JP2003215377A

JP2003215377A - 導波路の製造方法

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Publication number: JP2003215377A
Application number: JP2002011695A
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: JP3922029B2

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１２−１を集
光、照射する前、照射中若しくは照射した後に、超短パ
ルスレーザビーム１２−１より波長の短い波長のレーザ
ビーム１３−１を光伝播層１４若しくは光伝播層１４が
形成される領域内に集光、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するので、照射
部、すなわち光伝播層１４の屈折率をさらに高めること
ができ、またその屈折率分布形状を変えることができ
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８（ａ）は従来の導波路の製造方法を
示す概念図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）に示した導
波路の８ｂ−８ｂ線断面図であり、図８（ｃ）は図８
（ｂ）に示した導波路の８ｃ−８ｃ線断面における屈折
率分布を示す図である。

【０００３】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。

【０００４】屈折率制御用添加物を少なくとも一種類含
む透明体としてのガラスブロック１内に超短パルスレー
ザビーム２−１をレンズ３で集光、照射することにより
（矢印２−２方向）、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２−１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２−１と直交する方向（矢印５方向）に移
動させることにより、所望のパターンの光伝播層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
た従来の導波路の製造方法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
高屈折率の光伝播層の形成は容易であるが、光伝播層を
高屈折率化しようとすると、レーザビームを光伝播層に
複数回集光、照射する重ね照射を行わなければならな
い。このため、光伝播層内の屈折率が不均一に乱れると
いう問題があった。これはレーザビームスポット径内の
パワー密度分布の不均一性及びビームの揺らぎ、パルス
幅の繰り返し周波数の低さ、被照射物としてのガラスブ
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
起因しており、結局、光散乱損失の大きい導波路しか得
られないことが分かった。

【０００９】（２）光伝播層の界面もレーザビームスポ
ット径内のパワー密度分布のパワー密度分布の不均一性
及びビームの揺らぎ、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。

【００１０】（３）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。

【００１１】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。

【００１２】

【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に記載の導波路の製造方法は、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
ームの照射前、照射中若しくは照射後に、超短パルスレ
ーザビームの第２高調波若しくは第３高調波の波長のレ
ーザビームを超短パルスレーザビームの照射位置に照射
するものである。

【００１３】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の
波長を７００ｎｍから９００ｎｍの範囲内とし、パルス
幅を１０００フェムト秒以下３０フェムト秒以上とし、
その繰り返し周波数を４００ｋＨｚ以下５０ｋＨｚ以上
とし、第２高調波若しくは第３高調波の波長のレーザビ
ームのパルス幅を１０００フェムト以下３０フェムト秒
以上とし、その繰り返し周波数を４００ｋＨｚ以下１０
ｋＨｚ以上とするのが好ましい。

【００１４】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、透明体の材料とし
て、屈折率制御用添加物を少なくとも一種類含んだＳｉ
Ｏ₂ガラス、ポリマ材料、強誘電体材料を用いるのが好
ましい。

【００１５】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、第２高調
波若しくは上記第３高調波の波長のレーザビームのスポ
ット径を超短パルスレーザビームのスポット径よりも小
さくするのが好ましい。

【００１６】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、光伝播層
の屈折率分布を２段階形状に形成してもよい。

【００１７】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、透明体の
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、照射する前、照射中若しくは照射した後に、超短
パルスレーザビームより波長の短いレーザビームを光伝
播層若しくは光伝播層が形成される領域内に集光、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
拡散するので、照射部、すなわち光伝播層の屈折率をさ
らに高めることができる。また、光伝播層の幅方向の屈
折率分布の形状を変えることもできる。

【００１９】また、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んだＳｉＯ ₂ガラス、ポリマ材
料、強誘電体材料等種々の材料へ、より高屈折率の伝播
層を形成することができる。特に、ポリイミド、ポリシ
ラン等のポリマ材料のような融点の低い材料に対して、
波長が７００ｎｍから９００ｎｍの範囲でパルス幅が１
０００フェムト以下３０フェムト秒以上、繰り返し周波
数が４００ｋＨｚ以下５０ｋＨｚ以上の超短パルスレー
ザビームの照射前、照射中若しくは照射後に超短パルス
レーザビームの第２高調波または第３高調波の短い波長
のレーザビームの照射により、ポリマ材料の吸収波長
（紫外域の波長）ピークに近い波長のレーザビームでパ
ルス幅が１０００フェムト以下３０フェムト秒以上、繰
り返し周波数が４００ｋＨｚ以下１０ｋＨｚ以上の超短
パルスレーザビームを集光、照射することになるので、
より効率的に高屈折率化を図ることができる。また、そ
の屈折率分布の制御も容易となる。

【００２０】さらに、本発明によれば、第２高調波また
は第３高調波のレーザビームスポット径を基本波の波長
７００ｎｍから９００ｎｍのレーザビームスポット径に
比して１／２または１／３（０．３６μｍから０．２４
μｍ）に小さくすることができるので、光伝播層内の照
射部の屈折率を局所的に高めること、すなわち、２段階
屈折率分布を形成することができる。この結果、光信号
を効率よく光伝播層内に閉じ込めて低損失で伝播させる
ことができる。

【００２１】さらに、本発明によれば、光伝播層とし
て、透明層内に直線パターン、曲線パターン、面状パタ
ーンあるいはそれらを含むパターンで二次元あるいは三
次元に形成することが容易になるので、光信号を分岐し
たり合流したり、種々の波長の光信号を分波したり、合
波したりする光信号処理回路をより小型化、低損失化さ
せることができる。

【００２２】さらに、本発明によれば、透明体の光伝播
層となる領域の両側に、多数の空孔からなるフォトニッ
クバンドギャップ構造を形成し、その領域に光伝播層を
形成することでより低損失な光伝播層を得ることができ
る。

【００２３】さらに、本発明によれば、透明体を基板上
に少なくとも一層形成したり、光伝播層、あるいはフォ
トニックバンドギャップ構造を各層の少なくとも一層内
に形成することが容易になるので、より高機能の光信号
処理回路を得ることができる。

【００２４】さらに、本発明によれば、透明体を透明体
よりも屈折率の低い材料で覆うことによって、より低損
失な光信号処理回路を得ることができる。

【００２５】さらに、本発明によれば、より高屈折率分
布で、その屈折率分布の制御も容易で、光信号を効率よ
く閉じ込めることが可能な導波路を容易に高精度で得る
ことができる。

【００２６】

【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。

【００２７】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）の矢印Ａ方向の矢視図であり、図１（ｃ）は図１
（ｂ）の１ｃ−１ｃ線断面図である。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（厚さ方向の）位置を示す。

【００２８】同図に示す製造方法は、屈折率制御用添加
物を少なくとも一種類含む透明体としてのガラスブロッ
ク１０を所望速度で一定方向（矢印１１方向）に移動さ
せながら、そのガラスブロック１０内（若しくは表面）
に、移動方向と直交する方向から超短パルスレーザビー
ムの波長λ１の基本波のレーザビーム１２−１と、その
レーザビーム１２−１の第２高調波（若しくは第３高調
波）のレーザビーム１３−１とを同時に集光、照射する
ことによって、ガラスブロック１０の屈折率より高い屈
折率の光伝播層１４を形成するものである。

【００２９】透明なガラスブロック１０としては、Ｓｉ
Ｏ₂ガラス、Ｇｅ、Ｐ、Ｂ、Ｔｉ、Ｆ、Ａｌ等の屈折率
制御用添加物を少なくとも一種類添加したＳｉＯ₂ガラ
ス、ポリイミドやポリシラン等のポリマ材料等を用い
る。

【００３０】この透明なガラスブロック１０の内部（或
いは表面）に波長が８００ｎｍでパルス幅が１０００フ
ェムト以下３０フェムト秒以上、その繰り返し周波数が
３００ｋＨｚの超短パルスレーザビーム（平行ビーム）
１２−１を波長フィルタ（波長λ１の光は透過し、波長
λ２の光は反射する波長フィルタ）１６を透過させてレ
ンズ１５に導き、このレンズ１５で集光、照射して（矢
印１２−２）その集光部の屈折率が高くなるように光伝
播層１４を形成する。

【００３１】この超短パルスレーザビーム１２−２のガ
ラスブロック１０への照射と同時に超短パルスレーザビ
ーム１２−１の基本波の第２高調波（波長４００ｎｍ、
或いは波長２６６ｎｍの第３高調波）でパルス幅が１０
００フェムト以下３０フェムト秒以上、その繰り返し周
波数が３００ｋＨｚ以下１０ｋＨｚ以上の超短パルスレ
ーザビーム（平行ビーム）１３−１を全反射ミラー１７
及び波長フィルタ１６で反射させてレンズ１５に導き、
集光、照射することにより（矢印１３−２）、光伝播層
１４内の屈折率を高めることができる。また、光伝播層
１４の幅方向の屈折率分布の形状を変えることもでき
る。

【００３２】図１（ｃ）において、実線Ｌ１で示す曲線
は基本波レーザビーム１２−２の照射による高屈折率化
の状態を示し、破線Ｌ２で示す曲線は第２高調波レーザ
ビーム１３−２の照射による高屈折率化の状態を示して
いる。

【００３３】このような屈折率分布特性が得られるの
は、表１に示すように、波長８００ｎｍのレーザビーム
のビームスポット径が０．７２μｍであるのに対して、
波長４００ｎｍのレーザビームのビームスポット径が
０．３６μｍとなり、波長２６６ｎｍのレーザビームの
ビームスポット径を０．２４μｍとすることができるた
めである。

【００３４】

【表１】

【００３５】また、第２高調波、或いは第３高調波のレ
ーザビームについては、ガラスブロック１０中に含まれ
ているＯＨ基による吸収ピーク（１３９０ｎｍの第４高
調波あるいは第５高調波による吸収ピーク）に近い波長
になるため、ガラスブロック１０中に波長０．２４μ
ｍ、０．３６μｍのレーザビームが効率よく吸収されて
高屈折率化が図られる。またこれらの波長のレーザビー
ムはポリマ材料の紫外線での吸収ピークにも近いため、
ポリマ材料の高屈折率化が促進される。

【００３６】図２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】同図に示す製造方法は、基本波の超短パル
スレーザビーム１２−１をレンズ１５−１で集光してガ
ラスブロック１０に照射して得られた光伝播層１４ａ
に、第２高調波（或いは第３高調波）のレーザビーム１
３−１をレンズ１５−２で集光して照射することによ
り、光伝播層１４ａをさらに高屈折率化した光伝播層１
４を形成する方法である。すなわち、超短パルスレーザ
ビームの照射後に、超短パルスレーザビームの第２高調
波（第３高調波）の波長のレーザビームを超短パルスレ
ーザビームの照射位置に照射する方法である。

【００３８】このような方法であっても図１（ａ）〜
（ｃ）に示した製造方法と同様の効果が得られる。ま
た、超短パルスレーザビームの照射前に、超短パルスレ
ーザビームの第２高調波（第３高調波）の波長のレーザ
ビームを超短パルスレーザビームの照射予定位置（光伝
播層形成予定位置）に照射しても同様の効果が得られ
る。

【００３９】図３（ａ）は本発明の導波路の製造方法を
適用した導波路の正面図であり、図３（ｂ）は図３
（ａ）の側面図であり、図３（ｃ）は図３（ｂ）の３ｃ
ｄ−３ｃｄ線断面における屈折率分布を示し、図３
（ｄ）は図３（ｂ）の３ｃｄ−３ｃｄ線断面における屈
折率分布の変形例を示す。図３（ｃ）、（ｄ）において
横軸は屈折率を示し、縦軸は導波路の３ｃｄ−３ｃｄ線
上の位置（厚さ方向の位置）を示す。

【００４０】この導波路は、基板１９上に透明体からな
る透明層１０ａを形成した構造を有する。超短パルスレ
ーザビームの基本波を集光して透明層１０ａに照射して
得られた光伝播層１４ａに、第２高調波（或いは第３高
調波）のレーザビームを集光して照射することにより、
光伝播層１４ａをさらに高屈折率化した光伝播層１４を
形成したものである。

【００４１】屈折率の異なる基板を用いることにより、
図３（ｃ）や図３（ｄ）に示すような屈折率分布を得る
ことができる。図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示す特性曲
線のうち実線で示す部分Ｌ４、Ｌ６は超短パルスレーザ
ビームの基本波の照射によるものであり、破線で示す部
分Ｌ３、Ｌ５は第２高調波（第３高調波）の照射による
ものである。

【００４２】ここで、基板１９にはガラス（石英、多成
分）、半導体（Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等）、強誘電体
（ＬｉＴａＯ₅、ＬｉＮｂＯ₃等）、磁性体（セラミック
ス、アルミナ等）、プラスチックス（アクリル、ポリス
チレン、ポリイミド、エポキシ等）等を用いることがで
きる。

【００４３】図４（ａ）は本発明の導波路の製造方法を
適用した光信号処理回路の正面図であり、図４（ｂ）は
図４（ａ）の４ｂ−４ｂ線断面図であり、図４（ｃ）は
図４（ｂ）の４ｃ−４ｃ線断面内の屈折率分布を示す図
である。図４（ｃ）において横軸は屈折率を示し、縦軸
は光信号処理回路の４ｃ−４ｃ線上の位置（幅方向の位
置）を示す。

【００４４】同図に示す光信号処理回路は、光方向性結
合器であり、矢印２０方向から入力した光信号を、矢印
２１、２２方向にそれぞれ等分配した光信号を出力させ
るようにした光分岐回路として作用させる場合と、矢印
２０方向から入力した波長λ１、λ２の光信号を、矢印
２１方向には波長λ１の光信号を出力させ、矢印２２方
向には波長λ２の光信号を出力させるようにした光分波
器として作用させる場合とに用いることができる。

【００４５】このような構造において、光伝播層１４−
１、１４−２内の屈折率分布を２段型形状（図４
（ｃ））にしておくことにより、結合部の長さＬを短く
することができる。また、低損失特性を保持したままで
各曲線部１４−１ｒ、１４−２ｒの曲率半径を小さくす
ることができる。この結果、小型の光信号処理回路を実
現することができる。

【００４６】なお、これらの光信号処理回路の他に、Ｙ
分岐回路、リング共振器回路、Ｘ交差型光回路、Ｔ字型
光回路、アレイ導波路格子グレーティング等、直線状、
曲線状、面状光伝播層を組み合わせた種々の光信号処理
回路を構成することができる。また、光伝播層の途中、
あるいはその端面側に、半導体レーザ、受光素子、半導
体光増幅素子、光変調素子等の能動光素子や、レンズ、
フィルタ、屈折率の異なる媒質（例えば、液体、固体材
料）等の受動光素子を挿入したハイブリット型光回路を
構成してもよい。この場合に光伝播層と光素子との間に
屈折率のミスマッチングが生じるが、本発明では、光伝
播層の途中の屈折率を第２高調波或いは第３高調波のレ
ーザビームによる集光、照射である程度の範囲の比屈折
率差（０．数％〜３％）を調整できるので、ミスマッチ
ングを最小限に抑えることができる。

【００４７】図５（ａ）は本発明の導波路の製造方法を
適用した光回路の側面図であり、図５（ｂ）は図５
（ａ）の５ｂ−５ｂ線断面図であり、図５（ｃ）は図５
（ｂ）の５ｃ−５ｃ線断面内の屈折率分布を示す図であ
る。図５（ｃ）において、横軸は屈折率を示し、縦軸は
光回路の５ｃ−５ｃ線上の位置（幅方向の位置）を示
す。

【００４８】この光回路は、基板１９上の透明体からな
る透明層１０ａ内に光伝播層１４−１、１４−２を形成
すると共に、光伝播層１４−１、１４−２の両側の透明
層１０ａ内にフォトニックバンドギャップ構造を形成す
るように多数の空孔２３を形成したものである（空孔２
３の間隔は図では縦方向と横方向とが異なっているが等
しくてもよい。）。

【００４９】この光回路は、透明層１０ａの光伝播層１
４−１、１４−２となる光伝播層領域を除く非光伝播層
領域にフォトニックバンドギャップ構造が構成されるよ
うに多数の空孔２３を所定の間隔で縦横に形成し、光伝
播層領域に二つの異なる波長のレーザビームを集光、照
射して２段型形状の屈折率分布（図５（ｃ））を有する
光伝播層１４−１、１４−２を形成することにより得ら
れる。

【００５０】この光回路の光伝播層１４−１、１４−２
に矢印２４方向に入力された光信号はほぼ直角に折り曲
げられて矢印２５方向に出力するようになっている。

【００５１】空孔２３はレーザビームのエネルギーを、
光伝播層１４−１、１４−２を形成するためのエネルギ
ーより高くすることにより形成することができる。空孔
２３の直径ｄは１μｍ以下であり、空孔２３の間隔ｓも
１μｍ以下に形成される。各空孔２３の形状や位置のわ
ずかな乱れが光伝播特性に影響を及ぼさないようにする
ためには、光伝播層１４−１、１４−２内の屈折率を高
くしておくことが重要である（図５（ｃ））。

【００５２】なお、同図に示す光回路の他に、Ｙ分岐回
路、Ｔ字型分岐回路、リング共振器回路、光方向性結合
器等を構成してもよい。また、光回路に能動光素子等を
実装してもよい。

【００５３】図６（ａ）は本発明の導波路の製造方法を
適用した導波路の正面図であり、図６（ｂ）は図６
（ａ）の側面図である。

【００５４】同図に示す導波路は、光伝播層１４が形成
された透明層１０ａを、透明層１０ａと同程度かそれよ
り低い屈折率を有する低屈折率層２６、２７でサンドイ
ッチ状に挟んだ構造の導波路である。

【００５５】光伝播層１４は透明層１０ａの表面からわ
ずかに厚さ方向内に形成されるので、透明層１０ａを低
屈折率層２６、２７で覆うことにより、透明層１０ａ及
び光伝播層１４が保護されるので、長期的に光特性を安
定化させることができる。

【００５６】図７（ａ）は本発明の導波路の製造方法を
適用した導波路の正面図であり、図７（ｂ）は図７
（ａ）の側面図である。

【００５７】同図に示す導波路は、光伝播層１４−１
ａ、１４−１ｂ、１４−１ｃが形成された複数（図では
３層であるが限定されない。）の透明層１０ａ−１、１
０ａ−２、１０ａ−３を積層した構造の導波路である。

【００５８】このような導波路は、高集積化、多機能化
の上で有効な構造である。なお、各層にまたがって光伝
播層を三次元的に形成し、光信号の入力端と出力端との
位置が各層１０ａ−１〜１０ａ−３のいずれに形成され
ていてもよい。

【００５９】本発明は上記実施の形態に限定されない。

【００６０】まず、基本波のレーザビームを集光、照射
する前に第２高調波或いは第３高調波のレーザビームを
集光、照射してもよい。光伝播層は透明体の内部に複数
本形成されていてもよい。

【００６１】本発明により得られる導波路は、光伝播層
の形状が数μｍから１０μｍ程度の範囲、比屈折率差が
０．数％から３％の範囲のシングルモード用導波路に好
適であるが、マルチモード用導波路を形成する場合には
レーザビーム径をデフォーカスにするか、レンズ倍率を
下げてビーム径を大きくするようにすればよい。なお、
それ以上に比屈折率差の大きい導波路を製造するには、
透明体内に屈折率制御用添加物を少なくとも２種類、そ
れぞれ１０モル％以上、好ましくは３０モル％程度添加
したものを用いればよい。また、図６（ａ）、（ｂ）に
示した導波路構造において、透明体の厚さをレーザビー
ムの径の大きさ程度に薄くしておき、その上下に低比屈
折率の層を形成すれば、合計の比屈折率差を大きくする
ことができる。さらに、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第２高調波
（第３高調波）を移動させて光伝播層を形成するように
してもよい。

【００６２】以上において、本発明によれば、（１）波長の異なる二つのレーザビームをほぼ同時に、
または先後して集光、照射することにより、光伝播層内
の中央部の屈折率をさらに高くすることができ、光伝播
層の幅方向の屈折率分布の形状を変えることもできる。

【００６３】（２）屈折率制御用添加物を少なくとも一
種類含んだＳｉＯ₂ガラス、ポリマ材料、強誘電体材料
等種々の材料へ、より高屈折率の光伝播層を形成するこ
とができる。特に、ポリマ材料のような融点の低い材料
に対して波長が７００ｎｍから９００ｎｍの範囲でパル
ス幅が１０００フェムト以下３０フェムト秒以上、その
繰り返し周波数が４００ｋＨｚ以下５０ｋＨｚ以上の超
短パルスレーザビームを集光、照射前、照射中或いは照
射後に７００ｎｍから９００ｎｍの波長の第２高調波或
いは第３高調波の、より短波長の波長、すなわち、ポリ
マ材料の吸収波長（紫外域の波長）ピークに近い波長の
レーザビームでパルス幅が１０００フェムト以下３０フ
ェムト秒以上、その路繰り返し周波数が４００ｋＨｚ以
下５０ｋＨｚ以上の超短パルスレーザビームを集光、照
射することで、より効率よく高屈折率化を図ることがで
き、またその屈折率分布の制御も容易となる。

【００６４】（３）超短パルスレーザビームの第２高調
波または第３高調波のレーザビームスポット径をその基
本波の波長７００ｎｍから９００ｎｍのレーザビームス
ポット径に比して１／２〜１／３（０．３６μｍ〜０．
２４μｍ）に小さくすることができるので、光伝播層の
中央部の屈折率を局所的に高める、すなわち、２段型屈
折率分布を形成することができる。この結果、光信号を
効率よく光伝播層内に閉じ込めて伝播させることができ
る。

【００６５】（４）光伝播層として、透明体内に直線パ
ターン、曲線パターン、面状パターン（スラブ導波路パ
ターン）、或いはそれらを含むパターンで二次元、或い
は三次元に形成することが容易であり、光信号を低損失
で、かつ、小型構造で分岐、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実現す
ることができる。また、光伝播層の両側の透明体内に多
数の空孔を所定の間隔を隔てて縦横に形成したフォトニ
ックバンドギャップ構造を構成することにより、低損失
で光閉じ込めのよい導波路が得られる。

【００６６】（５）透明体を基板上に少なくとも一層形
成したり、光伝播層、或いはフォトニックバンドギャッ
プ構造を各層の少なくとも一層内に形成したりすること
が容易にできるので、より高機能の光信号処理回路を得
ることができる。

【００６７】（６）透明体を透明体より屈折率の低い低
屈折率層で覆うことにより、より低損失で長期的に安定
した光信号処理回路を得ることができる。

【００６８】（７）より高屈折率で、屈折率分布の制御
が容易で、光信号を効率よく閉じ込めることができる導
波路を、容易に高精度で製造することができる。

【００６９】（８）光伝播層の特定の領域の屈折率を変
えることができる。すなわち、光伝播層の途中に光パワ
ー分布を狭めたり、拡げたりするモード変換部を形成す
ることができる。この結果、光伝播層の途中に屈折率の
異なる能動光素子や受動光素子を挿入した場合のモード
整合をとることができる。また、曲率半径の小さい曲線
導波路を構成する際のその曲線部での放射損失を低減す
るため、曲線部での屈折率を意図的に高くすることがで
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実現を提供することができ
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）の矢印Ａ方向
の矢視図であり、（ｃ）は（ｂ）の１ｃ−１ｃ線断面図
である。

【図２】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】（ａ）は本発明の導波路の製造方法を適用した
導波路の正面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図であ
り、（ｃ）は（ｂ）の３ｃｄ−３ｃｄ線断面における屈
折率分布を示し、（ｄ）は（ｂ）の３ｃｄ−３ｃｄ線断
面における屈折率分布の変形例を示す。

【図４】（ａ）は本発明の導波路の製造方法を適用した
光信号処理回路の正面図であり、（ｂ）は（ａ）の４ｂ
−４ｂ線断面図であり、（ｃ）は（ｂ）の４ｃ−４ｃ線
断面内の屈折率分布を示す図である。

【図５】（ａ）は本発明の導波路の製造方法を適用した
光回路の側面図であり、（ｂ）は（ａ）の５ｂ−５ｂ線
断面図であり、（ｃ）は（ｂ）の５ｃ−５ｃ線断面内の
屈折率分布を示す図である。

【図６】（ａ）は本発明の導波路の製造方法を適用した
導波路の正面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図であ
る。

【図７】（ａ）は本発明の導波路の製造方法を適用した
導波路の正面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図であ
る。

【図８】（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）に示した導波路の８ｂ−８ｂ線
断面図であり、（ｃ）は（ｂ）に示した導波路の８ｃ−
８ｃ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１２−１、１２−２超短パルスレーザビーム１３−１、１３−２レーザビーム１４光伝播層１５レンズ１６波長フィルタ１７全反射ミラー

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の照射
前、照射中若しくは照射後に、上記超短パルスレーザビ
ームの第２高調波若しくは第３高調波の波長のレーザビ
ームを上記超短パルスレーザビームの照射位置に照射す
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の波長を７
００ｎｍから９００ｎｍの範囲内とし、パルス幅を１０
００フェムト秒以下３０フェムト秒以上とし、その繰り
返し周波数を４００ｋＨｚ以下５０ｋＨｚ以上とし、上
記第２高調波若しくは第３高調波の波長のレーザビーム
のパルス幅を１０００フェムト以下３０フェムト秒以上
とし、その繰り返し周波数を４００ｋＨｚ以下１０ｋＨ
ｚ以上とする請求項１に記載の導波路の製造方法。
【請求項３】上記透明体の材料として、屈折率制御用
添加物を少なくとも一種類含んだＳｉＯ₂ガラス、ポリ
マ材料、強誘電体材料を用いる請求項１または２に記載
の導波路の製造方法。
【請求項４】上記第２高調波若しくは上記第３高調波
の波長のレーザビームのスポット径を上記超短パルスレ
ーザビームのスポット径よりも小さくする請求項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】上記光伝播層の屈折率分布を２段階形状
に形成する請求項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５のいずれかに記載の導波路。