JP2012137688A - Method for manufacturing optical waveguide, optical waveguide and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光導波路の製造方法、光導波路および電子機器に関するものである。 The present invention relates to an optical waveguide manufacturing method, an optical waveguide, and an electronic device.
近年、情報化の波とともに、大容量の情報を高速で通信可能な広帯域回線（ブロードバンド）の普及が進んでいる。また、これらの広帯域回線に情報を伝送する装置として、ルーター装置、ＷＤＭ(Wavelength Division Multiplexing)装置等の伝送装置が用いられている。これらの伝送装置内には、ＬＳＩのような演算素子、メモリーのような記憶素子等が組み合わされた信号処理基板が多数設置されており、各回線の相互接続を担っている。 In recent years, with the wave of computerization, wideband lines (broadband) capable of communicating a large amount of information at high speed have been spreading. Also, as devices for transmitting information to these broadband lines, transmission devices such as router devices and WDM (Wavelength Division Multiplexing) devices are used. In these transmission apparatuses, a large number of signal processing boards in which arithmetic elements such as LSIs and storage elements such as memories are combined are installed, and each line is interconnected.
各信号処理基板には、演算素子や記憶素子等が電気配線で接続された回路が構築されているが、近年、処理する情報量の増大に伴って、各基板では、極めて高いスループットで情報を伝送することが要求されている。しかしながら、情報伝送の高速化に伴い、クロストークや高周波ノイズの発生、電気信号の劣化等の問題が顕在化しつつある。このため、電気配線がボトルネックとなって、信号処理基板のスループットの向上が困難になっている。また、同様の課題は、スーパーコンピューターや大規模サーバー等でも顕在化しつつある。 Each signal processing board has a circuit in which arithmetic elements, storage elements, etc. are connected by electrical wiring. However, with the increase in the amount of information to be processed in recent years, each board has a very high throughput. It is required to transmit. However, with the speeding up of information transmission, problems such as generation of crosstalk and high frequency noise and deterioration of electric signals are becoming apparent. For this reason, electrical wiring becomes a bottleneck, making it difficult to improve the throughput of the signal processing board. Similar problems are also becoming apparent in supercomputers and large-scale servers.
一方、光搬送波を使用してデータを移送する光通信技術が開発され、近年、この光搬送波を、一地点から他地点に導くための手段として、光導波路が普及しつつある。この光導波路は、線状のコア部と、その周囲を覆うように設けられたクラッド部とを有している。コア部は、光搬送波の光に対して実質的に透明な材料によって構成され、クラッド部は、コア部より屈折率が低い材料によって構成されている。 On the other hand, an optical communication technique for transferring data using an optical carrier wave has been developed, and in recent years, an optical waveguide is becoming popular as a means for guiding the optical carrier wave from one point to another point. This optical waveguide has a linear core part and a clad part provided so as to cover the periphery thereof. The core part is made of a material that is substantially transparent to the light of the optical carrier wave, and the cladding part is made of a material having a refractive index lower than that of the core part.
光導波路では、コア部の一端から導入された光が、クラッド部との境界で反射しながら他端に搬送される。光導波路の入射側には、半導体レーザー等の発光素子が配置され、出射側には、フォトダイオード等の受光素子が配置される。発光素子から入射された光は光導波路を伝搬し、受光素子により受光され、受光した光の明滅パターンもしくはその強弱パターンに基づいて通信を行う。 In the optical waveguide, light introduced from one end of the core portion is conveyed to the other end while being reflected at the boundary with the cladding portion. A light emitting element such as a semiconductor laser is disposed on the incident side of the optical waveguide, and a light receiving element such as a photodiode is disposed on the emission side. Light incident from the light emitting element propagates through the optical waveguide, is received by the light receiving element, and performs communication based on the flickering pattern of the received light or its intensity pattern.
このような光導波路で信号処理基板内の電気配線を置き換えることにより、前述したような電気配線の問題が解消され、信号処理基板のさらなる高スループット化が可能になると期待されている。 By replacing the electric wiring in the signal processing board with such an optical waveguide, it is expected that the problem of the electric wiring as described above is solved and the signal processing board can be further increased in throughput.
ここで、光導波路としては、従来、一定の屈折率を有するコア部と、コア部より低い一定の屈折率を有するクラッド部とを有するステップインデックス型のものが一般的であったが、近年、屈折率が連続的に変化したグレーテッドインデックス型のものが提案されている。 Here, as the optical waveguide, conventionally, a step index type having a core portion having a constant refractive index and a clad portion having a constant refractive index lower than the core portion has been generally used. A graded index type with a continuously changing refractive index has been proposed.
例えば、特許文献１には、ポリマー基体中に屈折率調整剤を供給することにより、横断面において屈折率が同心円状に分布した光導波路が提案されている。このようなグレーテッドインデックス型の光導波路によれば、ステップインデックス型のものに比べ、伝送損失の低減が図られるとされている。 For example, Patent Document 1 proposes an optical waveguide in which the refractive index is distributed concentrically in a cross section by supplying a refractive index adjusting agent into a polymer substrate. According to such a graded index type optical waveguide, it is said that transmission loss can be reduced as compared with a step index type.
ポリマー基体に屈折率調整剤を供給する方法として、特許文献１には、塗布、噴霧、付着、浸漬、堆積等の方法が挙げられている。 As a method for supplying a refractive index adjusting agent to a polymer substrate, Patent Document 1 includes methods such as coating, spraying, adhesion, dipping, and deposition.
しかしながら、このようにして屈折率調整剤を供給する方法では、供給量が均一にならないため、それに伴ってポリマー基体中の屈折率分布には意図しない偏りが生じてしまう。また、作業が煩雑であるため、光導波路の製造効率を高めることは困難である。 However, in the method of supplying the refractive index adjusting agent in this way, the supply amount is not uniform, and accordingly, an unintended bias occurs in the refractive index distribution in the polymer substrate. Further, since the work is complicated, it is difficult to increase the manufacturing efficiency of the optical waveguide.
また、最近では光導波路に対する大容量化の要求が強くなり、さらなる多チャンネル化および高密度化が求められている。多チャンネル化および高密度化が進むと、チャンネル（コア部）のピッチがより狭くなるため、それに伴って、屈折率調整剤を供給する位置の精度も高めなければならない。しかしながら、位置精度の向上には限界があり、挟ピッチの光導波路の製造には対応できなくなっている。 Recently, there has been a strong demand for an optical waveguide with a large capacity, and further multi-channel and higher density are required. As the number of channels increases and the density increases, the pitch of the channel (core portion) becomes narrower. Accordingly, the accuracy of the position where the refractive index adjusting agent is supplied must be increased. However, there is a limit to the improvement in positional accuracy, and it is not possible to cope with the manufacture of a narrow pitch optical waveguide.
本発明の目的は、グレーテッドインデックス型またはそれに類似した屈折率分布を有する光導波路を効率よく低コストで製造可能な光導波路の製造方法、伝送損失が小さく信頼性の高い光導波路、およびかかる光導波路を備える電子機器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an optical waveguide capable of efficiently and inexpensively manufacturing an optical waveguide having a graded index type or a refractive index distribution similar thereto, an optical waveguide having a small transmission loss and high reliability, and such an optical waveguide. An object of the present invention is to provide an electronic device including a waveguide.
このような目的は、下記（１）〜（１０）の本発明により達成される。
（１） 少なくとも２つのクラッド部と、該２つのクラッド部の間に隣接して設けられ、中心部から前記各クラッド部に向かって屈折率が連続的に低くなっている屈折率分布を有するコア部と、を有する光導波路を製造する方法であって、
活性放射線の照射により化学構造の一部が変化することに起因して屈折率が変化するポリマーを含有する層を形成する第１の工程と、
前記層に対して活性放射線のビームを相対的に移動させつつ照射して、前記屈折率分布を形成する第２の工程と、を有し、
前記第２の工程において、前記ビームの移動経路の中心線近傍から離れるにつれて前記活性放射線の積算光量が連続的に変化するように、前記ビームの横断面形状および前記ビームの横断面における強度分布の少なくとも一方を設定することを特徴とする光導波路の製造方法。
Such an object is achieved by the present inventions (1) to (10) below.
(1) At least two clad parts and a core provided adjacently between the two clad parts and having a refractive index distribution in which the refractive index continuously decreases from the central part toward the clad parts. A method of manufacturing an optical waveguide having a portion,
A first step of forming a layer containing a polymer whose refractive index changes due to a part of the chemical structure being changed by irradiation with actinic radiation;
A second step of forming the refractive index distribution by irradiating the layer while moving the beam of actinic radiation relative to the layer; and
In the second step, the cross-sectional shape of the beam and the intensity distribution in the cross-section of the beam so that the integrated light quantity of the active radiation continuously changes as the distance from the vicinity of the center line of the moving path of the beam changes. At least one is set, The manufacturing method of the optical waveguide characterized by the above-mentioned.
（２） 前記ビームの横断面形状は、前記中心線近傍から離れるにつれて面積が連続的に小さくなる形状または大きくなる形状である上記（１）に記載の光導波路の製造方法。 (2) The method of manufacturing an optical waveguide according to (1), wherein the cross-sectional shape of the beam is a shape in which the area continuously decreases or increases as the distance from the vicinity of the center line increases.
（３） 前記ビームの横断面形状は、前記中心線に対して線対称の関係にある形状である上記（２）に記載の光導波路の製造方法。 (3) The method for manufacturing an optical waveguide according to (2), wherein a cross-sectional shape of the beam is a shape having a line symmetry with respect to the center line.
（４） 前記ビームの横断面における強度分布は、前記中心線近傍から離れるにつれて強度が連続的に小さくなる分布または大きくなる分布である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の光導波路の製造方法。 (4) The optical waveguide according to any one of (1) to (3), wherein the intensity distribution in the cross section of the beam is a distribution in which the intensity continuously decreases or increases as the distance from the vicinity of the center line increases. Manufacturing method.
（５） 前記ビームの横断面における強度分布は、前記中心線に対して線対称の関係にある分布である上記（４）に記載の光導波路の製造方法。 (5) The method for manufacturing an optical waveguide according to (4), wherein the intensity distribution in the cross section of the beam is a distribution having a line-symmetric relationship with respect to the center line.
（６） 前記ポリマーは、主鎖と、該主鎖から分岐し、活性放射線の照射により前記主鎖から離脱し得る離脱性基と、を有するものである上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の光導波路の製造方法。 (6) Any of the above (1) to (5), wherein the polymer has a main chain and a leaving group that is branched from the main chain and can be detached from the main chain by irradiation with actinic radiation. A method for producing an optical waveguide according to claim 1.
（７） 前記ポリマーは、ノルボルネン系ポリマーである上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の光導波路の製造方法。 (7) The method for manufacturing an optical waveguide according to any one of (1) to (6), wherein the polymer is a norbornene-based polymer.
（８） 前記活性放射線は、２００〜４５０ｎｍの範囲にピーク波長を有するものである上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の光導波路の製造方法。 (8) The method for manufacturing an optical waveguide according to any one of (1) to (7), wherein the active radiation has a peak wavelength in a range of 200 to 450 nm.
（９） 上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の光導波路の製造方法により製造されたことを特徴とする光導波路。 (9) An optical waveguide manufactured by the method for manufacturing an optical waveguide according to any one of (1) to (8).
（１０） 上記（９）に記載の光導波路を備えることを特徴とする電子機器。 (10) An electronic apparatus comprising the optical waveguide according to (9).
本発明によれば、単に活性放射線のビームを走査させることのみで、所定の領域に対してグレーテッドインデックス型またはそれに類似した屈折率分布を形成し、これにより伝送効率に優れた光導波路が得られるとともに、かかる光導波路を効率よく低コストで製造することができる。 According to the present invention, a graded index type or similar refractive index profile is formed on a predetermined region simply by scanning an actinic radiation beam, thereby obtaining an optical waveguide with excellent transmission efficiency. In addition, the optical waveguide can be efficiently manufactured at a low cost.
また、本発明によれば、上記光導波路を用いることによって、信頼性の高い電子機器が得られる。 In addition, according to the present invention, a highly reliable electronic device can be obtained by using the optical waveguide.
以下、本発明の光導波路の製造方法、光導波路および電子機器について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of an optical waveguide of the present invention, an optical waveguide, and electronic equipment are explained in detail based on a suitable embodiment shown in an accompanying drawing.
＜光導波路＞
まず、本発明の光導波路について説明する。
<Optical waveguide>
First, the optical waveguide of the present invention will be described.
図１は、本発明の光導波路の実施形態を示す（一部切り欠いて、および透過して示す）斜視図、図２は、図１に示すＸ−Ｘ線断面図について、横軸にコア層の厚さの中心線Ｃにおける位置をとり、縦軸に屈折率をとったときの屈折率分布の一例を示す図である。なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」という。また、図１は、層の厚さ方向（図１の上下方向）が誇張して描かれている。 FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an optical waveguide according to the present invention (partially cut out and shown in a transparent manner), and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line XX shown in FIG. It is a figure which shows an example of refractive index distribution when taking the position in the centerline C of the thickness of a layer, and taking a refractive index on a vertical axis | shaft. In the following description, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”. 1 is exaggerated in the thickness direction of the layer (vertical direction in FIG. 1).
図１に示す光導波路１は、一方の端部から他方の端部に光信号を伝送する光配線として機能する。 The optical waveguide 1 shown in FIG. 1 functions as an optical wiring that transmits an optical signal from one end to the other end.
以下、光導波路１の各部について詳述する。
光導波路１は、細長い帯状をなしており、図１中の下側からクラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２に分かれている。
Hereinafter, each part of the optical waveguide 1 will be described in detail.
The optical waveguide 1 has an elongated strip shape, and is divided into a
このうち、コア層１３の横断面には、幅方向において屈折率が偏りを有してなる屈折率分布が形成されている。この屈折率分布は、相対的に屈折率の高い領域と低い領域とを有しており、入射された光を屈折率の高い領域に閉じ込めて伝搬することができる。また、屈折率の高い領域と低い領域との間では、屈折率の変化が連続的になっている。このような屈折率分布は、一般にグレーテッドインデックス型（ＧＩ型）と呼ばれる。
Among these, in the cross section of the
以下では、このような連続的な屈折率変化を伴う屈折率分布の一例について説明する。
図２（ａ）は、図１のＸ−Ｘ線断面図であり、図２（ｂ）は、Ｘ−Ｘ線断面図のコア層１３の厚さ方向の中心を通過する中心線Ｃ上の屈折率分布の一例を模式的に示す図である。
Hereinafter, an example of the refractive index distribution accompanied by such a continuous refractive index change will be described.
2A is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the center line C passing through the center in the thickness direction of the
コア層１３は、その幅方向において、図２（ｂ）に示すような、２つの極大値Ｗｍ１、Ｗｍ２を含む屈折率分布Ｗを有している。この屈折率分布Ｗでは、各極大値から離れるにつれて屈折率が徐々に低下するような屈折率変化を伴っている。このため、図２（ｂ）に示す屈折率分布Ｗは、極大値Ｗｍ１近傍および極大値Ｗｍ２近傍において、上に凸の略Ｕ字状（極大値近傍全体が丸みを帯びている）の形状をなしている。
The
屈折率分布Ｗのうち、このように上に凸の略Ｕ字状の形状をなす領域は、他の領域よりも相対的に屈折率が高くなっていることからコア部１４となる。なお、図２では、２つのコア部１４のうち、極大値Ｗｍ１近傍に位置するものをコア部１４１とし、極大値Ｗｍ２近傍に位置するものをコア部１４２とする。
In the refractive index distribution W, the region having a substantially U-shape that is convex upward in this manner becomes the
一方、コア部１４に隣接する領域では、コア部１４よりも屈折率が低く、屈折率の変化がほとんどない。すなわち、この領域の屈折率は、各極大値より低い一定の値になっている。したがってこの領域は側面クラッド部１５となる。なお、図２では、３つの側面クラッド部１５が存在しており、このうちコア部１４１の左側に位置するものを側面クラッド部１５１とし、コア部１４１とコア部１４２との間に位置するものを側面クラッド部１５２とし、コア部１４２の右側に位置するものを側面クラッド部１５３とする。
On the other hand, in the region adjacent to the
また、屈折率分布Ｗは、コア部の数に応じた極大値を有する。本実施形態のようにコア部１４が２つである場合、屈折率分布Ｗは２つの極大値を有するが、極大値の数（コア部１４の数）は３つ以上であってもよい。
The refractive index distribution W has a maximum value corresponding to the number of core portions. When there are two
また、これら複数の極大値は、ほぼ同じ値であることが好ましいが、多少ずれていても差し支えない。その場合、ずれ量は、複数の極大値の平均値の１０％以内に抑えられているのが好ましい。 The plurality of maximum values are preferably substantially the same value, but may be slightly deviated. In that case, it is preferable that the amount of deviation is suppressed within 10% of the average value of the plurality of maximum values.
また、光導波路１は、細長い帯状をなしており、上記のような屈折率分布Ｗは、光導波路１の長手方向全体においてほぼ同じ分布が維持されている。 The optical waveguide 1 has a long and narrow band shape, and the refractive index distribution W as described above is maintained substantially the same in the entire longitudinal direction of the optical waveguide 1.
以上のような屈折率分布Ｗに伴い、コア層１３には、長尺状の２つのコア部１４と、これらのコア部１４の各両側面に隣接する３つの側面クラッド部１５とが形成されることとなる。
Along with the refractive index distribution W as described above, the
より詳しくは、図１に示す光導波路１には、並列する２つのコア部１４１、１４２と、並列する３つの側面クラッド部１５１、１５２、１５３とが交互に設けられている。これにより、各コア部１４１、１４２は、それぞれ、各側面クラッド部１５１、１５２、１５３および各クラッド層１１、１２（以下、これらを合わせて単に「クラッド部」ともいう。）で囲まれた状態となる。各コア部１４１、１４２に入射された信号光は、クラッド部との界面またはその近傍で反射されるため、各コア部１４１、１４２では、信号光を伝搬することができる。なお、図１に示す各コア部１４には密なドットを付し、各側面クラッド部１５には疎なドットを付している。
More specifically, the optical waveguide 1 shown in FIG. 1 is provided with two
コア部１４とクラッド部との界面またはその近傍で信号光の反射を生じさせるためには、コア部１４中の極大値Ｗｍ１、Ｗｍ２とクラッド部の屈折率との間に屈折率差が存在する必要がある。各極大値Ｗｍ１、Ｗｍ２の値は、クラッド部の屈折率より大きければよく、その差（屈折率差）の大きさは特に限定されないが、好ましくはクラッド部の屈折率の０．５％以上とされ、より好ましくは０．８％以上とされる。一方、屈折率差の上限値は、特に限定されないが、好ましくは５．５％程度とされる。屈折率差が前記下限値未満であると信号光を伝搬する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えても信号光の伝送効率についてそれ以上の増大は期待できない。
In order to cause signal light to be reflected at or near the interface between the
なお、前記屈折率差とは、コア部１４の最大の屈折率（極大値Ｗｍ１、Ｗｍ２）をｎ１とし、クラッド部の屈折率をｎ２としたとき、次式で表わされる。
屈折率差（％）＝｜ｎ１／ｎ２−１｜×１００
The difference in refractive index is expressed by the following equation when the maximum refractive index (maximum values Wm1, Wm2) of the
Refractive index difference (%) = | n 1 / n 2 −1 | × 100
また、図１に示す構成では、コア部１４は平面視で直線状に形成されているが、途中で湾曲、分岐等していてもよく、その形状は任意である。
Moreover, in the structure shown in FIG. 1, although the
また、図１に示すコア部１４は、その横断面形状が正方形または長方形のような四角形（矩形）をなしているが、この形状は特に限定されず、例えば、真円、楕円形、長円形等の円形、三角形、五角形、六角形等の多角形であってもよい。 1 has a quadrangular shape (rectangular shape) such as a square or a rectangle, but this shape is not particularly limited. For example, a perfect circle, an ellipse, or an oval The shape may be a circle such as a triangle, a triangle, a pentagon, or a polygon such as a hexagon.
コア部１４の幅および高さ（コア層１３の厚さ）は、特に限定されないが、それぞれ、１〜２００μｍ程度であるのが好ましく、５〜１００μｍ程度であるのがより好ましく、２０〜７０μｍ程度であるのがさらに好ましい。 The width and height of the core part 14 (thickness of the core layer 13) are not particularly limited, but each is preferably about 1 to 200 μm, more preferably about 5 to 100 μm, and about 20 to 70 μm. More preferably.
一方、側面クラッド部１５の幅は、コア部１４の幅の０．２〜５倍程度であるのが好ましく、０．３〜３倍程度であるのがより好ましい。
On the other hand, the width of the
以上のように、屈折率分布Ｗは、極大値Ｗｍ１、Ｗｍ２を有し、これらの極大値から離れるにつれて屈折率が連続的に低下する分布を有していることから、このような屈折率分布Ｗを有する光導波路１は、いわゆるステップインデックス型の屈折率分布を有する光導波路に比べ、コア部１４に光を閉じ込める作用がより増強される。このため、光導波路１においては、伝送損失のさらなる低減が図られる。
As described above, the refractive index distribution W has the maximum values Wm1 and Wm2, and has a distribution in which the refractive index continuously decreases as the distance from these maximum values increases. The optical waveguide 1 having W has an enhanced effect of confining light in the
また、コア部１４中を伝搬する信号光は、コア部１４の中でもより中央部に近い領域に集中して伝搬する。このため、光路ごとの伝搬時間には差がほとんどなくなり、伝搬に伴って光信号の波形が変化し難くなる。例えば、信号光にパルス信号が含まれている場合には、パルス信号の鈍り（広がり）を抑制することができる。その結果、光通信の品質をより高めることができる。
Further, the signal light propagating through the
なお、屈折率分布Ｗにおいて屈折率が連続的に変化しているとは、屈折率分布Ｗの曲線が各部で丸みを帯びており、この曲線が微分可能なものであるという状態である。 Note that the refractive index continuously changing in the refractive index distribution W is a state in which the curve of the refractive index distribution W is rounded in each part and the curve is differentiable.
また、屈折率分布Ｗのうち、極大値Ｗｍ１、Ｗｍ２近傍の屈折率分布は、左右対称であるのが好ましい。これにより、各コア部１４では、信号光がコア部１４の幅の中心部に集まる確率が高くなり、相対的に側面クラッド部１５側に漏れ出る確率が低くなる。その結果、コア部１４における伝送損失をより低減させることができる。
Of the refractive index distribution W, the refractive index distribution in the vicinity of the maximum values Wm1 and Wm2 is preferably bilaterally symmetric. Thereby, in each
なお、図２には図示しないものの、必要に応じて、屈折率分布Ｗのうち側面クラッド部１５に対応する位置には、それぞれ、極大値Ｗｍ１、Ｗｍ２より小さい極大値が存在していてもよい。
Although not shown in FIG. 2, if necessary, local maximum values smaller than local maximum values Wm1 and Wm2 may exist at positions corresponding to the
このような極大値Ｗｍ１、Ｗｍ２よりも相対的に小さい極大値は、コア部１４１、１４２のような高い光伝送性は有しないものの、周囲よりも屈折率がやや高くなっているため、わずかな光伝送性を有することとなる。その結果、側面クラッド部１５１、１５２、１５３において、コア部１４１、１４２から漏出した伝送光を閉じ込めることができるようになり、他のコア部への波及を防止することができる。すなわち、側面クラッド部１５に極大値が存在することで、光導波路１は、クロストークを確実に抑制し得るものとなる。
Such maximum values relatively smaller than the maximum values Wm1 and Wm2 do not have a high light transmission property like the
上述したようなコア層１３の構成材料（主材料）は、上記の屈折率差が生じる材料であれば特に限定されないが、具体的には、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂やオキセタン系樹脂のような環状エーテル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ウレタン系樹脂、また、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料等を用いることができる。なお、樹脂材料は、異なる組成のものを組み合わせた複合材料であってもよい。
The constituent material (main material) of the
また、これらの中でも特にノルボルネン系樹脂が好ましい。ノルボルネン系ポリマーは、例えば、開環メタセシス重合（ＲＯＭＰ）、ＲＯＭＰと水素化反応との組み合わせ、ラジカルまたはカチオンによる重合、カチオン性パラジウム重合開始剤を用いた重合、これ以外の重合開始剤（例えば、ニッケルや他の遷移金属の重合開始剤）を用いた重合等、公知のすべての重合方法で得ることができる。 Of these, norbornene resins are particularly preferable. The norbornene-based polymer includes, for example, ring-opening metathesis polymerization (ROMP), combination of ROMP and hydrogenation reaction, polymerization by radical or cation, polymerization using a cationic palladium polymerization initiator, and other polymerization initiators (for example, It can be obtained by all known polymerization methods such as polymerization using nickel or other transition metal polymerization initiators).
クラッド層１１および１２は、それぞれ、コア層１３の下部および上部に位置するクラッド部を構成するものである。
The clad layers 11 and 12 constitute clad portions located at the lower and upper portions of the
クラッド層１１、１２の平均厚さは、コア層１３の平均厚さ（各コア部１４の平均高さ）の０．１〜１．５倍程度であるのが好ましく、０．２〜１．２５倍程度であるのがより好ましく、具体的には、クラッド層１１、１２の平均厚さは、特に限定されないが、それぞれ、通常、１〜２００μｍ程度であるのが好ましく、５〜１００μｍ程度であるのがより好ましく、１０〜６０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、光導波路１が必要以上に大型化（厚膜化）するのを防止しつつ、クラッド部としての機能が好適に発揮される。
The average thickness of the
また、クラッド層１１および１２の構成材料としては、例えば、前述したコア層１３の構成材料と同様の材料を用いることができるが、特にノルボルネン系ポリマーが好ましい。
Further, as the constituent material of the cladding layers 11 and 12, for example, the same material as the constituent material of the
また、コア層１３の構成材料およびクラッド層１１、１２の構成材料を選択する場合、両者の間の屈折率差を考慮して材料を選択すればよい。具体的には、コア部１４とクラッド層１１、１２との境界において光を確実に反射させるため、クラッド層１１、１２の構成材料の屈折率が十分に小さくなるように材料を選択すればよい。これにより、光導波路１の厚さ方向において十分な屈折率差が得られ、各コア部１４からクラッド層１１、１２に光が漏れ出るのを抑制することができる。
Further, when selecting the constituent material of the
なお、光の減衰を抑制する観点からは、コア層１３の構成材料とクラッド層１１、１２の構成材料との密着性（親和性）が高いことも重要である。
From the viewpoint of suppressing light attenuation, it is also important that the adhesiveness (affinity) between the constituent material of the
また、光導波路１には、クラッド層１１の下面に設けられた支持フィルム２およびクラッド層１２の上面に設けられたカバーフィルム３が積層されていてもよい。
The optical waveguide 1 may be laminated with a
このような支持フィルム２およびカバーフィルム３の構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド等の各種樹脂材料等が挙げられる。
Examples of the constituent material of the
また、支持フィルム２およびカバーフィルム３の各平均厚さは、特に限定されないが、５〜２００μｍ程度であるのが好ましく、１０〜１００μｍ程度であるのがより好ましい。
Moreover, although each average thickness of the
なお、支持フィルム２とクラッド層１１との間、および、カバーフィルム３とクラッド層１２との間は、接着または接合されているが、その方法としては、熱圧着、接着剤または粘着剤による接着等が挙げられる。
The
このうち、接着層としては、例えば、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤の他、各種ホットメルト接着剤（ポリエステル系、変性オレフィン系）等が挙げられる。また、特に耐熱性の高いものとして、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリイミドアミドエーテル、ポリエステルイミド、ポリイミドエーテル等の熱可塑性ポリイミド接着剤が好ましく用いられる。 Among these, as an adhesive layer, various hot-melt-adhesives (polyester type | system | group, modified olefin type | system | group) etc. are mentioned other than an acrylic adhesive, a urethane type adhesive agent, a silicone type adhesive agent, for example. Moreover, as a thing with especially high heat resistance, thermoplastic polyimide adhesive agents, such as a polyimide, a polyimide amide, a polyimide amide ether, a polyester imide, a polyimide ether, are used preferably.
また、接着層の平均厚さは、特に限定されないが、１〜１００μｍ程度であるのが好ましく、５〜６０μｍ程度であるのがより好ましい。 Moreover, although the average thickness of an contact bonding layer is not specifically limited, It is preferable that it is about 1-100 micrometers, and it is more preferable that it is about 5-60 micrometers.
＜光導波路の製造方法＞
次に、上述した光導波路１の製造方法の一例について説明する。
<Optical waveguide manufacturing method>
Next, an example of a method for manufacturing the optical waveguide 1 described above will be described.
（第１の製造方法）
まず、光導波路１の第１の製造方法（本発明の光導波路の製造方法の第１実施形態）について説明する。
(First manufacturing method)
First, the 1st manufacturing method (1st Embodiment of the manufacturing method of the optical waveguide of this invention) of the optical waveguide 1 is demonstrated.
図３、４、７〜９は、それぞれ図１に示す光導波路１の第１の製造方法を説明するための図である。なお、以下の説明では、図３、４、７〜９中の上側を「上」、下側を「下」という。 3, 4, and 7 to 9 are views for explaining a first manufacturing method of the optical waveguide 1 shown in FIG. 1. In the following description, the upper side in FIGS. 3, 4, 7 to 9 is referred to as “upper”, and the lower side is referred to as “lower”.
光導波路１の第１の製造方法は、［１］支持基板９５１上にコア層形成用組成物９００を層状に供給して層９１０を得る工程と、［２］層９１０の一部に活性放射線を照射することで屈折率差を生じさせ、光導波路１を得る工程と、を有する。
The first manufacturing method of the optical waveguide 1 includes: [1] a step of supplying the core
以下、各工程について順次説明する。
［１］まず、コア層形成用組成物９００を用意する。
Hereinafter, each process will be described sequentially.
[1] First, a core
コア層形成用組成物９００は、ポリマー９１５と添加剤９２０とを含有するものである。
The core
次いで、支持基板９５１上にコア層形成用組成物９００を塗布して液状被膜を形成する（図３（ａ）参照）。そして、支持基板９５１をレベルテーブルに置いて、液状被膜を平坦化するとともに、溶媒を蒸発（脱溶媒）させる。これにより、図３（ｂ）に示す層９１０を得る（第１の工程）。
Next, the core
支持基板９５１には、例えば、シリコン基板、二酸化ケイ素基板、ガラス基板、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム等が用いられる。
For the
液状被膜を形成するための塗布法としては、例えば、ドクターブレード法、スピンコート法、ディッピング法、テーブルコート法、スプレー法、アプリケーター法、カーテンコート法、ダイコート法等の方法が挙げられる。 Examples of the coating method for forming the liquid film include a doctor blade method, a spin coating method, a dipping method, a table coating method, a spray method, an applicator method, a curtain coating method, and a die coating method.
得られた層９１０中では、ポリマー（マトリックス）９１５が実質的に一様かつランダムに存在し、添加剤９２０は、ポリマー９１５中に実質的に一様かつランダムに分散している。これにより、層９１０中には、添加剤９２０が実質的に一様かつランダムに分散している。
In the resulting
層９１０の平均厚さは、形成すべきコア層１３の厚さに応じて適宜設定され、特に限定されないが、５〜３００μｍ程度であるのが好ましく、１０〜２００μｍ程度であるのがより好ましい。
The average thickness of the
（ポリマー）
ポリマー９１５は、コア層１３のベースポリマーとなるものである。
(polymer)
The
ポリマー９１５には、透明性が十分に高く（無色透明であり）、かつ、後述する活性放射線の照射により化学構造の一部が変化することに起因して屈折率が変化するものが用いられる。化学構造の変化とは、例えば、化学構造の一部が切断されること、化学構造中の分子配置（原子配置）が変わること等が挙げられる。ここでは、特に化学構造の一部が切断されて屈折率が低下する場合について説明する。
As the
このようなポリマー９１５としては、例えば、ノルボルネン系樹脂やベンゾシクロブテン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂やオキセタン系樹脂のような環状エーテル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ウレタン系樹脂等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて（ポリマーアロイ、ポリマーブレンド（混合物）、共重合体など）用いることができる。
Examples of such a
これらの中でも、特に、環状オレフィン系樹脂を主とするものが好ましい。ポリマー９１５として環状オレフィン系樹脂を用いることにより、優れた光伝送性能や耐熱性を有する光導波路１を得ることができる。
Among these, those mainly composed of cyclic olefin resins are preferable. By using a cyclic olefin resin as the
環状オレフィン系樹脂は、無置換のものであってもよいし、水素が他の基により置換されたものであってもよい。 The cyclic olefin-based resin may be unsubstituted or may have hydrogen substituted with other groups.
環状オレフィン系樹脂としては、例えばノルボルネン系樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂等が挙げられる。 Examples of the cyclic olefin resins include norbornene resins and benzocyclobutene resins.
中でも、耐熱性、透明性等の観点からノルボルネン系樹脂を使用することが好ましい。また、ノルボルネン系樹脂は、高い疎水性を有するため、吸水による寸法変化等を生じ難い光導波路１を得ることができる。 Among these, it is preferable to use a norbornene-based resin from the viewpoints of heat resistance and transparency. Moreover, since norbornene-type resin has high hydrophobicity, the optical waveguide 1 which cannot produce the dimensional change by water absorption etc. easily can be obtained.
ノルボルネン系樹脂としては、単独の繰り返し単位を有するもの（ホモポリマー）、２つ以上のノルボルネン系繰り返し単位を有するもの（コポリマー）のいずれであってもよい。 The norbornene-based resin may be either one having a single repeating unit (homopolymer) or one having two or more norbornene-based repeating units (copolymer).
このようなノルボルネン系樹脂としては、例えば、
（１）ノルボルネン型モノマーを付加（共）重合して得られるノルボルネン型モノマーの付加（共）重合体、
（２）ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との付加共重合体、
（３）ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、および必要に応じて他のモノマーとの付加共重合体のような付加重合体、
（４）ノルボルネン型モノマーの開環（共）重合体、および必要に応じて該（共）重合体を水素添加した樹脂、
（５）ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との開環（共）重合体、および必要に応じて該（共）重合体を水素添加した樹脂、
（６）ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、または他のモノマーとの開環共重合体、および必要に応じて該共重合体を水素添加したポリマーのような開環重合体が挙げられる。これらの重合体としては、ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体等が挙げられる。
As such a norbornene-based resin, for example,
(1) addition (co) polymer of norbornene type monomer obtained by addition (co) polymerization of norbornene type monomer,
(2) an addition copolymer of a norbornene monomer and ethylene or α-olefins,
(3) an addition polymer such as an addition copolymer of a norbornene-type monomer and a non-conjugated diene and, if necessary, another monomer;
(4) a ring-opening (co) polymer of a norbornene-type monomer, and a resin obtained by hydrogenating the (co) polymer if necessary,
(5) a ring-opening (co) polymer of a norbornene-type monomer and ethylene or α-olefins, and a resin obtained by hydrogenating the (co) polymer if necessary,
(6) Ring-opening copolymers such as norbornene-type monomers and non-conjugated dienes, or other monomers, and polymers obtained by hydrogenating the copolymer as necessary. Examples of these polymers include random copolymers, block copolymers, and alternating copolymers.
これらのノルボルネン系樹脂は、例えば、開環メタセシス重合（ＲＯＭＰ）、ＲＯＭＰと水素化反応との組み合わせ、ラジカルまたはカチオンによる重合、カチオン性パラジウム重合開始剤を用いた重合、これ以外の重合開始剤（例えば、ニッケルや他の遷移金属の重合開始剤）を用いた重合等、公知のすべての重合方法で得ることができる。 These norbornene resins include, for example, ring-opening metathesis polymerization (ROMP), combination of ROMP and hydrogenation reaction, polymerization by radical or cation, polymerization using cationic palladium polymerization initiator, other polymerization initiators ( For example, it can be obtained by any known polymerization method such as polymerization using a polymerization initiator of nickel or another transition metal).
これらの中でも、ノルボルネン系樹脂としては、下記構造式Ｂで表される少なくとも１個の繰り返し単位を有するもの、すなわち、付加（共）重合体が好ましい。付加（共）重合体は、透明性、耐熱性および可撓性に富むことから、例えば光導波路１を形成した後、これに電気部品等を半田を介して実装することがあるが、このような場合においても光導波路１に、高い耐熱性、すなわち、耐リフロー性を付与することができるためである。 Among these, the norbornene-based resin is preferably an addition (co) polymer having at least one repeating unit represented by the following structural formula B. Since the addition (co) polymer is rich in transparency, heat resistance, and flexibility, for example, after the optical waveguide 1 is formed, an electrical component or the like may be mounted on the optical waveguide 1 via solder. This is because even in such a case, high heat resistance, that is, reflow resistance can be imparted to the optical waveguide 1.
かかるノルボルネン系ポリマーは、例えば、ノルボルネン系モノマーを用いることにより好適に合成される。 Such a norbornene-based polymer is suitably synthesized by using, for example, a norbornene-based monomer.
また、光導波路１を各種製品に組み込んだ際には、例えば、８０℃程度の環境下で製品が使用される場合がある。このような場合においても、耐熱性を確保するという観点から、付加（共）重合体が好ましい。 Further, when the optical waveguide 1 is incorporated into various products, the product may be used in an environment of about 80 ° C., for example. Even in such a case, an addition (co) polymer is preferable from the viewpoint of ensuring heat resistance.
中でも、ノルボルネン系樹脂は、後述する離脱性基を含むノルボルネンの繰り返し単位を含むとともに、重合性基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位や、アリール基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。 Among them, the norbornene-based resin includes a norbornene repeating unit containing a leaving group described later, a norbornene repeating unit having a substituent containing a polymerizable group, and a norbornene repeating unit having a substituent containing an aryl group. The inclusion is preferred.
重合性基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位としては、エポキシ基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位、（メタ）アクリル基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位、および、アルコキシシリル基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位のうちの少なくとも１種が好適である。これらの重合性基は、各種重合性基の中でも、反応性が高いことから好ましい。 As the repeating unit of norbornene having a substituent containing a polymerizable group, the repeating unit of norbornene having a substituent containing an epoxy group, the repeating unit of norbornene having a substituent containing a (meth) acryl group, and an alkoxysilyl group At least one of the repeating units of norbornene having a substituent containing is preferable. These polymerizable groups are preferable because of their high reactivity among various polymerizable groups.
また、このような重合性基を含むノルボルネンの繰り返し単位を、２種以上含むものを用いれば、可撓性と耐熱性の両立を図ることができる。 Moreover, if the thing containing 2 or more types of norbornene repeating units containing such a polymeric group is used, both flexibility and heat resistance can be achieved.
一方、アリール基を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位を含むことにより、アリール基に由来する極めて高い疎水性によって、吸水による寸法変化等をより確実に防止することができる。 On the other hand, by including a norbornene repeating unit having a substituent containing an aryl group, dimensional change due to water absorption can be more reliably prevented by the extremely high hydrophobicity derived from the aryl group.
さらに、ノルボルネン系樹脂は、アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。なお、アルキル基は、直鎖状または分岐状のいずれであってもよい。 Further, the norbornene-based resin preferably includes an alkylnorbornene repeating unit. The alkyl group may be linear or branched.
アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むことにより、ノルボルネン系樹脂は、柔軟性が高くなるため、高いフレキシビリティ（可撓性）を付与することができる。 By including the repeating unit of alkyl norbornene, the norbornene-based resin has high flexibility, and thus can provide high flexibility (flexibility).
また、アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むノルボルネン系樹脂は、特定の波長領域（特に、８５０ｎｍ付近の波長領域）の光に対する透過率が優れることからも好ましい。 A norbornene-based resin containing an alkylnorbornene repeating unit is also preferable because of its excellent transmittance with respect to light in a specific wavelength region (particularly, a wavelength region near 850 nm).
上記のようなノルボルネンの繰り返し単位を含むノルボルネン系樹脂の具体例としては、ヘキシルノルボルネンのホモポリマー、フェニルエチルノルボルネンのホモポリマー、ベンジルノルボルネンのホモポリマー、ヘキシルノルボルネンとフェニルエチルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとベンジルノルボルネンとのコポリマー等が挙げられる。 Specific examples of the norbornene-based resin including the norbornene repeating unit as described above include hexyl norbornene homopolymer, phenylethyl norbornene homopolymer, benzyl norbornene homopolymer, hexyl norbornene and phenylethyl norbornene copolymer, hexyl norbornene. And a copolymer of benzylnorbornene and the like.
このうち、アルキルノルボルネンを含むノルボルネンの繰り返し単位としては、以下の式（１）〜（４）、（８）〜（１０）で表されるものが好適である。 Among these, as the repeating unit of norbornene including alkyl norbornene, those represented by the following formulas (1) to (4) and (8) to (10) are preferable.
式（１）の繰り返し単位を含むノルボルネン系樹脂は、以下のようにして製造することができる。 The norbornene resin containing the repeating unit of the formula (1) can be produced as follows.
Ｒ１を有するノルボルネンと、側鎖にエポキシ基を有するノルボルネンとをトルエンに溶かし、Ｎｉ化合物（Ａ）を触媒として用いて溶液重合させることで（１）を得る。 (1) is obtained by dissolving norbornene having R 1 and norbornene having an epoxy group in the side chain in toluene and solution polymerization using Ni compound (A) as a catalyst.
なお、側鎖にエポキシ基を有するノルボルネンの製造方法は、たとえば、（i）（ii）の通りである。 In addition, the manufacturing method of norbornene which has an epoxy group in a side chain is as (i) (ii), for example.
（i）ノルボルネンメタノール（ＮＢ−ＣＨ２−ＯＨ）の合成
ＤＣＰＤ（ジシクロペンタジエン）のクラッキングにより生成したＣＰＤ（シクロペンタジエン）とαオレフィン（ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＨ２−ＯＨ）を高温高圧下で反応させる。
(I) Synthesis of norbornene methanol (NB—CH 2 —OH) CPD (cyclopentadiene) and α-olefin (CH 2 ═CH—CH 2 —OH) produced by cracking of DCPD (dicyclopentadiene) are heated under high temperature and high pressure. React.
（ii）エポキシノルボルネンの合成
ノルボルネンメタノールとエピクロルヒドリンとの反応により生成する。
(Ii) Synthesis of epoxy norbornene It is formed by the reaction of norbornene methanol and epichlorohydrin.
なお、式（１）において、ｂが２または３の場合には、エピクロルヒドリンのメチレン基がエチレン基、プロピレン基等になったものを使用する。 In formula (1), when b is 2 or 3, epichlorohydrin in which the methylene group is an ethylene group, a propylene group or the like is used.
式（１）で表される繰り返し単位を含むノルボルネン系樹脂の中でも、可撓性と耐熱性の両立を図ることが可能との観点から、特に、Ｒ１が炭素数４〜１０のアルキル基であり、ａおよびｂがそれぞれ１である化合物、例えば、ブチルノルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとメチルグリシジルエーテルノルボルネンとのコポリマー等が好ましい。 Among the norbornene-based resins containing the repeating unit represented by the formula (1), particularly, R 1 is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms from the viewpoint of achieving both flexibility and heat resistance. And a compound in which a and b are each 1, for example, a copolymer of butyl norbornene and methyl glycidyl ether norbornene, a copolymer of hexyl norbornene and methyl glycidyl ether norbornene, a copolymer of decyl norbornene and methyl glycidyl ether norbornene, and the like.
式（２）の繰り返し単位を含むノルボルネン系樹脂は、Ｒ2を有するノルボルネンと、側鎖にアクリルおよびメタクリル基を有するノルボルネンとをトルエンに溶かし、上述したＮｉ化合物（Ａ）を触媒に用いて溶液重合させることで得ることができる。 A norbornene-based resin containing a repeating unit of the formula (2) is prepared by dissolving norbornene having R 2 and norbornene having an acrylic and methacrylic group in the side chain in toluene, and using the Ni compound (A) described above as a catalyst. It can be obtained by polymerization.
なお、式（２）で表される繰り返し単位を含むノルボルネン系樹脂の中でも、可撓性と耐熱性との両立の観点から、特に、Ｒ２が炭素数４〜１０のアルキル基であり、ｃが１である化合物、例えば、ブチルノルボルネンとアクリル酸２−（５−ノルボルネニル）メチルとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとアクリル酸２−（５−ノルボルネニル）メチルとのコポリマー、デシルノルボルネンとアクリル酸２−（５−ノルボルネニル）メチルとのコポリマー等が好ましい。 Among the norbornene-based resins containing the repeating unit represented by the formula (2), in particular, R 2 is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms from the viewpoint of achieving both flexibility and heat resistance, and c Are compounds such as butyl norbornene and 2- (5-norbornenyl) methyl acrylate copolymer, hexyl norbornene and 2- (5-norbornenyl) methyl acrylate copolymer, decyl norbornene and 2- (acrylic acid 2- ( Copolymers with 5-norbornenyl) methyl are preferred.
式（３）の繰り返し単位を含む樹脂は、Ｒ４を有するノルボルネンと、側鎖にアルコキシシリル基を有するノルボルネンとをトルエンに溶かし、上述したＮｉ化合物（Ａ）を触媒に用いて溶液重合させることで得ることができる。 The resin containing the repeating unit of the formula (3) is obtained by dissolving norbornene having R 4 and norbornene having an alkoxysilyl group in the side chain in toluene, and performing solution polymerization using the above-described Ni compound (A) as a catalyst. Can be obtained at
なお、式（３）で表されるノルボルネン系ポリマーの中でも、特に、Ｒ４が炭素数４〜１０のアルキル基であり、ｄが１または２、Ｘ３がメチル基またはエチル基である化合物、例えば、ブチルノルボルネンとノルボルネニルエチルトリメトキシシランとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとノルボルネニルエチルトリメトキシシランとのコポリマー、デシルノルボルネンとノルボルネニルエチルトリメトキシシランとのコポリマー、ブチルノルボルネンとトリエトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとトリエトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとトリエトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、ブチルノルボルネンとトリメトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとトリメトキシシリルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとトリメトキシシリルノルボルネンとのコポリマー等が好ましい。 Among the norbornene-based polymers represented by the formula (3), in particular, a compound in which R 4 is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, d is 1 or 2, and X 3 is a methyl group or an ethyl group, For example, a copolymer of butylnorbornene and norbornenylethyltrimethoxysilane, a copolymer of hexylnorbornene and norbornenylethyltrimethoxysilane, a copolymer of decylnorbornene and norbornenylethyltrimethoxysilane, butylnorbornene and triethoxysilyl Copolymer of norbornene, copolymer of hexyl norbornene and triethoxysilyl norbornene, copolymer of decyl norbornene and triethoxysilyl norbornene, copolymer of butyl norbornene and trimethoxysilyl norbornene, hex Copolymer of norbornene and trimethoxysilyl norbornene, copolymers, etc. of decyl norbornene and trimethoxysilyl norbornene are preferred.
式（４）の繰り返し単位を含む樹脂は、Ｒ5を有するノルボルネンと、側鎖にＡ1およびＡ2を有するノルボルネンとをトルエンに溶かし、Ｎｉ化合物（Ａ）を触媒に用いて溶液重合させることで得ることができる。 The resin containing the repeating unit of the formula (4) is obtained by dissolving norbornene having R 5 and norbornene having A 1 and A 2 in the side chain in toluene, and performing solution polymerization using Ni compound (A) as a catalyst. Can be obtained at
なお、式（４）で表される繰り返し単位を含むノルボルネン系樹脂としては、例えば、ブチルノルボルネン、ヘキシルノルボルネンまたはデシルノルボルネンのいずれかと、アクリル酸２−（５−ノルボルネニル）メチルと、ノルボルネニルエチルトリメトキシシラン、トリエトキシシリルノルボルネンまたはトリメトキシシリルノルボルネンのいずれかとのターポリマー、ブチルノルボルネン、ヘキシルノルボルネンまたはデシルノルボルネンのいずれかと、アクリル酸２−（５−ノルボルネニル）メチルと、メチルグリシジルエーテルノルボルネンとのターポリマー、ブチルノルボルネン、ヘキシルノルボルネンまたはデシルノルボルネンのいずれかと、メチルグリシジルエーテルノルボルネン、ノルボルネニルエチルトリメトキシシラン、トリエトキシシリルノルボルネンまたはトリメトキシシリルノルボルネンのいずれかとのターポリマー等が挙げられる。 In addition, as norbornene-type resin containing the repeating unit represented by Formula (4), for example, any of butyl norbornene, hexyl norbornene, or decyl norbornene, 2- (5-norbornenyl) methyl acrylate, and norbornenyl ethyl A terpolymer with either trimethoxysilane, triethoxysilyl norbornene or trimethoxysilyl norbornene, any of butyl norbornene, hexyl norbornene or decyl norbornene, 2- (5-norbornenyl) methyl acrylate, and methyl glycidyl ether norbornene Terpolymer, butyl norbornene, hexyl norbornene or decyl norbornene, methyl glycidyl ether norbornene, norbornenyl ethyl trimethoxysilane , Terpolymers, etc. and either triethoxysilyl norbornene or trimethoxysilyl norbornene.
式（８）の繰り返し単位を含む樹脂は、Ｒ７を有するノルボルネンと、側鎖に−（ＣＨ２）ｉ−Ｘ１−Ｘ２（Ｒ８）３−ｊ（Ａｒ）ｊを含むノルボルネンとをトルエンに溶かし、Ｎｉ化合物を触媒に用いて溶液重合させることで得ることができる。 The resin containing the repeating unit of the formula (8) includes norbornene having R 7 and norbornene containing — (CH 2 ) i —X 1 —X 2 (R 8 ) 3 -j (Ar) j in the side chain. It can be obtained by dissolving in toluene and solution polymerization using a Ni compound as a catalyst.
なお、式（８）で表される繰り返し単位を含むノルボルネン系樹脂の中でも、Ｘ１が酸素原子、Ｘ２がシリコン原子、Ａｒがフェニル基であるものが好ましい。 Of the norbornene resins containing the repeating unit represented by the formula (8), those in which X 1 is an oxygen atom, X 2 is a silicon atom, and Ar is a phenyl group are preferable.
さらには、可撓性、耐熱性および屈折率制御の観点から特に、Ｒ７が炭素数４〜１０のアルキル基であり、Ｘ１が酸素原子、Ｘ２がシリコン原子、Ａｒがフェニル基、Ｒ８がメチル基、ｉが１、ｊが２である化合物、例えば、ブチルノルボルネンとジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランとのコポリマー、デシルノルボルネンとジフェニルメチルノルボルネンメトキシシランとのコポリマー等が好ましい。
具体的には、以下のようなノルボルネン系樹脂を使用することが好ましい。
Further, particularly from the viewpoint of flexibility, heat resistance and refractive index control, R 7 is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, X 1 is an oxygen atom, X 2 is a silicon atom, Ar is a phenyl group, R Compounds in which 8 is a methyl group, i is 1 and j is 2, for example, a copolymer of butylnorbornene and diphenylmethylnorbornenemethoxysilane, a copolymer of hexylnorbornene and diphenylmethylnorbornenemethoxysilane, decylnorbornene and diphenylmethylnorbornenemethoxysilane And a copolymer thereof are preferred.
Specifically, it is preferable to use the following norbornene resin.
また、可撓性と耐熱性および屈折率制御の観点から、式（８）において、Ｒ７が炭素数４〜１０のアルキル基であり、Ｘ１がメチレン基、Ｘ２が炭素原子、Ａｒがフェニル基、Ｒ８が水素原子、ｉが０、ｊが１である化合物、例えば、ブチルノルボルネンとフェニルエチルノルボルネンとのコポリマー、ヘキシルノルボルネンとフェニルエチルノルボルネンとのコポリマー、デシルノルボルネンとフェニルエチルノルボルネンとのコポリマー等であってもよい。
さらに、ノルボルネン系樹脂として、次のようなものを使用してもよい。
From the viewpoint of flexibility, heat resistance, and refractive index control, in Formula (8), R 7 is an alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, X 1 is a methylene group, X 2 is a carbon atom, and Ar is A compound having a phenyl group, R 8 is a hydrogen atom, i is 0, and j is 1, for example, a copolymer of butylnorbornene and phenylethylnorbornene, a copolymer of hexylnorbornene and phenylethylnorbornene, a decylnorbornene and phenylethylnorbornene It may be a copolymer or the like.
Further, the following may be used as the norbornene resin.
また、ｐ１／ｑ１〜ｐ３／ｑ３、ｐ５／ｑ５、ｐ６／ｑ６またはｐ４／（ｑ４＋ｒ）は、２０以下であればよいが、１５以下であるのが好ましく、０．１〜１０程度がより好ましい。これにより、複数種のノルボルネンの繰り返し単位を含む効果が如何なく発揮される。
Further, p 1 / q 1 ~p 3 /
一方、ポリマー９１５は、前述したようにアクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリシラン、ポリウレタン等であってもよい。
On the other hand, the
このうち、アクリル系樹脂およびメタクリル系樹脂としては、例えば、ポリ（メチルアクリレート）、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（エポキシアクリレート）、ポリ（エポキシメタクリレート）、ポリ（アミノアクリレート）、ポリ（アミノメタクリレート）、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ（イソシアナートアクリレート）、ポリ（イソシアナートメタクリレート）、ポリ（シアナートアクリレート）、ポリ（シアナートメタクリレート）、ポリ（チオエポキシアクリレート）、ポリ（チオエポキシメタクリレート）、ポリ（アリルアクリレート）、ポリ（アリルメタクリレート）、アクリレート・エポキシアクリレート共重合体（メチルメタクリレートとグリシジルメタクリレートの共重合体）、スチレン・エポキシアクリレート共重合体等が挙げられ、これらの１種または２種以上の複合材料が用いられる。 Among these, examples of acrylic resins and methacrylic resins include poly (methyl acrylate), poly (methyl methacrylate), poly (epoxy acrylate), poly (epoxy methacrylate), poly (amino acrylate), and poly (amino methacrylate). , Polyacrylic acid, polymethacrylic acid, poly (isocyanate acrylate), poly (isocyanate methacrylate), poly (cyanate acrylate), poly (cyanate methacrylate), poly (thioepoxy acrylate), poly (thioepoxy methacrylate) , Poly (allyl acrylate), poly (allyl methacrylate), acrylate / epoxy acrylate copolymer (copolymer of methyl methacrylate and glycidyl methacrylate), styrene / epoxy Acrylate copolymer and the like, these one or more composite material is used.
また、エポキシ系樹脂としては、例えば、脂環式エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格を有するジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、脂肪族系エポキシ樹脂およびトリグリシジルイソシアヌレート等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上の複合材料が用いられる。 Examples of the epoxy resin include alicyclic epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin having a biphenyl skeleton, naphthalene ring-containing epoxy resin, Dicyclopentadiene type epoxy resin having cyclopentadiene skeleton, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, triphenylmethane type epoxy resin, triphenylmethane type epoxy resin, aliphatic epoxy resin, triglycidyl isocyanurate, etc. Of these, one or more of these composite materials are used.
また、ポリイミドとしては、ポリイミド樹脂前駆体であるポリアミド酸を閉環し、硬化（イミド化）させることにより得られる樹脂であれば、特に限定されない。 Further, the polyimide is not particularly limited as long as it is a resin obtained by ring-closing and curing (imidizing) a polyamic acid which is a polyimide resin precursor.
ポリアミド酸としては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド中、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを等モル比にて反応させることにより、溶液として得ることができる。 As the polyamic acid, for example, it can be obtained as a solution by reacting tetracarboxylic dianhydride and diamine in an equimolar ratio in N, N-dimethylacetamide.
このうち、テトラカルボン酸二無水物としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，２−ビス（２，３−ジカルボキシフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン酸二無水物等が挙げられる。 Among these, examples of the tetracarboxylic dianhydride include pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis (2,3-di Carboxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) -1,1,1,3,3,3- Hexafluoropropane dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) And sulfonic acid dianhydrides.
一方、ジアミンとしては、例えば、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、２，２−ビス（４−アミノフェノキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−アミノフェノキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、２，４−ジアミノトルエン、２，６−ジアミノトルエン、ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−２，２−ジメチルビフェニル、２，２−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル等が挙げられる。 On the other hand, examples of the diamine include m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, and 3,3'-diaminodiphenyl. Sulfone, 2,2-bis (4-aminophenoxyphenyl) propane, 2,2-bis (4-aminophenoxyphenyl) hexafluoropropane, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 2,4-diaminotoluene, 2,6-diaminotoluene, diaminodiphenylmethane, 4,4′-diamino-2,2-dimethylbiphenyl, 2,2-bis (trifluoromethyl)- 4,4′-diaminobiphenyl and the like can be mentioned.
また、シリコーン系樹脂としては、例えば、シリコーンゴム、シリコーンエラストマー等が挙げられる。これらのシリコーン系樹脂は、シリコーンゴムモノマーまたはオリゴマーと硬化剤とを反応させることにより得られるものである。 Examples of the silicone resin include silicone rubber and silicone elastomer. These silicone resins are obtained by reacting a silicone rubber monomer or oligomer with a curing agent.
シリコーンゴムモノマーまたはオリゴマーとしては、例えば、メチルシロキサン基、エチルシロキサン基、フェニルシロキサン基を含むものが挙げられる。 Examples of the silicone rubber monomer or oligomer include those containing a methylsiloxane group, an ethylsiloxane group, or a phenylsiloxane group.
シリコーンゴムモノマーまたはオリゴマーとしては、光反応性を付与するため、例えば、エポキシ基、ビニルエーテル基、アクリル基等の官能基を導入してなるものが好ましく用いられる。 As the silicone rubber monomer or oligomer, for example, those obtained by introducing a functional group such as an epoxy group, a vinyl ether group or an acrylic group are preferably used in order to impart photoreactivity.
また、フッ素系樹脂としては、例えば、含フッ素脂肪族環構造を有するモノマーから得られる重合体、２つ以上の重合性不飽和結合を有する含フッ素モノマーを環化重合して得られる重合体、含フッ素系モノマーとラジカル重合性単量体とを共重合して得られる重合体等が挙げられる。 In addition, as the fluorine-based resin, for example, a polymer obtained from a monomer having a fluorine-containing aliphatic ring structure, a polymer obtained by cyclopolymerizing a fluorine-containing monomer having two or more polymerizable unsaturated bonds, Examples thereof include a polymer obtained by copolymerizing a fluorine-containing monomer and a radical polymerizable monomer.
含フッ素脂肪族環構造としては、例えば、ペルフルオロ（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール）、ペルフルオロ（４−メチル−１，３−ジオキソール）、ペルフルオロ（４−メトキシ−１，３−ジオキソール）等が挙げられる。 Examples of the fluorinated aliphatic ring structure include perfluoro (2,2-dimethyl-1,3-dioxole), perfluoro (4-methyl-1,3-dioxole), and perfluoro (4-methoxy-1,3-dioxole). ) And the like.
含フッ素モノマーとしては、例えば、ペルフルオロ（アリルビニルエーテル）、ペルフルオロ（ブテニルビニルエーテル）等が挙げられる。 Examples of the fluorine-containing monomer include perfluoro (allyl vinyl ether) and perfluoro (butenyl vinyl ether).
ラジカル重合性モノマーとしては、例えば、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ペルフルオロ（メチルビニルエーテル）等が挙げられる。 Examples of the radical polymerizable monomer include tetrafluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, perfluoro (methyl vinyl ether) and the like.
また、ポリシランとしては、主鎖がＳｉ原子のみからなる高分子であれば、いかなるものも用いられる。主鎖は、直鎖型であってもよく分岐型であってもよい。そして、ポリシラン中のＳｉ原子には、Ｓｉ原子以外に、水素原子、炭化水素基、アルコキシ基等の有機置換基が結合している。 Any polysilane may be used as long as the main chain is a polymer composed only of Si atoms. The main chain may be linear or branched. In addition to Si atoms, organic substituents such as hydrogen atoms, hydrocarbon groups, and alkoxy groups are bonded to Si atoms in the polysilane.
このうち、炭化水素基としては、例えば、ハロゲンで置換されていてもよい炭素数１〜１０の脂肪族炭化水素基、炭素数６〜１４の芳香族炭化水素基等が挙げられる。 Among these, examples of the hydrocarbon group include an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a halogen, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms, and the like.
脂肪族炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、トリフルオロプロピル基、ノナフルオロヘキシル基のような鎖状炭化水素基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基のような脂環式炭化水素基等が挙げられる。 Specific examples of the aliphatic hydrocarbon group include a chain hydrocarbon group such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, hexyl group, octyl group, decyl group, trifluoropropyl group, and nonafluorohexyl group, Examples thereof include alicyclic hydrocarbon groups such as a cyclohexyl group and a methylcyclohexyl group.
芳香族炭化水素基の具体例としては、フェニル基、ｐ−トリル基、ビフェニル基、アントラシル基等が挙げられる。 Specific examples of the aromatic hydrocarbon group include a phenyl group, a p-tolyl group, a biphenyl group, and an anthracyl group.
アルコキシ基としては、炭素数１〜８のものが挙げられ、具体的には、メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基、オクチルオキシ基等が挙げられる。 As an alkoxy group, a C1-C8 thing is mentioned, Specifically, a methoxy group, an ethoxy group, a phenoxy group, an octyloxy group etc. are mentioned.
また、ポリウレタンとしては、主鎖にウレタン結合（−Ｏ−ＣＯ−ＮＨ−）を含む高分子であれば、いかなるものも用いられる。また、主鎖にウレタン結合とウレア結合（−ＮＨ−ＣＯ−ＮＨ−、−ＮＨ−ＣＯ−Ｎ＝、または、−ＮＨ−ＣＯ−Ｎ＜）とを含むウレタン−ウレア共重合体等であってもよい。 As the polyurethane, any polymer may be used as long as it is a polymer containing a urethane bond (—O—CO—NH—) in the main chain. And a urethane-urea copolymer containing a urethane bond and a urea bond (—NH—CO—NH—, —NH—CO—N═, or —NH—CO—N <) in the main chain, etc. Also good.
なお、組成によらず、比較的高い屈折率を有するポリマー９１５を得るためには、分子構造中に、芳香族環（芳香族基）、窒素原子、臭素原子や塩素原子を有するモノマーを一般的に選択して、ポリマー９１５が合成（重合）される。一方、比較的低い屈折率を有するポリマー９１５を得るためには、分子構造中に、アルキル基、フッ素原子やエーテル構造（エーテル基）を有するモノマーを一般的に選択して、ポリマー９１５が合成（重合）される。
In order to obtain a
比較的高い屈折率を有するノルボルネン系樹脂としては、アラルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。かかるノルボルネン系樹脂は、特に高い屈折率を有する。 As the norbornene-based resin having a relatively high refractive index, a resin containing a repeating unit of aralkylnorbornene is preferable. Such norbornene-based resins have a particularly high refractive index.
アラルキルノルボルネンの繰り返し単位が有するアラルキル基（アリールアルキル基）としては、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、フェニルブチル基、ナフチルエチル基、ナフチルプロピル基、フルオレニルエチル基、フルオレニルプロピル基等が挙げられるが、ベンジル基やフェニルエチル基が特に好ましい。かかる繰り返し単位を有するノルボルネン系樹脂は、極めて高い屈折率を有するものであることから好ましい。 Examples of the aralkyl group (arylalkyl group) of the aralkylnorbornene repeating unit include benzyl group, phenylethyl group, phenylpropyl group, phenylbutyl group, naphthylethyl group, naphthylpropyl group, fluorenylethyl group, fluorene group, and the like. Examples thereof include a nylpropyl group, and a benzyl group and a phenylethyl group are particularly preferable. A norbornene-based resin having such a repeating unit is preferable because it has a very high refractive index.
また、以上のようなポリマー９１５は、前述したように、活性放射線の照射により化学構造の一部が切断され、これにより屈折率が変化し得るものである。
In addition, as described above, the
具体的には、ポリマー９１５は、主鎖と、主鎖から分岐し、活性放射線の照射により、その分子構造の少なくとも一部が主鎖から離脱し得る離脱性基（離脱性ペンダントグループ）と、を有している。すなわち、ポリマー９１５は、離脱性基を含む繰り返し単位を有している。離脱性基の離脱によりポリマー９１５の屈折率が低下するため、ポリマー９１５では、活性放射線の照射の有無によって屈折率差を形成することができる。なお、化学構造の変化の種類によっては、屈折率が上昇する場合もある。
Specifically, the
このような離脱性基を有するポリマー９１５としては、例えば、分子構造中に、−Ｏ−構造、−Ｓｉ−アリール構造および−Ｏ−Ｓｉ−構造のうちの少なくとも１つを有するものが挙げられる。かかる構造は、カチオンの作用により比較的容易に離脱し、離脱性基となり得る。
Examples of the
このうち、離脱により樹脂の屈折率に低下を生じさせる離脱性基としては、−Ｓｉ−ジフェニル構造および−Ｏ−Ｓｉ−ジフェニル構造の少なくとも一方が好ましい。 Among these, as the leaving group that causes a decrease in the refractive index of the resin by leaving, at least one of the -Si-diphenyl structure and the -O-Si-diphenyl structure is preferable.
ここで、側鎖に離脱性基を有するポリマー９１５としては、例えばシクロヘキセン、シクロオクテン等の単環体モノマーの重合体、ノルボルネン、ノルボルナジエン、ジシクロペンタジエン、ジヒドロジシクロペンタジエン、テトラシクロドデセン、トリシクロペンタジエン、ジヒドロトリシクロペンタジエン、テトラシクロペンタジエン、ジヒドロテトラシクロペンタジエン等の多環体モノマーの重合体等の環状オレフィン系樹脂が挙げられる。これらの中でも多環体モノマーの重合体の中から選ばれる１種以上の環状オレフィン系樹脂が好ましく用いられる。これにより、樹脂の耐熱性を向上することができる。
Here, examples of the
なお、ポリマー９１５は、離脱性基を含む繰り返し単位（第１の繰り返し単位）を含んでいれば、それ以外にいかなる繰り返し単位（第２の繰り返し単位）を含んでいてもよく、第１の繰り返し単位と第２の繰り返し単位との組み合わせ、第１の繰り返し単位同士の組み合わせ、第２の繰り返し単位同士の組み合わせは限定されない。
The
また、重合形態としては、ランダム重合、ブロック重合等の公知の形態を適用することができる。例えばノルボルネン型モノマーの重合の具体例としては、ノルボルネン型モノマーの（共）重合体、ノルボルネン型モノマーとα−オレフィン類などの共重合可能な他のモノマーとの共重合体、およびこれらの共重合体の水素添加物等が具体例に該当する。これら環状オレフィン系樹脂は、公知の重合法により製造することが可能であり、その重合方法には付加重合法と開環重合法とがあり、前述の中でも付加重合法で得られる環状オレフィン系樹脂（特にノルボルネン系樹脂）が好ましい（すなわち、ノルボルネン系化合物の付加重合体）。これにより、透明性、耐熱性および可撓性に優れる。 Moreover, well-known forms, such as random polymerization and block polymerization, can be applied as the polymerization form. For example, specific examples of polymerization of norbornene type monomers include (co) polymers of norbornene type monomers, copolymers of norbornene type monomers and other copolymerizable monomers such as α-olefins, A combined hydrogenated product corresponds to a specific example. These cyclic olefin resins can be produced by a known polymerization method. The polymerization methods include an addition polymerization method and a ring-opening polymerization method, and among them, the cyclic olefin resin obtained by the addition polymerization method. (In particular, norbornene-based resins) are preferable (that is, addition polymers of norbornene-based compounds). Thereby, it is excellent in transparency, heat resistance, and flexibility.
さらに、側鎖に離脱性基を有するノルボルネン系樹脂としては、例えば、式（８）で表されるノルボルネン系樹脂の中で、Ｘ１が酸素原子、Ｘ２がシリコン原子、Ａｒがフェニル基であるものが挙げられる。 Further, as the norbornene resin having a leaving group in the side chain, for example, in the norbornene resin represented by the formula (8), X 1 is an oxygen atom, X 2 is a silicon atom, and Ar is a phenyl group. Some are listed.
また、式（３）においては、アルコキシシリル基のＳｉ−Ｏ−Ｘ３の部分で脱離する場合がある。 In the formula (3), there are cases where the Si—O—X 3 part of the alkoxysilyl group is eliminated.
また、例えば、式（９）のノルボルネン系樹脂を使用した場合、光酸発生剤（ＰＡＧと表記）から発生した酸により、以下のように反応が進むと推測される。なお、ここでは、離脱性基の部分のみを示し、また、ｉ＝１の場合で説明している。 For example, when the norbornene-based resin of the formula (9) is used, it is presumed that the reaction proceeds as follows by the acid generated from the photoacid generator (denoted as PAG). Here, only the part of the leaving group is shown, and the case where i = 1 is described.
さらに、式（９）の構造に加えて、側鎖にエポキシ基を有するものであってもよい。このようなものを使用することで基材に対して密着性に優れた光導波路１が形成可能という効果がある。
具体例として以下のようなものが挙げられる。
Furthermore, in addition to the structure of the formula (9), the side chain may have an epoxy group. By using such a thing, there exists an effect that the optical waveguide 1 excellent in adhesiveness with respect to a base material can be formed.
Specific examples include the following.
式（１１）で示される化合物は、たとえば、ヘキシルノルボルネンと、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン（側鎖に−ＣＨ２−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ３）（Ｐｈ）２を含むノルボルネン）およびエポキシノルボルネンをトルエンに溶かし、Ｎｉ化合物を触媒に用いて溶液重合させることで得ることができる。 The compound represented by the formula (11) includes, for example, hexyl norbornene, diphenylmethyl norbornene methoxysilane (norbornene containing —CH 2 —O—Si (CH 3 ) (Ph) 2 in the side chain) and epoxy norbornene in toluene. It can be obtained by dissolving and solution polymerization using a Ni compound as a catalyst.
一方、別の離脱性基としては、例えば、末端にアセトフェノン構造を有する置換基が挙げられる。この離脱性基は、フリーラジカルの作用により比較的容易に離脱する。 On the other hand, examples of another leaving group include a substituent having an acetophenone structure at the terminal. This leaving group is released relatively easily by the action of free radicals.
前記離脱性基の含有量は、特に限定されないが、前記側鎖に脱離性基を有するポリマー９１５中の１０〜８０重量％であるのが好ましく、特に２０〜６０重量％であるのがより好ましい。含有量が前記範囲内であると、特に可撓性と屈折率変調機能（屈折率差を変化させる効果）との両立に優れる。
The content of the leaving group is not particularly limited, but is preferably 10 to 80% by weight in the
なお、離脱性基の含有量を多くすることにより、屈折率を変化させる幅を拡張することができる。 In addition, the width | variety which changes a refractive index can be extended by increasing content of a leaving group.
また、活性放射線の照射により化学結合の一部が切断されるポリマー９１５としては、上述したようなものの他に、下式に示すようなポリシラン化合物が特に好ましく用いられる。
As the
このようなポリシラン化合物では、活性放射線の照射に伴ってＳｉ−Ｓｉ結合が切断され、Ｓｉ−Ｏ結合に変化する。この際、屈折率の低下を伴うため、これにより、屈折率差を形成することができる。 In such a polysilane compound, the Si—Si bond is cleaved with the irradiation of the active radiation, and the Si—O bond is changed. At this time, since the refractive index is lowered, a refractive index difference can be formed.
（添加剤）
添加剤９２０としては、例えば、触媒前駆体、助触媒、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、シランカップリング剤、塗面改良剤、熱重合禁止剤、レベリング剤、界面活性剤、着色剤、保存安定剤、可塑剤、滑剤、フィラー、無機粒子、劣化防止剤、濡れ性改良剤、帯電防止剤等が挙げられる。
(Additive)
Examples of the additive 920 include a catalyst precursor, a co-catalyst, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a silane coupling agent, a coating surface improver, a thermal polymerization inhibitor, a leveling agent, a surfactant, and coloring. Agents, storage stabilizers, plasticizers, lubricants, fillers, inorganic particles, deterioration inhibitors, wettability improvers, antistatic agents and the like.
コア層形成用組成物９００中における添加剤９２０の含有量は、０．０１重量％以上であるのが好ましく、０．５重量％以上であるのがより好ましく、１重量％以上であるのがさらに好ましい。なお、上限値は、５重量％以下であるのが好ましい。
The content of the additive 920 in the core
なお、上述したような層９１０は、活性放射線のビーム９３０を照射することにより、屈折率差を形成することのできる屈折率調整能を潜在的に有するものである。
It should be noted that the
したがって、多数の層９１０を製造、保管しておき、その後、必要数に対して活性放射線のビーム９３０を照射するようにすれば、簡単に光導波路１を製造することができ、製造効率の観点から有用である。
Therefore, if a large number of
［２］次に、活性放射線のビーム９３０を、層９１０に照射する（図４参照）。照射する際には、形成すべき側面クラッド部１５のパターンに沿うように、層９１０に対してビーム９３０を相対的に移動させつつ照射する。これにより、層９１０のうち、ビーム９３０が通過した領域では、活性放射線の積算光量に応じて屈折率が変化する。その結果、ビーム９３０が通過した領域とそれ以外の領域との間では、屈折率差が形成されることとなる（第２の工程）。
ここで、ビーム９３０としては、その横断面形状が所定の条件を満たすものを用いる。
[2] Next, the
Here, as the
図５は、第１の製造方法において、層９１０に対して活性放射線のビーム９３０を走査する様子を示す平面図である。なお、以下の説明では、活性放射線のビーム９３０の照射に伴いポリマー９１５の屈折率が低下する場合を例に説明する。
FIG. 5 is a plan view showing a state where the
図５に示すビーム９３０の横断面形状は、形成すべきコア部１４の幅方向に延伸する細長い略六角形状をなしている。そして、細長い略六角形のうち、形成すべきコア部１４の幅方向と平行な２辺は、残る４辺に比べて長くなっている。一方、残る４辺は、長手方向の両側に２辺ずつ位置しており、それぞれ略六角形の内側に凹没するよう湾曲した弧状をなしている。
The cross-sectional shape of the
このような形状のビーム９３０を、形成すべき側面クラッド部１５の延伸方向に沿って走査させる。層９１０の表面をビーム９３０が通過すると、通過経路の中心線Ｒ１上あるいはその近傍において活性放射線の積算光量が最も多くなる。これは、ビーム９３０が滞在する時間が、通過経路の中心線Ｒ１上あるいはその近傍において最も長いためである。
The
そして、ビーム９３０の長手方向の両端部では、中心線Ｒ１から離れるにつれて活性放射線の積算光量は連続的に少なくなる。これは、ビーム９３０のうち、中心線Ｒ１と平行な成分の長さが、中心線Ｒ１に対応する中心あるいはその近傍において最も長く、長手方向の両端部では中心線Ｒ１から離れるにつれて連続的に短くなっていることに起因する。換言すれば、ビーム９３０の横断面形状は、中心線Ｒ１に平行な微小幅の短冊状の部分に分割されたとき、中心線Ｒ１に最も近い部分あるいはその近傍において面積が最も大きく、長手方向の両端部では中心線Ｒ１から離れるにつれて連続的に小さくなるよう構成された形状である。
Then, at both ends of the
このとき、短冊状の部分の面積の縮小率は、屈折率の低下率に反映され、最終的に得られる屈折率分布Ｗの形状を決定する。したがって、目的とする屈折率分布Ｗの形状に応じて、ビーム９３０の形状を決定すればよい。
At this time, the reduction ratio of the area of the strip-shaped portion is reflected in the reduction ratio of the refractive index, and determines the shape of the refractive index distribution W finally obtained. Therefore, the shape of the
図５（ａ）では、図の下方から上方に向かってビーム９３０を走査させる。ビーム９３０が通過した第１の軌跡９３１では、屈折率が低下し、中心線Ｒ１を挟んでその両側に側面クラッド部１５が形成される。
In FIG. 5A, the
次いで、第１の軌跡９３１に隣接するように、図の上方から下方に向かってビーム９３０を走査させる（図５（ｂ）参照）。ビーム９３０が通過した第２の軌跡９３２でも、やはり屈折率が低下し、中心線Ｒ２を挟んでその両側に側面クラッド部１５が形成される。
Next, the
そして、第１の軌跡９３１と第２の軌跡９３２との境界線Ｂ１上は、周辺に比べて活性放射線の積算光量が少ないため、屈折率の低下が最も少ない。したがって、この領域では、屈折率が相対的に高くなる。その結果、境界線Ｂ１には、屈折率の極大値が形成されることとなり、境界線Ｂ１を挟んでその両側にコア部１４が形成される。なお、コア部１４には、境界線Ｂ１から離れるにつれて屈折率が徐々に低下する屈折率分布が形成される。
Then, on the boundary line B1 between the
次いで、第２の軌跡９３２に隣接するように、図の下方から上方に向かってビーム９３０を走査させる（図５（ｃ）参照）。ビーム９３０が通過した第３の軌跡９３３でも、やはり屈折率が低下し、中心線Ｒ３を挟んでその両側に側面クラッド部１５が形成される。
Next, the
ここで、第２の軌跡９３２と第３の軌跡９３３との境界線Ｂ２上も、境界線Ｂ１上と同様、屈折率の低下が少ない。したがって、この領域では、屈折率が相対的に高くなる。その結果、境界線Ｂ２にも、屈折率の極大値が形成されることとなり、境界線Ｂ２を挟んでその両側にコア部１４が形成される。なお、コア部１４には、境界線Ｂ２から離れるにつれて屈折率が徐々に低下する屈折率分布が形成される。
Here, also on the boundary line B2 between the
以上のようにして層９１０には、前述した屈折率分布Ｗが形成される。そして、屈折率分布Ｗを有するコア層１３が形成される（図７参照）。
As described above, the refractive index distribution W described above is formed in the
図６は、図５に示すＹ−Ｙ線断面における位置と積算光量との関係、および、Ｙ−Ｙ線断面における位置と活性放射線の照射後の層９１０の屈折率との関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the position in the YY line cross section and the integrated light amount shown in FIG. 5, and the relationship between the position in the YY line cross section and the refractive index of the
上述した第１の軌跡９３１、第２の軌跡９３２および第３の軌跡９３３においては、ビーム９３０の横断面形状に応じた図６（ａ）に示すような積算光量の分布Ｌが生じる。この積算光量は、上述したように、各中心線Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３近傍において最も大きく、各中心線Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３から離れるほど連続的に小さくなる。
In the
このような積算光量の分布Ｌに応じて、層９１０には、図６（ｂ）に示すような屈折率分布Ｗが形成され、最終的にコア層１３が形成される。
The refractive index distribution W as shown in FIG. 6B is formed in the
なお、屈折率分布Ｗの形状は、積算光量の分布Ｌを上下反転させた形状で近似することができる。この近似を利用すれば、目的とする形状の屈折率分布Ｗを形成可能な積算光量の分布Ｌの形状、ひいてはそれを実現するビーム９３０の最適な横断面形状を容易に決定することができる。
The shape of the refractive index distribution W can be approximated by a shape obtained by vertically inverting the integrated light quantity distribution L. By utilizing this approximation, the shape of the integrated light quantity distribution L that can form the refractive index distribution W of the target shape, and thus the optimum cross-sectional shape of the
また、ビーム９３０の横断面形状は、各中心線Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に対してそれぞれ線対称の関係を満足する形状であるのが好ましい。これにより、積算光量の分布Ｌの形状についても、各中心線Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に対して線対称の関係を満足する形状になり、ひいては、屈折率分布Ｗの形状についても、各中心線Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に対して線対称の関係を満足する形状になる。このような形状の屈折率分布Ｗを備える光導波路１は、コア部１４の中心部において確実に信号光を閉じ込めることができ、伝送効率の高いものとなる。
In addition, the cross-sectional shape of the
ビーム９３０として用いる活性放射線は、切断する化学結合の結合エネルギー等に応じて適宜選択されるが、例えば、可視光、紫外光、赤外光、レーザー光の他、電子線やＸ線等を用いることもできる。
The actinic radiation used as the
これらの中でも、活性放射線は、波長２００〜４５０ｎｍの範囲にピーク波長を有するもの（主に紫外線に分類される）であるのが好ましい。このような特性の活性放射線を用いることにより、本発明に用いられるポリマー９１５の多くで、目的とする化学結合の切断を、選択的にかつ効率よく行うことができる。
Among these, the actinic radiation is preferably one having a peak wavelength in a wavelength range of 200 to 450 nm (mainly classified as ultraviolet rays). By using actinic radiation having such characteristics, the target chemical bond can be selectively and efficiently cut with many of the
また、活性放射線のビーム９３０の積算光量は、０．０５〜９Ｊ／ｃｍ２程度であるのが好ましく、０．１〜６Ｊ／ｃｍ２程度であるのがより好ましく、０．１〜３Ｊ／ｃｍ２程度であるのがさらに好ましい。
Further, the integrated light quantity of the
また、活性放射線のビーム９３０は、その横断面における活性放射線の強度分布は均一であるのが好ましい。これにより、ビーム９３０の横断面形状のみで、積算光量の分布Ｌの形状を決定することができ、最終的に屈折率分布Ｗの形状を決定することができる。その結果、所望の形状の屈折率分布Ｗを有する光導波路１を容易に製造することができる。
The
また、本発明では、ビーム９３０の照射のみでＧＩ型の屈折率分布Ｗを形成することができるので、光導波路１の多チャンネル化および高密度化を容易に行うことができる。これにより、光導波路１における光通信の大容量化を図ることができる。
In the present invention, since the GI type refractive index distribution W can be formed only by irradiation with the
なお、屈折率分布Ｗは、活性放射線のビーム９３０の照射に伴って切断された化学結合の存在比率の分布に一定の相関関係を有している。したがって、コア層１３においてこの化学結合の濃度を測定することにより、コア層１３が有する屈折率分布Ｗの形状を間接的に特定することが可能である。
The refractive index distribution W has a certain correlation with the distribution of the abundance ratio of the chemical bonds that are broken with the irradiation of the
化学構造の濃度の測定は、例えば、ＦＴ−ＩＲ、ＴＯＦ−ＳＩＭＳの線分析、面分析等を用いて行うことができる。 The concentration of the chemical structure can be measured using, for example, FT-IR, TOF-SIMS line analysis, surface analysis, or the like.
また、屈折率分布Ｗの形状は、コア層１３に対して屈折ニアフィールド法、微分干渉法等の測定法を適用することにより、直接特定することもできる。
The shape of the refractive index distribution W can also be directly specified by applying a measuring method such as a refractive near field method or a differential interference method to the
活性放射線のビーム９３０の照射後、必要に応じて、コア層１３に加熱処理を施す。これにより、形成された屈折率分布Ｗが固定され、コア層１３の耐久性が向上する。
After the irradiation with the
なお、光源が複数ある場合には、第１の軌跡９３１、第２の軌跡９３２および第３の軌跡９３３に沿って一度にビーム９３０を走査するようにしてもよい。
Note that when there are a plurality of light sources, the
［３］次に、コア層１３の両面にクラッド層１１、１２を積層する。これにより、光導波路１が得られる。
[3] Next, the cladding layers 11 and 12 are laminated on both surfaces of the
これにはまず、支持基板９５２上に、クラッド層１１（１２）を形成する（図８参照）。 For this, first, the clad layer 11 (12) is formed on the support substrate 952 (see FIG. 8).
クラッド層１１（１２）の形成方法としては、クラッド材を含むワニス（クラッド層形成用組成物）を塗布し硬化（固化）させる方法、硬化性を有するモノマー組成物を塗布し硬化（固化）させる方法等、いかなる方法でもよい。 As a method for forming the clad layer 11 (12), a varnish (cladding layer forming composition) containing a clad material is applied and cured (solidified), and a curable monomer composition is applied and cured (solidified). Any method may be used.
次に、コア層１３を支持基板９５１から剥離し、剥離したコア層１３を、クラッド層１１が形成された支持基板９５２と、クラッド層１２が形成された支持基板９５２とで挟持する（図９（ａ）参照）。
Next, the
そして、図９（ａ）中の矢印で示すように、クラッド層１２が形成された支持基板９５２の上面側から加圧し、クラッド層１１、１２とコア層１３とを圧着する。
これにより、クラッド層１１、１２とコア層１３とが接合、一体化される。
9A, pressure is applied from the upper surface side of the
Thereby, the
次いで、クラッド層１１、１２から、それぞれ支持基板９５２を剥離、除去する（図９（ｂ）参照）。これにより、光導波路１が得られる。
Next, the
その後、必要に応じて、光導波路１の下面に支持フィルムを積層し、上面にカバーフィルムを積層する。 Thereafter, if necessary, a support film is laminated on the lower surface of the optical waveguide 1, and a cover film is laminated on the upper surface.
また、コア層１３は、支持基板９５１上ではなく、クラッド層１１上に直接成膜するようにしてもよい。さらに、クラッド層１２は、コア層１３上に貼り合わせるのではなく、コア層１３上に材料を塗布して形成するようにしてもよい。
Further, the
なお、ビーム９３０の横断面形状は、図５に示す形状に限定されず、特にコア部１４における連続的な屈折率変化を生じさせるような形状であれば、いかなる形状であってもよい。
The cross-sectional shape of the
図１０は、ビーム９３０の横断面形状の一例を示す平面図である。このような横断面形状は、走査の過程で不変であってもよいが、途中で別の形状に変化してもよい。
FIG. 10 is a plan view showing an example of the cross-sectional shape of the
また、本製造方法では、クラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２をそれぞれ独立に成膜した後、貼り合わせるようにして光導波路１を形成しているが、各層の形成用組成物を用い、これらを多色成形法により一括して成膜しつつ積層するようにしてもよい。このようにすれば、クラッド層１１を形成するためのクラッド層形成用組成物からなる第１層、コア層１３を形成するためのコア層形成用組成物からなる第２層、および、クラッド層１２を形成するためのクラッド層形成用組成物からなる第３層を積層してなる多色成形体が得られる。なお、各組成物を選択するにあたっては、各層の屈折率が、（第２層）＞（第１層、第３層）の関係を満足するように行われる。また、多色成形法としては、例えば、多色押出成形法、多色射出成形法等が挙げられる。
Further, in this manufacturing method, the clad
ここで、上述したポリマー９１５は第２層のみに含有させ、残る第１層および第３層には活性放射線を照射しても屈折率の変化しないポリマーを含有させるようにするのが好ましい。これにより、第２層においてのみ活性放射線の照射によって屈折率に変化が生じ、第１層および第３層では活性放射線の照射によっても屈折率に変化が生じない。これにより、コア層１３中にコア部１４と側面クラッド部１５とを作り込むことができ、かつ、クラッド層１１、１２の屈折率が変化するのを防止することができる。
Here, the above-described
また、多色成形する際に、第１層と第２層との層間、および、第２層と第３層との層間において、それぞれ組成物同士が一部混合するように成形するのが好ましい。これにより、層間において屈折率が連続的に変化し、最終的には光導波路１の厚さ方向においてもグレーテッドインデックス型の屈折率分布が形成される。すなわち、多色成形体を用いることにより、面方向のみならず、厚さ方向においてもＧＩ型の屈折率分布を有する光導波路１が得られる。このような光導波路１では、伝送損失およびパルス信号の鈍りをさらに抑えることができる。 In addition, when performing multicolor molding, it is preferable to mold so that the compositions are partially mixed between the first layer and the second layer and between the second layer and the third layer. . As a result, the refractive index continuously changes between the layers, and finally a graded index type refractive index distribution is formed also in the thickness direction of the optical waveguide 1. That is, by using a multicolor molded body, the optical waveguide 1 having a GI type refractive index distribution not only in the plane direction but also in the thickness direction can be obtained. In such an optical waveguide 1, transmission loss and blunting of the pulse signal can be further suppressed.
さらには、厚さ方向においてＧＩ型の屈折率分布が形成されることにより、光導波路を複数層積層したときに、層内でのクロストークのみならず、層間でのクロストークをも抑制することができる。 Furthermore, by forming a GI-type refractive index profile in the thickness direction, when a plurality of optical waveguides are stacked, not only crosstalk within the layer but also crosstalk between layers is suppressed. Can do.
（第２の製造方法）
次に、光導波路１の第２の製造方法（本発明の光導波路の製造方法の第２実施形態）について説明する。
(Second manufacturing method)
Next, a second manufacturing method of the optical waveguide 1 (second embodiment of the manufacturing method of the optical waveguide of the present invention) will be described.
以下、第２の製造方法について説明するが、前記第１の製造方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。 Hereinafter, the second manufacturing method will be described, but the description will focus on differences from the first manufacturing method, and description of similar matters will be omitted.
第２の製造方法では、層９１０に照射する活性放射線のビーム９３０の条件が異なる以外は、第１の製造方法と同様である。なお、以下の説明では、活性放射線のビーム９３０の照射に伴いポリマー９１５の屈折率が低下する場合を例に説明する。
The second manufacturing method is the same as the first manufacturing method except that the conditions of the
具体的には、ビーム９３０の横断面において、活性放射線の強度分布には均一でない分布が形成されている。この分布形状は、ビーム９３０が走査されたときに、各部における積算光量の分布Ｌの形状に反映され、最終的には屈折率分布Ｗの形状に反映される。
Specifically, a non-uniform distribution is formed in the intensity distribution of the active radiation in the cross section of the
したがって、目的とする屈折率分布Ｗの形状に応じて、ビーム９３０の強度分布を決定すればよいことになる。
Therefore, the intensity distribution of the
なお、この場合、活性放射線のビーム９３０の横断面形状は、各中心線Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３と平行な成分の長さが、その全体で均一である形状であるのが好ましい。換言すれば、ビーム９３０の横断面形状は、各中心線Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に平行な微小幅の短冊状の部分に分割されたとき、全ての部分で均一になるよう構成された形状である。ビーム９３０の横断面形状が上述したような形状であれば、ビーム９３０の強度分布のみで、積算光量の分布Ｌの形状を決定することができ、最終的に、屈折率分布Ｗの形状を決定することができる。その結果、所望の形状の屈折率分布Ｗを有する光導波路１を容易に製造することができる。
In this case, the cross-sectional shape of the
図１１は、第２の製造方法において、層９１０に対して活性放射線のビーム９３０を走査する様子を示す平面図である。
FIG. 11 is a plan view showing a state where the
図１１に示すビーム９３０の横断面形状は、形成すべきコア部１４の幅方向に延伸する細長い長方形状をなしている。
The cross sectional shape of the
図１１（ａ）では、図の下方から上方に向かってビーム９３０を走査させる。具体的には、ビーム９３０を、形成すべき側面クラッド部１５の延伸方向に沿って走査させる。ビーム９３０が通過した第１の軌跡９３１では、屈折率が低下し、中心線Ｒ１を挟んでその両側に側面クラッド部１５が形成される。
In FIG. 11A, the
次いで、第１の製造方法と同様、第１の軌跡９３１に隣接するようにビーム９３０を走査させる（図１１（ｂ）参照）。ビーム９３０が通過した第２の軌跡９３２でも屈折率が低下し、中心線Ｒ２を挟んでその両側に側面クラッド部１５が形成される。
Next, as in the first manufacturing method, the
そして、第１の軌跡９３１と第２の軌跡９３２との境界線Ｂ１上には、境界線Ｂ１を挟んでその両側にコア部１４が形成される。
Then, on the boundary line B1 between the
次いで、第１の製造方法と同様、第２の軌跡９３２に隣接するようにビーム９３０を走査させる（図１１（ｃ）参照）。ビーム９３０が通過した第３の軌跡９３３でも屈折率が低下し、中心線Ｒ３を挟んでその両側に側面クラッド部１５が形成される。
Next, as in the first manufacturing method, the
そして、第２の軌跡９３２と第３の軌跡９３３との境界線Ｂ２上には、境界線Ｂ２を挟んでその両側にコア部１４が形成される。
Then, on the boundary line B2 between the
図１２は、図１１に示すＺ−Ｚ線断面における位置とビーム９３０における強度との関係、Ｚ−Ｚ線断面における位置と積算光量との関係、および、Ｚ−Ｚ線断面における位置と活性放射線の照射後の層９１０の屈折率との関係を示す図である。
12 shows the relationship between the position in the ZZ line section and the intensity in the
図１１に示すビーム９３０における強度分布Ｐは、Ｚ−Ｚ線断面において見たとき、図１２（ａ）に示すような略台形状をなしている。そして、略台形のうち、上底の両端に位置する角部は、丸みを帯びている。すなわち、ビーム９３０の強度は、連続的に低下するよう分布している。
The intensity distribution P in the
そして、上述した第１の軌跡９３１、第２の軌跡９３２および第３の軌跡９３３においては、図１２（ａ）に示すようなビーム９３０の強度分布Ｐに応じて、図１２（ｂ）に示すような積算光量の分布Ｌが生じる。この積算光量は、上述したように、各中心線Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３近傍において最も大きく、各中心線Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３から離れるほど連続的に小さくなる。
In the
さらに、このような積算光量の分布Ｌに応じて、層９１０には、図１２（ｃ）に示すような屈折率分布Ｗが形成され、コア層１３が形成される。
Further, according to such a cumulative light quantity distribution L, a refractive index distribution W as shown in FIG. 12C is formed in the
なお、屈折率分布Ｗの形状は、積算光量の分布Ｌを上下反転させた形状で近似することができる。この近似を利用すれば、目的とする形状の屈折率分布Ｗを形成可能な積算光量の分布Ｌの形状、ひいてはそれを実現するビーム９３０の最適な強度分布を容易に決定することができる。
The shape of the refractive index distribution W can be approximated by a shape obtained by vertically inverting the integrated light quantity distribution L. By utilizing this approximation, the shape of the integrated light quantity distribution L that can form the refractive index distribution W of the target shape, and thus the optimum intensity distribution of the
また、ビーム９３０における強度分布Ｐは、各中心線Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に対してそれぞれ線対称の関係を満足する形状であるのが好ましい。これにより、積算光量の分布Ｌの形状についても、各中心線Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に対して線対称の関係を満足する形状になり、ひいては、屈折率分布Ｗの形状についても、各中心線Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に対して線対称の関係を満足する形状になる。このような形状の屈折率分布Ｗを備える光導波路１は、コア部１４の中心部において確実に信号光を閉じ込めることができ、伝送効率の高いものとなる。
In addition, the intensity distribution P in the
なお、ビーム９３０の横断面形状は、図１１に示す長方形状に限定されず、いかなる形状（例えば、第１の製造方法に例示した形状）であってもよい。この場合、横断面形状を変えたことにより生じる積算光量の分布Ｌの変化を加味して、ビーム９３０の強度分布を適宜設定するようにすればよい。
Note that the cross-sectional shape of the
（第３の製造方法）
次に、光導波路１の第３の製造方法（本発明の光導波路の製造方法の第３実施形態）について説明する。
(Third production method)
Next, the 3rd manufacturing method of the optical waveguide 1 (3rd Embodiment of the manufacturing method of the optical waveguide of this invention) is demonstrated.
以下、第３の製造方法について説明するが、前記第１の製造方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。 Hereinafter, the third manufacturing method will be described, but the description will focus on the differences from the first manufacturing method, and description of similar matters will be omitted.
第３の製造方法では、層９１０に照射する活性放射線のビーム９３０の横断面形状が異なる以外は、第１の製造方法と同様である。
The third manufacturing method is the same as the first manufacturing method except that the cross-sectional shape of the
図１３は、第３の製造方法において、層９１０に対して活性放射線のビーム９３０を走査する様子を示す平面図である。
FIG. 13 is a plan view showing a state where the
図１３に示すビーム９３０の横断面形状は、２つの略五角形状のパターンを組み合わせた形状をなしている。２つの略五角形状のパターンは、１つの角部同士が接するようにして繋がっている。また、各パターンにおいてこの角部を挟む各２辺は、パターンの内側に凹没するよう湾曲した弧状をなしている。
The cross-sectional shape of the
このような横断面形状は、中心線Ｒ１と平行な成分の長さが、中心線Ｒ１に対応する中心において最も短く、中心線Ｒ１から離れるにつれて連続的に長くなっている。換言すれば、ビーム９３０の横断面形状は、中心線Ｒ１に平行な微小幅の短冊状の部分に分割されたとき、中心線Ｒ１に最も近い部分において面積が最も小さく、中心線Ｒ１から離れるにつれて連続的に大きくなるよう構成された形状である。
In such a cross-sectional shape, the length of the component parallel to the center line R1 is the shortest at the center corresponding to the center line R1, and continuously increases as the distance from the center line R1 increases. In other words, when the cross-sectional shape of the
このような形状のビーム９３０を、形成すべきコア部１４の延伸方向に沿って走査させる。層９１０の表面をビーム９３０が通過すると、通過経路の中心線Ｒ１上において活性放射線の積算光量が最も少なくなる。これは、ビーム９３０が滞在する時間が、通過経路の中心線Ｒ１上において最も短いためである。
The
以下、第１の製造方法と同様にしてビーム９３０の走査を繰り返すと、ビーム９３０が通過した第１の軌跡９３１、第２の軌跡９３２および第３の軌跡９３３では、中心線Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を挟んでその両側にそれぞれコア部１４が形成される。
Hereinafter, when the scanning of the
また、第１の軌跡９３１と第２の軌跡９３２との境界線Ｂ１、および、第２の軌跡９３２と第３の軌跡９３３との境界線Ｂ２を挟んでその両側には、それぞれ側面クラッド部１５が形成される。
Further, the
以上のようにして層９１０には、前述した屈折率分布Ｗが形成され、コア層１３が形成される。
As described above, the refractive index profile W described above is formed in the
なお、２つの略五角形状のパターンは、繋がっていなくてもよく、離間していてもよい。 Note that the two substantially pentagonal patterns may not be connected and may be separated from each other.
（第４の製造方法）
次に、光導波路１の第４の製造方法（本発明の光導波路の製造方法の第４実施形態）について説明する。
(Fourth manufacturing method)
Next, a fourth manufacturing method of the optical waveguide 1 (fourth embodiment of the manufacturing method of the optical waveguide of the present invention) will be described.
以下、第４の製造方法について説明するが、前記第２の製造方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。 Hereinafter, although the 4th manufacturing method is explained, it explains focusing on difference with the 2nd manufacturing method, and omits the explanation about the same matter.
第４の製造方法では、層９１０に照射する活性放射線のビーム９３０における強度分布が異なる以外は、第２の製造方法と同様である。
The fourth manufacturing method is the same as the second manufacturing method except that the intensity distribution in the
図１４は、第４の製造方法において、層９１０の横断面における位置とビーム９３０における強度との関係を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the position in the cross section of the
図１４に示すビーム９３０における強度分布Ｐは、幅方向の中央部において極小値を有し、幅方向の両端部において極大値を有する分布である。このような強度分布Ｐを有するビーム９３０を用いることにより、前述した図１２（ｂ）に示すような積算光量の分布Ｌが得られる。
The intensity distribution P in the
そして、このような積算光量の分布Ｌに応じて、層９１０には、図１２（ｃ）に示すような屈折率分布Ｗが形成される。 Then, according to the integrated light quantity distribution L, a refractive index distribution W as shown in FIG.
＜電子機器＞
上述したような本発明の光導波路は、光伝送効率および長期信頼性に優れたものである。このため、本発明の光導波路を備えることにより、２点間で高品質の光通信を行い得る信頼性の高い電子機器（本発明の電子機器）が得られる。
<Electronic equipment>
The optical waveguide of the present invention as described above is excellent in optical transmission efficiency and long-term reliability. For this reason, by providing the optical waveguide of the present invention, a highly reliable electronic device (electronic device of the present invention) capable of performing high-quality optical communication between two points can be obtained.
本発明の光導波路を備える電子機器としては、例えば、携帯電話、ゲーム機、ルーター装置、ＷＤＭ装置、パソコン、テレビ、ホーム・サーバー等の電子機器類が挙げられる。これらの電子機器では、いずれも、例えばＬＳＩ等の演算装置とＲＡＭ等の記憶装置との間で、大容量のデータを高速に伝送する必要がある。したがって、このような電子機器が本発明の光導波路を備えることにより、電気配線に特有なノイズ、信号劣化等の不具合が解消され、その性能の飛躍的な向上が期待できる。 Examples of the electronic device including the optical waveguide of the present invention include electronic devices such as a mobile phone, a game machine, a router device, a WDM device, a personal computer, a television, and a home server. In any of these electronic devices, it is necessary to transmit a large amount of data at high speed between an arithmetic device such as an LSI and a storage device such as a RAM. Therefore, by providing such an electronic device with the optical waveguide of the present invention, problems such as noise and signal degradation peculiar to electrical wiring are eliminated, and a dramatic improvement in performance can be expected.
さらに、光導波路部分では、電気配線に比べて発熱量が大幅に削減される。このため、冷却に要する電力を削減することができ、電子機器全体の消費電力を削減することができる。 In addition, the amount of heat generated in the optical waveguide portion is greatly reduced compared to electrical wiring. For this reason, the electric power required for cooling can be reduced and the power consumption of the whole electronic device can be reduced.
また、本発明の光導波路は、伝送損失およびパルス信号の鈍りが小さく、多チャンネル化および高密度化しても混信が生じ難い。このため、高密度かつ小面積でも信頼性の高い光導波路が得られ、この光導波路を搭載することで、電子機器の信頼性向上および小型化が図られる。 Further, the optical waveguide of the present invention has small transmission loss and pulse signal dullness, and interference does not easily occur even when the number of channels is increased and the density is increased. For this reason, an optical waveguide having high density and a small area and high reliability can be obtained. By mounting the optical waveguide, the reliability of electronic equipment can be improved and the size can be reduced.
以上、本発明の光導波路の製造方法、光導波路および電子機器について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば光導波路には、任意の構成物が付加されていてもよい。 The optical waveguide manufacturing method, the optical waveguide, and the electronic device according to the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to this, and for example, any component may be added to the optical waveguide. Good.
次に、本発明の実施例について説明する。
１．光導波路の製造
Next, examples of the present invention will be described.
1. Optical waveguide manufacturing
（実施例１）
（１）離脱性基を有するノルボルネン系樹脂の合成
水分および酸素濃度がいずれも１ｐｐｍ以下に制御され、乾燥窒素で満たされたグローブボックス中において、ヘキシルノルボルネン（ＨｘＮＢ）７．２ｇ（４０．１ｍｍｏｌ）、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン１２．９ｇ（４０．１ｍｍｏｌ）を５００ｍＬバイアル瓶に計量し、脱水トルエン６０ｇと酢酸エチル１１ｇを加え、シリコン製のシーラーを被せて上部を密栓した。
Example 1
(1) Synthesis of norbornene-based resin having a leaving group In a glove box filled with dry nitrogen in which the water and oxygen concentrations are both controlled to 1 ppm or less, 7.2 g (40.1 mmol) of hexylnorbornene (HxNB) Then, 12.9 g (40.1 mmol) of diphenylmethylnorbornenemethoxysilane was weighed into a 500 mL vial, 60 g of dehydrated toluene and 11 g of ethyl acetate were added, and the top was sealed with a silicon sealer.
次に、１００ｍＬバイアルビン中に下記化学式（Ａ）で表わされるＮｉ触媒１．５６ｇ（３．２ｍｍｏｌ）と脱水トルエン１０ｍＬを計量し、スターラーチップを入れて密栓し、触媒を十分に撹拌して完全に溶解させた。 Next, 1.56 g (3.2 mmol) of Ni catalyst represented by the following chemical formula (A) and 10 mL of dehydrated toluene are weighed in a 100 mL vial, put a stirrer chip, tightly plugged, and thoroughly agitate the catalyst. Dissolved in.
この下記化学式（Ａ）で表わされるＮｉ触媒溶液１ｍＬをシリンジで正確に計量し、上記２種のノルボルネンを溶解させたバイアル瓶中に定量的に注入し室温で１時間撹拌したところ、著しい粘度上昇が確認された。この時点で栓を抜き、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）６０ｇを加えて撹拌を行い、反応溶液を得た。 When 1 mL of the Ni catalyst solution represented by the following chemical formula (A) is accurately weighed with a syringe and quantitatively injected into the vial bottle in which the above two types of norbornene are dissolved and stirred at room temperature for 1 hour, a marked increase in viscosity occurs. Was confirmed. At this point, the stopper was removed, 60 g of tetrahydrofuran (THF) was added, and the mixture was stirred to obtain a reaction solution.
１００ｍＬビーカーに無水酢酸９．５ｇ、過酸化水素水１８ｇ（濃度３０％）、イオン交換水３０ｇを加えて撹拌し、その場で過酢酸水溶液を調製した。次にこの水溶液全量を上記反応溶液に加えて１２時間撹拌してＮｉの還元処理を行った。 In a 100 mL beaker, 9.5 g of acetic anhydride, 18 g of hydrogen peroxide (concentration 30%) and 30 g of ion-exchanged water were added and stirred to prepare an aqueous solution of peracetic acid on the spot. Next, the total amount of this aqueous solution was added to the above reaction solution and stirred for 12 hours to reduce Ni.
次に、処理の完了した反応溶液を分液ロートに移し替え、下部の水層を除去した後、イソプロピルアルコールの３０％水溶液を１００ｍＬ加えて激しく撹拌を行った。静置して完全に二層分離が行われた後で水層を除去した。この水洗プロセスを合計で３回繰り返した後、油層を大過剰のアセトン中に滴下して生成したポリマーを再沈殿させ、ろ過によりろ液と分別した後、６０℃に設定した真空乾燥機中で１２時間加熱乾燥を行うことにより、ポリマー＃１を得た。ポリマー＃１の分子量分布は、ＧＰＣ測定により、Ｍｗ＝１０万、Ｍｎ＝４万であった。また、ポリマー＃１中の各構造単位のモル比は、ＮＭＲによる同定により、ヘキシルノルボルネン構造単位が５０ｍｏｌ％、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位が５０ｍｏｌ％であった。 Next, the treated reaction solution was transferred to a separatory funnel, the lower aqueous layer was removed, and then 100 mL of a 30% aqueous solution of isopropyl alcohol was added and vigorously stirred. The aqueous layer was removed after standing and completely separating the two layers. After repeating this water washing process three times in total, the oil layer was dropped into a large excess of acetone to reprecipitate the polymer produced, separated from the filtrate by filtration, and then in a vacuum dryer set at 60 ° C. Polymer # 1 was obtained by heating and drying for 12 hours. The molecular weight distribution of the polymer # 1 was Mw = 100,000 and Mn = 40,000 by GPC measurement. The molar ratio of each structural unit in polymer # 1 was 50 mol% for the hexylnorbornene structural unit and 50 mol% for the diphenylmethylnorbornenemethoxysilane structural unit, as determined by NMR.
（２）コア層形成用組成物の製造
精製した上記ポリマー＃１ １０ｇを１００ｍＬのガラス容器に秤量し、これにメシチレン４０ｇ、酸化防止剤Ｉｒｇａｎｏｘ１０７６（チバガイギー社製）０．０１ｇを加え均一に溶解させた後、０．２μｍのＰＴＦＥフィルターによりろ過を行い、清浄なコア層形成用組成物を得た。
(2) Production of composition for forming core layer 10 g of the above-mentioned polymer # 1 was weighed into a 100 mL glass container, and 40 g of mesitylene and 0.01 g of antioxidant Irganox 1076 (manufactured by Ciba Geigy) were added and dissolved uniformly. Then, filtration was performed with a 0.2 μm PTFE filter to obtain a clean composition for forming a core layer.
（３）光導波路の製造
（下側クラッド層の製造）
シリコンウエハー上に感光性ノルボルネン樹脂組成物（プロメラス社製 Ａｖａｔｒｅｌ２０００Ｐワニス）をドクターブレードにより均一に塗布した後、４５℃の乾燥機に１５分間投入した。溶剤を完全に除去した後、塗布された全面に紫外線を１００ｍＪ照射し、乾燥機中１２０℃で１時間加熱して、塗膜を硬化させて、下側クラッド層を形成した。形成された下側クラッド層は、厚みが２０μｍであり、無色透明であった。
(3) Production of optical waveguide (production of lower clad layer)
A photosensitive norbornene resin composition (Avatrel 2000P varnish manufactured by Promeras Co., Ltd.) was uniformly applied on a silicon wafer with a doctor blade, and then placed in a dryer at 45 ° C. for 15 minutes. After completely removing the solvent, the entire coated surface was irradiated with 100 mJ of ultraviolet light and heated in a dryer at 120 ° C. for 1 hour to cure the coating film to form a lower clad layer. The formed lower clad layer had a thickness of 20 μm and was colorless and transparent.
（コア層の製造）
上記下側クラッド層上にコア層形成用組成物をドクターブレードによって均一に塗布して層を形成した後、４５℃の乾燥機に１５分間投入した。溶剤を完全に除去した後、図５に示す横断面形状の紫外線ビーム（波長４０５ｎｍ）を、最大積算光量が１０００ｍＪ／ｃｍ２となるように直線状に、かつ経路をずらしながら複数回往復するように走査させた。その後、層を、乾燥機中１５０℃で１．５時間の加熱を行った。加熱後、非常に鮮明な導波路パターンが現れているのが確認された。また、コア部および側面クラッド部の形成が確認された。なお、形成した光導波路は、コア部が８本並列に形成されたものである。また、紫外線ビームの横断面形状は、長径が１２０μｍ、短径が５０μｍであった。そして、走査経路をずらすときには、２つの経路の間隔を１０μｍとした。なお、得られた光導波路では、コア部の幅が５０μｍ、側面クラッド部の幅が８０μｍ、コア層の厚さが５０μｍであった。
(Manufacture of core layer)
The core layer-forming composition was uniformly applied on the lower clad layer with a doctor blade to form a layer, and then placed in a dryer at 45 ° C. for 15 minutes. After complete removal of the solvent, the ultraviolet beam (wavelength 405 nm) of the cross-sectional shape shown in FIG. 5, in a straight line so that the maximum cumulative amount of light is 1000 mJ / cm 2, and so that reciprocating a plurality of times while shifting the path Was scanned. The layer was then heated in a dryer at 150 ° C. for 1.5 hours. It was confirmed that a very clear waveguide pattern appeared after heating. Moreover, formation of the core part and the side clad part was confirmed. The formed optical waveguide has eight core portions formed in parallel. Further, the transverse cross-sectional shape of the ultraviolet beam was 120 μm for the major axis and 50 μm for the minor axis. When the scanning path is shifted, the interval between the two paths is set to 10 μm. In the obtained optical waveguide, the width of the core portion was 50 μm, the width of the side cladding portion was 80 μm, and the thickness of the core layer was 50 μm.
（上側クラッド層の製造）
ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）フィルム上に、予め乾燥厚み２０μｍになるようにＡｖａｔｒｅｌ２０００Ｐのドライフィルムを成膜した後、このドライフィルムを上記コア層に貼り合わせ、１４０℃に設定された真空ラミネーターに投入して熱圧着を行った。その後、紫外線を１００ｍＪ全面照射し乾燥機中１２０℃で１時間加熱して、Ａｖａｔｒｅｌ２０００Ｐを硬化させた。これにより、上側クラッド層を形成するとともに光導波路を得た。
なお、得られた光導波路から、長さ１０ｃｍ分を切り出した。
(Manufacture of upper clad layer)
After a dry film of Avatrel 2000P was previously formed on a polyethersulfone (PES) film so as to have a dry thickness of 20 μm, this dry film was bonded to the core layer and put into a vacuum laminator set at 140 ° C. Then, thermocompression bonding was performed. Thereafter, 100 mJ whole surface was irradiated with ultraviolet rays and heated in a dryer at 120 ° C. for 1 hour to cure Avatrel 2000P. Thus, an upper cladding layer was formed and an optical waveguide was obtained.
A length of 10 cm was cut out from the obtained optical waveguide.
（実施例２）
紫外線ビームの横断面形状を図１１に示す形状にするとともに、紫外線ビームにおける強度分布を図１２に示す分布に設定した以外は、実施例１と同様にして光導波路を得た。
(Example 2)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that the cross-sectional shape of the ultraviolet beam was changed to the shape shown in FIG. 11 and the intensity distribution in the ultraviolet beam was set to the distribution shown in FIG.
（実施例３）
紫外線ビームの横断面形状を図１３に示す形状にした以外は、実施例１と同様にして光導波路を得た。
Example 3
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that the cross-sectional shape of the ultraviolet beam was changed to the shape shown in FIG.
（実施例４）
紫外線ビームの横断面形状を図１１に示す形状にするとともに、紫外線ビームにおける強度分布を図１４に示す分布に設定した以外は、実施例１と同様にして光導波路を得た。
Example 4
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that the cross-sectional shape of the ultraviolet beam was changed to the shape shown in FIG. 11 and the intensity distribution in the ultraviolet beam was set to the distribution shown in FIG.
（実施例５〜８）
ポリマー＃１に代えて、下式に示すようなポリシラン化合物を用いるようにした以外は、それぞれ実施例１〜４と同様にして光導波路を得た。
(Examples 5 to 8)
Optical waveguides were obtained in the same manner as in Examples 1 to 4, respectively, except that a polysilane compound represented by the following formula was used instead of the polymer # 1.
（比較例１）
紫外線ビームの横断面形状を図１１に示す形状にするとともに、紫外線ビームにおける強度分布を均一な分布に設定した以外は、実施例１と同様にして光導波路を得た。
(Comparative Example 1)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 1 except that the cross-sectional shape of the ultraviolet beam was changed to the shape shown in FIG. 11 and the intensity distribution in the ultraviolet beam was set to a uniform distribution.
（比較例２）
紫外線ビームの横断面形状を図１１に示す形状にするとともに、紫外線ビームにおける強度分布を均一な分布に設定した以外は、実施例５と同様にして光導波路を得た。
(Comparative Example 2)
An optical waveguide was obtained in the same manner as in Example 5 except that the cross-sectional shape of the ultraviolet beam was changed to the shape shown in FIG. 11 and the intensity distribution in the ultraviolet beam was set to a uniform distribution.
２．評価
２．１ 光導波路の屈折率分布
各実施例で得られた光導波路のコア層の横断面について、その厚さ方向の中心線に沿って屈折率分布を屈折ニアフィールド法により測定した。なお、得られた屈折率分布は、コア部ごとに同様の屈折率分布パターンが繰り返されているので、得られた屈折率分布から一部を切り出し、これを屈折率分布Ｗとした。取得された屈折率分布Ｗの形状は、図２に示すような、２つの極大値が離間して位置する形状であり、屈折率の変化は連続的であった。すなわち、各実施例で得られた光導波路の屈折率分布Ｗは、いずれもＧＩ型の分布であった。
2. Evaluation 2.1 Refractive Index Distribution of Optical Waveguide With respect to the cross section of the core layer of the optical waveguide obtained in each example, the refractive index distribution was measured by the refractive near field method along the center line in the thickness direction. In addition, since the obtained refractive index distribution has the same refractive index distribution pattern repeated for every core part, a part was cut out from the obtained refractive index distribution, and this was made into the refractive index distribution W. The obtained refractive index distribution W has a shape in which two local maximum values are spaced apart as shown in FIG. 2, and the change in the refractive index is continuous. That is, the refractive index distribution W of the optical waveguide obtained in each example was a GI type distribution.
そして、得られた屈折率分布Ｗから、２つの極大値、および側面クラッド部の平均屈折率を求めた。その結果、屈折率分布Ｗの極大値と側面クラッド部の平均屈折率との差は、１〜２％の範囲内であった。 Then, from the obtained refractive index distribution W, two maximum values and an average refractive index of the side clad portion were obtained. As a result, the difference between the maximum value of the refractive index distribution W and the average refractive index of the side clad portion was in the range of 1 to 2%.
一方、各比較例で得られた光導波路のコア層の横断面について、得られた屈折率分布は、いずれもＳＩ型の分布であった。 On the other hand, regarding the cross section of the core layer of the optical waveguide obtained in each comparative example, the obtained refractive index distribution was an SI type distribution.
２．２ 光導波路の伝送損失
８５０ｎｍＶＣＳＥＬ（面発光レーザー）より発せられた光を５０μｍφの光ファイバーを経由して得られた光導波路に導入し、２００μｍφの光ファイバーで受光を行って光の強度を測定した。なお、測定にはカットバック法を採用した。光導波路の長手方向を横軸にとり、挿入損失を縦軸にとって測定値をプロットしたところ、測定値は直線上に並んだ。そこで、その直線の傾きから伝送損失を算出した。
2.2 Transmission loss of optical waveguide Light emitted from an 850 nm VCSEL (surface emitting laser) was introduced into an optical waveguide obtained via an optical fiber of 50 μmφ, and received by a 200 μmφ optical fiber to measure the light intensity. . The cutback method was used for the measurement. When the measured values were plotted with the longitudinal direction of the optical waveguide taken on the horizontal axis and the insertion loss on the vertical axis, the measured values were arranged on a straight line. Therefore, the transmission loss was calculated from the slope of the straight line.
その結果、実施例１〜４で得られた光導波路では、いずれも比較例１で得られた光導波路に比べ、伝送損失が抑えられていることが認められた。また、同様に、実施例５〜８で得られた光導波路でも、それぞれ比較例２で得られた光導波路に比べて、伝送損失が抑えられていることが認められた。 As a result, it was confirmed that the transmission loss was suppressed in the optical waveguides obtained in Examples 1 to 4 as compared with the optical waveguide obtained in Comparative Example 1. Similarly, in the optical waveguides obtained in Examples 5 to 8, it was confirmed that the transmission loss was suppressed as compared with the optical waveguide obtained in Comparative Example 2, respectively.
２．３ パルス信号の波形の保持性
得られた光導波路に対して、レーザーパルス光源からパルス幅１ｎｓのパルス信号を入射し、出射光のパルス幅を測定した。そして、測定した出射光のパルス幅について、入射光のパルス幅に対する鈍りの程度を評価した。
2.3 Retention of pulse signal waveform A pulse signal having a pulse width of 1 ns was incident on the obtained optical waveguide from a laser pulse light source, and the pulse width of the emitted light was measured. Then, the degree of bluntness with respect to the pulse width of the incident light was evaluated for the measured pulse width of the emitted light.
その結果、実施例１〜４で得られた光導波路では、いずれも比較例１で得られた光導波路に比べ、パルス信号の鈍りが抑えられていることが認められた。また、同様に、実施例５〜８で得られた光導波路でも、それぞれ比較例２で得られた光導波路に比べて、パルス信号の鈍りが抑えられていることが認められた。 As a result, it was confirmed that in the optical waveguides obtained in Examples 1 to 4, the blunting of the pulse signal was suppressed as compared with the optical waveguide obtained in Comparative Example 1. Similarly, in the optical waveguides obtained in Examples 5 to 8, it was recognized that the dullness of the pulse signal was suppressed as compared with the optical waveguide obtained in Comparative Example 2, respectively.
２．４ クロストークの評価
８本のコア部のうちの１つに直径５０μｍの光ファイバーから信号光を入射するとともに、各コア部の出射側に直径６２．５μｍの光ファイバーを配置し、各コア部から出射する信号光の強度を測定した。そして、信号光を入射したコア部における出射光の強度と、このコア部以外のコア部における出射光の強度とを比較することにより、クロストークの評価を行った。
2.4 Evaluation of Crosstalk Signal light is incident on one of the eight core portions from an optical fiber having a diameter of 50 μm, and an optical fiber having a diameter of 62.5 μm is disposed on the output side of each core portion. The intensity of the signal light emitted from was measured. Then, the crosstalk was evaluated by comparing the intensity of the emitted light in the core part where the signal light was incident with the intensity of the emitted light in the core part other than the core part.
その結果、実施例１〜４で得られた光導波路では、いずれも比較例１で得られた光導波路に比べ、クロストークが抑えられていることが認められた。また、同様に、実施例５〜８で得られた光導波路でも、それぞれ比較例２で得られた光導波路に比べて、クロストークが抑えられていることが認められた。 As a result, it was recognized that the crosstalk was suppressed in the optical waveguides obtained in Examples 1 to 4 as compared with the optical waveguide obtained in Comparative Example 1. Similarly, in the optical waveguides obtained in Examples 5 to 8, it was recognized that crosstalk was suppressed as compared with the optical waveguide obtained in Comparative Example 2, respectively.
また、紫外線ビームの横断面形状を変えることにより、ＧＩ型の分布の極大値（第１の極大値）同士の間に、これらの第１の極大値より相対的に小さい第２の極大値を有する屈折率分布Ｗを形成することができた。 Further, by changing the cross-sectional shape of the ultraviolet beam, a second maximum value relatively smaller than these first maximum values is set between the maximum values (first maximum values) of the GI distribution. It was possible to form a refractive index distribution W having the same.
そして、第１の極大値と第２の極大値とを含む屈折率分布Ｗを有する以外は実施例１、５と同様にして得られた光導波路についても、クロストークを評価した。その結果、第１の極大値と第２の極大値とを含む屈折率分布Ｗを有する光導波路は、各実施例１、５で得られた光導波路に比べて、クロストークがさらに小さく抑えられていることが認められた。 And the crosstalk was evaluated also about the optical waveguide obtained by carrying out similarly to Example 1 and 5 except having the refractive index distribution W containing the 1st maximum value and the 2nd maximum value. As a result, in the optical waveguide having the refractive index distribution W including the first maximum value and the second maximum value, the crosstalk is further suppressed as compared with the optical waveguides obtained in the first and fifth embodiments. It was recognized that
１ 光導波路
１１、１２ クラッド層
１３ コア層
１４ コア部
１４１、１４２ コア部
１５ 側面クラッド部
１５１、１５２、１５３ 側面クラッド部
２ 支持フィルム
３ カバーフィルム
９００ コア層形成用組成物
９１０ 層
９１５ ポリマー
９２０ 添加剤
９３０ ビーム
９３１ 第１の軌跡
９３２ 第２の軌跡
９３３ 第３の軌跡
９５１、９５２ 支持基板
Ｃ 中心線
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 中心線
Ｂ１、Ｂ２ 境界線
Ｐ 強度分布
Ｌ 積算光量の分布
Ｗ 屈折率分布
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (10)
活性放射線の照射により化学構造の一部が変化することに起因して屈折率が変化するポリマーを含有する層を形成する第１の工程と、
前記層に対して活性放射線のビームを相対的に移動させつつ照射して、前記屈折率分布を形成する第２の工程と、を有し、
前記第２の工程において、前記ビームの移動経路の中心線近傍から離れるにつれて前記活性放射線の積算光量が連続的に変化するように、前記ビームの横断面形状および前記ビームの横断面における強度分布の少なくとも一方を設定することを特徴とする光導波路の製造方法。 At least two clad parts, and a core part provided adjacently between the two clad parts and having a refractive index distribution in which the refractive index continuously decreases from the central part toward the clad parts, A method of manufacturing an optical waveguide having
A first step of forming a layer containing a polymer whose refractive index changes due to a part of the chemical structure being changed by irradiation with actinic radiation;
A second step of forming the refractive index distribution by irradiating the layer while moving the beam of actinic radiation relative to the layer; and
In the second step, the cross-sectional shape of the beam and the intensity distribution in the cross-section of the beam so that the integrated light quantity of the active radiation continuously changes as the distance from the vicinity of the center line of the moving path of the beam changes. At least one is set, The manufacturing method of the optical waveguide characterized by the above-mentioned.
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