JPH0588036A - Waveguide film consisting of glass derived from siloxane polymer - Google Patents
Waveguide film consisting of glass derived from siloxane polymerInfo
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- JPH0588036A JPH0588036A JP24624691A JP24624691A JPH0588036A JP H0588036 A JPH0588036 A JP H0588036A JP 24624691 A JP24624691 A JP 24624691A JP 24624691 A JP24624691 A JP 24624691A JP H0588036 A JPH0588036 A JP H0588036A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は光集積回路用導波路など
として使用可能な、シロキサン系ポリマ由来のガラスか
ら成る導波路膜に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a waveguide film made of glass derived from a siloxane polymer, which can be used as a waveguide for optical integrated circuits.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光学部品や光ファイバの基材としては光
伝送損失が小さく、伝送帯域が広いことから一般に石英
ガラスや多成分ガラスなどの無機系のものが使用されて
いる。一方、プラスチックを基材とする光学材料も開発
されている。これらのプラスチック光学材料は、無機系
に比べ加工性がよく、取扱い易いなどの特徴を持つこと
から注目されている。例えば光ファイバにおいてはポリ
メチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）あるいはポリスチレ
ンのような透明性に優れたプラスチックを芯（コア）と
し、その芯成分よりも屈折率の低いプラスチックを鞘
（クラッド）成分とした同心のコア−クラッド構造から
なるものが知られている。しかし、これらのプラスチッ
ク光ファイバは、無機系のファイバに比べて内部を伝達
する光の減衰度合が大きいという欠点がある。光の伝達
は光回路あるいはファイバの一般に入射した光を長さ方
向に沿って内部で全反射させて行うが、プラスチックの
内部を光が伝達するにあたり、光が吸収あるいは散乱さ
れることによって光の減衰を強めるような要因を最小に
することが重要である。光回路部品においては現状の光
ファイバ通信に用いられている光の波長が６５０ｎｍ〜
１６００ｎｍの光を用いてることから、プラスチックを
用いる場合、その領域における低損失化はより切実であ
る。これを解決する方法としてプラスチック材料を前駆
体として、ガラスに変換することが考えられる。例え
ば、シリコン系のポリマは酸素プラズマで処理（Ａ．
Ｄ．Ｂｕｔｈｅｒｕｓら、ジャーナル オブ バキュウ
ムサイエンスアンド テクノロジー，２９巻，１７号，
１１９７頁）したり、空気あるいは酸素中で加熱する
（Ｂ．Ｇ．Ｂａｇｌｅｙら、ベター セラミックス ス
ルーケミストリー ｐ２８７）ことによりガラスに変換
することができる。また小野瀬らはシリコン系のレジス
トをパターン化し、後加熱することによりガラス化する
新しいガラスパターン形成法を報告している（小野瀬、
木村，ジャーナル オブ フォトポリマー サイエンス
アンド テクノロジー，４巻，１号 １１９頁）。し
かしながら、これらはＳｉＯ2 の形に変換するのみで屈
折率制御に関しては触れていない。一般にコアとクラッ
ドの屈折率比により、伝搬する光のモードが変化するた
め、導波路構造を決定するのにそれぞれの屈折率制御は
重要である。特にシングルモードを用いる光回路部品の
導波路ではより精密で簡易な屈折率制御が求められてい
る。2. Description of the Related Art As a base material for optical parts and optical fibers, an inorganic material such as quartz glass or multi-component glass is generally used because of its small optical transmission loss and wide transmission band. On the other hand, plastic-based optical materials have also been developed. These plastic optical materials are attracting attention because they have characteristics such as better workability than inorganic materials and easy handling. For example, in an optical fiber, a concentric core in which a plastic having a high transparency such as polymethylmethacrylate (PMMA) or polystyrene is used as a core, and a plastic having a refractive index lower than that of the core is used as a sheath (clad) component. -Clad structures are known. However, these plastic optical fibers have a drawback in that the degree of attenuation of light transmitted inside is large as compared with inorganic fibers. Transmission of light is generally carried out by internally reflecting the incident light of an optical circuit or fiber along the length direction internally, but when the light is transmitted inside the plastic, the light is absorbed or scattered and It is important to minimize the factors that increase the damping. In optical circuit parts, the wavelength of light used in the current optical fiber communication is 650 nm to
Since the light of 1600 nm is used, when plastic is used, the loss reduction in that region is more urgent. As a method of solving this, it is possible to use a plastic material as a precursor and convert it into glass. For example, a silicon-based polymer is treated with oxygen plasma (A.
D. Buterus et al., Journal of Vacuum Science and Technology, Vol. 29, No. 17,
(Page 1197) or heating in air or oxygen (BG Bagley et al., Better Ceramics Through Chemistry p287) to convert it into glass. Onose et al. Have reported a new glass pattern formation method in which a silicon-based resist is patterned and then vitrified by heating (Onose,
Kimura, Journal of Photopolymer Science and Technology, Vol. 4, No. 1, p. 119). However, these only convert to the form of SiO 2 and do not mention about refractive index control. Generally, the mode of propagating light changes depending on the refractive index ratio between the core and the clad, so that the refractive index control of each is important in determining the waveguide structure. Particularly, in the waveguide of the optical circuit component using the single mode, more precise and simple refractive index control is required.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような現
状に鑑みてなされたものであり、その目的は可視光〜近
赤外光域にわたり低損失であり、容易に屈折率制御で
き、しかも耐熱性に優れるシロキサン系ポリマ由来のガ
ラスから成る導波路膜を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to achieve low loss in the visible light to near-infrared light region, easily control the refractive index, and An object of the present invention is to provide a waveguide film made of glass derived from a siloxane-based polymer having excellent heat resistance.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明のシロキサン系ポリマ由来のガラスか
ら成る導波路膜は、下記一般式（Ｉ）：In order to solve such a problem, a waveguide film made of glass derived from a siloxane-based polymer of the present invention has the following general formula (I):
【０００５】[0005]
【化７】 [Chemical 7]
【０００６】［式中Ｒ1 はＣn Ｙ2n+1（Ｙは水素，重水
素あるいはハロゲン、ｎは５以下の正の整数）で表され
るアルキル基，重水素化あるいはハロゲン化アルキル
基，あるいはＣ6 Ｙ5（Ｙは水素，重水素化あるいはハ
ロゲン）で表されるフェニル基，重水素あるいはハロゲ
ン化フェニル基］で表される繰り返し単位と、下記一般
式（ＩＩ）：[Wherein R 1 is an alkyl group represented by C n Y 2n + 1 (Y is hydrogen, deuterium or halogen, and n is a positive integer of 5 or less), a deuterated or halogenated alkyl group, Or a repeating unit represented by C 6 Y 5 (Y is hydrogen, deuterated or halogen), a deuterium or halogenated phenyl group] and the following general formula (II):
【０００７】[0007]
【化８】 [Chemical 8]
【０００８】［式中Ｍ1 はＳｉを除く４価の元素、Ｒ2
はＣn Ｙ2n+1（Ｙは水素，重水素あるいはハロゲン、ｎ
は５以下の正の整数）で表されるアルキル基，重水素化
あるいはハロゲン化アルキル基，あるいはＣ6 Ｙ5 （Ｙ
は水素，重水素あるいはハロゲン）で表されるフェニル
基，重水素化あるいはハロゲン化フェニル基］で表され
る繰り返し単位とを有することを特徴とする。[Wherein M 1 is a tetravalent element excluding Si, R 2
Is C n Y 2n + 1 (Y is hydrogen, deuterium or halogen, n
Is a positive integer of 5 or less), an alkyl group represented by deuterated or halogenated alkyl group, or C 6 Y 5 (Y
Has a phenyl group represented by hydrogen, deuterium or halogen, and a repeating unit represented by a deuterated or halogenated phenyl group].
【０００９】また、本発明のシロキサン系ポリマ由来の
ガラスから成る導波路膜は、下記一般式（ＩＩＩ）：The waveguide film made of glass derived from the siloxane polymer of the present invention has the following general formula (III):
【００１０】[0010]
【化９】 [Chemical 9]
【００１１】［式中Ｒ1 ，Ｒ2 は同一または異なり、Ｃ
n Ｙ2n+1（Ｙは水素，重水素あるいはハロゲン、ｎは５
以下の正の整数）で表されるアルキル基，重水素化ある
いはハロゲン化アルキル基，あるいはＣ6 Ｙ5 （Ｙは水
素，重水素あるいはハロゲン）で表されるフェニル基，
重水素化あるいはハロゲン化フェニル基］で表される繰
り返し単位と、下記一般式（ＩＶ）：[Wherein R 1 and R 2 are the same or different, and C
n Y 2n + 1 (Y is hydrogen, deuterium or halogen, n is 5
An alkyl group represented by the following positive integer), a deuterated or halogenated alkyl group, or a phenyl group represented by C 6 Y 5 (Y is hydrogen, deuterium or halogen),
A deuterated or halogenated phenyl group] and the following general formula (IV):
【００１２】[0012]
【化１０】 [Chemical 10]
【００１３】［式中Ｍ1 はＳｉを除く４価の元素、Ｒ
3 ，Ｒ4 は同一または異なり、Ｃn Ｙ2n+1（Ｙは水素，
重水素あるいはハロゲン、ｎは５以下の正の整数）で表
されるアルキル基，重水素化あるいはハロゲン化アルキ
ル基，あるいはＣ6 Ｙ5（Ｙは水素，重水素あるいはハ
ロゲン）で表されるフェニル基，重水素化あるいはハロ
ゲン化フェニル基］で表される繰り返し単位とを有する
ことを特徴とする。[Wherein M 1 is a tetravalent element except Si, R
3 , R 4 are the same or different, and C n Y 2n + 1 (Y is hydrogen,
Deuterium or halogen, n is a positive integer of 5 or less), an alkyl group represented by deuterated or halogenated alkyl group, or phenyl represented by C 6 Y 5 (Y is hydrogen, deuterium or halogen) Group, a deuterated or halogenated phenyl group].
【００１４】さらにまた、本発明のシロキサン系ポリマ
由来のガラスから成る導波路膜は、下記一般式（Ｉ）：Furthermore, the waveguide film made of glass derived from the siloxane polymer of the present invention has the following general formula (I):
【００１５】[0015]
【化１１】 [Chemical 11]
【００１６】［式中Ｒ1 はＣn Ｙ2n+1（Ｙは水素，重水
素あるいはハロゲン、ｎは５以下の正の整数）で表され
るアルキル基，重水素化あるいはハロゲン化アルキル
基，あるいはＣ6 Ｙ5（Ｙは水素，重水素あるいはハロ
ゲン）で表されるフェニル基，重水素化あるいはハロゲ
ン化フェニル基］で表される繰り返し単位と、下記一般
式（Ｖ）：[Wherein R 1 is an alkyl group represented by C n Y 2n + 1 (Y is hydrogen, deuterium or halogen, n is a positive integer of 5 or less), a deuterated or halogenated alkyl group, Or a repeating unit represented by C 6 Y 5 (Y is hydrogen, deuterium or halogen), a deuterated or halogenated phenyl group] and the following general formula (V):
【００１７】[0017]
【化１２】 [Chemical formula 12]
【００１８】［式中Ｍ2 は希土類を除く３価の元素］で
表される繰り返し単位とを有することを特徴とする。[Wherein M 2 is a trivalent element excluding rare earths].
【００１９】[0019]
【作用】本発明における光導波路はＳｉ以外の３価また
は４価の元素を含有するシロキサン系ポリマ由来のガラ
スすなわち前記一般式（Ｉ）および（ＩＩ）で示される
繰り返し単位の組合せ、前記一般式（ＩＩＩ）および
（ＩＶ）で示される繰り返し単位の組合せあるいは前記
一般式（Ｉ）および（Ｖ）で示される繰り返し単位の組
合せを有するポリマを熱酸化あるいは酸素プラズマなど
により処理することによりガラス化して得たガラスを用
いることを本質とする。Ｓｉ以外の３価の元素として
は、例えばＡｌ，Ｐ，Ｂ，Ｂｉ等が挙げられる。また、
４価の元素としては、例えばＧｅ，Ｓｎ，Ｔｉ等が挙げ
られる。これらの繰り返し単位の組合せあるいは共重合
化により種々の屈折率を持つものが得られ、屈折率制御
が容易である。The optical waveguide in the present invention is a glass derived from a siloxane polymer containing a trivalent or tetravalent element other than Si, that is, a combination of repeating units represented by the general formulas (I) and (II), A polymer having a combination of repeating units represented by (III) and (IV) or a combination of repeating units represented by the general formulas (I) and (V) is vitrified by thermal oxidation or treatment with oxygen plasma. The essence is to use the obtained glass. Examples of trivalent elements other than Si include Al, P, B and Bi. Also,
Examples of the tetravalent element include Ge, Sn, and Ti. By combining these repeating units or by copolymerization, those having various refractive indexes can be obtained, and the refractive index can be easily controlled.
【００２０】本発明で用いるガラスを製造するのに使用
するシロキサン系ポリマは一般的に次のようにして調製
される。すなわち、下記一般式（ＶＩ），（ＶＩＩ），
（ＶＩＩＩ）The siloxane-based polymer used to make the glass used in the present invention is generally prepared as follows. That is, the following general formulas (VI), (VII),
(VIII)
【００２１】[0021]
【化１３】 [Chemical 13]
【００２２】[0022]
【化１４】 [Chemical 14]
【００２３】[0023]
【化１５】 [Chemical 15]
【００２４】［式中Ｍは４価の元素、Ｍ′は希土類を除
く３価の元素、Ｒ，Ｒ′は同一または異なり、Ｃn Ｙ
2n+1（Ｙは水素，重水素あるいはハロゲン、ｎは５以下
の正の整数）で表されるアルキル基，重水素化あるいは
ハロゲン化アルキル基，あるいはＣ6 Ｙ5 （Ｙは水素，
重水素あるいはハロゲン）で表されるフェニル基，重水
素化あるいはハロゲン化フェニル基］で表される塩化物
の加水分解、重合により得ることができる。また（Ｖ
Ｉ），（ＶＩＩ），（ＶＩＩＩ）で表される塩化物とア
ルコールを反応して得られる各種のアルコラートの重合
や塩化物とアルコラートの縮重合によってもシロキサン
系ポリマを得ることができる。なお、ｎが６以上ではポ
リマのガラス転移温度が低くなるため、取扱いに問題が
あり、ｎは５以下が望ましい。[Wherein M is a tetravalent element, M'is a trivalent element excluding rare earths, R and R'are the same or different, and C n Y
2n + 1 (Y is hydrogen, deuterium or halogen, n is a positive integer of 5 or less), a deuterated or halogenated alkyl group, or C 6 Y 5 (Y is hydrogen,
A phenyl group represented by deuterium or halogen) and a chloride represented by deuterated or halogenated phenyl group] can be obtained by hydrolysis and polymerization. Also (V
The siloxane-based polymer can also be obtained by polymerization of various alcoholates obtained by reacting chlorides represented by I), (VII), and (VIII) with alcohols, and condensation polymerization of chlorides and alcoholates. When n is 6 or more, the glass transition temperature of the polymer is low, which causes a problem in handling, and n is preferably 5 or less.
【００２５】式（ＶＩ），（ＶＩＩ），（ＶＩＩＩ）で
表わされる塩化物の具体的化合物としては、例えばフェ
ニルトリクロルシラン，フェニルトリクロルシランｄ−
５，ジフェニルジクロルシラン，フェニルトリエトキシ
シラン，ベンチルトリクロルシラン，テトラキス（トリ
メチルシロキシ）チタン，塩化アルミニウム，塩化リ
ン，塩化ホウ素，塩化ビスマス，フェニル塩化スズ，フ
ェニルトリクロルゲルマニウム，ジフェニルジクロルゲ
ルマニウム等が挙げられる。Specific compounds of the chlorides represented by the formulas (VI), (VII) and (VIII) are, for example, phenyltrichlorosilane and phenyltrichlorosilane d-.
5, diphenyldichlorosilane, phenyltriethoxysilane, benzyltrichlorosilane, tetrakis (trimethylsiloxy) titanium, aluminum chloride, phosphorus chloride, boron chloride, bismuth chloride, phenyltin chloride, phenyltrichlorogermanium, diphenyldichlorogermanium, etc. Can be mentioned.
【００２６】本発明で使用するシロキサン系ポリマの製
造法は、一般のポリシロキサン製造法と同様であり、塩
化物，アルコラートなどの加水分解をトルエン，キシレ
ンなどの有機溶媒に溶解し、ＫＯＨなどのアルカリで重
合を行わせるものである。また、シロキサン系ポリマの
分子量は膜を形成したときのクラッキングを避けるため
１０万以上が望ましい。The method for producing the siloxane-based polymer used in the present invention is the same as the general method for producing polysiloxane, in which hydrolysis of chloride, alcoholate, etc. is dissolved in an organic solvent such as toluene, xylene, etc. The polymerization is carried out with an alkali. Further, the molecular weight of the siloxane-based polymer is preferably 100,000 or more in order to avoid cracking when a film is formed.
【００２７】本発明における膜の形成方法としては、ま
ずポリマを適切な溶媒に溶かし、スピンコート法，ディ
ップ法，スプレー法により所望の厚さに基板上に塗布す
る。溶媒をとばすためにベーク処理した後、酸素存在
下，電気炉で５００〜１１００℃で熱処理するか、円筒
型酸素プラズマエッチング装置で処理してガラス化す
る。As a method for forming a film in the present invention, first, a polymer is dissolved in an appropriate solvent and then applied onto a substrate by a spin coating method, a dipping method or a spraying method so as to have a desired thickness. After baking to remove the solvent, it is heat-treated in an electric furnace at 500 to 1100 ° C. in the presence of oxygen or is treated with a cylindrical oxygen plasma etching apparatus to be vitrified.
【００２８】以下に本発明の導波路膜を製造するのに使
用するガラスの原料となるシロキサン系ポリマ（以下、
単にポリマという）の製造例を示す。Hereinafter, a siloxane-based polymer (hereinafter, referred to as a raw material of glass used for producing the waveguide film of the present invention)
An example of the production of a polymer) will be shown.
【００２９】（ポリマ製造例１）内容約１００ｍｌのフ
ラスコにフェニルトリクロルシラン１０ｇと塩化アルミ
ニウム１．３ｇに１００ｍｇのＫＯＨを添加し、１５ｍ
ｌのトルエンと混合した。そして、この混合液を１６時
間還流した。反応終了後冷却し、小量の沈殿物をろ過し
た後、メタノールに溶液を流し込むことにより再沈殿を
行った。得られたポリマは、一般式（Ｉ）でＲ1 ＝フェ
ニル基の構造と一般式（Ｖ）でＭ2 ＝Ａｌの構造を有す
るシロキサン系ポリマであることがＩＲ分析およびＮＭ
Ｒ分析により確認できた。またポリマの分子量はＭｗ＝
１２５０００，Ｍｗ／Ｍｎ＝６．１であった。このポリ
マの屈折率は１．６０であり、Ａｌの入っていないポリ
シルセスキオキサンが１．５６であるのに２．６％上昇
した。またこのポリマは高い耐熱性を示し、３００℃で
１時間熱処理してもなんらの変化がみられなかった。(Polymer Production Example 1) Content In a flask of about 100 ml, 100 g of KOH was added to 10 g of phenyltrichlorosilane and 1.3 g of aluminum chloride, and 15 m
Mix with 1 l of toluene. Then, this mixed liquid was refluxed for 16 hours. After completion of the reaction, the mixture was cooled, a small amount of precipitate was filtered, and then the solution was poured into methanol for reprecipitation. The obtained polymer is a siloxane polymer having a structure of R 1 = phenyl group in the general formula (I) and a structure of M 2 = Al in the general formula (V), IR analysis and NM
It was confirmed by R analysis. The molecular weight of the polymer is Mw =
It was 125000 and Mw / Mn = 6.1. The refractive index of this polymer was 1.60, which was 2.6% higher than that of Al-free polysilsesquioxane which was 1.56. Further, this polymer showed high heat resistance, and no change was observed even after heat treatment at 300 ° C. for 1 hour.
【００３０】（ポリマ製造例２）原料のモノマを重水素
化フェニルトリクロルシラン ｄ−５とした他はポリマ
製造例１と同じようにして重水素化ポリマを得た。得ら
れたポリマは、一般式（Ｉ）でＲ1 ＝重水素化フェニル
基の構造と一般式（Ｖ）でＭ2 ＝Ａｌの構造を有するシ
ロキサン系ポリマであることがＩＲ分析およびＮＭＲ分
析により確認できた。得られたポリマの物性値はポリマ
製造例１のポリマとほぼ同様であった。(Polymer Production Example 2) A deuterated polymer was obtained in the same manner as in Polymer Production Example 1 except that deuterated phenyltrichlorosilane d-5 was used as a raw material monomer. According to IR analysis and NMR analysis, the obtained polymer is a siloxane polymer having a structure of R 1 = deuterated phenyl group in the general formula (I) and a structure of M 2 = Al in the general formula (V). It could be confirmed. The physical properties of the obtained polymer were almost the same as those of the polymer of Polymer Production Example 1.
【００３１】（ポリマ製造例３）内容約１００ｍｌのフ
ラスコにフェニルトリクロルシラン１０ｇとフェニルト
リクロルゲルマニウム２．４ｇに１００ｍｇのＫＯＨを
添加し、１５ｍｌのトルエンと混合した。そして、この
混合液を１６時間還流した。反応終了後冷却し、小量の
沈殿物をろ過した後、メタノールに溶液を流し込むこと
により再沈殿を行った。得られたポリマは、一般式
（Ｉ）でＲ1 ＝フェニル基の構造と一般式（ＩＩ）でＭ
1 ＝Ｇｅ，Ｒ2 ＝フェニル基の構造を有するシロキサン
系ポリマであることがＩＲ分析およびＮＭＲ分析により
確認できた。得られたポリマの分子量はＭｗ＝１３６０
００，Ｍｗ／Ｍｎ＝４．２であった。このポリマの屈折
率は１．５８であり、Ｇｅの入っていないポリシルセス
キオキサンが１．５６であるのに１．２％上昇した。ま
たこのポリマは高い耐熱性を示し、３００℃で１時間熱
処理してもなんらの変化がみられなかった。(Polymer Production Example 3) Contents In a flask of about 100 ml, 10 g of phenyltrichlorosilane and 2.4 g of phenyltrichlorogermanium were added with 100 mg of KOH and mixed with 15 ml of toluene. Then, this mixed liquid was refluxed for 16 hours. After completion of the reaction, the mixture was cooled, a small amount of precipitate was filtered, and then the solution was poured into methanol for reprecipitation. The obtained polymer has the structure of R 1 = phenyl group in the general formula (I) and M in the general formula (II).
It was confirmed by IR analysis and NMR analysis that it was a siloxane-based polymer having a structure of 1 = Ge, R 2 = phenyl group. The molecular weight of the obtained polymer is Mw = 1360.
00 and Mw / Mn = 4.2. The refractive index of this polymer was 1.58, which was 1.2% higher than the Ge-free polysilsesquioxane of 1.56. Further, this polymer showed high heat resistance, and no change was observed even after heat treatment at 300 ° C. for 1 hour.
【００３２】（ポリマ製造例４）内容約１００ｍｌのフ
ラスコにフェニルトリクロルシラン１０ｇと塩化リン
１．３ｇに１００ｍｇのＫＯＨを添加し、１５ｍｌのト
ルエンと混合した。そして、この混合液を１８時間還流
した。反応終了後冷却し、小量の沈殿物をろ過した後、
メタノールに溶液を流し込むことにより再沈殿を行っ
た。得られたポリマは、一般式（Ｉ）でＲ1 ＝フェニル
基の構造と一般式（Ｖ）でＭ2 ＝Ｐの構造を有するシロ
キサン系ポリマであることがＩＲ分析およびＮＭＲ分析
により確認できた。得られたポリマの分子量はＭｗ＝１
０５０００，Ｍｗ／Ｍｎ＝４．５であった。このポリマ
の屈折率は１．５７であり、Ａｌの入っていないポリシ
ルセスキオキサンが１．５６であるのに０．４％上昇し
た。(Polymer Production Example 4) Contents Into a flask of about 100 ml, 100 g of KOH was added to 10 g of phenyltrichlorosilane and 1.3 g of phosphorus chloride and mixed with 15 ml of toluene. Then, this mixed liquid was refluxed for 18 hours. After completion of the reaction, the mixture was cooled, and after filtering a small amount of precipitate,
Reprecipitation was performed by pouring the solution into methanol. It was confirmed by IR analysis and NMR analysis that the obtained polymer was a siloxane polymer having a structure of R 1 = phenyl group in the general formula (I) and a structure of M 2 = P in the general formula (V). .. The molecular weight of the obtained polymer is Mw = 1.
It was 05000 and Mw / Mn = 4.5. The refractive index of this polymer was 1.57, which was 0.46 higher than that of Al-free polysilsesquioxane which was 1.56.
【００３３】（ポリマ製造例５，６，７，８）ポリマ製
造例４において塩化リンの代わりに表１に示す塩化物を
用いてポリマを合成した。ポリマ製造例５で得られたポ
リマは、一般式（Ｉ）でＲ1 ＝フェニル基の構造と一般
式（Ｖ）でＭ2 ＝Ｂの構造を有するシロキサン系ポリマ
であること、ポリマ製造例６で得られたポリマは、一般
式（Ｉ）でＲ1 ＝フェニル基の構造と一般式（Ｖ）でＭ
2 ＝Ｂｉの構造を有するシロキサン系ポリマであるこ
と、ポリマ製造例７で得られたポリマは、一般式（Ｉ）
でＲ1 ＝フェニル基の構造と一般式（ＩＩ）でＭ1 ＝Ｓ
ｎ，Ｒ2 ＝フェニル基の構造を有するシロキサン系ポリ
マであること、ポリマ製造例８で得られたポリマは、一
般式（Ｉ）でＲ1 ＝フェニル基の構造と一般式（ＩＩ）
でＭ1 ＝Ｔｉ，Ｒ2 ＝フェニル基の構造を有するシロキ
サン系ポリマであることが、それぞれＩＲ分析およびＮ
ＭＲ分析により確認できた。得られたポリマの分子量と
屈折率を表１に示す。Polymer Production Examples 5, 6, 7, and 8 Polymers were synthesized by using the chlorides shown in Table 1 instead of phosphorus chloride in Polymer Production Example 4. The polymer obtained in Polymer Production Example 5 is a siloxane-based polymer having a structure of R 1 phenyl group in the general formula (I) and a structure of M 2 = B in the general formula (V), Polymer Production Example 6 The polymer obtained in (1) has the structure of R 1 = phenyl group in the general formula (I) and M in the general formula (V).
The polymer obtained in Polymer Production Example 7 is a siloxane-based polymer having a structure of 2 = Bi.
Where R 1 = phenyl structure and M 1 = S in the general formula (II)
The polymer obtained in Polymer Production Example 8 is a siloxane-based polymer having a structure of n, R 2 = phenyl group, and the polymer obtained in General Formula (I) has the structure of R 1 = phenyl group and the general formula (II).
Are IR analysis and N, which are siloxane-based polymers having a structure of M 1 = Ti, R 2 = phenyl group.
It was confirmed by MR analysis. Table 1 shows the molecular weight and refractive index of the obtained polymer.
【００３４】[0034]
【表１】 [Table 1]
【００３５】（ポリマ製造例９）フェニルトリクロルシ
ランｄ−５ ５ｇとペンチルトリクロロシランｄ−１１
４．５ｇに塩化アルミニウム１．３ｇに１００ｍｇのＫ
ＯＨを添加し、１５ｍｌのトルエンと混合した。そし
て、この混合液を２４時間還流した。反応終了後冷却
し、小量の沈殿物をろ過した後、メタノールに溶液を流
し込むことにより再沈殿を行った。得られたポリマは、
一般式（Ｉ）でＲ1 ＝重水素化フェニル基あるいは重水
素化ペンチル基の構造と一般式（Ｖ）でＭ2 ＝Ａｌの構
造を有するシロキサン系ポリマであることがＩＲ分析お
よびＮＭＲ分析により確認できた。得られたポリマの分
子量はＭｗ＝９１０００，ｎ＝１．５３であった。(Polymer Production Example 9) 5 g of phenyltrichlorosilane d-5 and pentyltrichlorosilane d-11
4.5g to 100g aluminum chloride to 1.3g K
OH was added and mixed with 15 ml toluene. Then, this mixed liquid was refluxed for 24 hours. After completion of the reaction, the mixture was cooled, a small amount of precipitate was filtered, and then the solution was poured into methanol for reprecipitation. The polymer obtained is
According to IR analysis and NMR analysis, the siloxane-based polymer has the structure of R 1 = deuterated phenyl group or deuterated pentyl group in the general formula (I) and M 2 = Al structure in the general formula (V). It could be confirmed. The molecular weight of the obtained polymer was Mw = 91000 and n = 1.53.
【００３６】（ポリマ製造例１０）ジフェニルジクロル
シランｄ−１０ １５ｇとジフェニルジクロルゲルマニ
ウム１．３ｇに１００ｍｇのＫＯＨを添加し、１５ｍｌ
のトルエンと混合した。そして、この混合液を１６時間
還流した。反応終了後冷却し、小量の沈殿物をろ過した
後、メタノールに溶液を流し込むことにより再沈殿を行
った。得られたポリマは、一般式（ＩＩＩ）でＲ1 ＝Ｒ
2 ＝重水素化フェニル基の構造と一般式（ＩＶ）でＭ1
＝Ｇｅ，Ｒ3 ＝Ｒ4 ＝フェニル基の構造を有するシロキ
サン系ポリマであることがＩＲ分析およびＮＭＲ分析に
より確認できた。得られたポリマの分子量はＭｗ＝１０
６０００，ｎ＝１．５２であった。(Polymer Production Example 10) 100 mg of KOH was added to 15 g of diphenyldichlorosilane d-10 and 1.3 g of diphenyldichlorogermanium to obtain 15 ml.
Of toluene. Then, this mixed liquid was refluxed for 16 hours. After completion of the reaction, the mixture was cooled, a small amount of precipitate was filtered, and then the solution was poured into methanol for reprecipitation. The polymer obtained has the general formula (III): R 1 = R
2 = structure of deuterated phenyl group and M 1 in the general formula (IV)
= Ge, R 3 = R 4 = It was confirmed by IR analysis and NMR analysis that it was a siloxane-based polymer having a phenyl group structure. The molecular weight of the obtained polymer is Mw = 10.
It was 6000 and n = 1.52.
【００３７】（ポリマ製造例１１）内容約１００ｍｌの
フラスコにフェニルトリエトキシシラン１０ｇと塩化ア
ルミニウム１．３ｇに１００ｍｇのＫＯＨを添加し、１
５ｍｌのトルエンと混合した。そして、この混合液を１
６時間還流した。反応終了後冷却し、小量の沈殿物をろ
過した後、メタノールに溶液を流し込むことにより再沈
殿を行った。得られたポリマは、一般式（Ｉ）でＲ1 ＝
フェニル基の構造と一般式（Ｖ）でＭ2 ＝Ａｌの構造を
有するシロキサン系ポリマであることがＩＲ分析および
ＮＭＲ分析により確認できた。またポリマの分子量はＭ
ｗ＝１１４０００，Ｍｗ／Ｍｎ＝６．１であった。この
ポリマの屈折率は１．６０であった。(Polymer Production Example 11) Contents In a flask of about 100 ml, 100 g of KOH was added to 10 g of phenyltriethoxysilane and 1.3 g of aluminum chloride, and 1
Mix with 5 ml of toluene. Then, add this mixed solution to 1
Refluxed for 6 hours. After completion of the reaction, the mixture was cooled, a small amount of precipitate was filtered, and then the solution was poured into methanol for reprecipitation. The resulting polymer has the general formula (I) R 1 =
It was confirmed by IR analysis and NMR analysis that it was a siloxane-based polymer having a structure of a phenyl group and a structure of M 2 = Al in the general formula (V). The molecular weight of the polymer is M
w = 114000 and Mw / Mn = 6.1. The refractive index of this polymer was 1.60.
【００３８】[0038]
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものでは
ない。EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited to these examples.
【００３９】実施例１ ポリマ製造例１で得られたポリマをメチルイソブチルケ
トンに溶解し、スピンコート法によりシリコン基板上に
１３μｍの厚さに塗布した。次に２５０℃で１時間ベー
クを行った。さらに酸素存在下１１００℃の電気炉で２
時間加熱した。加熱後の膜の赤外線吸収スペクトルで１
６００ｃｍ-1などのＣ−Ｈに帰属されている吸収が消失
していた。得られた膜の屈折率は１．４８であった。Example 1 Polymer The polymer obtained in Production Example 1 was dissolved in methyl isobutyl ketone and applied on a silicon substrate to a thickness of 13 μm by spin coating. Then, it was baked at 250 ° C. for 1 hour. 2 in an electric furnace at 1100 ° C in the presence of oxygen
Heated for hours. 1 in the infrared absorption spectrum of the film after heating
The absorption attributed to C-H such as 600 cm -1 had disappeared. The refractive index of the obtained film was 1.48.
【００４０】実施例２〜１１ 実施例１と同様にポリマ製造例２〜１１で得たポリマを
膜とし、それぞれ電気炉で加温しガラス化した。表２に
得られた膜の屈折率を示す。Examples 2 to 11 As in Example 1, the polymers obtained in Polymer Production Examples 2 to 11 were formed into films, which were each heated in an electric furnace to be vitrified. Table 2 shows the refractive index of the obtained film.
【００４１】[0041]
【表２】 [Table 2]
【００４２】実施例１２ ポリマ製造例１で得られたポリマをメチルイソブチルケ
トンに溶解し、スピンコート法によりシリコン基板上に
３μｍの厚さに塗布した。次に２５０℃で１時間ベーク
を行った。さらに円筒型プラズマエッチング装置にい
れ、酸素を反応性ガスとし、１Ｔｏｒｒ，２５０Ｗの条
件で３０分処理した。処理後の膜の赤外線吸収スペクト
ルは１６００ｃｍ-1などのＣ−Ｈに帰属されている吸収
が消失していた。得られた膜の屈折率は１．４８であっ
た 実施例１３ 実施例１で得た膜をコア成分、実施例５で得た膜をクラ
ッド成分とする導波路を作製した。Example 12 Polymer The polymer obtained in Production Example 1 was dissolved in methyl isobutyl ketone and coated on a silicon substrate to a thickness of 3 μm by spin coating. Then, it was baked at 250 ° C. for 1 hour. Further, it was placed in a cylindrical plasma etching apparatus and treated with oxygen as a reactive gas under the conditions of 1 Torr and 250 W for 30 minutes. In the infrared absorption spectrum of the film after the treatment, the absorption attributed to C—H such as 1600 cm −1 disappeared. The refractive index of the obtained film was 1.48. Example 13 A waveguide having the film obtained in Example 1 as a core component and the film obtained in Example 5 as a clad component was produced.
【００４３】前述の２種のポリマをメチルイソブチルケ
トンに溶かし溶液とした。まずクラッド成分ポリマをシ
リコン基板上に約２０μｍの厚さに塗布した。ベーク，
乾燥処理後電気炉で１１００℃で加温しガラス化した。
さらにクラッド成分上にコア成分ポリマを約１３μｍの
厚さに塗布して同様にしてガラス化した。次に、ホトリ
ソグラフィ，ドライエッチングによりコア成分ポリマを
長さ５０ｍｍ，幅８μｍの直線矩形パタンに加工した。
加工後クラッド成分をコア成分上に塗布し、ガラス化
し、導波路を得た。波長１３００ｎｍ，１５００ｎｍの
光を導波路の一端から照射し、他端から出てくる光量を
測定することにより導波路の損失を計算した。この導波
路の損失は０．０１ｄＢ／ｃｍ以下であり、充分に種々
の光回路に供しうると考えられる。The above two polymers were dissolved in methyl isobutyl ketone to prepare a solution. First, a clad component polymer was applied on a silicon substrate to a thickness of about 20 μm. Bake,
After the drying treatment, it was vitrified by heating at 1100 ° C. in an electric furnace.
Further, a core component polymer was applied on the clad component to a thickness of about 13 μm, and similarly vitrified. Next, the core component polymer was processed into a linear rectangular pattern having a length of 50 mm and a width of 8 μm by photolithography and dry etching.
After processing, the clad component was applied onto the core component and vitrified to obtain a waveguide. The loss of the waveguide was calculated by irradiating light with wavelengths of 1300 nm and 1500 nm from one end of the waveguide and measuring the amount of light emitted from the other end. The loss of this waveguide is 0.01 dB / cm or less, and it is considered that it can be sufficiently applied to various optical circuits.
【００４４】[0044]
【発明の効果】以上説明したように、本発明による導波
路膜は、従来のものに比べ、金属含量を変えることによ
り広い範囲で屈折率制御が可能である。また可視〜近赤
外光域において優れた光伝送特性を有するとともに、高
温多湿条件下にさらされても損失増が著しく少ない。ま
た屈折率制御が容易であり、そのため、近赤外光域にお
ける光集積回路用材料として適している。また従来光フ
ァイバ通信に用いられている６５０〜１６００ｎｍの波
長域において低損失であるので、多成分系ガラスおよび
石英系光ファイバと光／電気，電気／光変換なしに接続
使用できる。すなわち、これらの光学材料を使って作製
した光部品により経済性に優れたローカルネットワーク
が形成できる。As described above, the waveguide film according to the present invention can control the refractive index in a wide range by changing the metal content as compared with the conventional waveguide film. Further, it has excellent light transmission characteristics in the visible to near-infrared light region, and the loss increase is extremely small even when exposed to high temperature and high humidity conditions. Further, the refractive index is easily controlled, and therefore, it is suitable as a material for an optical integrated circuit in the near infrared light region. Further, since it has a low loss in the wavelength range of 650 to 1600 nm which has been conventionally used for optical fiber communication, it can be used for connection with multi-component glass and silica optical fibers without optical / electrical / electrical / optical conversion. In other words, an optical component manufactured using these optical materials can form a highly economical local network.
Claims (3)
ロゲン、ｎは５以下の正の整数）で表されるアルキル
基，重水素化あるいはハロゲン化アルキル基，あるいは
Ｃ6 Ｙ5 （Ｙは水素，重水素化あるいはハロゲン）で表
されるフェニル基，重水素化あるいはハロゲン化フェニ
ル基］で表される繰り返し単位と、下記一般式（Ｉ
Ｉ）： 【化２】 ［式中Ｍ1 はＳｉを除く４価の元素、Ｒ2 はＣn Ｙ2n+1
（Ｙは水素，重水素あるいはハロゲン、ｎは５以下の正
の整数）で表されるアルキル基，重水素化あるいはハロ
ゲン化アルキル基，あるいはＣ6 Ｙ5 （Ｙは水素，重水
素あるいはハロゲン）で表されるフェニル基，重水素化
あるいはハロゲン化フェニル基］で表される繰り返し単
位とを有するシロキサン系ポリマ由来のガラスから成る
ことを特徴とする導波路膜。1. The following general formula (I): [Wherein R 1 is an alkyl group represented by C n Y 2n + 1 (Y is hydrogen, deuterium or halogen, n is a positive integer of 5 or less), a deuterated or halogenated alkyl group, or C 6 Y 5 (Y is hydrogen, deuterated or halogen), a repeating unit represented by the following general formula (I
I): [Wherein M 1 is a tetravalent element excluding Si, R 2 is C n Y 2n + 1
(Y is hydrogen, deuterium or halogen, n is a positive integer of 5 or less), a deuterated or halogenated alkyl group, or C 6 Y 5 (Y is hydrogen, deuterium or halogen) And a repeating unit represented by the following formula: phenyl group, deuterated or halogenated phenyl group], and a waveguide film comprising a glass derived from a siloxane polymer.
2n+1（Ｙは水素，重水素あるいはハロゲン、ｎは５以下
の正の整数）で表されるアルキル基，重水素化あるいは
ハロゲン化アルキル基，あるいはＣ6 Ｙ5 （Ｙは水素，
重水素あるいはハロゲン）で表されるフェニル基，重水
素化あるいはハロゲン化フェニル基］で表される繰り返
し単位と、下記一般式（ＩＶ）： 【化４】 ［式中Ｍ1 はＳｉを除く４価の元素、Ｒ3 ，Ｒ4 は、同
一または異なり、Ｃn Ｙ2n+1（Ｙは水素，重水素あるい
はハロゲン、ｎは５以下の正の整数）で表されるアルキ
ル基，重水素化あるいはハロゲン化アルキル基，あるい
はＣ6 Ｙ5 （Ｙは水素，重水素あるいはハロゲン）で表
されるフェニル基，重水素化あるいはハロゲン化フェニ
ル基］で表される繰り返し単位とを有するシロキサン系
ポリマ由来のガラスから成ることを特徴とする導波路
膜。2. The following general formula (III): [Wherein R 1 and R 2 are the same or different, and are C n Y
2n + 1 (Y is hydrogen, deuterium or halogen, n is a positive integer of 5 or less), a deuterated or halogenated alkyl group, or C 6 Y 5 (Y is hydrogen,
A phenyl group represented by deuterium or halogen), a repeating unit represented by a deuterated or halogenated phenyl group] and the following general formula (IV): [Wherein M 1 is a tetravalent element excluding Si, R 3 and R 4 are the same or different, and are C n Y 2n + 1 (Y is hydrogen, deuterium or halogen, and n is a positive integer of 5 or less). An alkyl group represented by, a deuterated or halogenated alkyl group, or a phenyl group represented by C 6 Y 5 (Y is hydrogen, deuterium or halogen), a deuterated or halogenated phenyl group] A waveguide film comprising a glass derived from a siloxane-based polymer having a repeating unit of
ロゲン、ｎは５以下の正の整数）で表されるアルキル
基，重水素化あるいはハロゲン化アルキル基，あるいは
Ｃ6 Ｙ5 （Ｙは水素，重水素あるいはハロゲン）で表さ
れるフェニル基，重水素化あるいはハロゲン化フェニル
基］で表される繰り返し単位と、下記一般式（Ｖ）： 【化６】 ［式中Ｍ2 は希土類を除く３価の元素］で表される繰り
返し単位とを有するシロキサン系ポリマ由来のガラスか
ら成ることを特徴とする導波路膜。3. The following general formula (I): [Wherein R 1 is an alkyl group represented by C n Y 2n + 1 (Y is hydrogen, deuterium or halogen, n is a positive integer of 5 or less), a deuterated or halogenated alkyl group, or C 6 A phenyl group represented by Y 5 (Y is hydrogen, deuterium or halogen), a deuterated or halogenated phenyl group] and the following general formula (V): A waveguide film comprising a glass derived from a siloxane polymer having a repeating unit represented by the formula: M 2 is a trivalent element excluding rare earths.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24624691A JPH0588036A (en) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | Waveguide film consisting of glass derived from siloxane polymer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24624691A JPH0588036A (en) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | Waveguide film consisting of glass derived from siloxane polymer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0588036A true JPH0588036A (en) | 1993-04-09 |
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ID=17145680
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24624691A Pending JPH0588036A (en) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | Waveguide film consisting of glass derived from siloxane polymer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0588036A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6144239A (en) * | 1997-06-24 | 2000-11-07 | Nec Corporation | Semiconductor integrated circuit with phase adjusting function and system using the same |
| JP2010518234A (en) * | 2007-02-08 | 2010-05-27 | ダウ・コーニング・コーポレイション | Siloxane compounds and polymers containing heteroelements |
-
1991
- 1991-09-25 JP JP24624691A patent/JPH0588036A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6144239A (en) * | 1997-06-24 | 2000-11-07 | Nec Corporation | Semiconductor integrated circuit with phase adjusting function and system using the same |
| JP2010518234A (en) * | 2007-02-08 | 2010-05-27 | ダウ・コーニング・コーポレイション | Siloxane compounds and polymers containing heteroelements |
| US9187602B2 (en) | 2007-02-08 | 2015-11-17 | Dow Corning Corporation | Heteroelement siloxane compounds and polymers |
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