精度は不安定であった。
また、実施例と同様のブレードを使用して45°ミラー面の形成を試みたところ、加工面は理想的な形状から逸脱して中央部がえぐれた形状に変形しており、共焦点顕微鏡により測定した中心線平均粗さ(Ra)は最良値で600nm以上であった。
<Comparative example>
A polymer optical waveguide film having a length of 110 mm, a width of 0.9 mm, and a thickness of 70 μm was produced in the same manner as in the above example except that the hard clad portion was not formed.
When a mounting accuracy confirmation experiment similar to that of the example was performed, a positional deviation of 10 μm or more occurred in 2 out of 5 trials, and the mounting accuracy was unstable.
In addition, when trying to form a 45 ° mirror surface using a blade similar to that in the example, the processed surface deviates from an ideal shape and is deformed to a shape with a hollow center portion. The measured center line average roughness (Ra) was 600 nm or more at the best value.
本発明は、上記実施形態及び実施例に限定されず、適宜変更を加えてもよい。例えば、光導波路内のコア部の数、コア部間の距離等は限定されず、要求に応じて形成すればよい。また、光導波路の厚さ方向に複数のコアが積層されている構造の光導波路としてもよい。
また、例えば、光導波路の側面にはダミーコアではなく、クラッドが露出していてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiments and examples, and may be modified as appropriate. For example, the number of core portions in the optical waveguide, the distance between the core portions, and the like are not limited, and may be formed as required. Moreover, it is good also as an optical waveguide of the structure where the several core is laminated | stacked on the thickness direction of the optical waveguide.
Further, for example, the clad may be exposed on the side surface of the optical waveguide instead of the dummy core.
また、シングルコアの光導波路であってもよい。例えば、図6に示す光導波路は、光が伝搬する1本のコア14の左右にクラッド16,17を介してダミーコア15が形成されている。このようなシングルコアの光導波路であっても、少なくとも一方の端部では、図7(A)に示すようにコア部14,15の間に硬質クラッド16を有し、硬質クラッド部16が設けられている端部以外では、図7(B)に示すように各コア部14,15にまたがって位置する軟質クラッド12,18,17が設けられていればよい。
Further, it may be a single core optical waveguide. For example, in the optical waveguide shown in FIG. 6,
10 高分子光導波路
10A 高分子フィルム
12,17,18 軟質クラッド部(第2のクラッド部)
14 コア部
15 ダミーコア部
16 硬質クラッド部(第1のクラッド部)
20 切削溝
22 シリコーンゴム板
DESCRIPTION OF
14
20
Claims (2)
少なくとも一方の端部における前記複数のコア部の間に位置するクラッド部として、前記コア部よりも曲げ弾性率が高い第1のクラッド部を有し、前記複数のコア部にまたがって位置するクラッド部として、前記第1のクラッド部よりも曲げ弾性率が低い第2のクラッド部が設けられていることを特徴とする高分子光導波路。 A plurality of core portions extending in a light propagation direction, and a cladding portion having a lower refractive index than the core portion surrounding at least a core portion where light propagates along the light propagation direction among the plurality of core portions. And having
As a clad portion located between the plurality of core portions at at least one end portion, the clad portion has a first clad portion having a higher bending elastic modulus than the core portion and is located across the plurality of core portions. A polymer optical waveguide characterized in that a second clad part having a lower flexural modulus than that of the first clad part is provided as a part.
少なくとも一方の端部における前記複数のコア部の間に位置するクラッド部として、前記コア部よりも曲げ弾性率が高い第1のクラッド部を形成する工程と、
前記複数のコア部にまたがって位置するクラッド部として、前記第1のクラッド部よりも曲げ弾性率が低い第2のクラッド部を形成する工程と、を有することを特徴とする高分子光導波路の製造方法。 A polymer film in which a core layer and a clad layer having a refractive index lower than that of the core layer are laminated is cut with a dicing saw in a thickness direction from the core layer side to form a plurality of core portions. Forming, and
Forming a first clad portion having a higher flexural modulus than the core portion as a clad portion located between the plurality of core portions at at least one end; and
Forming a second clad portion having a lower bending elastic modulus than the first clad portion as a clad portion located across the plurality of core portions. Production method.
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