JP3465242B2 - Polymer optical material, optical waveguide using the same, and method of manufacturing the same - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高分子光学材料及
びそれを用いた光導波路、及びその製造方法に関するも
のであり、それらは、一般光学や微小光学分野で、ま
た、光通信や光情報処理の分野で用いられる種々の光学
部品、光集積回路又は光配線板等に利用できる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polymeric optical material, an optical waveguide using the same, and a method for producing the same, which are used in the fields of general optics and micro optics, and in optical communication and optical information. It can be used for various optical components, optical integrated circuits, optical wiring boards, etc. used in the field of processing.

【０００２】[0002]

【従来の技術】高分子材料はスピンコート法やディップ
法等による薄膜形成が容易であり、大面積の光部品を作
製するのに適している。また、成膜に際して高温での熱
処理工程を含まないことから、石英等の無機ガラス材料
を用いる場合に比べて、半導体基板やプラスチック基板
等、高温での熱処理が困難な基板上に光導波路を作製で
きるという利点がある。更に、高分子の柔軟性や強じん
性を活かしたフレキシブルな光導波路の作製も可能であ
る。こうしたことから、光通信の分野で用いられる光集
積回路や、光情報処理の分野で用いられる光配線板等の
光導波路部品を、高分子光学材料を用いて大量・安価に
製造できることが期待されている。従来、高分子光学材
料は、耐熱性又は耐湿性といった耐環境性、あるいは光
通信波長帯（可視域から近赤外域）における透明性の点
で問題があるとされてきたが、近年、これを大幅に改善
した材料が発明され報告されるに至っている〔例えば、
特開平３−４３４２３号公報〕。当該材料はシルセスキ
オキサン構造を分子骨格とする高分子材料であるために
優れた耐熱性を有する。また、側鎖のフェニル基やアル
キル基が疎水性であるために耐湿性が高い。更に、側鎖
に含まれるＣ−Ｈ結合の水素がハロゲン又は重水素に置
換されているために、Ｃ−Ｈ結合の伸縮又は変角振動の
倍音又は結合音に起因する近赤外域における吸収が、大
幅に低減されている。このような高分子材料を積層する
ことにより、コア／クラッド構造からなる光導波路を作
製することができる。図１は、コア／クラッド構造から
なる光導波路の断面図である。図１において、符号１は
基板であり、２は下部クラッド層、３はコア、４は上部
クラッド層である。高分子材料を積層することにより、
光導波路を作製するには、以下のような方法が最も一般
的である。まず、基板１上に、スピンコート法やディッ
プ法を用いてクラッド材料の溶液を塗布して成膜し、下
部クラッド層２を形成する。次いで、この下部クラッド
層２上に、スピンコート法やディップ法を用いて、下部
クラッドより屈折率の高いコア材料の溶液を塗布して成
膜し、コア層を形成する。続いて、このコア層をフォト
リソグラフィー及びエッチング等の微細加工技術により
所望のパタンに加工し、コア部３を形成する。最後に、
このコア部３上に、スピンコート法やディップ法を用い
てクラッド材料の溶液を塗布して成膜し、上部クラッド
層４を形成することで、図１に示すような光導波路が完
成する。このようなコア／クラッド構造からなる光導波
路を、前記発明にかかる材料を用いて作製する場合の問
題点の一つは、クラックの発生である。クラックは高分
子薄膜に生じる応力によって発生し、膜厚が厚いほど発
生確率が高くなるが、光導波路を作製する際には、ある
程度以上の膜厚を有する薄膜を形成することが必要であ
る。例えば、コア部が８μｍ角の正方形であるシングル
モード光導波路をシリコン基板上に形成する場合、メタ
ルクラッディングの影響を回避するためには、下部クラ
ッドとして１５μｍ程度以上の膜厚が必要となる。ここ
で、メタルクラッディングとは下部クラッドの厚さが薄
い場合にコア部を導波する光がシリコン基板へ引き込ま
れて、導波損失が顕著に大きくなることをいう。また、
上部クラッドに関しても表面の塵又は汚れ、外部からの
応力等の影響がコア部を導波する光に及ばないようにす
るためには、上部クラッドとしてコア上面から８μｍ程
度以上の膜厚が必要となる。前記したポリシルセスキオ
キサン系の高分子光学材料においては、分子量が高くな
るにつれて、それを用いて形成した薄膜はより強じんと
なる傾向が見られた。実際、当該材料は重量平均分子量
を１００，０００以上とした場合には、それを用いて作
製した膜厚１５μｍ程度の薄膜にクラックを発生するこ
とはなかった。2. Description of the Related Art A polymer material is easy to form a thin film by a spin coating method or a dipping method, and is suitable for producing an optical component having a large area. In addition, since the heat treatment process at high temperature is not included in the film formation, the optical waveguide is fabricated on a substrate such as a semiconductor substrate or a plastic substrate that is difficult to heat-treat compared to the case of using an inorganic glass material such as quartz. There is an advantage that you can. Furthermore, it is also possible to fabricate a flexible optical waveguide that takes advantage of the flexibility and toughness of a polymer. For these reasons, it is expected that optical waveguide components such as optical integrated circuits used in the field of optical communication and optical wiring boards used in the field of optical information processing can be mass-produced at low cost using polymer optical materials. ing. Conventionally, polymeric optical materials have been known to have problems in environmental resistance such as heat resistance or humidity resistance, or in transparency in the optical communication wavelength band (visible region to near infrared region). Significantly improved materials have been invented and reported [eg,
JP-A-3-43423]. Since the material is a polymer material having a silsesquioxane structure as a molecular skeleton, it has excellent heat resistance. Further, since the phenyl group and the alkyl group of the side chain are hydrophobic, the moisture resistance is high. Furthermore, since the hydrogen of the C—H bond contained in the side chain is replaced by halogen or deuterium, absorption in the near infrared region due to the overtone of the C—H bond or the overtone of the bending vibration or the bond sound. , Has been greatly reduced. By stacking such polymer materials, an optical waveguide having a core / clad structure can be manufactured. FIG. 1 is a sectional view of an optical waveguide having a core / clad structure. In FIG. 1, reference numeral 1 is a substrate, 2 is a lower clad layer, 3 is a core, and 4 is an upper clad layer. By stacking polymeric materials,
The following method is the most general method for producing an optical waveguide. First, a solution of a clad material is applied onto the substrate 1 by spin coating or dipping to form a film, thereby forming a lower clad layer 2. Then, a solution of a core material having a refractive index higher than that of the lower clad is applied onto the lower clad layer 2 by spin coating or dipping to form a film, thereby forming a core layer. Then, this core layer is processed into a desired pattern by a fine processing technique such as photolithography and etching to form the core portion 3. Finally,
A solution of a clad material is applied onto the core portion 3 by a spin coating method or a dipping method to form a film, and an upper clad layer 4 is formed, whereby the optical waveguide as shown in FIG. 1 is completed. One of the problems in producing an optical waveguide having such a core / clad structure using the material according to the invention is the occurrence of cracks. The cracks are generated by the stress generated in the polymer thin film, and the higher the film thickness, the higher the probability of occurrence. However, when manufacturing the optical waveguide, it is necessary to form a thin film having a certain thickness or more. For example, when a single-mode optical waveguide whose core portion is a square of 8 μm square is formed on a silicon substrate, a film thickness of about 15 μm or more is required for the lower cladding in order to avoid the influence of metal cladding. Here, the metal cladding means that when the thickness of the lower cladding is small, the light guided in the core portion is drawn into the silicon substrate, and the waveguide loss becomes significantly large. Also,
Also for the upper clad, in order to prevent the influence of dust or dirt on the surface, the stress from the outside, etc. on the light guided in the core part, the upper clad needs to have a film thickness of about 8 μm or more from the upper surface of the core. Become. In the above-mentioned polysilsesquioxane-based polymer optical material, as the molecular weight became higher, the thin film formed using the same tended to become stronger. In fact, when the material had a weight average molecular weight of 100,000 or more, no crack was generated in a thin film having a thickness of about 15 μm produced using the material.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記の光学
材料においては、耐溶剤性が比較的低いという欠点を有
していた。このため、当該材料を用いて作製された光部
品等の耐溶剤性が不十分な面があった。また、以下に述
べるような加工上の問題点も存在していた。つまり、当
該材料を用いて、コア／クラッド構造からなる光導波路
を作製する場合、前記したように、コア又はクラッド材
料の溶液をスピンコート法やディップ法を用いて塗布す
る必要があるが、その際に、積層した高分子層間にイン
ターミキシングが発生するという問題があった。ここ
で、インターミキシングとは、高分子薄膜上に別の高分
子溶液を塗布して成膜する場合に、下層の表面が上層形
成用の塗布溶液に溶解されて界面が不均一になることを
いう。例えば、下部クラッド層上にコア層を塗布する場
合、このようなインターミキシングが発生すると、導波
路形状が設計寸法より小さくなったり、精密に制御が必
要なコア／クラッド間の屈折率差に変化が生じたりし
て、光導波路としての所望の機能の発現が困難となって
しまう。このようなインターミキシングを回避するため
には、溶媒に対して不溶でかつ厚さが波長の数分の一以
下の層を形成する等の対策が必要となるが、実際には作
製工程がかなり複雑になるという欠点があった。更に、
前記発明にかかる光学材料においては、複屈折が大きい
という別の欠点も有していた。ここで、複屈折とは、偏
光方向が基板に垂直な光（ＴＭモード）に対する屈折率
と偏光方向が基板に平行な光（ＴＥモード）に対する屈
折率との差をいう。実際、側鎖がすべて重水素化フェニ
ル基であるポリシルセスキオキサン系の高分子材料の場
合、それを用いて作製した薄膜は１０^-2程度の大きな複
屈折を有していた。このため、当該材料を用いて作製さ
れた光部品等は偏波依存性を有しており、入射光の強度
が一定であったとしても偏波面の変動によりその出力特
性が変動してしまうために、実際に用いる場合に問題と
なっていた。このような偏波依存性を解消するために
は、偏光子等と組合せて用いることが必要となるが、実
際には光部品の構成がかなり複雑になるという欠点があ
った。本発明はこのような現状にかんがみてなされたも
のであり、その目的は、耐溶剤性に優れ、複屈折が小さ
く、かつ低損失で、耐熱性及び耐湿性に優れた高分子光
学材料、及びそれを用いた光導波路、及びその製造方法
を提供することにある。However, the above-mentioned optical materials have a drawback that their solvent resistance is relatively low. For this reason, there has been a surface having insufficient solvent resistance in optical parts and the like manufactured using the material. In addition, there are processing problems as described below. That is, when an optical waveguide having a core / clad structure is produced using the material, it is necessary to apply a solution of the core or clad material by spin coating or dipping as described above. At that time, there is a problem that intermixing occurs between the laminated polymer layers. Here, intermixing means that when another polymer solution is applied onto a polymer thin film to form a film, the surface of the lower layer is dissolved in the coating solution for forming the upper layer and the interface becomes nonuniform. Say. For example, when applying a core layer on the lower clad layer, if such intermixing occurs, the waveguide shape becomes smaller than the design dimension, or the refractive index difference between the core and the clad that requires precise control changes. Occurs, which makes it difficult to achieve a desired function as an optical waveguide. In order to avoid such intermixing, it is necessary to take measures such as forming a layer that is insoluble in a solvent and has a thickness of a fraction of a wavelength or less. It had the drawback of being complicated. Furthermore,
The optical material according to the invention has another drawback that the birefringence is large. Here, the birefringence means the difference between the refractive index for light whose polarization direction is perpendicular to the substrate (TM mode) and the refractive index for light whose polarization direction is parallel to the substrate (TE mode). In fact, in the case of a polysilsesquioxane-based polymer material in which all the side chains are deuterated phenyl groups, the thin film produced using it has a large birefringence of about 10 ^-2 . For this reason, optical components manufactured using this material have polarization dependence, and even if the intensity of incident light is constant, their output characteristics fluctuate due to fluctuations in the polarization plane. In addition, it was a problem when actually used. In order to eliminate such polarization dependence, it is necessary to use it in combination with a polarizer or the like, but in reality, there is a drawback that the configuration of the optical component becomes considerably complicated. The present invention has been made in view of such a current situation, the object thereof is excellent in solvent resistance, small birefringence, and low loss, a polymer optical material excellent in heat resistance and moisture resistance, and An object is to provide an optical waveguide using the same and a manufacturing method thereof.

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明の第１の発明は高分子光学材料に関する発明であっ
て、式（Ｉ）、式（II）の各単位を構成分とする下記一
般式（化１）：The present invention will be described in brief. The first invention of the present invention relates to a polymeric optical material, wherein each unit of formula (I) and formula (II) is a constituent component. The following general formula (Formula 1):

【０００５】[0005]

【化１】 [Chemical 1]

【０００６】〔式中、Ｒ₁ はＣ₆ Ｘ₅ （Ｘは重水素若し
くはハロゲンを表す）で表される重水素化フェニル基又
はハロゲン化フェニル基、Ｚは水酸基若しくはＯＣ_m Ｈ
_2m+1（ｍは３以下の整数）で表されるアルコキシ基であ
る〕で表される繰り返し単位、及び式（III)、式（IV）
の各単位を構成分とする下記一般式（化２）：[Wherein R ₁ is a deuterated phenyl group or halogenated phenyl group represented by C ₆ X ₅ (X represents deuterium or halogen), Z is a hydroxyl group or OC _m H
A repeating unit represented by _{2m + 1} (m is an alkoxy group represented by 3 or less), and formula (III) and formula (IV)
The following general formula (Chemical formula 2) in which each unit of

【０００７】[0007]

【化２】 [Chemical 2]

【０００８】〔式中、Ｒ₂ はＣ_n Ｙ_2n+1（Ｙは水素、重
水素若しくはハロゲン、ｎは正の整数を表す）で表され
るアルキル基、重水素化アルキル基又はハロゲン化アル
キル基であり、Ｚは水酸基若しくはＯＣ_m Ｈ_2m+1（ｍは
３以下の整数）で表されるアルコキシ基である〕で表さ
れる繰り返し単位からなり、重量平均分子量が１０００
０以下である共重合体であることを特徴とする。また、
本発明の第２の発明は、光導波路に関する発明であっ
て、高分子材料からなるコア部と、該コア部を取り囲み
該コア部よりも屈折率の低い高分子材料からなるクラッ
ド部を有し、該コア部及び該クラッド部が上記第１の発
明の高分子光学材料を熱架橋させて得られる高分子光学
材料であることを特徴とする。本発明の第３の発明は、
光導波路の製造方法に関する発明であって、高分子材料
からなるコア部と、該コア部を囲み該コア部よりも屈折
率の低い高分子材料からなるクラッド部を有する光導波
路を、高分子材料の積層により作製する光導波路の製造
方法において、上記第１の発明の高分子光学材料を塗布
した後に熱架橋させることによりコア層及びクラッド層
を形成する工程を含むことを特徴とする。[In the formula, R ₂ is an alkyl group represented by C _n Y _{2n + 1} (Y is hydrogen, deuterium or halogen, and n is a positive integer), a deuterated alkyl group or an alkyl halide. And Z is a hydroxyl group or an alkoxy group represented by OC _m H _{2m + 1} (m is an integer of 3 or less)] and has a weight average molecular weight of 1,000.
It is characterized in that it is a copolymer of 0 or less. Also,
A second invention of the present invention is an invention relating to an optical waveguide, comprising: a core portion made of a polymer material; and a cladding portion surrounding the core portion and made of a polymer material having a lower refractive index than the core portion. The core part and the clad part are polymer optical materials obtained by thermally crosslinking the polymer optical material of the first invention. The third invention of the present invention is
The invention relates to a method for manufacturing an optical waveguide, wherein an optical waveguide having a core portion made of a polymer material and a clad portion surrounding the core portion and made of a polymer material having a refractive index lower than that of the core portion is used as a polymer material. In the method for producing an optical waveguide produced by stacking the above, the method includes the step of forming a core layer and a clad layer by applying the polymeric optical material of the first invention and then thermally crosslinking it.

【０００９】本発明者らは、従来のポリシルセスキオキ
サン系の高分子光学材料が高分子量のポリマーであった
のに対して、低分子量のオリゴマー又はプレポリマーを
熱架橋により硬化させて用いる型の材料に改良すること
により、従来問題となっていた耐溶剤性を大幅に改善で
きること、及び該オリゴマー又はプレポリマーの重量平
均分子量を１００００以下とすることで、熱架橋により
得られるポリシルセスキオキサン系の高分子光学材料の
複屈折を大幅に低減できることを見出し、更に、当該材
料を用いて作製した光導波路は耐溶剤性に優れ、偏波依
存性が小さく、かつ低導波損失で、高い耐熱性と耐湿性
を有していることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。すなわち、本発明は、従来のポリシルセスキオキサ
ン系の高分子光学材料が高分子量のポリマーであり、薄
膜を形成する際には有機溶媒に溶解して塗布した後、溶
媒を乾燥させて用いるのに対して、低分子量のオリゴマ
ー又はプレポリマーを熱架橋により硬化させて用いる型
の材料に改良することにより、従来問題となっていた耐
溶剤性を大幅に改善し、光導波路を作製する際のインタ
ーミキシングを回避できるようにするものである。ま
た、本発明は、従来のポリシルセスキオキサン系の高分
子光学材料が高分子量のポリマーであって分子長が長い
ために、薄膜を形成する際に分子鎖が配向して光学的異
方性を発現し、大きな複屈折を有していたのに対して、
重量平均分子量が１００００以下である低分子のオリゴ
マー又はプレポリマーを塗布した後、熱架橋により硬化
させて用いる型の材料に改良することにより、薄膜を形
成する際の分子鎖の配向を抑制して、複屈折を１×１０
^-3以下に低減し、当該材料を用いて作製した光導波路の
偏波依存性を解消することを可能にするものである。The present inventors have used a conventional polysilsesquioxane-based polymeric optical material as a high molecular weight polymer, whereas a low molecular weight oligomer or prepolymer is used after being cured by thermal crosslinking. By improving the material of the mold, the solvent resistance, which has been a problem in the past, can be greatly improved, and by setting the weight average molecular weight of the oligomer or prepolymer to 10,000 or less, polysilsesquis obtained by thermal crosslinking can be obtained. We have found that the birefringence of oxane-based polymeric optical materials can be significantly reduced, and that optical waveguides made from these materials have excellent solvent resistance, low polarization dependence, and low waveguide loss. The inventors have found that they have high heat resistance and high humidity resistance, and have completed the present invention. That is, in the present invention, the conventional polysilsesquioxane-based polymeric optical material is a high molecular weight polymer, and when forming a thin film, it is dissolved in an organic solvent and applied, and then the solvent is dried and used. On the other hand, by improving the type material used by curing a low molecular weight oligomer or prepolymer by thermal crosslinking, the solvent resistance, which has been a problem in the past, is greatly improved, and when producing an optical waveguide. This makes it possible to avoid intermixing of. In addition, since the present invention is a conventional polysilsesquioxane-based polymeric optical material, which is a polymer having a high molecular weight and a long molecular length, the molecular chains are oriented during the formation of a thin film, resulting in optical anisotropy. While exhibiting the property and having a large birefringence,
By applying a low molecular weight oligomer or prepolymer having a weight average molecular weight of 10,000 or less and then curing it by thermal crosslinking to improve the type of material used, the orientation of the molecular chains during the formation of a thin film is suppressed. , Birefringence 1 × 10
^-3 or less, and it becomes possible to eliminate the polarization dependence of the optical waveguide manufactured using the material.

【００１０】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の内容を具体的に説
明する。本発明の第１の発明における光学材料を用いる
際には、一般式（化１）及び（化２）で表される共重合
体以外の成分として、溶媒を含有することができる。溶
媒を含有することにより、該高分子光学材料は薄膜の形
成工程に対応した適当な粘性を有する流動体となる。こ
の際に用いられる溶媒としては、トルエン、アニソール
等の芳香族類、エタノール、ｉ−プロピルアルコール等
のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケ
トン類、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、２−
エトキシエタノール、２−ブトキシエタノール等のセロ
ソルブ類、酢酸２−エトキシエチル、酢酸２−ブトキシ
エチル等のセロソルブアセテート類、ジブチルエーテ
ル、エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル
類、テトラヒドロフラン、Ｎ−メチルピロリドン等の複
素環類等が挙げられる。該高分子光学材料は、溶媒の種
類の選択と溶液濃度の調整により、薄膜の形成工程に対
応した適当な粘性を得ることができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The contents of the present invention will be specifically described below. When the optical material in the first invention of the present invention is used, a solvent can be contained as a component other than the copolymer represented by the general formulas (Formula 1) and (Formula 2). By containing the solvent, the polymeric optical material becomes a fluid having an appropriate viscosity corresponding to the thin film forming step. Examples of the solvent used at this time include aromatics such as toluene and anisole, alcohols such as ethanol and i-propyl alcohol, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, 2-
Cellosolves such as ethoxyethanol and 2-butoxyethanol; cellosolve acetates such as 2-ethoxyethyl acetate and 2-butoxyethyl acetate; ethers such as dibutyl ether and ethylene glycol dimethyl ether; heterocycles such as tetrahydrofuran and N-methylpyrrolidone. And the like. The polymeric optical material can obtain an appropriate viscosity corresponding to the thin film forming step by selecting the type of solvent and adjusting the solution concentration.

【００１１】前記した第１の発明にかかる高分子光学材
料を熱架橋させることにより、高分子光学材料を得る際
には、一般式（化１）の中の式（II）、及び一般式（化
２）の中の式（IV）で表される成分中に含まれる水酸基
又はアルコキシ基末端の縮合反応によって三次元架橋構
造が形成される。熱架橋に要する温度と時間は、側鎖の
種類にも依存するが、一般的には、１５０℃〜３００℃
の温度で１時間から数時間程度、電気炉中で加熱して行
う。熱架橋によって硬化した高分子光学材料は、三次元
架橋構造を有しているために、前記したような溶媒に対
して不溶となる。また、三次元架橋構造を形成すること
によって、当該材料を用いて作製した薄膜は強じんとな
り、クラックの発生を防ぐことができる。更に、上記の
高分子光学材料は、薄膜の形成工程において高分子光学
材料を塗布する際に、低分子量のオリゴマー又はプレポ
リマーが用いられており、それらは分子長が短いために
分子鎖の配向が抑制されるので、熱架橋後に得られた高
分子光学材料は複屈折が小さくなる。従来のポリシルセ
スキオキサン系の光学材料と本発明にかかる高分子光学
材料（熱架橋後）の複屈折の比較を図２に示す。図２の
横軸はポリシルセスキオキサン系の光学材料の重量平均
分子量、縦軸は波長１．３μｍにおける複屈折を表す。
図中の黒四角印は従来のポリシルセスキオキサン系の光
学材料を表し、白丸印は本発明の高分子光学材料（熱架
橋後）を表す。本発明者らは、図２に示すように、従来
のポリシルセスキオキサン系の光学材料の複屈折が、そ
の重量平均分子量の平方根に比例して減少することを見
出し、薄膜形成工程において低分子量のオリゴマー又は
プレポリマーの状態で光学材料を塗布することが複屈折
の低減に有効であるとの帰結に達した。更に、熱架橋に
より三次元架橋構造を形成することによって、当該材料
を用いて作製した薄膜の強じん性を向上させ、クラック
の発生を防止することが可能となり、複屈折が１×１０
^-3以下の光学材料を得るに至った。このような三次元架
橋構造を形成する場合に、水酸基又はアルコキシ基末端
と反応するような架橋剤、例えばポリイソシアネートを
用いて、三次元的なウレタン結合を形成する方法も考え
られる。しかし、そのような光学材料を用いて形成した
薄膜の複屈折は１×１０^-3程度であって、それに対して
架橋剤を用いない本発明の方法は、複屈折が１×１０^-3
以下の光学材料を提供することを可能にするものであ
る。When the polymer optical material is obtained by thermally crosslinking the polymer optical material according to the first invention described above, the formula (II) in the formula (1) and the formula (II) A three-dimensional crosslinked structure is formed by the condensation reaction of the terminal of the hydroxyl group or alkoxy group contained in the component represented by the formula (IV) in the chemical formula 2). The temperature and time required for thermal crosslinking generally depend on the type of side chain, but are generally 150 ° C to 300 ° C.
The heating is performed in the electric furnace at the temperature of 1 hour to several hours. Since the polymeric optical material cured by thermal crosslinking has a three-dimensional crosslinked structure, it becomes insoluble in the solvent as described above. In addition, by forming a three-dimensional crosslinked structure, a thin film formed by using the material becomes tough and cracks can be prevented from occurring. Further, the above-mentioned polymeric optical material uses a low molecular weight oligomer or prepolymer when the polymeric optical material is applied in the step of forming a thin film, and since they have a short molecular length, the orientation of the molecular chain is Is suppressed, the birefringence of the polymer optical material obtained after thermal crosslinking becomes small. FIG. 2 shows a comparison of the birefringence between the conventional polysilsesquioxane-based optical material and the polymeric optical material according to the present invention (after thermal crosslinking). The horizontal axis of FIG. 2 represents the weight average molecular weight of the polysilsesquioxane-based optical material, and the vertical axis represents the birefringence at a wavelength of 1.3 μm.
Black squares in the figure represent conventional polysilsesquioxane-based optical materials, and white circles represent the polymeric optical material of the present invention (after thermal crosslinking). As shown in FIG. 2, the present inventors have found that the birefringence of a conventional polysilsesquioxane-based optical material decreases in proportion to the square root of the weight average molecular weight thereof, and it is low in the thin film forming process. It has been concluded that coating the optical material in the state of a molecular weight oligomer or prepolymer is effective in reducing birefringence. Further, by forming a three-dimensional crosslinked structure by thermal crosslinking, it becomes possible to improve the toughness of a thin film produced using the material and prevent the occurrence of cracks, and the birefringence is 1 × 10 5.
^-We have obtained optical materials of ^-3 or less. In the case of forming such a three-dimensional crosslinked structure, a method of forming a three-dimensional urethane bond by using a crosslinking agent that reacts with a hydroxyl group or an alkoxy group terminal, for example, polyisocyanate is also considered. However, the birefringence of a thin film formed using such an optical material is about 1 × 10 ⁻³ , whereas the method of the present invention which does not use a crosslinking agent has a birefringence of 1 × 10 ^−3.
It is possible to provide the following optical materials.

【００１２】本発明の第２及び第３の発明に従って、前
記した第１の発明にかかる光学材料を用いて高分子光導
波路を作製する場合、その工程は以下のように行うこと
ができる。まず、光導波路に要求される導波モード条件
に応じて、材料の屈折率調整を行い、コア／クラッド材
料として精密に制御された屈折率差を有する少なくとも
２種の材料を準備する。屈折率差の大きさは導波すべき
光のモードとコアの寸法に応じて決定されるが、一般的
には０．１％〜５％の範囲である。例えば、シングルモ
ード光ファイバと導波光のモード径を合せる場合、コア
部の形状は８μｍ角の正方形、屈折率差は０．３％であ
ることが望ましい。該光学材料においては、一般式（化
１）で表される成分が、一般式（化２）で表される成分
に比べて高い屈折率を有するために、共重合の比率を変
えることによって屈折率の調整が可能である。次に、屈
折率調整をしたクラッド材料を基板の上にスピンコート
法等により塗布し、これを上記の方法を用いて熱架橋し
て下部クラッドを形成する。次いで、この上に屈折率調
整をしたコア材料をスピンコート法等により塗布し、こ
れを上記の方法を用いて熱架橋してコア層を形成する。
ここで、下部クラッド層は硬化されているために、コア
材料を塗布する際にインターミキシングが発生すること
はない。続いて、コア層の上にエッチングマスクとなる
層を形成し、フォトリソグラフィー等により導波路パタ
ンに加工する。エッチングマスクの材料としては、有機
フォトレジスト又は金属等が用いられる。更に、コア層
を反応性イオンエッチングにより所望の導波路パタンに
加工して、コア部を形成する。最後に、コア部の上にク
ラッド材料を塗布した後、熱架橋して上部クラッド層を
形成する。ここで、下部クラッド層及びコア部は硬化さ
れているために、上部クラッド材料を塗布する際にイン
ターミキシングが発生することはない。こうして作製さ
れた光導波路は、耐溶剤性に優れ、また用いた材料の複
屈折が小さいために偏波依存性が小さく、かつ低導波損
失で、耐熱性、耐湿性に優れている。According to the second and third inventions of the present invention, when a polymer optical waveguide is manufactured using the optical material according to the first invention, the process can be performed as follows. First, the refractive index of the material is adjusted according to the waveguide mode condition required for the optical waveguide, and at least two materials having a precisely controlled refractive index difference are prepared as the core / clad material. The magnitude of the refractive index difference is determined depending on the mode of light to be guided and the size of the core, but is generally in the range of 0.1% to 5%. For example, when the mode diameters of the single mode optical fiber and the guided light are matched, it is desirable that the shape of the core portion is a square of 8 μm square and the refractive index difference is 0.3%. In the optical material, the component represented by the general formula (Formula 1) has a higher refractive index than the component represented by the general formula (Formula 2). The rate can be adjusted. Next, the clad material with the adjusted refractive index is applied onto the substrate by a spin coating method or the like, and this is thermally crosslinked using the above method to form a lower clad. Then, a core material having a controlled refractive index is applied thereon by a spin coating method or the like, and this is thermally crosslinked using the above method to form a core layer.
Here, since the lower clad layer is hardened, intermixing does not occur when the core material is applied. Then, a layer serving as an etching mask is formed on the core layer and processed into a waveguide pattern by photolithography or the like. As a material for the etching mask, organic photoresist, metal or the like is used. Further, the core layer is processed into a desired waveguide pattern by reactive ion etching to form a core portion. Finally, a clad material is applied on the core portion and then thermally crosslinked to form an upper clad layer. Here, since the lower clad layer and the core are hardened, intermixing does not occur when the upper clad material is applied. The optical waveguide manufactured in this manner has excellent solvent resistance, small polarization dependence due to the small birefringence of the material used, low waveguide loss, and excellent heat resistance and moisture resistance.

【００１３】[0013]

【実施例】以下、本発明を実施例により更に具体的に説
明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。EXAMPLES The present invention will now be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【００１４】実施例１ 重水素化フェニルトリクロロシラン（２００ｇ）とメチ
ルトリエトキシシラン（１４０ｇ）を脱水処理したテト
ラヒドロフラン１リットルに溶解し、ここに３当量の水
を液温が上昇しないようにゆっくりと滴下した。続い
て、反応液をかくはんしながら、ここに３当量の炭酸水
素ナトリウムを加えた。炭酸ガスの発生が終了後、更に
１時間かくはんを続けた。次いで、反応液をろ過し、ロ
ータリーエバポレータでろ液のテトラヒドロフランを留
去したところ、無色透明で粘稠な液体を得た。更に、こ
の液体を真空乾燥することによりポリマーＡを得た。本
材料の分子量をＧＰＣで測定したところ、Ｍｗ＝１４０
０、Ｍｎ＝１３００であった。上記ポリマーＡ１００ｇ
及び溶媒（メチルエチルケトン）５０ｇからなる組成物
Ｂを調製した。本組成物は２００℃で２時間加熱処理す
ることにより硬化し、溶媒に対して不溶となった。硬化
した組成物の波長１．３μｍでの屈折率はＴＥモードで
１．４９４０、ＴＭモードで１．４９３９であった。ま
た、重水素化フェニルトリクロロシラン（２００ｇ）と
メチルトリエトキシシラン（１８０ｇ）を脱水処理した
テトラヒドロフラン１リットルに溶解し、ここに３当量
の水を液温が上昇しないようにゆっくりと滴下した。続
いて、反応液をかくはんしながら、ここに３当量の炭酸
水素ナトリウムを加えた。二酸化炭素の発生が終了後、
更に１時間かくはんを続けた。次いで、反応液をろ過
し、ロータリーエバポレータでろ液のテトラヒドロフラ
ンを留去したところ、無色透明で粘稠な液体を得た。更
に、この液体を真空乾燥することによりポリマーＣを得
た。本材料の分子量をＧＰＣで測定したところ、Ｍｗ＝
１８００、Ｍｎ＝１６００であった。上記ポリマーＣ１
００ｇ及び溶媒（メチルエチルケトン）５０ｇからなる
組成物Ｄを調製した。本組成物は２００℃で２時間加熱
処理することにより硬化し、溶媒に対して不溶となっ
た。硬化した組成物の波長１．３μｍでの屈折率はＴＥ
モードで１．４９０３、ＴＭモードで１．４９０４であ
った。Example 1 Deuterated phenyltrichlorosilane (200 g) and methyltriethoxysilane (140 g) were dissolved in 1 liter of dehydrated tetrahydrofuran, and 3 equivalents of water were slowly added thereto so that the liquid temperature would not rise. Dropped. Then, while stirring the reaction solution, 3 equivalents of sodium hydrogen carbonate was added thereto. After the generation of carbon dioxide gas was completed, stirring was continued for another hour. Then, the reaction solution was filtered, and the tetrahydrofuran in the filtrate was distilled off with a rotary evaporator to obtain a colorless transparent viscous liquid. Further, this liquid was vacuum dried to obtain a polymer A. When the molecular weight of this material was measured by GPC, Mw = 140
0 and Mn = 1300. 100 g of the above polymer A
A composition B consisting of and 50 g of a solvent (methyl ethyl ketone) was prepared. This composition was cured by heating at 200 ° C. for 2 hours and became insoluble in the solvent. The refractive index of the cured composition at a wavelength of 1.3 μm was 1.4940 in TE mode and 1.4939 in TM mode. Further, deuterated phenyltrichlorosilane (200 g) and methyltriethoxysilane (180 g) were dissolved in 1 liter of dehydrated tetrahydrofuran, and 3 equivalents of water was slowly added dropwise thereto so that the liquid temperature did not rise. Then, while stirring the reaction solution, 3 equivalents of sodium hydrogen carbonate was added thereto. After the generation of carbon dioxide,
Stirring continued for another hour. Then, the reaction solution was filtered, and the tetrahydrofuran in the filtrate was distilled off with a rotary evaporator to obtain a colorless transparent viscous liquid. Further, this liquid was vacuum dried to obtain a polymer C. When the molecular weight of this material was measured by GPC, Mw =
The values were 1800 and Mn = 1600. The polymer C1
Composition D consisting of 00 g and 50 g of solvent (methyl ethyl ketone) was prepared. This composition was cured by heating at 200 ° C. for 2 hours and became insoluble in the solvent. The refractive index of the cured composition at a wavelength of 1.3 μm is TE
It was 1.4903 in the mode and 1.4904 in the TM mode.

【００１５】上記ポリマーＡをコア、ポリマーＣをクラ
ッドとして用いる光導波路は、以下のようにして作製し
た。まず、組成物Ｄをスピンコート法によりシリコン基
板上に塗布して成膜した。この際、膜厚が１５μｍとな
るようにスピンコータの回転数を調整した。形成した薄
膜は、２００℃で２時間加熱することにより硬化し、下
部クラッド層とした。次いで、この上に組成物Ｂを用い
て、コア層をスピンコート法により形成した。スピンコ
ータの回転数は、コア層の膜厚が８μｍとなるように調
整した。この際、下部クラッド層とコア層との間でイン
ターミキシングは全く見られなかった。形成したコア層
は、２００℃で２時間加熱することにより硬化した。続
いて、この上にスパッタリングにより銅薄膜を堆積し、
フォトリソグラフィーとイオンミリングにより直線状の
導波路マスクパタンを形成した。更に、反応性イオンエ
ッチングにより、マスクパタン以外の部分のコア層を除
去し、幅８μｍ、高さ８μｍの矩形のコアリッジを形成
した。この上に組成物Ｄを塗布し、下部クラッドを形成
した場合と同様に硬化して、コア／クラッド構造からな
る埋め込み型チャネル光導波路を作製した。上部クラッ
ドの厚さはコアの上面から８μｍとなるようにした。こ
の際、コアリッジ及び下部クラッド層と上部クラッド層
との間でインターミキシングは全く見られなかった。こ
の光導波路を５ｃｍの長さに切り出し、挿入損失を測定
したところ、波長１．３μｍで１．０ｄＢ以下、波長
１．５５μｍで３．０ｄＢ以下であった。また、挿入損
失の偏波依存性は波長１．３μｍでも波長１．５５μｍ
でも０．１ｄＢ以下であった。更に、この光導波路の損
失は７５℃／９０％ＲＨの条件下においても１箇月以上
変動しなかった。An optical waveguide using the polymer A as a core and the polymer C as a clad was prepared as follows. First, the composition D was applied onto a silicon substrate by a spin coating method to form a film. At this time, the rotation speed of the spin coater was adjusted so that the film thickness was 15 μm. The formed thin film was cured by heating at 200 ° C. for 2 hours to form a lower clad layer. Next, a composition B was used thereon to form a core layer by spin coating. The rotation speed of the spin coater was adjusted so that the thickness of the core layer was 8 μm. At this time, no intermixing was observed between the lower clad layer and the core layer. The formed core layer was cured by heating at 200 ° C. for 2 hours. Then, deposit a copper thin film on this by sputtering,
A linear waveguide mask pattern was formed by photolithography and ion milling. Further, by reactive ion etching, the core layer other than the mask pattern was removed to form a rectangular core ridge having a width of 8 μm and a height of 8 μm. The composition D was applied onto this and cured in the same manner as in the case of forming the lower clad to prepare a buried channel optical waveguide having a core / clad structure. The thickness of the upper clad was set to 8 μm from the upper surface of the core. At this time, no intermixing was observed between the core ridge and the lower clad layer and the upper clad layer. When this optical waveguide was cut into a length of 5 cm and the insertion loss was measured, it was 1.0 dB or less at a wavelength of 1.3 μm and 3.0 dB or less at a wavelength of 1.55 μm. Also, the polarization dependence of the insertion loss is 1.55 μm even if the wavelength is 1.3 μm.
However, it was 0.1 dB or less. Furthermore, the loss of this optical waveguide did not fluctuate for more than 1 month even under the condition of 75 ° C./90% RH.

【００１６】実施例２ 重水素化フェニルトリクロロシラン（３００ｇ）と（重
水素化メチル）トリクロロシラン（５０ｇ）を脱水処理
したテトラヒドロフラン１リットルに溶解し、ここに３
当量の水を液温が上昇しないようにゆっくりと滴下し
た。続いて、反応液をかくはんしながら、ここに３当量
の炭酸水素ナトリウムを加えた。炭酸ガスの発生が終了
後、更に１時間かくはんを続けた。次いで、反応液をろ
過し、ロータリーエバポレータでろ液のテトラヒドロフ
ランを留去したところ、無色透明で粘稠な液体を得た。
更に、この液体を真空乾燥することによりポリマーＥを
得た。本材料の分子量をＧＰＣで測定したところ、Ｍｗ
＝１２００、Ｍｎ＝１０００であった。上記ポリマーＥ
１００ｇ及び溶媒（メチルエチルケトン）５０ｇからな
る組成物Ｆを調製した。本組成物は２００℃で２時間加
熱処理することにより硬化し、溶媒に対して不溶となっ
た。硬化した組成物の屈折率は波長１．３μｍにおいて
ＴＥモードで１．５２３０、ＴＭモードで１．５２３５
であった。また、重水素化フェニルトリクロロシラン
（３００ｇ）と（重水素化メチル）トリクロロシラン
（１００ｇ）を脱水処理したテトラヒドロフラン１リッ
トルに溶解し、ここに３当量の水を液温が上昇しないよ
うにゆっくりと滴下した。続いて、反応液をかくはんし
ながら、ここに３当量の炭酸水素ナトリウムを加えた。
二酸化炭素の発生が終了後、更に１時間かくはんを続け
た。次いで、反応液をろ過し、ロータリーエバポレータ
でろ液のテトラヒドロフランを留去したところ、無色透
明で粘稠な液体を得た。更に、この液体を真空乾燥する
ことによりポリマーＧを得た。本材料の分子量をＧＰＣ
で測定したところ、Ｍｗ＝２５００、Ｍｎ＝２３００で
あった。上記ポリマーＧ１００ｇ及び溶媒（メチルエチ
ルケトン）５０ｇからなる組成物Ｈを調製した。本組成
物は２００℃で２時間加熱処理することにより硬化し、
溶媒に対して不溶となった。硬化した組成物の屈折率は
波長１．３μｍにおいてＴＥモードで１．５１７１、Ｔ
Ｍモードで１．５１７４であった。上記ポリマーＥをコ
ア、ポリマーＧをクラッドとして用いる光導波路は、実
施例１に準じて作製した。この光導波路を５ｃｍの長さ
に切り出し、挿入損失を測定したところ、波長１．３μ
ｍで０．８ｄＢ以下、波長１．５５μｍで２．８ｄＢ以
下であった。また、挿入損失の偏波依存性は波長１．３
μｍでも波長１．５５μｍでも０．１ｄＢ以下であっ
た。更に、この光導波路の損失は１２０℃の条件下にお
いても１箇月以上変動しなかったExample 2 Deuterated phenyltrichlorosilane (300 g) and (deuterated methyl) trichlorosilane (50 g) were dissolved in 1 liter of dehydrated tetrahydrofuran, and 3 parts thereof were added thereto.
An equivalent amount of water was slowly added dropwise so that the liquid temperature did not rise. Then, while stirring the reaction solution, 3 equivalents of sodium hydrogen carbonate was added thereto. After the generation of carbon dioxide gas was completed, stirring was continued for another hour. Then, the reaction solution was filtered, and the tetrahydrofuran in the filtrate was distilled off with a rotary evaporator to obtain a colorless transparent viscous liquid.
Furthermore, this liquid was vacuum dried to obtain a polymer E. When the molecular weight of this material was measured by GPC, Mw
= 1200 and Mn = 1000. Polymer E above
A composition F consisting of 100 g and a solvent (methyl ethyl ketone) 50 g was prepared. This composition was cured by heating at 200 ° C. for 2 hours and became insoluble in the solvent. The refractive index of the cured composition is 1.5230 in TE mode and 1.5235 in TM mode at a wavelength of 1.3 μm.
Met. Further, deuterated phenyltrichlorosilane (300 g) and (deuterated methyl) trichlorosilane (100 g) were dissolved in 1 liter of dehydrated tetrahydrofuran, and 3 equivalents of water were slowly added thereto so that the liquid temperature would not rise. Dropped. Then, while stirring the reaction solution, 3 equivalents of sodium hydrogen carbonate was added thereto.
After the generation of carbon dioxide was completed, stirring was continued for another hour. Then, the reaction solution was filtered, and the tetrahydrofuran in the filtrate was distilled off with a rotary evaporator to obtain a colorless transparent viscous liquid. Further, this liquid was vacuum dried to obtain a polymer G. The molecular weight of this material is GPC
Mw = 2500 and Mn = 2300. A composition H composed of 100 g of the polymer G and 50 g of the solvent (methyl ethyl ketone) was prepared. This composition is cured by heat treatment at 200 ° C. for 2 hours,
It became insoluble in the solvent. The cured composition has a refractive index of 1.5171 in the TE mode at a wavelength of 1.3 μm, T
It was 1.5174 in M mode. An optical waveguide using the polymer E as a core and the polymer G as a clad was produced according to Example 1. When this optical waveguide was cut into a length of 5 cm and the insertion loss was measured, the wavelength was 1.3 μm.
m was 0.8 dB or less, and a wavelength of 1.55 μm was 2.8 dB or less. Also, the polarization dependence of the insertion loss is 1.3
It was 0.1 dB or less at both μm and wavelength of 1.55 μm. Furthermore, the loss of this optical waveguide did not change for more than 1 month even under the condition of 120 ° C.

【００１７】実施例３ 実施例２に記載のポリマーＥをコア、ポリマーＧをクラ
ッドとして用いて、方向性結合器を作製した。光導波路
の作製方法は実施例１に準じて行い、直線導波路パタン
の代りに、結合部のコア間隔が４μｍの方向性結合器パ
タンを用いて方向性結合器を作製した。この方向性結合
器を切り出して、その特性を測定したところ、良好な方
向性結合器動作が得られ、波長１．３μｍにおける完全
結合長はＴＥモードで５．５ｍｍ、ＴＭモードで５．６
ｍｍであった。また、この方向性結合器の特性は２００
℃で１時間の熱処理後も変動が見られなかった。Example 3 A directional coupler was produced by using the polymer E described in Example 2 as a core and the polymer G as a clad. The method for producing the optical waveguide was performed according to Example 1, and the directional coupler pattern was produced using a directional coupler pattern having a core interval of 4 μm in the coupling portion instead of the linear waveguide pattern. When this directional coupler was cut out and its characteristics were measured, a good directional coupler operation was obtained, and the perfect coupling length at a wavelength of 1.3 μm was 5.5 mm in TE mode and 5.6 in TM mode.
It was mm. The characteristic of this directional coupler is 200
No change was observed even after the heat treatment at 1 ° C. for 1 hour.

【００１８】比較例１ 重量平均分子量が２２０，０００のポリ（重水素化フェ
ニルシルセスキオキサン）をコア、実施例２に記載のポ
リマーＥをクラッドとして用いて、結合部のコア間隔が
４μｍの方向性結合器を実施例２に準じて作製した。た
だし、コア層の塗布は１０％アニソール溶液を用いて行
い、スピンコートにより塗布した後、１５０℃で１時間
加熱することにより十分に溶媒を乾燥した。コア層の屈
折率は波長１．３μｍにおいてＴＥモードで１．５３０
３、ＴＭモードで１．５３９０であった。この方向性結
合器を切り出して、その特性を測定したところ、方向性
結合器としての動作は確認されたが、特性には偏波依存
性があり、波長１．３μｍにおける完全結合長はＴＥモ
ードで６．５ｍｍ、ＴＭモードで１１．３ｍｍであっ
た。Comparative Example 1 Poly (deuterated phenylsilsesquioxane) having a weight average molecular weight of 220,000 was used as a core, and the polymer E described in Example 2 was used as a clad. A directional coupler was produced according to Example 2. However, the core layer was coated with a 10% anisole solution, spin-coated and then heated at 150 ° C. for 1 hour to sufficiently dry the solvent. The refractive index of the core layer is 1.530 in TE mode at a wavelength of 1.3 μm.
3, 1.5390 in TM mode. When this directional coupler was cut out and its characteristics were measured, the operation as a directional coupler was confirmed, but the characteristics have polarization dependence, and the complete coupling length at a wavelength of 1.3 μm is TE mode. Was 6.5 mm and TM mode was 11.3 mm.

【００１９】実施例４ モノフルオロフェニルトリエトキシシラン−ｄ₄ （２５
０ｇ）と（３，３，４，４，４−ペンタフルオロブチ
ル）トリクロロシラン（２６０ｇ）を脱水処理したテト
ラヒドロフラン１リットルに溶解し、ここに３当量の水
を液温が上昇しないようにゆっくりと滴下した。続い
て、反応液をかくはんしながら、ここに３当量の炭酸水
素ナトリウムを加えた。炭酸ガスの発生が終了後、更に
１時間かくはんを続けた。次いで、反応液をろ過し、ロ
ータリーエバポレータでろ液のテトラヒドロフランを留
去したところ、無色透明で粘稠な液体を得た。更に、こ
の液体を真空乾燥することによりポリマーＩを得た。本
材料の分子量をＧＰＣで測定したところ、Ｍｗ＝１５０
０、Ｍｎ＝１３００であった。上記ポリマーＩの１００
ｇ及び溶媒（メチルエチルケトン）５０ｇからなる組成
物Ｊを調製した。本組成物は２００℃で２時間加熱処理
することにより硬化し、溶媒に対して不溶となった。硬
化した組成物の屈折率は波長１．３μｍにおいてＴＥモ
ードで１．４５８０、ＴＭモードで１．４５７９であっ
た。また、モノフルオロフェニルトリエトキシシラン−
ｄ₄ （２００ｇ）と（３，３，４，４，４−ペンタフル
オロブチル）トリクロロシラン（２５０ｇ）を脱水処理
したテトラヒドロフラン１リットルに溶解し、ここに３
当量の水を液温が上昇しないようにゆっくりと滴下し
た。続いて、反応液をかくはんしながら、ここに３当量
の炭酸水素ナトリウムを加えた。二酸化炭素の発生が終
了後、更に１時間かくはんを続けた。次いで、反応液を
ろ過し、ロータリーエバポレータでろ液のテトラヒドロ
フランを留去したところ、無色透明で粘稠な液体を得
た。更に、この液体を真空乾燥することによりポリマー
Ｋを得た。本材料の分子量をＧＰＣで測定したところ、
Ｍｗ＝２０００、Ｍｎ＝１８００であった。上記ポリマ
ーＫ１００ｇ及び溶媒（メチルエチルケトン）５０ｇか
らなる組成物Ｌを調製した。本組成物は２００℃で２時
間加熱処理することにより硬化し、溶媒に対して不溶と
なった。硬化した組成物の屈折率は波長１．３μｍにお
いてＴＥモードで１．４５４３、ＴＭモードで１．４５
４４であった。上記ポリマーＪをコア、ポリマーＫをク
ラッドとして用いる光導波路は、実施例１に準じて作製
した。この光導波路を５ｃｍの長さに切り出し、挿入損
失を測定したところ、波長１．３μｍで０．５ｄＢ以
下、波長１．５５μｍで２．０ｄＢ以下であった。ま
た、挿入損失の偏波依存性は波長１．３μｍでも波長
１．５５μｍでも０．１ｄＢ以下であった。更に、この
光導波路の損失は９０℃／７５％ＲＨの条件下において
も１箇月以上変動しなかった。Example 4 Monofluorophenyltriethoxysilane-d ₄ (25
0 g) and (3,3,4,4,4-pentafluorobutyl) trichlorosilane (260 g) were dissolved in 1 liter of dehydrated tetrahydrofuran, and 3 equivalents of water were slowly added thereto so that the liquid temperature would not rise. Dropped. Then, while stirring the reaction solution, 3 equivalents of sodium hydrogen carbonate was added thereto. After the generation of carbon dioxide gas was completed, stirring was continued for another hour. Then, the reaction solution was filtered, and the tetrahydrofuran in the filtrate was distilled off with a rotary evaporator to obtain a colorless transparent viscous liquid. Further, the liquid I was vacuum dried to obtain a polymer I. When the molecular weight of this material was measured by GPC, Mw = 150
0 and Mn = 1300. 100 of Polymer I above
g and a solvent (methyl ethyl ketone) 50 g were prepared. This composition was cured by heating at 200 ° C. for 2 hours and became insoluble in the solvent. The refractive index of the cured composition was 1.4580 in TE mode and 1.4579 in TM mode at a wavelength of 1.3 μm. In addition, monofluorophenyltriethoxysilane-
d ₄ (200 g) and (3,3,4,4,4-pentafluorobutyl) trichlorosilane (250 g) were dissolved in 1 liter of dehydrated tetrahydrofuran, and 3 parts thereof were added thereto.
An equivalent amount of water was slowly added dropwise so that the liquid temperature did not rise. Then, while stirring the reaction solution, 3 equivalents of sodium hydrogen carbonate was added thereto. After the generation of carbon dioxide was completed, stirring was continued for another hour. Then, the reaction solution was filtered, and the tetrahydrofuran in the filtrate was distilled off with a rotary evaporator to obtain a colorless transparent viscous liquid. Further, this liquid was vacuum dried to obtain a polymer K. When the molecular weight of this material was measured by GPC,
Mw = 2000 and Mn = 1800. A composition L consisting of 100 g of the above polymer K and 50 g of the solvent (methyl ethyl ketone) was prepared. This composition was cured by heating at 200 ° C. for 2 hours and became insoluble in the solvent. The refractive index of the cured composition is 1.4543 in TE mode and 1.45 in TM mode at a wavelength of 1.3 μm.
It was 44. An optical waveguide using the polymer J as a core and the polymer K as a clad was produced according to Example 1. When this optical waveguide was cut into a length of 5 cm and the insertion loss was measured, it was 0.5 dB or less at a wavelength of 1.3 μm and 2.0 dB or less at a wavelength of 1.55 μm. The polarization dependence of the insertion loss was 0.1 dB or less at both the wavelength of 1.3 μm and the wavelength of 1.55 μm. Furthermore, the loss of this optical waveguide did not fluctuate for more than 1 month even under the condition of 90 ° C./75% RH.

【００２０】[0020]

【発明の効果】以上説明したように、本発明による光学
材料を用いることにより、耐溶剤性に優れ、複屈折が小
さく、かつ低損失で、耐熱性、耐湿性が高いポリシルセ
スキオキサン系の高分子光学材料が実現できる。また、
本発明にかかる光学材料を用いた光部品は、耐溶剤性に
優れ、偏波依存性が小さく、かつ低損失で、耐熱性、耐
湿性が高いので、特に、光導波路型部品への適用が有利
である。したがって、本発明は、一般光学、微小光学、
光通信、光情報処理等の分野に適用できる。As described above, by using the optical material according to the present invention, a polysilsesquioxane system having excellent solvent resistance, small birefringence, low loss, high heat resistance and high humidity resistance can be obtained. Polymer optical materials can be realized. Also,
The optical component using the optical material according to the present invention is excellent in solvent resistance, has small polarization dependence, and has low loss, high heat resistance, and high moisture resistance. Therefore, it is particularly applicable to optical waveguide type components. It is advantageous. Therefore, the present invention is applicable to general optics, micro optics,
It can be applied to fields such as optical communication and optical information processing.

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

【図１】高分子光導波路の例を示す構成要素図である。FIG. 1 is a component diagram showing an example of a polymer optical waveguide.

【図２】ポリシルセスキオキサン系の光学材料の重量平
均分子量と複屈折の関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the weight average molecular weight and the birefringence of a polysilsesquioxane-based optical material.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１：基板、２：下層クラッド、３：コア、４：上層クラ
ッド1: substrate, 2: lower clad, 3: core, 4: upper clad

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅原 駿吾 東京都武蔵野市御殿山一丁目１番３号 エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロ ジ株式会社内 (72)発明者 碓氷 光男 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 天野 道之 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−278306（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−324051（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−208704（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−124793（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−272929（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−59369（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 1/04 C08G 77/04 C08G 77/24 G02B 6/12 G02B 6/13 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Sugo Sugawara 1-3-3 Gotenyama, Musashino City, Tokyo NTT Advance Technology Co., Ltd. (72) Inventor Mitsuo Usui Nishi, Shinjuku-ku, Tokyo Shinjuku 3-chome 19-2 Nihon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Michiyuki Amano 3--19-3 Nishishinjuku Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation (56) Reference JP-A-7 -278306 (JP, A) JP-A-9-324051 (JP, A) JP-A-9-208704 (JP, A) JP-A-9-124793 (JP, A) JP-A-4-272929 (JP, A) ) JP-A-9-59369 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. ⁷ , DB name) G02B 1/04 C08G 77/04 C08G 77/24 G02B 6/12 G02B 6/13

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 式（Ｉ）、式（II）の各単位を構成分と
する下記一般式（化１）： 【化１】 〔式中、Ｒ₁ はＣ₆ Ｘ₅ （Ｘは重水素若しくはハロゲン
を表す）で表される重水素化フェニル基又はハロゲン化
フェニル基、Ｚは水酸基若しくはＯＣ_m Ｈ_2m+1（ｍは３
以下の整数）で表されるアルコキシ基である〕で表され
る繰り返し単位、及び式（III)、式（IV）の各単位を構
成分とする下記一般式（化２）： 【化２】 〔式中、Ｒ₂ はＣ_n Ｙ_2n+1（Ｙは水素、重水素若しくは
ハロゲン、ｎは正の整数を表す）で表されるアルキル
基、重水素化アルキル基又はハロゲン化アルキル基であ
り、Ｚは水酸基若しくはＯＣ_m Ｈ_2m+1（ｍは３以下の整
数）で表されるアルコキシ基である〕で表される繰り返
し単位からなり、重量平均分子量が１００００以下であ
る共重合体であることを特徴とする高分子光学材料。1. The following general formula (Chemical formula 1) having each unit of the formula (I) and the formula (II) as a constituent: [In the formula, R ₁ is a deuterated phenyl group or halogenated phenyl group represented by C ₆ X ₅ (X represents deuterium or halogen), Z is a hydroxyl group or OC _m H _{2m + 1} (m is 3
Is a alkoxy group represented by the following integer), and the following general formula (Formula 2) having each unit of the formula (III) and the formula (IV) as constituent components: [In the formula, R ₂ is an alkyl group represented by C _n Y _{2n + 1} (Y is hydrogen, deuterium or halogen, and n is a positive integer), a deuterated alkyl group or a halogenated alkyl group. , Z is a hydroxyl group or an alkoxy group represented by OC _m H _{2m + 1} (m is an integer of 3 or less), and is a copolymer having a weight average molecular weight of 10,000 or less. A polymeric optical material characterized in that 【請求項２】 高分子材料からなるコア部と、該コア部
を取り囲み該コア部よりも屈折率の低い高分子材料から
なるクラッド部を有し、該コア部及び該クラッド部が、
請求項１に記載の高分子光学材料を熱架橋させて得られ
る高分子光学材料であることを特徴とする光導波路。2. A core part made of a polymer material and a clad part made of a polymer material surrounding the core part and having a lower refractive index than the core part, wherein the core part and the clad part are
An optical waveguide, which is a polymer optical material obtained by thermally crosslinking the polymer optical material according to claim 1. 【請求項３】 高分子材料からなるコア部と、該コア部
を囲み該コア部よりも屈折率の低い高分子材料からなる
クラッド部を有する光導波路を、高分子材料の積層によ
り作製する光導波路の製造方法において、請求項１に記
載の高分子光学材料を塗布した後に熱架橋させることに
よりコア層及びクラッド層を形成する工程を含むことを
特徴とする光導波路の製造方法。3. An optical waveguide in which an optical waveguide having a core part made of a polymer material and a clad part surrounding the core part and made of a polymer material having a refractive index lower than that of the core part is produced by laminating polymer materials. A method for producing an optical waveguide, which comprises a step of forming a core layer and a clad layer by applying the polymer optical material according to claim 1 and then thermally crosslinking the same.