JP2002311277A - Production method for glass waveguide - Google Patents

Production method for glass waveguide

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JP2002311277A
JP2002311277A JP2001118611A JP2001118611A JP2002311277A JP 2002311277 A JP2002311277 A JP 2002311277A JP 2001118611 A JP2001118611 A JP 2001118611A JP 2001118611 A JP2001118611 A JP 2001118611A JP 2002311277 A JP2002311277 A JP 2002311277A
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JP
Japan
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glass plate
refractive index
laser pulse
transparent glass
waveguide
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JP2001118611A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuyuki Imoto
克之 井本
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method for a glass waveguide, by which the glass waveguide having low-loss stable characteristics can be provided. SOLUTION: The light propagating part of a high refraction factor is formed by converging a femto-sec laser pulse 2 at a position almost in the 1/2 thickness of a transparent glass pane 1. Since the light propagating parts 5 of the high refraction factor are continuously formed inside the transparent glass pane 1 by relatively moving this transparent glass pane 1 and the focal point of the femto-see laser pulse 2, even when thermal distortion caused by laser radiation is remained in the transparent glass pane 1, since the waveguide has an almost symmetric structure, polarization dependency hardly occurs.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス導波路の製
造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a glass waveguide.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガラス板の表面、あるいはガラス板の内
部に、フェムト秒レーザパルスビームを集光させて照射
させることにより、その照射された微小領域の屈折率を
高め、その高屈折率領域をガラス板のX、Y、あるいは
Z方向に連続的に形成することによって、光の伝搬する
導波路を実現する方法が提案されている。
2. Description of the Related Art By condensing and irradiating a femtosecond laser pulse beam on the surface of a glass plate or inside the glass plate, the refractive index of the irradiated minute region is increased, and the high refractive index region is formed. A method of realizing a waveguide through which light propagates by continuously forming a glass plate in the X, Y, or Z directions has been proposed.

【0003】図8(a)は合成石英ガラス中に導波路を
形成した場合の断面図、図8(b)はフッ化物ガラス中
に導波路を形成した場合の断面図、図8(c)は光学ガ
ラス中に導波路を形成した場合の断面図である。
FIG. 8A is a cross-sectional view when a waveguide is formed in synthetic quartz glass, FIG. 8B is a cross-sectional view when a waveguide is formed in fluoride glass, and FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view when a waveguide is formed in optical glass.

【0004】図8(a)〜(b)よりガラスの種類によ
り導波路20a〜20cの太さが変わるのが分かる。
FIGS. 8A and 8B show that the thickness of the waveguides 20a to 20c changes depending on the type of glass.

【0005】図9(a)はレーザビームを試料の表面に
平行移動させて照射した場合の断面図を示し、図9
(b)はレーザビームを試料の表面に垂直に移動させな
がら試料の表面に沿って移動させて照射した場合の断面
図である。
FIG. 9A is a cross-sectional view showing a case where a laser beam is moved in parallel to the surface of a sample and irradiated.
(B) is a cross-sectional view when the laser beam is moved along the surface of the sample while being moved perpendicularly to the surface of the sample and irradiated.

【0006】図9(a)、(b)よりレーザビームの焦
点の移動に応じて導波路21a、21bが形成されるこ
とが分かる。すなわち、レーザビームを試料の表面に沿
って平行に移動させる場合には直線状の導波路21aが
形成され(図9(a))、レーザビームを試料の表面に
垂直に移動させながら試料の表面に沿って移動させ流場
合には波状の導波路21bが形成される(図9
(b))。
FIGS. 9A and 9B show that the waveguides 21a and 21b are formed according to the movement of the focal point of the laser beam. That is, when the laser beam is moved in parallel along the surface of the sample, a linear waveguide 21a is formed (FIG. 9A), and the surface of the sample is moved while moving the laser beam perpendicularly to the surface of the sample. In the case of moving along the flow path, a wavy waveguide 21b is formed.
(B)).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た導波路の形成方法は、まだ原理的方法が確認された段
階のものであり、導波路として実用化していくためには
幾多の問題があり、未だにその見通しが得られていない
状況にある。すなわち、 (1)非常に短いパルス幅(数十フェムト秒(fs)〜
数百fs)の間に大出力(数億W〜数十億W)のレーザ
光がガラス板に照射されるので、ガラス板中にわずかの
熱的歪みが残り、この歪みが偏波依存性のある導波路構
造を形成してしまう。 (2)導波路構造が非対称のため、温度変化に対して光
伝搬特性が変動しやすい。(3)低損失特性が実現され
ていない。という問題があった。
However, the above-described method of forming a waveguide is a stage at which the principle method has been confirmed, and there are a number of problems for practical use as a waveguide. The prospect is not yet available. (1) Very short pulse width (several tens of femtoseconds (fs)
Since a laser beam having a large output (hundreds of billions to several billions of watts) is irradiated to the glass plate during several hundred fs), a slight thermal distortion remains in the glass plate, and this distortion is dependent on the polarization. A waveguide structure with a defect is formed. (2) Since the waveguide structure is asymmetric, the light propagation characteristics tend to fluctuate with temperature changes. (3) Low loss characteristics are not realized. There was a problem.

【0008】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、低損失で安定した特性を有するガラス導波路が得ら
れるガラス導波路の製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a method of manufacturing a glass waveguide capable of obtaining a glass waveguide having low loss and stable characteristics.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明ガラス導波路の製造方法は、透明ガラス板内の
略1/2の厚さの位置にフェムト秒レーザパルスビーム
を集光させると共に、フェムト秒レーザパルスビームの
焦点と透明ガラス板とを透明ガラス板の面方向に沿って
相対移動させて高屈折率の光伝搬層を連続的に形成する
ものである。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a glass waveguide according to the present invention is to focus a femtosecond laser pulse beam on a transparent glass plate at a position having a thickness of about 1/2. At the same time, the focal point of the femtosecond laser pulse beam and the transparent glass plate are relatively moved along the surface direction of the transparent glass plate to continuously form a light transmission layer having a high refractive index.

【0010】上記構成に加え本発明のガラス導波路の製
造方法は、フェムト秒レーザパルスビームの波長を20
0nm〜2400nmとし、パルス幅を数十フェムト秒
〜数百フェムト秒とし、繰り返し数を数十Hz〜数百H
zとし、平均出力を10mW〜数百mWとし、集光スポ
ット径を数μm〜数十μmとするのが好ましい。
In addition to the above configuration, the method of manufacturing a glass waveguide according to the present invention further comprises:
0 nm to 2400 nm, the pulse width is several tens femtoseconds to several hundred femtoseconds, and the number of repetitions is several tens Hz to several hundreds H.
z, the average output is preferably 10 mW to several hundred mW, and the focused spot diameter is preferably several μm to several tens μm.

【0011】上記構成に加え本発明のガラス導波路の製
造方法は、透明ガラス板として、極低水酸基の石英ガラ
ス、熱膨張係数が略ゼロのアサーマルガラス、あるいは
石英ガラスやアサーマルガラスに高融点の屈折率制御用
ドーパントを少なくとも一種類含んだものを用いるのが
好ましい。
In addition to the above structure, the method for manufacturing a glass waveguide of the present invention is characterized in that, as the transparent glass plate, quartz glass having an extremely low hydroxyl group, athermal glass having a thermal expansion coefficient of substantially zero, or quartz glass or athermal glass having a high melting point is used. It is preferable to use one containing at least one kind of dopant for controlling the refractive index.

【0012】上記構成に加え本発明のガラス導波路の製
造方法は、透明ガラス板内の高屈折率の光伝搬層の形状
が、所望の厚さ及び幅を有し、少なくとも直線、曲線及
び両方を含むパターン、方向性結合器型パターン、Y分
岐型パターンを含むようにフェムト秒レーザパルスビー
ムを照射するのが好ましい。
In addition to the above structure, the method of manufacturing a glass waveguide according to the present invention is characterized in that the shape of the high-refractive-index light propagation layer in the transparent glass plate has a desired thickness and width, at least a straight line, a curve, and both. It is preferable to irradiate a femtosecond laser pulse beam so as to include a pattern including a directional coupler type pattern and a Y-branch type pattern.

【0013】上記構成に加え本発明のガラス導波路の製
造方法は、透明ガラス板の全体か、あるいはフェムト秒
レーザパルスビームの照射部の外周に、予めFやB等の
屈折率を低下させるドーパントを含有させてフェムト秒
レーザパルスビームを照射するのが好ましい。
In addition to the above structure, the method for manufacturing a glass waveguide according to the present invention is characterized in that a dopant for lowering the refractive index such as F or B is previously provided on the entire transparent glass plate or on the outer periphery of the irradiation part of the femtosecond laser pulse beam. And it is preferable to irradiate with a femtosecond laser pulse beam.

【0014】上記構成に加え本発明のガラス導波路の製
造方法は、高屈折率の光伝搬層の屈折率を、フェムト秒
レーザパルスビームのパルス幅と平均出力とを調節する
ことによって制御するのが好ましい。
In addition to the above configuration, the method of manufacturing a glass waveguide according to the present invention controls the refractive index of the high-refractive-index light propagation layer by adjusting the pulse width and average output of a femtosecond laser pulse beam. Is preferred.

【0015】上記構成に加え本発明のガラス導波路の製
造方法は、高屈折率の光伝搬層の途中に、屈折率の異な
る異屈折率領域を少なくとも一つ形成するのが好まし
い。
In addition to the above configuration, in the method of manufacturing a glass waveguide of the present invention, it is preferable to form at least one different refractive index region having a different refractive index in the middle of a high refractive index light propagation layer.

【0016】上記構成に加え本発明のガラス導波路の製
造方法は、異屈折率領域の形状を球形とするのが好まし
い。
In addition to the above configuration, in the method of manufacturing a glass waveguide of the present invention, it is preferable that the shape of the different refractive index region is spherical.

【0017】上記構成に加え本発明のガラス導波路の製
造方法は、透明ガラス板の全体か、あるいはフェムト秒
レーザパルスビームの照射部の外周に予め希土類元素を
少なくとも一種類添加してフェムト秒レーザパルスビー
ムを照射するのが好ましい。
In addition to the above structure, the method for manufacturing a glass waveguide according to the present invention is characterized in that at least one rare earth element is added in advance to the entire transparent glass plate or to the outer periphery of the irradiation part of the femtosecond laser pulse beam. Irradiation with a pulse beam is preferred.

【0018】上記構成に加え本発明のガラス導波路の製
造方法は、屈折率制御用ドーパントを含んだ透明ガラス
板をゾル・ゲル法か、あるいは火炎堆積法によって作製
するのが好ましい。
In the method of manufacturing a glass waveguide of the present invention, in addition to the above structure, it is preferable that a transparent glass plate containing a dopant for controlling the refractive index is manufactured by a sol-gel method or a flame deposition method.

【0019】本発明によれば、透明ガラス板の厚さの略
1/2の位置にフェムト秒レーザパルスを集光させるこ
とにより、高屈折率の光伝搬部が形成される。この透明
ガラス板とフェムト秒レーザパルスの焦点とを相対移動
させることにより、高屈折率の光伝搬層が透明ガラス板
中に連続的に形成されるので、透明ガラス板中にレーザ
照射による熱的歪みが残っていたとしても導波路が略対
称構造を有しているため、偏波依存性が生じにくい。
According to the present invention, a light transmitting portion having a high refractive index is formed by condensing a femtosecond laser pulse at a position approximately half the thickness of a transparent glass plate. By relatively moving the transparent glass plate and the focal point of the femtosecond laser pulse, a high-refractive-index light propagation layer is continuously formed in the transparent glass plate. Even if the distortion remains, the waveguide has a substantially symmetrical structure, so that polarization dependency hardly occurs.

【0020】また、本発明によれば、環境温度が変化し
ても導波路が略対称構造を有しているので、光学特性の
変化が生じにくい。
Further, according to the present invention, even if the environmental temperature changes, the waveguide has a substantially symmetric structure, so that the optical characteristics hardly change.

【0021】さらに、本発明によれば、透明ガラス板と
して、極低水酸基の石英ガラス板を用いることにより、
波長1.39μm帯における水酸基による吸収損失の極
めて少ない、低損失・広帯域のガラス導波路を得ること
が可能となる。
Further, according to the present invention, by using a quartz glass plate having an extremely low hydroxyl group as the transparent glass plate,
It is possible to obtain a low-loss, wide-band glass waveguide with extremely small absorption loss due to hydroxyl groups in a wavelength of 1.39 μm.

【0022】さらに、本発明によれば、熱膨張係数が略
ゼロのアサーマルガラス(例えば、日本電気硝子製の結
晶化ガラス)を用いることにより、温度無依存の導波路
が実現可能となる。
Further, according to the present invention, a temperature-independent waveguide can be realized by using athermal glass having a thermal expansion coefficient of substantially zero (for example, crystallized glass manufactured by Nippon Electric Glass).

【0023】本発明のガラス導波路を用いて、光方向性
結合器、光分波器、光合波器、光スターカプラ等の光信
号処理回路を構成することにより、温度変化に対して光
学特性がほとんど変化せず、低損失、低偏波特性が実現
可能となる。
By using the glass waveguide of the present invention to constitute an optical signal processing circuit such as an optical directional coupler, an optical demultiplexer, an optical multiplexer, an optical star coupler, etc. Is hardly changed, and low loss and low polarization characteristics can be realized.

【0024】さらに、本発明によれば、透明ガラス板
に、レーザ照射によって拡散しにくい高融点の屈折率制
御用ドーパントを少なくとも一種類含んだものを用いる
ことにより、レーザ照射によって、これらのドーパント
を均一で緻密な酸化物に変えることができ、レーザ照射
部とレーザ非照射部との比屈折率差を大きくすることが
できる。
Further, according to the present invention, by using a transparent glass plate containing at least one kind of high melting point refractive index controlling dopant which is hardly diffused by laser irradiation, these dopants can be irradiated by laser irradiation. The oxide can be changed to a uniform and dense oxide, and the relative refractive index difference between the laser-irradiated portion and the laser non-irradiated portion can be increased.

【0025】さらに、本発明によれば、透明ガラス板の
全体にFやB等の屈折率を低下させるドーパントを含有
させておくことにより、これらのドーパントは融点が低
いので、レーザ照射によって容易に拡散してレーザ非照
射部に移り、光伝搬層としてそのまわりの低屈折率ドー
パントを含有したガラスとの比屈折率差をより一層大き
くすることができる。またFは透明ガラス板中の水酸基
と高温反応して脱水酸基作用をする効果があり、より低
水酸基の導波路を実現することができる。
Further, according to the present invention, since the transparent glass plate contains dopants such as F and B which lower the refractive index in the entire transparent glass plate, these dopants have a low melting point, so that they can be easily irradiated by laser irradiation. The light diffuses and moves to the non-laser-irradiated portion, and the relative refractive index difference between the light propagation layer and the glass containing the low-refractive-index dopant can be further increased. Further, F has an effect of reacting with a hydroxyl group in the transparent glass plate at a high temperature to act as a dehydrating acid group, thereby realizing a waveguide having a lower hydroxyl group.

【0026】さらに、本発明によれば、高屈折率の光伝
搬層の途中に、屈折率の異なる異屈折率領域を少なくと
も一つ形成することにより、導波路グレーティングや光
共振器等を構成することができる。この異屈折率領域
は、フェムト秒レーザパルスビームのパルス幅や平均出
力を調節することにより実現することができる。異屈折
率領域の形状を球形状にし、球形状の異屈折率領域を透
明ガラス板の光伝搬方向に所定の間隔で複数個形成する
ことにより、光共振器や光フィルタ等を実現することが
できる。
Furthermore, according to the present invention, a waveguide grating, an optical resonator, and the like are formed by forming at least one different refractive index region having a different refractive index in the middle of a high refractive index light propagation layer. be able to. This different refractive index region can be realized by adjusting the pulse width and average output of the femtosecond laser pulse beam. It is possible to realize an optical resonator, an optical filter, and the like by forming a different refractive index region into a spherical shape and forming a plurality of spherical different refractive index regions at predetermined intervals in the light propagation direction of the transparent glass plate. it can.

【0027】さらに、本発明によれば、透明ガラス板の
全体に、あるいはレーザ照射領域に希土類元素を少なく
とも一種類添加したものを用いることにより、能動的な
機能、例えば、光増幅器、レーザ発振等の機能を有する
光部品を実現することができる。すなわち、希土類元素
を添加した透明ガラス板を、ゾル・ゲル法(あるいは火
炎堆積法+アルコールに溶かした希土類元素化合物の浸
漬法+高温加熱法)等で形成し、得られた透明ガラス板
の略1/2の厚さの位置にフェムト秒レーザパルスビー
ムを照射することにより、高屈折率化と共に、照射領域
の希土類元素の均一分布化を図ることができる。このよ
うな導波路に信号光と共に励起光を入力させることによ
り、高利得光増幅や高出力光発振等の能動機能回路を実
現することができる。
Furthermore, according to the present invention, by using at least one rare earth element added to the entire transparent glass plate or the laser irradiation area, active functions such as an optical amplifier and laser oscillation can be achieved. The optical component having the function described above can be realized. That is, a transparent glass plate to which a rare earth element is added is formed by a sol-gel method (or a flame deposition method + a method of dipping a rare earth element compound dissolved in alcohol + a high temperature heating method), and the like. By irradiating a half-thick position with a femtosecond laser pulse beam, it is possible to increase the refractive index and to achieve a uniform distribution of the rare earth element in the irradiation region. By inputting pumping light together with signal light to such a waveguide, an active functional circuit such as high gain optical amplification and high output optical oscillation can be realized.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0029】図1は本発明のガラス導波路の製造方法の
一実施の形態を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing one embodiment of a method for manufacturing a glass waveguide according to the present invention.

【0030】本ガラス導波路の製造方法は、透明ガラス
板1内の略1/2の厚さの位置にフェムト秒レーザパル
スビーム2を集光させると共に、フェムト秒レーザパル
スビーム2の焦点と透明ガラス板1とを透明ガラス板1
の面方向に沿って相対移動させて高屈折率の光伝搬層5
を連続的に形成するものである。
In the method of manufacturing the present glass waveguide, the femtosecond laser pulse beam 2 is condensed at a position having a thickness of about の in the transparent glass plate 1 and the focal point of the femtosecond laser pulse beam 2 Transparent glass plate 1 with glass plate 1
Is relatively moved along the surface direction of the light transmitting layer 5 having a high refractive index.
Are formed continuously.

【0031】フェムト秒レーザパルスビーム2を透明ガ
ラス板1に照射するにあたり、フェムト秒レーザパルス
ビーム2の波長が200nm〜2400nmであり、パ
ルス幅が数十fs〜数百fsであり、繰り返し数が数十
Hz〜数百Hzであり、平均出力が10mW〜数百mW
であり、集光スポット径が数μm〜数十μmであるのが
好ましい。
In irradiating the transparent glass plate 1 with the femtosecond laser pulse beam 2, the wavelength of the femtosecond laser pulse beam 2 is 200 nm to 2400 nm, the pulse width is several tens fs to several hundred fs, and the number of repetitions is It is several tens Hz to several hundred Hz, and the average output is 10 mW to several hundred mW.
It is preferable that the focused spot diameter is several μm to several tens μm.

【0032】このように透明ガラス板1の厚さの略1/
2の位置にフェムト秒レーザパルスビーム2を集光させ
ることにより、高屈折率の光伝搬部が形成される。この
透明ガラス板1とフェムト秒レーザパルス2の焦点とを
相対移動させることにより、高屈折率の光伝搬層5が透
明ガラス板1中に連続的に形成されるので、透明ガラス
板1中にレーザ照射による熱的歪みが残っていたとして
も導波路が略対称構造を有しているため、偏波依存性が
生じにくい。
As described above, the thickness of the transparent glass plate 1 is approximately 1 /
By condensing the femtosecond laser pulse beam 2 at the position 2, a light propagation portion having a high refractive index is formed. By relatively moving the transparent glass plate 1 and the focal point of the femtosecond laser pulse 2, the light-transmitting layer 5 having a high refractive index is continuously formed in the transparent glass plate 1. Even if thermal distortion due to laser irradiation remains, the polarization dependence is unlikely to occur because the waveguide has a substantially symmetric structure.

【0033】以下、具体的な数値を挙げて説明するが、
本発明はこれに限定されるものではない。
In the following, specific numerical values will be described.
The present invention is not limited to this.

【0034】図1に示す透明ガラス板1として、極低水
酸基の石英ガラス板(SiCl4 とO2との1200℃
の高温反応によって作製した厚さ0.5mmの無水石英
ガラス板)を用いた。この透明ガラス板1を矢印6方向
に一定速度で連続的に移動させつつ、透明ガラス板1の
厚さt(0.5mm)の略中心(すなわち、t/2の位
置)のガラス板内部にフェムト秒レーザパルスビーム2
をレンズ3で集光させた。
As a transparent glass plate 1 shown in FIG. 1, a very low hydroxyl group quartz glass plate (1200 ° C. of SiCl 4 and O 2)
(An anhydrous quartz glass plate having a thickness of 0.5 mm) produced by the high-temperature reaction described above. While continuously moving the transparent glass plate 1 in the direction of arrow 6 at a constant speed, the transparent glass plate 1 is placed inside the glass plate substantially at the center of the thickness t (0.5 mm) of the transparent glass plate 1 (that is, at the position of t / 2). Femtosecond laser pulse beam 2
Was collected by the lens 3.

【0035】ここで、フェムト秒パルスレーザパルスビ
ーム2として、波長800nm、パルス幅100fs、
繰り返し周波数220kHz、平均出力200mWのフ
ェムト秒レーザパルスビームを用いた。この結果、図1
に示すように透明ガラス板1の厚さ方向の略1/2の位
置に高屈折率で略円形断面形状(直径約10μm)の光
伝搬層5を透明ガラス板1の長さ方向に連続的に形成す
ることができた。
Here, the femtosecond pulse laser pulse beam 2 has a wavelength of 800 nm, a pulse width of 100 fs,
A femtosecond laser pulse beam having a repetition frequency of 220 kHz and an average output of 200 mW was used. As a result, FIG.
As shown in the figure, a light propagation layer 5 having a high refractive index and a substantially circular cross-sectional shape (about 10 μm in diameter) is continuously provided in a position substantially at half the thickness direction of the transparent glass plate 1 in the length direction of the transparent glass plate 1. Could be formed.

【0036】また、矢印6方向への透明ガラス板1の移
動速度によって高屈折率の光伝搬層5の屈折率値を変え
ることができた。すなわち、透明ガラス板1の移動速度
が遅い程、光伝搬層5の屈折率を高くすることができ、
透明ガラス板1の移動速度が速い程、光伝搬層5の屈折
率を低くすることができる。透明ガラス板1の移動速度
が1mm/secから10mm/secの範囲で光伝搬
層5と石英ガラス板1の比屈折率差を約0.5%から約
0.06%まで変えることができた(これは導波路出射
端でのニアフィールドパターンから概算して求めた値で
あり、導波路内への光の伝搬光は波長632.8nmの
He−Neレーザ光を用いた。)。また、比屈折率差が
約0.5%の導波路の波長1300nm、1550nm
での光伝搬損失を測定した結果、0.03dB/cm、
0.02dB/cmを得ることができた。また、TE波
及びTM波での伝搬損失の違いはほとんどなかった。
尚、比較のため、市販の有水石英ガラス板(厚さ0.5
mm)の表面層近傍に上述した方法により、光伝搬層を
形成した導波路の波長1300nm、1550nmでの
光伝搬損失を測定した結果、0.09dB/cm、0.
12dB/cmであり、いずれも損失が大きいことと、
水酸基の影響により1550nmでの損失が増加してい
た。
The refractive index of the high-refractive-index light propagation layer 5 could be changed by the moving speed of the transparent glass plate 1 in the direction of arrow 6. That is, as the moving speed of the transparent glass plate 1 is lower, the refractive index of the light propagation layer 5 can be increased,
The higher the moving speed of the transparent glass plate 1, the lower the refractive index of the light propagation layer 5 can be. When the moving speed of the transparent glass plate 1 was in the range of 1 mm / sec to 10 mm / sec, the relative refractive index difference between the light propagation layer 5 and the quartz glass plate 1 could be changed from about 0.5% to about 0.06%. (This is a value roughly calculated from the near-field pattern at the exit end of the waveguide, and He-Ne laser light having a wavelength of 632.8 nm was used as light propagating into the waveguide.) Wavelengths of a waveguide having a relative refractive index difference of about 0.5% are 1300 nm and 1550 nm.
As a result of measuring the light propagation loss at 0.03 dB / cm,
0.02 dB / cm was obtained. In addition, there was almost no difference in propagation loss between the TE wave and the TM wave.
For comparison, a commercially available water-containing quartz glass plate (thickness 0.5
mm), the light propagation loss at a wavelength of 1300 nm and a wavelength of 1550 nm of a waveguide having a light propagation layer formed near the surface layer was measured to be 0.09 dB / cm.
12 dB / cm, each having a large loss,
Loss at 1550 nm increased due to the effect of hydroxyl groups.

【0037】図2は本発明のガラス導波路の製造方法の
他の実施の形態を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view showing another embodiment of the method for manufacturing a glass waveguide of the present invention.

【0038】図2に示すガラス導波路は、SiCl4
TiCl4とO2との高温(1200℃)反応によって作
製した、TiO2ドープ無水石英ガラス板を用い、この
透明ガラス板1の略中心に高屈折率の光伝搬層5を形成
したものである。このガラス導波路もガラス板1の矢印
6方向への移動速度が遅い程、比屈折率差のより大きい
導波路を実現することができた。その比屈折率差は図1
に示したガラス導波路の場合よりも大きく、最大で約
0.8%を得ることができた。
The glass waveguide shown in FIG. 2 was prepared by high temperature (1200 ° C.) reaction with SiCl 4 and TiCl 4 and O 2, with TiO 2 doped anhydrous quartz glass plate, substantially at the center of the transparent glass plate 1 The light propagation layer 5 having a high refractive index is formed on the substrate. This glass waveguide was also able to realize a waveguide having a larger relative refractive index difference as the moving speed of the glass plate 1 in the direction of the arrow 6 was slower. The relative refractive index difference is shown in FIG.
The maximum was about 0.8%, which was larger than the case of the glass waveguide shown in FIG.

【0039】尚、TiO2以外にGeO2やP25等の融
点の低いドーパントを用いた場合にはあまり大きな比屈
折率差は得られず、TiO2やNb23のような高融点
のドーパントを用いた場合には、高比屈折率差が得られ
た。また、図1及び図2において、ガラス板1の内部の
略中心にレーザパルスビームを集光させる場合の集光ス
ポット径を変えることにより、シングルモード及びマル
チモードの導波路を作製することができた。
When a dopant having a low melting point such as GeO 2 or P 2 O 5 is used in addition to TiO 2 , a very large relative refractive index difference cannot be obtained, and a high relative refractive index difference such as TiO 2 or Nb 2 O 3 cannot be obtained. When a dopant having a melting point was used, a high relative refractive index difference was obtained. In FIGS. 1 and 2, single-mode and multi-mode waveguides can be manufactured by changing the diameter of a focused spot when a laser pulse beam is focused at substantially the center of the inside of the glass plate 1. Was.

【0040】図3(b)は本発明のガラス導波路の製造
方法を適用した導波路型光回路の一実施の形態を示す平
面透視図であり、図3(a)は図3(b)の左側面図で
あり、図3(c)は図3(b)の右側面図である。
FIG. 3B is a perspective plan view showing an embodiment of a waveguide type optical circuit to which the glass waveguide manufacturing method of the present invention is applied, and FIG. 3A is a plan view. 3 (c) is a right side view of FIG. 3 (b).

【0041】図3(a)〜(c)に示す光回路は、1入
力4出力の光カプラであり、三つのY分岐回路7−1、
7−2、7−3を組み合わせて構成したものである。こ
の光回路は、図1に示したようにガラス板1を矢印6方
向に1回移動させただけでは実現することができない
が、図3(b)に示すように、→、→、→
、→のようにパターン化することによって実現す
ることができる。
The optical circuits shown in FIGS. 3A to 3C are one-input, four-output optical couplers, and include three Y branch circuits 7-1,
7-2 and 7-3 are combined. This optical circuit cannot be realized only by moving the glass plate 1 once in the direction of arrow 6 as shown in FIG. 1, but as shown in FIG. 3 (b), →, →, →
, → can be realized by patterning.

【0042】この光回路は、光伝搬層5a−1に入射し
た光信号を光伝搬層5b−1、5b−2、5b−3、5
b−4へ略等分配して出射させるようにした光スターカ
プラである。
This optical circuit converts the optical signal incident on the light propagation layer 5a-1 into the light propagation layers 5b-1, 5b-2, 5b-3, 5
This is an optical star coupler that is substantially equally distributed to b-4 and emitted.

【0043】この光スターカプラを前述した極低水酸基
の石英ガラス板(厚さt:0.5mm、幅w:10m
m、長さl:40mm)1の内部に形成することができ
た。この光スターカプラの過剰損失は0.8dB、分配
バラツキは±0.4dB、偏波依存損失は0.1dB以
下であった。また、温度範囲が−10℃から+60℃に
おいては偏波依存損失の増減はほとんどなかった。
This optical star coupler was manufactured by using the above-mentioned quartz glass plate having an extremely low hydroxyl group (thickness t: 0.5 mm, width w: 10 m).
m, length 1: 40 mm). The excess loss of this optical star coupler was 0.8 dB, the distribution variation was ± 0.4 dB, and the polarization dependent loss was 0.1 dB or less. Further, in the temperature range of -10 ° C to + 60 ° C, there was almost no increase or decrease in the polarization dependent loss.

【0044】図4(b)は本発明のガラス導波路の製造
方法を適用した導波路型光回路の他の実施の形態を示す
平面透視図であり、図4(a)は図4(b)の左側面図
であり、図4(c)は図4(a)の右側面図である。
FIG. 4B is a plan perspective view showing another embodiment of the waveguide type optical circuit to which the method for manufacturing a glass waveguide of the present invention is applied, and FIG. 4A is a plan view. 4) is a left side view, and FIG. 4 (c) is a right side view of FIG. 4 (a).

【0045】図4(a)〜(c)に示す光回路は、方向
性結合器型光回路であり、図3(a)〜(c)に示した
光回路と同様に極低水酸基の石英ガラス板(厚さt:
0.5mm、幅w:5mm、長さl:20mm)1の内
部に形成したものである。
The optical circuits shown in FIGS. 4 (a) to 4 (c) are directional coupler type optical circuits, and like the optical circuits shown in FIGS. 3 (a) to 3 (c), are extremely low hydroxyl based quartz. Glass plate (thickness t:
0.5 mm, width w: 5 mm, length 1: 20 mm) 1.

【0046】この光回路で3dBのカプラを試作した結
果、過剰損失0.3dB、分岐比3dB±0.4dB、
偏波依存損失0.1dB以下を得ることができた。ま
た、温度が−10℃から+60℃の範囲での偏波依存損
失の増減もほとんど生じなかった。
As a result of trial production of a 3 dB coupler using this optical circuit, an excess loss of 0.3 dB, a branching ratio of 3 dB ± 0.4 dB,
A polarization dependent loss of 0.1 dB or less was obtained. Also, there was almost no increase or decrease in the polarization dependent loss when the temperature was in the range of -10 ° C to + 60 ° C.

【0047】図5は本発明のガラス導波路の製造方法を
適用したガラス導波路の他の実施の形態を示す外観斜視
図である。
FIG. 5 is an external perspective view showing another embodiment of a glass waveguide to which the method for manufacturing a glass waveguide of the present invention is applied.

【0048】このガラス導波路は、透明ガラス板1にフ
ッ素Fを添加した極低水酸基の石英ガラス板を用いて構
成したものである。Fは融点が低いので、レーザ照射に
よって容易に拡散しやすい。そのため、光伝搬層5はF
の拡散によって超高密度で高屈折率になる。透明ガラス
板1にはFが添加されているので屈折率は低く、光伝搬
層5との比屈折率差を大きくすることができる。
This glass waveguide is formed by using a quartz glass plate of an extremely low hydroxyl group obtained by adding fluorine F to a transparent glass plate 1. Since F has a low melting point, it is easily diffused by laser irradiation. Therefore, the light propagation layer 5
And a high refractive index with a very high density. Since F is added to the transparent glass plate 1, the refractive index is low, and the relative refractive index difference from the light propagation layer 5 can be increased.

【0049】ここで、実際に比屈折率差を評価してみた
結果、最大で約1.2%を得ることができた。また、透
明ガラス板1自体の水酸基の含有量もFを添加すること
により、図1に示したガラス導波路の含有量よりも低く
することができた。このため、図5に示したガラス導波
路の光伝搬損失も波長1300nm、1550nmにお
いて、0.02dB/cm、0.015dB/cmであ
った。尚、Fの代わりに硼素Bを透明ガラス板に添加し
てもよいが、吸湿性の点でFよりも劣る。
Here, as a result of actually evaluating the relative refractive index difference, a maximum of about 1.2% could be obtained. Also, the content of hydroxyl groups in the transparent glass plate 1 itself could be made lower than the content of the glass waveguide shown in FIG. 1 by adding F. Therefore, the light propagation loss of the glass waveguide shown in FIG. 5 was 0.02 dB / cm and 0.015 dB / cm at the wavelengths of 1300 nm and 1550 nm. Although boron B may be added to the transparent glass plate instead of F, it is inferior to F in terms of hygroscopicity.

【0050】図6(b)は本発明のガラス導波路の製造
方法を適用した光回路の他の実施の形態を示す平面透視
図であり、図6(a)は図6(b)の左側面図であり、
図6(c)は図6(b)の右側面図である。
FIG. 6B is a perspective plan view showing another embodiment of an optical circuit to which the method for manufacturing a glass waveguide according to the present invention is applied, and FIG. 6A is the left side of FIG. 6B. FIG.
FIG. 6C is a right side view of FIG.

【0051】図6(a)〜(c)に示す光回路は、高屈
折率の光伝搬層5a、5bの途中に、球形状の高屈折率
の光伝搬部9−1〜9−11を所望間隔で配列させ、縦
続型の光共振器10を設けたものである。
The optical circuits shown in FIGS. 6A to 6C have spherical high-refractive-index light transmitting portions 9-1 to 9-11 in the middle of the high-refractive-index light transmitting layers 5a and 5b. The cascaded optical resonators 10 are arranged at desired intervals.

【0052】このように縦続型の光共振器10の屈折率
を変えることにより、光共振器10の共振特性(帯域
幅、フィネス等)を調節することができる。また、球形
状の高屈折率の光伝搬部の球のサイズや球の間隔等を変
えることによっても共振特性を調節することができる。
上記光共振器10の中に希土類元素イオン(例えば、E
r、Nd、Sm等)を添加しておけば、その希土類元素
イオン特有の吸収や蛍光特性を利用して光増幅器や光発
振器の波長や帯域幅等を制御することができる。尚、光
伝搬部の球のサイズや屈折率、球の間隔等はフェムト秒
レーザパルスビームのパルス幅や平均出力等を調節する
ことによって変えることができる。
By changing the refractive index of the cascaded optical resonator 10 in this manner, the resonance characteristics (bandwidth, finesse, etc.) of the optical resonator 10 can be adjusted. Also, the resonance characteristics can be adjusted by changing the size of the spheres, the spacing between the spheres, and the like of the spherical high-refractive-index light propagation portion.
Rare earth element ions (for example, E
(r, Nd, Sm, etc.), the wavelength and bandwidth of an optical amplifier and an optical oscillator can be controlled by utilizing the absorption and fluorescence characteristics unique to the rare earth element ions. The size and refractive index of the sphere of the light propagation portion, the interval between the spheres, and the like can be changed by adjusting the pulse width and average output of the femtosecond laser pulse beam.

【0053】図7は本発明のガラス導波路の製造方法を
適用したガラス導波路の他の実施の形態を示す外観斜視
図である。
FIG. 7 is an external perspective view showing another embodiment of a glass waveguide to which the method for manufacturing a glass waveguide of the present invention is applied.

【0054】同図に示すガラス導波路は、透明ガラス板
1に希土類元素を含有させた透明ガラス板を用いたもの
であり、光伝搬層11内にも希土類元素が含有されてい
る。
The glass waveguide shown in FIG. 1 uses a transparent glass plate containing a rare earth element in the transparent glass plate 1, and the light propagation layer 11 also contains a rare earth element.

【0055】このガラス導波路は、光増幅用や光発振用
の導波路であり、光信号は励起光と共に高屈折率の光伝
搬層を伝搬する。希土類元素としては、エルビウムE
r、ニオブNb、イッテルビウムYb、サマリウムS
m、セリウムCe等が挙げられる。
This glass waveguide is a waveguide for optical amplification or light oscillation, and the optical signal propagates along with the pumping light through the light propagation layer having a high refractive index. Erbium E as a rare earth element
r, niobium Nb, ytterbium Yb, samarium S
m, cerium Ce and the like.

【0056】本発明は上記実施の形態に限定されない。The present invention is not limited to the above embodiment.

【0057】図1において、透明ガラス板1を移動させ
る代わりに、レーザパルスビーム2を連続的に移動させ
て透明ガラス板1の略中心に高屈折率の光伝搬層を形成
してもよい。透明ガラス板1として、Fを添加したガラ
ス板は、ゾル・ゲル法、火炎堆積法を利用して製造する
と、低損失で所望のドーパント量を添加したものを得る
ことができる。
In FIG. 1, instead of moving the transparent glass plate 1, the laser pulse beam 2 may be continuously moved to form a light-transmitting layer having a high refractive index substantially at the center of the transparent glass plate 1. When a glass plate to which F is added as the transparent glass plate 1 is manufactured by using a sol-gel method or a flame deposition method, a glass plate to which a desired amount of dopant is added can be obtained with low loss.

【0058】フェムト秒レーザパルスビームの波長は、
透明ガラス板を透過させる波長帯、200nmから24
00nmの範囲から選択することができる。また、パル
ス幅は狭い程、そのエンハンスモードでの光出力を高く
することができ、光伝搬層5の屈折率を熱的ダメージを
少なくして高めることができる。
The wavelength of the femtosecond laser pulse beam is
Wavelength band transmitting through a transparent glass plate, from 200 nm to 24
It can be selected from the range of 00 nm. Further, as the pulse width is smaller, the light output in the enhanced mode can be increased, and the refractive index of the light propagation layer 5 can be increased with less thermal damage.

【0059】透明ガラス板として、熱的膨張係数が略ゼ
ロのアサーマルガラスを用いれば、温度無依存の導波路
型光信号処理回路を実現することができる。また、フェ
ムト秒レーザパルスビームの照射ではアサーマルガラス
の高温度上昇を抑えることができるので、アサーマル特
性を劣化させることなく高屈折率の光伝搬層を形成する
ことができる。
When an athermal glass having a thermal expansion coefficient of substantially zero is used as the transparent glass plate, a temperature-independent waveguide type optical signal processing circuit can be realized. In addition, the irradiation of the femtosecond laser pulse beam can suppress a high temperature rise of the athermal glass, so that a light transmission layer having a high refractive index can be formed without deteriorating athermal characteristics.

【0060】ここで、本発明のガラス導波路の製造方法
を適用したガラス導波路は、以下のような効果を有す
る。 (1)透明ガラス板の厚さの略1/2の位置にフェムト
秒レーザパルスビームを集光させて高屈折率の光伝搬層
を連続的に形成するので、偏波依存性の生じにくい光信
号処理回路を実現することができる。また、環境温度変
化に対しても光学特性の変化が生じにくいことが分かっ
た。 (2)透明ガラス板として、極低水酸基の石英ガラス、
極低水酸基の高融点ドーパントを含有した石英ガラスを
用いれば、波長1.39μm帯における水酸基による吸
収損失を低くすることができ、波長1.3μmから1.
55μm帯にわたって低損失な導波路を実現することが
できる。また、透明ガラス板としてアサーマルガラス板
を用いれば、アサーマル特性を劣化させることなく高屈
折率の光伝搬層を形成することができ、温度無依存の光
信号処理回路(光フィルタ、光合分波器、光スターカプ
ラ等)を得ることができる。 (3)透明ガラス板全体にFのような屈折率を低下させ
るドーパントを添加したガラス板を火炎堆積法、ゾル・
ゲル法等の方法で製造し、この透明ガラス板にフェムト
秒レーザパルスビームを照射することにより、ドーパン
トを拡散させて高比屈折率差の導波路を得ることができ
る。 (4)高屈折率の光伝搬層の途中に、異屈折率領域を少
なくとも一つ形成することにより、導波路グレーティン
グや光共振器等を構成することができる。 (5)透明ガラス板の全体、あるいはレーザ照射部領域
に希土類元素を少なくとも一種類添加したものをゾル・
ゲル法、火炎堆積法等で製造し、得られた透明ガラス板
にフェムト秒レーザパルスビームを照射することによ
り、レーザ照射された領域の高屈折率化と同時に希土類
元素の均一分布が実現できる。このようにして得られた
導波路に信号光と共に励起光を入力すれば、高利得光増
幅や高出力光発振等を実現することができる。
Here, the glass waveguide to which the method for manufacturing a glass waveguide of the present invention is applied has the following effects. (1) Since a femtosecond laser pulse beam is condensed at a position approximately one-half of the thickness of the transparent glass plate to continuously form a high-refractive-index light propagation layer, light having little polarization dependence is generated. A signal processing circuit can be realized. In addition, it was found that the optical characteristics hardly changed even when the environmental temperature changed. (2) Quartz glass having an extremely low hydroxyl group as a transparent glass plate,
If quartz glass containing a high melting point dopant having an extremely low hydroxyl group is used, the absorption loss due to the hydroxyl group in the 1.39 μm wavelength band can be reduced, and from 1.3 μm to 1.3 μm.
A low-loss waveguide can be realized over the 55 μm band. If an athermal glass plate is used as the transparent glass plate, a high-refractive-index light propagation layer can be formed without deteriorating athermal characteristics, and a temperature-independent optical signal processing circuit (optical filter, optical multiplexer / demultiplexer) can be used. , An optical star coupler, etc.). (3) A glass plate in which a dopant for lowering the refractive index such as F is added to the entire transparent glass plate by a flame deposition method,
By manufacturing the transparent glass plate with a femtosecond laser pulse beam by a method such as a gel method or the like, a dopant can be diffused to obtain a waveguide having a high relative refractive index difference. (4) By forming at least one different refractive index region in the middle of the high-refractive-index light propagation layer, a waveguide grating, an optical resonator, or the like can be configured. (5) At least one rare earth element is added to the entire transparent glass plate or the laser-irradiated area.
A transparent glass plate manufactured by a gel method, a flame deposition method, or the like is irradiated with a femtosecond laser pulse beam, thereby realizing a high refractive index in a laser-irradiated region and a uniform distribution of a rare earth element. If the pump light is input to the waveguide thus obtained together with the signal light, high-gain optical amplification, high-output optical oscillation, and the like can be realized.

【0061】[0061]

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
In summary, according to the present invention, the following excellent effects are exhibited.

【0062】低損失で安定した特性を有するガラス導波
路が得られるガラス導波路の製造方法の提供を実現する
ことができる。
It is possible to provide a method of manufacturing a glass waveguide that can obtain a glass waveguide having low loss and stable characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のガラス導波路の製造方法の一実施の形
態を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing one embodiment of a method for manufacturing a glass waveguide of the present invention.

【図2】本発明のガラス導波路の製造方法の他の実施の
形態を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view showing another embodiment of the method for manufacturing a glass waveguide of the present invention.

【図3】(b)は本発明のガラス導波路の製造方法を適
用した導波路型光回路の一実施の形態を示す平面透視図
であり、(a)は(b)の左側面図であり、(c)は
(b)の右側面図である。
FIG. 3B is a perspective plan view showing an embodiment of a waveguide type optical circuit to which the glass waveguide manufacturing method of the present invention is applied, and FIG. 3A is a left side view of FIG. FIG. 7C is a right side view of FIG.

【図4】(b)は本発明のガラス導波路の製造方法を適
用した導波路型光回路の他の実施の形態を示す平面透視
図であり、(a)は(b)の左側面図であり、(c)は
(a)の右側面図である。
FIG. 4B is a perspective plan view showing another embodiment of the waveguide type optical circuit to which the method for manufacturing a glass waveguide of the present invention is applied, and FIG. 4A is a left side view of FIG. (C) is a right side view of (a).

【図5】本発明のガラス導波路の製造方法を適用したガ
ラス導波路の他の実施の形態を示す外観斜視図である。
FIG. 5 is an external perspective view showing another embodiment of the glass waveguide to which the method for manufacturing a glass waveguide of the present invention is applied.

【図6】(b)は本発明のガラス導波路の製造方法を適
用した光回路の他の実施の形態を示す平面透視図であ
り、(a)は(b)の左側面図であり、(c)は(b)
の右側面図である。
6B is a perspective plan view showing another embodiment of the optical circuit to which the method for manufacturing a glass waveguide of the present invention is applied, FIG. 6A is a left side view of FIG. (C) is (b)
FIG.

【図7】図7は本発明のガラス導波路の製造方法を適用
したガラス導波路の他の実施の形態を示す外観斜視図で
ある。
FIG. 7 is an external perspective view showing another embodiment of a glass waveguide to which the method for manufacturing a glass waveguide of the present invention is applied.

【図8】(a)は合成石英ガラス中に導波路を形成した
場合の断面図、(b)はフッ化物ガラス中に導波路を形
成した場合の断面図、(c)は光学ガラス中に導波路を
形成した場合の断面図である。
8A is a cross-sectional view when a waveguide is formed in a synthetic quartz glass, FIG. 8B is a cross-sectional view when a waveguide is formed in a fluoride glass, and FIG. It is sectional drawing in case a waveguide is formed.

【図9】(a)はレーザビームを試料の表面に平行移動
させて照射した場合の断面図を示し、(b)はレーザビ
ームを試料の表面に垂直に移動させながら試料の表面に
沿って移動させて照射した場合の断面図である。
FIG. 9A is a cross-sectional view of a case where a laser beam is moved in parallel to a surface of a sample to be irradiated, and FIG. 9B is a view along a surface of the sample while moving the laser beam perpendicular to the surface of the sample. It is sectional drawing at the time of moving and irradiating.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 透明ガラス板 2 フェムト秒レーザパルスビーム 3 レンズ 5 光伝搬層 Reference Signs List 1 transparent glass plate 2 femtosecond laser pulse beam 3 lens 5 light propagation layer

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透明ガラス板内の略1/2の厚さの位置
にフェムト秒レーザパルスビームを集光させると共に、
該フェムト秒レーザパルスビームの焦点と上記透明ガラ
ス板とを上記透明ガラス板の面方向に沿って相対移動さ
せて高屈折率の光伝搬層を連続的に形成することを特徴
とするガラス導波路の製造方法。
1. A femtosecond laser pulse beam is condensed at a position of approximately 1/2 thickness in a transparent glass plate,
A glass waveguide characterized in that a focal point of the femtosecond laser pulse beam and the transparent glass plate are relatively moved along a surface direction of the transparent glass plate to form a light transmission layer having a high refractive index continuously. Manufacturing method.
【請求項2】 上記フェムト秒レーザパルスビームの波
長を200nm〜2400nmとし、パルス幅を数十フ
ェムト秒〜数百フェムト秒とし、繰り返し数を数十Hz
〜数百Hzとし、平均出力を10mW〜数百mWとし、
集光スポット径を数μm〜数十μmとする請求項1に記
載のガラス導波路の製造方法。
2. The femtosecond laser pulse beam has a wavelength of 200 nm to 2400 nm, a pulse width of several tens femtosecond to several hundred femtoseconds, and a repetition rate of several tens Hz.
To several hundred Hz, the average output is 10 mW to several hundred mW,
The method for manufacturing a glass waveguide according to claim 1, wherein the focused spot diameter is several μm to several tens μm.
【請求項3】 上記透明ガラス板として、極低水酸基の
石英ガラス、熱膨張係数が略ゼロのアサーマルガラス、
あるいは上記石英ガラスや該アサーマルガラスに高融点
の屈折率制御用ドーパントを少なくとも一種類含んだも
のを用いる請求項1又は2に記載のガラス導波路の製造
方法。
3. The transparent glass plate includes quartz glass having an extremely low hydroxyl group, athermal glass having a thermal expansion coefficient of substantially zero,
3. The method of manufacturing a glass waveguide according to claim 1, wherein the quartz glass or the athermal glass contains at least one high-melting-point refractive index controlling dopant.
【請求項4】 上記透明ガラス板内の高屈折率の光伝搬
層の形状が、所望の厚さ及び幅を有し、少なくとも直
線、曲線及び両方を含むパターン、方向性結合器型パタ
ーン、Y分岐型パターンを含むように上記フェムト秒レ
ーザパルスビームを照射する請求項1から3のいずれか
に記載のガラス導波路の製造方法。
4. The shape of the high-refractive-index light propagation layer in the transparent glass plate has a desired thickness and width, and includes a pattern including at least a straight line, a curve and both, a directional coupler type pattern, and Y 4. The method of manufacturing a glass waveguide according to claim 1, wherein the femtosecond laser pulse beam is irradiated so as to include a branched pattern.
【請求項5】 上記透明ガラス板の全体か、あるいは上
記フェムト秒レーザパルスビームの照射部の外周に、予
めフッ素やホウ素等の屈折率を低下させるドーパントを
含有させて上記フェムト秒レーザパルスビームを照射す
る請求項3に記載のガラス導波路の製造方法。
5. The whole of the transparent glass plate or the outer periphery of the irradiation part of the femtosecond laser pulse beam is doped with a dopant such as fluorine or boron to lower the refractive index in advance, so that the femtosecond laser pulse beam is emitted. The method for manufacturing a glass waveguide according to claim 3, wherein the irradiation is performed.
【請求項6】 上記高屈折率の光伝搬層の屈折率を、上
記フェムト秒レーザパルスビームのパルス幅と平均出力
とを調節することによって制御する請求項1から5のい
ずれかに記載のガラス導波路の製造方法。
6. The glass according to claim 1, wherein a refractive index of the high-refractive-index light propagation layer is controlled by adjusting a pulse width and an average output of the femtosecond laser pulse beam. Waveguide manufacturing method.
【請求項7】 上記高屈折率の光伝搬層の途中に、屈折
率の異なる異屈折率領域を少なくとも一つ形成する請求
項1から6のいずれかに記載のガラス導波路の製造方
法。
7. The method of manufacturing a glass waveguide according to claim 1, wherein at least one different refractive index region having a different refractive index is formed in the middle of the high refractive index light propagation layer.
【請求項8】 上記異屈折率領域の形状を球形とする請
求項7に記載のガラス導波路の製造方法。
8. The method of manufacturing a glass waveguide according to claim 7, wherein the different refractive index region has a spherical shape.
【請求項9】 上記透明ガラス板の全体か、あるいは上
記フェムト秒レーザパルスビームの照射部の外周に予め
希土類元素を少なくとも一種類添加して上記フェムト秒
レーザパルスビームを照射する請求項1から8のいずれ
かに記載のガラス導波路の製造方法。
9. The femtosecond laser pulse beam, wherein at least one rare earth element is added in advance to the entirety of the transparent glass plate or the outer periphery of the femtosecond laser pulse beam irradiation part, and the femtosecond laser pulse beam is irradiated. The method for producing a glass waveguide according to any one of the above.
【請求項10】 上記屈折率制御用ドーパントを含んだ
透明ガラス板をゾル・ゲル法か、あるいは火炎堆積法に
よって作製する請求項3から9のいずれかに記載のガラ
ス導波路の製造方法。
10. The method of manufacturing a glass waveguide according to claim 3, wherein the transparent glass plate containing the dopant for controlling the refractive index is prepared by a sol-gel method or a flame deposition method.
JP2001118611A 2001-04-17 2001-04-17 Production method for glass waveguide Pending JP2002311277A (en)

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