JP2003215376A

JP2003215376A - 導波路の製造方法

Info

Publication number: JP2003215376A
Application number: JP2002011694A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Imoto; 克之井本
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2002-01-21
Filing date: 2002-01-21
Publication date: 2003-07-30
Anticipated expiration: 2022-01-21
Also published as: JP3925209B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低光散乱損失の導波路の製造方法を提供す
る。【解決手段】屈折率制御用添加物を少なくとも一種類
含む透明体１０に超短パルスレーザビーム１１−１を集
光、照射して光伝播層１４を形成した後、光伝播層１４
に透明体１０に吸収する波長を有する他のレーザビーム
１５−１を集光、照射することにより、光伝播層１４内
の屈折率制御用添加物が熱拡散して光伝播層の幅方向の
屈折率分布が変わると共に、光伝播層とその長手方向の
屈折率分布が均一化されるので、得られた光伝播層１７
内における信号光の散乱損失が低下する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導波路の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９（ａ）は従来の導波路の製造方法を
示す概念図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）に示した製
造方法を適用した導波路の平面図であり、図９（ｃ）は
図９（ｂ）に示した導波路の９ｃ−９ｃ線断面における
屈折率分布を示す図である。

【０００３】図９（ｃ）において、横軸は屈折率を示
し、縦軸は導波路の（９ｃ−９ｃ線上の位置）幅方向の
位置を示す。

【０００４】屈折率制御用添加物を少なくとも一種類含
む透明なガラスブロック１内に超短パルスレーザビーム
２−１をレンズ３で集光、照射（矢印２−２）すること
により、照射部を高屈折率な層すなわち、光伝播層４に
改質することが行われている。

【０００５】この超短パルスレーザビーム２−２のパル
ス幅は２００フェムト秒以下と狭くなっている。

【０００６】このような超短パルスレーザビーム２−２
を２００ｋＨｚ程度の早い繰り返し周波数でガラスブロ
ック１に照射しながらガラスブロック１を、超短パルス
レーザビーム２−２と直交する方向（矢印５方向）に移
動させることにより、所望の形状の光伝播層４が形成さ
れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例の導波路には以下のような問題がある。

【０００８】（１）超短パルスレーザビーム照射による
高屈折率な光伝播層の形成は容易であるが、光伝播層の
界面がレーザビームスポット内のパワー密度分布の不均
一性、レーザビームの揺らぎ、パルス幅の繰り返し周波
数の低さ、ガラスブロックを移動させるステージの移動
速度の不均一性等によって乱れ、光散乱損失の大きい導
波路となり、実用的な導波路がまだ得られていない。

【０００９】（２）曲率半径の小さい曲線導波路を形成
する場合、光散乱損失が大幅に増加し、従来の導波路で
実現されているような低損失な分岐、合流、分波、合波
等の光信号処理回路を得ることは難しい。

【００１０】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、低光散乱損失の導波路の製造方法を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明は、少なくとも一種類の屈折率
制御用添加物を含む透明体に超短パルスレーザビームを
照射、集光させると共に超短パルスレーザビーム若しく
は透明体を相対移動させることにより集光部の屈折率を
透明体の屈折率より高くして光伝播層を形成する導波路
の製造方法において、超短パルスレーザビームを集光、
照射した後、光伝播層に透明体に吸収する波長を有する
他のレーザビームをさらに集光、照射するものである。

【００１２】請求項２に記載の導波路の製造方法は、請
求項１に記載の構成に加え、超短パルスレーザビームと
して波長が２５０ｎｍから１６００ｎｍの範囲であり、
パルス幅が１０００フェムト秒以下３０フェムト秒以上
であり、その繰り返し周波数が３００ｋＨｚ以下５０ｋ
Ｈｚ以上であるものを用いるのが好ましい。

【００１３】請求項３に記載の導波路の製造方法は、請
求項１または２に記載の構成に加え、屈折率制御用添加
物として、Ｇｅ、Ｐ、Ｂ等の融点を低下させる元素を少
なくとも一種類含み、その含有率が８モル％以上３０モ
ル％以下のＳｉＯ₂ガラスを用いるのが好ましい。

【００１４】請求項４に記載の導波路の製造方法は、請
求項１から３のいずれかに記載の構成に加え、他のレー
ザビームとして連続発振するレーザビームを用いるのが
好ましい。

【００１５】請求項５に記載の導波路の製造方法は、請
求項１から４のいずれかに記載の構成に加え、他のレー
ザビームとして、パワー密度分布が中央部のくぼんだ形
状を有し、略ＴＥＭ₀₁モードを有するものを用いるのが
好ましい。

【００１６】請求項６に記載の導波路の製造方法は、請
求項１から５のいずれかに記載の構成に加え、他のレー
ザビームとして炭酸ガスレーザビームを用いるのが好ま
しい。

【００１７】請求項７に記載の導波路の製造方法は、請
求項１から６のいずれかに記載の構成に加え、透明体内
の光伝播層以外の領域にさらに他のレーザビームを照
射、集光して多数の空孔を有するフォトニックバンドギ
ャップ構造を形成してもよい。

【００１８】本発明によれば、屈折率制御用添加物を少
なくとも一種類含む透明体に超短パルスレーザビームを
集光、照射して光伝播層を形成した後、光伝播層に透明
体に吸収する波長を有する他のレーザビームを集光、照
射することにより、光伝播層内の屈折率制御用添加物が
熱拡散して光伝播層の幅方向の屈折率分布を変えること
ができると共に、光伝播層とその周辺部の長手方向の屈
折率分布が均一化されるので、光伝播層内における信号
光の散乱損失が低下する。

【００１９】屈折率制御用添加物として、Ｇｅ、Ｐ、Ｂ
等の融点を低下させる添加物を少なくとも一種類含み、
その含有率が８モル％以上３０モル％以下のＳｉＯ₂ガ
ラスを用いることにより、光伝播層内の屈折率制御用添
加物が容易に熱拡散して光伝播層の幅方向の屈折率分布
を変えると共に、光伝播層とその周辺部の長手方向の屈
折率分布を均一にすることができる。すなわち、光伝播
層としてのコア層と、コア層の側面の透明体としてのク
ラッド層との界面を平滑化することができるので、低散
乱損失特性が得られる。なお、３０モル％を超えると、
基板との熱膨張係数とのミスマッチングが生じ、偏光依
存性が出てくるので、３０モル％以下が好ましい。

【００２０】屈折率制御用添加物を少なくとも一種類含
む透明体に吸収する波長を有する発振波長の他のレーザ
ビームとして、波長が１０．６μｍ帯の炭酸ガスレーザ
ビームを用いれば、超短パルスレーザの照射条件に応じ
てその出力パワーを広い範囲から選択して調整すること
ができるので、低散乱損失の導波路の製造が容易とな
る。

【００２１】屈折率制御用添加物を少なくとも一種類含
んだ透明体に吸収する波長を有するレーザビームとし
て、連続発振するレーザビームを用いることにより、パ
ルスレーザビームで形成された光伝播層の凹凸を長さ方
向に均一にすることができる。

【００２２】屈折率制御用添加物を少なくとも一種類含
んだ透明体に吸収する波長を有するレーザビームのパワ
ー密度分布として、中央部がくぼんだ略ＴＥＭ₀₁モード
のレーザビームを用いることにより、光伝播層の中央部
の屈折率をほとんど変えずに光伝播層の周辺部の構造不
均一性を重点的に均一にすることができる。

【００２３】

【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。

【００２４】図１（ａ）は本発明の導波路の製造方法の
一実施の形態を示す概念図であり、図１（ｂ）は図１
（ａ）に示した導波路の１ｂ−１ｂ線断面図であり、図
１（ｃ）は図１（ｂ）の１ｃ−１ｃ線断面における屈折
率分布を示す図である。図１（ｃ）において、横軸は屈
折率を示し、縦軸は導波路の１ｃ−１ｃ線上の位置若し
くは１ｃ’−１ｃ’線上の位置（幅方向の位置）を示
す。

【００２５】図１（ａ）を参照して導波路の製造方法に
ついて説明する。

【００２６】屈折率制御用添加物を含んだ透明なガラス
ブロック（ＳｉＯ₂ガラス中にＧｅＯ₂が１４モル％と、
Ｐ₂Ｏ₅が１０モル％共添加されたもの、厚さ：０．５ｍ
ｍ）１０の内部（表面からの深さ０．１ｍｍの領域）に
超短パルスレーザビーム（波長：８００ｎｍ、平均出
力：１００ｍＷ、パルス幅：１６０フェムト秒、パルス
繰り返し周波数：２００ｋＨｚ）１１−１をレンズ１２
で６μｍのビームスポットに保持し、矢印１１−２に示
すように集光、照射させながらガラスブロック１０を、
超短パルスレーザビーム１１−１と直交する方向（矢印
１３方向）に例えば１００μｍ／ｓの速度で移動させる
ことにより、高屈折率の光伝播層１４を形成することが
できる。この超短パルスレーザビーム１１−１にほぼ同
期させて超短パルスレーザビーム１１−１の後から追う
ように他のレーザビームとしての炭酸ガスレーザビーム
（波長：１０．６μｍ帯、連続発振出力：５Ｗ）１５−
１をレンズ１６で約１２μｍ径のビームスポットに保持
して矢印１５−２に示すように集光、照射することによ
り、光伝播層１４の屈折率分布形状を実線Ｌ１から破線
Ｌ２で示すように拡げた光伝播層１７を得ることができ
る。

【００２７】超短パルスレーザビーム１１−２の照射の
みによる光伝播層１４の周辺部には超短パルスレーザビ
ーム１１−２の揺らぎや、超短パルスレーザビーム１１
−２による乱れや、ガラスブロック１０の移動速度の変
動等により凹凸が発生していたが、炭酸ガスレーザビー
ム１５−２の照射後にはその光伝播層１７の周辺部を平
滑な構造とすることができる（図１（ｂ））。

【００２８】また、光伝播層１４の屈折率分布を炭酸ガ
スレーザビーム１５−２の照射によって光伝播層１７ま
で拡げることができ、かつその光伝播層１７の屈折率も
わずかに低下させることができる（図１（ｃ）の屈折率
分布：実線Ｌ１及び破線Ｌ２）。これは、炭酸ガスレー
ザビーム１５−２の照射によってガラスブロック１０内
のＧｅＯ₂、Ｐ₂Ｏ₅の一部が光伝播層１４内からその周
囲へ向かって拡散することによって生じたものと考える
ことができる。

【００２９】ここで、ＳｉＯ₂にＧｅＯ₂を１５モル％
と、Ｂ₂Ｏ₃を１０モル％とを共添加したガラスブロック
を用いて前述と同様の方法で導波路を試作した。その結
果、図１（ａ）〜（ｃ）に示した場合と比べて光伝播層
の中央部の屈折率低下は少なくなり、光伝播層の周辺部
の屈折率は大きく低下した。これは、光伝播層の周辺部
へのＢ₂Ｏ₃の拡散が影響したことによるものと考えられ
る。

【００３０】ガラスブロック１０内へ添加する屈折率制
御用添加物としては、Ｂ₂Ｏ₃以外に、ＰｂＯ、Ｚｎ、Ｚ
ｒＯ₂等が挙げられるが、ＧｅＯ₂、Ｐ₂Ｏ₅がより効果的
である。これらの添加物の添加量はそれぞれ少なくとも
８モル％よりも多く添加しておくことが望ましい。添加
物を多くすることにより、後方の炭酸ガスレーザビーム
１５−２の照射による屈折率の制御と構造的均一化工程
とを行うことが容易となる。

【００３１】図２（ａ）、（ｂ）は本発明の導波路の製
造方法の他の実施の形態を示す概念図である。

【００３２】これは、ガラスブロック１０への超短パル
スレーザビーム１１−１の集光、照射による光伝播層１
４の形成（図２（ａ））と、ガラスブロック１０内に吸
収する波長の炭酸ガスレーザビーム１５−１の集光、照
射による光伝播層１４の幅方向の屈折率分布の制御と、
光伝播層１４とその周辺部の長手方向の屈折率分布の均
一化とを行って光伝播層１７とする成形加工工程（図２
（ｂ））とを別々に行うようにした製造方法を示してい
る。

【００３３】このように別々の工程で行うことにより、
図２（ｂ）に示したガラスブロック１０に吸収される波
長の炭酸ガスレーザビーム１５−２による光伝播層１４
の幅方向の屈折率分布の制御と、光伝播層１４とその周
辺部の長手方向の屈折率分布の形状の均一化成形加工工
程時間とを炭酸ガスレーザビーム１５−１の出力を高く
することにより速めることができる。これは、例えば炭
酸ガスレーザには出力が数Ｗから数百Ｗ程度までのもの
があり、その出力を高くすることにより高速加工を実現
することができるためである。

【００３４】図３は本発明の導波路の製造方法の他の実
施の形態を示す概念図である。

【００３５】これは、屈折率制御用添加物を含んだ透明
層１０ａを基板１８上に成膜した積層体を用いた例であ
る。基板１８としては、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の半
導体基板、石英、パイレックス（登録商標）等のガラス
基板、ＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａＯ₅等の強誘電体基板、セ
ラミックス、アルミナ等の磁性材料基板、プラスチック
基板等を用いることができる。特に、基板１８の界面ま
で超短パルスレーザビーム１１−２、１５−２照射で高
温に加熱されることがないので、上述したような多種の
基板を用いることができる。

【００３６】図４は本発明の導波路の製造方法の他の実
施の形態を示す概念図である。

【００３７】これは、屈折率制御用添加物を含んだ透明
層１０ａの表面上に光伝播層１４ａ、１７ａを形成した
例である。この実施の形態では超短パルスレーザビーム
１１−２を照射した後から照射する炭酸ガスレーザビー
ム１５−２による光伝播層１４ａの幅方向の屈折率分布
の制御と、光伝播層１４ａとその周辺部の長手方向の屈
折率分布の均一化成形加工とを行い光伝播層１７とする
ことが、より容易になる。すなわち、光伝播層１４ａが
透明層１０ａの表面上に形成されているので、炭酸ガス
レーザビーム１５−２の照射による屈折率制御用添加物
の拡散速度を速めることができ、かつ、光伝播層１４ａ
とその周辺部の長手方向の屈折率分布の均一化加工も、
より容易に行うことができる。

【００３８】図５（ａ）は本発明の導波路の製造に用い
られるレーザビームの模式図であり、図５（ｂ）は図５
（ａ）に示したレーザビームの径方向のパワー密度を示
す図であり、図５（ｃ）はパワー密度分布を立体的に示
す図である。図５（ｂ）において横軸はレーザビームの
径方向の位置を示し、縦軸はパワー密度を示す。

【００３９】これは、炭酸ガスレーザビーム１５−１と
して、ＴＥＭ₀₁モードのレーザビーム１９−１を用い、
このレーザビーム１９−１をレンズ１６で収束させて用
いられる（矢印１９−２）。

【００４０】同図（ｃ）に示すように中央部がくぼんだ
ＴＥＭ₀₁モードのレーザビーム１９−２を用いれば、光
伝播層１４（１４ａ）の中央部の屈折率分布を大きく変
えることなく、光伝播層１４ａとその周辺部の長手方向
の屈折率分布の不均一性を改善して均一な形状の光伝播
層１７（１７ａ）を実現することができる。

【００４１】図６（ａ）は本発明の導波路の製造方法の
他の実施の形態を示す概念図であり、図６（ｂ）は図６
（ａ）に示した導波路の６ｂ−６ｂ線断面における屈折
率分布と６ｂ’−６ｂ’線断面における屈折率分布とを
重ね合わせた図である。図６（ｂ）において横軸は屈折
率を示し、縦軸は導波路の６ｂ−６ｂ線上若しくは６
ｂ’−６ｂ’線上の位置（厚さ方向の位置）を示す。

【００４２】図６（ａ）に示す製造方法は、図５（ｃ）
に示すパワー密度分布を有するＴＥＭ₀₁モードのレーザ
ビーム１９−１を、透明層１０ａへの超短パルスレーザ
ビーム１１−２の照射によって形成された光伝播層１４
に、さらに照射する方法である。

【００４３】レーザビーム１１−２の照射により図６
（ｂ）の実線Ｌ３に示すような屈折率分布が形成され、
レーザビーム１９−２の照射により図６（ｂ）の破線Ｌ
４に示すような屈折率分布になる。

【００４４】このような製造方法を用いても低光散乱損
失の導波路を得ることができる。

【００４５】本発明は前述した実施の形態に限定されな
い。

【００４６】まず、後方のレーザビーム１５−１、１９
−１としては、炭酸ガスレーザビーム以外に、真空紫外
域や紫外域のレーザビーム、例えばエキシマレーザビー
ムを用いることができる。また、連続発振以外にパルス
発振レーザを用いてもよい。この場合には熱的な影響が
少なくなる。

【００４７】本発明の導波路の製造方法を適用した導波
路を用いて、従来知られているような光方向性結合器、
光Ｙ分岐回路、リング共振器、光フィルタ回路、光スイ
ッチ回路等を構成してもよい。また、光伝播層として、
直線状パターン、曲線状パターン或いはこれらを組合せ
たパターンを用いた光信号処理回路を構成してもよい。

【００４８】さらに、図７（ａ）〜（ｃ）に示すよう
に、屈折率制御用添加物を少なくとも一種類含んだ透明
体からなる透明層１０ａの上面に透明体より屈折率の低
い低屈折率層２０−１を形成し、超短パルスレーザビー
ムを集光、照射した後、光伝播層に透明体に吸収する波
長を有する他のレーザビームをさらに集光、照射して光
伝播層１７を構成してもよく（図７（ａ））、透明層１
０ａの下面に透明体より屈折率の低い低屈折率層２０−
２を形成し、超短パルスレーザビームを集光、照射した
後、光伝播層に透明体に吸収する波長を有する他のレー
ザビームをさらに集光、照射して光伝播層１７を構成し
てもよく（図７（ｂ））、或いは透明層１０ａの上下両
面（図７（ｃ））に透明体より屈折率の低い低屈折率層
２０−１、２０−２をそれぞれ形成し、超短パルスレー
ザビームを集光、照射した後、光伝播層に透明体に吸収
する波長を有する他のレーザビームをさらに集光、照射
して光伝播層１７を構成してもよい。

【００４９】低屈折率層２０−１、２０−２としては例
えば、Ｆ、Ｂ、Ｐ等を少なくとも一種類含むのが望まし
い。

【００５０】図７（ａ）〜（ｃ）は本発明の導波路の製
造方法を適用した他の導波路の構造図である。

【００５１】さらに、屈折率制御用添加物を少なくとも
一種類含んだ透明体を少なくとも一層多く積層させてお
き、それぞれの層内に光伝播層を形成してもよく、それ
ぞれの層内に光伝播層が伝播するように形成してもよ
い。このようにしておくことによって、より一層の高集
積化を図ることができ、多機能化も期待できる。

【００５２】超短パルスレーザビームの波長も８００ｎ
ｍ以外に、２６０ｎｍから１６００ｎｍの範囲から選ぶ
ことができる。

【００５３】さらに、屈折率制御用添加物を少なくとも
一種類含んだ透明体の材料として、例えばポリイミド、
ポリシラン、シリコーン、エポキシ樹脂等を用いてもよ
い。本発明の導波路の製造方法は、図８（ａ）〜（ｃ）
に示すようなフォトニック結晶構造に適用してもよい。

【００５４】図８（ａ）はフォトニック結晶構造の導波
路の側面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の８ｂ−８
ｂ線断面図であり、図８（ｃ）は８ｃ−８ｃ線断面にお
ける屈折率分布を示す図である。図８（ｃ）において横
軸は屈折率を示し、縦軸は導波路の８ｃ−８ｃ線上の位
置（幅方向の位置）を示す。

【００５５】基板２１の上に透明体からなる透明層２２
より屈折率が低いかほぼ等しい低屈折率層２３が形成さ
れ、その低屈折率層２３の上に低屈折率層２３よりも屈
折率が高く、屈折率制御用添加物を少なくとも一種類含
んだ透明層２２を形成し、その透明層２２の上に透明層
２２より屈折率が低いかほぼ等しい他の低屈折率層２４
を形成した構造の透明な積層体の透明層２２内の光伝播
層が形成されない領域に直径ｄ（１μｍ以下）の空孔２
５を所望間隔ｓ（１μｍ以下）で縦横にフォトニックバ
ンドギャップ構造が形成されるように設ける。この空孔
２５はレーザビーム１５−２、１９−２のエネルギーを
大きくすることにより形成することができる。

【００５６】空孔２５の形成されない領域に、波長が２
５０ｎｍから１６００ｎｍの範囲で、パルス幅が１００
０フェムト秒以下３０フェムト秒以上で、繰り返し周波
数が３００ｋＨｚ以下５０ｋＨｚ以上の超短パルスレー
ザビーム（図示せず。）を集光、照射することにより集
光部の屈折率を高くして光伝播層２６を形成する際に、
超短パルスレーザビームを集光、照射した後に透明体に
吸収する波長を有するレーザビームを集光、照射するこ
とにより、光伝播層２６内の屈折率制御用添加物を熱拡
散させてその屈折率分布を変えると共に、光伝播層の周
辺部の形状を均一にすることができる。

【００５７】なお、上記実施の形態では透明体を移動さ
せる場合で説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、超短パルスレーザビーム及び他のレーザビー
ムを移動させることにより光伝播層を形成するようにし
てもよい。

【００５８】以上において、本発明は以下のような効果
を示す。

【００５９】（１）従来のように、超短パルスレーザビ
ームを屈折率制御用添加物を少なくとも一種類含んだ透
明体の表面上あるいは内部に集光、照射しながら被照射
物あるいはレーザビームのいずれかを相対的に移動させ
てパターニングを行い、光伝播層となる高屈折率のコア
層を形成する方法ではコア層の側面の荒れを小さくする
ことは難しい。これに対して本発明のように、超短パル
スレーザビームを集光、照射して光伝播層を形成した後
に、透明体に吸収する波長のレーザビームを集光、照射
することにより、光伝播層内の屈折率制御用添加物を熱
拡散させて、光伝播層の幅方向の屈折率分布を変えると
共に、光伝播層とその周辺部の長手方向の屈折率分布の
形状を均一にすることができる。この結果、低散乱損失
の超低損失導波路を得ることができる。

【００６０】（２）屈折率制御用添加物として、Ｇｅ、
Ｐ、Ｂのような融点を低下させる添加物を少なくとも一
種類、８モル％以上３０モル％以下含んだＳｉＯ₂ガラ
スを用いれば、光伝播層内の屈折率制御用添加物を容易
に熱拡散させてその幅方向の屈折率分布を変えると共
に、光伝播層とその周辺部の長手方向の屈折率分布の形
状をより均一にすることができる。すなわち、コア層と
コア層の側面のクラッド層との界面を平滑化することが
できるので、より低散乱損失の導波路を得ることができ
る。

【００６１】（３）屈折率制御用添加物を少なくとも一
種類含んだ透明体に吸収する波長のレーザビームとし
て、波長が１０．６μｍ帯の炭酸ガスレーザビームを用
いれば、超短パルスレーザビームの照射条件に応じてそ
の出力パワーを広い範囲から選択して調整できるので、
より効率的に上記効果が得られる。

【００６２】（４）屈折率制御用添加物を少なくとも一
種類含んだ透明体に吸収する波長のレーザビームとし
て、連続発振するレーザビームを用いることにより、パ
ルスレーザビームで形成した光伝播層の周辺部の凹凸を
長手方向に均一にすることができる。

【００６３】（５）屈折率制御用添加物を少なくとも一
種類含んだ透明体に吸収する波長のレーザビームのパワ
ー密度分布として、中央部がくぼんだ略ＴＥＭ₀₁モード
のレーザビームを用いることにより、光伝播層の中央部
の屈折率をほとんど変えずに光伝播層の周辺部の長手方
向の不均一性を直すことができる。

【００６４】（６）光伝播層として、屈折率制御用添加
物を少なくとも一種類含んだ透明体内に直線パターン、
曲線パターン、あるいはそれらを組み合わせたパターン
で二次元、あるいは三次元に形成させることにより、種
々の光信号処理回路を形成することができる。

【００６５】（７）光伝播層として、光信号を分岐、合
流したり、種々の波長の光信号を分波、合波したりする
光信号処理回路を形成することもでき、これによって、
より低損失な光信号処理回路を実現することができる。

【００６６】（８）屈折率制御用添加物を少なくとも一
種類含んだ透明体を基板上に少なくとも一層形成してお
くことにより、基板の上、下或いは内部に種々の電気回
路、電子部品、光回路、光素子等を実装した光デバイス
を得ることができる。

【００６７】（９）光伝播層を各層の少なくとも一層内
に形成することにより、高集積、多機能な光回路を実現
することができる。

【００６８】（１０）屈折率制御用添加物を少なくとも
一種類含んだ透明体をそれよりも屈折率の低い層で覆う
ことにより、光伝播層により光閉じ込めのよい光回路、
外部環境（温度変化、湿度変化等）に左右されない光回
路を実現することができる。

【００６９】（１１）低損失な導波路を安定して再現性
よく、かつ簡単に製造することができる。また、作製し
た導波路の幅方向の屈折率分布を容易に調整することが
できる。さらに、光伝播層とその周辺部の長手方向の均
一性を、より一層向上させることができる。さらに、超
短パルスレーザビーム照射後に照射する後方のレーザビ
ームとして、炭酸ガスレーザや連続発振しているレーザ
ビームを用いることにより、上記効果をさらに一層高め
ることができる。さらに、後方のレーザビームのパワー
密度分布として、ＴＥＭ₀₁モードのレーザビームを用い
れば、光伝播層とその周辺部の長手方向の均一性を向上
させることができる。

【００７０】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、低光散乱
損失の導波路の製造方法の提供を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の導波路の製造方法の一実施の
形態を示す概念図であり、（ｂ）は（ａ）に示した導波
路の１ｂ−１ｂ線断面図であり、（ｃ）は（ｂ）の１ｃ
−１ｃ線断面における屈折率分布を示す図である。

【図２】（ａ）、（ｂ）は本発明の導波路の製造方法の
他の実施の形態を示す概念図である。

【図３】本発明の導波路の製造方法の他の実施の形態を
示す概念図である。

【図４】本発明の導波路の製造方法の他の実施の形態を
示す概念図である。

【図５】（ａ）は本発明の導波路の製造に用いられるレ
ーザビームの模式図であり、（ｂ）は（ａ）に示したレ
ーザビームの径方向のパワー密度を示す図であり、
（ｃ）はパワー密度分布を立体的に示す図である。

【図６】（ａ）は本発明の導波路の製造方法の他の実施
の形態を示す概念図であり、（ｂ）は（ａ）に示した導
波路の６ｂ−６ｂ線断面における屈折率分布と６ｂ’−
６ｂ’線断面における屈折率分布とを重ね合わせた図で
ある。

【図７】（ａ）〜（ｃ）は本発明の導波路の製造方法を
適用した他の導波路の構造図である。

【図８】（ａ）はフォトニック結晶構造の導波路の側面
図であり、（ｂ）は（ａ）の８ｂ−８ｂ線断面図であ
り、（ｃ）は８ｃ−８ｃ線断面における屈折率分布を示
す図である。

【図９】（ａ）は従来の導波路の製造方法を示す概念図
であり、（ｂ）は（ａ）に示した製造方法を適用した導
波路の平面図であり、（ｃ）は（ｂ）に示した導波路の
９ｃ−９ｃ線断面における屈折率分布を示す図である。

【符号の説明】１０透明体１１−１、１１−２超短パルスレーザビーム１２、１６レンズ１４、１７光伝播層１５−１、１５−２レーザビーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一種類の屈折率制御用添加物
を含む透明体に超短パルスレーザビームを照射、集光さ
せると共に該超短パルスレーザビーム若しくは上記透明
体を相対移動させることにより集光部の屈折率を上記透
明体の屈折率より高くして光伝播層を形成する導波路の
製造方法において、上記超短パルスレーザビームを集
光、照射した後、上記光伝播層に上記透明体に吸収する
波長を有する他のレーザビームをさらに集光、照射する
ことを特徴とする導波路の製造方法。
【請求項２】上記超短パルスレーザビームとして波長
が２５０ｎｍから１６００ｎｍの範囲であり、パルス幅
が１０００フェムト秒以下３０フェムト秒以上であり、
その繰り返し周波数が３００ｋＨｚ以下５０ｋＨｚ以上
であるものを用いる請求項１に記載の導波路の製造方
法。
【請求項３】上記屈折率制御用添加物として、Ｇｅ、
Ｐ、Ｂ等の融点を低下させる元素を少なくとも一種類含
み、その含有率が８モル％以上３０モル％以下のＳｉＯ
₂ガラスを用いる請求項１または２に記載の導波路の製
造方法。
【請求項４】上記他のレーザビームとして連続発振す
るレーザビームを用いる請求項１から３のいずれかに記
載の導波路の製造方法。
【請求項５】上記他のレーザビームとして、パワー密
度分布が中央部のくぼんだ形状を有し、略ＴＥＭ₀₁モー
ドを有するものを用いる請求項１から４のいずれかに記
載の導波路の製造方法。
【請求項６】上記他のレーザビームとして炭酸ガスレ
ーザビームを用いる請求項１から５のいずれかに記載の
導波路の製造方法。
【請求項７】上記透明体内の光伝播層以外の領域にさ
らに他のレーザビームを照射、集光して多数の空孔を有
するフォトニックバンドギャップ構造を形成する請求項
１から６のいずれかに記載の導波路。