JP2003172837A - Optical waveguide element with lens and method of manufacturing the same - Google Patents
Optical waveguide element with lens and method of manufacturing the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は高分子光導波路に関
し、特に光集積回路、光インターコネクション、あるい
は光合分波等の光学部品を製造する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polymer optical waveguide, and more particularly to a method for manufacturing an optical component such as an optical integrated circuit, optical interconnection, or optical multiplexing / demultiplexing.
【0002】[0002]
【従来の技術】光部品、あるいは光ファイバの基材とし
ては、光伝搬損失が小さく、伝送帯域が広いという特徴
を有する石英ガラスや多成分ガラス等の無機系の材料が
広く使用されているが、最近では高分子系の材料も開発
され、無機系材料に比べて加工性や価格の点で優れてい
ることから、光導波路用材料として注目されている。例
えば、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、あるい
は、ポリスチレンのような透明性に優れた高分子をコア
とし、そのコア材料よりも屈折率の低い高分子をクラッ
ド材料としたコア−クラッド構造からなる平板型光導波
路が作製されている(特開平3−188402号)。こ
れに対して松浦らにより耐熱性の高い透明性高分子であ
るポリイミドを用い低損失の平板型光導波路が実現され
ている(特開平2−110500号)。コストなどの要
求から光インターコネクション分野において、面発光型
レーザ(VCSEL)が搭載されようとしているが、基
板に対して垂直に出射するレーザ光を基板に対して水平
な光導波路に入射するとき、90°の光路変換が必要と
なる。高分子光導波路では、ダイシングソーによって、
約45°に切削し、90°光路変換を可能にしている
(特開平10−300961)。しかしながら、光はコ
アから離れ空間を伝搬するため、光が広がってしまい光
導波路のコアにうまく接続出来ないことが起こる。これ
を解決するために、マイクロレンズを光導波路側にイン
クジェット方式やディスペンス方式によって形成し、ス
ポットサイズを小さくする工夫が試みられている。しか
しながら、この手法は、レンズ材料の粘度、光導波路表
面の接触角管理が非常に重要となり生産性に劣る等の問
題があった。2. Description of the Related Art Inorganic materials such as quartz glass and multi-component glass, which have the characteristics of low light propagation loss and wide transmission band, are widely used as a base material for optical parts or optical fibers. Recently, polymer materials have been developed and are attracting attention as materials for optical waveguides because they are superior in processability and price to inorganic materials. For example, a flat plate type having a core-clad structure in which a polymer having excellent transparency such as polymethylmethacrylate (PMMA) or polystyrene is used as a core, and a polymer having a refractive index lower than that of the core material is used as a clad material. An optical waveguide is manufactured (Japanese Patent Laid-Open No. 3-188402). On the other hand, Matsuura et al. Have realized a low-loss flat-type optical waveguide using polyimide, which is a transparent polymer having high heat resistance (JP-A-2-110500). Surface emitting lasers (VCSELs) are about to be mounted in the field of optical interconnection due to cost requirements, but when laser light emitted perpendicularly to the substrate enters an optical waveguide horizontal to the substrate, A 90 ° optical path change is required. In the polymer optical waveguide, the dicing saw
It is cut to about 45 ° to enable 90 ° optical path conversion (Japanese Patent Laid-Open No. 10-300961). However, since light propagates away from the core in a space, the light spreads and sometimes cannot be successfully connected to the core of the optical waveguide. In order to solve this, attempts have been made to reduce the spot size by forming a microlens on the optical waveguide side by an inkjet method or a dispensing method. However, this method has a problem that the viscosity of the lens material and the contact angle control of the surface of the optical waveguide are very important and the productivity is poor.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、光導
波路の光路を変換して入射、あるいは出射するときの他
の光学系との結合効率を高めた光導波路素子およびその
作製方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an optical waveguide element having improved coupling efficiency with another optical system when the optical path of the optical waveguide is converted and then enters or exits, and a method of manufacturing the same. To do.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討し
た結果、マイクロレンズ形状を転写する金型を用いて、
レンズ形成クラッドを作製することにより、前記課題を
解決することを見出し本発明を完成させた。すなわち、
本発明は、第一クラッド層、コア層および第二クラッド
層を含む光導波路素子であって、端部に光路をコア層か
らなる光導波路から第一クラッド層の方向へ変換させる
反射手段を有し、変換された光路上で第一クラッド層の
外表面の一部がレンズ形状を備えた光導波路素子であ
る。Means for Solving the Problems As a result of intensive studies, the present inventor has found that a mold for transferring a microlens shape is used.
The present invention has been completed by finding that the above problems can be solved by producing a lens forming clad. That is,
The present invention is an optical waveguide device including a first clad layer, a core layer, and a second clad layer, and has a reflection means for converting an optical path from the optical waveguide including the core layer toward the first clad layer at an end portion. Then, on the converted optical path, a part of the outer surface of the first cladding layer is an optical waveguide element having a lens shape.
【0005】ここで前記レンズ形状の直下部でコア層の
一部が光導波路上で柱状突起を形成していることがレン
ズ形状を作成しやすい点で好ましい。Here, it is preferable that a part of the core layer forms a columnar protrusion on the optical waveguide immediately below the lens shape in order to easily form the lens shape.
【0006】また本発明は、第一クラッド層、コア層、
第二クラッド層の積層体からなる光導波路の製造方法に
おいて、柱状突起が形成されている金型上に、溶融状態
または溶液状態の第一の高分子前駆体を塗布し、該前駆
体を硬化させたのち、金型から剥離することにより高分
子からなりかつ金型と接した面で柱状突起が転写された
第一クラッド層を得る工程と、第一クラッド層の金型と
接していた面にコア層材となる溶液状態または溶液状態
の第二の高分子前駆体を塗布後加熱硬化する工程と、コ
ア層を第一クラッド層と挟むように第二クラッド層を形
成する工程と、柱状突起の位置で前記積層体を斜めに切
断して反射端面を得る工程とを含む製造方法である。The present invention also provides a first clad layer, a core layer,
In a method of manufacturing an optical waveguide including a laminate of a second clad layer, a molten or solution-state first polymer precursor is applied onto a mold on which columnar protrusions are formed, and the precursor is cured. After that, a step of obtaining a first clad layer made of a polymer by peeling from the mold and having columnar protrusions transferred on the surface in contact with the mold, and the surface of the first clad layer in contact with the mold A step of applying a second polymer precursor in a solution state or a solution state to be a core layer material and then heating and curing, a step of forming a second clad layer so as to sandwich the core layer with the first clad layer, and a columnar shape. And a step of obliquely cutting the laminated body at the position of the protrusion to obtain a reflection end surface.
【0007】このとき、レンズ形状が形成されている金
型上に、溶融状態または溶液状態の高分子を塗布し、該
高分子を紫外線あるいは熱によって硬化させたのち、液
体に浸漬させることにより、金型を剥離する工程を含む
ことが好ましい。 またレンズ形状が形成されて
いる基板上に、高分子と基板を剥離するための犠牲層を
形成した金型を作製し、溶融状態または溶液状態の高分
子を塗布し、該高分子を紫外線あるいは熱によって硬化
させたのち、犠牲層を液体で除去することにより、金型
を剥離する工程を含むことが好ましい。At this time, a polymer in a molten or solution state is applied onto a mold having a lens shape, the polymer is cured by ultraviolet rays or heat, and then immersed in a liquid. It is preferable to include a step of peeling the mold. Further, on the substrate on which the lens shape is formed, a mold having a sacrificial layer for separating the polymer and the substrate is formed, and a polymer in a molten state or a solution state is applied, and the polymer is irradiated with ultraviolet rays or After curing by heat, it is preferable to include a step of removing the mold by removing the sacrificial layer with a liquid.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
レンズ形状が形成されている金型は、シリコン、ガラ
ス、アルミニウム、ステンレス、ポリイミド等の基板表
面に、またはそれらの基板上に高分子をコートした基板
表面に、メッキやプラズマエッチング、ケミカルエッチ
ング、レーザアブレーション等の方法によりレンズを形
成するための形状と光導波路パターンとなる形状を加工
したものである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below.
Molds with lens shapes are used for plating, plasma etching, chemical etching, laser on the substrate surface of silicon, glass, aluminum, stainless steel, polyimide, etc., or on the substrate surface coated with polymers. A shape for forming a lens and a shape to be an optical waveguide pattern are processed by a method such as ablation.
【0009】次に、このようにして得られたレンズ形状
付高分子光導波路作製用金型を用いた、光導波路作製方
法について説明する。ここでは、ポリイミドの前駆体で
あるポリアミド酸溶液を用いたポリイミド光導波路の作
製を例に挙げて説明するが、光導波路の材料としてポリ
アミド酸溶液以外の光学用材料の樹脂溶液などを用いて
作製することももちろん可能である。図1においてレン
ズ形状付高分子光導波路用金型の一例を示す。光導波路
に対応するリッジ部1とリッジ部の上の一部にレンズを
形成するための柱状突起2が形成されている。ここで、
レンズ形状を与える柱状突起は円柱、直方体、台形体、
円錐体、半球など形成すべきレンズ形状にあわせて設計
すればよい。形状として好ましくは半球状である。形成
されるレンズ形状は、クラッド層となる高分子材料の前
駆体が金型上に塗布された時に、柱状突起の形状がその
まま外表面の形状に反映されるのではなく、だれた形に
なることを利用することで得られる。図2にこの金型を
用いて光導波路を作製する場合の工程の一例を断面で示
す。金型11は図1の金型を紙面前方からみたもので、
リッジ部1の上に円筒形である柱状突起2が形成されて
いる。Next, an optical waveguide manufacturing method using the lens-shaped polymer optical waveguide manufacturing die thus obtained will be described. Here, the production of a polyimide optical waveguide using a polyamic acid solution that is a precursor of polyimide will be described as an example, but it is produced using a resin solution of an optical material other than the polyamic acid solution as the material of the optical waveguide. Of course, it is also possible. FIG. 1 shows an example of a mold for a polymer optical waveguide with a lens shape. A ridge portion 1 corresponding to the optical waveguide and a columnar protrusion 2 for forming a lens are formed on a part of the ridge portion. here,
The columnar protrusions that give the lens shape are a cylinder, a rectangular parallelepiped, a trapezoid,
It may be designed according to the lens shape to be formed such as a cone or a hemisphere. The shape is preferably hemispherical. The shape of the formed lens is not a shape of the columnar protrusion as it is reflected on the shape of the outer surface, but a sagging shape when the precursor of the polymer material for the clad layer is applied on the mold. It can be obtained by using that. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of steps for producing an optical waveguide using this mold. The mold 11 is the mold of FIG. 1 seen from the front side of the paper,
A cylindrical columnar protrusion 2 is formed on the ridge portion 1.
【0010】この金型11の上に第1のポリアミド酸溶
液をスピンコート等の方法により塗布し、これを加熱イ
ミド化することにより、金型上にポリイミドの第一クラ
ッド層12を形成する。この時第一クラッド層の金型の
柱状突起の上部の外表面は柱状突起の形状がだれた形の
曲面が形成されこれがレンズ部15となる(図2
(b))。次に、下部クラッド層が付着した金型を水溶液
中に浸漬させることにより、金型から下部クラッド層を
剥離する。次に、金型との接触面であった面を上にし
て、この上にコア層13となるポリイミド前駆体である
第2のポリアミド酸溶液をスピンコート等の方法により
塗布しこれを加熱イミド化することにより、第一クラッ
ド層12上にポリイミドのコア層13を形成する(図2
(c))。次に必要であれば、反応性イオンエッチングな
どの方法により下部クラッド層上に形成された余分のコ
ア層を除去する。最後に第二クラッド層14となすべき
ポリイミドの前駆体である第1のポリアミド酸溶液をス
ピンコート等の方法により塗布し、これを加熱イミド化
する(図2(d))。A first polyamic acid solution is applied onto the mold 11 by a method such as spin coating, and this is imidized by heating to form a first cladding layer 12 of polyimide on the mold. At this time, on the outer surface of the upper part of the columnar protrusion of the mold of the first clad layer, a curved surface in which the shape of the columnar protrusion is deviated is formed and becomes the lens portion 15 (FIG. 2).
(b)). Next, the lower clad layer is peeled from the mold by immersing the mold with the lower clad layer attached thereto in an aqueous solution. Next, with the surface that had been in contact with the mold facing up, a second polyamic acid solution that is a polyimide precursor that will become the core layer 13 is applied onto this by spin coating or another method, and this is heated imide. To form a polyimide core layer 13 on the first cladding layer 12 (see FIG. 2).
(c)). Next, if necessary, the excess core layer formed on the lower cladding layer is removed by a method such as reactive ion etching. Finally, a first polyamic acid solution which is a precursor of polyimide to be the second clad layer 14 is applied by a method such as spin coating, and this is imidized by heating (FIG. 2 (d)).
【0011】次に図3に示すように、得られた光導波路
のレンズ箇所で45°に切断して反射端面16を得た。
このようにしてレンズ部15が形成された埋め込み高分
子光導波路を作製することができる。反射端面部でコア
層からなる光導波路の上部には、レンズ形状を作成する
ための柱状突起がコア層の一部として存在している。ま
た、レンズ形成に余分な工程が必要無くなる。Next, as shown in FIG. 3, the reflection end face 16 was obtained by cutting the obtained optical waveguide at a lens portion at 45 °.
In this way, an embedded polymer optical waveguide in which the lens portion 15 is formed can be manufactured. A columnar protrusion for forming a lens shape is present as a part of the core layer above the optical waveguide composed of the core layer at the reflection end face portion. Moreover, an extra step is not required for forming the lens.
【0012】引き続いて、いくつかの実施例を用いて本
発明を更に詳しく説明する。なお、分子構造の異なる種
々の高分子の溶液を用いることにより数限りない本発明
の高分子光導波路が得られることは明らかである。した
がって、本発明はこれらの実施例のみに限定されるもの
ではない。Subsequently, the present invention will be described in more detail with reference to some examples. It is clear that the polymer optical waveguides of the present invention are innumerable by using solutions of various polymers having different molecular structures. Therefore, the invention is not limited to only these examples.
【0013】(実施例1)ガラス基板表面をまず、レン
ズが必要となるよう位置に半径50μm高さ20μmの
円筒凸形状にC−F系エッチングガスを用いエッチング
加工した。その後レンズと合せるように線幅50μm、
長さ10cmの直線状光導波路パターンが100μm間
隔に40本、凸型になるように、C−F系エッチングガ
スを用い20μmエッチングした。この表面の凹凸をS
EMで観察し半径50μm高さ20μmの円筒形状とそ
の下部に幅50μm、高さ20μmのリッジが形成され
ており、所望の形状の金型を作製することができた。(Example 1) First, the surface of a glass substrate was etched at a position where a lens was required to form a cylindrical convex shape having a radius of 50 μm and a height of 20 μm using a CF etching gas. After that, the line width is 50μm so that it fits with the lens.
The linear optical waveguide pattern having a length of 10 cm was etched by 20 μm using a CF etching gas so that 40 linear optical waveguide patterns were formed in a convex shape at intervals of 100 μm. This surface unevenness is S
Observed by EM, a cylindrical shape having a radius of 50 μm and a height of 20 μm and a ridge having a width of 50 μm and a height of 20 μm were formed in the lower part thereof, and a mold having a desired shape could be manufactured.
【0014】次に、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(6FD
A)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)のポリアミド酸の1
5wt%DMAc溶液を金型上に加熱後膜厚が30μm
mになるようスピンコートした。加熱イミド化後、80
℃の温水中に20分間浸漬し、ポリイミド膜を金型から
剥離した。Next, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride (6FD
A) and 2,2-bis (trifluoromethyl) -4,4 '
1-polyamino acid of diaminobiphenyl (TFDB)
After heating the 5 wt% DMAc solution on the mold, the film thickness is 30 μm.
m was spin coated. After heat imidization, 80
The polyimide film was peeled from the mold by immersing it in warm water at 0 ° C. for 20 minutes.
【0015】次に、金型との接触面であった面を上にし
て、この上にコア層となる6FDAと4, 4' −オキシ
ジアニリン(ODA)のポリアミド酸約15wt%DM
Ac溶液をスピンコート等の方法により塗布しこれを加
熱イミド化することにより、下部クラッド層上にポリイ
ミドのコア層を形成した。次に反応性イオンエッチング
により下部クラッド層上に形成された余分のコア層を除
去した。最後に上部クラッド層となる6FDAとTFD
Bのポリアミド酸の15wt%DMAc溶液をスピンコ
ート等の方法により塗布し、これを加熱イミド化する。
このようにして埋め込み型光導波路が形成される。この
とき下部クラッド上に直径200μm、高さ50μmの
レンズが形成された。端面を45°にダイシングソーで
カットし、所望の位置に実装された面発光レーザ及びフ
ォトディテクタとの結合効率を測定したところそれぞれ
約80%と約90%であった。Next, with the surface that had been in contact with the mold facing up, the core layer of 6FDA and 4,4'-oxydianiline (ODA) polyamic acid of about 15 wt% DM
An Ac solution was applied by a method such as spin coating, and this was imidized by heating to form a polyimide core layer on the lower clad layer. Next, the excess core layer formed on the lower cladding layer was removed by reactive ion etching. Finally, 6FDA and TFD which will be the upper clad layer
A 15 wt% DMAc solution of the polyamic acid of B is applied by a method such as spin coating, and this is imidized by heating.
In this way, the embedded optical waveguide is formed. At this time, a lens having a diameter of 200 μm and a height of 50 μm was formed on the lower clad. The end faces were cut at 45 ° with a dicing saw, and the coupling efficiencies with the surface emitting laser and the photodetector mounted at desired positions were measured to be about 80% and about 90%, respectively.
【0016】(比較例1)ガラス基板表面をレンズ形成
用の凸形状は形成せず、線幅50μm、長さ10cmの
直線状光導波路パターンが100μm間隔に40本、凸
型になるように、C−F系エッチングガスを用い20μ
mエッチングした。この表面の凹凸をSEMで観察し半
径50μm高さ20μmの円筒形状とその下部に幅50
μm、高さ20μmのリッジが形成されており、所望の
形状の金型を作製することができた。次に、6FDAと
TFDBのポリアミド酸の15wt%DMAc溶液を金
型上に加熱後膜厚が30μmmになるようスピンコート
した。加熱イミド化後、80℃の温水中に20分間浸漬
し、ポリイミド膜を金型から剥離した。(Comparative Example 1) A convex shape for forming a lens was not formed on the surface of a glass substrate, and 40 linear optical waveguide patterns having a line width of 50 μm and a length of 10 cm were formed at intervals of 100 μm to form a convex shape. 20μ using C-F type etching gas
m etched. Observing the surface irregularities by SEM, a cylindrical shape with a radius of 50 μm and a height of 20 μm and a width of 50
A ridge having a size of μm and a height of 20 μm was formed, and a mold having a desired shape could be manufactured. Next, a 15 wt% DMAc solution of polyamic acid of 6FDA and TFDB was spin-coated on the mold so that the film thickness after heating was 30 μm. After the heat imidization, the polyimide film was peeled from the mold by immersing it in warm water of 80 ° C. for 20 minutes.
【0017】次に、金型との接触面であった面を上にし
て、この上にコア層となる6FDAとODAのポリアミ
ド酸約15wt%DMAc溶液をスピンコート等の方法
により塗布しこれを加熱イミド化することにより、下部
クラッド層上にポリイミドのコア層を形成した。次に反
応性イオンエッチングにより下部クラッド層上に形成さ
れた余分のコア層を除去した。最後に上部クラッド層と
なる6FDAとTFDBのポリアミド酸の15wt%D
MAc溶液をスピンコート等の方法により塗布し、これ
を加熱イミド化する。このようにして埋め込み型光導波
路が形成される。端面を45°にダイシングソーでカッ
トし、所望の位置に実装された面発光レーザ及びフォト
ディテクタとの結合効率を測定したところそれぞれ約5
0%と約70%であった。Next, with the surface that had been in contact with the mold facing up, a 15% by weight DMAc solution of 6FDA and ODA, which is a polyamic acid, serving as a core layer was applied onto this surface by a method such as spin coating. By heating and imidizing, a polyimide core layer was formed on the lower clad layer. Next, the excess core layer formed on the lower cladding layer was removed by reactive ion etching. Finally, 15 wt% D of polyamic acid of 6FDA and TFDB to form the upper clad layer.
A MAc solution is applied by a method such as spin coating, and this is imidized by heating. In this way, the embedded optical waveguide is formed. The end face was cut at 45 ° with a dicing saw, and the coupling efficiency with the surface emitting laser and the photodetector mounted at desired positions was measured to be about 5 each.
It was 0% and about 70%.
【0018】(実施例2)4インチのシリコン基板上に
ピロメリット酸二無水物(PMDA)とODAのポリア
ミク酸のN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)1
5wt%溶液を加熱後膜厚が70μmになるようにスピ
ンコート法により塗布した。加熱イミド化して、ポリイ
ミド膜を形成した。この上に膜厚1.5μmのシリコン
含有レジスト膜をコートした後90℃でプリベークを行
った。次にレンズ形状となる直径50μmの円形状が所
望の位置に描かれたフォトマスクを用いて露光、現像
し、露光部のレジストを除去した。このパターニングさ
れたレジスト層をマスクとしてポリイミド膜を反応性イ
オンエッチングで膜表面から20μmの深さまでエッチ
ングした。次に、ポリイミド上層に残ったレジスト層を
剥離液で除去した。次に同様にレジストをコートし、線
幅50μm、長さ7cmの直線状光導波路パターンが2
0本、250μm間隔に描かれたフォトマスクを用いて
露光、現像し、露光部のレジストを除去した。このパタ
ーニングされたレジスト層をマスクとしてポリイミド膜
を反応性イオンエッチングで膜表面から20μmの深さ
までエッチングした。次に、ポリイミド上層に残ったレ
ジスト層を剥離液で除去した。この表面の凹凸を走査型
電子顕微鏡で観察したところ幅50μm、高さ20μm
のリッジの上部に直径50μm、高さ20μmの円筒状
の突起が形成されていることが分かり、所望の形状の金
型が形成されていることが分かった。Example 2 Pyromellitic dianhydride (PMDA) and ODA polyamic acid N, N-dimethylacetamide (DMAc) 1 on a 4-inch silicon substrate.
A 5 wt% solution was applied by spin coating to a film thickness of 70 μm after heating. It was imidized by heating to form a polyimide film. A silicon-containing resist film having a film thickness of 1.5 μm was coated thereon and prebaked at 90 ° C. Next, exposure and development were performed using a photomask in which a circular shape having a diameter of 50 μm to be a lens shape was drawn at a desired position, and the resist in the exposed portion was removed. Using the patterned resist layer as a mask, the polyimide film was etched by reactive ion etching to a depth of 20 μm from the film surface. Next, the resist layer remaining on the upper polyimide layer was removed with a stripping solution. Next, a resist is coated in the same manner to form a linear optical waveguide pattern having a line width of 50 μm and a length of 7 cm.
The resist in the exposed area was removed by exposing and developing using a photomask having 0 lines and drawn at intervals of 250 μm. Using the patterned resist layer as a mask, the polyimide film was etched by reactive ion etching to a depth of 20 μm from the film surface. Next, the resist layer remaining on the upper polyimide layer was removed with a stripping solution. Observation of the surface irregularities with a scanning electron microscope revealed a width of 50 μm and a height of 20 μm.
It was found that a cylindrical projection having a diameter of 50 μm and a height of 20 μm was formed on the upper part of the ridge, and it was found that a mold having a desired shape was formed.
【0019】次に、犠牲層として、該金型上に酸化シリ
コン膜を真空蒸着法により20nm厚形成した。次に、
その上から、6FDAとTFDBのポリアミド酸の15
wt%DMAc溶液を金型上に加熱後膜厚が30μmm
になるようスピンコートした。加熱イミド化後、金型ご
と5wt%フッ酸水溶液に10分間浸漬し、下部クラッ
ド層となるポリイミド膜を金型から剥離した。この時に
金型で円柱形状の上のポリイミド膜の外表面は曲面のレ
ンズ形状が得られた。Next, as a sacrifice layer, a silicon oxide film having a thickness of 20 nm was formed on the mold by vacuum deposition. next,
From above, 15 of polyamic acid of 6FDA and TFDB
After heating the wt% DMAc solution on the mold, the film thickness is 30 μmm
It was spin coated so that After the heat imidization, the mold was immersed in a 5 wt% hydrofluoric acid aqueous solution for 10 minutes, and the polyimide film to be the lower clad layer was peeled from the mold. At this time, a curved lens shape was obtained on the outer surface of the polyimide film having a cylindrical shape with a mold.
【0020】次に、金型との接触面であった面を上にし
て、この上にコア層となる6FDAと4, 4' −オキシ
ジアニリン(ODA)のポリアミド酸約15wt%DM
Ac溶液をスピンコート等の方法により塗布しこれを加
熱イミド化することにより、下部クラッド層上にポリイ
ミドのコア層を形成した。次に反応性イオンエッチング
により下部クラッド層上に形成された余分のコア層を除
去した。最後に上部クラッド層となる6FDAとTFD
Bのポリアミド酸の15wt%DMAc溶液をスピンコ
ート等の方法により塗布し、これを加熱イミド化する。
このようにして埋め込み型光導波路が形成される。そし
て下部クラッド上に直径200μm、厚さ50μmの凸
レンズが形成されていた。Next, with the surface that had been in contact with the mold facing up, the core layer of 6FDA and 4,4'-oxydianiline (ODA) polyamic acid about 15 wt% DM
An Ac solution was applied by a method such as spin coating, and this was imidized by heating to form a polyimide core layer on the lower clad layer. Next, the excess core layer formed on the lower cladding layer was removed by reactive ion etching. Finally, 6FDA and TFD which will be the upper clad layer
A 15 wt% DMAc solution of the polyamic acid of B is applied by a method such as spin coating, and this is imidized by heating.
In this way, the embedded optical waveguide is formed. Then, a convex lens having a diameter of 200 μm and a thickness of 50 μm was formed on the lower clad.
【0021】レンズが形成された箇所を45°にダイシ
ングソーでカットして端面を形成した。こうして得られ
た光導波路素子を用いてレンズの集光位置に設置した面
発光レーザ及びフォトディテクタとの結合効率を測定し
たところそれぞれ約80%と約90%であった。なおこ
の光導波路素子はポリイミドのシート状で得られるが、
製造途中の膜を形成する際や45°にダイシングソーで
カットする際はワックスで平板に接着して行った。また
この光導波路素子は単体でも、あるいは剛性のある基板
に貼り付けたり、あるいは回路が形成された基板に張り
付けて用いることもできる。The end face was formed by cutting the portion where the lens was formed at 45 ° with a dicing saw. Using the optical waveguide device thus obtained, the coupling efficiency with the surface emitting laser and the photodetector installed at the condensing position of the lens was measured and found to be about 80% and about 90%, respectively. Although this optical waveguide element is obtained in the form of a polyimide sheet,
When forming a film in the middle of production or cutting with a dicing saw at 45 °, it was adhered to a flat plate with wax. Further, this optical waveguide element can be used alone, attached to a rigid substrate, or attached to a circuit-formed substrate.
【0022】[0022]
【本発明の効果】本発明によるレンズ付高分子光導波路
作製方法により、受発光素子との結合効率が良好でかつ
量産性の優れた光導波路が製造できる。EFFECTS OF THE INVENTION The method for producing a polymer optical waveguide with a lens according to the present invention makes it possible to produce an optical waveguide having good coupling efficiency with a light emitting / receiving element and excellent mass productivity.
【図1】レンズ付高分子光導波路製造用金型の一例を示
す図である。FIG. 1 is a view showing an example of a mold for producing a polymer optical waveguide with a lens.
【図2】金型を用いてレンズ付高分子光導波路を作製す
る場合の工程の一例を示す工程図である。FIG. 2 is a process drawing showing an example of a process for producing a polymer optical waveguide with a lens using a mold.
【図3】光路変換および集光機能を付与した光導波路の
断面構造の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a cross-sectional structure of an optical waveguide having optical path changing and condensing functions.
1:リッジ部、2:柱状突起、11:金型、12:第一
クラッド層、13:コア層、14:第二クラッド層、1
5:レンズ部、16:反射端面1: Ridge part, 2: Columnar protrusion, 11: Mold, 12: First clad layer, 13: Core layer, 14: Second clad layer, 1
5: lens part, 16: reflective end face
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 33/00 G02B 6/12 N H01S 5/02 H01L 31/02 C ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 33/00 G02B 6/12 N H01S 5/02 H01L 31/02 C
Claims (3)
ッド層を含む光導波路素子であって、端部に光路をコア
層からなる光導波路から第一クラッド層の方向へ変換さ
せる反射手段を有し、変換された光路上で第一クラッド
層の外表面の一部がレンズ形状を備えたことを特徴とす
る光導波路素子。1. An optical waveguide device including a first clad layer, a core layer and a second clad layer, wherein a reflection means for converting an optical path from an optical waveguide comprising the core layer to a direction of the first clad layer is provided at an end portion. An optical waveguide element, wherein a part of the outer surface of the first cladding layer has a lens shape on the converted optical path.
が光導波路上で柱状突起を形成していることを特徴とす
る請求項1に記載の光導波路素子。2. The optical waveguide element according to claim 1, wherein a part of the core layer directly below the lens shape forms a columnar protrusion on the optical waveguide.
の積層体からなる光導波路の製造方法において、柱状突
起が形成されている金型上に、溶融状態または溶液状態
の第一の高分子前駆体を塗布し、該前駆体を硬化させた
のち、金型から剥離することにより高分子からなりかつ
金型と接した面で柱状突起が転写された第一クラッド層
を得る工程と、第一クラッド層の金型と接していた面に
コア層材となる溶液状態または溶液状態の第二の高分子
前駆体を塗布後加熱硬化する工程と、コア層を第一クラ
ッド層と挟むように第二クラッド層を形成する工程と、
柱状突起の位置で前記積層体を斜めに切断して反射端面
を得る工程とを含むことを特徴とする高分子光導波路素
子の製造方法。3. A method of manufacturing an optical waveguide comprising a laminated body of a first clad layer, a core layer and a second clad layer, wherein a first mold in a molten state or a solution state is formed on a mold on which columnar protrusions are formed. A step of applying a polymer precursor, curing the precursor, and then peeling from the mold to obtain a first clad layer made of a polymer and having columnar protrusions transferred to the surface in contact with the mold. A step of applying a solution state or a solution-state second polymer precursor to be a core layer material on the surface of the first clad layer that was in contact with the mold and then heating and curing, and sandwiching the core layer with the first clad layer So as to form the second cladding layer,
A step of obliquely cutting the laminated body at the position of the columnar protrusion to obtain a reflection end face.
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