JP2002116336A - 光学的異方性光導波路の作製方法 - Google Patents
光学的異方性光導波路の作製方法Info
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- JP2002116336A JP2002116336A JP2000305612A JP2000305612A JP2002116336A JP 2002116336 A JP2002116336 A JP 2002116336A JP 2000305612 A JP2000305612 A JP 2000305612A JP 2000305612 A JP2000305612 A JP 2000305612A JP 2002116336 A JP2002116336 A JP 2002116336A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 集積された光学的異方性光導波路を容易に作
製することができる光学的異方性光導波路の作製方法を
提供する。 【解決手段】 増幅チタンサファイアレーザー１からの
光パルス（中心波長８００ｎｍ、パルス幅１２０ｆｓ、
繰り返し周波数１ｋＨｚ、ビーム直径約３ｍｍ（半値全
幅）を対物レンズ（ＮＡ０．１０）６を用いて、試料７
（石英ガラス）中（厚さ３ｍｍ）に集光した。入射エネ
ルギーおよび露光時間は濃度フィルタ（ＮＤフィルタ）
３、電磁シャッター２によって制御する。光路中に偏光
子４、半波長板５を設けることにより、任意の方向の直
線偏光により屈折率変化が誘起される。偏光角はｙ軸と
なす角で表す。石英ガラス７をハロゲンランプ８で側面
より照射し、光源の反対側に設置した長作動距離対物レ
ンズ９を用いてフィラメントの生成、および永続的屈折
率変化の誘起過程を観測した。
製することができる光学的異方性光導波路の作製方法を
提供する。 【解決手段】 増幅チタンサファイアレーザー１からの
光パルス（中心波長８００ｎｍ、パルス幅１２０ｆｓ、
繰り返し周波数１ｋＨｚ、ビーム直径約３ｍｍ（半値全
幅）を対物レンズ（ＮＡ０．１０）６を用いて、試料７
（石英ガラス）中（厚さ３ｍｍ）に集光した。入射エネ
ルギーおよび露光時間は濃度フィルタ（ＮＤフィルタ）
３、電磁シャッター２によって制御する。光路中に偏光
子４、半波長板５を設けることにより、任意の方向の直
線偏光により屈折率変化が誘起される。偏光角はｙ軸と
なす角で表す。石英ガラス７をハロゲンランプ８で側面
より照射し、光源の反対側に設置した長作動距離対物レ
ンズ９を用いてフィラメントの生成、および永続的屈折
率変化の誘起過程を観測した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光の集光照
射によって、材料内部に光学的異方性を有する屈折率変
化領域を製造する異方性光導波路の作製方法に関するも
のである。
射によって、材料内部に光学的異方性を有する屈折率変
化領域を製造する異方性光導波路の作製方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】高いピークパワーを有する超短光パルス
を様々なガラス内部に集光することにより、集光点近傍
に１０-2〜１０-3程度の永続的屈折率変化が誘起可能で
ある〔先行技術（１）；Ｋ．Ｍ．Ｄａｖｉｓ，Ｋ．Ｍｉ
ｕｒａ，Ｎ．Ｓｕｇｉｍｏｔｏ，ａｎｄ Ｈ．Ｈｉｒａ
ｏ，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．２１，１７２９（１９９
６）〕。また、レーザー光の集光スポットを走査するこ
とにより、３次元メモリーの形成〔先行技術（２）；
Ｅ．Ｎ．Ｇｌｅｚｅｒ，Ｍ．Ｍｉｌｏｓａｖｌｊｅｖｉ
ｃ，Ｌ．Ｈｕａｎｇ，Ｒ．Ｊ．Ｆｉｎｌａｙ，Ｔ．Ｈ．
Ｈｅｒ，Ｊ．Ｐ．Ｃａｌｌａｎ，ａｎｄ Ｅ．Ｍａｚｕ
ｒ，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．２１，２０２３（１９９６）、
導波路の形成〔先行技術（３）；Ｋ．Ｍｉｕｒａ，Ｊ．
Ｑｉｕ，Ｈ．Ｉｎｕｙｅ，Ｔ．Ｍｉｔｓｕｙｕ，ａｎｄ
Ｋ．Ｈｉｒａｏ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７
１，３３２９（１９９７）、先行技術（４）；Ｄ．Ｈｏ
ｍｏｅｌｌｅ，Ｗ．Ｗｉｅｌａｎｄｙ，ａｎｄ Ａ．
Ｌ．Ｇａｅｔａ，Ｅ．Ｆ．Ｂｏｒｒｅｌｌｉ，ａｎｄ
Ｃ．Ｓｍｉｔｈ，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．２４，１３１１
（１９９９）〕、および３次元微小回折光学素子の作製
〔先行技術（５）；Ｋ．Ｈｉｒａｏ，ａｎｄ Ｋ．Ｍｉ
ｕｒａ，Ｊｐｎ．Ｊ．Ｎｏｎ−Ｃｒｙｓｔ．Ｓｏｌｉｄ
ｓ２３９，９１（１９９８）、先行技術（６）；Ｈ．
Ｂ．Ｓｕｎ，Ｙ．Ｚｕ，Ｓ．Ｍａｔｓｕｏ，ａｎｄ
Ｈ．Ｍｉｓａｗａ，Ｏｐｔ．Ｒｅｖ．６，３９６（１９
９９）、先行技術（７）；Ｔ．Ｔｏｍａ，Ｙ．Ｆｕｒｕ
ｙａ，Ｗ．Ｗａｔａｎａｂｅ，Ｊ．Ｎｉｓｈｉｉ，Ｋ．
Ｈａｙａｓｈｉ，ａｎｄ Ｋ．Ｉｔｏｈ，Ｏｐｔ．Ｒｅ
ｖ．７，１４（２０００）、先行技術（８）；Ｌ．Ｓｕ
ｄｒｉｅ，Ｍ．Ｆｒａｎｃｏ，Ｂ．Ｐｒａｄｅ，ａｎｄ
Ａ．Ｍｙｓｙｒｏｗｉｃｚ，Ｏｐｔ．Ｃｏｍｍｕｎ．
１７１，２７９（１９９９）〕が提案されている。誘起
される永続的屈折率変化は、ガラス内部でのフィラメン
トの形成と深い関連がある〔先行技術（９）；Ｋａｚｕ
ｈｉｒｏ Ｙａｍａｄａ，Ｔａｄａｍａｓａ Ｔｏｍ
ａ，Ｗａｔａｒｕ Ｗａｔａｎａｂｅ，Ｊｕｎｊｉ Ｎ
ｉｓｈｉｉ，ａｎｄ Ｋａｚｕｙｏｓｈｉ Ｉｔｏｈ，
Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ ４０８８（２０００）（ｔｏ ｂ
ｅ ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ）〕。また、誘起された屈折率
変化には、複屈折性を持つことが報告されている〔上記
先行技術（４）、上記先行技術（８）及び上記先行技術
（９）〕。
を様々なガラス内部に集光することにより、集光点近傍
に１０-2〜１０-3程度の永続的屈折率変化が誘起可能で
ある〔先行技術（１）；Ｋ．Ｍ．Ｄａｖｉｓ，Ｋ．Ｍｉ
ｕｒａ，Ｎ．Ｓｕｇｉｍｏｔｏ，ａｎｄ Ｈ．Ｈｉｒａ
ｏ，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．２１，１７２９（１９９
６）〕。また、レーザー光の集光スポットを走査するこ
とにより、３次元メモリーの形成〔先行技術（２）；
Ｅ．Ｎ．Ｇｌｅｚｅｒ，Ｍ．Ｍｉｌｏｓａｖｌｊｅｖｉ
ｃ，Ｌ．Ｈｕａｎｇ，Ｒ．Ｊ．Ｆｉｎｌａｙ，Ｔ．Ｈ．
Ｈｅｒ，Ｊ．Ｐ．Ｃａｌｌａｎ，ａｎｄ Ｅ．Ｍａｚｕ
ｒ，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．２１，２０２３（１９９６）、
導波路の形成〔先行技術（３）；Ｋ．Ｍｉｕｒａ，Ｊ．
Ｑｉｕ，Ｈ．Ｉｎｕｙｅ，Ｔ．Ｍｉｔｓｕｙｕ，ａｎｄ
Ｋ．Ｈｉｒａｏ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７
１，３３２９（１９９７）、先行技術（４）；Ｄ．Ｈｏ
ｍｏｅｌｌｅ，Ｗ．Ｗｉｅｌａｎｄｙ，ａｎｄ Ａ．
Ｌ．Ｇａｅｔａ，Ｅ．Ｆ．Ｂｏｒｒｅｌｌｉ，ａｎｄ
Ｃ．Ｓｍｉｔｈ，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．２４，１３１１
（１９９９）〕、および３次元微小回折光学素子の作製
〔先行技術（５）；Ｋ．Ｈｉｒａｏ，ａｎｄ Ｋ．Ｍｉ
ｕｒａ，Ｊｐｎ．Ｊ．Ｎｏｎ−Ｃｒｙｓｔ．Ｓｏｌｉｄ
ｓ２３９，９１（１９９８）、先行技術（６）；Ｈ．
Ｂ．Ｓｕｎ，Ｙ．Ｚｕ，Ｓ．Ｍａｔｓｕｏ，ａｎｄ
Ｈ．Ｍｉｓａｗａ，Ｏｐｔ．Ｒｅｖ．６，３９６（１９
９９）、先行技術（７）；Ｔ．Ｔｏｍａ，Ｙ．Ｆｕｒｕ
ｙａ，Ｗ．Ｗａｔａｎａｂｅ，Ｊ．Ｎｉｓｈｉｉ，Ｋ．
Ｈａｙａｓｈｉ，ａｎｄ Ｋ．Ｉｔｏｈ，Ｏｐｔ．Ｒｅ
ｖ．７，１４（２０００）、先行技術（８）；Ｌ．Ｓｕ
ｄｒｉｅ，Ｍ．Ｆｒａｎｃｏ，Ｂ．Ｐｒａｄｅ，ａｎｄ
Ａ．Ｍｙｓｙｒｏｗｉｃｚ，Ｏｐｔ．Ｃｏｍｍｕｎ．
１７１，２７９（１９９９）〕が提案されている。誘起
される永続的屈折率変化は、ガラス内部でのフィラメン
トの形成と深い関連がある〔先行技術（９）；Ｋａｚｕ
ｈｉｒｏ Ｙａｍａｄａ，Ｔａｄａｍａｓａ Ｔｏｍ
ａ，Ｗａｔａｒｕ Ｗａｔａｎａｂｅ，Ｊｕｎｊｉ Ｎ
ｉｓｈｉｉ，ａｎｄ Ｋａｚｕｙｏｓｈｉ Ｉｔｏｈ，
Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ ４０８８（２０００）（ｔｏ ｂ
ｅ ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ）〕。また、誘起された屈折率
変化には、複屈折性を持つことが報告されている〔上記
先行技術（４）、上記先行技術（８）及び上記先行技術
（９）〕。
【０００３】ところで、光通信や光情報処理では、変
調、スイッチング等の光制御に電気−光制御や音波−光
制御が用いられており、更に、高速性をより上げるため
光−光制御が検討されている。その場合、光変調や光ス
イッチには光導波路が用いられる。すなわち、固体内部
に周囲よりも屈折率の高い領域を形成し、光を導波し、
途中で、変調、分波、合波、波長多重等が行われる。光
導波路材料としては、半導体材料が主に使用されている
が、石英系光導波路には、光ファイバーとの良好な整合
性や安定な材料であること等の優れた特性がある。
調、スイッチング等の光制御に電気−光制御や音波−光
制御が用いられており、更に、高速性をより上げるため
光−光制御が検討されている。その場合、光変調や光ス
イッチには光導波路が用いられる。すなわち、固体内部
に周囲よりも屈折率の高い領域を形成し、光を導波し、
途中で、変調、分波、合波、波長多重等が行われる。光
導波路材料としては、半導体材料が主に使用されている
が、石英系光導波路には、光ファイバーとの良好な整合
性や安定な材料であること等の優れた特性がある。
【０００４】上記したように、高いピークパワーを有す
る超短光パルスを石英ガラス材料内部に集光照射するこ
とにより、集光点近傍に永続的屈折変化が誘起される。
パルスレーザあるいはガラス材料を走査することで導波
路を作成する方法が知られている。例えば、特開平１１
−１６７０３６号公報、特開平１１−２３１１５１号公
報、ヨーロッパ特許０７９７１１２−Ａ１に開示されて
いる。
る超短光パルスを石英ガラス材料内部に集光照射するこ
とにより、集光点近傍に永続的屈折変化が誘起される。
パルスレーザあるいはガラス材料を走査することで導波
路を作成する方法が知られている。例えば、特開平１１
−１６７０３６号公報、特開平１１−２３１１５１号公
報、ヨーロッパ特許０７９７１１２−Ａ１に開示されて
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本願発明者等は、超短
光パルスレーザを石英ガラス内部に集光照射してフィラ
メントの生成機構を研究を重ねて、集積された光学的異
方性光導波路を得ることに成功した。
光パルスレーザを石英ガラス内部に集光照射してフィラ
メントの生成機構を研究を重ねて、集積された光学的異
方性光導波路を得ることに成功した。
【０００６】本発明は、上記状況に鑑みて、集積された
光学的異方性光導波路を容易に作製することができる光
学的異方性光導波路の作製方法を提供することを目的と
する。
光学的異方性光導波路を容易に作製することができる光
学的異方性光導波路の作製方法を提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕光学的異方性光導波路の作製方法において、直線
偏光の超短光パルスレーザを、ガラス材料内部に集光照
射し、屈折率を変化させた光学的異方性光導波路を形成
することを特徴とする。
成するために、 〔１〕光学的異方性光導波路の作製方法において、直線
偏光の超短光パルスレーザを、ガラス材料内部に集光照
射し、屈折率を変化させた光学的異方性光導波路を形成
することを特徴とする。
【０００８】〔２〕上記〔１〕記載の光学的異方性光導
波路の作製方法において、前記ガラス材料は石英ガラス
であり、レーザ光の中心波長はほぼ８００ｎｍ、パルス
幅はほぼ１２０ｆｓ、繰り返し周波数は１ｋＨｚ〜１Ｍ
Ｈｚ、入射エネルギーは１．０〜４．４μＪ／パルス、
照射時間は０．２５〜３０分、集光レンズＮＡは０．０
５〜０．３であることを特徴とする。
波路の作製方法において、前記ガラス材料は石英ガラス
であり、レーザ光の中心波長はほぼ８００ｎｍ、パルス
幅はほぼ１２０ｆｓ、繰り返し周波数は１ｋＨｚ〜１Ｍ
Ｈｚ、入射エネルギーは１．０〜４．４μＪ／パルス、
照射時間は０．２５〜３０分、集光レンズＮＡは０．０
５〜０．３であることを特徴とする。
【０００９】〔３〕上記〔１〕記載の光学的異方性光導
波路の作製方法において、前記屈折率を変化させるため
に、前記超短光パルスレーザの入射パルスの偏光角度を
制御することを特徴とする。
波路の作製方法において、前記屈折率を変化させるため
に、前記超短光パルスレーザの入射パルスの偏光角度を
制御することを特徴とする。
【００１０】〔４〕上記〔３〕記載の光学的異方性光導
波路の作製方法において、集光レンズＮＡは０．１０、
露光時間は５分、入射エネルギーは１．０μＪ／パルス
に設定することを特徴とする。
波路の作製方法において、集光レンズＮＡは０．１０、
露光時間は５分、入射エネルギーは１．０μＪ／パルス
に設定することを特徴とする。
【００１１】〔５〕上記〔１〕記載の光学的異方性光導
波路の作製方法において、前記屈折率を変化させるため
に、前記超短光パルスレーザの入射エネルギーを制御す
ることを特徴とする。
波路の作製方法において、前記屈折率を変化させるため
に、前記超短光パルスレーザの入射エネルギーを制御す
ることを特徴とする。
【００１２】〔６〕上記〔５〕記載の光学的異方性光導
波路の作製方法において、集光レンズＮＡは０．０５、
露光時間は２分に設定することを特徴とする。
波路の作製方法において、集光レンズＮＡは０．０５、
露光時間は２分に設定することを特徴とする。
【００１３】〔７〕上記〔１〕記載の光学的異方性光導
波路の作製方法において、前記屈折率を変化させるため
に、前記超短光パルスレーザの露光時間を制御すること
を特徴とする。
波路の作製方法において、前記屈折率を変化させるため
に、前記超短光パルスレーザの露光時間を制御すること
を特徴とする。
【００１４】〔８〕上記〔７〕記載の光学的異方性光導
波路の作製方法において、集光レンズＮＡは０．０５、
入射エネルギーは１．９μＪ／パルスに設定することを
特徴とする。
波路の作製方法において、集光レンズＮＡは０．０５、
入射エネルギーは１．９μＪ／パルスに設定することを
特徴とする。
【００１５】
〔９〕上記〔１〕記載の光学的異方性光導
波路の作製方法において、前記超短光パルスレーザの光
軸方向に試料又はレンズを走査することを特徴とする。
波路の作製方法において、前記超短光パルスレーザの光
軸方向に試料又はレンズを走査することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら詳細に説明する。
を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】図１は本発明にかかる光学的異方性光導波
路の作製システムの構成図である。
路の作製システムの構成図である。
【００１８】この図において、１は増幅チタンサファイ
アレーザ、２は電磁シャッター、３は濃度フィルタ（Ｎ
Ｄフィルタ）、４は偏光子、５はλ／２プレート（半波
長板）、６，９は対物レンズ、７は試料（石英ガラ
ス）、８はハロゲンランプ、１０はＣＣＤカメラであ
る。
アレーザ、２は電磁シャッター、３は濃度フィルタ（Ｎ
Ｄフィルタ）、４は偏光子、５はλ／２プレート（半波
長板）、６，９は対物レンズ、７は試料（石英ガラ
ス）、８はハロゲンランプ、１０はＣＣＤカメラであ
る。
【００１９】図１における増幅チタンサファイアレーザ
１からのレーザ光の中心波長はほぼ８００ｎｍ、パルス
幅はほぼ１２０ｆｓ、繰り返し周波数１ｋＨｚ（パワー
的問題で１ｋＨｚにしているが、１〜１００ＭＨｚ付近
であれば、製作の時間短縮ができるので望ましい）、入
射エネルギーは１．０〜４．４μＪ／パルス（ｐｕｌｓ
ｅ）、照射時間は０．２５〜３０分、集光レンズＮＡは
０．０５〜０．３である。この実験は入射エネルギー
１．０μＪ／パルス、照射時間５分、集光レンズＮＡは
０．１０で行った。
１からのレーザ光の中心波長はほぼ８００ｎｍ、パルス
幅はほぼ１２０ｆｓ、繰り返し周波数１ｋＨｚ（パワー
的問題で１ｋＨｚにしているが、１〜１００ＭＨｚ付近
であれば、製作の時間短縮ができるので望ましい）、入
射エネルギーは１．０〜４．４μＪ／パルス（ｐｕｌｓ
ｅ）、照射時間は０．２５〜３０分、集光レンズＮＡは
０．０５〜０．３である。この実験は入射エネルギー
１．０μＪ／パルス、照射時間５分、集光レンズＮＡは
０．１０で行った。
【００２０】ここで、レーザ光は直線偏光であり、入射
光の偏光の角度を変えるために半波長板５を用いる。照
射時間を５分としたのは、こんがりと変質させるためで
あり、強いエネルギーでは光学的異方性が発現しない。
時間短縮を行うには、パルスの繰り返し周波数を上げる
ことで対応できる。
光の偏光の角度を変えるために半波長板５を用いる。照
射時間を５分としたのは、こんがりと変質させるためで
あり、強いエネルギーでは光学的異方性が発現しない。
時間短縮を行うには、パルスの繰り返し周波数を上げる
ことで対応できる。
【００２１】また、ガラスは石英ガラスが望ましく、フ
ィラメントは長さ２００μｍ、直径１．７μｍである。
ィラメントは長さ２００μｍ、直径１．７μｍである。
【００２２】図１に示すように、増幅チタンサファイア
レーザ１からの超短光パルスを石英ガラス７中に集光す
ると、フィラメントが生成し、永続的屈折率変化が誘起
される。フィラメントとは、石英ガラス７内部での超短
光パルスの自己束縛現象が生じている部分を指し、この
部分からの散乱光を観測することができる。入射パルス
エネルギーが高い場合は、ほぼ同じ大きさを持った多数
のフィラメントが発生する。更に高いパルスエネルギー
を入射させた場合は、強い光学的損傷が生成される。つ
まり、入射パルスエネルギーを調整することにより、単
一のフィラメントを生成させ、単一の永続的屈折率変化
をガラス内部に誘起することができる。
レーザ１からの超短光パルスを石英ガラス７中に集光す
ると、フィラメントが生成し、永続的屈折率変化が誘起
される。フィラメントとは、石英ガラス７内部での超短
光パルスの自己束縛現象が生じている部分を指し、この
部分からの散乱光を観測することができる。入射パルス
エネルギーが高い場合は、ほぼ同じ大きさを持った多数
のフィラメントが発生する。更に高いパルスエネルギー
を入射させた場合は、強い光学的損傷が生成される。つ
まり、入射パルスエネルギーを調整することにより、単
一のフィラメントを生成させ、単一の永続的屈折率変化
をガラス内部に誘起することができる。
【００２３】誘起される屈折率変化の入射パルスの偏光
依存性を調べるために、図１に示される増幅チタンサフ
ァイアレーザー１からの光パルス〔中心波長８００ｎ
ｍ、パルス幅１２０ｆｓ、繰り返し周波数１ｋＨｚ、ビ
ーム直径約３ｍｍ（半値全幅）〕を対物レンズ（ＮＡ
０．１０）６を用いて、試料７（石英ガラス：厚さ３ｍ
ｍ）に集光した。入射エネルギーおよび露光時間は濃度
フィルタ（ＮＤ：Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）
３、電磁シャッター２によって制御する。
依存性を調べるために、図１に示される増幅チタンサフ
ァイアレーザー１からの光パルス〔中心波長８００ｎ
ｍ、パルス幅１２０ｆｓ、繰り返し周波数１ｋＨｚ、ビ
ーム直径約３ｍｍ（半値全幅）〕を対物レンズ（ＮＡ
０．１０）６を用いて、試料７（石英ガラス：厚さ３ｍ
ｍ）に集光した。入射エネルギーおよび露光時間は濃度
フィルタ（ＮＤ：Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）
３、電磁シャッター２によって制御する。
【００２４】光路中に偏光子４、半波長板５を設けるこ
とによって任意の方向の直線偏光により、屈折率変化が
誘起される。偏光角はｙ軸となす角で表す。そして、石
英ガラス７をハロゲンランプ８で側面より照射し、光源
の反対側に設置した長作動距離対物レンズ９を用いて、
フィラメントの生成および永続的屈折率変化の誘起過程
を観測した。
とによって任意の方向の直線偏光により、屈折率変化が
誘起される。偏光角はｙ軸となす角で表す。そして、石
英ガラス７をハロゲンランプ８で側面より照射し、光源
の反対側に設置した長作動距離対物レンズ９を用いて、
フィラメントの生成および永続的屈折率変化の誘起過程
を観測した。
【００２５】上記のようにシステムにより誘起された屈
折率変化の透過顕微鏡像を図２に示す。これは、入射光
を半波長板を用いて、偏光角を９０度ずつ変化させて作
製した光学的異方性光導波路の横方向からの光の透過を
測定したものである。
折率変化の透過顕微鏡像を図２に示す。これは、入射光
を半波長板を用いて、偏光角を９０度ずつ変化させて作
製した光学的異方性光導波路の横方向からの光の透過を
測定したものである。
【００２６】入射エネルギーは１．０μＪ／パルス、集
光レンズＮＡ（開口率）は０．１０、露光時間は５分間
である。誘起された屈折率変化部分は、長さ２００μ
ｍ、直径１．７μｍであった。
光レンズＮＡ（開口率）は０．１０、露光時間は５分間
である。誘起された屈折率変化部分は、長さ２００μ
ｍ、直径１．７μｍであった。
【００２７】ｘ軸方向から観測される屈折率変化による
像強度変化は、偏光角を大きくすると小さくなり９０度
のとき最小となった。９０度を越えてからは再び大きく
なり１８０度のとき最大となった。また、入射光パルス
の直線偏光を０から３６０度まで回転させた時、ｘ軸方
向から観測される屈折率変化は、偏光角が９０度、２７
０度の場合に最小となり、０度、１８０度、３６０度の
場合に最大となった。
像強度変化は、偏光角を大きくすると小さくなり９０度
のとき最小となった。９０度を越えてからは再び大きく
なり１８０度のとき最大となった。また、入射光パルス
の直線偏光を０から３６０度まで回転させた時、ｘ軸方
向から観測される屈折率変化は、偏光角が９０度、２７
０度の場合に最小となり、０度、１８０度、３６０度の
場合に最大となった。
【００２８】屈折率変化の測定結果は、図３に示すよう
に、シュリーレン光学系を用いた手法により測定を行
い、偏光角が０度の場合は５．８×１０-3、９０度の場
合は屈折率変化が測定限界近くであった。
に、シュリーレン光学系を用いた手法により測定を行
い、偏光角が０度の場合は５．８×１０-3、９０度の場
合は屈折率変化が測定限界近くであった。
【００２９】このように、この実施例によれば、超短光
パルスを石英ガラスに集光することによりフィラメント
を形成し、永続的屈折率変化を誘起した。永続的屈折率
変化は、入射パルスの偏光に依存することがわかった。
パルスを石英ガラスに集光することによりフィラメント
を形成し、永続的屈折率変化を誘起した。永続的屈折率
変化は、入射パルスの偏光に依存することがわかった。
【００３０】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。
る。
【００３１】図４は本発明の第２実施例を示す光学的異
方性光導波路の屈折率変化の入射エネルギー依存性の結
果を示す透過顕微鏡像を示す図であり、露光時間が一定
（２分）の条件下で、入射光強度（μＪ／パルス）を、
４．４、３．５、２．８、２．３、１．８と
変化させた場合、書き込まれた永続的屈折率変化の様子
を示している。なお、この実施例では、偏光方向はｙ
軸、集光レンズＮＡは０．０５に設定した。
方性光導波路の屈折率変化の入射エネルギー依存性の結
果を示す透過顕微鏡像を示す図であり、露光時間が一定
（２分）の条件下で、入射光強度（μＪ／パルス）を、
４．４、３．５、２．８、２．３、１．８と
変化させた場合、書き込まれた永続的屈折率変化の様子
を示している。なお、この実施例では、偏光方向はｙ
軸、集光レンズＮＡは０．０５に設定した。
【００３２】入射光強度光強度が２．３μＪ／パルスを
越える場合は複数のフィラメントが生じ、それ以外の光
強度では単一フィラメントが生成される。焦点位置は、
図４の右の外側にある。
越える場合は複数のフィラメントが生じ、それ以外の光
強度では単一フィラメントが生成される。焦点位置は、
図４の右の外側にある。
【００３３】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。
る。
【００３４】図５は本発明の第３実施例を示す光学的異
方性光導波路の屈折率変化の入射パルスの露光時間依存
性の結果を示す透過顕微鏡像を示す図であり、１パルス
当たりのエネルギーを一定（１．９μＪ／パルス，単一
フィラメント）の条件下で、露光時間（分）は、３
０、１５、８、４、２、１、０．５、
０．２５と変化させることにより書き込まれた屈折率変
化の様子を示す。
方性光導波路の屈折率変化の入射パルスの露光時間依存
性の結果を示す透過顕微鏡像を示す図であり、１パルス
当たりのエネルギーを一定（１．９μＪ／パルス，単一
フィラメント）の条件下で、露光時間（分）は、３
０、１５、８、４、２、１、０．５、
０．２５と変化させることにより書き込まれた屈折率変
化の様子を示す。
【００３５】永続的屈折率変化の残った部分の長さは最
大５００μｍ、直径は１．７μｍ（半値全幅）であっ
た。図５より、永続的屈折率変化部分は露光時間に依存
することが分かる。また、その屈折率変化はシュリーレ
ン法を用いて計算した。誘起された屈折率変化は１．０
×１０-2と推定された。
大５００μｍ、直径は１．７μｍ（半値全幅）であっ
た。図５より、永続的屈折率変化部分は露光時間に依存
することが分かる。また、その屈折率変化はシュリーレ
ン法を用いて計算した。誘起された屈折率変化は１．０
×１０-2と推定された。
【００３６】なお、この実施例では、偏光方向はｙ軸、
集光レンズＮＡは０．０５に設定した。
集光レンズＮＡは０．０５に設定した。
【００３７】また、本発明の光学的異方性光導波路の応
用例として、以下のようなものが挙げられる。
用例として、以下のようなものが挙げられる。
【００３８】（１）波長板 本発明によって作製された光学的異方性光導波路に、偏
光面が異なる二つの光を導くと、二つの光の間に速度差
が生じ、種々の波長板となる。
光面が異なる二つの光を導くと、二つの光の間に速度差
が生じ、種々の波長板となる。
【００３９】（２）偏波面保持ファイバー 本発明によって作製された光学的異方性光導波路は、入
射の偏光面が保持されるという性質がある。したがっ
て、縦方向の偏向を持つ光をこの導波路に導くと、導波
路の屈折率が周囲よりかなり大きいため、偏光面が維持
されて、光が導波された。一方、横方向の偏波面を持つ
光は、途中で散乱され導波されなかった。
射の偏光面が保持されるという性質がある。したがっ
て、縦方向の偏向を持つ光をこの導波路に導くと、導波
路の屈折率が周囲よりかなり大きいため、偏光面が維持
されて、光が導波された。一方、横方向の偏波面を持つ
光は、途中で散乱され導波されなかった。
【００４０】なお、偏光子としても構成することができ
る。
る。
【００４１】また、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、それらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、それらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００４２】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、容易に、集積された光学的異方性光導波路を作
製することができる。
よれば、容易に、集積された光学的異方性光導波路を作
製することができる。
【００４３】また、波長板及び偏波面保持ファイバー等
の光学的素子を得ることができる。
の光学的素子を得ることができる。
【図１】本発明にかかる光学的異方性光導波路の作製シ
ステムの構成図である。
ステムの構成図である。
【図２】本発明の実施例における光学的異方性光導波路
の誘起された屈折率変化の透過顕微鏡像を示す図であ
る。
の誘起された屈折率変化の透過顕微鏡像を示す図であ
る。
【図３】図２における光学的異方性光導波路のシュリー
レン光学系を用いた手法による測定結果を示す図であ
る。
レン光学系を用いた手法による測定結果を示す図であ
る。
【図４】本発明の第２実施例を示す光学的異方性光導波
路の屈折率変化の入射エネルギー依存性の結果を示す透
過顕微鏡像を示す図である。
路の屈折率変化の入射エネルギー依存性の結果を示す透
過顕微鏡像を示す図である。
【図５】本発明の第３実施例を示す光学的異方性光導波
路の屈折率変化の入射パルスの露光時間依存性の結果を
示す透過顕微鏡像を示す図である。
路の屈折率変化の入射パルスの露光時間依存性の結果を
示す透過顕微鏡像を示す図である。
１ 増幅チタンサファイアレーザ ２ 電磁シャッター ３ 濃度フィルタ（ＮＤフィルタ） ４ 偏光子 ５ λ／２プレート（半波長板） ６，９ 対物レンズ ７ 試料（石英ガラス） ８ ハロゲンランプ １０ ＣＣＤカメラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 歴 京都府京都市西京区樫原佃２−22 (72)発明者 山田 和宏 大阪府茨木市北春日丘４−２−16 ハッピ ーハイツＢ202 (72)発明者 西井 準治 兵庫県川西市花屋敷山手町６−５ Ｆターム(参考） 2H047 PA11 QA04 TA05 TA21 TA43 2H049 BA05 BA06 BA42 BB42 BC05 BC25
Claims (9)
- 【請求項１】 直線偏光の超短光パルスレーザを、ガラ
ス材料内部に集光照射し、屈折率を変化させた光学的異
方性光導波路を形成することを特徴とする光学的異方性
光導波路の作製方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の光学的異方性光導波路の
作製方法において、前記ガラス材料は石英ガラスであ
り、レーザ光の中心波長はほぼ８００ｎｍ、パルス幅は
ほぼ１２０ｆｓ、繰り返し周波数は１ｋＨｚ〜１ＭＨ
ｚ、入射エネルギーは１．０〜４．４μＪ／パルス、照
射時間は０．２５〜３０分、集光レンズＮＡは０．０５
〜０．３であることを特徴とする光学的異方性光導波路
の作製方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の光学的異方性光導波路の
作製方法において、前記屈折率を変化させるために、前
記超短光パルスレーザの入射パルスの偏光角度を制御す
ることを特徴とする光学的異方性光導波路の作製方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の光学的異方性光導波路の
作製方法において、集光レンズＮＡは０．１０、露光時
間は５分、入射エネルギーは１．０μＪ／パルスに設定
することを特徴とする光学的異方性光導波路の作製方
法。 - 【請求項５】 請求項１記載の光学的異方性光導波路の
作製方法において、前記屈折率を変化させるために、前
記超短光パルスレーザの入射エネルギーを制御すること
を特徴とする光学的異方性光導波路の作製方法。 - 【請求項６】 請求項５記載の光学的異方性光導波路の
作製方法において、集光レンズＮＡは０．０５、露光時
間は２分に設定することを特徴とする光学的異方性光導
波路の作製方法。 - 【請求項７】 請求項１記載の光学的異方性光導波路の
作製方法において、前記屈折率を変化させるために、前
記超短光パルスレーザの露光時間を制御することを特徴
とする光学的異方性光導波路の作製方法。 - 【請求項８】 請求項７記載の光学的異方性光導波路の
作製方法において、集光レンズＮＡは０．０５、入射エ
ネルギーは１．９μＪ／パルスに設定することを特徴と
する光学的異方性光導波路の作製方法。 - 【請求項９】 請求項１記載の光学的異方性光導波路の
作製方法において、前記超短光パルスレーザの光軸方向
に試料又はレンズを走査することを特徴とする光学的異
方性光導波路の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000305612A JP2002116336A (ja) | 2000-10-05 | 2000-10-05 | 光学的異方性光導波路の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000305612A JP2002116336A (ja) | 2000-10-05 | 2000-10-05 | 光学的異方性光導波路の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002116336A true JP2002116336A (ja) | 2002-04-19 |
Family
ID=18786437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000305612A Pending JP2002116336A (ja) | 2000-10-05 | 2000-10-05 | 光学的異方性光導波路の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002116336A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007086556A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Okamoto Glass Co Ltd | 異方性ガラスの製造方法、異方性ガラス及び、これを用いた偏光素子 |
| JP2007212805A (ja) * | 2006-02-10 | 2007-08-23 | Central Glass Co Ltd | 複屈折性の光学素子およびその製造方法 |
| JP2008122966A (ja) * | 2006-11-10 | 2008-05-29 | Gwangju Inst Of Science & Technology | 光ファイバー偏光変換器 |
| WO2012165445A1 (ja) * | 2011-06-02 | 2012-12-06 | 旭硝子株式会社 | 位相差板の製造方法および位相差板 |
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| KR20140096237A (ko) * | 2013-01-25 | 2014-08-05 | 가부시기가이샤 디스코 | 레이저 가공 방법 |
-
2000
- 2000-10-05 JP JP2000305612A patent/JP2002116336A/ja active Pending
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070416 |
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