(57)【要約】本発明は、末端面を刃と接触させ、末端面と刃の間に相対的な動きを与えることを含む、ポリマー導波路チップの末端面を調製する方法に関する。一つの態様において、この刃はミクロトーム刃である。末端面が十分に平滑になるように調製されると、少なくとも一つの光ファイバーのような光デバイスが、調製された末端面に接合される。さらに本発明は、本発明の方法によって作られたポリマー光導波路チップを開示する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー導波路チップの末端面の調製方法であって、前記方法が、前記末端面を刃と接触させ、かつ末端面と刃の間に相対的な動きを与えて、調製された末端面を形成することを含む、前記方法。
【請求項２】
調製された末端面が、少なくとも一つの光学部品を取付けるために十分な平滑性を有する請求項１記載の調製方法。
【請求項３】
前記刃がミクロトーム刃である請求項１記載の調製方法。
【請求項４】
少なくとも一つの光学部品が、調製された末端面に接続されている請求項１記載の調製方法。
【請求項５】
少なくとも一つの光学部品が光ファイバーである請求項４記載の調製方法。
【請求項６】
少なくとも一つの光学部品がレーザーである請求項４記載の調製方法。
【請求項７】
少なくとも一つの光学部品が受光器である請求項４記載の調製方法。
【請求項８】
少なくとも一つの光学部品が光学フィルターである請求項４記載の調製方法。
【請求項９】
少なくとも一つの光学部品が光学レンズである請求項４記載の調製方法。
【請求項１０】
少なくとも一つの光学部品が光学格子である請求項４記載の調製方法。
【請求項１１】
光学部品の調製された末端面に接続される末端が、接続される前に研磨される請求項４記載の調製方法。
【請求項１２】
前記ポリマー導波路チップと光学部品取付小組立体を配列台に置くことをさらに含む請求項1記載の調製方法。
【請求項１３】
前記配列台が自由度６の精密配列台である請求項１２記載の調製方法。
【請求項１４】
前記光学部品取付小組立体が光ファイバー細管またはシリコーンＶ溝配列を含む請求項１２記載の調製方法。
【請求項１５】
前記ポリマー導波路チップと前記光学部品取付小組立体の間に接着剤を挿入することをさらに含む請求項１２記載の調製方法。
【請求項１６】
前記接着剤がエポキシである請求項１５記載の調製方法。
【請求項１７】
前記接着剤が引続き少なくとも1回の架橋工程を経る請求項１５記載の調製方法。
【請求項１８】
少なくとも1回の前記架橋工程が紫外線暴露及び熱処理工程から選ばれる請求項１７記載の調製方法。
【請求項１９】
少なくとも1回の前記架橋工程の間に、前記ポリマー導波路チップと前記光学部品取付小組立体の前記配列を調節することをさらに含む請求項１５記載の調製方法。
【請求項２０】
５０ミクロンまでの厚みの少なくとも一つの層を前記末端面から切断する請求項1記載の調製方法。
【請求項２１】
少なくとも一つの前記層が1から３０ミクロンの厚みの範囲である請求項２０記載の調製方法。
【請求項２２】
請求項１記載の調製方法に従って調製されたポリマー光導波路チップ。
【請求項２３】
ポリマー導波路チップ末端面の調製方法であって、前記方法が、ポリマー導波路ウェハーを少なくとも二つのポリマー導波路チップにダイス切断すること、前記末端面を刃と接触させること、及び、前記末端面と前記刃の間に相対的な動きを与えることを含む、前記方法。
【請求項２４】
刃またはポリマー導波路チップがモーターで動く台上に搭載される請求項２３記載のポリマー導波路チップ末端面の調製方法。
【請求項２５】
刃またはポリマー導波路チップがコンピューターで制御されたモーターで動く台上に搭載される請求項２４記載のポリマー導波路チップ末端面の調製方法。
【請求項２６】
刃が金属、ガラス、セラミック、及びダイヤモンド材料から選ばれる材料でできている請求項２３記載のポリマー導波路チップ末端面の調製方法。
【請求項２７】
刃がレーザー光線で形成される請求項２３記載のポリマー導波路チップ末端面の調製方法。
【請求項２８】
被覆材と芯材を含むポリマー導波路末端面をポリマー基板上に調製する方法であって、前記方法が、前記末端面を刃に接触させそして、前記末端面と前記刃の間に相対的な動きを与え、ここで前記ポリマー基板、前記被覆材、前記芯材が少なくとも三つの異なるポリマーを含む、前記方法。
【請求項２９】
ポリマー基板がポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル、セルロース類、熱可塑性エラストマー、エチレンブチルアクリレート、エチレンビニルアルコール、エチレンテトラフルオロエチレン、フッ素化エチレンプロピレン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリペルフルオロアルコキシエチレン、ナイロン、ポリベンズイミダゾール、ポリエステル、ポリエチレン、ポリノルボルネン、ポリイミド、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ＡＢＳポリマー、アセタールコポリマー、ポリ[２，２−ビストリフルオロメチル−４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソール−ｃｏ−テトラフルオロエチレン]、ポリ[２，３−(ペルフルオロアルケニル)ペルフルオロテトラヒドロフラン]、ポリ[２，２，４−トリフルオロ−５−トリフルオロメトキシ−１，３−ジオキソール−ｃｏ−テトラフルオロエチレン]及び他の熱可塑性ポリマー及び熱硬化性ポリマー及びそれらの混合物から選ばれる請求項２７記載の調製方法。
【請求項３０】
熱硬化性ポリマーが少なくとも一つのジアリールフタレート、エポキシ、フラン、フェノール類、熱硬化性ポリエステル、ポリウレタン、及びビニルエステルから選ばれる請求項２９記載の調製方法。
【請求項３１】
前記ポリマー導波路がランダムガラス状ポリマーマトリックスまたはポリマーナノコンポジットを含む請求項２８記載の調製方法。
【請求項３２】
前記ランダムガラス状ポリマーマトリックスまたは前記ポリマーナノコンポジットが、ポリマー、コポリマー及びターポリマーから選ばれる少なくとも一つの高分子物質を含む請求項３１記載の調製方法。
【請求項３３】
前記ランダムガラス状ポリマーマトリックスまたは前記ポリマーナノコンポジットが、ハロゲン化エラストマー、ペルハロゲン化エラストマー、ハロゲン化プラスチック、及びペルハロゲン化プラスチックを含む請求項３２記載の調製方法。
【請求項３４】
前記ポリマーナノコンポジットが、遷移金属、希土類金属、ＶＡ族元素、ポリマー、染料、半導体、アルカリ土類金属、アルカリ金属、IIIＡ族元素、及びＩＶＡ族元素から選ばれる材料で作られるナノ粒子を含む請求項３１記載の調製方法。
【請求項３５】
前記ナノ粒子が、金属、ガラス、セラミック、耐熱材、誘電体、炭素及びグラファイト、プラスチック及びエラストマーを含む天然及び合成ポリマー、染料、イオン、合金、コンパウンド、コンポジット及び遷移金属元素錯体から選ばれる材料でできる請求項３４記載の調製方法。
【請求項３６】
前記ナノ粒子が少なくとも一つの外被覆層を含む請求項３４記載の調製方法。
【請求項３７】
ランダムガラス状ポリマーマトリックスが約１ｎｍから約１０００ｎｍの範囲の大きさの孔を含む請求項３１記載の調製方法。
【請求項３８】
前記末端面の表面粗さがおおよそ０．２μｍである請求項２記載の調製方法。
【請求項３９】
刃が金属、ガラス、セラミック、及びダイヤモンド材料から選ばれる材料でできる請求項１記載のポリマー導波路チップ末端面の調製方法。
【請求項４０】
刃がレーザー光線で形成される請求項１記載のポリマー導波路チップ末端面の調製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願とのクロスリファレンス］
本出願は本明細書中に参考として引用されている２００２年４月４日に出願された米国暫定特許出願番号６０／３７０，０１１により優先権を主張するものである。
［技術分野］
【０００２】
本発明は、光導波路デバイス、例えば、集積されたポリマー光導波路の末端面の製造方法、及びそれから作られる光デバイスに関する。
［背景技術］
【０００３】
光導波路は、芯ポリマーの屈折率が被覆ポリマーの屈折率よりも少し高いような、芯ポリマーと被覆ポリマーを使用することによって、ポリマー中に作られる。集積されたスプリッター、カップラー、配列された導波路格子及び光導波路増幅器などの種々の光デバイスが、光導波路を用いて形成できる。
【０００４】
光導波路デバイスを光ファイバー通信ネットワークに組込むためには、光ファイバーを導波路に接続させ得る性能を有していることが必須となる。光ファイバーを導波路に接続させるための広く使われている方法は、導波路の平滑な末端面を作り、次いで、研磨した光ファイバー末端面を導波路に配列するという、いわゆる“バット−カップリング"という方法である。この導波路と光ファイバーは次いで接着剤を用いて接合される。この技法に必要なのは、導波路の平滑な末端面である。
【０００５】
通常、導波路チップの末端面は、細かい粒径の研磨フィルムで研磨することによって調製できる。しかしながら、この研磨方法には二つの問題がある。一つは、研磨によって平滑な表面を得るために、水やその他の液体のような潤滑剤が研磨工程で必要となることである。この潤滑剤は導波路チップ中に浸透し得るため、導波路フィルムと基材の間に隙間や剥離を惹き起こす。二つ目は、研磨速度が材料の違いによって異なることである。ポリマー基材上のポリマー導波路の場合には、基材、被覆材及び芯材を含む、少なくとも三つの異なるタイプのポリマーが存在する。基材、被覆材及び芯材の研磨速度の違いは汚れや傷を発生させ、平滑な末端面の形成を妨げる。
本発明は、従来の技術に付随した上述の問題あるいは欠点の少なくとも一つを克服する手法を開示する。
［発明の概要］
【０００６】
本発明は、末端面を刃に接触させ、末端面と刃の間に相対的な動きを与えることを含むポリマー導波路チップの末端面の調製方法に関する。
【０００７】
ほぼ０.２μmの表面粗さ（ＲＭＳ）を有すると定義される十分に平滑な末端面が調製されると、少なくとも一つの光ファイバーのような光デバイスが、調製された末端面に接続される。
【０００８】
本発明の方法に従って作られたポリマー光導波路チップもまたここに開示される。
【０００９】
もう一つの態様としては、ポリマー導波路チップの末端面が、ポリマー導波路ウェハーを少なくとも二つのポリマー導波路チップにダイス切断する方法によって調製できる。次いで末端面を刃と接触させ、末端面と刃の間で相対的な動きを与える。
【００１０】
さらに他の態様として、ポリマー基材上の被覆材及び芯材を含むポリマー導波路の末端面が、末端面を刃と接触させ、末端面と刃の間で相対的な動きを与えることにより調製できる。このポリマー基材、被覆材、及び芯材は、少なくとも三つの異なるポリマーを含んでよい。
［発明の詳細な説明］
【００１１】
以下の記述において、その一部をなす添付図について、また、図によって示される、本発明が実施可能となる特定の例示的な態様について言及する。これらの態様は、当業者が本発明を実施することができるように十分詳細に記述されている。そして他の態様も利用可能であり、本発明の範囲から離れることなく変更も可能であるということを理解すべきである。
【００１２】
本発明は、末端面を刃に接触させ、末端面と刃との相対的な動きを与えることを含むポリマー導波路の末端面の調製方法に関する。この方法によれば、５０ミクロンの厚さまでの少なくとも一つの層が、末端面から切断できる。好ましくは、この切断層は１から３０ミクロンの厚みの範囲である。一つの態様としては、刃はミクロトーム刃である。刃は金属、ガラス、セラミック、及びダイヤモンド材料から選ばれる材料で作られる。さらに、例えば刃はレーザービームのかたちであってもよい。
【００１３】
本発明の方法によって作られたポリマー光導波路チップもまた本明細書に開示される。
【００１４】
末端面が、例えば、表面粗さでほぼ０.２μmであるような十分な平滑さを有するように調製されると、例えば、光ファイバー、レーザー、レシーバー、光学フィルター、光学レンズ、光学格子のような少なくとも一つの光学部品が、調製された末端面に接続される。一つの態様として、光学部品の調製された末端面に接続された末端が、接続に先駆けて研磨される。例えば、光学部品は一端が研磨されている光ファイバー（または、繊維の束）である。
【００１５】
ポリマー導波路チップ及び光学部品取付小組立体を、自由度６の配列台のような配列台に配置してもよい。光学部品取付小組立体は、光ファイバー細管あるいはシリコーンＶ溝配列のような、よく知られた光デバイスを含んでもよい。エポキシのような接着剤を、ポリマー導波路チップと光学部品取付組立体の間に用いてもよい。
【００１６】
接着剤が使われたときは、接着剤が、例えば、紫外線暴露あるいは熱処理などの架橋工程を経てもよい。ポリマー導波路チップと光学部品取付組立体の配列を、この架橋工程中でさらに調整することができる。
【００１７】
他の態様では、ポリマー導波路チップの末端面を、ポリマー導波路ウェハーを少なくとも二つのポリマー導波路チップにダイス切断することによって調製できる。この態様では次に、光学部品が末端面に接続できるよう十分平滑な末端面を得るべく、末端面を刃に接触させ、末端面と刃の間に相対的な動きを与える。
【００１８】
さらに他の態様では、ポリマー導波路チップの末端面を、モーターで動く台上に刃又はチップを載せることによっても調製することができる。モーターで動く台は、例えば、コンピューターで制御される。
【００１９】
一つの態様では、ポリマー基材上の被覆材及び芯材を含むポリマー導波路の末端面を、末端面を刃に接触させ、刃と末端面の間に相対的動きを与えることによって調製できる。ポリマー基材、被覆材及び芯材は、少なくとも三種類のポリマーを含んでよい。
【００２０】
図１は、ポリマー光導波路との物理的接続方法の概略図である。例えば、物理的接続方法においては、光ファイバー細管あるいはシリコーンＶ−溝配列を含む事前に作られた光学部品取付小組立体が、ポリマー光導波路に接続される末端面で研磨される。ポリマー光導波路は、光学部品取付小組立体に接続される前に、末端面をダイス切断し研磨される。光学部品取付小組立体及びポリマー光導波路チップのために調製された末端面は、自由度６の配列台上に配置される。ポリマー導波路チップのついた光学部品を、最大の横移動及び回転配列を生み出すべく精密に機械的に調整した後、エポキシのような接着剤を光学部品とポリマー導波路の間に挿入する。接着剤は、引続いて紫外線暴露や熱処理などによって架橋され、それによって光学部品とポリマー導波路の配置を固定化する。単一モードの光学部品の芯と単一モードポリマー導波路の芯はミクロンのオーダーの寸法を有していることから、許容される範囲の光学的損失を達成するための配列許容誤差は、サブミクロンレベルである。
さらに、光学部品とポリマー導波路チップの間の接着剤が架橋されるにつれて、接着剤の体積収縮が配列の変化を惹き起こすために、配列のその場再調整がしばしば必要となる。
【００２１】
図２(ａ)はポリマー導波路チップへの物理的接続のための接着剤による結合方法の側面からの概略図である。図２(ｂ)は物理的接続Ｖ溝小組立体の前面図及び上面図である。
【００２２】
図３はミクロトームによる切断工程の機構の概略図である。ポリマー導波路チップは位置と角度を正確に制御して取付け具に固定される。刃とサンプルは、一回毎の切断で導波路チップの末端面で５０ミクロンまでのポリマー層、例えば１〜３０ミクロンの範囲のポリマーが削りとられるような相対的な動きをさせる。刃先の平滑性及び刃の剛性は平滑なポリマー導波路チップの末端面を達成するのに役立つ。
【００２３】
発明者らはポリマー基材上のポリマー導波路すなわちポリマー導波路ウェハーを形成する方法を、本明細書に参照として引用されている、２００１年１１月７日に出願した米国出願特許番号１０／０４５，３１７において開示した。ポリマー導波路ウェハーを作る一般的な取組みとしては、まず基材を作ることから始まる。基材表面に残っているかもしれない接着剤残渣を除くために、基材表面を清浄する。具体的には、基材をキャスト法あるいは射出成形法で成形し、一般的にペルフルオロポリマーの非接着性のために、ペルフルオロポリマーを沈積させるのが困難であるような比較的平滑な表面を与える。
【００２４】
清浄後、基材の表面への下方の被覆層の接着性を上げるために、基材を調製する。基材を、下方の被覆層を形成するペルフルオロポリマーがよく残るように表面を粗くしたり、表面の化学的性質を変えることによって調製することができる。表面を粗くする方法の一つの例はアルゴンを使った活性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行うことである。アルゴンは物理的に基材の表面を変形させ、深さ約５０から１００ナノメーターの望みの表面粗さを生じさせる。基材の表面の化学的性質を変え得る方法の一例は、酸素を使ってＲＩＥを行うことである。酸素は基材の表面を形成するポリマーと結合し、基材の表面上に化学反応を惹き起こし、基材の表面を酸化する。基材の酸化は、下方の被覆層を形成するペルフルオロポリマー分子が基材と結合することを可能ならしめる。当業者は、基材を調製するために他の方法もまた使えることを認識するであろう。
【００２５】
下方の被覆層が次に、基材上に沈積される。ポリ[２，２，４−トリフルオロ−５−トリフルオロメトキシ−１，３−ジオキソール−ｃｏ−テトラフルオロエチレン]から形成された下方の被覆層のために、固体のポリ[２，２，４−トリフルオロ−５−トリフルオロメトキシ−１，３−ジオキソール−ｃｏ−テトラフルオロエチレン]を、登録商標ＦＣ−４０として販売されているペルフルオロアルキルアミン溶媒、また同様に登録商標ＦＣ−７５として販売されているペルフルオロ(２−ブチルテトラヒドロフラン)溶媒に溶解する。その他の使用可能な溶媒は、登録商標Ｈ ＧＡＬＤＥＮシリーズのＨＴ１７０として販売されているペルフルオロ化ポリエーテル、あるいは、登録商標Ｈ ＧＡＬＤＥＮシリーズのＺＴ１８０及びＺＴ１３０として販売されているハイドロフルオロポリエーテルである。他のポリマーから形成される下方被覆層については、それぞれのポリマーが、ポリマー溶液を得るために適当な溶媒に溶解される。ポリマー溶液は次いで既知のスピンコーティング技術を使って、基材上にスピンコートされる。基材と下方の被覆層を加熱し次いで、溶液から溶媒を蒸発させる。
【００２６】
例えば、下方の被覆層を、第一層を基材に塗布し、焼成して溶媒を蒸発させ、アニールしてポリマー密度を上げ、第二層を第一層に塗布し、そしてアニールしてポリマー密度を上げ、第三層を第二層に塗布し、アニールしてポリマー密度を上げるというように多層状にスピンコートする。例えば、全ての層を塗布した後には、下方の被覆層は８から１２ミクロンの高さに達する。３層の塗布について述べたが、当業者は３層よりも多い、あるいは少ない層も用いられるということを認識するであろう。
【００２７】
下方の被覆層を乾燥し、そして密度を上げた後、例えば基材の上に下方の被覆層を塗布するために上述と同様の手法を使うことによって、ポリマー芯材を下方の被覆層の上に塗布する。下方の被覆層にいくつかの芯材の層を塗布する代わりに、ただ一層の芯材を例えば下方の被覆層に塗布することができる。溶媒が下方の被覆層に浸透し、害を与えることのないように、下方の被覆層を溶解しない溶媒に溶解してもよい。
【００２８】
ポリ[２，３−(ペルフルオロアルケニル)ペルフルオロテトラヒドロフラン]から形成される芯材のために、固体のポリ[２，３−(ペルフルオロアルケニル)ペルフルオロテトラヒドロフラン]を、登録商標ＣＴ−ＳＯＬＶ１８０として販売されているペルフルオロトリアルキルアミン、あるいは、ポリマーを容易に溶解して、ポリマー溶液を形成するような溶媒に溶解する。代替法として、ポリ[２，３−(ペルフルオロアルケニル)ペルフルオロテトラヒドロフラン]を既に溶液になった状態で市販品として入手できる。芯材を塗布し、乾燥した後、芯フィルムを低温焼成工程を用いることによって密度を上げる。芯材を乾燥した後では、芯材と下方の被覆層の厚みが、例えば、およそ１２〜１６ミクロンの範囲となる。
【００２９】
次に、芯材を望みの芯材形状になるようにエッチングする。例えば、このエッチングは当業界で公知のＲＩＥによって行われる。しかしながら、当業者は芯材をエッチングする他の方法を使ってもよいことも認識するであろう。
【００３０】
次に、上方の被覆層を、芯材、芯材層及び芯材又は芯材層で覆われずに残っているいかなる下方の被覆層の部分にも沈積させる。例えば、下方の被覆層と同じように、上方の被覆層も、第一層を芯材及び芯材で覆われずに残っている下方の被覆層の部分に塗布し、焼成して溶媒を蒸発させ、アニールしてポリマーの密度を上げ、第二層を第一層の上に塗布し、焼成して密度を高め、そして第三層を第二層に塗布し、また焼成して密度を高めるといったように、多層にスピンコートする。
【００３１】
上方の被覆層を、例えば、溶媒が芯材や芯材層に浸透せずに芯材や芯材層に害を与えないように、芯材や芯材層が溶解しない溶媒に溶解させてもよい。例えば、全ての層を塗布した後で、全体の導波路は約１５から５０ミクロンの範囲の高さに達する。三層塗布について述べているが、当業者は、三層よりも多いあるいは少ない層もまた使用できることを容易に認識するであろう。上方の被覆層は下方の被覆層と同じであっても、異なっていてもよいが、例えば、光架橋フッ素化アクリル酸エステルあるいは熱硬化プラスチックのような、下方の被覆層とほぼ同じ屈折率有するものを用いることができる。
【００３２】
これらの層は必ずしも平面でなくてもよいが、各逐次層に対して、芯材の周りにしだいに曲率が小さくなるように巻き付ける。当業者は、高度な平面性あるいは平面化された単層の被覆層が、スピンコーティングあるいはキャスティング工程で達成できることを容易に認識するであろう。
【００３３】
ポリマー基材は、例えばポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル、セルロース、熱可塑性エラストマー、エチレンブチルアクリレート、エチレンビニルアルコール、エチレンテトラフルオロエチレン、フッ素化エチレンプロピレン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリペルフルオロアルコキシエチレン、ナイロン、ポリベンズイミダゾール、ポリエステル、ポリエチレン、ポリノルボルネン、ポリイミド、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ＡＢＳポリマー、アセタールコポリマー、ポリ[２，２−ビストリフルオロメチル−４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソール−ｃｏ−テトラフルオロエチレン]、ポリ[２，３−(ペルフルオロアルケニル)ペルフルオロテトラヒドロフラン]、ポリ[２，２，４−トリフルオロ−５−トリフルオロメトキシ−１，３−ジオキソール−ｃｏ−テトラフルオロエチレン]、及びいかなる他の熱可塑性ポリマー及び熱硬化性ポリマーなどから選択してもよい。熱硬化性ポリマーは、例えば、フタル酸ジアリール、エポキシ、フラン、フェノール、熱硬化性ポリエステル、ポリウレタン及びビニルエステルなどから選ぶことができる。しかしながら、当業者は、上に列記したポリマーあるいは他のポリマーの少なくとも二つのポリマーのブレンドも使用できることを容易に認識するであろう。
【００３４】
ポリマー導波路は、例えばランダムガラス状ポリマー材料から選んでもよい。これらのポリマー導波路が、本明細書に参考文献として引用されている２００３年２月７日に出願された代理人書類番号０７０３３．００６０の「ナノポーラスランダムガラス状ポリマー」という発明の名称である米国特許出願番号１０／３５９，７２５に述べられている。ポリマー、コポリマー及びターポリマーから選ばれる少なくとも一つの重合体を含むランダムガラス状マトリックスは、約１ナノメーターから約１０００ナノメーターの範囲の大きさを有する孔を含んでもよい。
【００３５】
例えば、ランダムガラス状マトリックスは、ハロゲン化エラストマー、ペルハロゲン化エラストマー、ハロゲン化プラスチック、あるいはペルハロゲン化プラスチックの単独、あるいはここに列挙した他の材料とのブレンドのような、少なくとも一つのハロゲン化ポリマーから形成することができる。本明細書で開示されるフルオロポリマーは、例えば、フルオロエラストマー、ペルフルオロエラストマー、フルオロプラスチック及びペルフルオロプラスチックから選んでもよい。
【００３６】
ランダムガラス状マトリックスは、下記式のうちの一つから選ばれる少なくとも一つのフッ素化されたハロゲン化モノマーを含むポリマー、コポリマー及びターポリマーから選ばれる少なくとも一つの重合体を含んでもよい。
【化１】
2005521917.tif 000003
及び
【化２】
2005521917.tif 000004
【００３７】
ここで、Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4及びＲ5は同じであっても異なっていてもよく、各々直鎖状及び分岐した炭化水素鎖から選ばれ、飽和でも不飽和でもよい少なくとも一つの炭素環を形成していてもよい。ここで、炭化水素鎖の少なくとも一つの水素原子はハロゲン化されてもよく例えば、ハロゲン化されているハロゲン化アルキル、ハロゲン化アリール、ハロゲン化環状アルキル、ハロゲン化アルケニル、ハロゲン化アルキレンエーテル、ハロゲン化シロキサン、ハロゲン化エーテル、ハロゲン化ポリエーテル、ハロゲン化チオエーテル、ハロゲン化シリレン及びハロゲン化シラザンである。また、Ｙ1、Ｙ2は同じであっても異なっていてもよく、各々Ｈ、Ｆ、Ｃｌ及びＢｒ原子から選ばれる。Ｙ3はＨ、Ｆ、Ｃｌ及びＢｒ原子、ＣＦ3基及びＣＨ3基から選ばれる。
【００３８】
代替法として、ポリマー、コポリマー、ターポリマーは、下記に列記したモノマーから作られた縮合生成物を含んでもよい。
【化３】
2005521917.tif 000005
または
【化４】
2005521917.tif 000006
【００３９】
ここで、Ｒ，Ｒ'は同じでも異なっていてもよく、それぞれハロゲン化アルキレン、ハロゲン化シロキサン、ハロゲン化エーテル、ハロゲン化シリレン、ハロゲン化アリレン、ハロゲン化ポリエーテル及びハロゲン化環状アルキレンから選ばれる。Ａｒｙ1 、Ａｒｙ2は同じでも異なっていてもよく、それぞれハロゲン化アリール及びハロゲン化アルキルアリールから選ばれる。
【００４０】
ここで用いられるＡｒｙは、飽和あるいは不飽和のハロゲン化アリール又はハロゲン化アルキルアリール基として定義される。
【００４１】
代替法として、ランダムガラス状マトリックスは、ハロゲン化環状オレフィンポリマー、ハロゲン化環状オレフィンコポリマー、ハロゲン化多環ポリマー、ハロゲン化ポリイミド、ハロゲン化ポリエーテルエーテルケトン、ハロゲン化エポキシプラスチック、ハロゲン化ポリスルホン及びハロゲン化ポリカーボネートから選ばれる、少なくとも一つの重合体を含むことができる。
【００４２】
ランダムガラス状マトリックスは、例えば、広い波長範囲においてほとんど吸収損失のないフルオロポリマー母材であってもよい。従って、そのようなフルオロポリマー材料は、光学用途に好適であろう。
【００４３】
例えば、ハロゲン化アリール、アルキル、アルキレン、アルキレンエーテル、アルコキシ、シロキサン、エーテル、ポリエーテル、チオエーテル、シリレン及びシラザン基の少なくとも1つは、部分的にハロゲン化されている。そのことは、基の少なくとも一つの水素がハロゲンで置き換えられているということを意味している。もう一つの態様では、基の少なくとも一つの水素がフッ素で置き換えられてもよい。代替法として、アリール、アルキル、アルキレン、アルキレンエーテル、アルコキシ、シロキサン、エーテル、ポリエーテル、チオエーテル、シリレン、及びシラザン基のうちの少なくとも一つが、完全にハロゲン化されてもよい。それは、基のそれぞれの水素がハロゲンで置き換えられることを意味している。さらに、例えば、アリール、アルキル、アルキレン、アルキレンエーテル、アルコキシ、シロキサン、エーテル、ポリエーテル、チオエーテル、シリレン及びシラザン基のうちの少なくとも一つが完全にフッ素化されてもよい。そのことはそれぞれの水素がフッ素で置き換えられていることを意味している。さらに、アルキル及びアルキレン基は、１から１２個の炭素原子を含んでもよい。
【００４４】
さらに、ランダムガラス状マトリックスは、いっしょにブレンドされた一つ又は二つ以上の異なった、フルオロポリマーのようなハロゲン化ポリマーの組合せを含んでもよい。さらに、ランダムガラス状マトリックスは、ＰＯＯＨ、ＰＯＳＨ、 ＰＳＳＨ、ＯＨ、 ＳＯ3Ｈ、ＳＯ3Ｒ、ＳＯ4Ｒ、 ＣＯＯＨ、 ＮＨ2、ＮＨＲ、 ＮＲ2、ＣＯＮＨ2及びＮＨ−ＮＨ2を含むホスフィナート、ホスフェート、カルボキシレート、シラン、シロキサン、スルフィドのような官能基を少なくとも一つ含むハロゲン化ポリマーのような少なくとももう一つの他のポリマーを含んでもよく、ここでＲはアリール、アルキル、アルキレン、シロキサン、シラン、エーテル、ポリエーテル、チオエーテル、シリレン及びシラザン基から選ばれる少なくとも一つの基であってよい。
【００４５】
さらに、ランダムガラス状マトリックスは、ビニル、アクリレート、メタクリレート、ビニル芳香族、ビニルエステル、α、β−不飽和酸エステル、不飽和カルボン酸エステル、塩化ビニル、塩化ビニリデン及びジエンモノマーのホモポリマー及びコポリマーから選ばれる少なくとも一つの物質を含んでもよい。さらに、ランダムガラス状マトリックスは、水素含有フルオロエラストマー、水素含有ペルフルオロエラストマー、水素含有フルオロプラスチック、ペルフルオロ熱可塑性プラスチック、少なくとも二つの異なるフルオロポリマー、あるいは、架橋したハロゲン化ポリマーを含んでもよい。
【００４６】
ランダムガラス状マトリックスの例としては、ポリ[２，２−ビストリフルオロメチル−４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソール−ｃｏ−テトラフルオロエチレン]、ポリ[２，２−ビスペルフルオロアルキル−４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソール−ｃｏ−テトラフルオロエチレン、ポリ[２，３−(ペルフルオロアルケニル)ペルフルオロテトラヒドロフラン]、ポリ[２，２，４−トリフルオロ−５−トリフルオロメトキシ−１，３−ジオキソール−ｃｏ−テトラフルオロエチレン]、ポリ(ペンタフルオロスチレン)、フッ素化ポリイミド、フッ素化ポリメタクリル酸メチル、ポリフルオロアクリレート、ポリフルオロスチレン、フッ素化ポリカーボネート、フッ素化ポリ(Ｎ−ビニルカルバゾール)、フッ素化アクリロニトリル-スチレンコポリマー、フッ素化ナフィオン（登録商標）、フッ素化ポリ(フェニレンビニレン)、ポリフルオロアクリレート、フッ素化ポリカーボネート、ペルフルオロ多環ポリマー、フッ素化環状オレフィンポリマー、または、フッ素化環状オレフィンのコポリマーが含まれる。
【００４７】
ランダムガラス状マトリックスに、少なくとも一つのフッ素のような少なくとも一つのハロゲン原子を含むことによって、本明細書で開示されるプロセスからのポリマーマトリックス及びそれから得られるナノコンポシット材料の光学的性質が、従来のナノコンポシット材料よりも改良されうる。炭化水素ポリマーのＣ−Ｈ結合と異なって、（Ｃ−Ｆ）のような炭素−ハロゲン結合は、通信用途に使われる範囲外の長波長側へ振動倍音をシフトさせる。例えば、炭素−ハロゲン結合は、特に８５０、１３１０、１５５０ｎｍ近辺の通信用波長では、約0.8μｍから約０．９μm、及び約１．２μmから１．７μmの範囲の低吸収レベルを有する振動倍音を示す。水素が部分的から完全なハロゲン化によって除かれるにつれて、振動倍音による光のこの吸収が減少する。
【００４８】
ポリマー中の水素の量を決める一つのパラメーターは、特定モノマー単位に対する水素あたりの分子量である。光学用途に有用な高度にハロゲン化されたポリマーでは、この比率は約１０から１００、あるいはそれより大きくてもよい。この比率はペルハロゲン化された材料では、無限大に近づくことができ、ここでＲ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4及びＲ5は同じであっても異なっていてもよく、その各々は直鎖状及び分岐した炭化水素鎖から選ばれる少なくとも一つの飽和あるいは不飽和の炭素環を形成してもよい。ここで、炭化水素鎖の少なくとも一つの水素原子がフッ素化されている：フッ素化アルキル、フッ素化アリール、フッ素化環状アルキル、フッ素化アルケニル、フッ素化アルキレンエーテル、フッ素化シロキサン、フッ素化エーテル、フッ素化ポリエーテル、フッ素化チオエーテル、フッ素化シリレン及びフッ素化シラザン。Ｙ1、Ｙ2は同じでも異なっていてもよくＨとＦ原子から選ばれる、そしてＹ3はＨとＦ原子、ＣＦ3基及びＣＨ3基から選ばれる。
【００４９】
代替法として、このフルオロポリマーは下記に示されるモノマーから得られる縮合生成物を含んでもよい。
【化５】
2005521917.tif 000007
または
【化６】
2005521917.tif 000008
【００５０】
ここで、Ｒ、Ｒ'は同じでも異なっていてもよく各々、フッ素化アルキレン、フッ素化シロキサン、フッ素化エーテル、フッ素化シリレン、フッ素化アリーレン、フッ素化ポリエーテル及びフッ素化環状アルキレンからそれぞれ選ばれる；そして、Ａｒｙ1 、Ａｒｙ2は同じでも異なっていてもよく各々、フッ素化アリール及びフッ素化アルキルアリールから選ばれる。
【００５１】
ここで用いられるＡｒｙは、飽和あるいは不飽和のフッ素化アリール又はフッ素化アルキルアリール基として定義される。
【００５２】
代替法として、フルオロポリマーは、フッ素化環状オレフィンポリマー、フッ素化環状オレフィンコポリマー、フッ素化多環ポリマー、フッ素化ポリイミド、フッ素化ポリエーテルエーテルケトン、フッ素化エポキシプラスチック、フッ素化ポリスルホン及びフッ素化ポリカーボネートから選ばれてもよい。
【００５３】
例えば、フッ素化アリール、アルキル、アルキレン、アルキレンエーテル、アルコキシ、シロキサン、エーテル、ポリエーテル、チオエーテル、シリレン、及びシラザン基は、少なくとも部分的にフッ素化される。それは、基中の少なくとも一つの水素がフッ素で置き換えられているということを意味している。代替法として、これらのアリール、アルキル、アルキレン、アルキレンエーテル、アルコキシ、シロキサン、エーテル、ポリエーテル、チオエーテル、シリレン及びシラザン基が、完全にフッ素化されてもよい。それは、基のそれぞれの水素がフッ素で置き換えられることを意味している。さらに、このアルキル及びアルキレン基は、１から１２個の炭素原子を含んでもよい。
【００５４】
さらに、このフルオロポリマーは、例えばＰＯＯＨ、ＰＯＳＨ、ＰＳＳＨ、ＯＨ、ＳＯ3Ｈ、ＳＯ3Ｒ、ＳＯ4Ｒ、 ＣＯＯＨ、ＮＨ2、ＮＨＲ、ＮＲ2、ＣＯＮＨ2及びＮＨ−ＮＨ2を含むホスフィナート、ホスフェート、カルボキシレート、シラン、シロキサン、スルフィドのような官能基の少なくとも一つを含んでもよい。ここでＲは、例えば、アリール、アルキル、アルキレン、シロキサン、シラン、エーテル、ポリエーテル、チオエーテル、シリレン及びシラザンから選ばれる。さらに、このフルオロポリマーは、ビニル、アクリレート、メタクリレート、ビニル芳香族、ビニルエステル、α，β−不飽和酸エステル、不飽和カルボン酸エステル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、及びジエンモノマーのホモポリマー及びコポリマーから選ばれてもよい。例えば、このフルオロポリマーは、水素含有フルオロエラストマー、水素含有ペルフルオロエラストマー、水素含有フッ素化プラスチック、ペルフルオロ熱可塑性プラスチック、及び、架橋したフルオロポリマーから選んでもよい。
【００５５】
このフルオロポリマーの例としては、ポリ[２，２−ビストリフルオロメチル−４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソール−ｃｏ−テトラフルオロエチレン]、ポリ[２，２−ビスペルフルオロアルキル−４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソール−ｃｏ−テトラフルオロエチレン、ポリ[２，３−(ペルフルオロアルケニル)ペルフルオロテトラヒドロフラン]、ポリ[２，２，４−トリフルオロ−５−トリフルオロメトキシ−１，３−ジオキソール−ｃｏ−テトラフルオロエチレン]、ポリ(ペンタフルオロスチレン)、フッ素化ポリイミド、フッ素化ポリメタクリル酸メチル、ポリフルオロアクリレート、ポリフルオロスチレン、フッ素化ポリカーボネート、フッ素化ポリ(Ｎ−ビニルカルバゾール)、フッ素化アクリロニトリル-スチレンコポリマー、フッ素化ナフィオン（登録商標）のようなペルフルオロスルホナートアイオノマー及びフッ素化ポリ(フェニレンビニレン)が含まれる。
【００５６】
例えば、このフルオロポリマーを、ペルフルオロポリマーから選んでもよい。さらに、例えば、このフルオロポリマーは、ポリ(シクロペルフルオロブテニルビニルエーテル)であってもよい。
【００５７】
さらに、このランダムガラス状マトリックスは、光学用途に十分な透明度を有するどんなポリマーを含んでもよい。そのようなポリマーとしては、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリイミド、エポキシ樹脂、環状オレフィンコポリマー、環状オレフィンポリマー、アクリレートポリマー、ＰＥＴ、ポリフェニレンビニレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ(Ｎ−ビニルカルバゾール)、アクリロニトリル-スチレンコポリマー及びポリ（フェニレンビニレン）が含まれる。
【００５８】
ランダムガラス状マトリックスは、コンポジット材料を含んでもよい。このようなコンポジット材料は、本願に参考文献として引用されている２００３年２月１９日に出願された代理人書類番号０７０３３．００７０の「光学用ポリマーコンポジット」という発明の名称の米国特許出願番号１０／３６７，６８３に述べられている。例えば、コンポジット材料の一つの部類は、前に述べたような、ポリマーあるいはランダムガラス状マトリックス中に分散したナノ粒子を含む。
【００５９】
ナノ粒子は、ナノメータースケールで測定される大きさを有する粒子物質である。一般的に、ナノ粒子は、クラスター（ある場合にはわずか２，３百原子である）より大きいが、バルク体積あたりの表面積が比較的大きい。一方、ほとんどのナノ粒子は約１０ｎｍから約５００ｎｍの大きさを有しているが、ナノ粒子という用語は、この範囲外に属する大きさを有する粒子も含め得る。
【００６０】
ナノ粒子は広範な材料から作ることができる。これら材料の例中には、遷移金属、希土類金属、ＶＡ族元素、ポリマー、染料、半導体、アルカリ土類金属、アルカリ金属、IIIＡ族元素、ＩＶＡ族元素が含まれる。さらに、例えば、ナノ粒子は、金属、ガラス、セラミックス、耐熱性材料、誘電性材料、炭素及び黒鉛、プラスチック及びエラストマーを含む天然及び合成ポリマー、染料、イオン、合金、コンパウンド、コンポジット及び遷移金属元素錯体が含まれる。
【００６１】
さらに、ナノコンポシット材料は、結晶性、非晶性、混合物あるいはそのような構造の組合せであってもよい。ナノ粒子は、裸のままで、あるいは被覆され、または、裸のコア−シェルあるいは、被覆されたコアーシェルであってもよい。さらに、ナノ粒子そのものが、広範な材料、単一元素、元素の混合物、化学当量のあるいは非化学当量のコンパウンドを含むナノ粒子マトリックスであるとも考えられる。
【００６２】
ナノ粒子は、少なくとも部分的にナノ粒子を被覆して凝集を阻害する外部塗膜層を含んでもよい。適切な被覆材料はホストマトリックスと相溶するテール（尾）グループと、物理吸着又は化学反応によって粒子の表面に付着できるヘッド（頭）グループを有してもよい。このナノ粒子には有効量のドーパント材料がドーピングされてもよい。この有効量というのは、望みの結果を達成ために必要な量である。
【００６３】
ドーピングされたガラス状媒体、単結晶あるいはポリマーのナノ粒子は、ポリマー状のあるいはランダムガラス状マトリックス材料中に埋込まれてもよい。活性なナノ粒子は、ランダムに及び均一に分配されてもよい。この希土類をドーピングさせた、あるいは共ドーピングさせたガラス状マトリックス、単結晶、有機染料、あるいはポリマーのナノ粒子は、例えばポリマー芯材に埋込まれてよい。ナノ粒子とそれを取巻くポリマー芯ランダムガラス状マトリックスの間の機械的、化学的あるいは熱的性質の不適合のために界面剥離がある場合は、ナノ粒子とランダムガラス状マトリックスポリマー芯材の間の界面性を強化するために、ナノ粒子上に相溶層が塗布されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
ここに挿入されこの明細書の一部をなす添付図は発明の態様を例示し、そして上に示した一般的な記述及び詳細な記述と共に発明の特長を説明するために供される。
【図１】図１は、ポリマー光導波路との物理的取付け方法の概略図である。
【図２】図２（ａ）は、ポリマー光導波路への物理的接続のための接着剤による結合の方法を示す側面から見た概略図である。図２（ｂ）は、物理的接続を行うＶ溝小組立体の前面図及び上面図である。
【図３】図３は、ミクロトームによる切断工程の機構の概略図である。
【図４】図４は、ポリマー光導波路チップ末端面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図２】
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【図３】
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【図１】
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【図４】
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【国際調査報告】
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