(57)【要約】      （修正有）【課題】書込み光を光デバイスから出射できないような構造でもセルフアライン光導波路（ＳＯＬＮＥＴ）の形成を可能にする方法，および光デバイス活性部への発光ターゲットの形成をより簡便にする方法を提供する。【解決手段】活性部３を有する光デバイス１において，活性部３の端面の発光性ターゲット４を形成すべき箇所を疎水性又は親水性とし、発光性物質を含有する発光性ターゲット４の材料を疎水性又は親水性とすることで。発光性ターゲット４を活性部３の端面に選択的に形成する。活性部３の他の端面からの光を入射して、発光性ターゲット４を発光させて、活性部１に光ＳＯＬＮＥＴ７を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が疎水性であるような活性部を有する光デバイスにおいて，該活性部表面に疎水性の材料を選択的に配するプロセスを含むターゲットの形成方法。
【請求項２】
表面が親水性であるような活性部を有する光デバイスにおいて，該活性部表面に親水性の材料を選択的に配するプロセスを含むターゲットの形成方法。
【請求項３】
請求項１，２に記載のターゲットの形成方法において，ターゲットが発光性物質を含有する発光性ターゲットであることを特徴とするターゲットの形成方法。
【請求項４】
複数個の光デバイスを，請求項３に記載の発光性ターゲットから発生するルミネッセンスの照射により屈折率が増加する材料（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，該複数個の光デバイスのうち少なくとも１個の光デバイスが発光性ターゲットを具備し，該発光性ターゲットに書き込み光または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，該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。
【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，自己組織化光導波路（ＳＯＬＮＥＴ）の作製に用いるターゲットの形成方法とそのターゲットを用いた自己組織化光導波路の作製方法に係り，特に，表面が疎水性であるような活性部を有する光デバイスにおいて，活性部表面に疎水性の材料を選択的に配するプロセスを含むターゲットの形成方法，表面が親水性であるような活性部を有する光デバイスにおいて，活性部表面に親水性の材料を選択的に配するプロセスを含むターゲットの形成方法，ターゲットが発光性物質を含有する発光性ターゲットであることを特徴とするターゲットの形成方法，複数個の光デバイスを，発光性ターゲットからのルミネッセンスの照射により屈折率が増加する材料（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，光デバイスのうち少なくとも１個の光デバイスが発光性ターゲットを具備し，発光性ターゲットに書き込み光または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に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来のターゲットを利用したＳＯＬＮＥＴでは，光デバイス活性部へのターゲット形成を，光デバイス活性部からの出射光を利用して行っていた。しかしこの方法は，シリコン光導波路など，ターゲット形成用の光を出射させにくい光デバイスには適用が困難という問題があった。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  本発明の目的は，デバイス活性部の表面を疎水性または親水性とすることにより，ターゲット形成用の光を出射させにくい光デバイスにおいても活性部領域へのターゲットの選択的形成を可能にすることにある。また，この方法により形成したターゲットを用いてＳＯＬＮＥＴを形成することにより，ＳＯＬＮＥＴの適用範囲を広げることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  本発明に係るターゲットの形成方法は，表面が疎水性であるような活性部を有する光デバイスにおいて，活性部表面に疎水性の材料を選択的に配するプロセスを含むことを特徴とする。これにより，光デバイス活性部からの出射光なしで，活性部にターゲットを形成することができる。
【０００５】  本発明に係るもう一つのターゲットの形成方法は，表面が親水性であるような活性部を有する光デバイスにおいて，活性部表面に親水性の材料を選択的に配するプロセスを含むことを特徴とする。これにより，光デバイス活性部からの出射光なしで，活性部にターゲットを形成することができる。
【０００６】  本発明に係るもう一つのターゲットの形成方法は，ターゲットが発光性物質を含有する発光性ターゲットであることを特徴とする。これにより，光デバイス活性部からの出射光なしで，活性部に発光性ターゲットを形成することができる。
【０００７】  本発明に係るＳＯＬＮＥＴの作製方法は，複数個の光デバイスを，上記の発光性ターゲットから発生するルミネッセンスの照射により屈折率が増加する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，それらの光デバイスのうち少なくとも１個の光デバイスが発光性ターゲットを具備し，発光性ターゲットに書き込み光または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ことを特徴とする。これにより，ターゲット形成用の光を出射させにくい光デバイスにおいても活性部へのターゲットの形成が可能となり，ＳＯＬＮＥＴの適用範囲を広げることができる。
【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，発光性ターゲットを用いたＲｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ＳＯＬＮＥＴ（Ｒ−ＳＯＬＮＥＴ）ｗｉｔｈ  ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  ｔａｒｇｅｔの例である。光デバイス１と２が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。
【００１０】  ＰＲＩ材料は，書込み光が照射されると屈折率が増加するという特性を持つ。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結晶などがその例である。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。
【００１１】  これまで，ターゲットの形成方法として，つぎのようなプロセスが知られている。光導波路コア端面にターゲットを形成する場合，光導波路の端面に，コアを覆うように感光性の発光物質添加材料をディッピング法などでコーティングする。コアを通して光を照射し，コア部にある感光性の発光物質添加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，硬化部を残す。これが発光性ターゲットとなる。この方式の欠点は，硬化用の光をコアに伝搬させる必要があることである。シリコン導波路などでは，通常これは困難である．
【００１２】  本発明によるターゲットの形成方法の概念を図２に示す。コア８とクラッディング領域の表面状態に変化をつけ，コーティング材料をコアまたはクラッディング領域に選択的に配置するという方法である。
【００１３】  これを具体的に示したのが図３（ａ）および（ｂ）である。図３（ａ）の場合，コア部が疎水性，クラッディング部が親水性である。シリコンフォトニクスの光導波路では，コアが疎水性のＳｉ，クラッディング部が親水性のＳｉＯ２であるので，この例に相当する。ここに，例えば，疎水性アクリル樹脂，シロキサン，フッ素樹脂，有機／無機ハイブリッド材料などの疎水性材料を流動性のある状態でディッピングなどによりコーティングすると，疎水性材料は疎水性表面であるコア部に選択的に付着する。これを紫外線硬化，熱硬化などで硬化することにより，コア部に選択的にターゲットが形成できる。ここで，クマリンなどの発光性物質を含有させることにより，発光性ターゲットが形成できる。
【００１４】  図３（ｂ）の場合，コア部が親水性，クラッディング部が疎水性である。石英導波路コアを疎水性アクリル樹脂やシロキサンなどでクラッディングした場合に相当する。ここに，例えば，親水性アクリル樹脂などの親水性材料を流動性のある状態でコーティングすると，親水性表面であるコア部に選択的に付着する。これを紫外線硬化，熱硬化などで硬化することにより，コア部に選択的にターゲットが形成できる。ここで，クマリンなどの発光性物質を含有させることにより，発光性ターゲットが形成できる。
コアのみしかないデバイスの場合は，コアの表面状態を制御することにより，コーティング材料をコア領域に選択的に配置する。
【００１５】  上記の用なウエットプロセスのかわりに，Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ），Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＭＬＤ）などのドライプロセスを用いることもできる。パラフェニレンジアミンとテレフタルアルデヒドを原料分子として有機ＣＶＤを行うと，ポリアゾメチン膜が親水性表面に選択的に成長する［非特許文献１］。したがって，図３（ｂ）に示すようにコア表面が親水性の場合，コア領域にポリアゾメチンが選択成長する。ポリアゾメチン膜は，青色・紫外領域の光で励起すると，白緑色のルミネッセンスを発するため，発光性ターゲットとして使用できる。同様のポリアゾメチン膜は，ＭＬＤによっても成長可能である［非特許文献２，３］。
【非特許文献１】  Ｔ．Ｙｏｓｈｉｍｕｒａ，Ｎ．Ｔｅｒａｓａｗａ，Ｈ．Ｋａｚａｍａ，Ｙ．Ｎａｉｔｏ，Ｙ．Ｓｕｚｕｋｉ，ａｎｄ  Ｋ．Ａｓａｍａ，“Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍｓ  ｂｙ  ｔｈｅ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ，”  Ｔｈｉｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｆｉｌｍｓ  ４９７，１８２−１８４（２００６）．
【非特許文献２】  Ｔ．Ｙｏｓｈｉｍｕｒａ，Ｓ．Ｉｔｏ，Ｔ．Ｎａｋａｙａｍａ，ａｎｄ  Ｋ．Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ，“Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｍｏｌｅｃｕｌｅ−ｂｙ−ｍｏｌｅｃｕｌｅ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｗｉｒｅ  ｇｒｏｗｔｈ  ｂｙ  ｔｈｅ  ｃａｒｒｉｅｒ−ｇａｓ−ｔｙｐｅ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｔｈｅ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，”  Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．９１，０３３１０３−  １−３（２００７）．
【非特許文献３】  Ｔ．Ｙｏｓｈｉｍｕｒａ，Ｓ．Ｔａｔｓｕｕｒａ，Ｗ．Ｓｏｔｏｙａｍａ，Ａ．Ｍａｔｓｕｕｒａ，ａｎｄ  Ｔ．Ｈａｙａｎｏ，“Ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｉｒｅ  ａｎｄ  ｄｏｔ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｂｙ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ｏｎｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ  ｐｏｌｙｍｅｒ，”  Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６０，２６８−２７０（１９９２）．
【００１６】  これまで述べてきた例のバリエーションとして，リフトオフプロセスを適用することも可能である。図３（ａ）の場合を例にとる。親水性アクリル樹脂，ポリビニルアルコールなどの親水性材料をクラッディング領域の親水性表面に選択付着させた後，例えば有機ＥＬに用いられるｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ）ａｌｕｍｉｎｕｍ（Ａｌｑ３）のような発光性の膜を全体に真空蒸着する。クラッディング部の親水性材料を有機溶剤や水などにより除去すると，コア部に発光性ターゲットが選択的に形成される。
【００１７】  あるいは，図３（ａ）において，親水性アクリル樹脂，ポリビニルアルコールなどの親水性材料をクラッディング領域の親水性表面に選択付着させた後，ＳｉＯ２薄膜を全面に成長させ，さらに有機ＣＶＤまたはＭＬＤによりポリアゾメチンを全面に成長させる。最後に，クラッディング部の親水性材料を有機溶剤や水などにより除去すると，コア部にポリアゾメチンの発光性ターゲットが選択的に形成される。
【００１８】  あるいは，図３（ａ）において，有機ＣＶＤまたはＭＬＤによりポリアゾメチンをクラッディング領域の親水性表面に成長させた後，例えば有機ＥＬに用いられるＡｌｑ３のような発光性の膜を全体に成長させる。最後にポリアゾメチンを有機溶剤により除去すると，コア部に発光性ターゲットが選択的に形成される。
【００１９】  光デバイス１および２として，マルチモード光ファイバを用い，ＰＲＩ材料には感光性有機／無機ハイブリッド材料を用いる。一方の光ファイバから波長４４８ｎｍの光を出射させた結果，他方の光ファイバのコア端面に形成されたクマリン４８１ドープの蛍光体ターゲットが発光し，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た。
光デバイス１および２として，マルチモード光ファイバを用い，ＰＲＩ材料には感光性有機／無機ハイブリッド材料を用いる。両方の光ファイバのコア端面にクマリン４８１ドープの蛍光体ターゲットを形成し，それらに外部から波長４４８ｎｍの励起光を照射した結果，蛍光体ターゲットが発光し，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た。
【００２０】  図４は，応用形態の例を示す。６００ｎｍの位置ずれをもって対向させた幅３μｍの光導波路と幅６００ｎｍの光導波路とが，ＳＯＬＮＥＴによりセルフアライン結合する様子をＦｉｎｉｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ（ＦＤＴＤ）法を用いたシミュレーションにより再現したものである。左側の３−μｍ光導波路から書き込み光（波長：４００ｎｍ）を導入すると，右側の６００−ｎｍ光導波路先端にある発光性ターゲットが発光する。その結果，左右導波路間にセルフアライン光導波路が形成されていく。この結果，位置ずれがあっても６５％の結合効率が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】  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２】  本発明によるターゲットの形成方法の概念である。
【図３】  本発明によるターゲットの形成方法の原理図である。（ａ）コア部が疎水性，クラッディング部が親水性の場合。（ｂ）コア部が親水性，クラッディング部が疎水性の場合。
【図４】  ＦＤＴＤ法によりシミュレーションしたＳＯＬＮＥＴによるセルフアライン光結合形成の様子。
【符号の説明】  光デバイス  １，光デバイス  ２，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，ＳＯＬＮＥＴ  ７，コア  ８，クラッディング領域  ９，コーティング材料  １０，疎水性コア  １１，親水性クラッディング領域  １２，疎水性コーティング材料  １３，親水性コア  １４，疎水性クラッディング領域  １５，親水性コーティング材料  １６
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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