JP2002189138A - High polymer optical waveguide and its manufacturing method - Google Patents

High polymer optical waveguide and its manufacturing method

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JP2002189138A
JP2002189138A JP2000387068A JP2000387068A JP2002189138A JP 2002189138 A JP2002189138 A JP 2002189138A JP 2000387068 A JP2000387068 A JP 2000387068A JP 2000387068 A JP2000387068 A JP 2000387068A JP 2002189138 A JP2002189138 A JP 2002189138A
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Daisuke Uchida
大介 内田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high polymer optical waveguide in which deterioration of characteristics is prevented by removing an internal stress of the high polymer optical waveguide and its manufacturing method. SOLUTION: In the high polymer optical waveguide in which the high polymer optical waveguide is formed on the surface of a substrate 1 and its manufacturing method, a stress generating film 5 is formed on the rear surface of the substrate 1, a warp is imparted in advance to the substrate 1 by generating in the substrate 1 a stress which is generated in the substrate 1 by the high polymer optical waveguide formed on the surface of the substrate 1, and the stress generating film 5 is removed after the high polymer optical waveguide is formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、高分子光導波路
およびその製造方法に関し、特に、高分子光導波路の製
造方法において、高分子光導波路を形成する高分子の内
部応力を除去して特性の劣化を防止した高分子光導波路
およびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polymer optical waveguide and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a method of manufacturing a polymer optical waveguide, in which the internal stress of a polymer forming the polymer optical waveguide is removed to improve characteristics. The present invention relates to a polymer optical waveguide in which deterioration is prevented and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信、光学測定装置において使用され
る光部品の内の一つとして、光導波路は火炎堆積法、C
VD法を使用して形成される石英光導波路が一般的に使
用されている。しかし、これら火炎堆積法、CVD法に
よる石英光導波路の製造方法は生産性が良好であるとは
言い難いところから石英光導波路のコスト高を招き、こ
れが光通信、光学測定装置の普及を阻害する要因の内の
一つとされている。ここで、近年、原材料として高分子
材料を使用して光導波路を構成することが実施されてい
る。これを図2を参照して説明する。
2. Description of the Related Art As one of optical components used in optical communication and optical measuring devices, an optical waveguide is formed by a flame deposition method, a C method, or the like.
A quartz optical waveguide formed using the VD method is generally used. However, these methods of manufacturing a quartz optical waveguide by the flame deposition method and the CVD method cause high cost of the quartz optical waveguide because it is difficult to say that the productivity is good, and this hinders the spread of optical communication and optical measuring devices. It is one of the factors. Here, in recent years, it has been practiced to form an optical waveguide using a polymer material as a raw material. This will be described with reference to FIG.

【0003】(工程1) シリコンウェハを基板1とし
て準備する。 (工程2) 単分子原材料と溶媒とを混合したもの、或
いは目的とする粘度に混合調整した高分子前駆体原材料
ペースト2を基板1の表面全面にスピンコートで塗布す
る。一例として、アミド基を有するポリアミド酸溶液を
原材料ペースト2として調整する。 (工程3) ベークすることにより原材料ペースト2の
原材料の高分子化と溶剤の蒸散除去を行う。
(Step 1) A silicon wafer is prepared as a substrate 1. (Step 2) A mixture of a single-molecule raw material and a solvent, or a polymer precursor raw material paste 2 mixed and adjusted to a desired viscosity is applied to the entire surface of the substrate 1 by spin coating. As an example, a polyamic acid solution having an amide group is prepared as the raw material paste 2. (Step 3) The raw material paste 2 is polymerized by baking to remove the solvent by evaporation.

【0004】(工程4) フォトリソグラフィ技術を含
むマイクロマシーン技術を適用して高分子光導波路4の
形状のパターニング3および加工を、クラッド層をも含
めた必要とされる形状の高分子光導波路4が形成される
まで、繰り返し実施する。 (工程5) 高分子光導波路4を形成する。以上の通り
にして、石英光導波路と同等の性能を有する高分子光導
波路4を廉価に高い生産性で製造することができる。
(Step 4) Patterning 3 and processing of the shape of the polymer optical waveguide 4 by applying a micro machine technology including photolithography technology to the polymer optical waveguide 4 having a required shape including a cladding layer. Is repeated until is formed. (Step 5) The polymer optical waveguide 4 is formed. As described above, the polymer optical waveguide 4 having the same performance as that of the quartz optical waveguide can be manufactured at low cost and with high productivity.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述した高分子光導波
路4は、通常のフォトリソグラフィ技術を含むマイクロ
マシーン技術を利用して製造することができるところか
ら、石英光導波路と比較して製造コストは低い。その上
に、単分子原材料の選択如何に依っては、石英光導波路
と比較してこれと同等、或いはそれ以上の性能を有する
高分子光導波路を製造する可能性を有する特徴を有して
いる。ところで、高分子光導波路4を製造するに際し
て、原材料ペースト2の高分子化と溶剤の蒸散除去をす
るベーク工程である(工程3)は不可欠の工程である。
この(工程3)において、溶剤成分の蒸発と原材料の高
分子化による光導波路形状の原材料の重合収縮が発生す
るので、形成された高分子光導波路4と基板1の間に
は、両者間の熱膨張係数の差に起因して、引っ張りの内
部応力が(工程5)に示される如く冷却後に必然的に発
生する。形成された高分子光導波路4の屈折率はこの内
部応力により変化し、高分子光導波路4の光透過中心が
設計値からずれ、導波特性が低下する。
Since the above-described polymer optical waveguide 4 can be manufactured by using a micro-machine technology including ordinary photolithography technology, the manufacturing cost is lower than that of a quartz optical waveguide. Low. In addition, depending on the choice of the monomolecular raw material, it has a feature that there is a possibility to manufacture a polymer optical waveguide having performance equal to or better than that of a quartz optical waveguide. . When manufacturing the polymer optical waveguide 4, the baking step (step 3) of polymerizing the raw material paste 2 and removing the solvent by evaporation is an indispensable step.
In this (step 3), polymerization shrinkage of the raw material in the shape of the optical waveguide occurs due to evaporation of the solvent component and polymerization of the raw material, so that the formed polymer optical waveguide 4 and the substrate 1 Due to the difference in the coefficients of thermal expansion, tensile internal stresses inevitably occur after cooling as shown in (Step 5). The refractive index of the formed polymer optical waveguide 4 changes due to the internal stress, the light transmission center of the polymer optical waveguide 4 deviates from the design value, and the waveguide characteristics deteriorate.

【0006】そして、高分子光導波路4内に引っ張りの
内部応力が発生することによりこの光導波路4が形成さ
れる基板1に(工程5)に示される如く反りが発生する
が、この基板1の反りはこれをモジュールに実装するに
際して光ファイバ、その他の光学素子との間の光路の結
合効率が低下し、モジュール全体の性能を低下する原因
となっている。この発明は、上述の問題を解消した高分
子光導波路およびその製造方法を提供するものである。
[0008] Then, when a tensile internal stress is generated in the polymer optical waveguide 4, the substrate 1 on which the optical waveguide 4 is formed is warped as shown in (Step 5). The warpage causes a reduction in the coupling efficiency of the optical path between the optical fiber and other optical elements when the warp is mounted on the module, and causes a reduction in the performance of the entire module. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a polymer optical waveguide which solves the above-mentioned problems, and a method for manufacturing the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1:基板1表面に
高分子光導波路を形成する高分子光導波路製造方法にお
いて、応力発生膜5を基板1裏面に形成し、基板1の表
面に形成された高分子光導波路が基板1に発生する応力
を基板1に発生してこれに予め反りを付与しておき、応
力発生膜5を高分子光導波路形成後に除去することを特
徴とする高分子光導波路製造方法を構成した。そして、
請求項2:請求項1に記載される高分子光導波路製造方
法において、応力発生膜5は基板1から剥離することな
く基板との間の密着強度が大なる金属材料より成ること
を特徴とする高分子光導波路製造方法を構成した。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a polymer optical waveguide in which a polymer optical waveguide is formed on the surface of the substrate, wherein the stress generating film is formed on the back surface of the substrate and formed on the surface of the substrate. A polymer characterized in that a stress generated in the substrate 1 by the applied polymer optical waveguide is generated in the substrate 1, a warp is given to the substrate 1 in advance, and the stress generating film 5 is removed after the polymer optical waveguide is formed. An optical waveguide manufacturing method was configured. And
In a preferred embodiment of the present invention, the stress generating film is made of a metal material having a high adhesion strength to the substrate without peeling off from the substrate. A method for producing a polymer optical waveguide was constructed.

【0008】また、請求項3:請求項2に記載される高
分子光導波路製造方法において、金属材料はクロムであ
ることを特徴とする高分子光導波路製造方法を構成し
た。ここで、請求項4:応力発生膜5を基板1裏面に形
成し、基板1表面に高分子光導波路を形成し、基板1か
ら応力発生膜5を除去して製造したことを特徴とする高
分子光導波路を構成した。そして、請求項5:請求項4
に記載される高分子光導波路において、応力発生膜5は
金属材料より成ることを特徴とする高分子光導波路を構
成した。
In a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a polymer optical waveguide, wherein the metal material is chromium. In this case, the stress-generating film 5 is formed on the back surface of the substrate 1, a polymer optical waveguide is formed on the surface of the substrate 1, and the stress-generating film 5 is removed from the substrate 1. A molecular optical waveguide was constructed. And Claim 5: Claim 4
In the polymer optical waveguide described in (1), the stress generating film 5 is made of a metal material to constitute a polymer optical waveguide.

【0009】また、請求項6:請求項5に記載される高
分子光導波路において、金属材料はクロムであることを
特徴とする高分子光導波路を構成した。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the polymer optical waveguide according to the fifth aspect, wherein the metal material is chromium.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図1を参
照して説明する。 (工程1) 高分子光導波路が形成される基板1として
シリコンウェハを準備する。 (工程2) 基板1の高分子光導波路4の形成面とは反
対側の面である基板1裏面の全面に応力発生膜5として
金属膜を成膜形成する。 (工程3) 単分子原材料と溶媒とを混合したもの、或
いは目的とする粘度に混合調整した高分子前駆体原材料
ペースト2を基板1の表面全面にスピンコートで塗布す
る。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. (Step 1) A silicon wafer is prepared as a substrate 1 on which a polymer optical waveguide is formed. (Step 2) A metal film is formed as a stress generating film 5 on the entire back surface of the substrate 1, which is the surface of the substrate 1 opposite to the surface on which the polymer optical waveguide 4 is formed. (Step 3) A mixture of a monomolecular raw material and a solvent, or a polymer precursor raw material paste 2 mixed and adjusted to a desired viscosity is applied to the entire surface of the substrate 1 by spin coating.

【0011】一例として、アミド基を有するポリアミド
酸溶液を原材料ペースト2として調整する。 (工程4) 裏面に金属膜より成る応力発生膜5を成膜
形成すると共に表面に原材料ペースト2を塗布した基板
1を焼成炉においてベークする。ベークすることによ
り、原材料を高分子化し、溶剤を蒸散除去する。 (工程5) フォトリソグラフィ技術を含むマイクロマ
シーン技術を適用して高分子光導波路4の形状のパター
ニング3および加工を実施する。
As an example, a polyamic acid solution having an amide group is prepared as a raw material paste 2. (Step 4) The substrate 1 on which the stress generating film 5 made of a metal film is formed on the back surface and the raw material paste 2 is applied on the front surface is baked in a firing furnace. By baking, the raw material is polymerized and the solvent is removed by evaporation. (Step 5) Patterning 3 and processing of the shape of the polymer optical waveguide 4 are performed by applying a micro machine technology including a photolithography technology.

【0012】(工程6) (工程3)、(工程4)およ
び(工程5)を繰り返し実施し、クラッド層をも含めた
必要とされる形状の高分子光導波路を形成する。 (工程7) 基板1の裏面にイオンミリング加工を施し
て金属膜より成る応力発生膜5を除去する。 (工程8) 基板1にダイシング加工を施して各個の高
分子光導波路4を切り出す。以上の通り、この発明は、
基板1から剥離することなく基板との間の密着強度が大
なるクロム膜を応力発生膜5として基板1裏面に形成
し、基板1の表面に形成された高分子光導波路が基板1
に発生する応力を基板1に予め付与しておく。成膜は、
蒸着装置、スパッタ装置その他の金属膜形成装置を使用
して実施する。クロム膜を応力発生膜5として基板1の
表面に形成すると、形成された応力発生膜5が収縮して
基板1に対して応力を発生し、基板1をその表面を凸に
屈曲変形する。屈曲変形量は応力発生膜5の材料、膜厚
により変化するが、高分子光導波路形成時に発生する応
力も形成される高分子光導波路により相違するので、形
成されるべき高分子光導波路を勘案して応力発生膜5を
設計する。
(Step 6) (Step 3), (Step 4) and (Step 5) are repeated to form a polymer optical waveguide having a required shape including the clad layer. (Step 7) The back surface of the substrate 1 is subjected to ion milling to remove the stress generating film 5 made of a metal film. (Step 8) The substrate 1 is diced to cut out the individual polymer optical waveguides 4. As described above, the present invention
A chromium film having a large adhesion strength with the substrate without being separated from the substrate 1 is formed on the back surface of the substrate 1 as the stress generating film 5, and the polymer optical waveguide formed on the surface of the substrate 1 is
Is applied to the substrate 1 in advance. Film formation
This is performed using a vapor deposition device, a sputtering device, or another metal film forming device. When a chromium film is formed on the surface of the substrate 1 as the stress generating film 5, the formed stress generating film 5 contracts to generate stress on the substrate 1, and the substrate 1 is bent and deformed so that its surface is convex. The amount of bending deformation varies depending on the material and thickness of the stress generating film 5, but the stress generated when the polymer optical waveguide is formed also differs depending on the polymer optical waveguide to be formed. Thus, the stress generating film 5 is designed.

【0013】基板1の裏面にはイオンミリング加工を施
して応力発生膜5を除去した痕跡は必ず残存し、この痕
跡を認識することにより、出来上がりの高分子光導波路
4が基板1裏面に応力発生膜を成膜形成し、基板1裏面
に形成した応力発生膜5を除去して製造されたものであ
ることが立証される。
Traces of removing the stress generating film 5 by performing ion milling on the back surface of the substrate 1 always remain. By recognizing the traces, the completed polymer optical waveguide 4 generates stress on the back surface of the substrate 1. It is proved that the film was formed by forming a film and removing the stress generating film 5 formed on the back surface of the substrate 1.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上の通りであって、従来例は、先に説
明した通り、ベーク時において重合した高分子内に内部
応力が発生して基板1に反りを生ぜしめ、これに起因し
て高分子光導波路の屈折率が変化し、高分子光導波路の
屈折率変化に起因する光導波路の光透過中心のずれ、導
波特性の低下が発生する。そして、高分子光導波路形成
して各個の光導波路の切り出しを行なった後も内部応力
による反りは残留し、光ファイバその他の光学素子との
間の結合効率の低下を含む高分子光導波路基板の実装精
度の低下、高分子光導波路の基板1からの剥離、基板割
れが発生して信頼性の低下を来す。
As described above, in the conventional example, as described above, internal stress is generated in the polymerized polymer during baking, causing the substrate 1 to warp. The refractive index of the polymer optical waveguide changes, causing a shift in the light transmission center of the optical waveguide and a decrease in the waveguide characteristics due to the change in the refractive index of the polymer optical waveguide. Even after the formation of the polymer optical waveguide and the cutting out of each individual optical waveguide, the warpage due to the internal stress remains, and the polymer optical waveguide substrate includes a reduction in the coupling efficiency with the optical fiber and other optical elements. A decrease in mounting accuracy, peeling of the polymer optical waveguide from the substrate 1, and cracking of the substrate occur, resulting in a decrease in reliability.

【0015】ところが、この発明は、基板1の裏面に基
板との間の密着強度が大なる応力発生膜5として金属膜
を形成すると共に光導波路形成後にこの金属膜を除去す
る構成を具備している。即ち、基板1裏面に金属膜より
成る応力発生膜5を形成し、高分子光導波路の形成によ
り基板1に発生する反りに相当する反りを逆向きに基板
1に予め付与しておき、高分子光導波路4を形成した
後、基板1裏面の金属膜を除去する。これにより、金属
膜形成時に基板1に付与しておいた反りを解放して高分
子光導波路の引っ張りによる基板1の反りを相殺し、結
果として高分子光導波路に内部応力の残留しない高分子
光導波路を製造することができる。
However, the present invention has a structure in which a metal film is formed on the back surface of the substrate 1 as the stress generating film 5 having a large adhesion strength with the substrate, and the metal film is removed after forming the optical waveguide. I have. That is, a stress-generating film 5 made of a metal film is formed on the back surface of the substrate 1, and a warp corresponding to the warp generated on the substrate 1 by forming the polymer optical waveguide is previously imparted to the substrate 1 in the opposite direction. After forming the optical waveguide 4, the metal film on the back surface of the substrate 1 is removed. As a result, the warpage imparted to the substrate 1 when the metal film is formed is released to cancel the warpage of the substrate 1 due to the pulling of the polymer optical waveguide, and as a result, the polymer optical waveguide having no internal stress remaining in the polymer optical waveguide. Waveguides can be manufactured.

【0016】そして、内部に応力が残留していない設計
値通りの形状寸法の高分子光導波路を得ることができ、
基板1の反りが解消される。従って、高分子光導波路基
板をモジュールに実装するに際して、光導波路基板の反
りに起因する結合損失の発生をなくして、良好な光学特
性のモジュールを得ることができる。
In addition, a polymer optical waveguide having a shape and dimensions according to design values in which no stress remains therein can be obtained.
The warpage of the substrate 1 is eliminated. Therefore, when the polymer optical waveguide substrate is mounted on the module, the occurrence of coupling loss due to the warpage of the optical waveguide substrate can be eliminated, and a module having good optical characteristics can be obtained.

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

【図1】実施例を説明する図。FIG. 1 illustrates an embodiment.

【図2】従来例を説明する図。FIG. 2 illustrates a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 原材料ペースト 3 パターニング 4 高分子光導波路 5 応力発生膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Raw material paste 3 Patterning 4 Polymer optical waveguide 5 Stress generation film

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板表面に高分子光導波路を形成する高
分子光導波路製造方法において、 応力発生膜を基板裏面に形成し、基板の表面に形成され
た高分子光導波路が基板に発生する応力を基板に発生し
てこれに予め反りを付与しておき、 応力発生膜を高分子光導波路形成後に除去することを特
徴とする高分子光導波路製造方法。
1. A method for manufacturing a polymer optical waveguide, wherein a polymer optical waveguide is formed on the substrate surface, wherein a stress generating film is formed on the back surface of the substrate, and the polymer optical waveguide formed on the surface of the substrate has a stress generated on the substrate. A method of producing a polymer optical waveguide, wherein the stress generation film is removed after forming the polymer optical waveguide.
【請求項2】 請求項1に記載される高分子光導波路製
造方法において、 応力発生膜は基板から剥離することなく基板との間の密
着強度が大なる金属材料より成ることを特徴とする高分
子光導波路製造方法。
2. The method for manufacturing a polymer optical waveguide according to claim 1, wherein the stress-generating film is made of a metal material having a high adhesion strength with the substrate without peeling off from the substrate. Manufacturing method of molecular optical waveguide.
【請求項3】 請求項2に記載される高分子光導波路製
造方法において、 金属材料はクロムであることを特徴とする高分子光導波
路製造方法。
3. The method of manufacturing a polymer optical waveguide according to claim 2, wherein the metal material is chromium.
【請求項4】 応力発生膜を基板裏面に形成し、基板表
面に高分子光導波路を形成し、基板から応力発生膜を除
去して製造したことを特徴とする高分子光導波路。
4. A polymer optical waveguide manufactured by forming a stress generating film on the back surface of a substrate, forming a polymer optical waveguide on the surface of the substrate, and removing the stress generating film from the substrate.
【請求項5】 請求項4に記載される高分子光導波路に
おいて、 応力発生膜は金属材料より成ることを特徴とする高分子
光導波路。
5. The polymer optical waveguide according to claim 4, wherein the stress generating film is made of a metal material.
【請求項6】 請求項5に記載される高分子光導波路に
おいて、 金属材料はクロムであることを特徴とする高分子光導波
路。
6. The polymer optical waveguide according to claim 5, wherein the metal material is chromium.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7133592B2 (en) 2004-12-17 2006-11-07 Hitachi Cable, Ltd. Polymer optical waveguide and method of making the same
CN107611012A (en) * 2017-08-31 2018-01-19 长江存储科技有限责任公司 A kind of stress control method and structure of prefabricated back film

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