JP2003131058A - 光導波路および光導波路の作製方法。 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】高分子材料に光導波路を簡便に作製する製造方
法および簡便に製作された３次元化も容易な光導波路を
提供すること。 【解決手段】一つの高分子材料の内部にレーザ光を集光
照射することにより、屈折率の異なるコアとクラッド層
を形成して光導波路を製造する。特にレーザー光の集光
照射を、高分子材料の内部で集光点を相対移動させる、
あるいはレーザ光の集光点に対し高分子材料を連続的に
移動させるによって行い、かつ高分子材料にピーク出力
値が高いパルスレーザーを照射することによって上記課
題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、レーザ照射によって高
分子材料の内部に屈折率変化領域が連続して形成された
光導波路及びその作製方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年急速に関心の高まりつつある光通信
において重要な光部品としては、光分岐結合器（光カプ
ラ）、光合分波器、光アイソレータ、光ファイバーアン
プ、等があるが、最近では導波路型素子が有望視されて
いる。現在のところ最も高性能で信頼性の高い受動型光
導波路素子はガラス導波路であるが、製造工程に１００
０℃以上の高温のプロセスを含む等、加工性に問題があ
る。そこで、レーザ光の集光照射により屈折率が変化し
た部分がガラス材料の内部に連続して形成されている光
導波路が特開平９−３１１２３７に開示されているがガ
ラスに導波路を作製するためフレキシビリティーが無か
ったり、割れやすい等の問題がある。そこで、ポリマー
材料を用いて光導波路を作製するための検討が数多くな
されている。 【０００３】このなかでも、近赤外領域（１．２〜１．
６μｍ）での光損失が小さい点、また、高耐熱性、低吸
湿性等の優れた性質を備えている点で、含フッ素ポリイ
ミド樹脂が光導波路用材料として脚光を浴びており、該
含フッ素ポリイミド樹脂を用いた製造方法が種々提案さ
れている（例えば、特開平２−２８１０３７号公報、特
開平４−８７３４号公報、特開平４−９８０７号公報、
特開平５−１６４９２９号公報および特開平６−５１１
４６号公報等）。しかしながら、これらの方法では、何
れも、導波路パターンのレリーフ構造を作製するのに、
例えばポリイミド樹脂層の上に感光性樹脂でパターンを
形成し、ＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）等で
エッチングし、余分な感光性樹脂を剥離するという複雑
な手法を用いている。このため、光導波路を作製するプ
ロセスのステップ数が多くなり、製造コストや歩留りに
悪影響を及ぼすという問題点を有している。 【０００４】またレーザーの照射により高分子材料に光
導波路を形成する方法としては特開平09-318831にはフ
ォトポリマーを使用したレーザーによる光導波路作製が
開示されている。しかしこの方法は光の照射により重合
度が上昇して屈折率が変化するフォトポリマーを使用し
ている為ポリマーに汎用性がなくまたコアとクラッドを
別々に形成するため３回の塗布等による積層工程が生じ
煩雑である。また、ここで使用されるレーザーは、重合
度を上昇させる程度のものが使用されるので、高分子材
料に照射して屈折率を変化させることは困難である。 【０００５】一方、高分子にエキシマーレーザーなどを
当てた場合、アブレーションとよばれる高分子の分解除
去による加工法が特開平05-185269などに示されている
が、当加工方法では屈折率を変化させて光導波路を作製
することは困難である。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】以上の従来技術の問題
点を解決すべく、高分子材料に光導波路を簡便に作製す
る製造方法および簡便に製作された３次元化も容易な光
導波路を提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明の光導波路は、そ
の目的を達成するため、レーザ光の集光照射により屈折
率が変化した部分が高分子材料の内部に連続して形成さ
れていることを特徴とする。すなわち本発明は以下の新
規な光導波路およびその製造方法により上記課題を解決
しうる。 １）レーザ光の集光照射により屈折率が変化した部分が
高分子材料の内部に連続して形成されている光導波路。 ２）一つの高分子材料の内部にレーザ光を集光照射する
ことにより、屈折率の異なるコアとクラッド層が形成さ
れた光導波路。 ３）高分子材料のガラス転移温度（Tg)が１２０℃以上
である請求項１または２に記載の光導波路。 ４）高分子材料がポリイミド、ポリカーボネート、フッ
素系脂肪族環構造含有重合体、エポキシ樹脂、シリコー
ン樹脂、ポリシラン、シアン酸エステル樹脂のいづれか
である１）〜３）のいずれか一項に記載の光導波路。 ５）高分子材料がポリイミドまたはシリコーン樹脂であ
る１）〜３）のいずれか一項に記載の光導波路。 ６）高分子材料がフッ素を含有するポリイミドである
１）〜３）のいずれか一項に記載の光導波路。 ７）高分子材料に、ラジカル反応性あるいはイオン反応
性を有するオリゴマーおよび／またはモノマーを含有す
ることを特徴とする１）〜６）のいずれか一項に記載の
光導波路。 ８）前記ラジカル反応性あるいはイオン反応性を有する
オリゴマーおよび／またはモノマーがエポキシ基、オキ
セタン基、シアン酸エステル基、マレイミド基から選択
される少なくとも一種以上の官能基を有する７）に記載
の光導波路。 ９）高分子材料の高分子の主鎖および／または側鎖にラ
ジカルまたはイオン反応性基を有することを特徴とする
１）〜６）のいずれか一項に記載の光導波路 １０）前記ラジカルまたはオン反応性基が、エポキシ
基、オキセタン基、シアン酸エステル基、マレイミド基
から選択される少なくとも一種以上の官能基であること
を特徴とする９）記載の光導波路。 １１）高分子材料の光損失が６００ｎｍ〜１６００ｎｍ
いずれかの波長で１ｄＢ／ｃｍ以下である１）〜１０）
のいずれか一項に記載の光導波路 １２）一つの高分子材料の内部にレーザ光を集光照射す
ることにより、屈折率の異なるコアとクラッド層を形成
する光導波路の製造方法。 １３）前記レーザー光の集光照射を、高分子材料の内部
で集光点を相対移動させることによって行い、連続した
コア層を形成する光導波路の製造方法。 １４）前記レーザー光が、光誘起屈折率変化を起こすエ
ネルギー量をもつレーザー光である１２）または１３）
に記載の光導波路の製造方法。 １５）前記レーザー光のパルス幅が５００ｐ秒以下であ
る１２）〜１４）のいずれか一項に記載の光導波路の製
造方法。 １６）前記レーザー光の集光点におけるピークパワー強
度が１０³Ｗ ／ｃｍ²以上であるでる１２）〜１４）の
いずれか一項に記載の光導波路の製造方法。 １７）前記レーザー光の 繰返し周波数が１０ＫＨｚ 以
上である１２）〜１６）のいずれか一項に記載の光導波
路の製造方法。 １８）前記高分子材料としてポリイミド、ポリカーボネ
ート、官能基含有フッ素系脂肪族環構造含有重合体、エ
ポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリシラン、シアン酸エ
ステル樹脂のいずれかを用いることを特徴とする１２）
〜１７）のいずれか一項に記載の光導波路の製造方法。 １９）前記高分子材料に、ラジカル反応性またはイオン
反応性を有するオリゴマーおよび／またはモノマーを含
有することを特徴とする１８）記載に記載の光導波路の
製造方法。 ２０）前記ラジカル反応性あるいはイオン反応性を有す
るオリゴマーおよび／またはモノマーがエポキシ基、オ
キセタン基、シアン酸エステル基、マレイミド基から選
択される少なくとも一種以上の官能基を有する１９）に
記載の光導波路の製造方法。 ２１）前記高分子材料として、主鎖および／または側鎖
にラジカルまたはオン反応性基を有する高分子を用いる
ことを特徴とする１８）記載の光導波路の製造方法。 ２２）前記ラジカルあるいはイオン反応性基が、エポキ
シ基、オキセタン基、シアン酸エステル基、マレイミド
基から選択される少なくとも一種以上の官能基であるこ
とを特徴とする２１）記載の光導波路の製造方法。 ２３）レーザ光の集光点に対し高分子材料を連続的に移
動させる１２）〜２２）の何れかに記載の光導波路の製
造方法。 ２４）高分子材料の内部でレーザ光の集光点を連続的に
移動させる１２）〜２２）の何れかに記載の光導波路の
製造方法。 【０００８】 【発明の実施の形態】本発明の光導波路は、高分子材料
の内部にレーザ光を集光照射することにより、屈折率の
異なる領域を形成するので、光導波路のコア層とクラッ
ド層を各々に形成する必要がなく、一つの高分子材料
で、屈折率を変化させて、コア層としたい部分にレーザ
ー光を集光照射することによって、容易に光導波路を作
成することが可能である。 【０００９】本発明に使用されうる、高分子材料に照射
されるレーザー光としては、屈折率変化をもたらすこと
ができるレーザー光であれば特に限定されないが、光導
波路として必要な、屈折率が変化した領域、すなわちコ
ア層として機能しうる領域が連続して形成されるために
は、エネルギーの高いレーザー光であることが好まし
い。 【００１０】このようなレーザー光としては、パルス幅
が５００ｐ秒以下のレーザー光が好ましく、さらには１
ｐ秒以下、さらには５００ｆｔ秒以下が好ましい。５０
０ｐよりパルス幅が広い場合は所望の屈折率変化をとも
なわない場合がある。また１５０ｆｔ秒以下、特には５
０〜５ｆｔ秒のパルスではレーザー光強度をアンプで増
幅せずに使用できるため装置が簡便になりより好まし
い。 【００１１】レーザーのパルス幅を狭くすることで高い
ピーク出力が得られると、例えば１０ＫＨｚ 以上の繰
返し周波数をもつパルスレーザにおいても、高分子材料
にレーザ光の集光点で屈折率が変化する現象を確認し
た。この条件下では、高分子の固有吸収波長以外の波長
をもつパルスレーザであっても、同様に集光点において
高分子の光誘起屈折率を変化させる現象が発生する。例
えば８００ｎｍの波長で光吸収の無い高分子を使用し
て、８００ｎｍの波長を持つレーザーで光屈折率変化を
起こした場合、集光点では光誘起屈折率変化が起き集光
点までのレーザー光路でレーザー光損失が無く好まし
い。 【００１２】また、集光点におけるピークパワー強度
は、１０³ Ｗ ／ｃｍ ² 以 上であることが好ましい。
高分子の固有吸収波長に一致する波長をもつパルスレー
ザであっても、吸収が弱く、例えば集光点における１０
³ Ｗ ／ｃｍ ² 以 上のピークパワー強度が確保される
と光誘起屈折率変化が生じる。好ましくは１０⁵Ｗ ／ｃ
ｍ ² 以 上である。屈折率が変化する現象は、発生メカ
ニズムが不明であるが、光導波路の作製に有効に利用さ
れる。また、繰返し周期が速いことから、高分子材料を
連続的に走査することにより、集光部分の軌跡に連続的
な屈折率変化領域を形成できる。 【００１３】滑らかな導波路構造を形成させる上では、
パルス間隔を狭く、つまり繰返し周期を速くし、第１パ
ルスと第２パルスが可能な限り同時に照射される必要が
ある。このことから、本発明ではパルスレーザの繰返し
周波数を好ましくは１０ＫＨｚ，より好ましくは１００
ＫＨｚ以上に設定する。繰返し周波数が小さいとレーザ
光が離散的に照射され、導波路の形成に必要な連続的な
屈折率変化が得られない。なお、繰返し周波数が小さい
場合であっても、高分子材料又はレーザ光の集光点の走
査速度を遅くすることにより、高分子材料に対して連続
的にレーザ光を照射できる。しかし、この場合は第１パ
ルス照射後に一定の時間をおいて第２パルスが重なった
状態で照射されるため、繰返し周波数が小さすぎると、
第１パルスで形成された屈折率変化が第２パルスにより
再変化を起こし、十分な屈折率変化が得られない。一
方、繰返し周波数の上限は、繰返し周波数が無限大の限
りなく連続レーザに近いものである。しかし、繰返し周
波数を大きくすると、一般に１パルス当りのエネルギー
が弱くなる。そのため、実際には高分子材料が屈折率変
化を起こす閾値と、使用するレーザの出力によって繰返
し周波数の上限が設定される。光導波路のコア径は、照
射するパルスレーザのパワーや集光スポット径を変える
ことにより制御可能である。パルスレーザのパワー又は
集光スポット径が大きくなるほど、コア径も大きくな
る。また、パルスレーザの走査回数によってコア部分の
屈折率の変化量を制御することでき、走査回数を多くす
るほど、コア径一定のままで屈折率の変化量を大きくす
ることができる。 【００１４】レーザー照射による屈折率の変化率は０．
２％〜３％が好ましく、０．３％〜２％の変化率がより
好ましい。屈折率変化が０．２％より小さい場合未照射
部分との屈折率差が小さすぎ光導波路として機能しない
場合がある。３％以上の屈折率変化は高分子にクラック
が生じる場合がある。 【００１５】高分子材料へのレーザ光の照射は、集光点
に対し高分子材料を連続的に移動させる方法、高分子材
料の内部でレーザ光の集光点を連続的に移動させる方法
により行うことが好ましい。 【００１６】材料となる高分子材料の例は、ポリイミ
ド、ポリマレイミド、ポリアリレート、ポリカーボネー
ト、ポリウレタン、ポリスルフィド、ポリスルフォン、
ポリアミド、ポリイミン、ポリ尿素、ポリシラン、ポリ
シラザン、ポリベンゾオキサゾール、ポリオキサジアゾ
ール、ポリベンゾチアゾール、ポリベンズイミダゾー
ル、ポリスチレン、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エ
ステル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸エステ
ル、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリ
エーテルエーテルケトン、ポリエステル、ポリシロキサ
ン、ポリノルボルネン、ポリシラン、ポリ塩化ビニル、
エポキシ樹脂、セルロース系樹脂、シリコーン樹脂、シ
アナートエステル樹脂、フッ素系樹脂があげられる。 【００１７】光学特性が優れているものとしてポリイミ
ド、ポリカーボネート、フッ素系樹脂特にはフッ素系脂
肪族環構造含有重合体、エポキシ樹脂、シリコーン樹
脂、シアナートエステル樹脂が好ましい。 【００１８】フッ素系脂肪族環構造含有重合体は、例え
ば２以上の重合性二重結合を有するフッ素系単量体が環
化重合して生成する重合単位、および、フッ素系脂肪族
環構造含有単量体が重合して生成する重合単位、から選
ばれる少なくとも１種の重合単位を有する重合体であ
る。特には２以上の重合性二重結合を有するフッ素系単
量体がペルフルオロ（アリルビニルエーテル）またはペ
ルフルオロ（ブテニルビニルエーテル）であり、フッ素
系脂肪族環構造含有単量体がペルフルオロ（２，２−ジ
メチル−１，３−ジオキソール）である。 【００１９】シリコン樹脂としては、ポリシロキサン、
変成シリコーン樹脂、アクリルシリコーン樹脂などがあ
るが、好ましくは（Ａ）ＳｉＨ基と反応性を有する炭素
−炭素二重結合を１分子中に少なくとも２個含有する有
機系骨格からなる有機化合物、（Ｂ）１分子中に少なく
とも２個のＳｉＨ基を含有するケイ素化合物、（Ｃ）ヒ
ドロシリル化触媒、を必須成分としてなるシリル基含有
有機樹脂である。特にポリイミドは耐熱性の点で好まし
く、フッ素を含有している事が光学的特性、吸湿性の点
で好ましい。中でも２，２−ビス（３，４−ジカルボキ
シフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物およびピ
ロメリット酸二無水物を縮合した構造を持つものや、
２，２′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジ
アミノビフェニルを縮合した構造を持つものが吸湿性、
光学特性の点で好ましい。またレーザー光照射部の屈折
率を増加させるためにオリゴマーおよび／またはモノマ
ーを含有させることが好ましい。屈折率の増加の観点か
らオリゴマーおよび／またはモノマーがラジカル反応
性、イオン反応性であることが好ましく特にはイオン反
応性であることが好ましく、オリゴマー、モノマーがエ
ポキシ基、オキセタン基、シアン酸エステル基、マレイ
ミド基を持つことが特に好ましい。マレイミド基を持つ
ものとして、例えば１，２−ビスマレイミドエタン、
１，３−ビスマレイミドベンゼン、１，６−ビスマレイ
ミドヘキサン、１，４−ビスマレイミドベンゼン、２，
４−ビスマレイミドトルエン、４，４’−ビスマレイミ
ドジフェニルエーテル、４，４’−ビスマレイミドジフ
ェニルメタン、３，３’−ビスマレイミドジフェニルス
ルホン、４，４’−ビスマレイミドジフェニルスルホ
ン、４，４’−ビスマレイミドジシクロヘキシルメタ
ン、２，６−ビスマレイミドピリジン、１，３−ビス
（マレイミドメチル）シクロヘキサン、３，５’−ビス
（４−マレイミドフェニル）ピリジン、１，３−ビス
（マレイミドメチル）ベンゼン、１，１−ビス（４−マ
レイミドフェニル）シクロヘキサン、１，３−ビス（ジ
クロルマレイミド）ベンゼン、２，２−ビス（４−マレ
イミドフェニル）プロパン、４，４’−ビスシトラコン
イミドジフェニルメタン、１−フェニル−１，１−ビス
（４−マレイミドフェニル）エタン、α，α−ビス（４
−マレイミドフェニル）トルエン、３，５−ビスマレイ
ミド−１，２，４−トリアゾールがあげられ、これらの
水素原子の一部または全部を重水素、フッ素で置き換え
たもの、またこれらを反応させオリゴマー化させたもの
でもよい。エポキシ基をもつモノマー、オリゴマーとし
ては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ、ビスフェノ
ールＦ型エポキシ、フェノールノボラック型エポキシ、
クレゾールノボラック型エポキシ、グリシジルエーテル
型エポキシ、ナフタレン型エポキシ、脂環式エポキシ等
の種々のエポキシを用いることができる。屈折率の変化
しやすさから脂環式エポキシが好ましい。またこらのこ
れらの水素原子の一部または全部を重水素、フッ素で置
き換えたものが使用できる。オキセタン基をもつモノマ
ー、オリゴマーとしては例えば３，３−ビス（クロルメ
チル）オキセタン、３，３−ビス（ヨードメチル）オキ
セタン、３，３−ビス（メトキシメチル）オキセタン、
３−メチル−３−クロルメチルオキセタン、３，３−ビ
ス（フェノキシメチル）オキセタン、３，３−ビス（ア
セトキシメチル）オキセタン、３，３−ビス（フルオロ
メチル）オキセタン、３，３−ビス（ブロモメチル）オ
キセタン、３，３−ジメチルオキセタン等がある。これ
らの水素原子の一部または全部を重水素、フッ素で置き
換えたもの、またこれらを反応させオリゴマー化させた
ものでもよい。シアン酸エステル基をもつモノマー、オ
リゴマーとしては、例えば１，３−又は１，４−ジシア
ノベンゼン、２−テトラブチル−１，４−ジシアノベン
ゼン、２，４−ジメチル−１，３−ジシアノベンゼン、
２，５−ジ−テトラブチル−１，４−ジシアノベンゼ
ン、４−クロロ−１，３−ジシアノベンゼン、１，３，
５−トリシアノベンゼン、２，２’−又は４，４’−ジ
シアノビフェニル、３，３’，５，５’−テトラメチル
−４，４’−ジシアノビフェニル１，３−、１，４−、
１，５−、１，６−、１，８−、２，６−又は２，７−
ジシアナトナフタレン、１，３，６−トリシアナトナフ
タレン、４，４’−ジシアナトジフェニルメタン、ビス
（３−メチル−４−シアナトフェニル）メタン、ビス
（３，５−ジメチル−４−シアナトフェニル）メタン、
ビス（３，５−ジブロモ−４−シアナトフェニルメタ
ン、ビス（３，５−ジクロロ−４−シアナトフェニル）
メタン、ビス（４−シアナトフェニル）エタン、２，２
−ビス（４−シアナトフェニル）プロパン、２，２−ビ
ス（３，５−ジメチル−４−シアナトフェニル）プロパ
ン、２，２−ビス（３−メチル−４−シアナトフェニ
ル）プロパン、４，４’−ジシアナトジフェニルチオエ
ーテル、２，２−ビス（４−シアナトフェニル）パーフ
ルオロプロパン、１，１−ビス（４−シアナトフェニ
ル）エタン、２，２−ビス（３，５−ジクロロ−４−シ
アナトフェニル）プロパン、２，２−ビス（３，５−ジ
ブロモ−４−シアナトフェニル）プロパン、ビス（４−
シアントフェニル）ケトン、ビス（４−シアントフェニ
ル）スルホン、トリス（４−シアナトフェニル）ホスフ
ァイトおよびトリス（４−シアントフェニル）ホスフェ
ートなどおよびこれらの水素原子の一部またはすべてを
フッ素原子または重水素化したものがある。またこれら
のモノマーを反応させたオリゴマーを使用しても良い。
また、高分子にラジカル反応性基やイオン反応性基を導
入しても良い。この基としてはエポキシ基、オキセタン
基、シアン酸エステル基、マレイミド基から選択される
少なくとも一種以上の官能基が好ましい。反応性基の導
入方法は、反応性基を持つモノマーを重合したりすると
よい。 【００２０】材料となる高分子のガラス点移転温度（Ｔ
ｇ）は１２０℃以上が好ましく、１５０℃以上がより好
ましい。Ｔｇが１２０℃より低い場合はアブレーション
がおこりやすく光導波路を形成しにくい場合がある。ま
た、長期の安定性に欠ける場合がある。材料となる高分
子は波長が６００ｎｍ〜１６００ｎｍでのいづれかでの
光損失が１ｄＢ／ｃｍ以下である事が好ましい。１ｄＢ
／ｃｍより大きい場合、光導波路として損失が大きく使
用に耐えない場合があり、またレーザー光の波長範囲で
吸収があることは、アブレーションが起こりやすくこの
点でも好ましく無い。また、光導波路より光学素子を作
製することが可能で例えば光分岐結合器（光カプラ）、
光合分波器、光アイソレータ、等が作製可能である。 【００２１】 【実施例】使用原料は市販品を必要により精製し使用し
た。各原料の入手先を示す。２，２′−ビス（トリフル
オロメチル）−４，４′−ジアミノビフェニル（セント
ラルガラス社製）、ジメチルアセトアミド（和光純薬社
製）、ピロメリット酸二無水物（和光純薬社製）、２，
２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフル
オロプロパン酸二無水物（クラリアントジャパン社
製）、 メタノール（和光純薬社製）、β−ピコリン
（和光純薬社製）、無水酢酸（和光純薬社製）、４，４
‘−ビスマレイミドジフェニルエタン（和光純薬社製）
を使用した。 Ｔｇ（ガラス転移温度）：フィルム状サンプルをＤＳＣ
（示差走査熱量測定器：島津製作所社製ＤＳＣ−５０）
にて昇温速度１０℃／分にて測定した。 微少部分の屈折率測定：ビームプロファイル反射率測定
法により波長６７５ｎｍ、ビームスポット１μｍ、高精
度膜厚計Opti-Probe2000（サーマウェーブ社製）にて測
定した。 【００２２】試料１、２の作製：窒素雰囲気下の容器中
で２，２′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−
ジアミノビフェニル（３．２０ｇ、１０ｍｍｏｌ）をジ
メチルアセトアミド（３６．９ｇ）に溶解した後、２，
２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフル
オロプロパン二無水物（２．２２ｇ、５．０ｍｍｏｌ）
とピロメリット酸二無水物（１．０９ｇ、５．０ｍｍｏ
ｌ）を加え容器を氷冷しながら５時間撹拌した。次に室
温まで上げてさらに５時間攪拌しポリアミド酸（I）
（固形分１５重量％）を得た。この溶液にβ−ピコリン
０．９３ｇ（１０ｍｍｏｌ）と無水酢酸６．１３ｇ（６
０ｍｏｌ）を加えよく撹拌した後、溶液を８０℃に保ち
さらに３時間撹拌した。この溶液をメタノールに滴下
し、白色の固体をえた。固体をメタノールで１２時間ソ
ックスレイ抽出を行い、６０℃２４時間の真空乾燥をお
こないポリイミド（Ｉ）を得た。このポリイミドを固形
分濃度２０重量％となるようにジオキソランに溶解させ
た。この溶液２ｇに４，４’−ビスマレイミドジフェニ
ルメタン０．２ｇを添加し均一になるまで攪拌したの
ち、ガラス基板上にキャストし、６０℃で３０分さらに
８０℃で３０分さらに１００℃で３０分さらに真空化で
１２０℃で２時間加熱する事により溶媒を除去し厚さ３
００μｍのポリイミドフィル（Ｉ）を得た。フィルムの
ＴｇはＤＳＣで測定測定したところ３００℃以上であっ
た。 【００２３】（実施例１）試料としてポリイミドフィル
ム（Ｉ）に、図１に示すようにパルスレーザ光１をレン
ズ２で集光して照射した。パルスレーザ光１としては、
アルゴンレーザ励起のＴｉ：Ａｌ2Ｏ3レーザから発振さ
れたパルス幅１２０フェムト秒，繰返し周波数２００Ｋ
Ｈｚ，波長８００ｎｍ ，平均出力２００ｍＷ のレーザ
を光学フィルターによって平均出力７ｍＷにおとして使
用した。パルスレーザ光１をレンズ２で集光し、ポリイ
ミドフィルム（Ｉ）の内部に集光点４が生じるように照
射させると、集光点４の屈折率が上昇した。そこで、試
料台を連続的に直線移動し、図２に示すようにポリイミ
ド試料３の内部に直線状の屈折率が高い領域、すなわち
光導波路６を形成した。 【００２４】光導波路が形成されていることは、実際に
可視光を試料に入射し、屈折率変化を起こしている部分
のみに光が伝達されていることで確認した。またサンプ
ルの断面を研磨し、微少部分の屈折率を測定したとこ
ろ、非照射部分は１．５８５であり照射部分のもっとも
屈折率の高い部分は１．５９５であり０．６％の屈折率
増加となった。また照射部の中央ほど屈折率が高かっ
た。 【００２５】得られた光導波路は、コアとクラッドとの
間に明確な界面が存在しないことから界面損失が極めて
少なく、光集積回路等における微細な導波路形成法とし
ての活用が期待される。また手で曲げると屈曲するため
ガラス材料では無理な多様な形態を取る事が可能であ
る。 （実施例２）ポリイミドフィルム（I）を試料２として
使用する。試料２の内部に焦点４を結ぶ図３のように、
パルス幅１５０フェムト秒，繰返し周波数２００ＫＨ
ｚ，波長８００ｎｍ，平均出力１５０ｍＷのパルスレー
ザ光１を光学フィルターによって１０ｍＷに落とし集光
照射する。試料台５を連続的に曲線状に移動させたとこ
ろ、図４に示すように周囲とは明確に異なるラインが集
光点４の軌跡に沿って試料３の内部に形成さていること
が光学顕微鏡による観察で確認される。 【００２６】またサンプルの断面を研磨しサンプルの断
面を研磨し、微少部分の屈折率を測定したところ、非照
射部分は１．５８５であり照射部分のもっとも屈折率の
高い部分は１．６００であり０．９％の屈折率増加とな
った。また照射部の中央ほど屈折率が高かった。 【００２７】 【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、ピーク出力値が高いパルスレーザをポリイミド等の
高分子材料に照射し、集光点の屈折率を変化させること
により、高分子材料の内部に光導波路を書き込んでい
る。この方法は、複雑な工程を経ることなく、しかも簡
単に光導波路を形成できる利点をもっており高分子材料
を使用している為にフレキシブルな光導波路を得る事も
できる。また、パルスレーザの光軸方向に対する高分子
材料の走査方向、或いは高分子材料に対する集光点の移
動方向を変えることで光導波路の形状も任意に制御で
き、複雑な回路構造をもつ光集積回路等に適した三次元
的な光導波路も容易に作製される。

【図面の簡単な説明】 【図１】試料にパルスレーザ光を照射する際の簡易断面
図 【図２】試料内部に作製した直線光導波路の斜視図 【図３】試料にパルスレーザ光を照射する際の簡易断面
図 【図４】試料内部に作製した曲線光導波路の斜視図 １ ：パルスレーザー光 ２ ：集光レンズ ３ ：試料 ４ ：集光点 ５：試料台 ６：光導波路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H047 KA04 KA12 PA22 PA28 QA05 4F073 AA32 BA06 BA12 BA13 BA18 BA22 BA23 BA25 BA26 BA28 BA29 BA31 BA32 BA33 BB01 CA46

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１ 】 レーザ光の集光照射により屈折率が変化
   した部分が高分子材料の内部に連続して形成されている
   光導波路。 【請求項２】一つの高分子材料の内部にレーザ光を集光
   照射することにより、屈折率の異なるコアとクラッド層
   が形成された光導波路。 【請求項３】高分子材料のガラス転移温度（Tg)が１２
   ０℃以上である請求項１または２に記載の光導波路。 【請求項４】高分子材料がポリイミド、ポリカーボネー
   ト、フッ素系脂肪族環構造含有重合体、エポキシ樹脂、
   シリコーン樹脂、ポリシラン、シアン酸エステル樹脂の
   いづれかである請求項１〜３のいずれか一項に 記載の
   光導波路。 【請求項５】高分子材料がポリイミドまたはシリコーン
   樹脂である請求項１〜３のいずれか一項に記載の光導波
   路。 【請求項６】高分子材料がフッ素を含有するポリイミド
   である請求項１〜３のいずれか一項に記載の光導波路。 【請求項７】高分子材料に、ラジカル反応性あるいはイ
   オン反応性を有するオリゴマーおよび／またはモノマー
   を含有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一
   項に記載の光導波路。 【請求項８】前記ラジカル反応性またはイオン反応性を
   有するオリゴマーおよび／またはモノマーがエポキシ
   基、オキセタン基、シアン酸エステル基、マレイミド基
   から選択される少なくとも一種以上の官能基を有する請
   求項７に記載の光導波路。 【請求項９】 高分子材料の高分子の主鎖および／また
   は側鎖にラジカルまたはイオン反応性基を有することを
   特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光導波
   路 【請求項１０】前記ラジカルまたはオン反応性基が、エ
   ポキシ基、オキセタン基、シアン酸エステル基、マレイ
   ミド基から選択される少なくとも一種以上の官能基であ
   ることを特徴とする請求項９記載の光導波路。 【請求項１１】高分子材料の光損失が６００ｎｍ〜１６
   ００ｎｍいずれかの波長で１ｄＢ／ｃｍ以下である請求
   項１〜１０のいずれか一項に記載の光導波路 【請求項１２】一つの高分子材料の内部にレーザ光を集
   光照射することにより、屈折率の異なるコアとクラッド
   層を形成する光導波路の製造方法。 【請求項１３】前記レーザー光の集光照射を、高分子材
   料の内部で集光点を相対移動させることによって行い、
   連続したコア層を形成する光導波路の製造方法。 【請求項１４】 前記レーザー光が、光誘起屈折率変化
   を起こすエネルギー量をもつレーザー光である請求項１
   ２または１３に記載の光導波路の製造方法。 【請求項１５】前記レーザー光のパルス幅が５００ｐ秒
   以下である請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の光
   導波路の製造方法。 【請求項１６】 前記レーザー光の集光点におけるピー
   クパワー強度が１０³Ｗ／ｃｍ²以上であるでる請求項１
   ２〜１４のいずれか一項に記載の光導波路の製造方法。 【請求項１７】前記レーザー光の 繰返し周波数が１０
   ＫＨｚ 以上である請求項１２〜１６のいずれか一項に
   記載の光導波路の製造方法。 【請求項１８】 前記高分子材料としてポリイミド、ポ
   リカーボネート、官能基含有フッ素系脂肪族環構造含有
   重合体、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリシラン、
   シアン酸エステル樹脂のいずれかを用いることを特徴と
   する請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の光導波路
   の製造方法。 【請求項１９】前記高分子材料に、ラジカル反応性ある
   いはイオン反応性を有するオリゴマーおよび／またはモ
   ノマーを含有することを特徴とする請求項１８記載に記
   載の光導波路の製造方法。 【請求項２０】前記ラジカル反応性またはイオン反応性
   を有するオリゴマーおよび／またはモノマーがエポキシ
   基、オキセタン基、シアン酸エステル基、マレイミド基
   から選択される少なくとも一種以上の官能基を有する請
   求項１９に記載の光導波路の製造方法。 【請求項２１】 前記高分子材料として、主鎖および／
   または側鎖にラジカルまたはイオン反応性基を有する高
   分子を用いることを特徴とする請求項１８記載の光導波
   路の製造方法。 【請求項２２】前記ラジカルまたはオン反応性基が、エ
   ポキシ基、オキセタン基、シアン酸エステル基、マレイ
   ミド基から選択される少なくとも一種以上の官能基であ
   ることを特徴とする請求項２１記載の光導波路の製造方
   法。 【請求項２３】 レーザ光の集光点に対し高分子材料を
   連続的に移動させる請求項１２〜２２ の何れかに記載
   の光導波路の製造方法。 【請求項２４】 高分子材料の内部でレーザ光の集光点
   を連続的に移動させる請求項１２〜２２の何れかに記載
   の光導波路の製造方法。