JPS6073602A - 高分子光導波路 - Google Patents

高分子光導波路

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JPS6073602A
JPS6073602A JP18236883A JP18236883A JPS6073602A JP S6073602 A JPS6073602 A JP S6073602A JP 18236883 A JP18236883 A JP 18236883A JP 18236883 A JP18236883 A JP 18236883A JP S6073602 A JPS6073602 A JP S6073602A
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JP
Japan
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optical waveguide
refractive index
glass transition
polymer
temperature
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JP18236883A
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English (en)
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JPH0332763B2 (ja
Inventor
Seizo Miyata
清蔵 宮田
Iwao Seo
瀬尾 巖
Yoshiji Ichihara
祥次 市原
Yasumitsu Uno
宇野 泰光
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高分子材料を用いた光導波路、更に詳細にはレ
ーザーなどを用いて熱エネルギーを非晶性物質に加える
ことにより熱履歴差を生じさせ、これによる高い屈折率
差を利用した光導波路に関するものである。
高分子材料は可視から近赤外領域まで比較的低損失で均
質・広面積な薄膜を容易に作製することができることが
ら光導波路用の材料として注目されている。しかし、現
状では高い屈折率の差を得る方法がないため実用化に至
っていない。例えば光損失が小さく、最も大きな屈折率
変化が得られている光重合によるメタクリル酸メチルの
場合でもその屈折率変化は0.1%程度であり、光導波
路形成用としては実用的でない。
本発明はかかる現状に鑑みてなされたもので、その目的
は可視から近赤外領域まで比較的光損失が小さく、均質
で広面積な薄膜作成が容易で、高い屈折率差を得ること
ができ、書き込みが容易にできる高分子光導波路を提供
することにある。
すなわち、本発明は、次式で示されるシアン化ビニリデ
ンと、他のビニル化合物、ビニリデン化合物又はジエン
類との共重合体から構成され、AN CH2=C C=N かつ部分的に熱処理することにより屈折率の異なる部分
を生じさせて光導波回路を形成したことを特徴とする高
分子光導波路に関する。
次に本発明について詳細に説明する。本発明において光
導波路形成用材料として用いられる高分子化合物はシア
ン化ビニリデンと他のビニル化合物、ビニリデン化合物
あるいはジエン類との共重合あるいは交互共重合により
得られるものである。
他のビニル化合物、ビニリデン化合物、ジエン類として
は、スチレン、ジクロロスチレン、アクリル酸及びその
エステル、メタクリル酸及びそのエステル、ビニルアル
コール及ヒソのエステル、塩化ビニル、塩化ビニリデン
、弗化ビニル、弗化ビニリデン、三弗化エチレン、ブタ
ジェン、クロロブタジェン、イソブチレン、無水マレイ
ン酸、アクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル
、メチルビニルケトン、ビニルイソブチルエーテル、シ
アノアクリレート類などが例としてあげられる。
エステル化合物については重合後その一部あるいは全部
について加水分解等の化学変性を行、なうことも可能で
ある。
シアン化ビニリデンと他のモノマーの共重合体中におけ
る組成比はモルで0.5 : 1〜1.5 : 1、好
ましくは0.8 : 1〜1.2 : ]の範囲が用い
られ、特に好ましくは、1:1の交互共重合体が用いら
れる。
上記単量体の重合は、この種単量体の重合方法として知
られた方法を用いて行なうことができ、ラジカル開始剤
例えばα、α′−アゾビスイソプチロニ) IJルの共
存下または非共存下に熱を加えることにより重合するこ
とができる。
手段としては乳化重合、けんだく重合、塊状重合、溶液
重合等を採用することができるが、好ましくは、単量体
をトルエンあるいはトルエン−ヘキサン混合溶剤等の溶
媒に溶解して重合を行ない、重合の進行と共に析出する
重合体を回収することによって行なわれる。
通常、非晶質の高分子をそのガラス転移温度より若干低
い温度で熱処理を施すと、ガラス転移温度より高い温度
で加熱後急冷したものに比し、密度の高いガラス状態の
高分子が得られる。この現象は体積緩和現象と呼ばれて
いる。
すなわち、ガラス転移温度より高い温度に加熱後急冷し
たものを、ガラス転移温度より10℃程度低い温度で熱
処理を施すと、密度はしだいに増加し、ある平衡値に近
づく。また、この熱処理を施したものをガラス転移温度
より高い温度に加熱後急冷すると、密度はほぼ熱処理前
の値にもどり、この密度変化は可逆的である。
同様な密度差は、ガラス転移温度より高い温度から早い
速度で冷却したものと徐冷したものの間でも観測される
。また、仮に冷却速度が同じでも、高圧下でその圧力下
でのガラス転移温度より高い温度からガラス転移温度以
下に冷却した後常圧に戻したものと、常圧でガラス転移
温度以上の温度から冷却したものの間でも同様な密度差
が観測される。これらの現象は全て、ガラス転移が緩和
現象であることに由来するものである。
この密度差は通常ごく小さい。例えばポリスチレンを1
℃/3分で冷却した場合と、1℃/1日−5= で冷却して得られるガラスの密度差は約0.18%、常
圧と600気圧下で1℃/3分で冷却して得られるガラ
スの密度差はポリスチレンで約0.6%であるにすぎな
い(Potymer Journat、 !、644(
1971))。この密度差に基づく屈折率の差は1℃/
1日という遅い速度で冷却したものと急冷したものの差
でもやっと0.001程度であり、従来光導波路形成用
材料としての利用の対象とはならなかった。
本発明は、シアン化ビニリデンを他のモノマーとの共重
合体とすることにより、この密度差が通常の非晶性高分
子にくらべ格段に大きく、それに伴って光導波路として
利用出来る程大きな屈折率差を得ることができることを
可能としたものである。
本発明の光導波路形成用材料はフィルム、シート、モノ
フィラメントなど目的に応じた形状に成形される。また
光導波路としては、本発明共重合体の単独相で構成する
こともできるが、本発明共重合体を溶融石英などの基材
と積層して用いると 6 − ともできる。
本発明光導波路形成用材料に光導波回路を書き込むとき
は、成形された光導波路形成用材料を−Hガラス転移点
以上に加熱した後、徐冷又は急冷して、均一な状態とな
るように予備処理をし、次などを照射して部分的にガラ
ス転移点以上に昇温した後、急冷又は徐冷することによ
って前記予備処理とは異った熱履歴を与えて屈折率の相
異する部分を形成し、これによって書き込みが行なわれ
る。
従って、予備処理は書き込み時の熱履歴とは対照的な熱
履歴を与えるように行ない、書き込むときに急冷する場
合には、光導波路形成材料を加熱炉又はレーザー光線等
でガラス転移点以上に加熱した後に徐冷するか、あるい
はガラス転移点より若干低い温度、一般にはガラス転移
点より3〜50℃、好ましくは5〜15℃低い温度で熱
処理を行なう。加圧下に徐冷又は熱処理することもでき
る。
一方、書き込み時に徐冷されるときは、予備処理は急冷
される。
通常、ガラス転移は幅を持った温度域で起こる。
したがって本発明の光導波路形成用材料をガラス転移温
度以上で加熱し転移を起こさせる場合、このことを考慮
に入れる必要がある。
一般に、予備処理又は書き込時の加熱は、ガラス転移温
度よりも5℃以上、好ましくは10℃以上で加熱すると
良い。温度の上限は特になく光導波路形成材料の分解温
度以下で行なわれる。
書き込まれた光導波回路の保存は、通常ガラス転移点よ
り30℃以上、好ましくは50℃以上低い温度で行なわ
れる。
履歴差による屈折率の差は、シアン化ビニリデンと共重
合するモノマーの種類や組成比、履歴を与える条件にも
よるが、組成比が0.5 : 1〜1.5=1の場合で
0.003から0.03程度である。この値は、同じ条
件下のポリスチレンが0.001という屈折率の差しか
生じないことに比べ、非常に大きい。
本発明の一具体例を第1図に示す。
1は低屈折率からなる基材、例えばパイレックスガラス
、溶融石英等を用いることができる。2は本発明の共重
合体よりなる高分子膜、3は高分子膜2中に作成された
光導波回路である。このような構造からなる光導波路に
おいては、例えば光を導波回路端面4から入射させると
、導波回路3の屈折率が外部より高いため、光は導波回
路内に閉じこめられたまま導波し、2本の導波回路の端
部5.5′から2つの光に分けられて出射させることが
できる。
以下、シアン化ビニリデンと他の七ツマ−の交互共重合
体を中心に説明するが、組成比が前述の範囲であれば比
較的容易に光導波路として使用できる程度の屈折率の差
を生ずるので本発明は以下の説明によりなんら制約され
るものではない。
次に本発明を実施例によって説明するが、本発明はこれ
によってなんら限定されるものではない。
実施例1 シアン化ビニリデンと酢酸ビニルの交互共重合−〇 一 体のフィルム(ガラス転移点175℃)を作成し、この
フィルムを180℃迄加熱後急冷した。この急冷フィル
ムを部分的に160℃に加熱し、24時間160℃に保
った後、急冷して得られたフィルムの屈折率を測定した
。180℃で急冷した部分と比べて160℃で24時間
熱処理を施した部分の屈折率は約0.7%高くなった。
これらの熱処理フィルムを再度180℃に短時間加熱後
急冷したものの屈折率は約1.4892であり、急冷と
熱処理による屈折率の変化は可逆的であった。2時間程
度の熱処理でも、屈折率上昇は約0.33%であり、通
常の非晶性高分子に比べて非常に大きな変化を示した。
実施例2 実施例1と同じシアン化ビニリデンと酢酸ビニルの交互
共重合体の急冷フィルムを4000気圧下でそれぞれ1
80℃及び200℃で1時間熱処理した後冷却し除圧し
た。得られたフィルムの屈折率は180℃で処理したも
ので1.5141また200℃で熱処理したものでは1
.5213であり、10− 常圧で180℃及び200℃より急冷したフィルムにく
らべ屈折率は約1.7ないし2.2%高くなった。これ
らのフィルムの中に作られる光導波路の部分を除いて再
度常圧で180℃まで加熱した後急冷することにより光
導波路を得た。
実施例3 シアン化ビニリデンとメタクリル酸メチルの交互共重合
体のフィルム(ガラス転移点148℃)を実施例1と同
様にして175℃から急冷した後、140℃で24時間
熱処理をしたものの屈折率を測定した。175℃から急
冷したものと比べて140℃で24時間熱処理を施した
ものの屈折率は約0.4%高くなった。この変化も可逆
的であり、再度175℃に加熱した後急冷したものの屈
折率は1.5174であった。
実施例4 シアン化ビニリデンと安息香酸ビニルの交互共重合体の
フィルム(ガラス転移点175℃)を実施例1と同様に
して190℃から急冷した後、160℃で24時間熱処
理をしたものの屈折率を測定した。190℃から急冷し
たものと比べ160℃で24時間熱処理を施したものの
屈折率は約0.3%高くなった。また、急冷と熱処理に
よる屈折率の変化は実施例1と同様可逆的であった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一興体例の斜視図である。 1・・・・・・基材、2・・・・・・高分子膜3・・・
・・・光導波回路 4.5.5′・・・・・・導波回路の端面特許出願人 
三菱油化株式会社 同 宮 1) 清 蔵 代理人 弁理士 古 川 秀 利 (ほか1名)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 次式で示されるシアン化ビニリデンと、他ノビニル化合
    物、ビニリデン化合物又はジエン類との共重合体から構
    成され、 C三N CH2=C −EN かつ部分的に熱処理することにより屈折率の異なる部分
    を生じさせて光導波回路を形成したことを特徴とする高
    分子光導波路。
JP18236883A 1983-09-30 1983-09-30 高分子光導波路 Granted JPS6073602A (ja)

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JP18236883A JPS6073602A (ja) 1983-09-30 1983-09-30 高分子光導波路

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JPS6073602A true JPS6073602A (ja) 1985-04-25
JPH0332763B2 JPH0332763B2 (ja) 1991-05-14

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01103614A (ja) * 1986-10-09 1989-04-20 Mitsubishi Petrochem Co Ltd シアン化ビニリデン共重合体
WO2025197963A1 (ja) * 2024-03-22 2025-09-25 株式会社クラレ フィルム、積層体、フィルムコンデンサ、及び当該フィルムを提供するための方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01103614A (ja) * 1986-10-09 1989-04-20 Mitsubishi Petrochem Co Ltd シアン化ビニリデン共重合体
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