專利名稱：光波導(dǎo)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能在光互聯(lián)器、光調(diào)制器、光集成電路、光開(kāi)關(guān)、分配器、光收發(fā)模塊等中使用的光波導(dǎo)和使用該光波導(dǎo)的光通信用器件。
背景技術(shù)：
近年，因特網(wǎng)的寬帶化不斷進(jìn)展，為了普及FTTH等的訪問(wèn)，光通信用器件的大幅度的低成本是必要的。作為光通信用器件，把光變換為電信號(hào)的光收發(fā)模塊在光通信用機(jī)器的終端中使用。為了實(shí)現(xiàn)該光收發(fā)模塊的小型化和低成本化，提出以有機(jī)高分子材料形成模塊內(nèi)的零件即光波導(dǎo)的方法(宮寺信生，光波導(dǎo)用聚合物材料，光聯(lián)合，p13、2，(1999))。
例如，在襯底上形成下部包層，在該下部包層上形成由有機(jī)高分子材料構(gòu)成的光傳播層。該光傳播層使用光刻，通過(guò)RIE或UV照射形成圖案，除去不要的部分。在這樣形成的光傳播層之上形成上部包層。很多時(shí)候，下部包層和上部包層都由有機(jī)高分子材料形成。
可是，當(dāng)由有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體、樹(shù)脂材料等在固化時(shí)伴隨著體積收縮的材料形成光波導(dǎo)的上部包層時(shí)，在形成上部包層時(shí)，伴隨著體積收縮，所以在下部包層中，容易發(fā)生破裂或剝離等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供能有效防止下部包層和上部包層中的破裂或剝離的發(fā)生的光波導(dǎo)的新構(gòu)造和使用該光波導(dǎo)的光通信用器件。
本發(fā)明的光波導(dǎo)具有成為光傳播區(qū)的芯層、覆蓋該芯層周圍的上部包層和下部包層，上部包層伴隨著體積的收縮而形成，其特征在于在上部包層和下部包層挨著的區(qū)域的至少一部分中，在上部包層和下部包層之間，設(shè)置緩和伴隨著上部包層的體積收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力的應(yīng)力緩和層。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在上部包層和下部包層之間設(shè)置應(yīng)力緩和層，能通過(guò)應(yīng)力緩和層緩和上部包層的形成時(shí)的體積收縮引起的應(yīng)力。因此，在下部包層和上部包層中，能有效防止破裂和剝離等的發(fā)生。
本發(fā)明的應(yīng)力緩和層希望由比上部包層的材料的儲(chǔ)存彈性模量小的材料形成。一般，如果對(duì)高分子材料提供正弦變化的應(yīng)力，則變形成為相同頻率、相位只滯后δ的正弦波形。儲(chǔ)存彈性模量是1周期中存儲(chǔ)、完全恢復(fù)的能量的尺度，能通過(guò)動(dòng)態(tài)粘彈性測(cè)定裝置測(cè)定。
當(dāng)上部包層由有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體形成時(shí)，應(yīng)力緩和層的儲(chǔ)存彈性模量希望在30℃，為100000kgf/cm2以下，更希望為50000kgf/cm2以下。此外，應(yīng)力緩和層也能由有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體形成。應(yīng)力緩和層的儲(chǔ)存彈性模量的下限值并未特別限定，但是一般在30℃為10000kgf/m2以上。須指出的是，以下，儲(chǔ)存彈性模量都為30℃的儲(chǔ)存彈性模量。
在本發(fā)明中，芯層和/或下部包層可以由有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體形成。
在本發(fā)明中，有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體例如能由有機(jī)聚合物和金屬醇鹽形成。此外，有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體可以由至少一種金屬醇鹽形成。這時(shí)，希望由至少兩種金屬醇鹽形成。
在所述有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體中，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整有機(jī)聚合物和金屬醇鹽的組合或至少兩種金屬醇鹽的組合，能調(diào)整最終形成的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的折射率。
作為金屬醇鹽，可以使用具有通過(guò)光或熱聚合的聚合性基團(tuán)的金屬醇鹽。這時(shí)，希望組合具有通過(guò)光或熱聚合的聚合性基團(tuán)的金屬醇鹽和不具有該聚合性基團(tuán)的金屬醇鹽來(lái)使用。作為所述聚合性基團(tuán)，能列舉異丁烯酰氧基、丙烯酰氧基、乙烯基、苯乙烯基等。
當(dāng)使用具有聚合性基團(tuán)的金屬醇鹽時(shí)，希望通過(guò)光或熱，使金屬醇鹽的聚合性基團(tuán)聚合。
作為金屬醇鹽，能列舉出Si、Ti、Zr、Al、Nb、Sn、Zn等的醇鹽。特別希望使用Si、Ti或Zr的醇鹽。因此，希望使用烷氧基硅烷、烷氧基鈦、烷氧基鋯，特別希望使用烷氧基硅烷。
作為烷氧基硅烷，能列舉出四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四正丙氧基硅烷、四異丙氧基硅烷、四正丁氧基硅烷、四異丁氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷(PhTES)、苯基三甲氧基硅烷(PhTMS)、二苯基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷等。
作為具有所述聚合性基團(tuán)的烷氧基硅烷，能列舉出3-異丁烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷(MPTES)、3-異丁烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)、3-異丁烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、p-苯乙烯基三乙氧基硅烷、p-苯乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷。
作為烷氧基鈦可以舉出異丙氧基鈦、丁氧基鈦等。作為烷氧基鋯可以舉出異丙氧基鋯、丁氧基鋯等。作為烷氧基鈮可以舉出五乙氧基鈮等。
作為金屬醇鹽，能使用上述的材料，但是一般，能使用由表達(dá)式M(OR)n、R’M(OR)n-1以及R’2M(OR)n-2(這里，M是金屬，n為2、3、4或5，R和R’表示有機(jī)基)表示的金屬醇鹽。作為有機(jī)基，能列舉出烷基、芳基、具有所述聚合性基團(tuán)的有機(jī)基等。作為M，如上所述，能列舉出Si、Ti、Zr、Al、Nb、Sn、Zn等。須指出的是，作為烷基，希望為碳數(shù)1～5的烷基。
由有機(jī)聚合物和金屬醇鹽形成有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體時(shí)的有機(jī)聚合物，如果是能與金屬醇鹽形成有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的，就不特別限定。作為有機(jī)聚合物，例如能列舉具有羰基的高分子聚合物、具有苯環(huán)的高分子聚合物、具有萘環(huán)的高分子聚合物。
作為有機(jī)聚合物的具體例，能列舉聚乙烯吡咯烷酮、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、尿素樹(shù)脂、三聚氰胺甲醛樹(shù)脂等。從形成光學(xué)透明性優(yōu)異的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的觀點(diǎn)出發(fā)，希望使用聚乙烯吡咯烷酮、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、環(huán)氧樹(shù)脂以及它們的混合物。
在本發(fā)明中，能使用用于形成各層的溶液，在形成各層的條件下制作用于測(cè)定儲(chǔ)存彈性模量的樣品，關(guān)于該樣品通過(guò)測(cè)定儲(chǔ)存彈性模量，求出由有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體形成應(yīng)力緩和層、上部包層和其他層時(shí)的各層的儲(chǔ)存彈性模量。
在涂敷原料溶液后，把它加熱干燥，形成有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體。當(dāng)使用具有聚合性基團(tuán)的金屬醇鹽時(shí)，根據(jù)需要，通過(guò)加熱或光照射進(jìn)行聚合，使之固化。
在本發(fā)明中，下部包層可以是具有比芯層的折射率低的襯底。
此外，在本發(fā)明中，下部包層可以形成在襯底之上。此外，在上部包層之上可以設(shè)置上部襯底。
在本發(fā)明中，可以通過(guò)層疊多層，形成上部包層。這時(shí)，多層可以是由相同材料形成的層。即上部包層是分多次涂敷形成的。通過(guò)分多次涂敷，能防止由于上部包層形成時(shí)的收縮，在上部包層中產(chǎn)生破裂，或上部包層剝離。
此外，在本發(fā)明中，當(dāng)芯層的厚度為H，應(yīng)力緩和層的厚度為t時(shí)，應(yīng)力緩和層的厚度t希望為滿足0.05μm≤t≤0.25H的范圍內(nèi)。如果應(yīng)力緩和層的厚度比0.05μm薄，則有時(shí)無(wú)法充分取得減少破裂或剝離的發(fā)生的本發(fā)明效果。此外，如果應(yīng)力緩和層的厚度比0.25H大，則產(chǎn)生來(lái)自應(yīng)力緩和層的光的泄漏時(shí)，其程度有可能增大。應(yīng)力緩和層的更希望的厚度為0.1μm≤t≤10μm。
在本發(fā)明中，應(yīng)力緩和層希望由具有不高于芯層材料的折射率(即相等或低的折射率)的材料形成。特別是通過(guò)由具有比芯層材料的折射率低的折射率的材料形成，能有效防止來(lái)自應(yīng)力緩和層的光的泄漏。
此外，在本發(fā)明中，可以由與芯層相同的材料形成應(yīng)力緩和層。通過(guò)由與芯層相同的材料形成應(yīng)力緩和層，能在形成芯層的同時(shí)形成應(yīng)力緩和層，能簡(jiǎn)化制造步驟。這時(shí)，應(yīng)力緩和層與芯層一體化形成。
可是，如果由與芯層相同的材料形成應(yīng)力緩和層，光就有可能從應(yīng)力緩和層向外部泄漏。這時(shí)，在芯層附近的應(yīng)力緩和層中形成分離芯層和應(yīng)力緩和層的溝，在該溝中填充具有比應(yīng)力緩和層材料的折射率低的折射率的材料。通過(guò)形成這樣的溝，能從芯層分離應(yīng)力緩和層，所以能防止來(lái)自應(yīng)力緩和層的光的泄漏。
所述溝可以形成在下部包層中。也可以形成為通過(guò)下部包層，到達(dá)襯底。這樣，形成溝，使其到達(dá)下部包層，再到達(dá)襯底，通過(guò)在溝內(nèi)填充與各層的密接性良好的材料，能提高各層間的密接性。
作為填充所述溝內(nèi)的材料，希望使用與上部包層相同的材料，但是當(dāng)使用與上部包層相同的材料時(shí)，在形成上部包層時(shí)，能用該材料填充溝內(nèi)，同時(shí)形成。
當(dāng)在上部包層之上設(shè)置上部襯底時(shí)，所述溝可以形成在上部襯底和上部包層中。
此外，作為防止來(lái)自應(yīng)力緩和層的光的泄漏的方法，也可以在應(yīng)力緩和層和上部包層的界面上形成凹凸。作為這樣的凹凸，能例示相當(dāng)于表面粗糙度Rmax0.02～10μm范圍的凹凸。
通過(guò)在應(yīng)力緩和層和上部包層以及下部包層的至少一方的界面上形成凹凸，當(dāng)照射紫外線，把上部包層或芯層固化時(shí)，能以高精度使光固化時(shí)的紫外線照射量一定。即由光固化性樹(shù)脂形成光波導(dǎo)的上部包層或芯層時(shí)，樹(shù)脂根據(jù)固化時(shí)的紫外線照射量，折射率變化，所以有必要以高精度控制紫外線照射量。使上部包層固化時(shí)照射的紫外線的一部分也侵入下部包層，由下部包層的相反一側(cè)的界面反射紫外線，再到達(dá)上部包層，有助于上部包層的紫外線固化。這樣反射的紫外線的強(qiáng)度受到下部包層的折射率、厚度偏差等的影響而產(chǎn)生偏差，所以在上部包層或芯層的折射率中產(chǎn)生偏差。
通過(guò)在應(yīng)力緩和層和上部包層以及下部包層的至少一方的界面上形成凹凸，能用該凹凸部分反射為了使上部包層或芯層固化而照射的紫外線，能使紫外線不到達(dá)下部包層。因此，能以良好的再現(xiàn)性、高精度控制使上部包層或芯層固化時(shí)的紫外線照射量，能減少上部包層和芯層中的折射率的偏差。
為了所述目的而在應(yīng)力緩和層的界面上形成的凹凸形狀，只要是能使光固化中使用的波長(zhǎng)400nm以下的紫外線散射，就不作特別限定，但是作為表面粗糙度Rmax，希望為0.05～10μm的范圍。此外，作為凹凸形狀，能列舉圖28所示的帶狀的、圖29所示的島狀的、圖30所示的隨機(jī)形成的島狀的。
此外，來(lái)自應(yīng)力緩和層的光泄漏變?yōu)殡s散光，作為減輕噪聲發(fā)生等的不良影響的方法，可以使應(yīng)力緩和層包含光吸收或散亂成分。作為光吸收或散亂成分能列舉碳粒子、TiO2、ZrO2等氧化物、TiN、ZrN等氮化物。
在本發(fā)明中，光入射和/或出射的芯層的端面，希望通過(guò)由透明材料構(gòu)成的保護(hù)層覆蓋。通過(guò)這樣的保護(hù)層的形成，能防止水分向芯層內(nèi)的侵入或污染物質(zhì)的附著等。
保護(hù)層希望由不高于芯層的折射率的材料形成。一般，界面上的折射率差越大，反射引起的損失越大。因此，通過(guò)形成這樣的保護(hù)層，能減少光入射芯層時(shí)的反射引起的損失。
保護(hù)層希望由與上部包層相同的材料形成。通過(guò)由與上部包層相同的材料形成保護(hù)層，能在形成上部包層的同時(shí)形成保護(hù)層，能與上部包層一體化形成保護(hù)層。
在本發(fā)明中，芯層的角部希望為帶圓形的形狀。通過(guò)使角部為帶圓形的形狀，能在形成芯層時(shí)防止芯層的角部缺損。
本發(fā)明的光通信用器件的特征在于把所述本發(fā)明的光波導(dǎo)作為光信號(hào)的發(fā)送和/或接收的介質(zhì)使用。


圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。
圖2是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。
圖3是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。
圖4是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。
圖5是本發(fā)明的芯層的截面形狀例的圖。
圖6是表示圖3所示的實(shí)施例的制造步驟的圖。
圖7是表示圖3所示的實(shí)施例的制造步驟的圖。
圖8是表示圖3所示的實(shí)施例的制造步驟的圖。
圖9是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。
圖10是表示圖9所示的實(shí)施例的制造步驟的圖。
圖11是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。
圖12是表示圖11所示的實(shí)施例的制造步驟的圖。
圖13是表示圖11所示的實(shí)施例的制造步驟的圖。
圖14是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。
圖15是表示圖14所示的實(shí)施例的制造步驟的圖。
圖16是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。
圖17是表示圖16所示的實(shí)施例的制造步驟的圖。
圖18是表示進(jìn)行本發(fā)明實(shí)施例的光波導(dǎo)的光傳播試驗(yàn)的裝置的模式圖。
圖19是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的側(cè)剖視圖。
圖20是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的側(cè)剖視圖。
圖21是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。
圖22是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。
圖23是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。
圖24是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。
圖25是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。
圖26是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。
圖27是表示使用光收發(fā)模塊的光傳輸系統(tǒng)的立體圖。
圖28是表示在應(yīng)力緩和層與上部包層或下部包層的界面上形成的凹凸形狀的一例的立體圖。
圖29是表示在應(yīng)力緩和層與上部包層或下部包層的界面上形成的凹凸形狀的其他例子的立體圖。
圖30是表示在應(yīng)力緩和層與上部包層或下部包層的界面上形成的凹凸形狀的其他例子的立體圖。
圖31是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。
圖32是表示制造圖31所示的實(shí)施例的光波導(dǎo)的步驟的圖。
圖33是表示制造圖31所示的實(shí)施例的光波導(dǎo)的步驟的圖。
圖34是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。
圖35是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面，根據(jù)實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明，但是本發(fā)明并不局限于以下的實(shí)施例，在不變更其主旨的范圍中，能適當(dāng)變更實(shí)施。
圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。如圖1所示，在襯底1上形成下部包層2。在下部包層2的中心部之上形成成為光傳播區(qū)的芯層3。在芯層3之上設(shè)置上部包層4。下部包層2和上部包層4由具有比芯層3低的折射率的材料形成。芯層3通過(guò)上部包層4和下部包層2覆蓋其周圍，使能在其內(nèi)部傳輸光。
在未設(shè)置芯層3的區(qū)域中，在上部包層4和下部包層2之間設(shè)置應(yīng)力緩和層5。應(yīng)力緩和層5由比上部包層4的材料的儲(chǔ)存彈性模量小的材料形成。因此，形成上部包層4時(shí)產(chǎn)生的上部包層4的體積收縮引起的應(yīng)力能通過(guò)應(yīng)力緩和層5緩和。因此，能有效防止下部包層2的破裂或剝離的發(fā)生以及上部包層4的破裂或剝離的發(fā)生。
應(yīng)力緩和層5的厚度希望為0.05μm以上，芯層3的厚度的1/4以下。更希望為0.1μm～10μm的范圍內(nèi)。
在本實(shí)施例中，下部包層2、芯層3、上部包層4和應(yīng)力緩和層5都希望由有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體形成。襯底1由玻璃襯底形成。
圖2是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。在圖2所示的實(shí)施例中，襯底具有比芯層3還低的折射率，襯底構(gòu)成下部包層2。作為能作為這樣的下部包層2而使用的襯底，例如能列舉石英、十層玻璃、派熱克斯玻璃等(商標(biāo)名稱)。
圖3是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。在本實(shí)施例中，應(yīng)力緩和層5由與芯層3相同的材料形成。因此，應(yīng)力緩和層5與芯層3一體形成。
應(yīng)力緩和層5由比上部包層的材料的儲(chǔ)存彈性模量還小的材料形成?？墒牵膳c芯層3相同的材料形成，所以折射率與芯層3相同。
在本實(shí)施例中，由與芯層3相同的材料形成應(yīng)力緩和層5，所以在形成芯層3時(shí)，能同時(shí)形成應(yīng)力緩和層5。因此，能簡(jiǎn)化制造步驟?？墒?，因?yàn)橛膳c芯層3相同的材料形成，所以折射率相同，在芯層3中傳播的光有可能從應(yīng)力緩和層5泄漏到外部。這樣的光的泄漏能由后面描述的方法抑制。
圖4是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。在圖4所示的實(shí)施例中，下部包層2由襯底形成。關(guān)于其他，與圖3所示的實(shí)施例同樣。
圖5是表示本發(fā)明的芯層的截面形狀例的圖。圖5(a)～圖5(d)所示的芯層3具有沒(méi)有角部的形狀、角部帶圓形的形狀。因此，當(dāng)形成芯層時(shí)，難以產(chǎn)生缺口等。
圖6和圖7是表示圖3所示的實(shí)施例的制造步驟的圖。
如圖6(a)所示，在玻璃襯底1之上形成由有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體構(gòu)成的下部包層2。
接著，如圖6(b)所示，在下部包層2之上形成由有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體構(gòu)成的芯層3。作為芯層3的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體，形成具有熱塑性的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體。這樣的具有熱塑性的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體例如能由含有熱塑性樹(shù)脂和金屬醇鹽的溶液形成。把芯層3加熱，成為軟化的狀態(tài)，接著如圖6(c)所示，在軟化的芯層3之上按下模具10。在模具10中形成有凹部10a，與該凹部10a的形狀匹配，形成芯層3。此外，在凹部10a的周邊部分形成應(yīng)力緩和層5。須指出的是，在本實(shí)施例中，模具10由玻璃形成。
接著，如圖7(d)所示，取下模具10，如圖7(e)所示，在芯層3和應(yīng)力緩和層5之上形成由有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體構(gòu)成的上部包層4。
圖8是表示切斷按以上制作的光波導(dǎo)的端部的狀態(tài)的側(cè)視圖。如圖8所示，通過(guò)切片鋸11切斷光波導(dǎo)的端部，能使良好的端面露出。
圖9是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。圖9所示的實(shí)施例與圖1所示的實(shí)施例同樣，在襯底1上形成下部包層2，應(yīng)力緩和層5由與芯層3不同的材料形成。
圖10是表示圖9所示的實(shí)施例的制造步驟的剖視圖。
如圖10(a)所示，在襯底1上形成下部包層2。接著，如圖10(b)所示，在下部包層2上形成芯層3。在下部包層2的整個(gè)面上形成芯層3后，使用光刻和蝕刻，如圖10(b)所示構(gòu)圖，形成芯層3。
接著，如圖10(c)所示，在芯層3上設(shè)置掩模12，在芯層以外的部分形成應(yīng)力緩和層5。除去掩模12后，在應(yīng)力緩和層5和芯層3上形成上部包層，能形成圖9所示的光波導(dǎo)。
圖11是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。在圖11所示的實(shí)施例中，在下部包層2上形成凹部2a，在該凹部2a內(nèi)形成芯層3。此外，由與芯層3相同的材料形成應(yīng)力緩和層5。
圖12和圖13是表示圖11所示的實(shí)施例的制造步驟的圖。
如圖12(a)所示，在襯底1上形成下部包層2。下部包層2由具有熱塑性的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體形成。把下部包層2加熱軟化，把具有向下方突出的凸部13a的模具13按在軟化狀態(tài)的下部包層2上。
如圖12(b)所示，通過(guò)模具13的凸部13a，在下部包層2中形成凹部2a。
接著，如圖13(c)所示，取下模具13，如圖13(d)所示，在下部包層2上形成芯層3。嵌入凹部2a形成芯層3，并且在其周邊區(qū)域形成應(yīng)力緩和層5。
接著，通過(guò)在應(yīng)力緩和層5和芯層3上形成上部包層，能制造圖11所示的實(shí)施例的光波導(dǎo)。
以下的實(shí)施例中使用的用于形成各層的溶液如下所述。
把3-異丁烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷(MPTES)13.2g、乙醇16.8g、鹽酸(2N)1.6g、苯基三乙氧基硅烷(PhTES)2.4g混合，在30℃放置45小時(shí)，制作溶液A。該溶液A在形成下部包層和上部包層時(shí)使用。
把PhTES39.6g、鹽酸(0.05N)5.9g、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)53.6g混合，在30℃放置19小時(shí)。把該溶液19.1g和在NMP82.5g中溶解聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)17.5g的溶液10.9g混合30分鐘，制作溶液B。使用該溶液B形成芯層和(由與芯層相同的材料形成時(shí)的)應(yīng)力緩和層。
混合PhTES39.6g、鹽酸(0.05N)5.9g、NMP53.6g混合，在30℃放置19小時(shí)，制作溶液。把該溶液3.3g和在NMP82.5g中溶解PMMA17.5g的溶液16.7g混合30分鐘，制作溶液C。使用該溶液C，形成應(yīng)力緩和層。
由所述溶液A、B和C制作的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的折射率和儲(chǔ)存彈性模量如下所述。
溶液A折射率約1.50、儲(chǔ)存彈性模量約27000kgf/cm2；
溶液B折射率約1.54、儲(chǔ)存彈性模量約22000kgf/cm2；溶液C折射率約1.50、儲(chǔ)存彈性模量約20000kgf/cm2。
<實(shí)施例1>
按如下制作圖3所示的實(shí)施例的光波導(dǎo)。
如圖6(a)所示，在由直徑76mm、厚度1mm的玻璃構(gòu)成的襯底1上旋轉(zhuǎn)涂敷溶液A，涂敷后，使用加熱爐，在180℃加熱20分鐘，使涂膜固化，形成厚度約5μm的下部包層2。通過(guò)所述加熱，使MPTES的異丁烯酰氧基聚合。
接著，如圖6(b)所示，在下部包層2上滴下溶液B，通過(guò)在120℃干燥5小時(shí)，除去溶劑，形成厚度約50μm的芯層3。
接著，把芯層3加熱到140℃，使其軟化后，如圖6(c)所示，按下玻璃制的模具10，把模具10的形狀復(fù)制到芯層3上。模具10的凹部10a的寬度為100μm，深度為40μm，角部的曲率半徑為10μm。
如上所述，同時(shí)形成芯層3和應(yīng)力緩和層5。應(yīng)力緩和層5的厚度約為10μm。此外，芯層3的厚度約50μm。
接著，如圖7(d)所示，取下模具10后，如圖7(e)所示，形成上部包層4(從應(yīng)力緩和層5的上表面到上部包層4的上表面的厚度約60μm)。把溶液A在120℃加熱20分鐘，除去溶劑(乙醇)，成為粘度高的溶液后，把它向芯層3和應(yīng)力緩和層5之上滴下后，用中心波長(zhǎng)365nm、強(qiáng)度200mW/cm2(距離10mm)的紫外線照射裝置，照射約30分鐘紫外線，使其固化，形成上部包層4。
須指出的是，在形成上部包層4時(shí)，分2次形成。即首先涂敷形成上部包層4所必要的量的一半，照射紫外線后，在其上涂敷剩下的一半溶液，照射紫外線，固化。通過(guò)這樣分多次形成上部包層，能防止在上部包層中產(chǎn)生破裂或剝離等。須指出的是，在以下的實(shí)施例中，同樣分2次形成上部包層。
須指出的是，在下部包層2和上部包層4的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體中，MPTES的異丁烯酰氧基聚合。在下部包層2中，通過(guò)熱聚合，在上部包層4中，通過(guò)紫外線照射聚合。
之所以通過(guò)紫外線照射使上部包層4固化是因?yàn)槿绻麨榱司酆隙訜?，芯?和應(yīng)力緩和層5具有熱塑性，所以有可能變形。因此，為了避免芯層3和應(yīng)力緩和層5由于熱而變形，所以通過(guò)紫外線照射使上部包層4固化。
為了評(píng)價(jià)基于應(yīng)力緩和層的應(yīng)力緩和效果，在玻璃襯底上使用溶液A形成下部包層(厚度約5μm)，在其上使用溶液B形成應(yīng)力緩和層(厚度約10μm)，在其上使用溶液A形成上部包層(厚度約60μm)，制造樣品。制作50個(gè)該樣品，在光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行觀察的結(jié)果確認(rèn)了在3個(gè)樣品中，上部包層和下部包層的剝離。
而為了比較，制作在襯底上形成下部包層和上部包層的樣品。在該樣品中，在上部包層和下部包層之間不形成應(yīng)力緩和層。制作50個(gè)這樣的樣品，用光學(xué)顯微鏡觀察，在11個(gè)樣品中，確認(rèn)了上部包層和下部包層的剝離。
從以上結(jié)果可知，通過(guò)在上部包層和下部包層之間設(shè)置應(yīng)力緩和層，能緩和上部包層形成時(shí)的應(yīng)力，能防止破裂或剝離。
與所述同樣，制作50個(gè)在上部包層和下部包層之間形成應(yīng)力緩和層的樣品，在23℃的水中把這些樣品浸漬24小時(shí)。結(jié)果在5個(gè)樣品中，確認(rèn)了上部包層和下部包層的剝離。而與所述同樣，制作不設(shè)置應(yīng)力緩和層的比較樣品50個(gè)，進(jìn)行同樣的耐水性試驗(yàn)的結(jié)果是在20個(gè)樣品中，確認(rèn)了上部包層和下部包層的剝離。
因此，通過(guò)在上部包層和下部包層之間設(shè)置應(yīng)力緩和層，能提高耐水性。
<實(shí)施例2>
制作圖9所示的實(shí)施例的光波導(dǎo)。
如圖10(a)所示，在直徑76mm、厚度1mm的玻璃襯底1上，使用溶液A進(jìn)行旋轉(zhuǎn)涂敷，使用加熱爐，在180℃加熱20分鐘，形成厚度約2μm的下部包層2。
接著，在下部包層2上滴下涂敷溶液B，在120℃干燥5小時(shí)，除去溶劑，形成厚度約50μm的芯層3。通過(guò)光刻法或蝕刻法對(duì)該芯層3進(jìn)行布圖，形成圖10(b)所示的形狀的芯層3。
接著，如圖10(c)所示，在芯層3上配置掩模12，滴下涂敷溶液C，在120℃干燥5小時(shí)，形成厚度約10μm的應(yīng)力緩和層5。
去除掩模12后，與所述實(shí)施例1同樣，除去熔液A的溶劑，滴下粘性提高的溶液，然后，在約30分鐘中照射紫外線，形成上部包層4(厚度約60μm)。
與所述實(shí)施例1同樣，制作50個(gè)在襯底上按順序形成下部包層、應(yīng)力緩和層、上部包層的樣品。須指出的是，這里，應(yīng)力緩和層由溶液C形成。與實(shí)施例1同樣，在光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行觀察的結(jié)果確認(rèn)了在2個(gè)樣品中，上部包層和下部包層的剝離。
關(guān)于與所述同樣的50個(gè)樣品，與所述實(shí)施例1同樣進(jìn)行耐水性試驗(yàn)的結(jié)果是在17個(gè)樣品中觀察到剝離。
從以上結(jié)果可知，與實(shí)施例1同樣，在本實(shí)施例中，通過(guò)設(shè)置應(yīng)力緩和層，能緩和形成上部包層時(shí)的應(yīng)力，能抑制剝離的發(fā)生。此外，耐水性也得到改善。
<實(shí)施例3>
制作圖11所示的實(shí)施例的光波導(dǎo)。
如圖12(a)所示，在直徑76mm、厚度1mm的玻璃襯底1上滴下溶液A，一邊按下玻璃制的模具13，一邊使用加熱爐，在180℃加熱20分鐘，使下部包層2固化形成。在模具13中形成有凸部13a，凸部13a的寬度100μm，高度40μm，角部的曲率半徑為10μm。
如圖13(c)所示，通過(guò)取下模具13，形成具有凹部2a的下部包層2。下部包層2的厚度約70μm。
接著，在下部包層2上滴下溶液B，通過(guò)在120℃干燥5小時(shí)，使溶劑蒸發(fā)，固化。據(jù)此，在凹部2a內(nèi)形成芯層3，在其周圍形成應(yīng)力緩和層5。
接著，在其上滴下溶液A，通過(guò)照射30分鐘紫外線，使其固化，形成上部包層4(厚度約30μm)。
<實(shí)施例4>
圖14是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。在本實(shí)施例中，在應(yīng)力緩和層5和上部包層4的界面5a中形成凹凸。通過(guò)形成這樣的凹凸5a，能防止來(lái)自芯層4的光通過(guò)應(yīng)力緩和層5泄漏到外部。凹凸5a是相當(dāng)于表面粗糙度Rmax約1μm的凹凸。
如圖15(a)所示，與實(shí)施例1同樣，在襯底1上形成下部包層2和芯層3。如圖15(b)所示，把在相當(dāng)于應(yīng)力緩和層的區(qū)域中形成凹凸14a，并且在相當(dāng)于芯層的區(qū)域中形成凹部14b的模具14按在芯層3上。凹凸14a形成相當(dāng)于表面粗糙度Rmax約1μm的凹凸，該凹凸復(fù)制到應(yīng)力緩和層5的表面上。
如圖15(c)所示，通過(guò)去掉模具14，成為在應(yīng)力緩和層5的表面形成凹凸5a的狀態(tài)。接著，與實(shí)施例1同樣，通過(guò)形成上部包層，取得圖14所示的光波導(dǎo)。
使用圖18所示的裝置評(píng)價(jià)制作的光波導(dǎo)的光泄漏。在圖18所示的裝置中，設(shè)置芯直徑約7μm的光纖，在其一方端面導(dǎo)入波長(zhǎng)650nm的激光18，在另一方端面配置光波導(dǎo)的芯層3。入射芯層3的一方端面的激光通過(guò)芯層3內(nèi)，從另一方端面出射到屏幕17。通過(guò)從箭頭的方向觀察出射到屏幕17的光的點(diǎn)，能觀察光泄漏的狀態(tài)。結(jié)果，在本實(shí)施例的光波導(dǎo)時(shí)，觀察到與芯層3對(duì)應(yīng)的強(qiáng)烈的光點(diǎn)。而使用實(shí)施例1的光波導(dǎo)時(shí)，在光點(diǎn)周圍觀察到弱光。因此，可知實(shí)施例1中，光從應(yīng)力緩和層泄漏。
在本實(shí)施例中，泄漏到應(yīng)力緩和層的光通過(guò)應(yīng)力緩和層和上部包層的界面的凹凸，散射到光波導(dǎo)的上方，所以不到達(dá)屏幕。
<實(shí)施例5>
圖16是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。在本實(shí)施例中，在應(yīng)力緩和層5的上部包層4一側(cè)的界面含有作為光吸收成分的碳粒子6。
圖17是表示圖16所示的實(shí)施例的制造步驟的圖。如圖17(a)所示，在與應(yīng)力緩和層對(duì)應(yīng)的部分即模具15的頂端面15b之上附著碳粒子6，如圖17(b)所示，把該模具15按在芯層3上。據(jù)此，在應(yīng)力緩和層5中配置碳粒子6。此外，在與模具15的凹部15a對(duì)應(yīng)的區(qū)域中形成芯層3。
如圖17(c)所示，通過(guò)去掉模具15，成為在應(yīng)力緩和層5的表面含有碳粒子6的狀態(tài)。接著，通過(guò)在芯層3和應(yīng)力緩和層5上形成上部包層4，制造圖16所示的實(shí)施例的光波導(dǎo)。
在本實(shí)施例中，作為碳粒子6，使用平均粒徑約1μm的碳粉。
與實(shí)施例4同樣，使用圖18的裝置，關(guān)于本實(shí)施例的光波導(dǎo)，評(píng)價(jià)光泄漏，結(jié)果在屏幕上觀察到強(qiáng)烈的光點(diǎn)，與實(shí)施例4同樣，確認(rèn)防止了來(lái)自應(yīng)力緩和層的光泄漏。這被認(rèn)為是由于應(yīng)力緩和層中含有的碳粒子，泄漏出應(yīng)力緩和層的光被散射或被吸收，據(jù)此，不到達(dá)屏幕。
<實(shí)施例6>
除了使應(yīng)力緩和層的厚度變化為0.02μm、0.05μm、0.1μm、0.3μm、10μm以外，與實(shí)施例1同樣制作光波導(dǎo)。分別制造50個(gè)光波導(dǎo)的樣品，使用光學(xué)顯微鏡觀察的結(jié)果是在應(yīng)力緩和層厚度為0.02μm的樣品中，在18個(gè)樣品中觀察到上部包層和下部包層的剝離，在0.05μm的樣品中，在10個(gè)樣品中觀察到上部包層和下部包層的剝離，在0.1μm的樣品中，在4個(gè)樣品中觀察到上部包層和下部包層的剝離，在0.3μm的樣品中，在3個(gè)樣品中觀察到上部包層和下部包層的剝離，在10μm的樣品中，在3個(gè)樣品中觀察到上部包層和下部包層的剝離。
從所述結(jié)果可知，作為應(yīng)力緩和層的厚度，希望為0.05μm以上，更希望為0.1μm以上。
此外，當(dāng)芯層的高度為40μm時(shí)，如果應(yīng)力緩和層的厚度為10μm以上，則光在距離20mm的芯層中傳播時(shí)，50％以上的光在應(yīng)力緩和層中傳播、泄漏。同樣，當(dāng)芯層的高度為80μm時(shí)，如果應(yīng)力緩和層的厚度為20μm以上，則50％以上的光泄漏。
因此，如果芯層的高度位H，則應(yīng)力緩和層的厚度t希望為0.05μm≤t≤0.25H的范圍內(nèi)，更希望為0.1μm≤t≤10μm的范圍。
<實(shí)施例7>
圖19是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的側(cè)剖視圖。如圖19所示，在芯層3的光入射和/或出射的端面3a上設(shè)置保護(hù)層7。保護(hù)層7由與上部包層4相同的材料形成。因此，保護(hù)層7與上部包層4一體形成。
圖20與圖19所示的實(shí)施例同樣，在芯層3的端面3a上設(shè)置保護(hù)層7。在圖20所示的實(shí)施例中，該保護(hù)層7也設(shè)置在襯底1的下方。
在圖19和圖20所示的實(shí)施例中，保護(hù)層7的厚度約50μm。通過(guò)用保護(hù)層7覆蓋端面3a，光輸出約增加3％。
通過(guò)形成保護(hù)層7，能防止水分向芯層的侵入和污染物質(zhì)的附著等，據(jù)此，光輸出特性提高。
<實(shí)施例8>
圖21是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。在圖21所示的實(shí)施例中，在芯層3附近的應(yīng)力緩和層5中形成分離芯層3和應(yīng)力緩和層5的溝8。在溝8內(nèi)填充與上部包層4相同的材料。因此，在溝8內(nèi)填充著具有比應(yīng)力緩和層5的折射率低的材料。因此，在芯層3內(nèi)傳播的光由溝8內(nèi)的材料反射。因此，能防止光從應(yīng)力緩和層5泄漏。
與實(shí)施例1同樣，在形成芯層3和應(yīng)力緩和層5后，使用切片鋸形成溝8。在形成溝8后，與實(shí)施例1同樣，形成上部包層4，在溝8內(nèi)填充與上部包層4相同的材料。
須指出的是，在本實(shí)施例中，希望分多次形成上部包層4。例如，涂敷給定量的一半的溶液A，照射紫外線，使其固化，填充溝8后，涂敷剩下一半溶液A，照射紫外線，使其固化形成。須指出的是，在以下的
<實(shí)施例9>
圖22是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。
本實(shí)施例是在圖11所示的實(shí)施例中，在芯層3附近的應(yīng)力緩和層5中形成分離芯層3和應(yīng)力緩和層5的溝8，在該溝8中填充與上部包層4相同的材料。與實(shí)施例8同樣，通過(guò)形成這樣的溝8，能防止來(lái)自芯層3的光的泄漏。
在形成芯層3和應(yīng)力緩和層5后，使用切片鋸，能形成溝8。在形成溝8后，通過(guò)形成上部包層4，能在溝8內(nèi)填充與上部包層4相同的材料。
<實(shí)施例10>
圖23是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。
本實(shí)施例是在圖21所示的實(shí)施例8中，在上部包層4上設(shè)置上部襯底9。作為上部襯底9，能使用玻璃襯底。其他與圖21所示的實(shí)施例8同樣。
<實(shí)施例11>
本實(shí)施例是在圖22所示的實(shí)施例9中，在上部包層4之上設(shè)置上部襯底9的實(shí)施例。其他與實(shí)施例9同樣。
<實(shí)施例12>
圖25是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。
在本實(shí)施例中，溝8也形成在上部包層4和上部襯底9上。在溝8內(nèi)填充有與上部包層4相同的材料19。
在本實(shí)施例中，在上部包層4之上設(shè)置上部襯底9，然后，使用切片鋸形成溝8，可以在形成的溝8內(nèi)通過(guò)填充與上部包層4相同的材料19而形成。
在本實(shí)施例中，與所述實(shí)施例同樣，能防止來(lái)自芯層3的光的泄漏。
<實(shí)施例13>
圖26是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。
在本實(shí)施例中，在上部包層4和上部襯底9中也形成溝8。與圖25所示的實(shí)施例12同樣，在上部包層4之上設(shè)置上部襯底9后，使用切片鋸形成溝8，在該溝8內(nèi)通過(guò)填充與上部包層4相同的材料19形成。
在本實(shí)施例中，通過(guò)形成溝8，能防止來(lái)自芯層3的光的泄漏。
在所述實(shí)施例8～13中，例示了把與上部包層4相同的材料作為填充到溝8內(nèi)的材料，但是本發(fā)明并不局限于此，如果是具有比應(yīng)力緩和層5材料還低的折射率的材料，就可以使用其它材料。
在所述各實(shí)施例中，在通過(guò)加熱使芯層軟化的狀態(tài)下，按下模具成形，但是本發(fā)明并不局限于此。例如，涂敷具有粘性的液體，在其上按下模具的狀態(tài)下，通過(guò)紫外線照射等，使其固化，把芯層形成給定形狀。例如，調(diào)配把MPTMS3.6g、乙醇16.8g、鹽酸(2N)1.6g、PhTES11.7g混合的溶液，把該溶液在30℃放置45小時(shí)后，在120℃加熱20分鐘，除去溶劑，成為粘性高的液體，使用該液體，如上所述，在按住模具的狀態(tài)下，照射紫外線，成形為給定形狀。
此外，在所述實(shí)施例中，由有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體形成光波導(dǎo)的各層，但是可以是由有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體形成這些層內(nèi)的任意一個(gè)的光波導(dǎo)，也可以由有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體以外的材料形成。
<實(shí)施例14>
圖27是表示使用作為本發(fā)明的光通信用器件的光收發(fā)模塊的光傳輸系統(tǒng)的立體圖。在光纖26的兩端連接有光收發(fā)模塊20和23。在光收發(fā)模塊20和23上分別設(shè)置由實(shí)施例1的光波導(dǎo)形成的Y分支光波導(dǎo)27和28。在Y分支光波導(dǎo)27和28的頂端連接光纖26的端部，在Y分支光波導(dǎo)27和28的分支端分別連接激光二極管21和24以及光電二極管22和25。作為光纖26，使用芯直徑50μm的玻璃制多模光纖。
從光收發(fā)模塊20的激光二極管21入射100kHz的脈沖波，結(jié)果從光收發(fā)模塊23的激光二極管25能再現(xiàn)脈沖波。此外，來(lái)自激光二極管24的信號(hào)也能由光電二極管22接收。因此，確認(rèn)為能作為光收發(fā)模塊起作用。
在以下的實(shí)施例15～19中，說(shuō)明為了使上部包層等進(jìn)行光固化時(shí)照射的紫外線不到達(dá)下部包層，在應(yīng)力緩和層和包層的界面形成凹凸的實(shí)施例。
<實(shí)施例15> 把3-異丁烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷(MPTES)5.5ml、苯基三甲氧基硅烷(PhTMS)5.8ml、包含作為反應(yīng)催化劑的鹽酸的水溶液(濃度2N的鹽酸)1.65ml、乙醇20.5ml混合后，通過(guò)放置24小時(shí)，把MPTES和PhTMS水解，縮聚。把取得的縮聚物液4ml取到玻璃器皿中，作為聚合引發(fā)劑，溶解10mg 1-羥基環(huán)己基苯酮后，在100℃加熱，蒸發(fā)除去乙醇，取得約1g的粘性液體。在該1g的粘性液體中混合三甲基乙氧基硅烷3ml、三氟醋酸酐0.8ml，放置24小時(shí)后，通過(guò)在100℃加熱干燥，蒸發(fā)除去過(guò)剩的三甲基乙氧基硅烷和三氟醋酸酐，制作溶液D。使用該溶液D，形成芯層和應(yīng)力緩和層。
除了所述PhTMS的量為4.5ml以外，與所述芯層(應(yīng)力緩和層)的形成用溶液同樣，制作溶液E。使用該溶液E，形成上部包層和下部包層。
從所述溶液D和E制作的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的折射率和儲(chǔ)存彈性模量如下所述。
溶液D折射率1.519、儲(chǔ)存彈性模量約27000kgf/cm2溶液E折射率1.515、儲(chǔ)存彈性模量約28000kgf/cm2圖31是表示本實(shí)施例的光波導(dǎo)的剖視圖。如圖31所示，在應(yīng)力緩和層5和上部包層4的界面形成凹凸5a。通過(guò)形成這樣的凹凸5a，由應(yīng)力緩和層5自身吸收紫外線，能使紫外線不到達(dá)下部包層2。因此，能以良好的再現(xiàn)性、高精度設(shè)定使上部包層4或芯層3光固化時(shí)的紫外線照射量。
凹凸5a是圖28所示的帶狀的凹凸，具有以間隔0.5μm排列半徑0.3μm的半圓柱的形狀。須指出的是，該凹凸5a相當(dāng)于表面粗糙度Rmax0.3μm。
圖32和圖33是用于說(shuō)明制造圖31所示的實(shí)施例的光波導(dǎo)的步驟的剖視圖。
首先，如圖32(a)所示，在玻璃襯底1上滴下溶液E，一邊按下硅膠制的模具13，一邊使用具有365nm的中心波長(zhǎng)的強(qiáng)度100mW的紫外線燈，照射30分鐘紫外線，使其固化，形成下部包層2。在模具13中形成有凸部13a，凸部13a的寬度為7μm，高度為7μm。因此，由凸部13a形成的芯層在光通信頻帶1300nm或1550nm中，成為所謂的單模光波導(dǎo)。
接著，如圖32(b)所示，把溶液D流入下部包層2的溝部分，如圖33(c)所示，一邊按下硅膠制的模具14，一邊使用具有365nm的中心波長(zhǎng)的紫外線燈，照射30分鐘紫外線，使其固化，形成芯層3和應(yīng)力緩和層5。應(yīng)力緩和層5的平均厚度為0.5μm。在模具14中，如圖32(b)所示，形成與應(yīng)力緩和層的凹凸5a對(duì)應(yīng)的凹凸14a。
接著，如圖33(d)所示，取下模具14，在芯層3和應(yīng)力緩和層5上滴下溶液E，在其上放置上部玻璃襯底9，在該狀態(tài)下，使用具有365nm的中心波長(zhǎng)的紫外線燈，照射30分鐘紫外線，使其固化，形成上部包層4。
如上所述，制作50個(gè)圖31所示的實(shí)施例的光波導(dǎo)的樣品，測(cè)定上部包層的折射率。除去上部玻璃襯底后，使用棱鏡耦合器測(cè)定上部包層的折射率。結(jié)果上部包層的折射率的偏差為±0.007％。
作為比較，除了在應(yīng)力緩和層的表面不形成凹凸以外，與所述實(shí)施例同樣，制作50個(gè)光波導(dǎo)的樣品，測(cè)定上部包層的折射率。結(jié)果，在比較樣品中，上部包層的折射率的偏差為±0.015％。
從以上可知，通過(guò)在應(yīng)力緩和層的表面形成凹凸，能以高精度控制上部包層的折射率。
<實(shí)施例16>
與所述實(shí)施例15同樣，制造圖34所示的構(gòu)造的光波導(dǎo)。在圖34所示的實(shí)施例中，在下部包層2和應(yīng)力緩和層5的界面形成凹凸5b。該凹凸5b是與所述實(shí)施例15同樣的形狀。通過(guò)在圖32(a)所示的模具13的對(duì)應(yīng)部位形成凹凸形狀，在下部包層2的表面能形成該凹凸5b。在本實(shí)施例中，與所述實(shí)施例15同樣，能控制上部包層4的折射率。
<實(shí)施例17>
與所述實(shí)施例15以及實(shí)施例16同樣，制作圖35所示的光波導(dǎo)。在圖35所示的實(shí)施例中，在應(yīng)力緩和層5和上部包層4的界面形成凹凸5a，在應(yīng)力緩和層5和下部包層2的界面形成凹凸5b。這樣，通過(guò)在雙方的界面形成凹凸，進(jìn)一步改善上部包層4的折射率的偏差，能降低到±0.006％。
<實(shí)施例18>
除了使在應(yīng)力緩和層中形成的凹凸形狀為圖29所示的島狀以外，與實(shí)施例15同樣，形成光波導(dǎo)。凹凸的島的大小為寬度0.3μm，深度0.5μm，高度0.5μm，與相鄰的島的間隔各為0.5μm。該凹凸相當(dāng)于表面粗糙度Rmax0.5μm。
在本實(shí)施例中，能使上部包層的折射率的偏差降低到±0.006％。
<實(shí)施例19>
除了使在應(yīng)力緩和層中形成的凹凸形狀為圖30所示的島狀以外，與實(shí)施例15同樣，形成光波導(dǎo)。一個(gè)島的大小為寬度0.3μm，深度0.3μm，高度0.5μm，島分散的密度設(shè)定為島的表面積占應(yīng)力緩和層的表面積的約40％。該凹凸相當(dāng)于表面粗糙度Rmax0.5μm。
在本實(shí)施例中，能使上部包層的折射率的偏差降低到±0.007％。
<實(shí)施例20>
(芯層(應(yīng)力緩和層)形成用熔液)3-異丁烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷(MPTES)4.0ml、二苯基二乙氧基硅烷(DphDMS)3.3ml、含有作為反應(yīng)催化劑的鹽酸的水溶液(濃度2N的鹽酸)1.18ml以及乙醇15ml混合后，放置24小時(shí)，把MPTES和DphDMS水解，縮聚。把取得的縮聚物液4ml取到玻璃器皿中，作為聚合引發(fā)劑，溶解10mg 1-羥基環(huán)己基苯酮后，在100℃加熱，蒸發(fā)除去乙醇，取得約1g的粘性液體。在該1g的粘性液體中混合三甲基乙氧基硅烷3ml、三氟醋酸酐0.8ml，放置24小時(shí)后，通過(guò)在100℃加熱干燥，蒸發(fā)除去過(guò)剩的三甲基乙氧基硅烷和三氟醋酸酐，制作溶液F。使用該溶液F，形成芯層和應(yīng)力緩和層。
(包層形成用熔液)除了所述DphDMS的量為2.5ml以外，與所述芯層(應(yīng)力緩和層)的形成用溶液同樣，制作溶液G。使用該溶液G，形成上部包層和下部包層。
從所述溶液F和G制作的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體的折射率和儲(chǔ)存彈性模量如下所述。
溶液D折射率1.547、儲(chǔ)存彈性模量約25000kgf/cm2溶液E折射率1.542、儲(chǔ)存彈性模量約26000kgf/cm2除了作為芯層(應(yīng)力緩和層)形成用熔液以及包層形成用熔液使用上述熔液之外，其余的與實(shí)施例19相同制作光波導(dǎo)。
在本實(shí)施例中可以將上部包層的折射率的偏差降低至±0.007％。
根據(jù)本發(fā)明，能通過(guò)應(yīng)力緩和層緩和伴隨著上部包層形成時(shí)的體積收縮的應(yīng)力，所以能有效防止下部包層和上部包層的破裂和剝離的發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種光波導(dǎo)，具有成為光傳播區(qū)的芯層、覆蓋該芯層周圍的上部包層和下部包層，上部包層伴隨著體積的收縮而形成，其特征在于在所述上部包層和所述下部包層挨著的區(qū)域的至少一部分中，在所述上部包層和所述下部包層之間，設(shè)置對(duì)伴隨著所述上部包層的體積收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行緩和的應(yīng)力緩和層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于所述上部包層由有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于所述應(yīng)力緩和層由儲(chǔ)存彈性模量比所述上部包層的材料的儲(chǔ)存彈性模量小的材料形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光波導(dǎo)，其特征在于所述應(yīng)力緩和層的儲(chǔ)存彈性模量在30℃為100000kgf/cm2以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于所述應(yīng)力緩和層由有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于所述芯層和/或所述下部包層由有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光波導(dǎo)，其特征在于所述有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體由有機(jī)聚合物和金屬醇鹽形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光波導(dǎo)，其特征在于所述有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體至少由一種金屬醇鹽形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于所述下部包層是襯底。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于所述下部包層形成在襯底上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于在所述上部包層上設(shè)置上部襯底。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于通過(guò)層疊多層，形成所述上部包層。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于如果所述芯層的厚度為H，所述應(yīng)力緩和層的厚度為t，則所述應(yīng)力緩和層的厚度t在滿足0.05μm≤t≤0.25H的范圍內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于所述應(yīng)力緩和層由折射率不高于所述芯層材料的折射率的材料形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于由與所述芯層相同的材料形成所述應(yīng)力緩和層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光波導(dǎo)，其特征在于所述應(yīng)力緩和層與所述芯層一體化形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光波導(dǎo)，其特征在于在所述芯層附近的所述應(yīng)力緩和層中形成分離芯層和應(yīng)力緩和層的溝，在該溝中填充具有比應(yīng)力緩和層材料的折射率低的折射率的材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光波導(dǎo)，其特征在于所述溝也形成在所述下部包層中。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的光波導(dǎo)，其特征在于形成所述溝，使其通過(guò)所述下部包層，到達(dá)所述襯底。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光波導(dǎo)，其特征在于在所述上部包層之上設(shè)置所述上部襯底，該溝也形成在所述上部襯底和所述上部包層中。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于在所述應(yīng)力緩和層和所述上部包層及所述下部包層中的至少一方的界面上形成凹凸。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于在所述應(yīng)力緩和層中含有光吸收和/或散射成分。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的光波導(dǎo)，其特征在于所述光吸收和/或散射成分是碳粒子。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于光入射和/或出射的所述芯層的端面，通過(guò)由透明材料構(gòu)成的保護(hù)層覆蓋。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于所述芯層的角部是帶圓形的形狀。
26.一種光通信用器件，其特征在于把權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)作為用于光信號(hào)的發(fā)送和/或接收的介質(zhì)使用。
全文摘要
一種光波導(dǎo)，具有成為光傳播區(qū)的芯層、覆蓋該芯層周圍的上部包層和下部包層，上部包層伴隨著體積的收縮而形成，其特征在于在上部包層和下部包層挨著的區(qū)域的至少一部分中，在上部包層和下部包層之間，設(shè)置由比上部包層的儲(chǔ)存彈性模量還小的材料構(gòu)成的應(yīng)力緩和層。
文檔編號(hào)G02B6/138GK1530673SQ20041003964
公開(kāi)日2004年9月22日 申請(qǐng)日期2004年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月12日
發(fā)明者藏本慶一, 伊豆博昭, 松本光晴, 中川洋平, 平野均, 林伸彥, 平, 昭, 晴 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社