JPH0875938A - 光導波路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造する工程に於いて作業がしやすく、ま
た、光ファイバーや半導体レーザーなどとの接続作業も
しやすい光導波路を提供する。 【構成】 コア層３及びクラッド層２、４を有し、前記
コア層３及びクラッド層２、４のどちらか一方または両
方が色素を添加して着色してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子との光イン
ターコネクションをも含む広い意味での光導波路に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光導波路はこれからの光通信網の発達に
は欠かせない部品である。光導波路の材料としては、石
英系、または半導体系の材料が主流とされてきたが、最
近ではプラスチックを用いた光導波路の研究も盛んにな
ってきている。プラスチック材料で光導波路を作製する
長所としては、以下のようなことが挙げられている。 １）加工とくに薄膜、厚膜の形成が容易である。 ２）材料が安価である。 ３）大面積化、シート状、フレキシブル化が容易であ
る。 ４）材料の屈折率を調整しやすい。 ５）化学反応を使って機能性付与が容易（材料構造設計
により対応可能）である。 ６）誘電率が低い。

【０００３】そして、可視光用のプラスチック材料とし
てはポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチ
ル（ＰＭＭＡ）などのアクリル系、ポリスチレン（Ｐ
Ｓ）等が用いられ、現在の通信用波長である１．３μｍ
波長用のプラスチック材料としては、特開平１−２０１
１７０号公報に開示されている含フッ素ポリイミド（Ｆ
ＬＵＰＩ）、あるいはJ.Polym.Sci.Part A.25(1987) の
３７頁以降に報告されている重水素化ポリフルオロメタ
クリレート、またはハロゲン化エポキシ樹脂等が用いら
れ、各企業、研究所で盛んに研究が行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の材料は、石英系、プラスチック材料のどちらも光を良
く通す目的があるために透明な材料である。石英系はも
とより、可視光用のＰＣ、ＰＭＭＡ、ＰＳは当然のこ
と、１．３μｍ波長用のＦＬＵＰＩ、重水素化ポリフル
オロメタクリレートなども全て可視光領域にほとんど吸
収が少なく、ほとんど透明な材料である。このため、実
際に導波路として、作製、加工を行う際にどこがクラッ
ドでどこがコアであるかの識別、あるいは、基板上など
に導波路の材料が有るのか無いのかの識別を行うことが
非常に困難であった。このために導波路製造作業を行う
ときに、作業性が悪いという欠点があった。また、出来
上がった光導波路に光ファイバーや半導体レーザーなど
を接続させる際にも、コアがどこにあるのか判らず、非
常に作業がしずらいという欠点があった。本発明はかか
る欠点を改良すべく達成されたものであり、その目的と
するところは、光導波路を製造する工程に於いて作業し
やすく、光ファイバーや半導体レーザーなどとの接続作
業時にも作業しやすい光導波路を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決した光導波路を提供するもので、コア層及びクラッド
層を有し、前記コア層及びクラッド層のどちらか一方ま
たは両方を着色したことを第１発明とする。また、プラ
スチックからなるコア層及びクラッド層を有し、前記コ
ア層及びクラッド層のどちらか一方または両方を、１重
量％以下の量の色素を添加して着色したことを第２発明
とし、プラスチックからなるコア層の回りにプラスチッ
クからなる多重層のクラッド層を有し、前記コア層に最
近接のクラッド層以外のクラッド層の一部又は全てに、
１０重量％以下の量の色素を添加して着色したことを第
３発明とする。また、前記第２、第３発明において、色
素は可視光領域の色を有することを第４発明とし、さら
に、色素は紫外光線の照射によって蛍光または燐光を発
することを第５発明とする。

【０００６】

【作用】上述の発明のように、光導波路のコア層、クラ
ッド層を構成する材料の一方、または両方に色素を添加
すると、コア層とクラッド層の識別、及び基板上などに
導波路用材料が有るのか無いのかの識別をしやすくでき
るので、製造作業がしやすくなり、また、出来上がった
光導波路に光ファイバーや半導体レーザー、フォトディ
テクタなどを接続する作業の際にもコアの位置がわかり
やすいので、作業がしやすくなる。ところで、光導波路
の場合、その光透過長が短いので色素をコアやクラッド
材料に添加することにより起こる透過光の減衰は、光フ
ァイバーに比べればあまり考慮に入れなくてもすむ。一
方、光導波路の場合は、微細な加工を要するために、そ
の製造過程における作業のし易さが重要となり、コアと
クラッドの識別、及び基板上などに導波路材料が有るの
か無いのかの識別を簡便に行えるかどうかは非常に重要
である。従って、使用する材料に色素を添加することに
より、ある程度の光透過損失の増大を招いても、製造作
業をし易くすることは非常に意義があることである。な
お、ここでいう色素は、可視光領域で色を持っているも
の全てと、紫外光の照射により色を発するもの全てを指
す。例として、半導体微粒子、カーボンブラック、金属
化合物、有機系色素、及び蛍光性色素が挙げられる。

【０００７】

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明
する。 （実施例１）図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明にかかる光
導波路の一実施例の製造工程説明図である。その工程は
以下の通りである。即ち、 １）先ず、2,2-ビス(3,4−フェニルカルボキシル) ヘキ
サフロロプロパン二無水物（６ＦＤＡ）と2,2-ビス（ト
リフルオロメチル)-4,4-ジアミノジフェニル（ＴＦＤ
Ｂ）とを重合させた含フッ素ポリイミド（ＦＬＵＰＩ０
１）の前駆体である含フッ素ポリアミド酸のＮ−メチル
ピロリドン（ＮＭＰ）溶液中に、Mordant Brown 4 を溶
解させたＮＭＰ溶液を、ＦＬＵＰＩ０１に対し色素の重
量比が１％になるように加えて良く混合した。これをシ
リコン基板１上にスピンコート法により塗布し、３８０
℃でイミド化を行い、４０μｍの厚さの色素添加ＦＬＵ
ＰＩ０１膜からなる下部クラッド層２を作製した（図１
（ａ））。 ２）次いで、この上にピロメリット酸二無水物（ＰＭＤ
Ａ）とＴＦＤＢとを重合させた含フッ素ポリイミド（Ｆ
ＬＵＰＩ１０）の前駆体である含フッ素ポリアミド酸の
ＮＭＰ溶液を用いて、スピンコート法により膜を作製
し、３８０℃でイミド化することにより、８μｍの厚さ
のＦＬＵＰＩ１０膜からなるコア層３を作製し、シリコ
ン基板１上に含フッ素ポリイミドの２層膜を作製した
（図１（ｂ））。 ３）次いで、プラズマＲＩＥを用いる一般的な方法で、
色素添加ＦＬＵＰＩ０１膜からなる下部クラッド層２上
に、ＦＬＵＰＩ１０膜からなるコア層３の断面積８μｍ
角の直線導波路用コアが乗ったものを作製した（図１
（ｃ））。 ４）更にこの上に、上記の色素添加ＦＬＵＰＩ０１の前
駆体を用いてスピンコート法により膜を作製し、３８０
℃でイミド化させることにより上部クラッド層４を形成
し、直線型光導波路（図１（ｄ））を得た。

【０００８】（実施例２）図２（ａ）〜（ｄ）は、本発
明にかかる光導波路の他の実施例の製造工程説明図であ
る。その工程は以下の通りである。即ち、 １）エピコート828(エポキシ当量190)（油化シェルポキ
シ製）をシリコン基板１上にディップし、８０℃で４時
間、１３０℃で４時間で硬化させ、シリコン基板１上に
０．２ｍｍ厚の膜からなる下部クラッド層２を作製した
（図２（ａ））。 ２）次に、ポリカーボネート（ＰＣ）にケッチェンブラ
ックを重量比０．００２％になるようにニーダーを用い
て混練し、黒いＰＣのペレットを作製した。そして、こ
のペレットを先のエポキシ膜からなる下部クラッド層２
上に置き、１２０℃の温度で熱圧プレスし、エポキシ膜
の下部クラッド層２上に５０μｍの厚さの色素添加ＰＣ
膜からなるコア層３を作製することにより、２層膜を形
成する（図２（ｂ））。 ３）次いで、プラズマＲＩＥを用いる一般的な方法で、
エポキシ膜からなる下部クラッド層２上に色素添加ＰＣ
の断面積５０μｍ角のＹ分岐型導波路用コアを作製した
（図２（ｃ））。 ４）最後に、ＣｕＳＯ₄ 、Ｎａ₂ Ｓ₂ ０₃ それぞれ等量
分が溶解している水溶液を混合し、煮沸環留することに
より、ＣｕＳゾルを得た。そしてアクリロニトリル／ス
チレン共重合体樹脂のジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）
溶液中に樹脂に対して重量比０．２％となるように先の
ゾルを投入し、良く撹拌した溶液を、上記の図２（ｃ）
の下部クラッド層２上にディップさせ、乾燥して溶媒を
除去することにより上部クラッド層４を形成し、Ｙ分岐
型光導波路を得た（図２（ｄ））。

【０００９】（実施例３）図３は、他の実施例の製作に
用いた蒸着重合装置の説明図であり、図４（ａ）〜
（ｇ）は、その製造工程説明図である。その工程は以下
の通りである。即ち、 １）図３に示すように、蒸着重合装置内にモノマーとし
て銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、６ＦＤＡ、ＰＭＤ
Ａ、ＴＦＤＢの４種類の入った坩堝１１、１２、１３、
１４をセットし、蒸着用基板１８としてシリコンウエハ
をセットした。１５はモノマー加熱用ヒーター、１６は
シャッター、１７は膜厚計、１９は排気系へ接続する排
気管である。 ２）次いで、ＣｕＰｃ、６ＦＤＡ、ＴＦＤＢの坩堝１
１、１２、１４を加熱し、重量比１０％のＣｕＰｃが混
合されたＦＬＵＰＩ０１の前駆体膜を基板１８上に、加
熱イミド化後に厚さ３０μｍなるように作製し、下部最
外郭クラッド層２２とした（図４（ａ））。 ３）次に、ＣｕＰｃの坩堝加熱用ヒーター１５をＯＦＦ
にし、加熱イミド化後に厚さ１０μｍになるようにＦＬ
ＵＰＩ０１の前駆体膜からなる下部内郭クラッド層２３
を作製した（図４（ｂ））。 ４）更にその上に、ＰＭＤＡとＴＦＤＢの坩堝１３、１
４を加熱することにより、加熱イミド化後に厚さ８μｍ
になるようにＦＬＵＰＩ１０の前駆体膜からなるコア層
２４を作製した（図４（ｃ））。 ４）ここで基板１８を取り出し、３８０℃でイミド化反
応を行った。この３層膜からプラズマＲＩＥを用いる一
般的な方法で、ＦＬＵＰＩ１０の断面積８μｍ角の直線
導波路用コアを作製した（図４（ｄ））。 ５）次に、この上にＦＬＵＰＩ０１の前駆体溶液をディ
ップし、３８０℃でイミド化反応を行い、プラズマＲＩ
Ｅを用いて全面を均一にエッチングし、コア上のＦＬＵ
ＰＩ０１膜の厚さが１０μｍになるようにして上部内郭
クラッド層２６を形成した（図４（ｅ））。 ６）更に図４（ｅ）に示すようにマスク２５を被せ、プ
ラズマＲＩＥを用いる一般的な方法でエッチングを行
い、導波路構造を作製した（図４（ｆ））。 ７）最後に、重量比０．３％になるようにＮｉＣｌ₂ を
ＦＬＵＰＩ０１溶液に溶解させた溶液を図４（ｆ）の上
からディップし、３８０℃でイミド化反応を行うことに
より、上部最外郭クラッド層２７を形成し、２重のクラ
ッド層を持つ直線型導波路を得た（図４（ｇ））。

【００１０】（実施例４）図５（ａ１）〜（ａ３）、
（ｂ）〜（ｆ））は、他の実施例の製造工程説明図であ
る。その工程は以下の通りである。即ち、 １）図５（ａ１）〜（ａ３）は、それぞれ半導体レーザ
素子の平面図、側面図、正面図である。３０は溝、３１
は半導体レーザ素子の出射口である。このＩｎＰ基板上
に半導体レーザーが形成された構造（図５（ａ１）〜
（ａ３））において、ＦＬＵＰＩ０１の前駆体のＮＭＰ
溶液を溝３０に流し込み（図５（ｂ））、溶媒を除去さ
せた後、３８０℃でイミド化を行い、更に半導体レーザ
ーの出射口３１の下端の位置にＦＬＵＰＩ０１の表面が
来るようにプラズマＲＩＥを用いて成型し、下部クラッ
ド層３２を形成した（図５（ｃ））。 ２）次に、フッ素化エポキシ樹脂の一種であるオプトダ
インＵＶ−４０００（ダイキン社製）の硬化前の液状物
に、スチルベン−１をオプトダインの樹脂分に対し重量
比０．０５％になるように溶解させた溶液を、先のＦＬ
ＵＰＩ０１の下部クラッド層３２上に流し込んだ後、強
度約１０ｍＷ／ｃｍ² の高圧水銀ランプで紫外線を２分
間照射することにより硬化させ（図５（ｄ））、更に半
導体レーザーの出射口３１の上端の位置に色素添加オプ
トダインの表面が来るようにプラズマＲＩＥを用いて成
型して、コア層３３を形成した（図５（ｅ））。 ３）最後に、重水素化ポリフルオロメタクリレートのク
ロロホルム溶液をオプトダインからなるコア層３３の上
に流し込み、溶媒を除去することにより上部クラッド層
３４を形成し、半導体レーザー出射用導波路素子を作製
した（図５（ｆ））。

【００１１】（実施例５）本実施例は、実施例１の説明
に用いた図１（ａ）〜（ｄ）と同様の工程で製作した。
即ち、１ｍｍ厚、５×５ｃｍのアクリル板上に、メチレ
ンブルーと水溶性飽和ポリエステル樹脂とを溶解した水
溶液を、スピーンコート法を用いて光吸収層を設けた。
更にこの光吸収層上に、４−アミノ−４’−ニトロアゾ
ベンゼン２ｇ、バインダーとしてブチラール樹脂２ｇ、
剥離促進剤としてオレイン酸アミド０．０１ｇ、パラフ
ィンワックス０．０１ｇを添加したシクロヘキサノン溶
液をスピンコート法を用いて、拡散転写層を設け、転写
材を作製した。一方で、グリジルメタクリレート−メチ
ルメタクリレート共重合体のクロルベンゼン溶液をスピ
ンコート法を用いて石英ガラス板上に厚さ４０μｍの膜
を作製した。この膜の上に、先に作製した転写材の拡散
転写層が下になるように重ね、更に別の石英板を載せ
た。更にその上にヒーターを載せ、９０℃の温度で３分
間保持した。このことにより、グリジルメタクリレート
−メチルメタクリレート共重合体中に４−アミノ−４’
−ニトロアゾベンゼンが０．１重量％添加された膜が出
来上がった。次に、アクリロニトリル／スチレン共重合
体樹脂のジメチルホルムアミド溶液に、重量比０．０５
％になるように過塩素酸カドミウムを溶解させ、この溶
液をスピンコート法を用いて先の色素添加グリジルメタ
クリレート−メチルメタクリレート共重合体膜上に、膜
厚２０μｍになるように膜を作製した。この後、プラズ
マＲＩＥを用いる一般的な方法でエッチングを行い、色
素添加アクリロニトリル／スチレン共重合体の断面積２
０μｍ角の直線導波路用コアを作製した。これを硫化水
素雰囲気中で２時間放置し、樹脂中の過塩素酸カドミウ
ムを硫化カドミウム半導体微量子に変化させた。最後に
オプトダインＵＶ−１０００を上からディップし、強度
約１０ｍＷ／ｃｍ² の高圧水銀ランプで紫外線を２分間
照射することにより硬化させ、直線型導波路を得た。

【００１２】（実施例６）本実施例も、実施例１の説明
に用いた図１（ａ）〜（ｄ）と同様の工程で製作した。
即ち、重水素化ポリフルオロメタクリレートのクロロホ
ルム溶液中に重量比０．０５％になるように Azoic Dia
zo Component 2を溶解させ、この溶液をスピンコート法
を用いて、シリコン基板１上に厚さ６０μｍの膜からな
る下部クラッド層２を作製した（図１（ａ））。次にオ
プトダインＵＶ−３２００を上から膜厚２０μｍになる
ようにスピンコート法により塗布し、強度約１０ｍＷ／
ｃｍ² の高圧水銀ランプで紫外線を２分間照射すること
により硬化させ、先の色素添加重水素化ポリフルオロメ
タクリレートの膜からなる下部クラッド層２上にコア層
３を作製した（図１（ｂ））。この後、プラズマＲＩＥ
を用いる一般的な方法でエッチングを行い、オプトダイ
ンの断面積２０μｍ角の直線導波路用コアを作製した
（図１（ｃ））。更に、先の色素添加重水素化ポリフル
オロメタクリレート溶液を上からディップして上部クラ
ッド層４を形成し、直線型導波路を作製した（図１
（ｄ））。

【００１３】（実施例７）本実施例も、実施例１の説明
に用いた図１（ａ）〜（ｄ）と同様の工程で製作した。
即ち、ラダー状ポリメチルシロキサン、側鎖の一部がア
ルコール（−ＲＯＨ）となっている直鎖状ジメチルシロ
キサン系シリコーンオイル、ｎ−ブタノール、Basic Re
d 9 を９：１：２：０．０５の重量比で溶解させ、これ
をシリコン基板１上にスピンコート法により塗布し、２
５０℃で加熱硬化させ、６０μｍの厚さの色素添加ポリ
シロキサン膜からなる下部クラッド層２を作製した（図
１（ａ））。次にオプトダインＵＶ−３１００を色素添
加ポリシロキサン膜からなる下部クラッド層２上に膜厚
１５μｍになるようにスピンコート法により塗布し、強
度約１０ｍＷ／ｃｍ² の高圧水銀ランプで紫外線を２分
間照射することにより硬化させてコア層３を形成し、二
層膜を作製した（図１（ｂ））。この後、プラズマＲＩ
Ｅを用いる一般的な方法でエッチングを行い、オプトダ
インの断面積１５μｍ角の直線導波路用コアを作製した
（図１（ｃ））。最後に先の色素添加ポリシロキサン前
駆体の溶液をディップし、２５０℃で加熱硬化させて上
部クラッド層を形成し、直線型導波路を得た（図１
（ｄ））。

【００１４】（実施例８）本実施例も、実施例１の説明
に用いた図１（ａ）〜（ｄ）と同様の工程で製作した。
即ち、オプトダインＵＶ−１０００をシリコン基板１上
に膜厚６０μｍになるようにスピンコート法により塗布
し、強度約１０ｍＷ／ｃｍ² の高圧水銀ランプで紫外線
を２分間照射することにより硬化させ、下部クラッド層
２を作製した（図１（ａ））。次に、ポリメチルメタク
リレートにｐ−ニトロアニリンを重量比０．０５％加
え、ビフェニルに溶解させ、得られた溶液を２００℃で
８時間加熱した。この後、酢酸エチル及びベンゼン
（１：１）の混合溶媒で抽出し、抽出溶媒を上記の下部
クラッド層２の上にスピンコート法を用いて塗布し、膜
厚８μｍになるようにコア層３を作製した（図１
（ｂ））。この後、プラズマＲＩＥを用いる一般的な方
法でエッチングを行い、色素添加ポリメチルメタクリレ
ートの断面積８μｍ角の直線導波路用コアを作製した
（図１（ｃ））。最後に、オプトダインＵＶ−１０００
を上からディップさせ、強度約１０ｍＷ／ｃｍ² の高圧
水銀ランプで紫外線を２分間照射することにより硬化さ
せて上部クラッド層４を形成し、直線型導波路を得た
（図１（ｄ））。

【００１５】（実施例９）本実施例も、実施例１の説明
に用いた図１（ａ）〜（ｄ）と同様の工程で製作した。
即ち、火炎堆積法を用いて、石英系導波路を作製する。
まず、SiCl₄ とCo(CO) ₃(NO) のガスを導入して、シリコ
ン基板１上にクラッド用多孔質ガラス焼結体の厚さ１５
０μｍの平板を作製して下部クラッド層２とした（図１
（ａ））。この時、クラッド用多孔質ガラス焼結体中に
含まれる色素であるCoO の量が０．７％となるようにCo
(CO)₃(NO) のガス導入量を制御した。次に、SiCl₄,GeCl
₄ ガスを導入して、Ge濃度が３％となるようにコア用多
孔質ガラス焼結体を積層してコア層３を形成した（図１
（ｂ））。この時の厚さは、最終のガラス化後に８μｍ
になるように設定した。この後、プラズマＲＩＥを用い
る一般的な方法でエッチングを行い、断面積８μｍ角の
直線導波路用コアを作製した（図１ｃ）。最後に、再び
SiCl₄ と、Co(CO)₃(NO) のガスを導入して、クラッド用
多孔質ガラス焼結体を重ねて上部クラッド層４を形成し
た。この時の重ねる厚さは２００μｍとした。最後に１
８００℃の炉中に入れてガラス化を行い、直線型導波路
を得た（図１（ｄ））。

【００１６】上記実施例に対応するものとして、以下の
比較例を作製した。 （比較例１〜８）実施例１〜８で作製した色素添加導波
路において、プラスチック組成は同一のものを用い、色
素は添加せずに、導波路作製方法は同じ方法を用いて、
導波路を作製した。

【００１７】（比較例９）クラッド用多孔質焼結体を作
製する際に、Co(CO)₃(NO) ガスを用いず、クラッド材は
SiO₂のみとして実施例９と同様に導波路を作製した。

【００１８】（比較例１０）色素の添加量のみ２重量％
として、実施例１と同様に導波路を作製した。

【００１９】（比較例１１）コアに用いたカーボンブラ
ック入りＰＣのカーボン添加量を、１．５重量％にし、
実施例２と同様に導波路を作製した。

【００２０】（比較例１２）最上部クラッドに用いたＮ
ｉＣｌ₂ 入りＦＬＵＰＩ０１のＮｉＣｌ₂ の添加量を１
３％として、実施例３と同様に導波路を作製した。

【００２１】（比較例１３）色素の添加量を３％とし
て、実施例４と同様に導波路を作製した。

【００２２】（比較例１４）コアとなるアクリロニトリ
ル／スチレン共重合体に添加する過塩素酸カドミウムを
７重量％として、実施例５と同様に導波路を作製した。

【００２３】（比較例１５）クラッドとなる重水素化ポ
リフルオロメタクリレートに添加する色素の添加量を３
重量％として、実施例６と同様に導波路を作製した。

【００２４】（比較例１６）ラダー状ポリメチルシロキ
サン、側鎖の一部がアルコール（−ＲＯＨ）となってい
る直鎖状ジメチルシロキサン系シリコーンオイル、ｎ−
ブタノール、BasicRed 9 を９：１：２：０．５の重量
比で溶解させ、これをクラッドに用いて実施例７と同様
に導波路を作製した。

【００２５】（比較例１７）コアとなるポリメチルメタ
クリレートに添加するｐ−ニトロアニリンの添加量を４
１％として、実施例８と同様に導波路を作製した。結果
として、非線形導波路にポーリング処理はしていないも
のが出来上がった。

【００２６】（比較例１８）クラッド中に含まれるCoO
の量が３重量％になるようにCo(CO)₃(NO) ガスの導入量
を制御して、実施例９と同様に導波路を作製した。

【００２７】上記実施例と比較例を以下の評価方法で比
較、評価した。即ち、 （評価方法１）波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザーを
用い、実施例１〜９、比較例１〜１８の透過光量を測定
し、表１に示した。表１には比較例１〜９を基準とした
ときに、実施例１〜９及び比較例１０〜１８の透過光量
が何％になったかを示した。即ち、比較例ｎ（ｎ：１〜
９）の透過光量を基準（１００％）にして、実施例ｎお
よび比較例ｎ＋９の透過光量を表示した。特に実施例の
場合は、色素添加量は微量であるので、コアとクラッド
の屈折率差の大きさがほとんど同じものとして考えた。

【００２８】

【表１】

【００２９】（評価方法２）波長１．３μｍの半導体レ
ーザーを用い、実施例１、３、４、比較例１、３、４、
１０、１２、１３の透過光量を測定し、表２に示した。
表２には比較例１、３、４を基準としたときに、実施例
１、３、４及び比較例１０、１２、１３の透過光量が何
％になったかを示した。特に実施例の場合は色素添加量
は微量であるので、コアとクラッドの屈折率差がほとん
ど同じものとして考えた。

【００３０】

【表２】

【００３１】（評価方法３）６０倍の光学顕微鏡で各実
施例、比較例で作製した導波路を観察した。また、同じ
く６０倍の光学顕微鏡で各実施例、比較例で作製途中の
任意の段階で作業を停止した導波路を観察した。そし
て、それぞれについてコア、クラッドの識別が容易であ
るかどうか、またプラスチック材料が基板の上に乗って
いるかどうかの識別が容易であるかどうかを評価した結
果を表３に示す。ただし、実施例４、比較例４及び比較
例１３に関しては、顕微鏡観察の際に紫外光を照射しな
がら行った。また、実施例３、比較例３及び比較例１２
に関しては、２重クラッドの内側クラッドと外側クラッ
ドの識別が容易であるかどうかを評価した。

【００３２】

【表３】

【００３３】（評価方法４）実施例１及び比較例１の直
線型導波路（導波路長２ｃｍ）それぞれ１０個を作製
し、それぞれについてファイバーとの接続作業のやり易
さの評価を行った。評価方法としては、６０倍の実体顕
微鏡で覗きながらシングルモード光ファイバーを導波路
の両端に接続させた。この接続は、接着剤は用いずに、
端面の突き合わせのみで行った。そして、片方の光ファ
イバーは波長１．３μｍの光源に接続し、他の光ファイ
バーはフォトディテクタに接続した。光源から光を送
り、フォトディテクタが光を検出するかどうかを観測し
た。実施例１及び比較例１のそれぞれ１０個に対して同
様の評価を行ったところ、実施例では、光の通らなかっ
た回数は０、比較例１の光の通らなかった回数は４回で
あった。

【００３４】以上の評価から、表１、２を見ても判る通
り、識別のために１重量％以下の色素を添加しても、実
施例１〜９に示されるように、光透過損失に大きな影響
は無い。一方、表３を見ても判る通り、色素を添加した
ことにより、コアとクラッドの判別が容易になり、特に
コア径の大きなものに関しては肉眼での識別も可能であ
るので、実際に導波路として作製、加工を行う際にどこ
がクラッドでどこがコアであるかの識別、またプラスチ
ック材料の存在の有無の識別を容易に行うことが出来、
作業を行う時に非常にやりやすく、作業効率が上がる。
更に、出来上がった光導波路と光ファイバーや半導体レ
ーザーなどとの接続が、低倍率の実体顕微鏡で覗きなが
ら行うのみで、大まかな位置合わせであれば確実に行う
ことが出来るので、作業能率が上がる。なお、識別のた
めに１重量％を越える色素を添加すると、比較例１０〜
１８に示されるように、透過光が９０％程度、ないしそ
れ以下に低くなる。

【００３５】なお、本発明で用いられる色素としては、
以下のものが挙げられる。例えば、半導体微粒子として
は、CuCl等の１−７族化合物半導体、CdS,CdSe, CdO,Cd
Te,ZnSe,ZnO,ZnTe、 HgTe等の２−６族化合物半導体、Cd
SSe,HgCdTe等の混晶２−６族化合物半導体、GaAs,GaN,G
aP,GaSb,InAs,InP,InSb,GaAlAs,InAlAs 等の３−５族化
合物半導体、あるいはSi,Ge 等の４族半導体である。

【００３６】また、カーボンブラックとしては、ケッチ
ェンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラッ
ク等の導電性カーボンブラック、東海カーボン#7100 の
ような顔料用カーボンブラックである。

【００３７】また、金属化合物としては、FeCl₂,K₃［Fe
(CN)₆ ］,FeK［Fe(CN)₆ ］,CoCl₂,CoSO₄, ［Co(NH₃)₅］
Cl₃,Co(CO)₅(C₂H₂),CoO ・ nAl₂O₃,Co₃(Po₄)₂,Co₃(A
s₄)₂,Mn-Phosphate,CuCl₂,K₂Cr₂O₇KMnO₁,NiCl₂,Ni(SCN)
₂,SnI₂,VCl₂,CuS,Cu₂O,CoO,CoS,CrO,Cr₂O₃,FeO,Fe₂O₃,F
e₂04_. eS,NiO,NiS,Cd-CdSe,HgS,MoPbO₄,Pb₃O₄,Fe₂O₃+Mn
O,PbCrO₄,CdS,ZnCrO₄,FeOOH,等の遷移金属化合物及びそ
の混合体である。

【００３８】また、有機系色素としては、DOTCI,DTTCI,
HITCI 等のシアニン（あるいはポリメチン系色素、styr
yl1-13,NK-3470,NK-3468,Pyridine-1,DCM 等のstyryl系
色素、ローダミン100 ，6G，101,ローダミンB （Basic
Violet 10 ）等のローダミン系色素、Cresyl Violet,Ox
azine-1 等のOxazine 系色素、Coumarin1,102,120,500,
Coumarin6,4-Methylumbe-riferone 等のCoumarin誘導
体、Orange２、そのほか銅フタロシアニン、コバルトフ
タロシアニン、ニッケルフタロシアニン、マンガンフタ
ロシアニン、鉄フタロシアニン、バナジウムフタロシア
ニン、亜鉛フタロシアニン、鉛フタロシアニン、コバル
トナフタロシアニン、銅ナフタロシアニン、銅テトラア
ゾフタロシアニン、銅ポルフィリン、鉄テトラフェニル
ポルフィリン、銅ポルフィリンテトラエチルエーテル、
銅テトラフェニルポルフィリン、スチルベン−１，スチ
ルベン−３等のスチルベン誘導体、BBD,Buthyl-PBD, PB
BO,POPOP等のOxazole,Oxadiazole誘導体、BM-teepheyl,
p-Terphenyl,BBQ,Polyphenyl-1等のp-Oligophenylene誘
導体 ・Acid Black 1,2,24,48,52,124 、Acid Blue 1,7,9,2
2,25,29,40,41,45,59,74,83,90,92,93,110,113,120,12
9,147,158,161 、Acid Chrome Violet K、Acid Green
1,3,5,12,16,25,27,41,50、Acid Orange 3,7,8,10,12,5
1,52,63,74,97、AcidRed 1,4,8,14,17,18,26,27,29,37,
40,44,50,51,52,66,73,80,87,88,91,92,94,97,103,106,
114,150,151,176,183,264 、Acid Violet 5,7,9,17,19,
34、Acid Yellow 1,3,9,11,17,23,25,29,34,36,38,40,4
2,54,65,73,76,99等の酸性染料 ・Mordant Black 1,3,5,11,13,17,37 、Mordant Blue
3,9,10,13,14,27,29,51,79 、Mordant Brown 1,4,6,24,
33,40,48 、Mordant Green 4,22、Mordant Orange1,6,1
0 、Mordant Red 3,11,15,19、Mordant Violet 1,5,39,
50、Mordant Yellow 1,3,5,7,8,10,12等の媒染染料 ・Basic Blue 1,3,7,9,11,12,16,17,24,26,41,47,66 、
Basic Brown 1,4 、Basic Green 1,4,5 、Basic Orange
2,14 、Basic Red 1,2,5,9,12,29 、Basic Violet 1,
2,3,4,10,14、Basic Yellow 1,2,1１等の塩基性染料 ・Disperse Black 3、Disperse Blue 1,3,7,14,27,38、
Disperse Green 1、Disperse Orange 1,3,11,13,25、Di
sperse Red 1,11,13,15 、Disperse Violet 28、Disper
se Yellow 3,5,6G,7,9,13,31,42 等の分散染料 ・Direct Black 19,32、Direct Blue 1,14,53,71,84,8
6,109、Direct Brown 1,37,101 、Direct Green 1,26
、Direct Orange 26,31,41,102、Direct Red 2,23,28,
31,37,75,79,80,81、Direct Violet 12,51,Direct Yell
ow 1,4,7,8,9,12,27,28,29,50,59,62等の直接染料 ・Vat Black 28、Vat Blue 1,4,5,6,7,8,20,25,34,41、
Vat Brown 5 、Vat Green 1,3 、Vat Orange 2,3,11,1
5、Vat Red 1,13,23,33,43,48、Vat Violet 1,5,13,1
7、Vat Yellow 1,2,3,4,5,26,27,29 、Indigosol O 、S
olubilised Vat Blue4,5,6,7,8、Solubilised Vat Brow
n 5 、Solubilised Vat Green 1,3 、Solubilised Vat
Orange 2,3、Solubilised Vat Red 1 、Solubilised Va
t Violet 1,5、Solubilised Vat Yellow 1,2,3,4,5、等
のバット染料 ・Azoic Coupling Component 2,4,7,8,9,10,11,12,13,1
4,15,17,18,19,24,33,35,36,37,45 Azoic Diazo Compon
ent 2,3,4,5,6,10,11,12,13,14,18,20,22,24,26,32,34,
36,38,39,41,42,45,48,49 等のアゾイック染料 ・Sulphur Black 1,4,6 、Sulphur Blue 9、Sulphur Br
own 7,8 、Sulphur Green 3 、Sulphur Orange 1、Sulp
hur Red 6 、Sulphur Violet 4、Sulphur Yellow2,4
等の硫化染料 ・Solvent Black 3,5 、Solvent Blue 14,35,37,38,59
、Solvent Brown 1 、Solvent Green 1,3,11、Solvent
Orange 1,2,7,15 、Solvent Red 3,19,23,24,26,27,4
1,43,44,45,49,72、Solvent Violet 8、Solvent Yellow
2,3,7,14,33,94 である。

【００３９】また、蛍光性色素（紫外光の照射が無くて
も色を持っているものも含む）としては、Fluorescein,
Eosine,Erythrosine,Phroxine,Rose Bengale,Rhodamine
B,Rhodamine 5G,Rosamine,Trypaflavine,Acridine Yel
low,Acridine Orange NO,Phenosafranine,Benzoflavin
e,Safranine,Magdara Red,Thionine,Methylene Blue,Ho
mophosphine,Pyronine G,Brilliant Sulfoflavine,Thio
flavine,Duranol Brilliant Yellow 6G,Calcocid Urani
ne B 4315,Calcocid Rhodamine B Conc,Calcocid Fluor
escent Blue,Calcomine Brilliant Flavine,Calcomine
Diazo Scaret PRD,Calcomine Fluorescent Pink B,Cal
comine Fluorescent Orange YF,Calcomine Fluorescent
Blue,Calcomine Fluorescent Violet G,Calcomine Flu
orescentGreen C 、Calcozine Flavine TG Ex Conc,Cal
cozine Yellow Ox,Calcozine Red6G Ex,Calcozine Red
BX,Calco Fluorescent Yellow AB,Calco Fluorescent Y
ellow HEB,Calco Auramine Base Conc,Calco Eosine J,
Calco Bromo 54,Rhodamine Stearate Conc 、Lumogen L
Light Yellow,Lumogen L Red New,Lumogen LT Fiery R
ed,Day Glo,Cold Fire,Cyano Glo,Velver Glo, ジアミ
ノスチルベン系、ジスチリルベンゼン系、ベンジジン
系、ジアミノカルバゾール系、トリアゾール系、イミダ
ゾール、チアゾールおよびオキサゾール系、イミダゾロ
ン系、ジヒドロピリジン系、クマリンおよびカルボスチ
リル系、ジアミノジベンゾチオフェンジオキシド系、ジ
アミノフルオレン系、オキサシアニン系、アミノナフタ
ルイミド系、ピラゾリン系、オキサジアゾール系などが
挙げられる。

【００４０】さらに、コアまたはクラッド材料への色素
の添加方法としては、以下の方法を用いても良い。例え
ば、 １）プラスチック材料、色素が共に溶解し得る溶媒に両
者を溶かし、その後溶媒を除去する方法。 ２）熱硬化性樹脂や光反応性硬化樹脂を用いる場合に、
硬化させる前の状態に於いて、色素を溶解又は分散させ
ておき、その後硬化させる方法。 ３）添加されるプラスチック材料の官能基と添加する色
素に結合性があり、添加後に、熱、光等を与えることに
よりプラスチック材料の分子鎖自体に色素を結合させる
方法。 ４）色素のゲルまたはゾル状態のもの、または粉体状態
のものを、溶媒に溶解させたプラスチック材料の溶液中
に混ぜるた後、溶媒を除去する方法。 ５）プラスチック材料を軟化させ、色素粉体を撹拌機、
ニーダー、ミキシングロール等の混練機を用いてプラス
チック中に混練する方法。 ６）色素とプラスチックを真空チャンバー中で同時に蒸
着させることにより、プラスチック材料中に色素の添加
されたものを作製する方法。 ７）プラスチック材料のモノマーと色素を真空チャンバ
ー中で同時に、または交互に蒸着させ、基板上で加熱又
は紫外光照射等の方法によりモノマーを重合させ、プラ
スチック材料中に色素の添加されたものを作製する方法
（特開平３−１４０３３５号公報参照）。 ８）プラスチック材料に、既に色素が添加されているプ
ラスチック材料を密着させ、熱または光照射により色素
を転移させる方法（特開平４−１３６９２０号公報参
照））。 ９）特に色素が半導体微粒子の場合に、半導体微粒子の
原料となる金属元素化合物を含有したプラスチック材料
にガス状又は液状の反応性物質を反応させることによ
り、半導体微粒子が分散したプラスチック材料を作製す
る方法（特開平４−２２９８０７号公報参照）。 １０）J)石英系導波路を火炎堆積法を用いて作製する際
に、原材料として、低沸点を有する金属塩をSiCl₄,GeCl
₄ などとともに用いて、堆積させ、この堆積時に色素と
なる金属酸化物微粒子として分散させる方法。 １１）石英系導波路を火炎堆積法を用いて作製する際
に、バーナーの近傍で金属化合物溶液を噴霧させること
により、材料中に色素となる金属酸化物微粒子として分
散させる方法。

【００４１】以上のように、色々な添加方法が考えられ
る。しかし、色素があまり大きい粒子としてプラスチッ
ク材料中に存在する場合には、導波させる光の乱反射を
招きやすいので、色素はプラスチック中に分子オーダー
の大きさで分散させることが好ましい。このために、上
記の１）、２）の方法のように、有機溶媒に可溶な色素
を用いてプラスチックと溶液状態で混合させ、分散させ
る方法、または上記の３）の方法のように色素をプラス
チックの分子鎖に結合させた形のプラスチックを用いる
方法が最も好ましい。また、石英系材料の場合には、作
製過程が高温を経るために、有機系色素を用いることは
出来ない。方法としては、上記１０）の方法のように低
沸点金属化合物を原料ガスとして用いて、石英系材料中
に金属酸化物微粒子を分散させる方法がもっとも簡便で
あると思われる。原料としては、CrCl₂O₂ 、Co(CO)₃(N
O) 、Fe(CO)₅ などが挙げられる。このほか、たとえばF
eCl₃ などを用いてもよいが、沸点が高温であるため
に、製造装置にこの高温ガスを導入することは難しい。
また、上記１１）の方法の場合には、金属化合物の溶液
であれば何でもかまわないが、有機溶媒を用いた場合、
爆発の危険があるので、水溶液がもっとも好ましい。例
として、FeCl₃ 、CrCl₂ 、CoCl₃ 6H₂O、CuCl₂ 、CoB
r₂ 、Co(CH₃COO)₃、CuSO₄ 5H₂O、Na₃ ［Fe(CN)₆ ］・ H₂
O などの水溶液が挙げられる。

【００４２】色素の添加量は、識別が出来る程度の色が
付く程の最小添加量であることが望ましい。添加量が多
すぎると導波路の透過損失が大きくなり、出来上がった
光導波路が実用的でなくなってしまう。また、添加量が
多すぎると、コアの上に上部クラッドを被せた後に、上
から観察したときに全くコアが見えなくなってしまうの
で、逆に作業がし難くなる。このため、色素の添加量
は、重量比１％以下が好ましい。また、光の透過損失を
抑えるためには重量比０．１％以下の添加量がより好ま
しい。１％以上の添加を行うと、光の透過損失が大きく
なりすぎて、出来上がった光導波路が実用的でなくな
る。特に、コアとなる材料に添加を行う場合には、透過
損失を少しでも抑えるために、重量比０．０５％以下の
添加がより好ましい。一方、クラッドを多重化し、コア
の最近接以外のクラッドの一部又は全部に色素を添加す
る場合には、光の透過損失にあまり影響がないので、重
量比１０％程度までの色素を添加してもかまわない。し
かし、あまり多くの色素を添加しすぎると、先程述べた
ようにコアの上から上部クラッドを被せたときに、全く
コアが見えなくなってしまい、逆に作業が困難になるの
で、重量比３％以下の添加量が好ましい。ところで、非
線形材料を用いた光導波路の場合には、結果としてコア
用の材料に色素を添加した形の光導波路が作製される。
しかしこの場合、一般的には色素の添加量が数重量％以
上の添加量であるために、光の透過損失は大きくなり、
本発明のような製造作業効率を上げるために色素添加に
より着色させる製造方法とは根本的に目的が異なる。な
お、色素を添加するとその材料の全体としての屈折率
が、一般に変化するので、導波路を作製する前に色素を
添加した材料の屈折率を測定し、この値をもって導波路
の設計を行う必要がある。

【００４３】色素を添加する母材となる材料に特に限定
は無い。光導波路として使用し得る全ての無機系及びプ
ラスチック材料が本発明に含まれる。例としては、１．
３μｍなどの通信用波長用のプラスチックであるフッ素
化ポリイミド、ハロゲン化エポキシ樹脂、重水素化ポリ
フルオロメタクリレート、ポリシロキサン、ポリフッ化
ビニリデン、またはテトラフルオロエチレン、トリフル
オロエチレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、
ヘキサフルオロアセトン、パーフルオロ（２，２−ジメ
チル−１，３−ジオキソール）等からなる重合体及び共
重合体、その他のフッ素化樹脂などが挙げられ、１．３
μｍ波長領域に対して透明なプラスチックであれば何で
も良い。一方、可視光波長用のプラスチックとして、ポ
リカーボネート、ポリメチルメタクリレートなどのアク
リル樹脂、ポリスチレン、重水素化ポリメチルメタクリ
レート、ポリイミド、ポリビニルカルバゾール、エポキ
シ樹脂またはこれらの共重合体など可視光領域に対し透
明なプラスチックであれば何でも良い。また、無機系と
しては、SiO₂を母材として、これにGe,P,Bなどの元素を
添加したものが挙げられる。

【００４４】コア、クラッドの識別方法は、コアの径が
大きいものであれば、肉眼での観察で十分であるし、小
さいものでも１０倍から１００倍程度の低倍率の光学顕
微鏡で観察するだけで、ほぼ外形は判る。また、作製途
中の導波路のどこまで作業したものかなどの判別は、肉
眼で十分判る。更に、色素として蛍光性色素を用いる場
合には、観察の際に紫外光ランプなどで紫外光照射を行
うことにより、コア、クラッドを識別することが出来
る。出来上がった光導波路と光ファイバーや半導体レー
ザーなどとの接続の際にも、実体顕微鏡などで観察しな
がら大まかな位置合わせを行い、その後に光を通しなが
ら微調整を行い、接続作業を完了させる。この時、コア
とクラッドの識別が容易につくので、大まかな位置合わ
せが非常に簡単に行え、作業能率を上げることが出来
る。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
ア及びクラッド層を有し、前記コア及びクラッド層のど
ちらか一方または両方が着色してあるため、コアとクラ
ッドの識別、及び基板上などに導波路用材料が有るのか
無いのかの識別をしやすくできるので、製造作業がしや
すくなり、また、出来上がった光導波路に光ファイバー
や半導体レーザー、フォトディテクタなどを接続する作
業の際にもコアの位置がわかりやすいので、作業がしや
すくなるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明にかかる光導波路の
一実施例の製造工程説明図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明にかかる光導波路の
他の実施例の製造工程説明図である。

【図３】本発明の他の実施例の製作に用いた蒸着重合装
置の説明図である。

【図４】（ａ）〜（ｇ）は、上記装置を用いた製造工程
説明図である。

【図５】（ａ１）〜（ａ３）、（ｂ）〜（ｆ））は、さ
らなる他の実施例の製造工程説明図である。

【符号の説明】

１、１８ 基板 ２、３２ 下部クラッド層 ３、２４、３３ コア層 ４、３４ 上部クラッド層 １１、１２、１３、１４ 坩堝 １５ ヒーター １６ シャッター １７ 膜厚計 １９ 排気管 ２２ 下部最外郭クラッド層 ２３ 下部内郭クラッド層 ２５ マスク ２６ 上部内郭クラッド層 ２７ 上部最外郭クラッド層 ３０ 溝 ３１ 出射口

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コア層及びクラッド層を有し、前記コア
   層及びクラッド層のどちらか一方または両方を着色した
   ことを特徴とする光導波路。
2. 【請求項２】 プラスチックからなるコア層及びクラッ
   ド層を有し、前記コア層及びクラッド層のどちらか一方
   または両方を、１重量％以下の量の色素を添加して着色
   したことを特徴とする光導波路。
3. 【請求項３】 プラスチックからなるコア層の回りにプ
   ラスチックからなる多重層のクラッド層を有し、前記コ
   ア層に最近接のクラッド層以外のクラッド層の一部又は
   全てに、１０重量％以下の量の色素を添加して着色した
   ことを特徴とする光導波路。
4. 【請求項４】 色素は可視光領域の色を有することを特
   徴とする請求項２及び請求項３記載の光導波路。
5. 【請求項５】 色素は紫外光線の照射によって蛍光また
   は燐光を発することを特徴とする請求項２及び請求項３
   記載の光導波路。