三维聚酰亚胺光学波导管的制造方法技术

三维聚酰亚胺光学波导管的制造方法，其包括：　　　　（Ⅰ）用激光束照射聚酰胺酸膜，照射时在膜的内部会聚该激光束并相对移动激光束的会聚点，该聚酰胺酸膜包含：　　　　（ａ）由四羧酸二酐和二胺获得的一种聚酰胺酸；和　　　　（ｂ）每１００份聚酰胺酸，０．５重量份到少于１０重量份用式（Ⅰ）代表的１，４－二氢吡啶衍生物：　　　　＊＊＊　　（Ⅰ）　　　　其中Ａｒ代表在相对１，４－二氢吡啶环的键合位置的邻位上具有硝基的芳香基；Ｒ↓［１］代表氢原子或者１－３个碳原子的烷基；并且Ｒ↓［２］、Ｒ↓［３］、Ｒ↓［４］和Ｒ↓［５］各自独立地代表氢原子或１或２个碳原子的烷基，然后，　　　　（Ⅱ）加热该聚酰胺酸膜使该聚酰胺酸酰亚胺化，从而在这样形成的聚酰亚胺膜中获得具有连续芯区的光学波导管，该连续芯区处的折射率已被改变。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。本专利技术更具体涉及不采用干燥工艺，通过对其中加入光敏剂的聚酰胺酸膜的内侧部分用低功率激光束照射，同时相对移动光会聚点而容易生产三维聚酰亚胺光学波导管的方法。
技术介绍
随着光学通讯系统借助开发光学纤维而在实际应用中取得进展，已经需要开发各种采用光学波导管结构的光学通讯装置。通常，作为光学波导管材料所具备的特性包括光传播损失小，具有耐热性和防潮性，并且折射率和膜厚度可调控。就这些需求，迄今主要考察了二氧化硅基光学波导管。然而，在包括WDM通讯的光学纤维网络的构建中，必需减少制造各种装置的成本。因此，为了应用能够大量制造的聚合物材料，并进行大规模光学波导管材料加工，近年来已经调查研究了包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯和聚苯乙烯的有机材料。然而，在这些聚合物与激光二极管、光电二极管等进行混合集成的情况下，由于在回流焊步骤中它们的耐热性不足，所以缺陷是它们的应用范围非常有限。在许多聚合物材料中，聚酰亚胺树脂基材料的耐热性最好，这使得最近它们在做光学波导管材料方面引起极大关注。迄今一般用以下的干法工艺形成聚酰亚胺树脂制成的光电路。即，首先将作为聚酰亚胺树脂前体的聚酰胺酸溶解在极性溶剂中，例如溶解在N，N-二甲基乙酰胺或者N-甲基-2-吡咯烷酮中，以便制备聚酰胺酸清漆，用旋涂法或浇铸法将其施加到基材上，加热除去溶剂并进行聚酰胺酸酰亚胺化的闭环，从而形成聚酰亚胺树脂膜，然后，使用氧等离子体等经反应性离子刻蚀(RIE)形成一种图案。但是，按照常规干法工艺，其中聚酰亚胺树脂膜如上述经受反应性离子刻蚀而形成图案，不仅花费很长时间以形成光电路，而且仍没有解决降低成本的问题，因为加工区域受到严格限制。另外，按照这样的干法，形成图案的壁表面(侧面)是不平的，使得波在导入光电路期间散射损失变大。除了光学波导会损耗以外，其它特点还包括与光学操作部件良好的连接，以及小型化可能性。在例如光学通讯、光学测量或光学记录的光学应用领域中，已经使用了许多光学操作部件，它们用于开关、分支和连接光线路径，以及光波的极化、放大、干涉和衍射等等。至于这些光学操作部件，独立赋予功能的各个部件都是预先准备好的，然后，将这些光学操作部件组合而构成需要的系统。而且还是在这些光学应用领域，预计类似于电子应用领域，开发会向着高密度、高度集成系统等光学器件方向发展。因此，已经需要开发光学操作部件的统一化或模块化技术。光学操作部件一般是一些包含例如无机玻璃、金属氧化物或塑料等材料的精确部件，所以希望尽最大可能从时间上和空间上限制统一化步骤和模块化步骤中热、压力、反应性气体等对它们的作用。采用光的加工方法是用于任何位置上加工的本质上合适的方法，而且有这样的可能，即通过采用聚合物材料(塑性材料)能够容易地实行光学处理方法。具体地，这些聚合物材料具有以下特征，即它们的导热性低，使其易于蓄热。也就是说，这些聚合物材料中，其热运动比无机玻璃材料容易发生，而且进行运动或反应仅仅需要很少量的热。因此，甚至和无机玻璃材料相比，在较低照射能量的条件下，也有可能形成一种派生结构。从而，采用超短脉冲激光器形成聚合物材料的这种派生结构具有优势，即该结构能在任何位置形成，并能通过与无机玻璃材料相比更低能量的激光束照射而在原位形成。另一方面，关于小型化，已经公知其中光学波导管被三维构造的所谓“三维光学波导管”。至于含聚合物材料的三维光学波导管的制造方法，迄今已知一种使用灰色遮蔽罩(gray mask)或荫罩的方法和一种激光束方法(参见，例如专利文献1)。但是，在上述方法中，使用灰色遮蔽罩或荫罩，不仅需要分别独自形成覆盖材料和芯材料，而且必须采用RIE加工。因此存在生产率低的问题。另外，上述采用激光束的方法具有如下优点，即方法本身简便，并且能够制造出圆形横截面的芯。但是，为了改进聚合物本身，存在必须使用极高功率激光的限制。专利文献1JP 2002-14246 A
技术实现思路
为了解决常规聚酰亚胺光学波导管制造中，特别是三维聚酰亚胺光学波导管制造中出现的上述问题，本专利技术人进行了艰苦的研究探索。结果发现，通过对其中混合光敏剂的聚酰胺酸膜内部的一部分进行照射，采用如此低功率的激光束——不与聚酰胺酸反应而仅与光敏剂反应，同时相对移动它的光会聚点，随后该聚酰胺酸酰亚胺化，在照射过的区域和未照射过的区域之间能够获得折射率有效差别，从而能够容易地形成三维聚酰亚胺光学波导管。因而，完成了本专利技术。因此，本专利技术的一个目的是，提供一种不使用干法工艺的三维聚酰亚胺光学波导管的简便制造方法，其是通过低功率激光束照射，并同时在聚酰亚胺膜内部会聚该激光束而制造的，该膜中结合了光敏剂。本专利技术的其它目的和效果会由以下描述变得显而易见。按照本专利技术，提供三维聚酰亚胺光学波导管的一种制造方法，其包括(I)用激光束照射聚酰胺酸膜，照射时在膜的内部会聚该激光束并相对移动光的会聚点，该聚酰胺酸膜包含(a)由四羧酸二酐和二胺获得的一种聚酰胺酸；和(b)每100份聚酰胺酸，0.5重量份到少于10重量份用式(I)代表的特定1，4-二氢吡啶衍生物 其中Ar代表在相对1，4-二氢吡啶环的键合位置的邻位上具有硝基的芳香基；R1代表氢原子或者具有1-3个碳原子的烷基；并且R2、R3、R4和R5各自独立地代表氢原子或1或2个碳原子的烷基，然后，(II)加热该聚酰胺酸膜使该聚酰胺酸酰亚胺化，从而在这样形成的聚酰亚胺膜中获得具有连续芯区的光学波导管，该连续芯区处的折射率已被改变。附图说明图1是一幅草图，图示说明了本专利技术三维聚酰亚胺光学波导管制造方法的一个实例。附图中所使用的标记数字分别代表以下含义1基材2光敏性聚酰胺酸膜 3精密工作台4透镜5激光束6芯前体7聚酰亚胺膜8芯具体实施方式本专利技术中，该光敏聚酰胺酸包含(i)得自四羧酸二酐和二胺的一种聚酰胺酸，和(ii)一种光敏剂，该光敏剂包含由式(I)代表的1，4-二氢吡啶衍生物 其中Ar代表在相对1，4-二氢吡啶环的键合位置的邻位上具有硝基的芳香基；R1代表氢原子或者具有1-3个碳原子的烷基；并且R2、R3、R4和R5各自独立地代表氢原子或1或2个碳原子的烷基。在本专利技术中，不具体限定四羧酸二酐，而且其实例包括苯均四酸酐、3，3′，4，4′-二苯基四羧酸二酐、2，2-双(2，3-二羧基苯基)丙烷二酐、2，2-双(3，4-二羧基苯基)丙烷二酐、3，3′，4，4′-二苯甲酮四羧酸二酐、双(3，4-二羧基苯基)醚二酐和双(3，4-二羧基苯基)磺化二酐。然而，按照本专利技术，特别优选四羧酸二酐是一种其分子中含氟原子的四羧酸二酐(以下称作“氟取代的四羧酸二酐”)。这种四羧酸二酐包括，例如，2，2-双(3，4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐、4，4-双(3，4-二羧基三氟苯氧基)四氟代苯二酐、1，4-双(3，4-二羧基三氟苯氧基)四氟代苯二酐、(三氟甲基)均苯四酸二酐、双(三氟甲基)均苯四酸二酐和双(七氟丙基)均苯四酸二酐。另一方面，所述二胺包括，例如间苯二胺、对苯二胺、3，4 ′-二氨基二苯基醚、4，4′-二氨基二苯基醚、4，4′-二氨基二苯基砜、3，3′-二氨基二苯基砜、2，2-双(4-氨基苯氧基苯基)丙烷、1，3-双(4-氨基苯氧基)苯、1，4-双(4-氨基苯氧基)苯、2，4-二氨基甲苯、2，6-二氨基甲苯、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宗和范，内藤龙介，望月周，日野敦司，堀池美华，
申请(专利权)人：日东电工株式会社，
类型：发明
国别省市：