JPH11223735A - チューナブル高分子導波路回折格子及びその製造方法 - Google Patents
チューナブル高分子導波路回折格子及びその製造方法Info
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- JPH11223735A JPH11223735A JP2415198A JP2415198A JPH11223735A JP H11223735 A JPH11223735 A JP H11223735A JP 2415198 A JP2415198 A JP 2415198A JP 2415198 A JP2415198 A JP 2415198A JP H11223735 A JPH11223735 A JP H11223735A
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- waveguide diffraction
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光通信等に用いられるチューナブル高分子導
波路回折格子を提供することを課題とする。 【解決手段】 本チューナブル高分子導波路回折格子
は、外部熱源を用いた加熱手段を備え、熱光学効果を用
いるチューナブル導波路回折格子において、前記導波路
回折格子のコア及びクラッドのいずれかもしくは両方が
高分子材料からなる。
波路回折格子を提供することを課題とする。 【解決手段】 本チューナブル高分子導波路回折格子
は、外部熱源を用いた加熱手段を備え、熱光学効果を用
いるチューナブル導波路回折格子において、前記導波路
回折格子のコア及びクラッドのいずれかもしくは両方が
高分子材料からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信等に用いら
れるチューナブル高分子導波路回折格子及びその製造方
法に関する。
れるチューナブル高分子導波路回折格子及びその製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信システムの高度化に向けて、導波
路型光デバイスの研究開発が盛んに進められている。な
かでも、導波路回折格子は、特定の波長のみの反射ある
いは透過が可能な光回路であり、波長多重システムへの
応用が期待されている。
路型光デバイスの研究開発が盛んに進められている。な
かでも、導波路回折格子は、特定の波長のみの反射ある
いは透過が可能な光回路であり、波長多重システムへの
応用が期待されている。
【０００３】一般的に、光導波路の光デバイス応用に
は、作製の容易性、導波路材料の屈折率の制御性、耐熱
性等さまざまな条件が要求される。現在、光導波路材料
としては石英が最もよく利用されており、その光導波路
は波長１．３μｍで０．１ｄＢ／ｃｍ以下の低光損失を
示す。しかしながら、製造プロセスが複雑、大面積化が
困難などの問題点を有し、経済性、汎用性に優れる導波
路回折格子は得にくい。さらに、石英は屈折率の温度依
存性を示す熱光学（ＴＯ）定数が１×１０-5／℃と小さ
く、ＴＯ効果による波長チューニング領域も１ｎｍ程度
と狭い。
は、作製の容易性、導波路材料の屈折率の制御性、耐熱
性等さまざまな条件が要求される。現在、光導波路材料
としては石英が最もよく利用されており、その光導波路
は波長１．３μｍで０．１ｄＢ／ｃｍ以下の低光損失を
示す。しかしながら、製造プロセスが複雑、大面積化が
困難などの問題点を有し、経済性、汎用性に優れる導波
路回折格子は得にくい。さらに、石英は屈折率の温度依
存性を示す熱光学（ＴＯ）定数が１×１０-5／℃と小さ
く、ＴＯ効果による波長チューニング領域も１ｎｍ程度
と狭い。
【０００４】一方、高分子光導波路はスピンコート法を
用いて形成できるため、石英系光導波路と比較して、作
製が容易である。さらに、高分子材料は石英に比べて１
０倍以上大きなＴＯ定数を持つ場合が多く、理論上回折
格子の透過波長のチューニング領域を石英系導波路回折
格子の１０倍以上大きくできる。しかしながら、これま
で、実用に耐えうる耐熱性と光通信波長帯での光透過性
に優れた高分子材料によるチューナブル高分子導波路回
折格子は存在しなかった。
用いて形成できるため、石英系光導波路と比較して、作
製が容易である。さらに、高分子材料は石英に比べて１
０倍以上大きなＴＯ定数を持つ場合が多く、理論上回折
格子の透過波長のチューニング領域を石英系導波路回折
格子の１０倍以上大きくできる。しかしながら、これま
で、実用に耐えうる耐熱性と光通信波長帯での光透過性
に優れた高分子材料によるチューナブル高分子導波路回
折格子は存在しなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ＴＯ
定数が大きく、耐熱性、光通信波長帯での光透過性と加
工性に優れたチューナブル高分子導波路回折格子及びそ
の製造方法を提供する事にある。
定数が大きく、耐熱性、光通信波長帯での光透過性と加
工性に優れたチューナブル高分子導波路回折格子及びそ
の製造方法を提供する事にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】これらの観点から検討を
進めた結果、本発明者らは、フッ素化ポリイミドが波長
１．３μｍおよび１．５５μｍの近赤外域で低損失で、
耐熱性に優れる事、屈折率の温度依存性を示す熱光学
（ＴＯ）定数が１０-4／℃以上と石英より１０倍も大き
い事、熱光学効果を用いるチューナブル高分子導波路回
折格子作製に必要な加工性を有し、外部からの放射光、
電子線、紫外線、あるいは近赤外線照射による光誘起効
果により屈折率が変化する事、作製した回折格子の反射
率が大きな事を見いだし本発明を完成するに至った。
進めた結果、本発明者らは、フッ素化ポリイミドが波長
１．３μｍおよび１．５５μｍの近赤外域で低損失で、
耐熱性に優れる事、屈折率の温度依存性を示す熱光学
（ＴＯ）定数が１０-4／℃以上と石英より１０倍も大き
い事、熱光学効果を用いるチューナブル高分子導波路回
折格子作製に必要な加工性を有し、外部からの放射光、
電子線、紫外線、あるいは近赤外線照射による光誘起効
果により屈折率が変化する事、作製した回折格子の反射
率が大きな事を見いだし本発明を完成するに至った。
【０００７】かかる知見に基づく本発明の［請求項１］
にかかるチューナブル高分子導波路回折格子は、外部熱
源を用いた加熱手段を備え、熱光学効果を用いるチュー
ナブル導波路回折格子において、前記導波路回折格子の
コア及びクラッドのいずれかもしくは両方が高分子材料
からなることを特徴とする。
にかかるチューナブル高分子導波路回折格子は、外部熱
源を用いた加熱手段を備え、熱光学効果を用いるチュー
ナブル導波路回折格子において、前記導波路回折格子の
コア及びクラッドのいずれかもしくは両方が高分子材料
からなることを特徴とする。
【０００８】本発明の［請求項２］にかかるチューナブ
ル高分子導波路回折格子は、導波路回折格子上に形成さ
れた抵抗体を用いた加熱手段を備え、熱光学効果を用い
るチューナブル導波路回折格子において、前記導波路回
折格子のコア及びクラッドのいずれかもしくは両方が高
分子材料からなることを特徴とする。
ル高分子導波路回折格子は、導波路回折格子上に形成さ
れた抵抗体を用いた加熱手段を備え、熱光学効果を用い
るチューナブル導波路回折格子において、前記導波路回
折格子のコア及びクラッドのいずれかもしくは両方が高
分子材料からなることを特徴とする。
【０００９】本発明の［請求項３］にかかるチューナブ
ル高分子導波路回折格子は、請求項２において、前記抵
抗体の形状が繰り返し光軸を横切る様に屈曲した形状で
あり、その繰り返し幅および前記抵抗体の各繰り返し部
での膜厚のいずれかもしくは両方が光軸方向に徐々にチ
ャープ状に変化していることを特徴とする。
ル高分子導波路回折格子は、請求項２において、前記抵
抗体の形状が繰り返し光軸を横切る様に屈曲した形状で
あり、その繰り返し幅および前記抵抗体の各繰り返し部
での膜厚のいずれかもしくは両方が光軸方向に徐々にチ
ャープ状に変化していることを特徴とする。
【００１０】本発明の［請求項４］にかかるチューナブ
ル高分子導波路回折格子は、請求項１〜３において、前
記高分子材料が、フッ素化ポリイミドであることを特徴
とする。
ル高分子導波路回折格子は、請求項１〜３において、前
記高分子材料が、フッ素化ポリイミドであることを特徴
とする。
【００１１】本発明の［請求項５］にかかるチューナブ
ル高分子導波路回折格子は、請求項１〜４において、前
記高分子材料からなる回折格子部分の両面が、いずれの
物体にも接触しない自己保持形状に構成されていること
を特徴とする。
ル高分子導波路回折格子は、請求項１〜４において、前
記高分子材料からなる回折格子部分の両面が、いずれの
物体にも接触しない自己保持形状に構成されていること
を特徴とする。
【００１２】本発明の［請求項６］にかかるチューナブ
ル高分子導波路回折格子の製造方法は、外部熱源もしく
は導波路回折格子上に形成された抵抗体を用いた加熱手
段を備え、熱光学効果を用いるチューナブル高分子導波
路回折格子の製造方法において、 基板上に前記高分子
材料からなる回折格子を形成する工程と、前記基板から
前記回折格子を剥離する工程とを有することを特徴とす
る。
ル高分子導波路回折格子の製造方法は、外部熱源もしく
は導波路回折格子上に形成された抵抗体を用いた加熱手
段を備え、熱光学効果を用いるチューナブル高分子導波
路回折格子の製造方法において、 基板上に前記高分子
材料からなる回折格子を形成する工程と、前記基板から
前記回折格子を剥離する工程とを有することを特徴とす
る。
【００１３】本発明の［請求項７］にかかるチューナブ
ル高分子導波路回折格子の製造方法は、請求項６におい
て、前記基板から剥離した回折格子を熱処理する工程を
有することを特徴とする。
ル高分子導波路回折格子の製造方法は、請求項６におい
て、前記基板から剥離した回折格子を熱処理する工程を
有することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。
するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１５】本発明に適用できるクラッド、コア材料
は、１）導波路材料が光通信波長帯である近赤外域、特
に波長１．３、１．５５μｍ付近で透明であること、
２）クラッド、コア材料の熱光学定数が大きいこと、
３）耐熱性に優れていること、を満たした高分子材料で
あれば何でも良いが、耐熱性が３００℃以上と大きなフ
ッ素化ポリイミドを用いた場合、最も優れた長期安定性
を有するチューナブル高分子導波路回折格子が得られ
る。フッ素化ポリイミドは、フッ素化テトラカルボン酸
またはその誘導体とジアミンから、テトラカルボン酸ま
たはその誘導体とフッ素化ジアミンから、あるいはフッ
素化テトラカルボン酸またはその誘導体とフッ素化ジア
ミンから製造する事ができる。これらのフッ素化ポリイ
ミドは、単体だけではなく、フッ素化ポリイミド共重合
体、およびこれらに必要に応じて添加材等を添加したも
のなどを用いることができる。
は、１）導波路材料が光通信波長帯である近赤外域、特
に波長１．３、１．５５μｍ付近で透明であること、
２）クラッド、コア材料の熱光学定数が大きいこと、
３）耐熱性に優れていること、を満たした高分子材料で
あれば何でも良いが、耐熱性が３００℃以上と大きなフ
ッ素化ポリイミドを用いた場合、最も優れた長期安定性
を有するチューナブル高分子導波路回折格子が得られ
る。フッ素化ポリイミドは、フッ素化テトラカルボン酸
またはその誘導体とジアミンから、テトラカルボン酸ま
たはその誘導体とフッ素化ジアミンから、あるいはフッ
素化テトラカルボン酸またはその誘導体とフッ素化ジア
ミンから製造する事ができる。これらのフッ素化ポリイ
ミドは、単体だけではなく、フッ素化ポリイミド共重合
体、およびこれらに必要に応じて添加材等を添加したも
のなどを用いることができる。
【００１６】特に上記のフッ素化ポリイミドの中で光透
過性、耐熱性でバランスの取れたものとして、２，２−
ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロ
プロパン二無水物（６ＦＡＤ）とジアミンから合成した
フッ素化ポリイミドもしくはその共重合体、及び１，４
−ビス（３，４−ジカルボキシトリフルオロフェノキ
シ）テトラフルオロベンゼン二無水物（１０ＦＥＤＡ）
とジアミンから合成したフッ素化ポリイミドもしくはそ
の共重合体、が望ましい。
過性、耐熱性でバランスの取れたものとして、２，２−
ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロ
プロパン二無水物（６ＦＡＤ）とジアミンから合成した
フッ素化ポリイミドもしくはその共重合体、及び１，４
−ビス（３，４−ジカルボキシトリフルオロフェノキ
シ）テトラフルオロベンゼン二無水物（１０ＦＥＤＡ）
とジアミンから合成したフッ素化ポリイミドもしくはそ
の共重合体、が望ましい。
【００１７】
【実施例】以下、図面を用いて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ない。なお
本実施例では、高分子材料にフッ素化ポリイミド、基板
にシリコン、金属膜にＴｉを用いているが、他の材料を
用いても良い事はいうまでもない。例えば、基板材料と
してはＡｌ、ポリイミド、インジウムリン、ガリウム砒
素、窒化ガリウム、硝子、また抵抗体薄膜形成用の材料
としては、Ｔｉ，Ｃｒ，Ａｌ，金、銀、銅、白金、酸化
スズ、酸化インジウム、酸化インジウムスズ、およびこ
れらの混合物、及びこれらの薄膜の積層膜を用いること
ができる。
明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。なお
本実施例では、高分子材料にフッ素化ポリイミド、基板
にシリコン、金属膜にＴｉを用いているが、他の材料を
用いても良い事はいうまでもない。例えば、基板材料と
してはＡｌ、ポリイミド、インジウムリン、ガリウム砒
素、窒化ガリウム、硝子、また抵抗体薄膜形成用の材料
としては、Ｔｉ，Ｃｒ，Ａｌ，金、銀、銅、白金、酸化
スズ、酸化インジウム、酸化インジウムスズ、およびこ
れらの混合物、及びこれらの薄膜の積層膜を用いること
ができる。
【００１８】（実施例１）２，２−ビス（３，４−ジカ
ルボキシルフェニル）ヘキサフルオ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′−ジアミノビフェニル（ＴＦＤＢ）から合成
したポリイミド（６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ）と、６ＦＤＡと
４，４′−オキシジアニリン（４，４′−ＯＤＡ）から
合成したポリイミド（６ＦＤＡ／４，４′−ＯＤＡ）の
共重合体（共重合比が１：０を含む）によるチューナブ
ル高分子導波路回折格子の作製工程を、図１を用いて具
体的に説明する。最初に、（６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ）：
（６ＦＤＡ／４，４′−ＯＤＡ）の共重合比が１：０の
フッ素化ポリイミド共重合体の前駆体であるフッ素化ポ
リアミド酸のＤＭＡｃ１５ｗｔ％溶液をシリコン基板１
１上にスピンコートした後、オーブン中３８０℃で１時
間加熱しイミド化を行い下部クラッド層１２（屈折率
は、波長１．３μｍの時ｎTE；１．５２０、ｎTM；１．
５１０、１．５５μｍの時ｎTE；１．５１８、ｎTM；
１．５０８）を形成した。次に、下部クラッド層１２上
へ、（６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ）：（６ＦＤＡ／４，４′−
ＯＤＡ）の共重合比が４：６のフッ素化ポリイミド共重
合体の前駆体であるフッ素化ポリアミド酸のＤＭＡｃ１
５ｗｔ％溶液を、加熱イミド化後の膜厚が８μｍになる
ようにスピンコートした。その後、オーブン中で３８０
℃で１時間加熱しイミド化を行いコア層１３（屈折率
は、波長１．３μｍの時ｎTE；１．５３８、ｎTM；１．
５３１、１．５５μｍの時ｎTE；１．５３８、ｎTM；
１．５３０）を形成した（図１（ａ））。次に、コア層
１３上へフォトレジストをスピンコートした後、光導波
路のＣｒマスクパターンをフォトリソグラフ法によって
レジストに転写させた（図１（ｂ））。次に、フォトレ
ジストの現像を行う事により、コア層１３上へ光導波路
のマスクパターン１４を形成し、マスクパターン１４が
形成されたコア層１３に対して、ＲＩＥ法を用いてエッ
チングを行い光導波路のコアパターン１５を形成した
（図１（ｃ），（ｄ））。次に、光導波路のコアパター
ン１５上に、下部クラッド層１２と同じフッ素化ポリイ
ミド共重合体の前駆体であるフッ素化ポリアミド酸のＤ
ＭＡｃ１５ｗｔ％溶液をスピンコートした後、オーブン
中３８０℃で１時間加熱しイミド化を行い、下部クラッ
ド層１２と同じ屈折率を持つ上部クラッド層１６を形成
した（図１（ｅ））。最後に、回折格子の透過型Ｘ線マ
スク１７を通して放射光を照射することにより、屈折率
を変化させ、コア中に回折格子１８を形成した（図１
（ｆ））。このような方法によって、フッ素化ポリイミ
ド光導波路によるチューナブル高分子導波路回折格子が
形成された。
ルボキシルフェニル）ヘキサフルオ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′−ジアミノビフェニル（ＴＦＤＢ）から合成
したポリイミド（６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ）と、６ＦＤＡと
４，４′−オキシジアニリン（４，４′−ＯＤＡ）から
合成したポリイミド（６ＦＤＡ／４，４′−ＯＤＡ）の
共重合体（共重合比が１：０を含む）によるチューナブ
ル高分子導波路回折格子の作製工程を、図１を用いて具
体的に説明する。最初に、（６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ）：
（６ＦＤＡ／４，４′−ＯＤＡ）の共重合比が１：０の
フッ素化ポリイミド共重合体の前駆体であるフッ素化ポ
リアミド酸のＤＭＡｃ１５ｗｔ％溶液をシリコン基板１
１上にスピンコートした後、オーブン中３８０℃で１時
間加熱しイミド化を行い下部クラッド層１２（屈折率
は、波長１．３μｍの時ｎTE；１．５２０、ｎTM；１．
５１０、１．５５μｍの時ｎTE；１．５１８、ｎTM；
１．５０８）を形成した。次に、下部クラッド層１２上
へ、（６ＦＤＡ／ＴＦＤＢ）：（６ＦＤＡ／４，４′−
ＯＤＡ）の共重合比が４：６のフッ素化ポリイミド共重
合体の前駆体であるフッ素化ポリアミド酸のＤＭＡｃ１
５ｗｔ％溶液を、加熱イミド化後の膜厚が８μｍになる
ようにスピンコートした。その後、オーブン中で３８０
℃で１時間加熱しイミド化を行いコア層１３（屈折率
は、波長１．３μｍの時ｎTE；１．５３８、ｎTM；１．
５３１、１．５５μｍの時ｎTE；１．５３８、ｎTM；
１．５３０）を形成した（図１（ａ））。次に、コア層
１３上へフォトレジストをスピンコートした後、光導波
路のＣｒマスクパターンをフォトリソグラフ法によって
レジストに転写させた（図１（ｂ））。次に、フォトレ
ジストの現像を行う事により、コア層１３上へ光導波路
のマスクパターン１４を形成し、マスクパターン１４が
形成されたコア層１３に対して、ＲＩＥ法を用いてエッ
チングを行い光導波路のコアパターン１５を形成した
（図１（ｃ），（ｄ））。次に、光導波路のコアパター
ン１５上に、下部クラッド層１２と同じフッ素化ポリイ
ミド共重合体の前駆体であるフッ素化ポリアミド酸のＤ
ＭＡｃ１５ｗｔ％溶液をスピンコートした後、オーブン
中３８０℃で１時間加熱しイミド化を行い、下部クラッ
ド層１２と同じ屈折率を持つ上部クラッド層１６を形成
した（図１（ｅ））。最後に、回折格子の透過型Ｘ線マ
スク１７を通して放射光を照射することにより、屈折率
を変化させ、コア中に回折格子１８を形成した（図１
（ｆ））。このような方法によって、フッ素化ポリイミ
ド光導波路によるチューナブル高分子導波路回折格子が
形成された。
【００１９】本実施例においては、回折格子作製用の光
として放射光を用いたが、電子線、紫外線、近赤外線な
どを用いる事、回折格子作製用マスクとして位相マスク
等を用いる事もできる。また、これらのマスクを用いず
電子線の走査によって回折格子を作製することもでき
る。
として放射光を用いたが、電子線、紫外線、近赤外線な
どを用いる事、回折格子作製用マスクとして位相マスク
等を用いる事もできる。また、これらのマスクを用いず
電子線の走査によって回折格子を作製することもでき
る。
【００２０】作製したチューナブル高分子導波路回折格
子２１をペルチェ素子を搭載した試料台２２に乗せ（図
２）、光学特性を測定した。入射光２３を光導波路２４
の入射端面２５から入射したところ、入射光２３は回折
格子２６で回折条件を満たす特定の波長のみが反射され
た。反射光２７の室温における波長は１５６１．１ｎｍ
（ＴＥ偏光）及び１５５０．９ｎｍ（ＴＭ偏光）、消光
比は２３ｄＢ、半値幅は０．６ｎｍであり、優れた反射
特性が観測された（図３）。次に、全面を均一にペルチ
エ素子を用いて１００℃まで加熱した所、フッ素化ポリ
イミド共重合体が有する石英の１０倍以上の大きな熱光
学定数の効果により、１０ｎｍ以上の波長シフトが観測
された。これは、石英製導波路回折格子の１０倍の値で
ある。さらに、可変後も挿入損失、半値幅及び１００℃
加熱時の中心波長のシフト量は変わらず、耐環境性、長
期安定性に優れた特性を示した。
子２１をペルチェ素子を搭載した試料台２２に乗せ（図
２）、光学特性を測定した。入射光２３を光導波路２４
の入射端面２５から入射したところ、入射光２３は回折
格子２６で回折条件を満たす特定の波長のみが反射され
た。反射光２７の室温における波長は１５６１．１ｎｍ
（ＴＥ偏光）及び１５５０．９ｎｍ（ＴＭ偏光）、消光
比は２３ｄＢ、半値幅は０．６ｎｍであり、優れた反射
特性が観測された（図３）。次に、全面を均一にペルチ
エ素子を用いて１００℃まで加熱した所、フッ素化ポリ
イミド共重合体が有する石英の１０倍以上の大きな熱光
学定数の効果により、１０ｎｍ以上の波長シフトが観測
された。これは、石英製導波路回折格子の１０倍の値で
ある。さらに、可変後も挿入損失、半値幅及び１００℃
加熱時の中心波長のシフト量は変わらず、耐環境性、長
期安定性に優れた特性を示した。
【００２１】（実施例２）図４は、加熱用電極を有する
チューナブル高分子導波路回折格子の作製工程である。
図４に示すように、実施例１と同様の方法で作製したチ
ューナブル高分子導波路回折格子４１の上に加熱用電極
とするＴｉ金属膜４３を真空蒸着により形成した（図４
（ａ），（ｂ））。このＴｉ金属膜４３へフォトレジス
トをスピンコートした後、電極のマスクパターン４４を
光導波路４２上部の位置にフォトリソグラフ法によって
作製した（図４（ｃ））。最後に、フォトレジストをマ
スクとし、Ｔｉのエッチングを行い電極４５を形成した
のち（図４（ｄ））、マスクパターン４４を剥離し、加
熱用電極を有するチューナブル高分子導波路回折格子を
作製した（図４（ｅ））。
チューナブル高分子導波路回折格子の作製工程である。
図４に示すように、実施例１と同様の方法で作製したチ
ューナブル高分子導波路回折格子４１の上に加熱用電極
とするＴｉ金属膜４３を真空蒸着により形成した（図４
（ａ），（ｂ））。このＴｉ金属膜４３へフォトレジス
トをスピンコートした後、電極のマスクパターン４４を
光導波路４２上部の位置にフォトリソグラフ法によって
作製した（図４（ｃ））。最後に、フォトレジストをマ
スクとし、Ｔｉのエッチングを行い電極４５を形成した
のち（図４（ｄ））、マスクパターン４４を剥離し、加
熱用電極を有するチューナブル高分子導波路回折格子を
作製した（図４（ｅ））。
【００２２】作製したフッ素化ポリイミド光導波路によ
る加熱用電極付きチューナブル高分子導波路回折格子の
模式図を図５に示す。回折格子上に作製した加熱用電極
５１は、光導波路５２に沿って周期的な構造を有してお
り、通電加熱により回折格子全体を均一に加熱すること
ができる。この電極を用いて通電加熱を行い１００℃ま
でチューナブル高分子導波路回折格子を加熱した時、波
長シフト量は石英製導波路回折格子の１０倍であり、低
消費電力で波長可変が可能なチューナブル波長フィルタ
として動作することがわかった。また、このチューナブ
ル高分子導波路回折格子は１００℃熱処理も特性の変化
はなく、耐環境性、長期安定性に優れたものであった。
る加熱用電極付きチューナブル高分子導波路回折格子の
模式図を図５に示す。回折格子上に作製した加熱用電極
５１は、光導波路５２に沿って周期的な構造を有してお
り、通電加熱により回折格子全体を均一に加熱すること
ができる。この電極を用いて通電加熱を行い１００℃ま
でチューナブル高分子導波路回折格子を加熱した時、波
長シフト量は石英製導波路回折格子の１０倍であり、低
消費電力で波長可変が可能なチューナブル波長フィルタ
として動作することがわかった。また、このチューナブ
ル高分子導波路回折格子は１００℃熱処理も特性の変化
はなく、耐環境性、長期安定性に優れたものであった。
【００２３】本発明においては、電極の形状、周期構造
は本実施例に示した構造に限定されず、あらゆる構造を
用いることができることはいうまでもない。また、電極
の折り返し部も直角である必要はなく、あるゆる曲率の
円弧が利用できる。
は本実施例に示した構造に限定されず、あらゆる構造を
用いることができることはいうまでもない。また、電極
の折り返し部も直角である必要はなく、あるゆる曲率の
円弧が利用できる。
【００２４】（実施例３）図６の様に回折格子上に作製
した加熱用電極６１のパターンの周期を光導波路６２に
沿って変化させた加熱用電極を有するチューナブル高分
子導波路回折格子を、実施例２と同様の方法で作製し
た。回折格子上に作製した加熱用電極６１は、電極の周
期が光導波路６２に沿って変化しているため、通電加熱
により回折格子部に温度勾配を形成する事ができる。こ
の電極を用いて通電加熱を行った結果、本チューナブル
高分子導波路回折格子はチャープ回折格子として機能
し、電極構造に対応した任意の反射波長スペクトルを得
ることができた。チャープとは、回折格子からの反射ピ
ークの波長をシフトさせるだけでなく、反射スペクトル
形状を任意の形に制御する事を意味する。例えば、ガウ
ス分布のシングルピークをダブレット、トリプレットに
する、半値幅やピーク強度を変化させる、あるいはこれ
ら２つの複合等、数限りない応用が考えられ、電極構造
の詳細設計により本チューナブル高分子導波路回折格子
は、波長可変フィルタ、ＷＤＭ合分波器、分散補償器、
利得補償器等への応用が可能である。
した加熱用電極６１のパターンの周期を光導波路６２に
沿って変化させた加熱用電極を有するチューナブル高分
子導波路回折格子を、実施例２と同様の方法で作製し
た。回折格子上に作製した加熱用電極６１は、電極の周
期が光導波路６２に沿って変化しているため、通電加熱
により回折格子部に温度勾配を形成する事ができる。こ
の電極を用いて通電加熱を行った結果、本チューナブル
高分子導波路回折格子はチャープ回折格子として機能
し、電極構造に対応した任意の反射波長スペクトルを得
ることができた。チャープとは、回折格子からの反射ピ
ークの波長をシフトさせるだけでなく、反射スペクトル
形状を任意の形に制御する事を意味する。例えば、ガウ
ス分布のシングルピークをダブレット、トリプレットに
する、半値幅やピーク強度を変化させる、あるいはこれ
ら２つの複合等、数限りない応用が考えられ、電極構造
の詳細設計により本チューナブル高分子導波路回折格子
は、波長可変フィルタ、ＷＤＭ合分波器、分散補償器、
利得補償器等への応用が可能である。
【００２５】本発明においては、電極の形状、周期構造
は本実施例に示した構造に限定されず、あらゆる構造を
用いることができる。電極の折り返し部も直角である必
要はなく、あらゆる曲率の円弧が利用できる。また、抵
抗値が導波路方向に沿って変化した加熱用電極を形成し
（例えば電極の幅、膜厚、あるいは両方を変化させ
る。）ても同様の効果が得られることは言うまでもな
い。
は本実施例に示した構造に限定されず、あらゆる構造を
用いることができる。電極の折り返し部も直角である必
要はなく、あらゆる曲率の円弧が利用できる。また、抵
抗値が導波路方向に沿って変化した加熱用電極を形成し
（例えば電極の幅、膜厚、あるいは両方を変化させ
る。）ても同様の効果が得られることは言うまでもな
い。
【００２６】（実施例４）図７にフィルム状チューナブ
ル高分子導波路回折格子の作製工程を示す。実施例１と
同様の方法で基板上に作製した図７（ａ）に示すような
チューナブル高分子導波路回折格子７１を、図７（ｂ）
に示すように、酸７２中に浸透させ基板から剥離するこ
とにより、図７（ｃ）に示すような自己保持性とフレキ
シビリティを有するフィルム状チューナブル高分子導波
路回折格子７３を作製した。このフィルム状チューナブ
ル高分子導波路回折格子の反射スペクトルを測定した結
果、入射光の偏波面による反射ピーク波長の差は小さ
く、偏波依存性は極めて小さなものであることが明らか
になった。この結果は、基板からの剥離とアニールによ
り、フッ素化ポリイミド中の残留応力（基板との熱膨張
率差に起因）に起因する基板面と平行な偏光方向の屈折
率（ｎTE）と基板面に垂直な偏光方向の屈折率（ｎTM）
の差（複屈折）が、小さく、あるいはほとんどゼロにな
ったためである。さらに、消光比、半値幅もまた、剥離
前と同様の特性を示していた。
ル高分子導波路回折格子の作製工程を示す。実施例１と
同様の方法で基板上に作製した図７（ａ）に示すような
チューナブル高分子導波路回折格子７１を、図７（ｂ）
に示すように、酸７２中に浸透させ基板から剥離するこ
とにより、図７（ｃ）に示すような自己保持性とフレキ
シビリティを有するフィルム状チューナブル高分子導波
路回折格子７３を作製した。このフィルム状チューナブ
ル高分子導波路回折格子の反射スペクトルを測定した結
果、入射光の偏波面による反射ピーク波長の差は小さ
く、偏波依存性は極めて小さなものであることが明らか
になった。この結果は、基板からの剥離とアニールによ
り、フッ素化ポリイミド中の残留応力（基板との熱膨張
率差に起因）に起因する基板面と平行な偏光方向の屈折
率（ｎTE）と基板面に垂直な偏光方向の屈折率（ｎTM）
の差（複屈折）が、小さく、あるいはほとんどゼロにな
ったためである。さらに、消光比、半値幅もまた、剥離
前と同様の特性を示していた。
【００２７】さらに、剥離したフィルムチューナブル高
分子導波路回折格子に対して、オーブン中３５０℃で１
時間のアニール処理を行った。本フィルムチューナブル
高分子導波路回折格子においては、アニールにより複屈
折はさらに低減され、反射ピーク波長の差はさらに小さ
くなり、偏波依存性は解消された。この偏波無依存化に
より、チューナブル高分子導波路回折格子の光通信への
応用用途は、大きく広がった。
分子導波路回折格子に対して、オーブン中３５０℃で１
時間のアニール処理を行った。本フィルムチューナブル
高分子導波路回折格子においては、アニールにより複屈
折はさらに低減され、反射ピーク波長の差はさらに小さ
くなり、偏波依存性は解消された。この偏波無依存化に
より、チューナブル高分子導波路回折格子の光通信への
応用用途は、大きく広がった。
【００２８】フィルム状チューナブル高分子導波路回折
格子は、基板上のものと同様にペルチエ素子を用いた回
折格子全面の外部加熱（１００℃）により、反射ピーク
波長のシフト量が１０ｎｍ以上の大きな値を示した。さ
らに、実施例３に示したような導波路方向に周期を変え
た加熱用電極を用いて温度勾配を付け加熱を行う事によ
り、本フィルム状チューナブル高分子導波路回折格子は
チャープ回折格子として機能し、任意の反射波長スペク
トルを偏波無依存で得ることができた。
格子は、基板上のものと同様にペルチエ素子を用いた回
折格子全面の外部加熱（１００℃）により、反射ピーク
波長のシフト量が１０ｎｍ以上の大きな値を示した。さ
らに、実施例３に示したような導波路方向に周期を変え
た加熱用電極を用いて温度勾配を付け加熱を行う事によ
り、本フィルム状チューナブル高分子導波路回折格子は
チャープ回折格子として機能し、任意の反射波長スペク
トルを偏波無依存で得ることができた。
【００２９】このチューナブル高分子導波路回折格子
は、ポリイミドの有するフレキシビリティにより、屈曲
性に優れ、回折格子部の曲げによる波長可変、チャーピ
ングが可能であるため、曲がりセンサ等への応用ができ
る。
は、ポリイミドの有するフレキシビリティにより、屈曲
性に優れ、回折格子部の曲げによる波長可変、チャーピ
ングが可能であるため、曲がりセンサ等への応用ができ
る。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、導波路材料として使用
したフッ素化ポリイミドの持つ大きなＴＯ効果により、
波長可変範囲が１０ｎｍ以上と大きく、さらに温度勾配
を付けた加熱によるチャーピングも可能な、チューナブ
ル高分子導波路回折格子を提供できる。また、これらの
結果として、低消費電力であり、経済性、汎用性に優れ
るチューナブル高分子導波路回折格子が製造できるよう
になった。本チューナブル高分子導波路回折格子は、波
長可変フィルタ、ＷＤＭ合分波器、分散補償器、利得補
償器等へ応用できる。
したフッ素化ポリイミドの持つ大きなＴＯ効果により、
波長可変範囲が１０ｎｍ以上と大きく、さらに温度勾配
を付けた加熱によるチャーピングも可能な、チューナブ
ル高分子導波路回折格子を提供できる。また、これらの
結果として、低消費電力であり、経済性、汎用性に優れ
るチューナブル高分子導波路回折格子が製造できるよう
になった。本チューナブル高分子導波路回折格子は、波
長可変フィルタ、ＷＤＭ合分波器、分散補償器、利得補
償器等へ応用できる。
【図１】フッ素化ポリイミドによるチューナブル高分子
導波路回折格子の作製工程図である。
導波路回折格子の作製工程図である。
【図２】ペルチエ素子を搭載した試料台上に設置したチ
ューナブル高分子導波路回折格子図である。
ューナブル高分子導波路回折格子図である。
【図３】フッ素化ポリイミドによるチューナブル高分子
導波路回折格子の反射スペクトル図である。
導波路回折格子の反射スペクトル図である。
【図４】フッ素化ポリイミドによる加熱用電極付きチュ
ーナブル高分子導波路回折格子の作製工程図である。
ーナブル高分子導波路回折格子の作製工程図である。
【図５】加熱用電極付きチューナブル高分子導波路回折
格子の模式図である。
格子の模式図である。
【図６】加熱用電極付きチューナブル高分子導波路回折
格子の模式図である。
格子の模式図である。
【図７】フッ素化ポリイミドによるフィルム状チューナ
ブル高分子導波路回折格子の作製工程図である。
ブル高分子導波路回折格子の作製工程図である。
１１ 基板 １２ 下部クラッド層 １３ コア層 １４ マスクパターン １５ コアパターン １６ 上部クラッド層 １７ 透過型Ｘ線マスク １８ 回折格子 ２１ チューナブル高分子導波路回折格子 ２２ ペルチエ素子を搭載した試料台 ２３ 入射光 ２４ 光導波路 ２５ 入射端面 ２６ 回折格子 ２７ 反射光 ４１ チューナブル高分子導波路回折格子 ４２ 光導波路 ４３ Ｔｉ金属膜 ４４ マスクパターン ４５ 電極 ５１ 回折格子上に作製した加熱用電極 ５２ 光導波路 ６１ 回折格子上に作製した加熱用電極 ６２ 光導波路 ７１ チューナブル高分子導波路回折格子 ７２ 酸 ７３ フィルム状チューナブル高分子導波路回折格子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸野 透 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
Claims (7)
- 【請求項１】 外部熱源を用いた加熱手段を備え、熱光
学効果を用いるチューナブル導波路回折格子において、 前記導波路回折格子のコア及びクラッドのいずれかもし
くは両方が高分子材料からなることを特徴とするチュー
ナブル高分子導波路回折格子。 - 【請求項２】 導波路回折格子上に形成された抵抗体を
用いた加熱手段を備え、熱光学効果を用いるチューナブ
ル導波路回折格子において、 前記導波路回折格子のコア及びクラッドのいずれかもし
くは両方が高分子材料からなることを特徴とするチュー
ナブル高分子導波路回折格子。 - 【請求項３】 請求項２において、 前記抵抗体の形状が繰り返し光軸を横切る様に屈曲した
形状であり、その繰り返し幅および前記抵抗体の各繰り
返し部での膜厚のいずれかもしくは両方が光軸方向に徐
々にチャープ状に変化していることを特徴とするチュー
ナブル高分子導波路回折格子。 - 【請求項４】 請求項１〜３において、 前記高分子材料が、フッ素化ポリイミドであることを特
徴とするチューナブル高分子導波路回折格子。 - 【請求項５】 請求項１〜４において、 前記高分子材料からなる回折格子部分の両面が、いずれ
の物体にも接触しない自己保持形状に構成されているこ
とを特徴とするチューナブル高分子導波路回折格子。 - 【請求項６】 外部熱源もしくは導波路回折格子上に形
成された抵抗体を用いた加熱手段を備え、熱光学効果を
用いるチューナブル高分子導波路回折格子の製造方法に
おいて、 基板上に前記高分子材料からなる回折格子を形成する工
程と、前記基板から前記回折格子を剥離する工程とを有
することを特徴とするチューナブル高分子導波路回折格
子の製造方法。 - 【請求項７】 請求項６において、 前記基板から剥離した回折格子を熱処理する工程を有す
ることを特徴とするチューナブル高分子導波路回折格子
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2415198A JPH11223735A (ja) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | チューナブル高分子導波路回折格子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2415198A JPH11223735A (ja) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | チューナブル高分子導波路回折格子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11223735A true JPH11223735A (ja) | 1999-08-17 |
Family
ID=12130350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2415198A Pending JPH11223735A (ja) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | チューナブル高分子導波路回折格子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11223735A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001281713A (ja) * | 2000-03-29 | 2001-10-10 | Fujikura Ltd | 熱光学効果型光偏向素子およびこれを用いた熱光学効果型光偏向素子モジュール |
| JP2001281483A (ja) * | 2000-04-03 | 2001-10-10 | Fujikura Ltd | 導波路型可変グレーティング |
| JP2001350047A (ja) * | 2000-06-07 | 2001-12-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光導波路基板およびその作製方法 |
| JP2002139638A (ja) * | 2000-08-23 | 2002-05-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学素子及びその製造方法 |
| WO2003034116A3 (en) * | 2001-10-18 | 2003-07-24 | Fujitsu Network Communications | Distributed gratings in optical fibres |
| WO2003087922A3 (en) * | 2002-04-09 | 2003-12-31 | Du Pont | Method and apparatus for homogenous heating of an optical waveguiding structure |
| US6826344B2 (en) | 2000-08-23 | 2004-11-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical element and method of fabrication thereof |
| JP2010512016A (ja) * | 2006-12-05 | 2010-04-15 | 韓國電子通信研究院 | 平板型光導波路素子、該素子を含んだ波長可変光源、及びその光源を利用した波長分割多重化基盤の受動光加入者網 |
| US9268110B2 (en) | 2009-03-13 | 2016-02-23 | Optotune Ag | Lens system and method |
| CN105759350A (zh) * | 2015-07-03 | 2016-07-13 | 苏州峰通光电有限公司 | 一种有机无机混合集成热光调制型光栅及其制备方法 |
-
1998
- 1998-02-05 JP JP2415198A patent/JPH11223735A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001281713A (ja) * | 2000-03-29 | 2001-10-10 | Fujikura Ltd | 熱光学効果型光偏向素子およびこれを用いた熱光学効果型光偏向素子モジュール |
| JP2001281483A (ja) * | 2000-04-03 | 2001-10-10 | Fujikura Ltd | 導波路型可変グレーティング |
| JP2001350047A (ja) * | 2000-06-07 | 2001-12-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光導波路基板およびその作製方法 |
| JP2002139638A (ja) * | 2000-08-23 | 2002-05-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学素子及びその製造方法 |
| US6826344B2 (en) | 2000-08-23 | 2004-11-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical element and method of fabrication thereof |
| WO2003034116A3 (en) * | 2001-10-18 | 2003-07-24 | Fujitsu Network Communications | Distributed gratings in optical fibres |
| WO2003087922A3 (en) * | 2002-04-09 | 2003-12-31 | Du Pont | Method and apparatus for homogenous heating of an optical waveguiding structure |
| JP2010512016A (ja) * | 2006-12-05 | 2010-04-15 | 韓國電子通信研究院 | 平板型光導波路素子、該素子を含んだ波長可変光源、及びその光源を利用した波長分割多重化基盤の受動光加入者網 |
| US9268110B2 (en) | 2009-03-13 | 2016-02-23 | Optotune Ag | Lens system and method |
| CN105759350A (zh) * | 2015-07-03 | 2016-07-13 | 苏州峰通光电有限公司 | 一种有机无机混合集成热光调制型光栅及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030708 |