光波导制造技术

一种光波导，具有成为光传播区的芯层、覆盖该芯层周围的上部包层和下部包层，上部包层伴随着体积的收缩而形成，其特征在于：在上部包层和下部包层挨着的区域的至少一部分中，在上部包层和下部包层之间，设置由比上部包层的储存弹性模量还小的材料构成的应力缓和层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能在光互联器、光调制器、光集成电路、光开关、分配器、光收发模块等中使用的光波导和使用该光波导的光通信用器件。
技术介绍
近年，因特网的宽带化不断进展，为了普及FTTH等的访问，光通信用器件的大幅度的低成本是必要的。作为光通信用器件，把光变换为电信号的光收发模块在光通信用机器的终端中使用。为了实现该光收发模块的小型化和低成本化，提出以有机高分子材料形成模块内的零件即光波导的方法(宫寺信生，光波导用聚合物材料，光联合，p13、2，(1999))。例如，在衬底上形成下部包层，在该下部包层上形成由有机高分子材料构成的光传播层。该光传播层使用光刻，通过RIE或UV照射形成图案，除去不要的部分。在这样形成的光传播层之上形成上部包层。很多时候，下部包层和上部包层都由有机高分子材料形成。可是，当由有机无机复合体、树脂材料等在固化时伴随着体积收缩的材料形成光波导的上部包层时，在形成上部包层时，伴随着体积收缩，所以在下部包层中，容易发生破裂或剥离等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供能有效防止下部包层和上部包层中的破裂或剥离的发生的光波导的新构造和使用该光波导的光通信用器件。本专利技术的光波导具有成为光传播区的芯层、覆盖该芯层周围的上部包层和下部包层，上部包层伴随着体积的收缩而形成，其特征在于在上部包层和下部包层挨着的区域的至少一部分中，在上部包层和下部包层之间，设置缓和伴随着上部包层的体积收缩而产生的应力的应力缓和层。根据本专利技术，通过在上部包层和下部包层之间设置应力缓和层，能通过应力缓和层缓和上部包层的形成时的体积收缩引起的应力。因此，在下部包层和上部包层中，能有效防止破裂和剥离等的发生。本专利技术的应力缓和层希望由比上部包层的材料的储存弹性模量小的材料形成。一般，如果对高分子材料提供正弦变化的应力，则变形成为相同频率、相位只滞后δ的正弦波形。储存弹性模量是1周期中存储、完全恢复的能量的尺度，能通过动态粘弹性测定装置测定。当上部包层由有机无机复合体形成时，应力缓和层的储存弹性模量希望在30℃，为100000kgf/cm2以下，更希望为50000kgf/cm2以下。此外，应力缓和层也能由有机无机复合体形成。应力缓和层的储存弹性模量的下限值并未特别限定，但是一般在30℃为10000kgf/m2以上。须指出的是，以下，储存弹性模量都为30℃的储存弹性模量。在本专利技术中，芯层和/或下部包层可以由有机无机复合体形成。在本专利技术中，有机无机复合体例如能由有机聚合物和金属醇盐形成。此外，有机无机复合体可以由至少一种金属醇盐形成。这时，希望由至少两种金属醇盐形成。在所述有机无机复合体中，通过适当调整有机聚合物和金属醇盐的组合或至少两种金属醇盐的组合，能调整最终形成的有机无机复合体的折射率。作为金属醇盐，可以使用具有通过光或热聚合的聚合性基团的金属醇盐。这时，希望组合具有通过光或热聚合的聚合性基团的金属醇盐和不具有该聚合性基团的金属醇盐来使用。作为所述聚合性基团，能列举异丁烯酰氧基、丙烯酰氧基、乙烯基、苯乙烯基等。当使用具有聚合性基团的金属醇盐时，希望通过光或热，使金属醇盐的聚合性基团聚合。作为金属醇盐，能列举出Si、Ti、Zr、Al、Nb、Sn、Zn等的醇盐。特别希望使用Si、Ti或Zr的醇盐。因此，希望使用烷氧基硅烷、烷氧基钛、烷氧基锆，特别希望使用烷氧基硅烷。作为烷氧基硅烷，能列举出四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四正丙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四正丁氧基硅烷、四异丁氧基硅烷、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。作为具有所述聚合性基团的烷氧基硅烷，能列举出3-异丁烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷(MPTES)、3-异丁烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)、3-异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。作为烷氧基钛可以举出异丙氧基钛、丁氧基钛等。作为烷氧基锆可以举出异丙氧基锆、丁氧基锆等。作为烷氧基铌可以举出五乙氧基铌等。作为金属醇盐，能使用上述的材料，但是一般，能使用由表达式M(OR)n、R’M(OR)n-1以及R’2M(OR)n-2(这里，M是金属，n为2、3、4或5，R和R’表示有机基)表示的金属醇盐。作为有机基，能列举出烷基、芳基、具有所述聚合性基团的有机基等。作为M，如上所述，能列举出Si、Ti、Zr、Al、Nb、Sn、Zn等。须指出的是，作为烷基，希望为碳数1～5的烷基。由有机聚合物和金属醇盐形成有机无机复合体时的有机聚合物，如果是能与金属醇盐形成有机无机复合体的，就不特别限定。作为有机聚合物，例如能列举具有羰基的高分子聚合物、具有苯环的高分子聚合物、具有萘环的高分子聚合物。作为有机聚合物的具体例，能列举聚乙烯吡咯烷酮、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、尿素树脂、三聚氰胺甲醛树脂等。从形成光学透明性优异的有机无机复合体的观点出发，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、环氧树脂以及它们的混合物。在本专利技术中，能使用用于形成各层的溶液，在形成各层的条件下制作用于测定储存弹性模量的样品，关于该样品通过测定储存弹性模量，求出由有机无机复合体形成应力缓和层、上部包层和其他层时的各层的储存弹性模量。在涂敷原料溶液后，把它加热干燥，形成有机无机复合体。当使用具有聚合性基团的金属醇盐时，根据需要，通过加热或光照射进行聚合，使之固化。在本专利技术中，下部包层可以是具有比芯层的折射率低的衬底。此外，在本专利技术中，下部包层可以形成在衬底之上。此外，在上部包层之上可以设置上部衬底。在本专利技术中，可以通过层叠多层，形成上部包层。这时，多层可以是由相同材料形成的层。即上部包层是分多次涂敷形成的。通过分多次涂敷，能防止由于上部包层形成时的收缩，在上部包层中产生破裂，或上部包层剥离。此外，在本专利技术中，当芯层的厚度为H，应力缓和层的厚度为t时，应力缓和层的厚度t希望为满足0.05μm≤t≤0.25H的范围内。如果应力缓和层的厚度比0.05μm薄，则有时无法充分取得减少破裂或剥离的发生的本专利技术效果。此外，如果应力缓和层的厚度比0.25H大，则产生来自应力缓和层的光的泄漏时，其程度有可能增大。应力缓和层的更希望的厚度为0.1μm≤t≤10μm。在本专利技术中，应力缓和层希望由具有不高于芯层材料的折射率(即相等或低的折射率)的材料形成。特别是通过由具有比芯层材料的折射率低的折射率的材料形成，能有效防止来自应力缓和层的光的泄漏。此外，在本专利技术中，可以由与芯层相同的材料形成应力缓和层。通过由与芯层相同的材料形成应力缓和层，能在形成芯层的同时形成应力缓和层，能简化制造步骤。这时，应力缓和层与芯层一体化形成。可是，如果由与芯层相同的材料形成应力缓和层，光就有可能从应力缓和层向外部泄漏。这时，在芯层附近的应力缓和层中形成分离芯层和应力缓和层的沟，在该沟中填充具有比应力缓和层材料的折射率低的折射率的材料。通过形成这样的沟，能从芯层分离应力缓和层，所以能防止来自应力缓和层的光的泄漏。所述沟可以形成在下部包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光波导，具有成为光传播区的芯层、覆盖该芯层周围的上部包层和下部包层，上部包层伴随着体积的收缩而形成，其特征在于：在所述上部包层和所述下部包层挨着的区域的至少一部分中，在所述上部包层和所述下部包层之间，设置对伴随着所述上部包层的体积收缩而产生的应力进行缓和的应力缓和层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：藏本庆一，伊豆博昭，松本光晴，中川洋平，平野均，林伸彦，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]