(57)【要約】      （修正有）【課題】自己組織化光導波路（ＳＯＬＮＥＴ）の光デバイスのずれに対するトレランスを広げ，書込み時間の経過にともなうＳＯＬＮＥＴ形状のくずれを抑制するＳＯＬＮＥＴ形成方法を提供する。【解決手段】活性部に発光性ターゲット４を設けた光デバイス２と書込み光を活性部から出射する光デバイス１を，異なる波長の光の照射により屈折率が増加する材料（多波長ＰＲＩ材料３）が中間領域の一部または全部を満たすように設置し，書込み光を光デバイス１から出射させてルミネッセンスを発生させることにより，光デバイス１，２間にセルフアラインのＳＯＬＮＥＴ７を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性部に発光性ターゲットを設けた光デバイスと書込み光を活性部から出射する光デバイスを，異なる波長の光の照射により屈折率が増加する材料（多波長ＰＲＩ材料）が中間領域の一部または全部を満たすように設置し，該書込み光を光デバイスから出射させてルミネッセンスを発生させることにより，光デバイス間にセルフアライン光導波路を形成することを特徴とする自己組織化光導波路の作製方法。
【請求項２】
活性部に発光性ターゲットを設けた複数個の光デバイスを，多波長ＰＲＩ材料が中間領域の一部または全部を満たすように設置し，該発光性ターゲットに励起光を照射してルミネッセンスを発生させることにより，複数の光デバイス間にセルフアライン光導波路を形成することを特徴とする自己組織化光導波路の作製方法。
【請求項３】
請求項１，２に記載の自己組織化光導波路の作製方法において，多波長ＰＲＩ材料に各波長の光を同時に照射したときの屈折率の増加量が，各波長の光を単独で照射したときの屈折率の増加量の和より大きいことを特徴とする自己組織化光導波路の作製方法。
【請求項４】
請求項１−３に記載の自己組織化光導波路の作製方法において，発光性ターゲットを活性部からの出射光を利用してセルフアライン的に形成することを特徴とする自己組織化光導波路の作製方法。
【請求項５】
請求項１−３に記載の自己組織化光導波路の作製方法において，活性部に設けた発光性ターゲットの一部または全部を，活性部の反対側の端面に配置した発光体で置き換えたことを特徴とする自己組織化光導波路の作製方法。
【請求項６】
請求項１−５に記載の自己組織化光導波路の作製方法において，光デバイスの活性部が光ファイバのコア部，光デバイス内の光導波路コア部，光デバイス内の発光部，光デバイス内の受光部から選ばれたものであることを特徴とする自己組織化光導波路の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は，２波長あるいは３波長以上の異なる波長の光の照射により屈折率が増加する材料（以下，多波長ＰＲＩ材料と呼ぶ）と発光物質を使用した自己組織化光導波路（ＳＯＬＮＥＴ）の作製方法に係り，特に，活性部に発光性ターゲットを設けた光デバイスと書込み光を活性部から出射する光デバイスを多波長ＰＲＩ材料が中間領域の一部または全部を満たすように設置し，書込み光を光デバイスから出射させてルミネッセンスを発生させることにより光デバイス間にセルフアライン光導波路を形成する方法，活性部に発光性ターゲットを設けた複数個の光デバイスを多波長ＰＲＩ材料が中間領域の一部または全部を満たすように設置し，該発光性ターゲットに励起光を照射してルミネッセンスを発生させることにより光デバイス間にセルフアライン光導波路を形成する方法，活性部に設けた発光性ターゲットの一部または全部を活性部の反対側の端面に配置した発光体で置き換えてセルフアライン光導波路を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の蛍光体ターゲットを利用したＳＯＬＮＥＴでは，セルフアライン光導波路を形成する際に，電子の１ステップ励起で屈折率が増加するＰＲＩ材料を使用していた．この場合，光デバイスのずれに対するトレランスが比較的狭い，書込み時間の経過とともにＳＯＬＮＥＴの形状がくずれやすい，などの問題があった。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  本発明の一つの目的は，蛍光体ターゲットを利用したＳＯＬＮＥＴにおいて，２波長あるいは３波長以上の異なる波長の光の照射による多ステップ励起で屈折率が増加する多波長ＰＲＩ材料を用いることにより，光デバイスのずれに対するトレランスを広げることにある。また，本発明の他の目的は，書込み時間の経過にともなうＳＯＬＮＥＴ形状のくずれを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  本発明に係るＳＯＬＮＥＴの作製方法は，活性部に発光性ターゲットを設けた光デバイスと書込み光を活性部から出射する光デバイスを，多波長ＰＲＩ材料が中間領域の一部または全部を満たすように設置し，書込み光を光デバイスから出射させてルミネッセンスを発生させることにより，光デバイス間にセルフアライン光導波路を形成することを特徴とする。これにより，光デバイスのずれに対するトレランスを広げ，書込み時間の経過にともなうＳＯＬＮＥＴ形状のくずれを抑制することができる。
【０００５】  本発明に係るもう一つのＳＯＬＮＥＴの作製方法は，活性部に発光性ターゲットを設けた複数個の光デバイスを，多波長ＰＲＩ材料が中間領域の一部または全部を満たすように設置し，該発光性ターゲットに励起光を照射してルミネッセンスを発生させることにより，複数の光デバイス間にセルフアライン光導波路を形成することを特徴とする。これにより，光デバイスのずれに対するトレランスを広げ，書込み時間の経過にともなうＳＯＬＮＥＴ形状のくずれを抑制することができる。
【０００６】  本発明に係るもう一つのＳＯＬＮＥＴの作製方法は，発光性ターゲットを活性部からの出射光を利用してセルフアライン的に形成することを特徴とする。これにより，活性部への発光ターゲットの形成を簡便にすることができる。
【０００７】  本発明に係るもう一つのＳＯＬＮＥＴの作製方法は，活性部に設けた発光性ターゲットの一部または全部を，活性部の反対側の端面に配置した発光体で置き換えたことを特徴とする。これにより，活性部への発光ターゲットの形成を省略することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】  以下に，本実施の形態を，図面を参照して説明する。各図において，同一の符号をふされたものは同様の要素を示しており，重複した説明は省略される。以下の記載は本発明が適用可能な実施形態を説明するものであって，本発明の範囲がこの記載に限定されるものではない。説明の明確化のため，以下の記載は，適宜，省略および簡略化がなされている。また，当業者であれば，以下の実施形態の各要素を，本発明の範囲において容易に変更，追加，変換することが可能であろう。
【０００９】  図１は，多波長吸収による多波長ＰＲＩ材料の感光メカニズムである。この感光メカニズムはＩＢＭからの論文（非特許文献１）に詳述されている。多波長吸収特性をもつ増感分子がポリマやモノマからなるホスト材料に添加されている。増感分子が３−レベル２波長吸収特性を持つ場合は，電子が波長λ１の光で励起状態（１）まで励起され，さらに波長λ２の光で励起状態（２）まで励起される。これによりポリマやモノマの化学反応が誘起され，ホスト材料の屈折率が上昇する。増感分子が４−レベル２波長吸収特性を持つ場合は，電子が波長λ１の光でシングレットのＳｎまで励起され，項間交差によりトリプレット状態Ｔ０に移る。これが波長λ２の光でＴｎまで励起され，ポリマやモノマの化学反応が誘起され，ホスト材料の屈折率が上昇する。２波長ＰＲＩ材料中に配置した２つのデバイスから２波長を導入してＳＯＬＮＥＴを形成する方法については，（特許文献１）に記載されている。
【００１０】
【非特許文献１】Ｃ．Ｂｒａｕｃｈｌｅ，Ｕ．Ｐ．Ｗｉｌｄ，Ｄ．Ｍ．Ｂｕｒｌａｎｄ，Ｇ．Ｃ．Ｂｊｏｒｋｕｎｄ，ａｎｄ  Ｄ．Ｃ．Ａｌｖａｒｅｓ，“Ａ  Ｎｅｗ  Ｃｌａｓｓ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｆｏｒ  Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ  ｉｎ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ，”ＩＢＭ  Ｊ．Ｒｅｓ．Ｄｅｖｅｌｏｐ．ＶＯＬ．２６（２），２１７−２２７（１９８２）．
【００１１】
【特許文献１】Ｔ．Ｙｏｓｈｉｍｕｒａ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ｓｙｓｔｅｍ，ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｕｐｌｅｒ  ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ  ｔｈｅ  ｓａｍｅ，ｏｐｔｉｃａｌ  ｎｅｔｗｏｒｋ  ａｎｄ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｂｏａｒｄ，”Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  ６  ０８１  ６３２，Ｊｕｎｅ  ２７，２０００．
【００１２】  図２は，本発明による多波長ＰＲＩ材料と発光性ターゲットを用いたＲｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ＳＯＬＮＥＴ（Ｒ−ＳＯＬＮＥＴ）ｗｉｔｈ  ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  ｔａｒｇｅｔの原理図である。２つの光デバイス１と２が多波長ＰＲＩ材料３を挟むような形で対峙している。一方の光デバイスの活性部には，発光性ターゲット４が配置されている。光デバイスの例としては，光ファイバ，光導波路，光変調器，光スイッチ，可変波長フィルタ，レーザダイオード（ＬＤ），面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ），フォトディテクタ（ＰＤ）などが挙げられる。ここで，図２では，導波路コアや発光部に相当する光デバイスの活性部のみを図示した．光デバイスのその他の部分は省略してある。活性部は，光ファイバ・光導波路・光変調器・光スイッチ・可変波長フィルタの場合は端面の導波路コア部に，ＬＤ・ＶＣＳＥＬの場合は発光部に，また，ＰＤの場合は受光部に対応する。
【００１３】  多波長ＰＲＩ材料は，異なる波長の光が照射されると屈折率が増加するという特性を持つ。多波長吸収物質を含んだフォトポリマ，光硬化性樹脂，感光性ガラス，フォトリフラクティブ材料などがその例である。波長λ１の書込み光５を光デバイス１からＰＲＩ材料に入射させると，発光性ターゲットがそれを吸収し波長λ２のルミネッセンス６を発生する．書込み光とルミネッセンスが重なる領域で多波長ＰＲＩ材料の屈折率がより大きく増加し，セルフフォーカスが生じる。最終的に光デバイスをつなぐＳＯＬＮＥＴ７のセルフアライン光導波路が形成される，光デバイス間にある程度の位置ずれ，角度ずれ，モードサイズの差異があっても許容されるため，光はんだの機能が実現できる。
【００１４】  従来のＰＲＩ材料を用いた場合，光照射による屈折率変化Δｎはほぼ（ａＩＷ＋ｂＩＬ）に比例して増加する。ここで，ＩＷは書込み光の強度，ＩＬはルミネッセンスの強度，ａおよびｂは感度を表す係数である。一方，多波長ＰＲＩ材料を用いた場合は，光照射による屈折率変化Δｎはほぼ（ＩＷ×ＩＬ）に比例して増加する。このため，多波長ＰＲＩ材料の使用は，位置ずれトレランスの拡大とオーバ露光によるＳＯＬＮＥＴ形状の崩れの抑制に有効であると期待できる．
【００１５】  ここで，書込み光やルミネッセンスはある程度の波長範囲に広がったスペクトルを示すのが一般的であるので，波長λ１，λ２という表現は，「λ１，λ２を含むその前後の波長」という意味である。以下，本特許明細では同様である。また，図２の例では，２デバイス間の結合について示したが，３つ以上のデバイス間の結合も可能である。
【００１６】  多波長ＰＲＩ材料の効果のシミュレーション結果を図３に示す。シミュレーションは，１６ｘ１６μｍ２の計算領域で，Ｆｉｎｉｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ（ＦＤＴＤ）法により行った。左側に，コア幅６００ｎｍの２本の光導波路が，４μｍの間隔をおいて形成されている。コア，クラッドの屈折率は，それぞれ１．８，１．０である。右端には，幅６００ｎｍの２つの蛍光ターゲットが４μｍの間隔をおいて形成されている。ＰＲＩ材料の屈折率は，光照射により１．５から１．７まで上昇する。左側の光導波路から波長４００ｎｍの書込み光を入射させ，右端のターゲットから波長５００ｎｍのルミネッセンスが生じるとした。光導波路とターゲットの位置ずれが６００ｎｍのとき，（ａ）に示すように，１波長ＰＲＩ材料，２波長ＰＲＩ材料いずれの場合もＲ−ＳＯＬＮＥＴのセルフアライン光導波路が形成されている．ただし，１波長ＰＲＩ材料では，導波路幅の広がりが見られ，書き込み時間とともに急激に広がっている。このようなＳＯＬＮＥＴ形状のくずれは光導波路と蛍光ターゲットとの光結合効率の低下を招き，好ましくない。２波長ＰＲＩ材料では，ＳＯＬＮＥＴの幅の広がりが抑制され，形状のくずれも抑制されている。光導波路とターゲットの位置ずれが９００ｎｍのとき，（ｂ）に示すように，セルフアライン光導波路は，１波長ＰＲＩ材料では形成されないが，２波長ＰＲＩ材料では形成される。以上のように，２波長ＰＲＩ材料を用いることにより，位置ずれトレランスの拡大とＳＯＬＮＥＴ形状のくずれの抑制が可能なことがわかる。
【００１７】  図４は，本発明によるＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ  ＳＯＬＮＥＴ（ＬＡ−ＳＯＬＮＥＴ）の原理図である。図２のＳＯＬＮＥＴ  ｗｉｔｈ  ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  ｔａｒｇｅｔにおいて，すべての光デバイスの活性部に発光性ターゲットを配置したものである。これらの発光性ターゲット４ａおよび４ｂに，それぞれ，励起光８ａおよび８ｂを照射し，異なる波長λ１，λ２のルミネッセンス６ａ，６ｂを発生させ，ＳＯＬＮＥＴのセルフアライン光導波路が形成される。このとき，励起光の波長は，同一でもよいし，異なっていてもよい。励起光は，発光性ターゲットに局所的に照射することが望ましいが，全体に照射することも可能である。
【００１８】  ホスト材料としては，例えば，日産化学工業製の有機／無機ゾルゲル材料ＳＵＮＣＯＮＮＥＣＴ，Ｎｏｒｌａｎｄ社製の光学接着剤ＮＯＡシリーズ，シアノアクリレートポリマ，ポリメチルメタクリレート，アクリル系ポリマ，エポキシ系ポリマ，これらの混合物，その他各種の感光性材料を用いることができる。４−レベル２波長吸収材料としては，例えば，ｂｉａｃｅｔｙｌ，ｃａｍｐｈｏｒｑｕｉｎｏｎｅ，ｂｅｎｚｉｌなどのα−ｄｉｋｅｔｏｎｅｓ，ｐｒｏｔｏｐｏｒｐｈｙｒｉｎなどのポルフィリン系材料，キサンテン系色素，アクリジン系色素，ｂｅｎｚｏｐｈｅｎｏｎｅ，ｃａｒｂａｚｏｌｅなどを用いることができる．ｂｉａｃｅｔｙｌをＳＵＮＣＯＮＮＥＣＴやシアノアクリレートポリマに溶解させて作製した多波長ＰＲＩ材料では，［非特許文献１］で報告されている通り，λ１およびλ２として使用できる波長範囲は，２００−５００ｎｍ，６００−１１００ｎｍである．したがって，λ１（またはλ２）として，４０５ｎｍレーザ，４４８ｎｍ，４８８ｎｍレーザなどが，また，λ２（またはλ１）として，波長６００ｎｍ−１１００ｎｍ領域のルミネッセンスが使用できる。発光性ターゲットに用いる発光材料としては，例えば，紫外−青色領域の光を吸収して赤−近赤外領域の光を発するＤＣＭ，Ｐｙｒｉｄｉｎｅ  １，Ｓｔｙｒｙｌ  ７などのレーザ色素が候補となる。
【００１９】  上記の多波長ＰＲＩ材料を用いたＲ−ＳＯＬＮＥＴにおいて，発光性ターゲットは，通常，光デバイス作製プロセスの一環として，フォトリソグラフィーを用いて光デバイス活性部に選択的に形成することができる。本発明では，さらに簡便な作製プロセスを提供する。
【００２０】  図５は発光性ターゲット作製プロセスの例である。光導波路をもつ光デバイス１０の端面に，コア１１を覆うように発光物質を添加した感光性材料１２をディッピング法などでコーティングする。光１３を照射し，コア部にある発光物質を添加した感光性材料を選択的に硬化させる。有機溶剤などにより未露光部分を除去し，硬化部１４を残す．これが発光性ターゲット１５となる．上記のようなプロセスは，導波路コアを通した光のかわりに，発光デバイスからの発光そのものを用いて実行することもできる。発光性材料を添加する感光性材料としては，例えば，ＳＵＮＣＯＮＮＥＣＴ，Ｎｏｒｌａｎｄ社製の光学接着剤ＮＯＡシリーズ，シアノアクリレートポリマ，ポリメチルメタクリレート，アクリル系ポリマ，エポキシ系ポリマ，これらの混合物などが使用可能である。
【００２１】  以下，多波長ＰＲＩ材料を用いたＲ−ＳＯＬＮＥＴの作製プロセス例を述べる。光デバイス１および２として光ファイバを用いる。２波長ＰＲＩ材料にはｂｉａｃｅｔｙｌを添加したＳＵＮＣＯＮＮＥＣＴを用いる。また，発光性ターゲットとして，Ｐｙｒｉｄｉｎｅ  １を添加したターゲットを用いる。ターゲットを具備した光ファイバともう一方の光ファイバを対向させて２波長ＰＲＩ材料中に配置する。後者から波長４４８ｎｍの光を出射させると，発光ターゲットから赤色のルミネッセンスが生じ，両光ファイバのコアを結ぶＳＯＬＮＥＴのセルフアライン光導波路が形成される。
【００２２】  他の例として，光デバイス１および２として光導波路を用いる。２波長ＰＲＩ材料にはｂｅｎｚｉｌを添加したＳＵＮＣＯＮＮＥＣＴを用いる。また，発光性ターゲットとして，Ｓｔｙｒｙｌ  ７を添加したターゲットを用いる。ターゲットを具備した光導波路ともう一方の光導波路を対向させて２波長ＰＲＩ材料中に配置し，後者から波長４０５ｎｍの光を出射させる。発光ターゲットから赤色のルミネッセンスが生じ，両光導波路のコアを結ぶＳＯＬＮＥＴのセルフアライン光導波路が形成される。
【００２３】  さらに他の例として，光デバイス１および２として，光変調器とＬＤを用いる。光変調器にはＣｏｕｍａｒｉｎ  ４８１を添加したターゲットを，ＬＤにはＳｔｙｒｙｌ  ７を添加したターゲットを形成する。光変調器とＬＤを対向させて，ｂｉａｃｅｔｙｌ添加ＳＵＮＣＯＮＮＥＣＴの２波長ＰＲＩ材料中に配置し，光変調器の発光性ターゲットに４０５ｎｍの光を，ＬＤの発光性ターゲットに５３２ｎｍの光を照射する．その結果，光変調器の発光性ターゲットからの青色光とＬＤの発光性ターゲットからの赤色光により，光変調器とＬＤを結ぶＳＯＬＮＥＴのセルフアライン光導波路が形成される。
【００２４】  ＳＯＬＮＥＴを固定化するためには，ＳＯＬＮＥＴコア周辺のＰＲＩ材料を有機溶剤などで除去する。ＳＯＬＮＥＴコアの硬化が不十分な場合は，ポストベークや露光により，硬化を進める。さらにＳＯＬＮＥＴコアをクラッド材料で覆うこともできる。
【００２５】  ＰＲＩ材料の母体として，ＳＵＮＣＯＮＮＥＣＴのかわりにＮＯＲＬＡＮＤ社の光学接着剤ＮＯＡ８１とＮＯＡ６５を重量比２：１で混合した材料を用いた場合は，そのまま全面露光，ベーキングなどによりＳＯＬＮＥＴを固定化できる。場合によっては，ＳＯＬＮＥＴコア周辺のＰＲＩ材料を有機溶剤などで除去する。ＳＯＬＮＥＴコアの硬化が不十分な場合は，ポストベークや露光により，硬化を進める。さらにＳＯＬＮＥＴコアをクラッド材料で覆うこともできる。
【００２６】  図６は，光デバイス活性部の発光性ターゲットのかわりに，コア反対側に発光体９を置いて代用させた例である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】  多波長吸収による多波長ＰＲＩ材料の感光メカニズムである。
【図２】  本発明による多波長ＰＲＩ材料と発光性ターゲットを用いたＲｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ＳＯＬＮＥＴ（Ｒ−ＳＯＬＮＥＴ）ｗｉｔｈ  ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  ｔａｒｇｅｔの原理図である。
【図３】  多波長ＰＲＩ材料の効果のシミュレーション結果である。
【図４】  本発明によるＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ  ＳＯＬＮＥＴ（ＬＡ−ＳＯＬＮＥＴ）の原理図である。
【図５】  本発明による，発光性ターゲット作製プロセスの例である。
【図６】  本発明による，発光性ターゲットのかわりに，コア反対側に発光体を置いて代用させた例である。
【符号の説明】  光デバイス１，光デバイス２，２波長ＰＲＩ材料３，発光性ターゲット４，書込み光５，ルミネッセンス６，ＳＯＬＮＥＴ７，励起光８ａ８ｂ，発光体９，光デバイス１０，コア１１，発光物質を添加した感光性材料１２，光１３，硬化部１４，発光性ターゲット１５
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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