JP2005326598A - Optical waveguide polarizer, manufacturing method thereof and optical component - Google Patents

Optical waveguide polarizer, manufacturing method thereof and optical component Download PDF

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Fumiyasu Sezaki
文康 瀬崎
Kiyoyuki Minamimura
清之 南村
Kenji Kamata
賢司 鎌田
Kenji Kanetaka
健二 金高
Junji Nishii
準治 西井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an optical waveguide polarizer which permits further efficiency and a lower cost, has a wider selection range of material and is more excellent than the conventional one in forming and manufacturing the optical waveguide polarizer inside polymer material by the irradiation with polarized pulse laser. <P>SOLUTION: Base material 3 consisting of at least polymer material is irradiated with a focused pulse laser 1. At this point, it is preferable that the pulse laser 1 has a pulse width in the range of ≥5×10<SP>-15</SP>sec and <5×10<SP>-10</SP>sec and is in a polarized state. Thereby, the optical waveguide polarizer can be formed as follows; a refractive index changing part whose refractive index is different from that of the other part can be formed in the base material 3, moreover, the refractive index for TE mode of propagation light in the refractive index changing part increases as compared to that in the non-refractive index changing part and the refractive index for TM mode of the propagation light is equal or decreases as compared to that in the non-refractive index changing part. As a result, a high quality polymer optical waveguide polarizer can be easily and inexpensively manufactured. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光導波路型素子の中でも、特に偏光子に関するものであり、伝搬光のＴＥ(transverse electric)モードとＴＭ(transverse magnetic)モードとを分離する素子として、光通信および光情報処理の分野で広く利用することができる光導波路型偏光子に関するものである。具体的には、パルス幅が５×１０-15秒以上５×１０-10秒未満であり、かつ偏光状態のパルスレーザーの集光照射によって、高分子材料からなる母材の内部に、屈折率の変化した部位を連続して形成することによって製造される光導波路型偏光子とその製造方法と当該光導波路型偏光子を用いてなる光部品とに関するものであり、特に、効率的かつ低コストで製造される光導波路型偏光子およびその製造方法、並びに当該光導波路型偏光子を用いてなる光部品に関するものである。 The present invention relates to a polarizer in particular among optical waveguide devices, and as an element for separating a TE (transverse electric) mode and a TM (transverse magnetic) mode of propagating light, the field of optical communication and optical information processing The present invention relates to an optical waveguide type polarizer that can be widely used. Specifically, the refractive index of the inside of the base material made of a polymer material is obtained by focused irradiation of a pulse laser having a pulse width of 5 × 10 −15 seconds or more and less than 5 × 10 −10 seconds and a polarized state. In particular, the present invention relates to an optical waveguide polarizer manufactured by continuously forming a changed portion of the optical waveguide, a manufacturing method thereof, and an optical component using the optical waveguide polarizer, and particularly, efficient and low cost. And an optical component using the optical waveguide polarizer.

光通信および光情報処理において、光ファイバを用いて光信号を伝送する場合、光ファイバ中を伝搬する間に信号光の偏波は、伝送媒体の複屈折により、最初は直線偏光であったとしても、伝送されるうちに一般に楕円偏光となる。したがって、この信号光を、光変調器や光アイソレータ等の、その特性が偏波に依存する光部品に入射する場合、入射光の中から、特定の偏波（ＴＥモードあるいはＴＭモード）のみを選択して出力する偏光子が必要となる。ここで、ＴＥモードとは光電場の振動方向が基板に対して平行な光のことを言い、ＴＭモードとは光電場の振動方向が基板に対して垂直な光のことを言う。このような偏光子は、光材料的な、あるいは構造的な複屈折を有する光導波路を用いて構成することにより実現できる。複屈折とは、ＴＥモードに対する屈折率とＴＭモードに対する屈折率との差を言う。   In optical communication and optical information processing, when transmitting an optical signal using an optical fiber, the polarization of the signal light is initially linearly polarized due to the birefringence of the transmission medium while propagating through the optical fiber. Is generally elliptically polarized during transmission. Therefore, when this signal light is incident on an optical component whose characteristics depend on polarization, such as an optical modulator or optical isolator, only a specific polarization (TE mode or TM mode) is selected from the incident light. A polarizer to be selected and output is required. Here, the TE mode refers to light whose photoelectric field vibration direction is parallel to the substrate, and the TM mode refers to light whose photoelectric field vibration direction is perpendicular to the substrate. Such a polarizer can be realized by using an optical waveguide having optical material-like or structural birefringence. Birefringence refers to the difference between the refractive index for the TE mode and the refractive index for the TM mode.

従来、この種の光導波路型偏光子を作製するためには、ＬｉＮｂＯ3のような無機異方性光学結晶材料が用いられていた。例えば、ＬｉＮｂＯ3のような無機異方性光学結晶材料として方解石（ＣａＣＯ3）を用いた場合には、光導波路と該方解石の光学軸をＴＥモードの偏光方向に一致させておくと、ＴＥモードは光導波路中を伝搬していくが、ＴＭモードは方解石中に漏洩し散乱して消滅するため、ＴＥモードのみを選択して出力することができる。ところが、上述の光導波路型偏光子において高い偏波消光比を得るためには、方解石の研磨を高精度に行うことが要求され、さらに該方解石を光導波路上に実装する際には光学軸を高精度に合わせるための位置合わせ技術が必要である。 Conventionally, an inorganic anisotropic optical crystal material such as LiNbO 3 has been used to produce this type of optical waveguide polarizer. For example, when calcite (CaCO 3 ) is used as an inorganic anisotropic optical crystal material such as LiNbO 3 , if the optical waveguide and the optical axis of the calcite coincide with the polarization direction of the TE mode, the TE mode Propagates through the optical waveguide, but the TM mode leaks into the calcite and scatters and disappears, so only the TE mode can be selected and output. However, in order to obtain a high polarization extinction ratio in the above-described optical waveguide type polarizer, it is required to polish calcite with high accuracy, and when mounting the calcite on the optical waveguide, the optical axis must be set. An alignment technique is required to achieve high accuracy.

そこで、例えば、特許文献１には、材料に高分子材料であるポリシロキサンなどを用いて伝搬光のＴＥモードとＴＭモードとを分離する機能を有し、高い偏波消光比を示す光導波路型偏光子の製造方法が開示されている。
特開平１１−３５２３４８号公報（平成１１年（１９９９）１２月２４日公開） Therefore, for example, Patent Document 1 discloses an optical waveguide type having a function of separating a TE mode and a TM mode of propagating light by using polysiloxane as a material as a material and exhibiting a high polarization extinction ratio. A method for manufacturing a polarizer is disclosed.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-352348 (published on December 24, 1999)

しかしながら、ＬｉＮｂＯ3のような無機異方性光学結晶材料を用いた偏光子の製造には非常にコストがかかること、および、外部からの刺激によって割れたり傷が入るなどしてしまい、製造工程内では歩留まりが低下する。 However, the production of a polarizer using an inorganic anisotropic optical crystal material such as LiNbO 3 is very expensive, and cracks or scratches are caused by external stimuli. Then, the yield decreases.

また、特許文献１記載の光導波路型偏光子の製造方法には、フォトリソグラフィーと反応性イオンエッチングが用いられており、製造工程が多く複雑であるため、プロセスコストが高くなってしまう。さらに、ポリシロキサンを使った薄膜を形成すると複屈折の大きな薄膜が形成されると開示されているが、条件を満たす特異な材料を選択しなければならず、材料の選択幅が狭いという問題点があった。   In addition, the optical waveguide polarizer manufacturing method described in Patent Document 1 uses photolithography and reactive ion etching, which involves many manufacturing steps and is complicated, resulting in high process costs. Furthermore, although it has been disclosed that when a thin film using polysiloxane is formed, a thin film having a large birefringence is formed, a specific material that satisfies the conditions must be selected, and the selection range of the material is narrow. was there.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、その目的は、偏光状態のパルスレーザーを少なくとも高分子材料からなる母財内部に集光照射することによって、従来よりも一層容易にかつ材料を特定することなく効率的に光導波路型偏光子を製造する技術および光導波路型偏光子を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the object thereof is to make it easier and more material than before by condensing and irradiating a polarized laser beam at least inside a matrix made of a polymer material. It is an object of the present invention to provide an optical waveguide polarizer and a technique for efficiently manufacturing an optical waveguide polarizer without specifying the above.

本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、光導波路型偏光子の製造に際してパルスレーザーの条件を適宜設定することにより、偏光状態を有するパルスレーザー（便宜上、偏光パルスレーザーと称する）で光導波路型偏光子を製造可能であることを見出し、本発明を完成させるに至った。   As a result of intensive studies in view of the above problems, the inventor of the present invention optically transmits a pulse laser having a polarization state (referred to as a polarization pulse laser for convenience) by appropriately setting the conditions of the pulse laser when manufacturing the optical waveguide polarizer. It has been found that a waveguide polarizer can be manufactured, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明にかかる光導波路型偏光子は、上記の課題を解決するために、少なくとも高分子材料からなる母材に偏光状態のパルスレーザーを照射することによって、当該母材内に他の部位とは屈折率の異なる屈折率変化部位を形成することにより得られる光導波路型素子において、パルス幅が５×１０-15秒以上５×１０-10秒未満であり、かつ偏光状態のパルスレーザーを上記母材内に集光照射することにより、上記屈折率変化部位における伝搬光のＴＥモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて増加し、かつ伝搬光のＴＭモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて同じであるかまたは減少していることを特徴としている。
・本発明の第１は、次のとおりである。少なくとも高分子材料からなる母材にパルスレーザーを照射することによって当該母材内に他の部位とは屈折率が異なる屈折率変化部位を形成することにより得られる光導波路型素子において、パルス幅が５×１０-15秒以上５×１０-10秒未満であり、かつ偏光状態のパルスレーザーを上記母材内に集光照射することにより、上記屈折率変化部位における伝搬光のＴＥモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて増加し、かつ伝搬光のＴＭモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて同じであるかまたは減少している光導波路型偏光子。
・本発明の第２は、次のとおりである。上記パルスレーザー光の偏光状態が楕円偏光であることを特徴とする請求項１記載の光導波路型偏光子。結果、該母材内部に効率良く光導波路型偏光子を形成できる。
・本発明の第３は、次のとおりである。上記パルスレーザー光の偏光状態がパルスレーザーの光軸方向に垂直かつ作製される導波路の長手方向に平行な方向の直線偏光状態であることを特徴とする請求項１記載の光導波路型偏光子。結果、ＴＥとＴＭの屈折率差をより大きくできる。
・本発明の第４は、次のとおりである。上記パルスレーザー光の偏光状態がパルスレーザーの光軸方向に垂直かつ作製される導波路の長手方向に垂直な方向の直線偏光状態であることを特徴とする請求項１記載の光導波路型偏光子。結果、ＴＥとＴＭの屈折率差をより大きくできる。
・本発明の第５は、次のとおりである。上記パルスレーザーがオシレーター発振のみからなる非増幅パルスレーザーであることを特徴とする請求項１乃至４記載の光導波路型偏光子。結果、加工に必要なエネルギーが低減されるので、製造コストを大幅に下げることができる。
・本発明の第６は、次のとおりである。上記非増幅パルスレーザーは、平均出力が０．０１Ｗ〜３０Ｗの範囲内、および繰返し周波数が１０ＭＨｚ〜６００ＭＨｚの範囲内にある非増幅パルスレーザーであるという条件の少なくとも何れかを満たしていることを特徴とする請求項１及び５記載の光導波路型偏光子。結果、製造効率を高めることができる。
・本発明の第７は、次のとおりである。上記母材に用いられる高分子材料は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１２０℃以上であることを特徴とする請求項１乃至６記載の光導波路型偏光子。結果、光導波路型偏光子の実使用時の信頼性が向上する。
・本発明の第８は、次のとおりである。上記高分子材料として、ポリイミド、ポリカーボネート、フッ素系脂肪族環状構造含有重合体、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少なくとも何れかが用いられることを特徴とする請求項１乃至７記載の光導波路型偏光子。結果、耐熱性、耐候性に優れた光導波路型偏光子を製造することができる。
・本発明の第９は、次のとおりである。上記高分子材料として、フッ素原子を含有するポリイミドが用いられることを特徴とする請求項１乃至８記載の光導波路型偏光子。結果、近赤外域、即ち、波長１３００ｎｍおよび１５５０ｎｍでの材料損失が小さくなり、伝搬損失を低減された光導波路型偏光子を製造することができる。
・本発明の第１０は、次のとおりである。少なくとも高分子材料からなる母材にパルスレーザーを照射することによって当該母材内に他の部位とは屈折率が異なる屈折率変化部位を形成することにより得られる光導波路型素子において、パルス幅が５×１０-15秒以上５×１０-12秒未満であり、かつ偏光状態のパルスレーザーを上記母材内に集光照射することにより、上記屈折率変化部位における伝搬光のＴＥモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて増加し、かつ伝搬光のＴＭモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて同じであるかまたは減少している光導波路型偏光子の製造方法。本製造方法によれば、極めて効率良く光導波路型偏光子を製造することができる。
・本発明の第１１は、次のとおりである。請求項１乃至９記載の光導波路型偏光子を用いてなる光部品。本光部品によれば、光導波路や光ファイバーとの接続損失が低減できる上に、伝搬損失を低減させた機能性光回路を製造することができる。 That is, in order to solve the above-described problem, the optical waveguide polarizer according to the present invention irradiates a polarized laser beam to a base material made of at least a polymer material, so that other parts in the base material In an optical waveguide element obtained by forming a refractive index changing portion having a different refractive index, a pulse laser having a pulse width of 5 × 10 −15 seconds or more and less than 5 × 10 −10 seconds and having a polarization state is used. By focusing and irradiating the base material, the refractive index of the TE mode of the propagating light at the refractive index changing portion is increased as compared with the non-refractive index changing portion, and the refractive index of the TM mode of the propagating light is non-refracting. It is characterized by being the same or decreasing compared to the rate change site.
-The first of the present invention is as follows. In an optical waveguide device obtained by irradiating a base material made of at least a polymer material with a pulse laser to form a refractive index changing portion having a refractive index different from that of other portions in the base material, the pulse width is The TE mode refractive index of the propagating light at the refractive index changing portion is obtained by condensing and irradiating the base material with a pulsed laser beam having a polarization state of 5 × 10 −15 seconds or more and less than 5 × 10 −10 seconds. Is an optical waveguide type polarizer in which TM increases in comparison with the non-refractive index changing portion, and the TM mode refractive index of the propagating light is the same as or decreases compared to the non-refractive index changing portion.
The second aspect of the present invention is as follows. 2. The optical waveguide polarizer according to claim 1, wherein a polarization state of the pulse laser beam is elliptically polarized light. As a result, an optical waveguide polarizer can be efficiently formed inside the base material.
The third aspect of the present invention is as follows. 2. An optical waveguide polarizer according to claim 1, wherein the polarization state of the pulse laser beam is a linear polarization state perpendicular to the optical axis direction of the pulse laser and parallel to the longitudinal direction of the waveguide to be produced. . As a result, the refractive index difference between TE and TM can be increased.
-4th of this invention is as follows. 2. The optical waveguide polarizer according to claim 1, wherein the polarization state of the pulse laser beam is a linear polarization state perpendicular to the optical axis direction of the pulse laser and perpendicular to the longitudinal direction of the waveguide to be produced. . As a result, the refractive index difference between TE and TM can be increased.
-5th of this invention is as follows. 5. The optical waveguide polarizer according to claim 1, wherein the pulse laser is a non-amplified pulse laser consisting only of oscillator oscillation. As a result, energy required for processing is reduced, so that manufacturing costs can be significantly reduced.
-6th of this invention is as follows. The non-amplified pulse laser satisfies at least one of the conditions that the average output is within a range of 0.01 W to 30 W and a repetition frequency is within a range of 10 MHz to 600 MHz. The optical waveguide polarizer according to claim 1 or 5. As a result, manufacturing efficiency can be increased.
-7th of this invention is as follows. 7. The optical waveguide polarizer according to claim 1, wherein the polymer material used for the base material has a glass transition temperature (Tg) of 120 ° C. or higher. As a result, the reliability in actual use of the optical waveguide polarizer is improved.
-8th of this invention is as follows. 8. The polymer material according to claim 1, wherein at least one of polyimide, polycarbonate, fluorine-containing aliphatic cyclic structure-containing polymer, epoxy resin, silicone resin, polysilane, and cyanate ester resin is used. Optical waveguide type polarizer. As a result, an optical waveguide polarizer excellent in heat resistance and weather resistance can be produced.
-9th of this invention is as follows. 9. The optical waveguide polarizer according to claim 1, wherein a polyimide containing a fluorine atom is used as the polymer material. As a result, it is possible to manufacture an optical waveguide polarizer in which the material loss in the near infrared region, that is, the wavelengths of 1300 nm and 1550 nm is reduced, and the propagation loss is reduced.
-The tenth aspect of the present invention is as follows. In an optical waveguide device obtained by irradiating a base material made of at least a polymer material with a pulse laser to form a refractive index changing portion having a refractive index different from that of other portions in the base material, the pulse width is The refractive index of the TE mode of the propagating light in the refractive index changing part is obtained by condensing and irradiating the base material with a pulse laser having a polarization state of 5 × 10 −15 seconds or more and less than 5 × 10 −12 seconds. Is a method for manufacturing an optical waveguide polarizer in which TM is increased compared to a non-refractive index changing portion and the TM mode refractive index of propagating light is the same or decreased compared to a non-refractive index changing portion. According to this manufacturing method, an optical waveguide polarizer can be manufactured extremely efficiently.
-The eleventh aspect of the present invention is as follows. An optical component comprising the optical waveguide polarizer according to claim 1. According to this optical component, it is possible to reduce a connection loss with an optical waveguide or an optical fiber and to manufacture a functional optical circuit with a reduced propagation loss.

上記のように、本発明では、例えばポリイミド等の高分子材料を主成分とする母材内に、偏光パルスレーザーを集光照射することによって、光導波路型偏光子をシングルプロセスで作製可能となるばかりか、該高分子材料の種類を選ばないので、材料選択幅が極めて広くなる。   As described above, in the present invention, an optical waveguide polarizer can be produced in a single process by focusing and irradiating a polarized pulse laser in a base material mainly composed of a polymer material such as polyimide. In addition, since the type of the polymer material is not selected, the material selection range becomes extremely wide.

この方法によれば、複雑な工程を経ることなく、しかも簡単に光導波路型偏光子を造することができるだけでなく、材料選択幅が極めて広くなる。   According to this method, not only a complicated process but also an optical waveguide polarizer can be easily manufactured, and the material selection range is extremely wide.

また得られる光導波路型偏光子は、高分子材料を主体としているため、ガラス製のものと異なりフレキシブルである。さらに、偏光パルスレーザーの光軸方向に対して、母材の走査方向または母材に対する集光点の移動方向を変えることで、光導波路型偏光子の形状を任意に制御することができる。それゆえ、２次元だけでなく３次元的な光導波路も容易に製造できるので、複雑な回路構造をもつ光集積回路等に適した光導波路を容易に得ることができる。   Further, since the obtained optical waveguide type polarizer is mainly made of a polymer material, it is flexible unlike glass-made polarizers. Furthermore, the shape of the optical waveguide polarizer can be arbitrarily controlled by changing the scanning direction of the base material or the moving direction of the condensing point with respect to the base material with respect to the optical axis direction of the polarization pulse laser. Therefore, since not only two-dimensional but also three-dimensional optical waveguides can be easily manufactured, an optical waveguide suitable for an optical integrated circuit or the like having a complicated circuit structure can be easily obtained.

したがって、本発明では、従来よりも一層効率的でありかつ低コストで光導波路型偏光子を製造することができるだけでなく、得られる光導波路型偏光子を高品質なものとすることができるという効果を奏する。   Therefore, according to the present invention, not only can an optical waveguide polarizer be manufactured more efficiently and at a lower cost than the prior art, but the obtained optical waveguide polarizer can be of high quality. There is an effect.

本発明の一実施形態について図１に基づいて説明すると以下の通りであるが、本発明は
これに限定されるものではない。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 1, but the present invention is not limited to this.

本実施の形態では、本発明にかかる光導波路型偏光子、本発明にかかる光導波路型偏光子の製造方法、および本発明の利用（有用性）の順で、本発明を詳細に説明する。   In the present embodiment, the present invention will be described in detail in the order of the optical waveguide polarizer according to the present invention, the method for producing the optical waveguide polarizer according to the present invention, and the use (usefulness) of the present invention.

（Ｉ）本発明にかかる光導波路型偏光子
＜光導波路型偏光子＞
本発明にかかる光導波路型偏光子とは、例えば光通信等のように、光を用いたシステムに用いられる光部品を製造する際に用いられる素材、または光部品の構成要素となり得る基本的な部品状の材料を指す。特に本発明では、少なくとも高分子材料からなる母材の内部に、直接に偏光パルスレーザー（レーザーパルス）を集光照射することによって、当該母材の内部に屈折率の異なる部位を形成してなる材料を指す。さらに、上記屈折率変化部位における伝搬光のＴＥモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて増加し、かつ伝搬光のＴＭモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて同じであるかまたは減少している光導波路型偏光子を指す。 (I) Optical waveguide polarizer according to the present invention <Optical waveguide polarizer>
The optical waveguide polarizer according to the present invention is a basic material that can be a material used when manufacturing an optical component used in a system using light, such as optical communication, or a component of an optical component. Refers to a part-shaped material. In particular, in the present invention, a portion having a different refractive index is formed inside the base material by condensing and irradiating a polarized pulse laser (laser pulse) directly at least inside the base material made of a polymer material. Refers to material. Furthermore, whether the TE mode refractive index of the propagating light at the refractive index changing portion is increased as compared to the non-refractive index changing portion, and the TM mode refractive index of the propagating light is the same as that of the non-refractive index changing portion. Or it refers to a decreasing optical waveguide polarizer.

＜光導波路型偏光子に用いられる材質＞
本発明にかかる光導波路型偏光子に用いられる材質は、高分子材料（ポリマー材料）であれば特に限定されるものではない。具体的には、例えば、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、ポリスルホン、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、フッ素系樹脂等を挙げることができる。これらの樹脂（高分子材料）は、通常、単独で用いるが、必要に応じて２種類以上を混合したポリマーアロイとして用いてもよい。 <Material used for optical waveguide polarizer>
The material used for the optical waveguide polarizer according to the present invention is not particularly limited as long as it is a polymer material (polymer material). Specifically, for example, polyimide, polymaleimide, polyarylate, polycarbonate, polyurethane, polysulfide, polysulfone, polyamide, polyimine, polyurea, polysilane, polysilazane, polybenzoxazole, polyoxadiazole, polybenzothiazole, polybenzimidazole , Polystyrene, polyacrylic acid, polyacrylic acid ester, polymethacrylic acid, polymethacrylic acid ester, polyacrylamide, polymethacrylamide, polyether ether ketone, polyester, polysiloxane, polynorbornene, polysilane, polyvinyl chloride, epoxy resin, Examples thereof include cellulose resins, silicone resins, cyanate ester resins, and fluorine resins. These resins (polymer materials) are usually used alone, but may be used as a polymer alloy in which two or more kinds are mixed as required.

上記の中でも、光学特性が優れている高分子材料としては、ポリイミド、ポリカーボネート、フッ素系樹脂（特に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を好ましくが挙げることができる。   Among the above, as a polymer material having excellent optical characteristics, polyimide, polycarbonate, fluorine resin (especially a fluorine-containing aliphatic ring structure-containing polymer), epoxy resin, silicone resin, polysilane, and cyanate ester resin are preferable. Can be mentioned.

上記光学特性の優れている高分子材料の中でも、特にポリイミドが耐熱性の点で好ましい。さらに、このポリイミドは、その構造中にフッ素原子を含有しているフッ素系ポリイミドが好ましい。フッ素系ポリイミドであれば、得られる光部品用材料の光学特性や吸湿性を優れたものとすることができる。   Among the polymer materials having excellent optical properties, polyimide is particularly preferable from the viewpoint of heat resistance. Further, this polyimide is preferably a fluorine-based polyimide containing a fluorine atom in its structure. If it is a fluorine-type polyimide, the optical characteristic and moisture absorption property of the optical component material obtained can be made excellent.

＜フッ素系ポリイミドの具体例＞
本発明で好適に用いられるポリイミドとしては、次に示す化学式（１）または化学式（２）で表される構造を含むことが好ましい。ポリイミドにこのような構造が含まれていれば、後述するモノマーおよび／またはオリゴマーを添加した際に、その相溶性を優れたものにできるとともに、得られる光導波路型偏光子の屈折率変化を顕著にすることができる。 <Specific examples of fluorine-based polyimide>
The polyimide suitably used in the present invention preferably includes a structure represented by the following chemical formula (1) or (2). If such a structure is included in the polyimide, when the later-described monomer and / or oligomer is added, the compatibility can be improved, and the refractive index change of the obtained optical waveguide polarizer is remarkable. Can be.

Figure 2005326598
ポリイミドは、モノマー成分として酸二無水物およびジアミンを当モル共重合して得られるポリアミド酸（ポリアミック酸）をイミド化することにより製造することができるが、このようにモノマー成分として、酸二無水物およびジアミンを用いる場合、酸二無水物としては、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／またはピロメリット酸二無水物を用いることが好ましく、ジアミンとしては、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用いることが好ましい。これらモノマー成分を用いてなるポリイミドは、得られる光部品用材料の吸湿性や光学特性を優れたものとすることができるため、より好ましい。
Figure 2005326598
 Polyimide can be manufactured by imidizing polyamic acid (polyamic acid) obtained by equimolar copolymerization of acid dianhydride and diamine as monomer components. When a product and a diamine are used, it is preferable to use 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride and / or pyromellitic dianhydride as the acid dianhydride. It is preferable to use 2,2′-bis (trifluoromethyl) -4,4′-diaminobiphenyl. Polyimides using these monomer components are more preferable because the resulting optical component material can be excellent in hygroscopicity and optical characteristics.

＜フッ素系脂肪族環構造含有重合体＞
上記光学特性が優れている高分子材料の一つとして挙げているフッ素系脂肪族環構造含有重合体は、フッ素原子を含有する脂肪族環構造（フッ素系脂肪族環構造）を含有する高分子材料であれば特に限定されるものではない。具体的には、例えば、（１）２以上の重合性二重結合を有するフッ素系単量体を環化重合して生成する重合単位、（２）フッ素系脂肪族環構造を含有する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を挙げることができる。 <Fluorine-based aliphatic ring structure-containing polymer>
The fluorine-containing aliphatic ring structure-containing polymer mentioned as one of the polymer materials having excellent optical properties is a polymer containing an aliphatic ring structure containing a fluorine atom (fluorine-based aliphatic ring structure). If it is a material, it will not specifically limit. Specifically, for example, (1) a polymer unit produced by cyclopolymerizing a fluorine-based monomer having two or more polymerizable double bonds, and (2) a single monomer containing a fluorine-based aliphatic ring structure Examples thereof include a polymer having at least one polymer unit selected from polymer units produced by polymerization of the polymer.

上記２以上の重合性二重結合を有するフッ素系単量体としては、具体的には、例えば、ペルフルオロ（アリルビニルエーテル）やペルフルオロ（ブテニルビニルエーテル）を挙げることができる。また、上記フッ素系脂肪族環構造を含有する単量体としては、具体的には、例えば、ペルフルオロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール）を挙げることができる。   Specific examples of the fluorine-based monomer having two or more polymerizable double bonds include perfluoro (allyl vinyl ether) and perfluoro (butenyl vinyl ether). Specific examples of the monomer containing the fluorinated aliphatic ring structure include perfluoro (2,2-dimethyl-1,3-dioxole).

＜その他光学特性が優れている高分子材料の具体例＞
上記光学特性が優れている高分子材料の一つとして挙げているシリコーン樹脂としては、シロキサン構造（−ＳｉＯ−構造）を含む重合体であればよく、具体的には、例えば、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等を挙げることができる。中でも、好ましくはシリル基含有有機樹脂を好ましく用いることができる。このシリル基含有有機樹脂は、（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、および（Ｃ）ヒドロシリル化触媒を必須成分としてなる重合反応液を用いて重合することができる。 <Specific examples of other polymer materials with excellent optical properties>
The silicone resin mentioned as one of the polymer materials having excellent optical characteristics may be a polymer containing a siloxane structure (-SiO-structure). Specifically, for example, polysiloxane, modified A silicone resin, an acrylic silicone resin, etc. can be mentioned. Among them, a silyl group-containing organic resin can be preferably used. This silyl group-containing organic resin comprises (A) an organic compound comprising an organic skeleton containing at least two carbon-carbon double bonds reactive with SiH groups in one molecule, and (B) at least in one molecule. Polymerization can be carried out using a polymerization reaction solution comprising a silicon compound containing two SiH groups and (C) a hydrosilylation catalyst as essential components.

上記光学特性が優れている高分子材料の一つとして挙げているその他の樹脂（ポリカーボネート、エポキシ樹脂、ポリシラン、シアン酸エステル樹脂、その他のフッ素系樹脂）については特に限定されるものではない。また、上記ポリイミド、フッ素系脂肪族環構造含有重合体、シリコーン樹脂も含めた上記各高分子材料の入手方法は特に限定されるものではなく、公知の製造方法で製造してもよいし、市販のものを用いてもよい。例えば、後述する実施例（合成例１〜３）では、酸二無水物およびジアミンを当モル共重合して得られるポリアミド酸（ポリアミック酸）を触媒・脱水材によりイミド化してフッ素系ポリイミドを合成する例を挙げているが、もちろんこれに限定されるものではない。   The other resins (polycarbonate, epoxy resin, polysilane, cyanate ester resin, and other fluorine-based resins) mentioned as one of the polymer materials having excellent optical characteristics are not particularly limited. Moreover, the acquisition method of each said polymeric material including the said polyimide, a fluorine-type aliphatic ring structure containing polymer, and a silicone resin is not specifically limited, You may manufacture with a well-known manufacturing method, and it is commercially available. May be used. For example, in Examples (Synthesis Examples 1 to 3) to be described later, polyamic acid (polyamic acid) obtained by copolymerization of acid dianhydride and diamine is imidized with a catalyst / dehydrating material to synthesize fluorine-based polyimide. However, the present invention is not limited to this example.

＜高分子材料に要求される物性＞
本発明で用いられる高分子材料の物性は特に限定されるものではないが、ガラス転移温度（Ｔｇ）および光損失の少なくとも一方（好ましくは両方）が所定の範囲内となっていることが好ましい。これにより、得られる光部品材料をより優れたものとすることができる。 <Physical properties required for polymer materials>
The physical properties of the polymer material used in the present invention are not particularly limited, but it is preferable that at least one (preferably both) of the glass transition temperature (Tg) and light loss is within a predetermined range. Thereby, the optical component material obtained can be made more excellent.

具体的には、本発明で用いられる高分子材料のＴｇは１２０℃以上であることが好ましく、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なるため、光部品用材料を形成しにくくなる場合がある。また、Ｔｇが１２０℃より低いと得られた光部品用材料において、長期の安定性に欠ける場合もある。なお、Ｔｇの上限は特に限定されるものではなく、（II）の項で述べる条件のパルスレーザーにより屈折率が誘起できる程度のＴｇであればよい。   Specifically, the Tg of the polymer material used in the present invention is preferably 120 ° C. or higher, and more preferably 150 ° C. or higher. When Tg is lower than 120 ° C., ablation tends to occur, so that it may be difficult to form an optical component material. In addition, the optical component material obtained when Tg is lower than 120 ° C. may lack long-term stability. The upper limit of Tg is not particularly limited as long as the Tg is such that the refractive index can be induced by the pulse laser under the conditions described in the section (II).

また、本発明で用いられる高分子材料の光損失は、６００ｎｍ〜１６００ｎｍの範囲内にある波長の光において３ｄＢ／ｃｍ以下となっていることが好ましい。３ｄＢ／ｃｍより大きい場合、得られる光部品または光部品用材料としては、光損失が大き過ぎて実用に耐えない場合がある。また、パルスレーザーのピーク波長近傍に光吸収があると、アブレーションが起こりやすくなるため、上記Ｔｇの場合と同様に加工性の低下を招く場合がある。なお、光損失の下限については特に限定されるものではなく、光損失が少なければ少ない程良いことは言うまでもない。   Further, the optical loss of the polymer material used in the present invention is preferably 3 dB / cm or less for light having a wavelength in the range of 600 nm to 1600 nm. If it is greater than 3 dB / cm, the resulting optical component or optical component material may have a large optical loss and may not be practical. Further, if there is light absorption in the vicinity of the peak wavelength of the pulse laser, ablation is likely to occur, so that the workability may be reduced as in the case of Tg. The lower limit of optical loss is not particularly limited, and it goes without saying that the lower the optical loss, the better.

なお、上記Ｔｇおよび光損失の測定方法は特に限定されるものではなく、公知の方法、例えば、後述する実施例に記載されている方法等を好適に用いることができる。   In addition, the measuring method of said Tg and optical loss is not specifically limited, A well-known method, for example, the method described in the Example mentioned later etc. can be used suitably.

＜母材＞
本発明では、少なくとも上記高分子材料からなっている母材に偏光パルスレーザーを集光照射することによって、光導波路型偏光子を製造するが、この母材の具体的な構成は特に限定されるものではない。 <Base material>
In the present invention, an optical waveguide type polarizer is manufactured by condensing and irradiating a polarized pulse laser to a base material made of at least the above polymer material, but the specific configuration of this base material is particularly limited. It is not a thing.

具体的には、母材の形状は特に限定されるものではなく、製造しようとする光導波路型偏光子に応じて適宜設定すればよい。ただし、母材の厚みは、３０μｍ以上であることが好ましく、５０μｍ以上であることがより好ましく、１００μｍ以上がさらに好ましい。母材の厚みが３０μｍより小さい場合、表面でのアブレーションが起こりやすく、光導波路型偏光子の加工性の低下を招く場合があるため好ましくない。なお、厚みの上限については特に限定されるものではなく、上記のように光導波路型偏光子に応じて適宜設定すればよい。   Specifically, the shape of the base material is not particularly limited, and may be set as appropriate according to the optical waveguide polarizer to be manufactured. However, the thickness of the base material is preferably 30 μm or more, more preferably 50 μm or more, and further preferably 100 μm or more. When the thickness of the base material is smaller than 30 μm, ablation on the surface is likely to occur, and the workability of the optical waveguide polarizer may be lowered, which is not preferable. The upper limit of the thickness is not particularly limited, and may be set as appropriate according to the optical waveguide polarizer as described above.

母材を構成する成分は、上記高分子材料のみであってもよいが、その他の成分を含んでいてもよい。具体的には、例えば、上記高分子材料に加えて、モノマーおよび／またはオリゴマーを含有させることができる。後述する（II）の項でも説明するが、母材にオリゴマーやモノマーを含有させることで、偏光パルスレーザーを集光照射した部位において屈折率差を顕著にさせることができる。   The component constituting the base material may be only the above polymer material, but may contain other components. Specifically, for example, in addition to the polymer material, a monomer and / or an oligomer can be contained. As will be described in the section (II) described later, the refractive index difference can be remarkably increased at the site where the polarized pulse laser is focused and irradiated by adding an oligomer or monomer to the base material.

上記モノマーおよび／またはオリゴマーとしては、具体的には、ラジカル反応性またはイオン反応性を示すモノマーおよび／またはオリゴマーを挙げることができる。ラジカル反応性またはイオン反応性を示すモノマーおよび／またはオリゴマーとは、上記何れかの反応性を示す官能基を有しており、重合可能な化学構造を有するモノマーか、当該モノマーが複数重合したオリゴマーであればよい。このような反応性を示すオリゴマー・モノマーを用いることで、得られる光導波路型偏光子の屈折率差をより顕著にさせることが可能となる。   Specific examples of the monomer and / or oligomer include monomers and / or oligomers that exhibit radical reactivity or ion reactivity. The monomer and / or oligomer exhibiting radical reactivity or ionic reactivity is a monomer having a functional group exhibiting any one of the above-mentioned reactivity and having a polymerizable chemical structure, or an oligomer in which a plurality of such monomers are polymerized. If it is. By using the oligomer / monomer exhibiting such reactivity, it becomes possible to make the difference in refractive index of the obtained optical waveguide polarizer more prominent.

上記ラジカル反応性またはイオン反応性を示すモノマーおよび／またはオリゴマーに含まれている官能基としては、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、エポキシ基、オキセタン基、シアン酸エステル基およびマレイミド基から選択される一種以上の官能基を挙げることができる。すなわち、これら官能基は少なくとも１種が含まれていればよいが、２種以上含まれていてもよい。   The functional group contained in the monomer and / or oligomer exhibiting radical reactivity or ion reactivity is not particularly limited, and specific examples thereof include, for example, an epoxy group, an oxetane group, and a cyanate ester. Mention may be made of one or more functional groups selected from groups and maleimide groups. That is, at least one kind of these functional groups may be contained, but two or more kinds may be contained.

上記オリゴマー・モノマーの具体例を挙げると、まず、マレイミド基を有するものとしては、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−トリアゾール等を挙げることができるが特に限定されるものではない。また、これら化合物における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や、これらを反応させオリゴマー化させたものも好適に用いることができる。これら化合物は単独で用いてもよいし、２種類以上を適宜組み合わせて用いてもよい。   Specific examples of the oligomer / monomer include those having a maleimide group such as 1,2-bismaleimide ethane, 1,3-bismaleimide benzene, 1,6-bismaleimide hexane, 1,4. -Bismaleimide benzene, 2,4-bismaleimide toluene, 4,4'-bismaleimide diphenyl ether, 4,4'-bismaleimide diphenyl methane, 3,3'-bismaleimide diphenyl sulfone, 4,4'-bismaleimide diphenyl sulfone 4,4′-bismaleimide dicyclohexylmethane, 2,6-bismaleimide pyridine, 1,3-bis (maleimidomethyl) cyclohexane, 3,5′-bis (4-maleimidophenyl) pyridine, 1,3-bis ( Maleimidomethyl) benzene, 1,1-bis (4-male Imidophenyl) cyclohexane, 1,3-bis (dichloromaleimido) benzene, 2,2-bis (4-maleimidophenyl) propane, 4,4′-biscitraconimide diphenylmethane, 1-phenyl-1,1-bis (4 -Maleimidophenyl) ethane, α, α-bis (4-maleimidophenyl) toluene, 3,5-bismaleimide-1,2,4-triazole and the like can be mentioned, but are not particularly limited. Also, those in which some or all of the hydrogen atoms in these compounds are replaced with deuterium or fluorine, or those obtained by reacting these with oligomers can be suitably used. These compounds may be used alone or in combination of two or more.

また、上記エポキシ基を有するものとしては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ化合物、ビスフェノールＦ型エポキシ化合物、フェノールノボラック型エポキシ化合物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物、グリシジルエーテル型エポキシ化合物、ナフタレン型エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物等を挙げることができるが特に限定されるものではない。また、これら化合物における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も好適に用いることができる。これら化合物は単独で用いてもよいし、２種類以上を適宜組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、屈折率の変化しやすさから脂環式エポキシ化合物がより好ましい。   Moreover, as what has the said epoxy group, a bisphenol A type epoxy compound, a bisphenol F type epoxy compound, a phenol novolak type epoxy compound, a cresol novolak type epoxy compound, a glycidyl ether type epoxy compound, a naphthalene type epoxy compound, an alicyclic ring, for example Although a formula epoxy compound etc. can be mentioned, it is not specifically limited. Further, those in which some or all of the hydrogen atoms in these compounds are replaced with deuterium or fluorine can also be suitably used. These compounds may be used alone or in combination of two or more. Among these, an alicyclic epoxy compound is more preferable because the refractive index is easily changed.

また、オキセタン基を有するものとしては、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、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン、１，４−｛［（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ］ベンゼン、ジ[１−エチル（３−オキセタニル）] メチルエーテル、３−エチル−３−（２−エチルヘキシロキシメチル）オキセタン、３−エチル−３−｛［３−（トリエトキシシリル）プロポキシ］メチル｝オキセタン、オキセタニルシルセスキオキサン、フェノールノボラックオキセタン等を挙げることができる特に限定されるものではない。また、これら化合物における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や、これらを反応させオリゴマー化させたものも好適に用いることができる。これら化合物は単独で用いてもよいし、２種類以上を適宜組み合わせて用いてもよい。   Examples of those having an oxetane group include 3,3′-bis (chloromethyl) oxetane, 3,3′-bis (iodomethyl) oxetane, 3,3′-bis (methoxymethyl) oxetane, and 3-methyl- 3-chloromethyloxetane, 3,3′-bis (phenoxymethyl) oxetane, 3,3′-bis (acetoxymethyl) oxetane, 3,3′-bis (fluoromethyl) oxetane, 3,3′-bis (bromomethyl) ) Oxetane, 3,3-dimethyloxetane, 3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane, 1,4-{[(3-ethyl-3-oxetanyl) methoxy] benzene, di [1-ethyl (3-oxetanyl)] Methyl ether, 3-ethyl-3- (2-ethylhexyloxymethyl) oxetane, 3-ethyl-3-{[3- ( Li triethoxysilyl) propoxy] methyl} oxetane, Oki Se Tani silsesquioxane, but is not specifically limited may be mentioned phenol novolac oxetane, and the like. Also, those in which some or all of the hydrogen atoms in these compounds are replaced with deuterium or fluorine, or those obtained by reacting these with oligomers can be suitably used. These compounds may be used alone or in combination of two or more.

また、シアン酸エステル基を有するものとしては、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’−または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）ホスフェート等を挙げることができる特に限定されるものではない。また、これら化合物における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や、これらを反応させオリゴマー化させたものも好適に用いることができる。これら化合物は単独で用いてもよいし、２種類以上を適宜組み合わせて用いてもよい。   Examples of those having a cyanate ester group include 1,3- or 1,4-dicyanobenzene, 2-tetrabutyl-1,4-dicyanobenzene, 2,4-dimethyl-1,3-dicyanobenzene, 2,5-di-tetrabutyl-1,4-dicyanobenzene, 4-chloro-1,3-dicyanobenzene, 1,3,5-tricyanobenzene, 2,2′- or 4,4′-dicyanobiphenyl, 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl-4,4′-dicyanobiphenyl 1,3-, 1,4-, 1,5-, 1,6-, 1,8-, 2,6- or 2,7-dicyanatonaphthalene, 1,3,6-tricyanatonaphthalene, 4,4′-dicyanatodiphenylmethane, bis (3-methyl-4-cyanatophenyl) methane, bis (3,5-dimethyl-4 -Cyanatofeni ) Methane, bis (3,5-dibromo-4-cyanatophenylmethane, bis (3,5-dichloro-4-cyanatophenyl) methane, bis (4-cyanatophenyl) ethane, 2,2'-bis (4-cyanatophenyl) propane, 2,2′-bis (3,5-dimethyl-4-cyanatophenyl) propane, 2,2′-bis (3-methyl-4-cyanatophenyl) propane, 4 , 4'-dicyanatodiphenyl thioether, 2,2'-bis (4-cyanatophenyl) perfluoropropane, 1,1'-bis (4-cyanatophenyl) ethane, 2,2'-bis (3 5-dichloro-4-cyanatophenyl) propane, 2,2′-bis (3,5-dibromo-4-cyanatophenyl) propane, bis (4-cyanatophenyl) ketone, bis (4-cyantof) Nyl) sulfone, tris (4-cyanatophenyl) phosphite, tris (4-cyanatophenyl) phosphate, etc. There are no particular limitations, and some or all of the hydrogen atoms in these compounds Can be suitably used, such as those obtained by replacing deuterium with fluorine, or those obtained by reacting them with oligomers, which may be used alone or in appropriate combination of two or more. .

＜高分子材料へのラジカル反応性基・イオン反応性基の導入＞
上記の例では、高分子材料とは別にモノマーおよび／またはオリゴマーを含有させて母材としていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、同じ理由（得られる光導波路型偏光子の屈折率差を顕著にさせるため）で高分子材料の主鎖および／または側鎖に、ラジカル反応性基またはイオン反応性基を含有させてもよい。このとき含有させるラジカル反応性基またはイオン反応性基は、上記と同様に、エポキシ基、オキセタン基、シアン酸エステル基およびマレイミド基から選択される１種以上の官能基であればよい。これら官能基の導入方法は特に限定されるものではなく、例えば、高分子材料を製造する際の原料として、上記官能基を含むモノマーを用いて重合する等の手法を挙げることができる。 <Introduction of radical-reactive groups and ion-reactive groups into polymer materials>
In the above example, a monomer and / or oligomer is contained separately from the polymer material as a base material. However, the present invention is not limited to this, and for the same reason (refraction of the obtained optical waveguide polarizer) In order to make the rate difference noticeable), the main chain and / or the side chain of the polymer material may contain a radical reactive group or an ion reactive group. The radical reactive group or ion reactive group to be contained at this time may be one or more functional groups selected from an epoxy group, an oxetane group, a cyanate ester group and a maleimide group, as described above. The method for introducing these functional groups is not particularly limited, and examples thereof include a technique of polymerizing using a monomer containing the functional group as a raw material for producing a polymer material.

＜母材の作製＞
母材の作製方法は特に限定されるものではなく、主成分である高分子材料に対して、必要に応じて、上述したモノマーおよび／またはオリゴマー等の副成分を配合し、所定形状に成形すればよい。高分子材料に対して上記モノマーおよび／またはオリゴマーを配合する方法、すなわち母材の作製（調製）方法としては、例えば、後述する実施例（母材作製例１〜４）に示すように、高分子材料の有機溶媒溶液を調製し、これにモノマー・オリゴマーを混合した後に所定の形状に成形する方法等を好適に用いることができるが、特に限定されるものではない。 <Preparation of base material>
The method for producing the base material is not particularly limited. If necessary, the polymer material as the main component may be blended with the above-mentioned subcomponents such as monomers and / or oligomers and molded into a predetermined shape. That's fine. As a method of blending the above monomer and / or oligomer with respect to the polymer material, that is, a method of preparing (preparing) the base material, for example, as shown in Examples (base material preparation examples 1 to 4) described later, A method of preparing an organic solvent solution of a molecular material and mixing it with a monomer / oligomer and then forming it into a predetermined shape can be suitably used, but it is not particularly limited.

また、高分子材料とモノマー・オリゴマーとの混合比も特に限定されるものではないが、高分子材料の総重量をＷpとし、モノマー・オリゴマーの総重量をＷmとした場合、Ｗp：Ｗm＝１：０．０１〜１の範囲内が好ましく、１：０．１〜０．５の範囲内がより好ましい。高分子材料に対するモノマー・オリゴマーの混合比（重量比）が０．０１を下回ると、モノマー・オリゴマーの種類にもよるが、期待される屈折率増加の効果が十分得られない場合がある。一方、混合比が１を超えると、母材中の高分子材料の比率が低くなり過ぎて、非増幅パルスレーザーの集光照射による屈折率変化を十分に誘起できなくなる場合がある。   Further, the mixing ratio of the polymer material and the monomer / oligomer is not particularly limited, but when the total weight of the polymer material is Wp and the total weight of the monomer / oligomer is Wm, Wp: Wm = 1. : The range of 0.01-1 is preferable, and the range of 1: 0.1-0.5 is more preferable. When the mixing ratio (weight ratio) of the monomer / oligomer to the polymer material is less than 0.01, the expected effect of increasing the refractive index may not be sufficiently obtained depending on the type of the monomer / oligomer. On the other hand, if the mixing ratio exceeds 1, the ratio of the polymer material in the base material may become too low, and the refractive index change due to the focused irradiation of the non-amplified pulse laser may not be sufficiently induced.

母材の加工形状も特に限定されるものではなく、ある程度の厚みを有するシート状に成形してもよいし、より厚みの小さいフィルム状に成形してもよいし、より厚みの大きなバルク状（塊状）や棒状等の形状に成形してもよい。成形方法も特に限定されるものではなく、公知の方法を好適に用いることができる。例えば、後述する実施例では、母材をフィルム状に成形する方法としてキャスト法を用いている。   The processing shape of the base material is not particularly limited, and may be formed into a sheet having a certain thickness, may be formed into a film with a smaller thickness, or may be formed into a bulk with a larger thickness ( It may be formed into a shape such as a lump shape or a rod shape. The molding method is not particularly limited, and a known method can be suitably used. For example, in the examples described later, the casting method is used as a method for forming the base material into a film.

なお、母材には、得ようとする光導波路型偏光子に応じて、上記モノマーおよび／またはオリゴマー以外の材料（副成分）が含まれていてもよい。   The base material may contain a material (subcomponent) other than the monomer and / or oligomer according to the optical waveguide polarizer to be obtained.

（II）本発明にかかる光導波路型偏光子の製造方法
本発明にかかる光導波路型偏光子の製造方法は、上記母材にパルスレーザーを照射して、当該母材内に他の部位とは屈折率が異なる屈折率変化部位を形成する屈折率変化部位形成工程を含んでおり、この工程では、パルス幅が５×１０-15秒以上５×１０-10秒未満の範囲内であり、かつ、偏光状態のパルスレーザー（便宜上、偏光パルスレーザーと称する）を用いる製造方法である。また、本発明にかかる光導波路型偏光子光部品用材料は、この製造方法により得られるものである。 (II) Method for Producing Optical Waveguide Polarizer According to the Present Invention The method for producing an optical waveguide polarizer according to the present invention includes: irradiating the base material with a pulse laser; and other parts in the base material. A refractive index changing portion forming step of forming a refractive index changing portion having a different refractive index. In this step, the pulse width is in the range of 5 × 10 −15 seconds to less than 5 × 10 −10 seconds, and This is a manufacturing method using a pulse laser in a polarization state (referred to as a polarization pulse laser for convenience). The optical waveguide polarizer optical component material according to the present invention is obtained by this manufacturing method.

＜偏光パルスレーザー＞
本発明で用いられる偏光パルスレーザーとは、パルス幅が５×１０-15秒以上５×１０-10秒未満の範囲内であり、かつ、偏光状態のパルスレーザーを指す。 <Polarized pulse laser>
The polarized pulse laser used in the present invention refers to a pulse laser having a pulse width in a range of 5 × 10 −15 seconds or more and less than 5 × 10 −10 seconds and in a polarization state.

通常、パルスレーザーの発振には、種光を発振するオシレーターと当該種光を増幅する増幅器との双方を備える構成の装置（パルスレーザー発振装置）が用いられる。本発明におけるパルスレーザーは所定のパルス幅を有し、かつ偏光状態にあれば、オシレーター発振のみからなる非増幅パルスレーザーであっても、該非増幅パルスレーザーを増幅器により増幅された増幅パルスレーザーであっても良い。   Usually, an apparatus (pulse laser oscillation apparatus) having a configuration including both an oscillator that oscillates seed light and an amplifier that amplifies the seed light is used for oscillation of the pulse laser. The pulse laser in the present invention is an amplified pulse laser obtained by amplifying the non-amplified pulse laser by an amplifier, even if it is a non-amplified pulse laser having only a pulse width and having a predetermined pulse width. May be.

＜偏光パルスレーザーの具体的な条件＞
本発明で用いられる偏光パルスレーザーの具体的な条件は特に限定されるものではなく、上記範囲内のパルス幅であり、かつ、偏光パルスレーザーであればよい。その他の条件については、製造しようとする光導波路型偏光子に応じて適宜設定することができる。 <Specific conditions of polarized pulse laser>
The specific conditions of the polarized pulse laser used in the present invention are not particularly limited, and may be any pulse width within the above range and a polarized pulse laser. About other conditions, it can set suitably according to the optical waveguide type polarizer which it is going to manufacture.

具体的には、本発明において用いられる偏光パルスレーザーの偏光状態は、楕円偏光、直線偏光のいずれであっても良い。直線偏光は、パルスレーザーの光軸方向に垂直かつ作製される導波路の長手方向に平行な方向の直線偏光状態（便宜上、縦偏光状態と称する）であるか、パルスレーザーの光軸方向に垂直かつ作製される導波路の長手方向に垂直な方向の直線偏光状態（便宜上、横偏光状態と称する）である。   Specifically, the polarization state of the polarization pulse laser used in the present invention may be either elliptical polarization or linear polarization. Linearly polarized light is a linearly polarized state (referred to as a longitudinally polarized state for convenience) in a direction perpendicular to the optical axis direction of the pulse laser and parallel to the longitudinal direction of the waveguide to be produced, or perpendicular to the optical axis direction of the pulse laser. And a linearly polarized state in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the waveguide to be manufactured (referred to as a laterally polarized state for convenience).

パルスレーザーの偏光状態を、楕円偏光状態、縦偏光状態、横偏光状態に変換するには、一般に知られている波長板（λ／４板、λ／２板）を光学系に必要に応じて組み込めば良い。   In order to convert the polarization state of a pulsed laser into an elliptical polarization state, a longitudinal polarization state, and a lateral polarization state, generally known wave plates (λ / 4 plate, λ / 2 plate) are used as required by the optical system. You can incorporate it.

また、偏光パルスレーザーのパルス幅については、少なくとも上述した５フェムト秒（ｆｓ）〜５００ピコ秒（ｐｓ）の範囲内であればよいが、下限は１０ｆｓ以上であることが好ましく、上限は５００ｐｓ以下であることが好ましく、１ｐｓ以下であることがより好ましく、５００ｆｓ以下であることがさらに好ましい。パルス幅が５００ｐｓを超えると、所望の屈折率変化を誘起できない場合が生じたり、偏光パルスレーザーの集光照射部近傍にアブレーションが生じたりする場合がある。一方、パルス幅が５ｆｓ未満であるようなパルスレーザー発生装置は工業的に利用可能なものは無い。   The pulse width of the polarization pulse laser may be at least within the range of 5 femtoseconds (fs) to 500 picoseconds (ps) described above, but the lower limit is preferably 10 fs or more, and the upper limit is 500 ps or less. Preferably, it is 1 ps or less, and more preferably 500 fs or less. If the pulse width exceeds 500 ps, a desired refractive index change may not be induced, or ablation may occur in the vicinity of the focused irradiation portion of the polarized pulse laser. On the other hand, there is no industrially available pulse laser generator having a pulse width of less than 5 fs.

本発明者は、後述する実施例にも示すように、偏光パルスレーザーにおいて、パルス幅を小さくして高いピーク出力を得ることで、当該偏光パルスレーザーが母材の主成分である高分子材料固有の吸収波長以外の波長を有するものであっても、集光点において母材内に屈折率変化部位を誘起させることが可能であることを確認した。例えば、偏光パルスレーザーのピーク波長が８０２ｎｍの非増幅パルスレーザーを用いて、８０２ｎｍ近傍に吸収波長を有さない高分子材料を主成分とする母材内に当該偏光パルスレーザーを集光照射した場合、集光照射点では屈折率変化部位を生じさせることができた。   As shown in the examples to be described later, the present inventor has obtained a high peak output by reducing the pulse width in a polarized pulse laser, and is inherent to the polymer material in which the polarized pulse laser is the main component of the base material. It was confirmed that even if it has a wavelength other than this absorption wavelength, it is possible to induce a refractive index change site in the base material at the condensing point. For example, when using a non-amplified pulse laser with a peak wavelength of a polarized pulse laser of 802 nm, the polarized pulse laser is focused and irradiated in a base material mainly composed of a polymer material having no absorption wavelength near 802 nm In the focused irradiation point, a refractive index change site could be generated.

さらに、偏光パルスレーザーの平均出力については、下限が０．０１Ｗ以上であることが好ましく、上限は３０Ｗ未満であることが好ましく、１０Ｗ未満であることがより好ましく、５Ｗ未満であることがさらに好ましい。偏光パルスレーザーの平均出力が０．０１Ｗ未満であると、集光照射部に屈折率変化部位を誘起できない場合がある。また、パルスレーザーの平均出力が３０Ｗを超えると、集光照射部でアブレーションが生じてしまう場合がある。   Furthermore, the average output of the polarized pulse laser is preferably 0.01 W or more, and the upper limit is preferably less than 30 W, more preferably less than 10 W, and even more preferably less than 5 W. . If the average output of the polarized pulse laser is less than 0.01 W, there is a case where a refractive index change site cannot be induced in the focused irradiation part. Moreover, when the average output of a pulse laser exceeds 30 W, ablation may arise in a condensing irradiation part.

このように、本発明で用いられる偏光パルスレーザーは、少なくともパルス幅が５フェムト秒〜５００ピコ秒の範囲内であればよいが、さらには平均出力が０．０１Ｗ〜３０Ｗの範囲内、および繰返し周波数が１０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの範囲内にあるという条件のうち少なくとも何れかを満たしていることが好ましい。すなわち、本発明で用いられる偏光パルスレーザーは、次に示す（１）〜（３）の条件
（１）パルス幅が５フェムト秒〜５００ピコ秒の範囲内
（２）平均出力が０．０１Ｗ〜３０Ｗの範囲内
のうち、少なくとも（１）を満たしていればよいが、（１）および（２）の条件を全て満たしていることが特に好ましい。 As described above, the polarized pulse laser used in the present invention may have at least a pulse width within a range of 5 femtoseconds to 500 picoseconds, and further, an average output within a range of 0.01 W to 30 W, and a repetition. It is preferable that at least one of the conditions that the frequency is in the range of 10 MHz to 300 MHz is satisfied. That is, the polarized pulse laser used in the present invention has the following conditions (1) to (3) (1) The pulse width is in the range of 5 femtoseconds to 500 picoseconds (2) The average output is 0.01 W to Although it is sufficient that at least (1) is satisfied within the range of 30 W, it is particularly preferable that all of the conditions (1) and (2) are satisfied.

＜光学系の使用＞
本発明で用いられる偏光パルスレーザーは、各種光学系を介して母材に照射することができる。通常、偏光パルスレーザーは対物レンズで集光した後に母材内に照射されるので、光学系には少なくとも対物レンズが含まれていればよいが、対物レンズの前段に各種光学素子を組み込んでもよい。このような光学素子としては、アキシコンレンズやシリンドリカルレンズ等の各種レンズを挙げることができる。これらレンズはそれぞれを１枚のみ用いてもよいし、複数枚を併用してもよいし、またそれぞれを組み合わせて用いてもよい。複数枚用いる場合は、焦点距離等の光学特性が異なるものを併用してもよい。 <Use of optical system>
The polarized pulse laser used in the present invention can irradiate the base material through various optical systems. Usually, since the polarized pulse laser is focused on the objective lens and then irradiated into the base material, it is sufficient that the optical system includes at least the objective lens, but various optical elements may be incorporated before the objective lens. . Examples of such an optical element include various lenses such as an axicon lens and a cylindrical lens. Only one of these lenses may be used, or a plurality of these lenses may be used in combination, or a combination of each may be used. When a plurality of sheets are used, those having different optical characteristics such as focal length may be used in combination.

また、光学系には対物レンズが含まれていなくてもよい。すなわち、偏光パルスレーザーを、上記アキシコンレンズおよび／またはシリンドリカルレンズを１枚以上含む光学系を通過させてから対物レンズで絞り、母材に集光照射してもよいが、対物レンズを使用せずに母材に直接集光照射してもよい。   The optical system may not include an objective lens. That is, the polarized pulse laser may pass through the optical system including one or more axicon lenses and / or cylindrical lenses, and then be focused by the objective lens and focused on the base material. Instead, the base material may be directly focused and irradiated.

このように、レンズ等の光学素子を組み込んだ光学系を通過させて成形した偏光パルスレーザーを用いることによって、集光照射部の焦点形状を所望の形状に制御することができるという利点がある。例えば、上述してきた光導波路型偏光子を製造する場合には、光導波路型偏光子の断面縦横比を制御することが可能となる。   Thus, by using a polarized pulse laser that is shaped by passing through an optical system in which an optical element such as a lens is incorporated, there is an advantage that the focal shape of the focused irradiation section can be controlled to a desired shape. For example, when manufacturing the above-described optical waveguide polarizer, the cross-sectional aspect ratio of the optical waveguide polarizer can be controlled.

対物レンズを用いる場合には、当該対物レンズのＮ．Ａ．（Numerical Aperture：開口数）を特定の範囲内に設定することが好ましい。具体的には、Ｎ．Ａ．の下限は０．１０を超えることが好ましく、０．４０以上とすることが好ましい。また、Ｎ．Ａ．の上限は１．５０未満であることが好ましく、０．９０以下であることが好ましい。対物レンズのＮ．Ａ．を１．５以上とすると油浸レンズを用いても困難である。一方、対物レンズのＮ．Ａ．を０．１以下とすると、例えば光導波路の場合、光導波路の断面形状が数百μｍと大きくなり、光を効率良く導波できなくなってしまう。   When an objective lens is used, the N.I. A. It is preferable to set (Numerical Aperture: numerical aperture) within a specific range. Specifically, N.I. A. The lower limit is preferably over 0.10, and more preferably 0.40 or more. N. A. Is preferably less than 1.50, preferably 0.90 or less. N. of the objective lens. A. When 1.5 is 1.5 or more, it is difficult to use an oil immersion lens. On the other hand, the N.I. A. If the value is 0.1 or less, for example, in the case of an optical waveguide, the cross-sectional shape of the optical waveguide becomes as large as several hundred μm, and light cannot be guided efficiently.

また、厳密な意味で光学素子とは異なるが光ファイバー等を利用してもよい。例えば、光導波路を製造する場合には、光ファイバーを介して偏光パルスレーザーを母材に集光照射してもよい。   In a strict sense, it is different from the optical element, but an optical fiber or the like may be used. For example, when manufacturing an optical waveguide, the base material may be condensed and irradiated with a polarized pulse laser via an optical fiber.

具体的には、例えば、偏光パルスレーザーを光ファイバーへ導入し、当該光ファイバーにおける偏光パルスレーザーの出射端を母材に接続しておく。このとき、光ファイバー内を伝搬してきた偏光パルスレーザーを母材に照射することで、照射部の屈折率上昇が誘起されるように設定する。この場合、光ファイバーから偏光パルスレーザーが連続して照射されることによって、偏光パルスレーザーは自己集束効果により光軸に平行に連続した光導波路型偏光子を自己成長させるかたちで製造することができる。この場合、光ファイバーと光導波路型偏光子とのアライメントの必要が無いため有用である。   Specifically, for example, a polarized pulse laser is introduced into an optical fiber, and an exit end of the polarized pulse laser in the optical fiber is connected to a base material. At this time, it is set so that an increase in the refractive index of the irradiated portion is induced by irradiating the base material with the polarized pulse laser that has propagated through the optical fiber. In this case, by continuously irradiating a polarized pulse laser from an optical fiber, the polarized pulse laser can be produced by self-growing an optical waveguide type polarizer that is continuous in parallel to the optical axis by a self-focusing effect. This is useful because there is no need to align the optical fiber with the optical waveguide polarizer.

＜偏光パルスレーザーの集光照射条件＞
本発明にかかる光導波路型偏光子の製造方法では、前述したように、偏光パルスレーザーを母材内に集光照射して、当該母材内に他の部位とは屈折率が異なる屈折率変化部位を形成する屈折率変化部位形成工程を含んでおり、このとき用いられる偏光パルスレーザーは上述したような条件を適宜満たしていればよいが、当該偏光パルスレーザーを母材に集光照射する際の条件としても特に限定されるものではなく、製造しようとする光導波路型偏光子によって適宜設定すればよい。もちろん、偏光パルスレーザーを集光照射する際の好ましい条件は存在する。 <Condensation irradiation conditions of polarized pulse laser>
In the method of manufacturing an optical waveguide polarizer according to the present invention, as described above, a polarized pulse laser is focused and irradiated into a base material, and the refractive index change in the base material is different from that of other parts. A step of forming a refractive index change region for forming a region, and the polarization pulse laser used at this time may satisfy the above-mentioned conditions as appropriate, but when the polarized pulse laser is focused and irradiated on the base material The conditions are not particularly limited, and may be set as appropriate depending on the optical waveguide polarizer to be manufactured. Of course, there are preferable conditions when the polarized pulse laser is focused and irradiated.

具体的には、まず、偏光パルスレーザーの集光照射による母材（高分子材料）の屈折率の変化率は、０．０５％〜３％の範囲内であることが好ましく、０．１５％〜２％の範囲内であることがより好ましい。屈折率の変化率が０．０５％未満である場合には、偏光パルスレーザーの未照射の部位（屈折率が変化していない部位）と屈折率変化部位との屈折率差が小さすぎて光導波路型偏光子として十分な特性を発揮できない場合がある。屈折率
の変化率が３％を超えると、母材内にクラックなどの欠陥が生じる場合がある。 Specifically, first, the rate of change of the refractive index of the base material (polymer material) due to the focused irradiation of the polarized pulse laser is preferably in the range of 0.05% to 3%, 0.15% More preferably, it is in the range of ˜2%. When the change rate of the refractive index is less than 0.05%, the difference in refractive index between the unirradiated portion of the polarized pulse laser (the portion where the refractive index does not change) and the refractive index change portion is too small. In some cases, sufficient characteristics cannot be exhibited as a waveguide polarizer. If the refractive index change rate exceeds 3%, defects such as cracks may occur in the base material.

また、偏光パルスレーザーの集光点におけるピークパワー強度は、その下限が１０3Ｗ／ｃｍ２以上であることが好ましく、１０7Ｗ／ｃｍ2以上であることがより好ましい。一方、ピークパワー強度の上限は１０15Ｗ／ｃｍ2未満であることが好ましい。 The lower limit of the peak power intensity at the condensing point of the polarized pulse laser is preferably 10 3 W / cm 2 or more, more preferably 10 7 W / cm 2 or more. On the other hand, the upper limit of the peak power intensity is preferably less than 10 15 W / cm 2 .

一般に、偏光パルスレーザーが、照射対象の高分子材料の固有吸収波長に一致する波長を有している場合でも、固有吸収強度は弱い。そのため、集光点において１０3Ｗ／ｃｍ2以上のピークパワー強度が確保される場合には、高分子材料に屈折率変化を誘起することが可能になる。屈折率変化が誘起される現象のメカニズムは不明であるが、光導波路型偏光子の製造に有効に利用されている。したがって、集光点におけるピークパワー強度の下限は１０3Ｗ／ｃｍ2以上であることが好ましい。一方、集光点におけるピークパワー強度が１０15Ｗ／ｃｍ2以上になると、高分子材料（母材）にアブレーションが生じたり、集光照射部の高分子材料が劣化したりする等の問題が発生する場合がある。それゆえ、母材の主成分である高分子材料や、製造しようとする光部品用材料の特性に応じて、適切なピークパワー強度を設定することが必要である。 In general, even when the polarized pulse laser has a wavelength that matches the intrinsic absorption wavelength of the polymer material to be irradiated, the intrinsic absorption intensity is weak. Therefore, when a peak power intensity of 10 3 W / cm 2 or more is secured at the condensing point, it becomes possible to induce a refractive index change in the polymer material. The mechanism of the phenomenon in which the refractive index change is induced is unknown, but it is effectively used for the production of an optical waveguide polarizer. Therefore, the lower limit of the peak power intensity at the condensing point is preferably 10 3 W / cm 2 or more. On the other hand, when the peak power intensity at the condensing point is 10 15 W / cm 2 or more, there are problems such as ablation of the polymer material (base material) and deterioration of the polymer material in the condensing irradiation part. May occur. Therefore, it is necessary to set an appropriate peak power intensity according to the characteristics of the polymer material that is the main component of the base material and the optical component material to be manufactured.

さらに、母材に対する偏光パルスレーザーの具体的な照射手法については、製造しようとする光導波路型偏光子に応じて適切な手法を採用すればよい。光導波路型偏光子を製造する場合には、母材内で上記偏光パルスレーザーの集光点（集光照射点）を連続的に移動させればよい。あるいは、偏光パルスレーザーの集光点に対し母材を連続的に移動させてもよい。すなわち、偏光パルスレーザーの具体的な照射手法としては、上記集光点を固定して母材を移動させてもよいし、母材を固定して集光点を移動させてもよい。また、それぞれを移動または固定させる手段としては特に限定されるものではなく、公知の手段を用いればよい。   Furthermore, as a specific irradiation method of the polarized pulse laser to the base material, an appropriate method may be adopted according to the optical waveguide polarizer to be manufactured. When an optical waveguide polarizer is manufactured, the condensing point (condensing irradiation point) of the polarized pulse laser may be continuously moved in the base material. Or you may move a base material continuously with respect to the condensing point of a polarization pulse laser. That is, as a specific irradiation method of the polarized pulse laser, the base material may be moved while the condensing point is fixed, or the condensing point may be moved while the base material is fixed. In addition, the means for moving or fixing each is not particularly limited, and any known means may be used.

上記光導波路型偏光子の製造の場合には、偏光パルスレーザーの集光点を直線状に連続移動させたが、集光点の相対的な連続移動のさせ方はこれに限定されるものではない。   In the case of manufacturing the above-mentioned optical waveguide type polarizer, the condensing point of the polarized pulse laser is continuously moved linearly, but the relative continuous movement of the condensing point is not limited to this. Absent.

上記のように、偏光パルスレーザーを母材に集光照射することにより、集光照射された部位が屈折率変化部位となる一方、集光照射されていない部位は、屈折率が変化していない部位（屈折率未変化部位）のまま残る。これにより、屈折率の異なる層が形成される。光導波路型偏光子を製造する場合に、該屈折率変化部位における伝搬光のＴＥモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて増加し、かつ伝搬光のＴＭモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて同じであるかまたは減少している屈折率変化部位を一気に製造することができる。コア層およびクラッド層を別々に形成する必要がなくなり、製造プロセスを簡素化することができる。   As described above, by focusing and irradiating the polarized pulse laser to the base material, the part irradiated and focused becomes a refractive index changing part, while the part not irradiated and focused does not change the refractive index. It remains as a part (refractive index unchanged part). Thereby, layers having different refractive indexes are formed. When manufacturing an optical waveguide polarizer, the TE mode refractive index of the propagating light at the refractive index changing portion increases as compared to the non-refractive index changing portion, and the TM mode refractive index of the propagating light is non-refractive. Refractive index change sites that are the same or decreased compared to the change sites can be produced at once. There is no need to separately form the core layer and the cladding layer, and the manufacturing process can be simplified.

＜本発明で用いられるパルスレーザー発振装置の一例＞
上述した各条件も含めて本発明で用いられるパルスレーザー発振装置の一例について、説明すると、例えば、図１に示すような概略構成の装置を例示することができる。 <Example of Pulse Laser Oscillator Used in the Present Invention>
An example of the pulse laser oscillation apparatus used in the present invention including the above-described conditions will be described. For example, an apparatus having a schematic configuration as shown in FIG. 1 can be exemplified.

すなわち、図１に示すように、本発明で用いられるパルスレーザー発振装置はオシレーター１０と増幅器１３と光学系９とを少なくとも備えている構成であればよいが、さらに、光学系９に含まれる照射光学系を移動させて、パルスレーザー１を母材３に照射するときに、集光点の位置を母材３に対して相対的に移動させるための照射光学系可動部１１や、試料台５、これらの動作やパルスレーザー１の発振を制御する図示しない制御系等を備えており、この試料台５が移動させる試料台可動部１２を備えていることが好ましい。照射光学系可動部１１および試料台可動部１２は、何れか一方のみを備えていてもよいし、双方を備えていてもよい。   That is, as shown in FIG. 1, the pulse laser oscillation device used in the present invention may be configured to include at least the oscillator 10, the amplifier 13, and the optical system 9, but the irradiation included in the optical system 9 is also included. When the optical system is moved to irradiate the base material 3 with the pulse laser 1, the irradiation optical system movable unit 11 for moving the position of the condensing point relative to the base material 3 or the sample stage 5 It is preferable that a control system (not shown) for controlling these operations and oscillation of the pulse laser 1 is provided, and a sample stage movable unit 12 to be moved by the sample stage 5 is provided. The irradiation optical system movable unit 11 and the sample stage movable unit 12 may include only one or both of them.

上記試料台５、光学系９、オシレーター１０、増幅器１３、照射光学系可動部９、試料台可動部１２等の各手段や部材の具体的な構成は特に限定されるものではなく、公知の構成を用いることができる。なお、後述する実施例では、オシレーター１０としてはレーザーダイオード（ＬＤ）励起のＴｉ：Ａｌ2Ｏ3レーザーからなる構成が例示されているが、もちろんこれに限定されるものではない。増幅器１３は、再生増幅によるものであってもよいし、これ以外によるものでも良い。 The specific configurations of the means and members such as the sample stage 5, the optical system 9, the oscillator 10, the amplifier 13, the irradiation optical system movable unit 9, and the sample stage movable unit 12 are not particularly limited, and are well-known configurations. Can be used. In the embodiment described later, the oscillator 10 is exemplified by a structure composed of a laser diode (LD) -excited Ti: Al 2 O 3 laser, but it is of course not limited thereto. The amplifier 13 may be based on regenerative amplification or may be based on other than this.

＜その他の工程＞
本発明にかかる光導波路型偏光子の製造方法では、その製造過程に上記屈折率変化部位形成工程を含んでいれば良いが、その他の工程を含んでいてもよい。具体的には、例えば、屈折率変化部位形成工程の後に、母材を加熱する加熱工程を挙げることができる。 <Other processes>
In the method for manufacturing an optical waveguide polarizer according to the present invention, the manufacturing process may include the refractive index changing portion forming step, but may include other steps. Specifically, for example, a heating step of heating the base material can be given after the refractive index change region forming step.

本発明にかかる製造方法では、偏光パルスレーザーを集光照射して屈折率変化部位を形成した後、母材（高分子材料）を加熱することにより、屈折率変化部位が消失することなく耐熱安定性が向上するため好ましい。また、加熱により、屈折率変化部位とレーザーパルス未照射部との屈折率差が増加する場合もあり、この点からも好ましい。   In the manufacturing method according to the present invention, after forming a refractive index changing part by condensing and irradiating with a polarized pulse laser, the base material (polymer material) is heated, so that the refractive index changing part is not lost and stable in heat resistance. This is preferable because of improved properties. Moreover, the refractive index difference between the refractive index changing portion and the laser pulse non-irradiated portion may increase by heating, which is also preferable from this point.

この加熱工程では、加熱温度は、通常、母材に含まれるモノマー・オリゴマーが硬化する温度範囲内であればよく、具体的には、１００℃〜２５０℃の範囲内であればよいが、特に限定されるものではない。モノマー・オリゴマーが硬化する温度は、例えばＤＳＣ（示差走査熱量測定）を用いて熱分析することにより、発熱反応を始める温度を確認することができる。   In this heating step, the heating temperature is usually within the temperature range in which the monomer / oligomer contained in the base material is cured, specifically, it may be within the range of 100 ° C. to 250 ° C. It is not limited. The temperature at which the monomer / oligomer is cured can be confirmed by, for example, thermal analysis using DSC (differential scanning calorimetry) to start the exothermic reaction.

また、加熱工程を行う環境は、特に限定されるものではないが、光導波路型偏光子の損失を少なくする点から、窒素、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気中、または真空中で行うことが好ましい。   In addition, the environment in which the heating step is performed is not particularly limited, but it is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or helium or in a vacuum from the viewpoint of reducing the loss of the optical waveguide polarizer. .

（III）本発明の利用（有用性）
本発明にかかる光導波路型偏光子は、上記製造方法により得られるものである。すなわち、本発明にかかる光導波路型偏光子は、（Ｉ）の項でも述べたように、少なくとも高分子材料からなる母材に、パルス幅が５×１０-15秒以上５×１０-10秒の範囲内であり、かつ偏光状態を有するパルスレーザーを集光照射することにより、当該母材内に屈折率変化部位を形成してなるものである。 (III) Use (usefulness) of the present invention
The optical waveguide polarizer according to the present invention is obtained by the above production method. That is, as described in the section (I), the optical waveguide polarizer according to the present invention has a pulse width of at least 5 × 10 −15 seconds to 5 × 10 −10 seconds on a base material made of a polymer material. By forming a pulse laser having a polarization state within the range and condensing and irradiating, a refractive index changing portion is formed in the base material.

＜光導波路型偏光子の具体例＞
前述したように、光導波路型偏光子は、伝搬光のＴＥモードとＴＭモードを分離するための部品であり、通常は、光の配線板と同様にして製造すればよい。 <Specific examples of optical waveguide polarizer>
As described above, the optical waveguide type polarizer is a component for separating the TE mode and the TM mode of propagating light, and is usually manufactured in the same manner as the optical wiring board.

さらに、本発明では、光導波路型偏光子は基板上に積層されて形成されてもよい。このとき用いられる基板としては、可撓性がほとんど無い板状であってもよいし、可撓性を有するフィルム状であってもよいし、その中間的なものであってもよく、特に限定されるものではない。用いられる材料としても特に限定されるものではなく、具体的には、例えば、シリコンウエハー、金属基板、セラミック基板、高分子基板等を挙げることができる。   Furthermore, in the present invention, the optical waveguide polarizer may be formed by being laminated on a substrate. The substrate used at this time may be a plate having almost no flexibility, a film having flexibility, or an intermediate one, and is particularly limited. Is not to be done. The material used is not particularly limited, and specific examples include a silicon wafer, a metal substrate, a ceramic substrate, and a polymer substrate.

高分子基板の材質としても特に限定されるものではないが、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリケトン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、フッ素樹脂、ポリアリレート樹脂、液晶ポリマー樹脂、エポキシ樹脂、シアナート樹脂等を挙げることができる。この中でも、耐熱性の点や光導波路となる高分子材料（母材）との接着性、線膨張係数が近いなどの点からポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シアナート樹脂が好ましく用いられる。   The material of the polymer substrate is not particularly limited. For example, polyimide resin, polyamideimide resin, polyetherimide resin, polyamide resin, polyester resin, polycarbonate resin, polyketone resin, polysulfone resin, polyphenylene ether resin , Polyolefin resin, polystyrene resin, polyphenylene sulfide resin, fluororesin, polyarylate resin, liquid crystal polymer resin, epoxy resin, cyanate resin and the like. Among these, polyimide resin, epoxy resin, and cyanate resin are preferably used from the viewpoints of heat resistance, adhesiveness with a polymer material (matrix) serving as an optical waveguide, and linear expansion coefficient.

上記光導波路の製造方法は特に限定されるものではなく、上述した偏光パルスレーザーを例えば平板状の母材に集光照射する屈折率変化部位形成工程を実施すればよい。このとき、平板状の母材に予め上記基板を積層してもよいし、光導波路を形成してから上記基板を積層してもよい。   The manufacturing method of the optical waveguide is not particularly limited, and a refractive index changing region forming step of condensing and irradiating the above-described polarization pulse laser onto, for example, a flat base material may be performed. At this time, the substrate may be laminated in advance on a flat base material, or the substrate may be laminated after forming an optical waveguide.

このときの積層方法についても特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いることができる。具体的には、例えば、光導波路と基板とを直接接着剤を介さないで積層することも可能であるし、接着剤を介して積層することも可能である。接着剤を使用する方法においては、当該接着剤として熱可塑性ポリイミドを用いることが好ましい。これにより耐熱性、接着性をより優れたものとすることができる。特に、光導波路の材料（母材の主成分である高分子材料）や基板材料にポリイミドを用いる場合、接着性が良好で線膨張係数の差が小さいため、反りを少なくできる等の利点があるため好ましい。接着剤として好適に用いることのできる熱可塑性ポリイミドとしては、例えば、特開２００２−３２２２７６号公報（平成１４年（２００２）年１１月８日公開）や特開２０００−２５６５３６号公報（平成１２年（２０００）年９月１９日公開）、特開２０００−１０９６４５号公報（平成１２年（２０００）年４月１８日公開）等に開示されているものを、接着性の点で特に好ましく用いることができる。   The lamination method at this time is not particularly limited, and a conventionally known method can be used. Specifically, for example, the optical waveguide and the substrate can be laminated without directly using an adhesive, or can be laminated through an adhesive. In the method using an adhesive, it is preferable to use thermoplastic polyimide as the adhesive. Thereby, heat resistance and adhesiveness can be made more excellent. In particular, when polyimide is used for the material of the optical waveguide (polymer material which is the main component of the base material) and the substrate material, there are advantages such as low warpage because of good adhesion and small difference in linear expansion coefficient. Therefore, it is preferable. Examples of the thermoplastic polyimide that can be suitably used as the adhesive include, for example, JP 2002-322276 A (published on November 8, 2002) and JP 2000-256536 A (2000). (Published on September 19, 2000), JP-A-2000-109645 (published on April 18, 2000) and the like are particularly preferably used in terms of adhesiveness. Can do.

また、本発明にかかる光導波路型偏光子においては、基板上に電気配線を設けてもよい。すなわち、上記基板に予め電気配線を公知の方法で形成して電気配線基板としておき、当該電気配線基板上に母材を積層して光導波路型偏光子を形成するか、光導波路型偏光子を形成した母材を電気配線基板に積層してもよい。このように、光導波路型偏光子と電気配線とが一つの積層板上に配置することによって、得られる積層基板を光電気混合基板（光電気混載基板）として用いることができる。   In the optical waveguide polarizer according to the present invention, an electrical wiring may be provided on the substrate. That is, an electrical wiring is previously formed on the substrate by a known method to form an electrical wiring substrate, and a base material is laminated on the electrical wiring substrate to form an optical waveguide polarizer, or an optical waveguide polarizer is The formed base material may be laminated on the electric wiring board. Thus, by arranging the optical waveguide type polarizer and the electric wiring on one laminated plate, the obtained laminated substrate can be used as a photoelectric mixed substrate (photoelectric mixed substrate).

＜本発明を用いて得られる光部品＞
本発明を用いて得られる光部品とは、本発明にかかる製造方法を用いて得られる上記光導波路型偏光子を用いてなるものである。このような光部品としては、特に限定されるものではないが、例えば、光通信に用いられる様々な部品（光通信用部品、光通信用光学素子）を挙げることができる。具体的には、例えば、光分岐結合器（光カプラ）、光合波分波器（光合分波器）、光アイソレータ、リングカプラ、光ファイバーアンプ、導波路型素子（
導波路型光変調器）等が挙げられる。これら光部品は光導波路型偏光子や光導波路を用いて製造することができる。 <Optical components obtained using the present invention>
The optical component obtained by using the present invention uses the optical waveguide polarizer obtained by using the manufacturing method according to the present invention. Such an optical component is not particularly limited, and examples thereof include various components (optical communication components and optical communication optical elements) used for optical communication. Specifically, for example, an optical branching coupler (optical coupler), an optical multiplexer / demultiplexer (optical multiplexer / demultiplexer), an optical isolator, a ring coupler, an optical fiber amplifier, a waveguide element (
Waveguide type optical modulator). These optical components can be manufactured using an optical waveguide polarizer or an optical waveguide.

以下、実施例および図２〜３に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on Examples and FIGS. 2 to 3, but the present invention is not limited to these Examples in any way, and may be appropriately changed within a range not changing the gist thereof. It is possible to implement.

〔実施例で用いた原料等〕
以下の実施例で用いた各原料等とその入手先を以下に示す。これら原料等は市販品を必
要に応じて精製して使用した。
・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
・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
・４，４’−ビスマレイミドジフェニルメタン：三井化学社製
・ジ［１−エチル（３−オキセタニル）］メチルエーテル：東亜合成社製
・ジメチルアセトアミド：和光純薬社製
・ジメチルホルムアミド：和光純薬社製
・イソプロパノール：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
〔屈折率の測定〕
偏光パルスレーザーを母材に集光照射したときに、当該集光点（集光照射部）近傍の屈折率の測定は以下の条件の測定法によった。
・屈折率測定法：ビームプロファイル反射率測定法による。
・測定波長：６７５ｎｍ
・ビームスポット径：１μｍ
・測定装置：高精度膜厚計Ｏｐｔｉ−Ｐｒｏｂｅ２０００（サーマウェーブ社製）
〔合成例１：ポリイミドＩの合成〕
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）をジメチルホルムアミド（３６．９ｇ）に溶解した。次に、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、５．０ｍmol）とをさらに加えて容器を氷冷しながら１時間撹拌した。その後、室温で３時間撹拌して、ポリアミド酸Ｉ溶液（固形分１５重量％）を得た。 [Raw materials used in Examples]
The raw materials used in the following examples and their sources are shown below. These raw materials were used by purifying commercially available products as necessary.
・ 2,2′-bis (trifluoromethyl) -4,4′-diaminobiphenyl: manufactured by Central Glass ・ Pyromellitic dianhydride: manufactured by Wako Pure Chemical Industries ・ 2,2′-bis (3,4) Dicarboxyphenyl) hexafluoropropanoic acid dianhydride: Clariant Japan, 4,4'-bismaleimide diphenylmethane: Mitsui Chemicals, Di [1-ethyl (3-oxetanyl)] methyl ether: Toa Gosei Dimethylacetamide: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Dimethylformamide: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Isopropanol: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. β-picoline: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Acetic anhydride: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. [Refractive Index Measurement]
When the polarized pulse laser was focused and irradiated on the base material, the refractive index in the vicinity of the focused point (the focused irradiation part) was measured by a measurement method under the following conditions.
Refractive index measurement method: Based on a beam profile reflectance measurement method.
・ Measurement wavelength: 675 nm
・ Beam spot diameter: 1μm
Measurement device: High-precision film thickness meter Opti-Probe 2000 (manufactured by Therma Wave)
[Synthesis Example 1: Synthesis of Polyimide I]
2,2′-bis (trifluoromethyl) -4,4′-diaminobiphenyl (3.20 g, 10 mmol) was dissolved in dimethylformamide (36.9 g) in a container under a nitrogen atmosphere. Next, 2,2′-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride (2.22 g, 5.0 mmol) and pyromellitic dianhydride (1.09 g, 5.0 mmol) Was added, and the vessel was stirred for 1 hour while cooling with ice. Thereafter, the mixture was stirred at room temperature for 3 hours to obtain a polyamic acid I solution (solid content: 15% by weight).

このポリアミド酸Ｉ溶液にβ−ピコリン０．９３ｇ（１０ｍmol）と無水酢酸６．１３ｇ（６０ｍmol）とを加えよく撹拌した後、この溶液を１００℃に保ちさらに４時間撹拌した。撹拌後の溶液をイソプロパノールに展開し、白色の固体を得た。さらに当該白色の固体をジメチルホルムアミド（５０ｇ）に溶解させた後、イソプロパノールに展開して、白色の固体を得た。当該白色の固体を６０℃、２４時間の条件で真空乾燥し、ポリイミドＩを得た。   To this polyamic acid I solution, 0.93 g (10 mmol) of β-picoline and 6.13 g (60 mmol) of acetic anhydride were added and stirred well. Then, this solution was kept at 100 ° C. and further stirred for 4 hours. The solution after stirring was developed into isopropanol to obtain a white solid. Further, the white solid was dissolved in dimethylformamide (50 g) and then developed into isopropanol to obtain a white solid. The white solid was vacuum-dried at 60 ° C. for 24 hours to obtain polyimide I.

〔合成例２：ポリイミドIIの合成〕
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（１．６０ｇ、５ｍmol）および４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（１．００ｇ、５ｍmol）をジメチルホルムアミド（３６．９ｇ）に溶解した。次に、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（４．４４ｇ、１０．０ｍmol）をさらに加えて容器を氷冷しながら１時間撹拌した。その後、室温で３時間撹拌して、ポリアミド酸ＩＩ溶液（固形分１５重量％）を得た。 [Synthesis Example 2: Synthesis of Polyimide II]
2,2′-bis (trifluoromethyl) -4,4′-diaminobiphenyl (1.60 g, 5 mmol) and 4,4′-diaminodiphenyl ether (1.00 g, 5 mmol) in dimethyl nitrogen Dissolved in formamide (36.9 g). Next, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride (4.44 g, 10.0 mmol) was further added, and the vessel was stirred for 1 hour while cooling with ice. Thereafter, the mixture was stirred at room temperature for 3 hours to obtain a polyamic acid II solution (solid content: 15% by weight).

この溶液にβ−ピコリン０．９３ｇ（１０ｍmol）と無水酢酸６．１３ｇ（６０ｍmol）とを加えよく撹拌した後、溶液を１００℃に保ちさらに４時間撹拌した。撹拌後の溶液をイソプロパノールに展開し、白色の固体を得た。さらに当該白色の固体をジメチルホルムアミド（５０ｇ）に溶解させた後、イソプロパノールに展開して、白色の固体を得た。当該白色の固体を６０℃、２４時間の条件で真空乾燥し、ポリイミドIIを得た。   To this solution, 0.93 g (10 mmol) of β-picoline and 6.13 g (60 mmol) of acetic anhydride were added and stirred well, then the solution was kept at 100 ° C. and further stirred for 4 hours. The solution after stirring was developed into isopropanol to obtain a white solid. Further, the white solid was dissolved in dimethylformamide (50 g) and then developed into isopropanol to obtain a white solid. The white solid was vacuum-dried at 60 ° C. for 24 hours to obtain polyimide II.

〔合成例３：ポリイミドIIIの合成〕
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（１．６０ｇ、５ｍmol）およびｐ−フェニレンジアミン（０．５４ｇ、５ｍmol）をジメチルホルムアミド（３６．９ｇ）に溶解した。次に、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（４．４４ｇ、１０．０ｍmol）をさらに加えて容器を氷冷しながら１時間撹拌した。その後、室温で３時間撹拌して、ポリアミド酸ＩＩＩ溶液（固形分１５重量％）を得た。 [Synthesis Example 3: Synthesis of Polyimide III]
2,2′-bis (trifluoromethyl) -4,4′-diaminobiphenyl (1.60 g, 5 mmol) and p-phenylenediamine (0.54 g, 5 mmol) in dimethylformamide (36 0.9 g). Next, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride (4.44 g, 10.0 mmol) was further added, and the vessel was stirred for 1 hour while cooling with ice. Thereafter, the mixture was stirred at room temperature for 3 hours to obtain a polyamic acid III solution (solid content: 15% by weight).

この溶液にβ−ピコリン０．９３ｇ（１０ｍｍｏｌ）と無水酢酸６．１３ｇ（６０ｍmol）とを加えよく撹拌した後、溶液を１００℃に保ちさらに４時間撹拌した。撹拌後の溶液をイソプロパノールに展開し、白色の固体を得た。さらに当該白色の固体をジメチルホルアミド（５０ｇ）に溶解させた後、イソプロパノールに展開して、白色の固体を得た。当該白色の固体を６０℃、２４時間の条件で真空乾燥し、ポリイミドIIIを得た。   To this solution, 0.93 g (10 mmol) of β-picoline and 6.13 g (60 mmol) of acetic anhydride were added and stirred well, and then the solution was kept at 100 ° C. and further stirred for 4 hours. The solution after stirring was developed into isopropanol to obtain a white solid. Further, the white solid was dissolved in dimethylformamide (50 g) and then developed into isopropanol to obtain a white solid. The white solid was vacuum-dried at 60 ° C. for 24 hours to obtain polyimide III.

〔母材作製例１：フィルムＩの成形〕
合成例１で得られたポリイミドＩを母材の高分子材料として用いた。すなわち、ポリイミドＩを固形分濃度２０重量％となるようにジメチルホルムアミドに溶解させてポリイミド溶液とした。 [Base Material Preparation Example 1: Formation of Film I]
Polyimide I obtained in Synthesis Example 1 was used as the base polymer material. That is, polyimide I was dissolved in dimethylformamide so as to have a solid content concentration of 20% by weight to obtain a polyimide solution.

撹拌後の溶液をガラス基板上にキャストし、真空中にて、４０℃×３時間、さらに６０℃×３時間、さらに８０℃×３時間の条件で加熱することにより溶媒を除去した。これにより、母材としての厚さ２００μｍのフィルムＩを得た。   The solution after stirring was cast on a glass substrate, and the solvent was removed by heating in vacuum under the conditions of 40 ° C. × 3 hours, further 60 ° C. × 3 hours, and further 80 ° C. × 3 hours. Thereby, a film I having a thickness of 200 μm as a base material was obtained.

〔母材作製例２：フィルムIIの成形〕
合成例２で得られたポリイミドIIを母材の高分子材料として用いた。すなわち、ポリイミドIIを固形分濃度２０重量％となるようにジメチルホルムアミドに溶解させてポリイミド溶液とした。この溶液２ｇに、ラジカル反応性またはイオン反応性を示すモノマーとして４，４’−ビスマレイミドジフェニルメタン０．２ｇを添加し、均一になるまで撹拌した。 [Base Material Preparation Example 2: Molding of Film II]
Polyimide II obtained in Synthesis Example 2 was used as the base polymer material. That is, polyimide II was dissolved in dimethylformamide so as to have a solid concentration of 20% by weight to obtain a polyimide solution. To 2 g of this solution, 0.2 g of 4,4′-bismaleimide diphenylmethane was added as a monomer showing radical reactivity or ion reactivity, and stirred until uniform.

撹拌後の溶液をガラス基板上にキャストし、真空中にて、４０℃・３時間、さらに６０℃・３時間、さらに８０℃・３時間の条件で加熱することにより溶媒を除去した。これにより、母材としての厚さ３００μｍのフィルムIIを得た。   The solution after stirring was cast on a glass substrate, and the solvent was removed by heating in vacuum at 40 ° C. for 3 hours, further at 60 ° C. for 3 hours, and further at 80 ° C. for 3 hours. Thereby, a film II having a thickness of 300 μm as a base material was obtained.

〔母材作製例３：フィルムIIIの成形〕
合成例３で得られたポリイミドIIIを母材の高分子材料として用いた。すなわち、ポリイミドIIIを固形分濃度２０重量％となるようにジメチルホルムアミドに溶解させてポリイミド溶液とした。この溶液２ｇに、ラジカル反応性またはイオン反応性を示すモノマーとして４，４’−ビスマレイミドジフェニルメタン０．２ｇを添加し、均一になるまで撹拌した。 [Base Material Preparation Example 3: Formation of Film III]
Polyimide III obtained in Synthesis Example 3 was used as a base polymer material. That is, polyimide III was dissolved in dimethylformamide so as to have a solid content concentration of 20% by weight to obtain a polyimide solution. To 2 g of this solution, 0.2 g of 4,4′-bismaleimide diphenylmethane was added as a monomer showing radical reactivity or ion reactivity, and stirred until uniform.

撹拌後の溶液をガラス基板上にキャストし、真空中にて、４０℃・３時間、さらに６０℃・３時間、さらに８０℃・３時間の条件で加熱することにより溶媒を除去した。これにより、母材としての厚さ３００μｍのフィルムIIIを得た。   The solution after stirring was cast on a glass substrate, and the solvent was removed by heating in vacuum at 40 ° C. for 3 hours, further at 60 ° C. for 3 hours, and further at 80 ° C. for 3 hours. Thereby, a film III having a thickness of 300 μm as a base material was obtained.

〔母材作製例４：フィルムIVの成形〕
母材作製例１と同じく合成例１で得られたポリイミドＩを母材の高分子材料として用いた。すなわち、ポリイミドＩを固形分濃度２０重量％となるようにジメチルホルムアミドに溶解させてポリイミド溶液とした。この溶液２ｇに、ラジカル反応性またはイオン反応性を示すモノマーとしてジ［１−エチル（３−オキセタニル）］メチルエーテル０．２ｇを添加し、均一になるまで撹拌した。 [Base Material Preparation Example 4: Film IV Molding]
Polyimide I obtained in Synthesis Example 1 was used as the base material polymer material in the same manner as Base Material Preparation Example 1. That is, polyimide I was dissolved in dimethylformamide so as to have a solid content concentration of 20% by weight to obtain a polyimide solution. To 2 g of this solution, 0.2 g of di [1-ethyl (3-oxetanyl)] methyl ether as a monomer showing radical reactivity or ion reactivity was added and stirred until uniform.

撹拌後の溶液をガラス基板上にキャストし、真空中にて、４０℃・３時間、さらに６０℃・３時間、さらに８０℃・３時間の条件で加熱することにより溶媒を除去した。これにより、母材としての厚さ３００μｍのフィルムIVを得た。   The solution after stirring was cast on a glass substrate, and the solvent was removed by heating in vacuum at 40 ° C. for 3 hours, further at 60 ° C. for 3 hours, and further at 80 ° C. for 3 hours. As a result, a film IV having a thickness of 300 μm as a base material was obtained.

〔実施例１〕
母材３としてフィルムＩを選択し、図２に示すように、非増幅の円偏光パルスレーザー１を対物レンズ２（４０倍、０．７５Ｎ．Ａ．）で集光して母材３に対して照射した。この円偏光パルスレーザー１は、レーザーダイオード（ＬＤ）励起のＴｉ：Ａｌ2Ｏ3レーザーからなるオシレーターより発振されたものであり、アンプにより増幅されていない。その条件は、パルス幅が１５０ｆｓ、繰返し周波数が８２ＭＨｚ、ピーク波長が８０２ｎｍ、平均出力が４００ｍＷとなっている。 [Example 1]
The film I is selected as the base material 3, and as shown in FIG. 2, the non-amplified circularly polarized pulsed laser 1 is condensed by the objective lens 2 (40 times, 0.75 NA) and applied to the base material 3. And irradiated. This circularly polarized pulse laser 1 is oscillated from an oscillator composed of a Ti: Al 2 O 3 laser excited by a laser diode (LD) and is not amplified by an amplifier. The conditions are a pulse width of 150 fs, a repetition frequency of 82 MHz, a peak wavelength of 802 nm, and an average output of 400 mW.

母材３（フィルムＩ）内に集光点４（図中円で囲んで示す）が生じるように該偏光パルスレーザー１を集光照射させると、集光点４の屈折率が上昇した。そこで、試料台５を連続的に直線移動することにより、図３に示すように、母材３（フィルムＩ）内に直線状の屈折率変化部位すなわち光導波路型偏光子６を安定的に形成することができた。該光導波路型偏光子の長さは１０ｍｍであった。   When the polarized pulse laser 1 was focused and irradiated so that a focusing point 4 (indicated by a circle in the figure) was generated in the base material 3 (film I), the refractive index of the focusing point 4 increased. Therefore, by continuously moving the sample stage 5 linearly, as shown in FIG. 3, a linear refractive index changing portion, that is, an optical waveguide type polarizer 6 is stably formed in the base material 3 (film I). We were able to. The length of the optical waveguide polarizer was 10 mm.

また、母材３内に形成された光導波路６の端部を研磨し、光導波路６の断面近傍の屈折
率を測定したところ、非照射部分の屈折率は１．５８５（ＴＥモード）、１．５５８（ＴＭモード）であるのに対して、光導波路型偏光子６すなわち屈折率変化部位の屈折率は、１．５８９（ＴＥモード）、１．５５６（ＴＭモード）、屈折率差はＴＥモードで＋０．２５％、ＴＭモードで−０．１３％となった。即ち、このようにして製造された光導波路型偏光子は伝搬光のＴＥモードは導波するが、伝搬光のＴＭモードは母材中に拡散することがわかる。 Moreover, when the edge part of the optical waveguide 6 formed in the preform | base_material 3 was grind | polished and the refractive index of the cross section vicinity of the optical waveguide 6 was measured, the refractive index of a non-irradiation part is 1.585 (TE mode), 1 .558 (TM mode), the refractive index of the optical waveguide polarizer 6, that is, the refractive index changing portion is 1.589 (TE mode), 1.556 (TM mode), and the refractive index difference is TE. It was + 0.25% in the mode and -0.13% in the TM mode. That is, it can be seen that the optical waveguide type polarizer manufactured in this way guides the TE mode of propagating light, but diffuses the TM mode of propagating light into the base material.

該光導波路型偏光子の片側から波長１．５５μｍの光をシングルモードファイバーで導波させ、他端からの出射光の光強度をパワーメーターで測定し、光損失換算したところ、伝搬光のＴＥモードとＴＭモードの消光比は２０ｄＢであった。   When light having a wavelength of 1.55 μm is guided from one side of the optical waveguide polarizer by a single mode fiber, the light intensity of the emitted light from the other end is measured with a power meter, and converted to optical loss, the TE of the propagating light is calculated. The extinction ratio between the mode and the TM mode was 20 dB.

〔実施例２〕
母材としてフィルムIIを選択し、偏光パルスレーザーの偏光状態を横偏光にした以外は実施例１と同様にして、フィルムIIに長さ１０ｍｍの直線状の屈折率変化部位を形成した。 [Example 2]
A linear refractive index changing portion having a length of 10 mm was formed on the film II in the same manner as in Example 1 except that the film II was selected as the base material and the polarization state of the polarized pulse laser was changed to the lateral polarization.

波長１．５５μｍの光をシングルモードファイバーで導光して、光導波路型偏光子に入射する前に偏光板を設置して、横偏光（ＴＥモードに相当）と縦偏光（ＴＭモードに相当）をそれぞれ当該屈折率変化部位の一方の端から入射させ、もう一方の端から出射された光の強度をパワーメーターで測定した。ＴＥモードとＴＭモードの光損失から算出した消光比は２２ｄＢであった。従って、該屈折率変化部位が光導波路型偏光子になっていることを確認した。   Light with a wavelength of 1.55 μm is guided by a single mode fiber, and a polarizing plate is set before entering the optical waveguide type polarizer. Laterally polarized light (equivalent to TE mode) and vertically polarized light (equivalent to TM mode) Were incident from one end of the refractive index changing portion, and the intensity of the light emitted from the other end was measured with a power meter. The extinction ratio calculated from the light loss in the TE mode and the TM mode was 22 dB. Therefore, it was confirmed that the refractive index changing portion is an optical waveguide type polarizer.

〔実施例３〕
母材としてフィルムIIIを選択し、偏光パルスレーザーの偏光状態を縦偏光にした以外は実施例１と同様にして、フィルムIIIに長さ１０ｍｍの直線状の屈折率変化部位を形成した。 Example 3
A linear refractive index changing portion having a length of 10 mm was formed on the film III in the same manner as in Example 1 except that the film III was selected as the base material and the polarization state of the polarization pulse laser was changed to longitudinal polarization.

さらに、実施例２と同様にして当該屈折率変化部位に横偏光および縦偏光を入射し、他端からの出射光強度をパワーメーターで測定して、ＴＥモードとＴＭモードの消光比を算出したところ、１８ｄＢであった。このことから、当該屈折率変化部位が光導波路型偏光子になっていることを確認した。   Further, in the same manner as in Example 2, laterally polarized light and longitudinally polarized light were incident on the refractive index changing portion, the intensity of the emitted light from the other end was measured with a power meter, and the extinction ratio between the TE mode and the TM mode was calculated. However, it was 18 dB. From this, it was confirmed that the refractive index changing portion is an optical waveguide type polarizer.

〔実施例４〕
母材としてフィルムIVを選択した以外は実施例１と同様にして、フィルムIVに長さ１０ｍｍの直線状の屈折率変化部位を形成した。 Example 4
A linear refractive index changing portion having a length of 10 mm was formed on the film IV in the same manner as in Example 1 except that the film IV was selected as the base material.

さらに、実施例２と同様にしてＴＥモードとＴＭモードの消光比を算出したところ、１５ｄＢであった。このことから当該屈折率変化部位が光導波路型偏光子になっていることが確認された。   Furthermore, when the extinction ratio of the TE mode and the TM mode was calculated in the same manner as in Example 2, it was 15 dB. From this, it was confirmed that the refractive index changing portion is an optical waveguide type polarizer.

母材として異なるフィルムＩ〜IVを用いた上記実施例１〜４と比較例１の結果を次の表１にまとめて示す。   The results of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 using different films I to IV as the base material are summarized in Table 1 below.

Figure 2005326598
表１の結果から明らかなように、本発明にかかる製造方法を用いれば、ポリイミドの種
類やフィルムの違いに関わらず、良好に光導波路型偏光子を製造できることが分かる。
Figure 2005326598
 As is apparent from the results in Table 1, it can be seen that by using the production method according to the present invention, an optical waveguide polarizer can be produced satisfactorily regardless of the type of polyimide and the difference in film.

〔比較例１〕
母材としてフィルムＩを選択し、実施例１と同様にしてパルスレーザーを対物レンズで集光して母材（フィルムＩ）に照射した。該パルスレーザーはナノ秒Nd3+:YAGレーザーで、平均出力が２００ｍＷである。 [Comparative Example 1]
Film I was selected as the base material, and the pulse laser was condensed by the objective lens in the same manner as in Example 1 and irradiated onto the base material (film I). The pulsed laser is a nanosecond Nd 3+ : YAG laser and has an average power of 200 mW.

母材（フィルムＩ）内に集光点が生じるように上記パルスレーザーを集光照射させたと
ころ、集光点近傍でアブレーションが起こり、屈折率変化部位を形成することができなか
った。 When the pulsed laser was focused and irradiated so that a focusing point was generated in the base material (film I), ablation occurred in the vicinity of the focusing point, and a refractive index change site could not be formed.

このように、本発明では、少なくとも高分子材料からなる母材に、偏光パルスレーザーを集光照射することにより、光導波路型偏光子を製造することができる。それゆえ、本発明は、高分子材料を光部品用材料に加工する樹脂産業や、素材産業に利用できるだけでなく、具体的な光部品を製造する光学機器関連の産業や、光電子関連の機器に関わる電子機器関連の産業、さらには光通信に関わる通信産業等に広く応用することができる。   Thus, in the present invention, an optical waveguide polarizer can be manufactured by condensing and irradiating a polarized pulse laser to a base material made of at least a polymer material. Therefore, the present invention can be used not only for the resin industry for processing polymer materials into materials for optical parts and the material industry, but also for optical equipment-related industries for manufacturing specific optical parts, and for optoelectronic-related equipment. It can be widely applied to related electronic equipment related industries, and further to the communication industry related to optical communication.

本発明にかかる光部品用材料の製造に用いられるパルスレーザー発振装置の 概要を示す模式図である。1 is a schematic view showing an outline of a pulse laser oscillation device used for manufacturing an optical component material according to the present invention. 母材に非増幅パルスレーザーを集光照射した状態を示す簡易断面図である。It is a simplified sectional view showing a state in which a base material is focused and irradiated with a non-amplified pulse laser. 母材内に形成された直線状の光導波路（屈折率変化部位）の一例を示す斜視 図である。It is a perspective view which shows an example of the linear optical waveguide (refractive index change site | part) formed in the base material.

符号の説明Explanation of symbols

１ パルスレーザー
２ 対物レンズ
３ 母材
４ 集光点
５ 試料台
６ 光導波路型偏光子
７ 光学系（波長板等含む）
８ オシレーター
９ 照射光学系可動部
１０ 試料台可動部
１１ 増幅器
１２ ミラー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pulse laser 2 Objective lens 3 Base material 4 Focusing point 5 Sample stage 6 Optical waveguide type polarizer 7 Optical system (including wavelength plate etc.)
8 Oscillator 9 Irradiation optical system movable part 10 Sample stage movable part 11 Amplifier 12 Mirror

Claims (11)

少なくとも高分子材料からなる母材にパルスレーザーを照射することによって当該母材内に他の部位とは屈折率が異なる屈折率変化部位を形成することにより得られる光導波路型素子において、パルス幅が５×１０-15秒以上５×１０-10秒未満であり、かつ偏光状態のパルスレーザーを上記母材内に集光照射することにより、上記屈折率変化部位における伝搬光のＴＥモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて増加し、かつ伝搬光のＴＭモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて同じであるかまたは減少している光導波路型偏光子。 In an optical waveguide element obtained by irradiating a base material made of at least a polymer material with a pulsed laser to form a refractive index changing part having a refractive index different from that of the other part in the base material, the pulse width is The TE mode refractive index of the propagating light at the refractive index changing portion is obtained by condensing and irradiating the base material with a pulsed laser beam having a polarization state of 5 × 10 −15 seconds or more and less than 5 × 10 −10 seconds. Is an optical waveguide type polarizer in which TM increases in comparison with the non-refractive index changing portion, and the TM mode refractive index of the propagating light is the same as or decreases compared to the non-refractive index changing portion. 上記パルスレーザー光の偏光状態が楕円偏光であることを特徴とする請求項１記載の光導波路型偏光子。   2. The optical waveguide polarizer according to claim 1, wherein a polarization state of the pulse laser beam is elliptically polarized light. 上記パルスレーザー光の偏光状態がパルスレーザーの光軸方向に垂直かつ作製される導波路の長手方向に平行な直線偏光状態にあることを特徴とする請求項１記載の光導波路型偏光子。   2. The optical waveguide polarizer according to claim 1, wherein the polarization state of the pulse laser beam is a linear polarization state perpendicular to the optical axis direction of the pulse laser and parallel to the longitudinal direction of the waveguide to be produced. 上記パルスレーザー光の偏光状態がパルスレーザーの光軸方向に垂直かつ作製される導波路の長手方向に垂直な直線偏光状態であることを特徴とする請求項１記載の光導波路型偏光子。   2. The optical waveguide polarizer according to claim 1, wherein the polarization state of the pulse laser beam is a linear polarization state perpendicular to the optical axis direction of the pulse laser and perpendicular to the longitudinal direction of the waveguide to be produced. 上記パルスレーザーがオシレーター発振のみからなる非増幅パルスレーザーであることを特徴とする請求項１乃至４記載の光導波路型偏光子。   5. The optical waveguide polarizer according to claim 1, wherein the pulse laser is a non-amplified pulse laser composed only of oscillator oscillation. 上記非増幅パルスレーザーは、平均出力が０．０１Ｗ〜３０Ｗの範囲内、および繰返し
周波数が１０ＭＨｚ〜６００ＭＨｚの範囲内にある非増幅パルスレーザーであるという条件の少なくとも何れかを満たしていることを特徴とする請求項１及び５記載の光導波路型偏光子。 The non-amplified pulse laser satisfies at least one of the conditions that the average output is within a range of 0.01 W to 30 W and a repetition frequency is within a range of 10 MHz to 600 MHz. The optical waveguide polarizer according to claim 1 or 5. 上記母材に用いられる高分子材料は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１２０℃以上であることを特徴とする請求項１乃至６記載の光導波路型偏光子。   7. The optical waveguide polarizer according to claim 1, wherein the polymer material used for the base material has a glass transition temperature (Tg) of 120 ° C. or higher. 上記高分子材料として、ポリイミド、ポリカーボネート、フッ素系脂肪族環状構造含有
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少なくと
も何れかが用いられることを特徴とする請求項１乃至７記載の光導波路型偏光子。 8. The polymer material according to claim 1, wherein at least one of polyimide, polycarbonate, fluorine-containing aliphatic cyclic structure-containing polymer, epoxy resin, silicone resin, polysilane, and cyanate ester resin is used. Optical waveguide type polarizer. 上記高分子材料として、フッ素原子を含有するポリイミドが用いられることを特徴とす
る請求項１乃至８記載の光導波路型偏光子。 9. The optical waveguide polarizer according to claim 1, wherein a polyimide containing a fluorine atom is used as the polymer material. 少なくとも高分子材料からなる母材にパルスレーザーを照射することによって当該母材内に他の部位とは屈折率が異なる屈折率変化部位を形成することにより得られる光導波路型素子において、パルス幅が５×１０-15秒以上５×１０-12秒未満であり、かつ偏光状態のパルスレーザーを上記母材内に集光照射することにより、上記屈折率変化部位における伝搬光のＴＥモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて増加し、かつ伝搬光のＴＭモードの屈折率が非屈折率変化部位に比べて同じであるかまたは減少している光導波路型偏光子の製造方法。 In an optical waveguide device obtained by irradiating a base material made of at least a polymer material with a pulse laser to form a refractive index changing portion having a refractive index different from that of other portions in the base material, the pulse width is The refractive index of the TE mode of the propagating light in the refractive index changing part is obtained by condensing and irradiating the base material with a pulse laser having a polarization state of 5 × 10 −15 seconds or more and less than 5 × 10 −12 seconds. Is a method for manufacturing an optical waveguide polarizer in which TM is increased compared to a non-refractive index changing portion and the TM mode refractive index of propagating light is the same or decreased compared to a non-refractive index changing portion. 請求項１乃至９記載の光導波路型偏光子を用いてなる光部品。   An optical component comprising the optical waveguide polarizer according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014232129A (en) * 2013-05-28 2014-12-11 国立大学法人京都大学 Polarization imaging filter and method of manufacturing the same
JPWO2016147958A1 (en) * 2015-03-13 2017-09-28 旭化成株式会社 Polyimide precursor resin composition

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