JP2003279759A - Machining method of optical fiber and manufacturing method of optical waveguide component - Google Patents

Machining method of optical fiber and manufacturing method of optical waveguide component

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JP2003279759A
JP2003279759A JP2002081927A JP2002081927A JP2003279759A JP 2003279759 A JP2003279759 A JP 2003279759A JP 2002081927 A JP2002081927 A JP 2002081927A JP 2002081927 A JP2002081927 A JP 2002081927A JP 2003279759 A JP2003279759 A JP 2003279759A
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optical fiber
groove
femtosecond laser
groove substrate
ablation
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JP2002081927A
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Japanese (ja)
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Tomoko Yomo
朋子 四方
Shibun Ishikawa
紫文 石川
Takeshi Fukuda
武司 福田
Yutaka Ishii
裕 石井
Takeshi Sakuma
健 佐久間
Hideyuki Hosoya
英行 細谷
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a machining method of an optical fiber for forming a refractive index change region by performing condensation illumination of laser beams with high positional accuracy without losing the mechanical strength of the optical fiber, and to provide a manufacturing method of an optical fiber type waveguide component using the optical fiber machining method. <P>SOLUTION: The optical fiber 5 is fixed to a V groove 8 on a V groove board 7, the condensation and illumination of femtosecond laser beams 2 are made to the surface of the V groove board 7, and the ablation trace is detected to detect the surface of the V groove board 7. With the surface of the V groove board 7 as a reference, the depth of a target position 6 in the optical fiber 5 where a refractive index change region should be formed from a cladding surface is adjusted. Then, the condensation and illumination of the femtosecond laser beam 2 are made to the target position 6 to form the refractive index change region. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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、フェムト秒レーザ
光を光ファイバ内部に集光照射して該集光点周辺に屈折
率変化領域を形成する光ファイバの加工方法、および、
光ファイバグレーティングなどの光ファイバ型光導波路
部品の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of processing an optical fiber in which femtosecond laser light is focused and irradiated inside the optical fiber to form a refractive index change region around the focus point, and
The present invention relates to a method for manufacturing an optical fiber type optical waveguide component such as an optical fiber grating.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信分野において、光ファイバや平面
型光導波路などを始めとする光導波路部品は、今や不可
欠な技術となっている。高機能な光導波路部品を高精度
に、かつ効率よく製造する方法としては、数多くの提案
がある。例えば、特開平9−311237号公報に開示
されているように、フェムト秒レーザ光の集光照射によ
りガラス材料に光誘起屈折率変化を起こして光導波路部
品を製造する方法が知られている。フェムト秒レーザ光
を利用した光誘起屈折率変化は、屈折率変化を誘起する
効率が高いため、光導波路などの構造物を効率よく形成
することができる技術として、注目を集めている。
2. Description of the Related Art In the field of optical communication, optical waveguide components such as optical fibers and planar optical waveguides are now indispensable technologies. There are many proposals as a method for manufacturing a highly functional optical waveguide component with high accuracy and efficiency. For example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-311237, there is known a method of producing an optical waveguide component by causing a light-induced change in refractive index in a glass material by converging irradiation of femtosecond laser light. The photo-induced refractive index change using femtosecond laser light has a high efficiency of inducing the refractive index change, and thus has attracted attention as a technique capable of efficiently forming a structure such as an optical waveguide.

【0003】光導波路部品の中でも、光ファイバ型の光
導波路部品は、伝送用光ファイバや他の光部品への接続
が容易であるため重要性が高く、幅広く利用されてい
る。フェムト秒レーザ光による光誘起屈折率変化を利用
した光ファイバ型光導波路部品の製造方法の提案として
は、例えば、特開2000−155225号公報に提案
されている方法がある。この方法は、光ファイバのコア
中に連続的または間歇的にフェムト秒レーザ光を照射し
て、周期的な屈折率変化を誘起することにより、グレー
ティング(回折格子)を形成して、光ファイバグレーテ
ィングを製造する方法である。
Among optical waveguide components, optical fiber type optical waveguide components are highly important because they can be easily connected to transmission optical fibers and other optical components, and are widely used. As a proposal of a method for manufacturing an optical fiber type optical waveguide component utilizing the light-induced change in refractive index by femtosecond laser light, for example, there is a method proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-155225. This method forms a grating (diffraction grating) by irradiating the core of an optical fiber with femtosecond laser light continuously or intermittently to induce a periodic change in the refractive index, thereby forming an optical fiber grating. Is a method of manufacturing.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開2000−155225号公報には、光ファイバのコ
アの所定の目標位置にフェムト秒レーザ光を集光照射す
るための位置合わせの方法を開示していない。実際、光
ファイバのような外径が極めて小さい円筒形状の物体で
は、クラッド表面からの目標位置の深さを正確に決定す
ることは極めて困難である。このため、例えば、コアで
なく、クラッドに集光照射してしまう等のおそれがあ
り、この方法では、高機能の光ファイバグレーティング
を効率よく生産することは難しい。
However, the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 2000-155225 discloses a positioning method for converging and irradiating a femtosecond laser beam onto a predetermined target position of the core of an optical fiber. Not not. In fact, for a cylindrical object having an extremely small outer diameter such as an optical fiber, it is extremely difficult to accurately determine the depth of the target position from the clad surface. For this reason, for example, there is a risk of converging and irradiating the clad instead of the core, and with this method, it is difficult to efficiently produce a high-performance optical fiber grating.

【0005】ガラス材料にフェムト秒レーザ光を集光照
射する際の位置決めの方法として、特願2001−25
0573号に記載のアブレーション現象を利用した方法
がある。アブレーション現象とは、ガラス基板等のガラ
ス材料の表面にレーザ光を集光照射すると、該ガラス材
料の表面に凹凸(アブレーション跡)が形成されるもの
である。アブレーション跡は、CCDカメラなどの検知
装置を用いて容易に検知することができるので、該アブ
レーション跡にピントを合わせることにより、ガラス基
板表面の位置を検知することができる。さらに、該ガラ
ス基板を深さ方向に所定の長さだけ変位させることによ
り、フェムト秒レーザ光の集光照射の目標位置を、高い
精度で所望の深さに定めることができる。
As a positioning method for converging and irradiating a glass material with femtosecond laser light, Japanese Patent Application No. 2001-25
There is a method utilizing the ablation phenomenon described in No. 0573. The ablation phenomenon is that when laser light is focused and irradiated on the surface of a glass material such as a glass substrate, irregularities (ablation marks) are formed on the surface of the glass material. Since the ablation trace can be easily detected by using a detection device such as a CCD camera, the position of the glass substrate surface can be detected by focusing on the ablation trace. Furthermore, by displacing the glass substrate in the depth direction by a predetermined length, the target position of the focused irradiation of the femtosecond laser light can be set to a desired depth with high accuracy.

【0006】しかしながら、この方法を光ファイバ型光
導波路部品の製造に適用する場合、加工対象である光フ
ァイバのクラッド表面にアブレーション跡を形成する
と、それが原因となってクラックが発生し、光ファイバ
を破断させるおそれがある。また、アブレーション跡を
形成するに当り、無色透明で円筒形状を有する光ファイ
バのクラッド表面にピントを合わせるのは困難である。
このように、機械的信頼性の面でも、加工精度の面で
も、問題がある。
However, when this method is applied to the production of an optical fiber type optical waveguide component, if an ablation mark is formed on the clad surface of the optical fiber to be processed, it causes a crack, which causes cracks. May be broken. Further, in forming an ablation mark, it is difficult to focus on the cladding surface of an optical fiber having a colorless and transparent cylindrical shape.
As described above, there are problems in terms of mechanical reliability and processing accuracy.

【0007】本発明は、このような事情を考慮してなさ
れたものであって、光ファイバの機械的強度を損ねるこ
となく、高い位置精度にてフェムト秒レーザ光の集光照
射を行い屈折率変化領域を形成することができる光ファ
イバの加工方法、ならびにこの光ファイバの加工方法を
用いた光ファイバ型光導波路部品の製造方法を提供する
ことを課題とする。
The present invention has been made in consideration of such circumstances, and the femtosecond laser light is focused and irradiated with high positional accuracy without impairing the mechanical strength of the optical fiber. An object of the present invention is to provide an optical fiber processing method capable of forming a change region, and an optical fiber type optical waveguide component manufacturing method using the optical fiber processing method.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題は、フェムト秒
レーザ光を集光照射して、光ファイバ内部に屈折率変化
領域を形成する光ファイバの加工方法において、光ファ
イバをV溝基板のV溝上に固定し、前記V溝基板の表面
にフェムト秒レーザ光を集光照射してアブレーション跡
を発生させ、このアブレーション跡を検知することによ
り前記V溝基板の表面を検知し、このV溝基板の表面を
基準として光ファイバ内部の所望の深さにフェムト秒レ
ーザ光を集光照射して屈折率変化領域を形成することに
よって解決される。
SUMMARY OF THE INVENTION The above object is to provide a method for processing an optical fiber in which a refractive index change region is formed inside the optical fiber by converging and irradiating a femtosecond laser beam, and the optical fiber is formed into a V The surface of the V-groove substrate is fixed by being fixed on the groove, the surface of the V-groove substrate is focused and irradiated with femtosecond laser light to generate an ablation mark, and the surface of the V-groove substrate is detected by detecting the ablation mark. This is solved by concentrating and irradiating a femtosecond laser beam to a desired depth inside the optical fiber with reference to the surface of (1) to form a refractive index change region.

【0009】さらに、前記光ファイバ内部の目標位置
の、クラッド表面からの深さの精度を一層向上させるた
めには、光ファイバをV溝基板のV溝上に固定し、該V
溝基板の表面の2箇所以上にフェムト秒レーザ光を集光
照射して2個以上のアブレーション跡を発生させ、前記
アブレーション跡を検知することにより前記V溝基板の
表面を検知し、検知手段のピントが前記2個以上のアブ
レーション跡のすべてに同時に合うようにV溝基板を移
動および/または回転させることによって、V溝基板の
表面の位置および/または勾配を調整したのち、このV
溝基板の表面を基準として光ファイバ内部の所望の深さ
にフェムト秒レーザ光を集光照射して屈折率変化領域を
形成する方法を用いることができる。
Further, in order to further improve the accuracy of the depth of the target position inside the optical fiber from the cladding surface, the optical fiber is fixed on the V groove of the V groove substrate, and the V
The femtosecond laser light is focused and irradiated onto two or more places on the surface of the groove substrate to generate two or more ablation marks, and the surface of the V-groove substrate is detected by detecting the ablation marks. The position and / or the slope of the surface of the V-groove substrate is adjusted by moving and / or rotating the V-groove substrate so that the focus simultaneously fits all of the two or more ablation traces.
A method of forming a refractive index change region by converging and irradiating a femtosecond laser beam to a desired depth inside the optical fiber with the surface of the groove substrate as a reference can be used.

【0010】また、複数のV溝を有するV溝基板を使用
し、該V溝の各々に光ファイバを配置して加工するよう
にすることができる。これにより、V溝基板の表面の検
知と位置合わせを一回行えば、それ以後は、該V溝基板
上の各光ファイバを順次加工していくことができるの
で、作業性が向上する。上述の光ファイバの加工方法を
用いて光ファイバを加工することにより、光ファイバグ
レーティング等の光ファイバ型光導波路部品を製造する
ことができる。
Further, it is possible to use a V-groove substrate having a plurality of V-grooves and arrange an optical fiber in each of the V-grooves for processing. Thus, if the surface of the V-groove substrate is detected and aligned once, the optical fibers on the V-groove substrate can be sequentially processed thereafter, so that workability is improved. By processing the optical fiber using the above-described optical fiber processing method, it is possible to manufacture an optical fiber type optical waveguide component such as an optical fiber grating.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に基づいて、本
発明を詳しく説明する。図1は、本発明の光ファイバの
加工方法に用いられる装置の一例を示している。図1に
おいて、符号1は、光源である。光源1から発振された
フェムト秒レーザ光2は、ハーフミラー3により反射さ
れたのち、集光レンズ4を介して、光ファイバ5の内部
の所定の目標位置6に集光照射される。光ファイバ5
は、V溝基板7上に形成されたV溝8の上に載置されて
固定されている。V溝基板7は、精密ステージ9の上に
固定されている。この精密ステージ9は、CCDカメラ
10によってモニタされた光ファイバ5の位置に基づい
て制御されており、光ファイバ5の位置を適切に調節す
ることができるようになっている。さらに、この装置に
は、フェムト秒レーザ光2の光路上にシャッタ11が設
けられており、該シャッタ11の開閉によりフェムト秒
レーザ光2の照射をスイッチすることができるようにな
っている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiments. FIG. 1 shows an example of an apparatus used in the optical fiber processing method of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 is a light source. The femtosecond laser beam 2 oscillated from the light source 1 is reflected by the half mirror 3 and then focused and irradiated onto a predetermined target position 6 inside the optical fiber 5 via the focusing lens 4. Optical fiber 5
Are placed and fixed on the V-grooves 8 formed on the V-groove substrate 7. The V-groove substrate 7 is fixed on the precision stage 9. The precision stage 9 is controlled based on the position of the optical fiber 5 monitored by the CCD camera 10, and the position of the optical fiber 5 can be adjusted appropriately. Further, this apparatus is provided with a shutter 11 on the optical path of the femtosecond laser light 2, and the irradiation of the femtosecond laser light 2 can be switched by opening / closing the shutter 11.

【0012】本実施の形態の光ファイバの加工方法は、
図2に示すように、光ファイバ5をV溝基板7のV溝8
上に固定し、前記V溝基板7の表面にフェムト秒レーザ
光2を集光照射してアブレーション跡Aを発生させ、こ
のアブレーション跡Aを検知することにより前記V溝基
板7の表面を検知し、このV溝基板7の表面を基準とし
て光ファイバ5内部の所望の深さにフェムト秒レーザ光
2を集光照射して屈折率変化領域を形成するものであ
る。アブレーション跡Aは、微小な窪みとなるので、該
窪みのエッジ付近のコントラストを利用することで、C
CDカメラ10のような検知手段による検知が容易であ
る。
The optical fiber processing method of this embodiment is
As shown in FIG. 2, the optical fiber 5 is connected to the V groove 8 of the V groove substrate 7.
The surface of the V-groove substrate 7 is detected by detecting the ablation mark A by fixing and applying the femtosecond laser beam 2 to the surface of the V-groove substrate 7 to fix the upper surface. The femtosecond laser light 2 is focused and irradiated to a desired depth inside the optical fiber 5 with the surface of the V-groove substrate 7 as a reference to form a refractive index change region. Since the ablation mark A becomes a minute dent, by using the contrast near the edge of the dent, C
It can be easily detected by a detecting means such as the CD camera 10.

【0013】このように、加工対象である光ファイバ5
の表面にはアブレーション跡Aを発生させず、V溝基板
7上にアブレーション跡Aを形成するので、光ファイバ
5の機械的強度を損ねるおそれがない。また、光ファイ
バ5はV溝8上に固定されており、光ファイバ5のクラ
ッド表面の、V溝基板7表面からの高さhは、図2の式
(1)に示すように、V溝8の幅wおよび角度θと、光
ファイバ5のクラッド径dとから求めることができる。
この光ファイバ5のクラッド表面からの幾何的集光深さ
と、実際の集光深さとの間には、一意に決定される対応
関係があるので、高い精度で光ファイバ5内部の目標位
置6の深さを知ることができる。
In this way, the optical fiber 5 to be processed is
Since the ablation mark A is not generated on the surface of and the ablation mark A is formed on the V-groove substrate 7, there is no fear of impairing the mechanical strength of the optical fiber 5. Further, the optical fiber 5 is fixed on the V-groove 8, and the height h of the cladding surface of the optical fiber 5 from the surface of the V-groove substrate 7 is determined by the V-groove as shown in equation (1) of FIG. It can be obtained from the width w and the angle θ of 8 and the cladding diameter d of the optical fiber 5.
Since there is a uniquely determined correspondence between the geometric focusing depth from the cladding surface of the optical fiber 5 and the actual focusing depth, the target position 6 inside the optical fiber 5 can be highly accurately determined. You can know the depth.

【0014】本実施の形態においては、光誘起屈折率変
化を起こすために、パルス幅が1ps以下であるフェム
ト秒レーザ光2を用いる。この理由は、フェムト秒レー
ザ光2のパルス幅は非常に狭いので、ピークパワーは時
間圧縮効果により増大し、光誘起屈折率変化の作用を大
きくすることができるからである。フェムト秒レーザ光
2の波長は、例えば、800nmなど、近赤外領域の波
長とすることが好ましい。これにより、該フェムト秒レ
ーザ光2が石英ガラスなどの透明材料にほとんど吸収さ
れないので、目標位置6までほとんど減衰することなく
到達させることができる。フェムト秒レーザ光2の繰返
し周波数は、特に制約されるものではないが、10kH
zあるいは100kHzより高いほうが望ましい。
In the present embodiment, the femtosecond laser light 2 having a pulse width of 1 ps or less is used in order to cause the photo-induced refractive index change. This is because the pulse width of the femtosecond laser light 2 is very narrow, so that the peak power is increased by the time compression effect, and the action of the light-induced refractive index change can be increased. The wavelength of the femtosecond laser beam 2 is preferably a wavelength in the near infrared region such as 800 nm. As a result, the femtosecond laser beam 2 is hardly absorbed by the transparent material such as quartz glass, so that the target position 6 can be reached with almost no attenuation. The repetition frequency of the femtosecond laser light 2 is not particularly limited, but is 10 kHz.
Higher than z or 100 kHz is desirable.

【0015】光ファイバ5の材料としては、光通信用に
使用され、フェムト秒レーザ光2を集光照射したとき集
光点で屈折率を増加させる限り、特に材質に制約を受け
るものではない。このような材料としては、石英系ガラ
ス、酸化物ガラス、フッ化物ガラスが例示される。石英
系ガラスとしては、石英ガラスやゲルマニウム(Ge)
ドープ石英ガラス、フッ素ドープ石英ガラス、ゲルマニ
ウム−フッ素共添加石英ガラスなどが例示される。ま
た、酸化物ガラスとしては、ケイ酸塩ガラス、ホウ酸塩
ガラス、リン酸塩ガラス、弗リン酸塩ガラス、酸化ビス
マス系ガラス等が挙げられる。一般的には、低損失な光
ファイバが容易に得られ、量産性、生産性の高い製造方
法が確立されている石英系光ファイバを用いることが好
ましい。また、光ファイバ5は、取扱いの容易な光ファ
イバ素線を用いることが好ましく、その場合は、加工を
行う前に、目標位置6周辺の被覆を有機溶媒等を用いて
除去しておく。
The material of the optical fiber 5 is not particularly limited as long as it is used for optical communication and increases the refractive index at the focal point when the femtosecond laser beam 2 is focused and irradiated. Examples of such a material include quartz glass, oxide glass, and fluoride glass. Quartz glass and germanium (Ge)
Examples thereof include doped quartz glass, fluorine-doped quartz glass, germanium-fluorine co-doped quartz glass and the like. Examples of oxide glass include silicate glass, borate glass, phosphate glass, fluorophosphate glass, and bismuth oxide-based glass. Generally, it is preferable to use a silica-based optical fiber for which a low-loss optical fiber can be easily obtained, and a manufacturing method with high mass productivity and high productivity has been established. Further, it is preferable to use an optical fiber element wire that is easy to handle as the optical fiber 5. In that case, the coating around the target position 6 is removed by using an organic solvent or the like before processing.

【0016】V溝基板7の材料としては、フェムト秒レ
ーザ光2を集光照射したとき集光点で屈折率を増加させ
る限り、特に材質に制約を受けるものではない。このよ
うな材料としては、石英系ガラス、酸化物ガラス、フッ
化物ガラスが例示される。石英系ガラスとしては、石英
ガラスやゲルマニウム(Ge)ドープ石英ガラス、フッ
素ドープ石英ガラス、ゲルマニウム−フッ素共添加石英
ガラスなどが例示される。また、酸化物ガラスとして
は、ケイ酸塩ガラス、ホウ酸塩ガラス、リン酸塩ガラ
ス、弗リン酸塩ガラス、酸化ビスマス系ガラス等が挙げ
られる。同一の光源1から発振されたフェムト秒レーザ
光2によって、V溝基板7のアブレーションと、光ファ
イバ5の屈折率変化誘起との両方を行うことができるよ
うに、V溝基板7の材料は、加工対象である光ファイバ
5と同一または類似の材料を用いることが好ましい。
The material of the V-groove substrate 7 is not particularly limited as long as it increases the refractive index at the focal point when the femtosecond laser beam 2 is focused and irradiated. Examples of such a material include quartz glass, oxide glass, and fluoride glass. Examples of the quartz glass include quartz glass, germanium (Ge) -doped quartz glass, fluorine-doped quartz glass, and germanium-fluorine co-doped quartz glass. Examples of oxide glass include silicate glass, borate glass, phosphate glass, fluorophosphate glass, and bismuth oxide-based glass. The material of the V-groove substrate 7 is such that both the ablation of the V-groove substrate 7 and the refractive index change induction of the optical fiber 5 can be performed by the femtosecond laser light 2 oscillated from the same light source 1. It is preferable to use the same or similar material as the optical fiber 5 to be processed.

【0017】上述の装置を用いて、光ファイバを加工す
る手順の一例を図3を参照しながら説明する。図3にお
いて、V溝基板7の近傍に描かれている矢印は、精密ス
テージ9の移動方向(X、Y、Z)を示している。ま
ず、精密ステージ9上に、V溝基板7を、V溝8が概略
Y軸方向に沿うように固定する。次いで、光ファイバ5
をV溝8の上に載置して固定する。次いでシャッタ11
を閉じ、フェムト秒レーザ光2をオフにした状態で集光
点がV溝基板7上に位置するように、換言すれば、対物
レンズの位置がV溝基板7の上方に位置するように、精
密ステージ9を、X軸方向、Y軸方向に走査する。さら
に、集光点をV溝基板7表面上の任意の一点Aに移動し
たのち、シャッタ11を開き、光源1の出力を強めてフ
ェムト秒レーザ光2を集光照射する。この状態でV溝基
板7をZ軸方向に大きめに走査するように精密ステージ
9を制御して、V溝基板7表面の点Aに確実にアブレー
ション跡を形成する。このアブレーション跡AにCCD
カメラ10のピントが合うように、精密ステージ9のZ
軸方向の位置を調整する。
An example of a procedure for processing an optical fiber using the above apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the arrow drawn in the vicinity of the V-groove substrate 7 indicates the moving direction (X, Y, Z) of the precision stage 9. First, the V-groove substrate 7 is fixed on the precision stage 9 so that the V-groove 8 extends substantially along the Y-axis direction. Then the optical fiber 5
Is placed on the V groove 8 and fixed. Next shutter 11
So that the condensing point is located on the V-groove substrate 7 with the femtosecond laser beam 2 turned off, in other words, the position of the objective lens is located above the V-groove substrate 7, The precision stage 9 is scanned in the X-axis direction and the Y-axis direction. Further, after moving the condensing point to an arbitrary point A on the surface of the V-groove substrate 7, the shutter 11 is opened, the output of the light source 1 is strengthened, and the femtosecond laser beam 2 is condensed and irradiated. In this state, the precision stage 9 is controlled so as to scan the V-groove substrate 7 in the Z-axis direction to a large extent, and an ablation trace is reliably formed at the point A on the surface of the V-groove substrate 7. CCD on this ablation mark A
Adjust the Z of the precision stage 9 so that the camera 10 is in focus.
Adjust the axial position.

【0018】この状態では、フェムト秒レーザ光2の焦
点は、アブレーション跡A上、すなわち、V溝基板7の
表面上に合わせられている。ここで、屈折率変化領域を
形成すべき目標位置6が、例えば、光ファイバ5のコア
の中心軸上であれば、アブレーション跡Aと目標位置6
とのZ軸方向の変位は、図2に示すように、h−d/2
として求められる。厳密には、光ファイバ5の側面に入
射した際の屈折などにより、図2から求まる幾何的な集
光深さと、フェムト秒レーザ光2の実際の集光深さと
は、必ずしも一致しない。しかしながら、予め幾何的な
集光深さと、実際に屈折率変化領域が形成される深さと
の対応関係を測定しておけば、以後は、幾何的な集光深
さに基づいて、フェムト秒レーザ光2の実際の集光深さ
を一意に決定できる。
In this state, the focus of the femtosecond laser beam 2 is on the ablation mark A, that is, the surface of the V-groove substrate 7. Here, if the target position 6 where the refractive index change region is to be formed is, for example, on the central axis of the core of the optical fiber 5, the ablation mark A and the target position 6 are formed.
The displacements in the Z-axis direction between and are, as shown in FIG.
Is required as. Strictly speaking, due to refraction and the like when incident on the side surface of the optical fiber 5, the geometric focusing depth obtained from FIG. 2 and the actual focusing depth of the femtosecond laser light 2 do not necessarily match. However, if the correspondence between the geometric focusing depth and the depth at which the refractive index change region is actually formed is measured in advance, thereafter, the femtosecond laser will be calculated based on the geometric focusing depth. The actual focusing depth of the light 2 can be uniquely determined.

【0019】集光点の水平方向(XY軸方向)の位置合
わせは、V溝8のエッジによる反射率の違いから、V溝
8の識別は容易であるので、その中心線上を目標に定め
ればよい。このようにして、フェムト秒レーザ光2の焦
点を、光ファイバ5のコアの中心軸上に合わせることが
できる。ここで、光源1の出力を再び高めて、フェムト
秒レーザ光2を目標位置6に集光照射することにより、
屈折率変化領域を形成することができる。
The alignment of the converging point in the horizontal direction (XY axis direction) is easy to identify the V groove 8 due to the difference in reflectance due to the edge of the V groove 8. Therefore, the alignment is set on the center line of the V groove 8. Good. In this way, the femtosecond laser light 2 can be focused on the central axis of the core of the optical fiber 5. Here, the output of the light source 1 is increased again, and the femtosecond laser light 2 is focused and irradiated at the target position 6,
A refractive index change region can be formed.

【0020】もし、目標位置6が光ファイバ5のコアの
中心軸上にない場合でも、目標位置6の設計上の位置
は、光ファイバ5のコアの中心軸からの変位として定め
ることができるので、フェムト秒レーザ光2の焦点を、
光ファイバ5のコアの中心軸上に合わせたのちに、さら
に、所定の距離だけ精密ステージ9を移動させるなどの
方法により、容易に位置合わせができることはいうまで
もない。
Even if the target position 6 is not on the central axis of the core of the optical fiber 5, the designed position of the target position 6 can be determined as a displacement from the central axis of the core of the optical fiber 5. , Focus the femtosecond laser beam 2
It goes without saying that the alignment can be easily performed by, for example, moving the precision stage 9 by a predetermined distance after aligning it on the central axis of the core of the optical fiber 5.

【0021】アブレーション跡Aの位置は、光ファイバ
5に近い位置の方が好ましい。アブレーション跡Aの位
置が光ファイバ5からあまりに離れていると、アブレー
ション跡Aの高さから推定した目標位置6と、実際の目
標位置6とのずれが大きくなるおそれがあるからであ
る。
The position of the ablation mark A is preferably closer to the optical fiber 5. This is because if the position of the ablation mark A is too far from the optical fiber 5, the deviation between the target position 6 estimated from the height of the ablation mark A and the actual target position 6 may increase.

【0022】前記第1の実施の形態は、V溝基板7の表
面上にアブレーション跡Aを1個のみ形成したので簡便
に実施できる。しかしながら、V溝基板7の表面に勾配
が生じている場合、より正確にいえば、必要な位置合わ
せの精度に比して、V溝基板7の表面の勾配の程度が無
視できない場合、深さ(Z軸)方向の位置合わせの精度
が十分に得られないおそれがある。この問題を改善する
ためには、以下説明するように、精密ステージ9とし
て、XYZ3軸ステージに加えて、回転ステージを1個
有するものを用い、かつ、アブレーション跡を2個形成
する手法を利用することができる。
The first embodiment can be easily implemented because only one ablation mark A is formed on the surface of the V-groove substrate 7. However, in the case where the surface of the V-groove substrate 7 has a gradient, more precisely, when the degree of the gradient of the surface of the V-groove substrate 7 is not negligible as compared with the required alignment accuracy, the depth is There is a possibility that the positioning accuracy in the (Z-axis) direction may not be sufficiently obtained. In order to improve this problem, as described below, as the precision stage 9, a precision stage 9 having one rotary stage in addition to the XYZ triaxial stage is used, and a technique for forming two ablation traces is used. be able to.

【0023】次に、このような第2の実施の形態を、図
4を参照しながら説明する。まず、XYZ3軸ステージ
に、φy方向を回転可能とする向きに1個の回転ステー
ジを設置して精密ステージ9とする。この精密ステージ
9上に、V溝基板7を、V溝8が概略Y軸方向に沿うよ
うに固定する。次いで、光ファイバ5をV溝8上に載置
して固定する。そして、光ファイバ5内部の目標位置6
の付近に、光ファイバ5の両側にそれぞれ一個ずつ、2
個のアブレーション跡AおよびBを形成する。
Next, such a second embodiment will be described with reference to FIG. First, one rotary stage is installed on the XYZ triaxial stage in a direction that allows rotation in the φy direction, and the precision stage 9 is obtained. The V-groove substrate 7 is fixed on the precision stage 9 so that the V-groove 8 extends substantially along the Y-axis direction. Then, the optical fiber 5 is placed and fixed on the V groove 8. Then, the target position 6 inside the optical fiber 5
, One on each side of the optical fiber 5 near the
Individual ablation tracks A and B are formed.

【0024】そして、これらのアブレーション跡A、B
を基準として、アブレーション跡A、Bの2点に同時に
ピントが合うように、V溝基板7のφy方向の勾配を微
調整する。このためには、例えば、まずCCDカメラ1
0の視野にアブレーション跡Aを入れ、φyステージを
回転させてピントを調整し、次いで、CCDカメラ10
の視野にアブレーション跡Bを入れ、φyステージを回
転させてピントを調整し、これを交互に繰り返して、ピ
ントを徐々に調整することによって行うことができる。
Then, these ablation marks A and B
With reference to, the gradient of the V-groove substrate 7 in the φy direction is finely adjusted so that the two points of the ablation marks A and B are simultaneously focused. For this purpose, for example, first the CCD camera 1
The ablation mark A is put in the field of view of 0, the φy stage is rotated to adjust the focus, and then the CCD camera 10
The ablation mark B is placed in the field of view, the φy stage is rotated to adjust the focus, and this is alternately repeated to gradually adjust the focus.

【0025】これにより、V溝基板7表面上のアブレー
ション跡AからBまでの方向の勾配は極めて小さくする
ことができる。目標位置6は、アブレーション跡Aおよ
びBのほぼ間に位置するので、前記第1の実施の形態に
説明したような手法を用い、アブレーション跡Aまたは
BのZ方向の位置に基づいて、目標位置6の深さを高精
度にて決定することができる。そして、目標位置6にフ
ェムト秒レーザ光2の焦点を合わせて集光照射すること
により、目標位置6に屈折率変化領域を形成することが
できる。
As a result, the gradient in the direction from the ablation traces A to B on the surface of the V-groove substrate 7 can be made extremely small. Since the target position 6 is located substantially between the ablation traces A and B, the target position 6 is used based on the position of the ablation traces A or B in the Z direction by using the method described in the first embodiment. The depth of 6 can be determined with high accuracy. Then, the focal point of the femtosecond laser beam 2 is focused on the target position 6 and focused and irradiated, whereby a refractive index change region can be formed at the target position 6.

【0026】この場合、アブレーション跡AからBまで
の距離LABは、精密ステージ9の可動範囲が許す限り、
長いほうが好ましい。なぜならば、V溝基板7のφy方
向の勾配を微調整する際、アブレーション跡A、BのZ
方向の深さには、CCDカメラ10のピント合わせ精度
に依存する微小な誤差Δzが生じ得るものと考えられ
る。このとき、V溝基板7表面上の点AからBにかけて
のφy方向の勾配は、Δz/LABと表されるので、LAB
が過度に短いと、前記φy方向の勾配が無視できないほ
ど大きくなるおそれがあるからである。逆にいえば、L
ABを十分に長くとることにより、前記φy方向の勾配を
極めて小さくすることができる。
In this case, the distance L AB from the ablation marks A to B is as long as the movable range of the precision stage 9 allows.
Longer is preferable. This is because when finely adjusting the gradient of the V-groove substrate 7 in the φy direction, the Z of the ablation marks A and B is adjusted.
It is considered that a minute error Δz depending on the focusing accuracy of the CCD camera 10 may occur in the depth in the direction. At this time, the gradient in the φy direction from the point A to the point B on the surface of the V-groove substrate 7 is expressed as Δz / L AB , so that L AB
If is too short, the gradient in the φy direction may become too large to be ignored. Conversely speaking, L
By making AB sufficiently long, the gradient in the φy direction can be made extremely small.

【0027】次に、本発明の第3の実施の形態について
説明する。本実施の形態においては、精密ステージとし
て、XYZ3軸ステージの各軸の周りに、φx、φy、
φz方向に3個の回転ステージを設けたものを用いる。
そして、V溝基板7上に、図5に示すように、一直線上
に乗らないようにして、3個のアブレーション跡A、
B、Cを形成する。これらのアブレーション跡は、その
うち2個A、Bが他の1個Cと、光ファイバ5を挟んで
対向するように配置されているものとする。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, as the precision stage, φx, φy, around each axis of the XYZ triaxial stage,
The one provided with three rotary stages in the φz direction is used.
Then, as shown in FIG. 5, on the V-groove substrate 7, three ablation marks A are formed so as not to be on a straight line.
Form B and C. Of these ablation marks, it is assumed that two of them, A and B, are arranged so as to face the other C, with the optical fiber 5 interposed therebetween.

【0028】そして、CCDカメラ10により、アブレ
ーション跡A、B、Cを、1つずつ順に数回検知しなが
ら、φxステージとφyステージの回転方向を微調整す
ることにより、上記3個のアブレーション跡A、B、C
のすべてに同時にピントが合うようにする。これによっ
て、V溝基板7の表面は、CCDカメラ10の観測方向
に対して極めて高精度にて垂直となるようにすることが
できる。なぜならば、一直線上にない3点は、平面を決
定することができるからである。さらに、φzステージ
を回転させることにより、光ファイバ5の長手方向をY
軸方向に揃えることができる。
Then, the CCD camera 10 detects the ablation traces A, B, and C one by one several times in order, and finely adjusts the rotation directions of the φx stage and the φy stage. A, B, C
Try to focus on everything at the same time. This allows the surface of the V-groove substrate 7 to be perpendicular to the observation direction of the CCD camera 10 with extremely high accuracy. This is because three points that are not on a straight line can determine the plane. Furthermore, by rotating the φz stage, the longitudinal direction of the optical fiber 5 is changed to Y
Can be aligned in the axial direction.

【0029】この場合、第1〜第3のアブレーション跡
A、B、Cの各2点間の距離LAB、LBC、LACは、精密
ステージ9の可動範囲が許す限り、長いほうが好まし
い。この理由は、前記第2の実施の形態において、アブ
レーション跡AとBとの距離L ABについて説明したのと
同様である。このようにして精密ステージ9を調整する
ことにより、前記3個のアブレーション跡A、B、Cか
らなる三角形ABCの勾配が極めて小さくなり、V溝基
板7の表面の勾配が極めて小さくなる。従って、フェム
ト秒レーザ光2の集光点の深さの精度が向上する。
In this case, the first to third ablation marks
Distance L between each two points A, B and CAB, LBC, LACIs precision
As long as the movable range of Stage 9 allows, the longer the better
Yes. The reason for this is that in the second embodiment,
Distance L between traces A and B ABAnd explained
It is the same. The precision stage 9 is adjusted in this way
According to the above, the three ablation marks A, B, C
The triangle ABC has a very small gradient,
The slope of the surface of the plate 7 becomes extremely small. Therefore, fem
The precision of the depth of the condensing point of the second laser beam 2 is improved.

【0030】これから、前記第1の実施の形態に説明し
たような手法を用いて、フェムト秒レーザ光2が、光フ
ァイバ5の中心軸上の所望の一点上、例えば、点21に
集光照射させることができる。この状態から、精密ステ
ージ9をY軸方向に連続的または間歇的に移動させるこ
とにより、光ファイバ5の中心軸上、例えば点22、点
23等に、屈折率変化領域を連続的または間歇的に形成
することができる。すなわち、屈折率変化領域を光ファ
イバ5の中心軸からずれないように形成することができ
る。
Now, the femtosecond laser beam 2 is focused and irradiated onto a desired point on the center axis of the optical fiber 5, for example, the point 21, by using the method described in the first embodiment. Can be made. From this state, by moving the precision stage 9 continuously or intermittently in the Y-axis direction, the refractive index change region is continuously or intermittently on the central axis of the optical fiber 5, for example, at points 22 and 23. Can be formed. That is, the refractive index change region can be formed so as not to be displaced from the central axis of the optical fiber 5.

【0031】第3の実施の形態では、回転ステージを3
個用いたが、回転ステージの個数を2個としても、光フ
ァイバ5の長手方向に沿って精密に屈折率変化領域を連
続的または間歇的に形成することができる。この第4の
実施の形態を、図6を参照しながら説明する。この第4
の実施の形態においては、精密ステージ9として、XY
Z3軸ステージに加えて、φxとφz方向に2個の回転
ステージを有するものを用いる。
In the third embodiment, three rotary stages are used.
Although the number of the rotating stages is two, the refractive index changing region can be precisely or continuously formed along the longitudinal direction of the optical fiber 5 even if the number of the rotating stages is two. The fourth embodiment will be described with reference to FIG. This 4th
In the embodiment of FIG.
In addition to the Z3 axis stage, a stage having two rotary stages in the φx and φz directions is used.

【0032】まず、精密ステージ9上に、V溝基板7
を、V溝8が概略Y軸方向に沿うように固定する。次い
で、光ファイバ5をV溝8上に載置して固定する。CC
Dカメラ10により、V溝基板7の表面におけるV溝8
の反射率の違いを検知しながらφzステージを回転させ
て、V溝8がY軸方向に沿うように調整する。そして、
V溝基板7上に、光ファイバ5の長手方向に沿って、2
個のアブレーション跡A、Bを形成する。これらの2個
のアブレーション跡A、BをCCDカメラ10にて検知
しながら、φxステージを回転させて、アブレーション
跡A、Bの両方にピントが合うように、V溝基板7のφ
x方向の勾配を微調整する。
First, the V-groove substrate 7 is placed on the precision stage 9.
Are fixed so that the V groove 8 is substantially along the Y-axis direction. Then, the optical fiber 5 is placed and fixed on the V groove 8. CC
With the D camera 10, the V groove 8 on the surface of the V groove substrate 7
The φz stage is rotated while detecting the difference in reflectance between the V groove 8 and the V groove 8 so that the V groove 8 is aligned with the Y axis direction. And
2 along the longitudinal direction of the optical fiber 5 on the V-groove substrate 7
Individual ablation marks A and B are formed. While the CCD camera 10 detects these two ablation traces A and B, the φx stage is rotated so that both the ablation traces A and B are in focus.
Fine tune the gradient in the x direction.

【0033】このようにV溝基板7の向きおよび勾配を
微調整することにより、光ファイバ5は、高い精度に
て、Y軸方向に沿い、かつ、φx方向の勾配が極めて小
さくなるように調整されたので、光ファイバ5の長手方
向に沿って連続的または間歇的にフェムト秒レーザ光2
を集光照射して、複数の屈折率変化領域21、22、2
3を形成することができる。
By finely adjusting the direction and the gradient of the V-groove substrate 7 in this manner, the optical fiber 5 is adjusted with high accuracy so that the gradient along the Y-axis direction and in the φx direction becomes extremely small. Therefore, the femtosecond laser light 2 is continuously or intermittently provided along the longitudinal direction of the optical fiber 5.
Is condensed and irradiated to obtain a plurality of refractive index change regions 21, 22, 2
3 can be formed.

【0034】この場合、アブレーション跡AとBとの距
離LABは、精密ステージ9の可動範囲が許す限り、長い
ほうが好ましい。V溝基板7のφx方向の勾配を微調整
する際、アブレーション跡A、BのZ方向の深さには、
CCDカメラ10のピント合わせ精度に依存する微小な
誤差Δzが生じ得るものと考えられる。このとき、V溝
基板7表面上の点AからBにかけてのφx方向の勾配
は、Δz/LABと表されるので、LABが過度に短いと、
前記φx方向の勾配が無視できないほど大きくなるおそ
れがあるからである。逆にいえば、LABを十分に長くと
ることにより、前記φx方向の勾配を極めて小さくする
ことができる。
In this case, it is preferable that the distance L AB between the ablation marks A and B is as long as the movable range of the precision stage 9 allows. When finely adjusting the gradient of the V-groove substrate 7 in the φx direction, the depths of the ablation marks A and B in the Z direction are
It is considered that a minute error Δz depending on the focusing accuracy of the CCD camera 10 may occur. In this case, the gradient of the φx direction from a point A on the V-groove substrate 7 surface toward B, since expressed as Delta] z / L AB, the L AB is excessively short,
This is because the gradient in the φx direction may become too large to be ignored. Conversely, by taking a sufficiently long L AB, it can be made extremely small gradient of the φx direction.

【0035】また、アブレーション跡AおよびBの位置
は、光ファイバ5に近い位置の方が好ましい。これら2
点の位置が、光ファイバ5からあまりにも遠いと、アブ
レーション跡AからBまでのφx方向の勾配を微調整し
て極めて小さくしても、光ファイバ5に沿ったφx方向
の勾配とずれ、位置合わせの精度を低下させるおそれが
あるからである。
The positions of the ablation traces A and B are preferably closer to the optical fiber 5. These two
If the position of the point is too far from the optical fiber 5, even if the gradient in the φx direction from the ablation traces A to B is finely adjusted to be extremely small, the point deviates from the gradient in the φx direction along the optical fiber 5, and the position This is because the accuracy of alignment may be reduced.

【0036】上記実施の形態においては、V溝8は、1
枚のV溝基板7上に1本のみ設けられていたが、V溝8
を複数本有するV溝基板を用いることもできる。アブレ
ーション跡の形成方法および、アブレーション跡を利用
したV溝基板7の勾配および深さの調整手法は、上述し
た手法に準じて行うことができる。この場合でも、V溝
基板7上に高々3個のアブレーション跡を形成すること
により、V溝基板7の位置の調整を行うことができる。
しかも、複数の光ファイバを一回の工程で加工すること
ができるので、製造装置の準備などの手間を大幅に低減
することができ、生産性が大いに向上する。
In the above embodiment, the V groove 8 is 1
Only one V-groove substrate 7 was provided on the V-groove substrate 7.
It is also possible to use a V-groove substrate having a plurality of. The method of forming the ablation mark and the method of adjusting the gradient and the depth of the V-groove substrate 7 using the ablation mark can be performed according to the above-described method. Even in this case, the position of the V-groove substrate 7 can be adjusted by forming at most three ablation marks on the V-groove substrate 7.
Moreover, since it is possible to process a plurality of optical fibers in a single step, it is possible to greatly reduce the labor for preparation of the manufacturing apparatus and the like, and the productivity is greatly improved.

【0037】以上の説明においては、V溝基板7の表面
や光ファイバ5内部の目標位置6にフェムト秒レーザ光
2の焦点を合わせ、または走査する手段として、精密ス
テージ9を移動させることにより行っているが、これに
限定されるものではない。例えば、集光レンズ4自体を
動かしたり、あるいは、ガルバノミラー等を用いたりし
て、フェムト秒レーザ光2の焦点を移動させるようにし
てもよい。
In the above description, the precision stage 9 is moved as a means for focusing or scanning the femtosecond laser beam 2 on the surface of the V-groove substrate 7 or the target position 6 inside the optical fiber 5. However, the present invention is not limited to this. For example, the focal point of the femtosecond laser beam 2 may be moved by moving the condenser lens 4 itself or using a galvanometer mirror or the like.

【0038】次に、本発明の光導波路部品の製造方法に
ついて説明する。上述の光ファイバの加工方法を用い
て、光ファイバ内部に屈折率変化領域を形成することに
より種々の光ファイバ型光導波路部品を製造することが
できる。その一例として、光ファイバグレーティングの
製造方法について説明する。
Next, a method of manufacturing the optical waveguide component of the present invention will be described. Various optical fiber type optical waveguide components can be manufactured by forming the refractive index changing region inside the optical fiber by using the above-described optical fiber processing method. As an example thereof, a method of manufacturing an optical fiber grating will be described.

【0039】図7は、光ファイバグレーティングの一例
を示す側断面図である。光ファイバグレーティングは、
コア31とクラッド32を有する光ファイバのコア31
の一部に、グレーティング33を形成したものである。
グレーティング33は、光導波路中を進行する所定波長
帯の光を反射、遮断する機能をもっている。
FIG. 7 is a side sectional view showing an example of the optical fiber grating. Fiber optic grating
Optical fiber core 31 having core 31 and clad 32
The grating 33 is formed on a part of the above.
The grating 33 has a function of reflecting and blocking light in a predetermined wavelength band that travels in the optical waveguide.

【0040】グレーティング33の波長特性は、該グレ
ーティング33を構成する屈折率変化の周期、グレーテ
ィング長、屈折率変化量に依存しているが、これらのパ
ラメータは、いずれも制御可能である。すなわち、屈折
率変化の周期は、フェムト秒レーザ光2の集光点の相対
移動距離によって調節できる。また、グレーティング長
は、フェムト秒レーザ光2の集光照射を連続的または間
歇的に繰り返すとき、その全体の移動距離によって決め
られる。また、屈折率変化量は、フェムト秒レーザ光2
の集光照射時間によって制御可能である。
The wavelength characteristic of the grating 33 depends on the period of change in the refractive index, the length of the grating, and the amount of change in the refractive index that compose the grating 33, but all of these parameters can be controlled. That is, the cycle of the refractive index change can be adjusted by the relative movement distance of the condensing point of the femtosecond laser light 2. Further, the grating length is determined by the entire moving distance when the focused irradiation of the femtosecond laser light 2 is repeated continuously or intermittently. In addition, the amount of change in the refractive index is determined by the femtosecond laser light 2
It can be controlled by the converging irradiation time.

【0041】このような光ファイバグレーティングは、
例えば、以下の手順により製造することができる。ま
ず、本発明の光ファイバの加工方法を用いて、光ファイ
バ5のコア31に第1の屈折率変化領域34を形成す
る。次いで、グレーティング周期分だけ精密ステージ9
を光ファイバ5の長手方向に沿って移動させ、さらに光
ファイバ5に対し、同様なフェムト秒レーザ光2の集光
照射によって次の屈折率変化領域35を形成する。以
下、必要とするグレーティング長に応じてフェムト秒レ
ーザ光2の集光照射及び精密ステージ9の移動を繰り返
し、複数の屈折率変化領域36、…を形成することによ
り、グレーティング33を形成することができる。
Such an optical fiber grating is
For example, it can be manufactured by the following procedure. First, the first refractive index change region 34 is formed in the core 31 of the optical fiber 5 by using the optical fiber processing method of the present invention. Next, the precision stage 9 for the grating period
Is moved along the longitudinal direction of the optical fiber 5, and the next refractive index change region 35 is formed by converging and irradiating the optical fiber 5 with the same femtosecond laser light 2. Hereinafter, the grating 33 can be formed by repeating the focused irradiation of the femtosecond laser beam 2 and the movement of the precision stage 9 in accordance with the required grating length to form a plurality of refractive index change regions 36, .... it can.

【0042】または、精密ステージ9を一定の速度また
はプログラム制御された所定の移動状態にて移動させ、
この移動に同期して、フェムト秒レーザ光2の光路内に
挿入したシャッタ11を所定の時間間隔にて開閉し、所
定の位置にのみフェムト秒レーザ光2を照射して、複数
の屈折率変化領域36、…を形成することによっても、
グレーティング33を形成することができる。
Alternatively, the precision stage 9 is moved at a constant speed or a predetermined movement state controlled by a program,
In synchronization with this movement, the shutter 11 inserted in the optical path of the femtosecond laser light 2 is opened and closed at predetermined time intervals, and the femtosecond laser light 2 is irradiated only at a predetermined position to change a plurality of refractive indexes. By forming the regions 36, ...
The grating 33 can be formed.

【0043】次に、本発明を具体例により詳しく説明す
る。 (実施例1)光ファイバ5として、比屈折率差0.3
%、クラッド径125μmの石英系光ファイバを用い
た。光源1としては、中心波長800nm、パルス幅1
80fs(フェムト秒)、繰返し周期200kHz、平
均出力700mWのチタンサファイアレーザを使用し
た。V溝基板7は、厚さ1.6mm、幅5mm、長さ4
8mmの合成石英ガラスからなる。V溝8の溝幅は18
0μm、溝角度は60°である。精密ステージ9として
は、XYZ3軸ステージを有するものを用いた。
Next, the present invention will be described in detail with reference to specific examples. (Example 1) As the optical fiber 5, a relative refractive index difference of 0.3
%, A silica-based optical fiber having a cladding diameter of 125 μm was used. The light source 1 has a center wavelength of 800 nm and a pulse width of 1
A titanium sapphire laser with 80 fs (femtoseconds), a repetition rate of 200 kHz and an average output of 700 mW was used. The V-groove substrate 7 has a thickness of 1.6 mm, a width of 5 mm, and a length of 4
It is made of 8 mm synthetic quartz glass. The groove width of the V groove 8 is 18
The groove angle is 0 μm and the groove angle is 60 °. As the precision stage 9, one having an XYZ triaxial stage was used.

【0044】目標位置6から約0.1mm離れた位置を
適当に定めて、フェムト秒レーザ光2を集光照射してア
ブレーション跡を1個形成した。このアブレーション跡
にCCDカメラ10のピントを合わせたのち、目標位置
6の深さに応じて、所定の距離だけZ方向に精密ステー
ジ9を移動させた。また、水平方向(XY平面上)の位
置は、V溝8の像を検知し、CCDカメラ10のスコー
プの中心をV溝8の中心線上に合わせることにより、調
節した。ここで、フェムト秒レーザ光2を集光照射した
状態で、精密ステージ9をY方向に一定速度で0.5m
m移動させ、屈折率変化領域を形成した。光ファイバ5
を装置から取り外して検査したところ、屈折率変化領域
は、該光ファイバ5のコア中に十分な精度にて形成され
ていた。
A position away from the target position 6 by about 0.1 mm was appropriately determined, and the femtosecond laser beam 2 was focused and irradiated to form one ablation mark. After focusing the CCD camera 10 on the ablation mark, the precision stage 9 was moved in the Z direction by a predetermined distance according to the depth of the target position 6. Further, the position in the horizontal direction (on the XY plane) was adjusted by detecting the image of the V groove 8 and aligning the center of the scope of the CCD camera 10 with the center line of the V groove 8. Here, in a state where the femtosecond laser beam 2 is focused and irradiated, the precision stage 9 is moved in the Y direction at a constant speed of 0.5 m.
It was moved by m to form a refractive index change region. Optical fiber 5
When removed from the apparatus and inspected, the refractive index change region was formed in the core of the optical fiber 5 with sufficient accuracy.

【0045】(実施例2)光源1、光ファイバ5、V溝
基板7は実施例1と同様のものを用いた。精密ステージ
9としては、XYZ3軸ステージに加えて、φx、φ
y、φz方向に3個の回転ステージを取り付けたものを
用いた。精密ステージ9上にV溝基板7を取り付けて固
定し、さらにV溝8に沿って光ファイバ5を固定した。
V溝8の像を検知しながらφz回転ステージを回転させ
ることにより、V溝8の方向をY方向に一致させた。
(Embodiment 2) The same light source 1, optical fiber 5 and V groove substrate 7 as in Embodiment 1 were used. As the precision stage 9, in addition to the XYZ triaxial stage, φx, φ
The one having three rotary stages attached in the y and φz directions was used. The V-groove substrate 7 was attached and fixed on the precision stage 9, and the optical fiber 5 was further fixed along the V-groove 8.
By rotating the φz rotary stage while detecting the image of the V groove 8, the direction of the V groove 8 was aligned with the Y direction.

【0046】次いで、図8に示すように、V溝基板7の
目標位置6からY方向に約10mm移動して、フェムト
秒レーザ光2を集光照射してアブレーション跡Aを形成
した。次いで、点AからY方向の逆方向に約20mm移
動し、フェムト秒レーザ光2を集光照射してアブレーシ
ョン跡Bを形成した。さらに、V溝8の反対側に第3の
アブレーション跡Cを形成した。これらのアブレーショ
ン跡A、B、Cは、いずれもV溝8から垂直方向に約
0.1mm離れた位置に形成した。
Then, as shown in FIG. 8, the ablation trace A was formed by moving the V-groove substrate 7 from the target position 6 in the Y direction by about 10 mm and concentrating and irradiating the femtosecond laser beam 2. Then, the ablation trace B was formed by moving the point A in the direction opposite to the Y direction by about 20 mm and converging and irradiating the femtosecond laser beam 2. Further, a third ablation mark C was formed on the opposite side of the V groove 8. These ablation marks A, B, and C were all formed at positions separated from the V groove 8 by about 0.1 mm in the vertical direction.

【0047】そして、これら3個のアブレーション跡
A、B、Cのすべてに同時にピントが合うように、φ
x、φy方向の回転ステージを回転させた。このとき、
AB間の勾配は、0.05μm/mmとなった。第1の
アブレーション跡AにCCDカメラ10のピントを合わ
せたのち、目標位置6の深さに応じて、所定の距離だけ
Z方向に精密ステージを移動させた。また、水平方向
(XY平面上)の位置は、V溝8の像を検知し、CCD
カメラ10のスコープの中心をV溝8の中心線上に合わ
せることによって調節した。
Then, in order to focus all of these three ablation marks A, B and C at the same time, φ
The rotary stage in the x and φy directions was rotated. At this time,
The gradient between AB was 0.05 μm / mm. After the CCD camera 10 was focused on the first ablation mark A, the precision stage was moved in the Z direction by a predetermined distance according to the depth of the target position 6. At the horizontal position (on the XY plane), the image of the V groove 8 is detected, and the CCD
It was adjusted by aligning the center of the scope of the camera 10 with the center line of the V groove 8.

【0048】シャッタ11を閉じた状態で精密ステージ
9を移動させて、目標位置6上にフェムト秒レーザ光2
を集光照射できるように位置を合わせたのち、精密ステ
ージ9をY方向に一定速度で移動させながら、シャッタ
11を一定の時間間隔で開閉することにより、0.5m
mの周期で屈折率変化領域を順次形成し、グレーティン
グの書き込みを行った。
The precision stage 9 is moved while the shutter 11 is closed, and the femtosecond laser beam 2 is moved onto the target position 6.
After the position is adjusted so that the light can be condensed and irradiated, the precision stage 9 is moved in the Y direction at a constant speed, and the shutter 11 is opened and closed at a constant time interval.
Refractive index changing regions were sequentially formed with a period of m, and writing was performed on the grating.

【0049】光ファイバ5を装置から取り外して検査し
たところ、各屈折率変化領域は、いずれも光ファイバ5
のコア中に十分な精度にて形成されていた。また、得ら
れた光ファイバグレーティングの透過特性を光スペクト
ラムアナライザで観察したところ、グレーティングとし
て所望の透過特性が得られていることが分かった。
When the optical fiber 5 was detached from the apparatus and inspected, each of the refractive index changing regions was found to have the optical fiber 5.
Was formed with sufficient accuracy in the core. Also, when the transmission characteristics of the obtained optical fiber grating were observed with an optical spectrum analyzer, it was found that the desired transmission characteristics as a grating were obtained.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ファイ
バの加工方法によれば、V溝基板の表面上に形成された
アブレーション跡を基準にして、平面であるV溝基板の
表面に対してピント合わせを行うので、光ファイバの深
さ方向の位置を極めて高精度にて決定することができ、
かつ再現性が高いものとなる。位置合わせが容易にな
り、生産性が向上し、製造時間を短縮することができ
る。しかも、光ファイバの表面にアブレーション跡を形
成しないので、光ファイバの機械的強度、信頼性が低下
するおそれがない。
As described above, according to the optical fiber processing method of the present invention, the surface of the V-groove substrate, which is a flat surface, is compared with the surface of the V-groove substrate with reference to the ablation mark formed on the surface of the V-groove substrate. Since the focus is adjusted by using the optical fiber, the position of the optical fiber in the depth direction can be determined with extremely high accuracy.
And the reproducibility is high. Positioning is facilitated, productivity is improved, and manufacturing time can be shortened. Moreover, since no ablation mark is formed on the surface of the optical fiber, there is no fear that the mechanical strength and the reliability of the optical fiber are deteriorated.

【0051】本発明の光ファイバの加工方法において
は、V溝基板として、複数のV溝を有するアレイ型V溝
基板を用いることもできる。この場合、一回のバッチ処
理で複数の光ファイバを一括処理することができ、生産
性の一層の向上が期待できる。本発明の光ファイバの加
工方法を利用することにより、種々の高機能で信頼性の
高い光導波路部品を高精度かつ生産性高く製造すること
ができる。
In the optical fiber processing method of the present invention, an array type V groove substrate having a plurality of V grooves can be used as the V groove substrate. In this case, a plurality of optical fibers can be collectively processed by one batch processing, and further improvement in productivity can be expected. By using the optical fiber processing method of the present invention, various highly functional and highly reliable optical waveguide components can be manufactured with high accuracy and high productivity.

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

【図1】 本発明の光ファイバの加工方法に用いられる
装置の一例を示す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an apparatus used in the optical fiber processing method of the present invention.

【図2】 V溝上に固定された光ファイバのクラッド表
面の、V溝基板の表面からの高さを算出する方法を説明
する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a method of calculating a height of a clad surface of an optical fiber fixed on a V groove from the surface of a V groove substrate.

【図3】 本発明の光ファイバの加工方法の第1の実施
の形態を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a first embodiment of a method for processing an optical fiber according to the present invention.

【図4】 本発明の光ファイバの加工方法の第2の実施
の形態を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a second embodiment of the optical fiber processing method of the present invention.

【図5】 本発明の光ファイバの加工方法の第3の実施
の形態を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the third embodiment of the optical fiber processing method of the present invention.

【図6】 本発明の光ファイバの加工方法の第4の実施
の形態を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the fourth embodiment of the optical fiber processing method of the present invention.

【図7】 光ファイバグレーティングの一例を示す概略
構成図である。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing an example of an optical fiber grating.

【図8】 本発明の実施例2における実施状態を説明す
る斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view illustrating an implementation state of the second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…フェムト秒レーザ光、5…光ファイバ、6…目標位
置、7…V溝基板、8…V溝、A…アブレーション跡。
2 ... Femtosecond laser light, 5 ... Optical fiber, 6 ... Target position, 7 ... V groove substrate, 8 ... V groove, A ... Ablation mark.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 武司 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 (72)発明者 石井 裕 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 (72)発明者 佐久間 健 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 (72)発明者 細谷 英行 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 Fターム(参考) 2H050 AB03Z AC82 AC84 AD00   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Takeshi Fukuda             Fuji Co., Ltd. 1440 Rokuzaki, Sakura City, Chiba Prefecture             Kura Sakura Office (72) Inventor Yu Ishii             Fuji Co., Ltd. 1440 Rokuzaki, Sakura City, Chiba Prefecture             Kura Sakura Office (72) Inventor Ken Sakuma             Fuji Co., Ltd. 1440 Rokuzaki, Sakura City, Chiba Prefecture             Kura Sakura Office (72) Inventor Hideyuki Hosoya             Fuji Co., Ltd. 1440 Rokuzaki, Sakura City, Chiba Prefecture             Kura Sakura Office F-term (reference) 2H050 AB03Z AC82 AC84 AD00

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フェムト秒レーザ光を集光照射して、光
ファイバ内部に屈折率変化領域を形成する光ファイバの
加工方法において、 光ファイバをV溝基板のV溝上に固定し、 前記V溝基板の表面にフェムト秒レーザ光を集光照射し
てアブレーション跡を発生させ、 このアブレーション跡を検知することにより前記V溝基
板の表面を検知し、 このV溝基板の表面を基準として光ファイバ内部の所望
の深さにフェムト秒レーザ光を集光照射して屈折率変化
領域を形成することを特徴とする光ファイバの加工方
法。
1. A method of processing an optical fiber, wherein a refractive index change region is formed inside an optical fiber by converging and irradiating a femtosecond laser beam, wherein the optical fiber is fixed on a V groove of a V groove substrate. Femtosecond laser light is focused and irradiated on the surface of the substrate to generate an ablation mark, the surface of the V-groove substrate is detected by detecting the ablation mark, and the inside of the optical fiber is based on the surface of the V-groove substrate. A method for processing an optical fiber, which comprises irradiating a femtosecond laser beam to a desired depth to form a refractive index changing region.
【請求項2】 フェムト秒レーザ光を集光照射して、光
ファイバ内部に屈折率変化領域を形成する光ファイバの
加工方法において、 光ファイバをV溝基板のV溝上に固定し、 該V溝基板の表面の2箇所以上にフェムト秒レーザ光を
集光照射して2個以上のアブレーション跡を発生させ、 前記アブレーション跡を検知することにより前記V溝基
板の表面を検知し、 検知手段のピントが前記2個以上のアブレーション跡の
すべてに同時に合うようにV溝基板を移動および/また
は回転させることによって、V溝基板の表面の位置およ
び/または勾配を調整したのち、 このV溝基板の表面を基準として光ファイバ内部の所望
の深さにフェムト秒レーザ光を集光照射して屈折率変化
領域を形成することを特徴とする光ファイバの加工方
法。
2. A method for processing an optical fiber, wherein a refractive index change region is formed inside an optical fiber by converging and irradiating a femtosecond laser beam, the optical fiber being fixed on the V groove of a V groove substrate, The femtosecond laser light is focused and irradiated onto two or more positions on the surface of the substrate to generate two or more ablation marks, and the surface of the V-groove substrate is detected by detecting the ablation marks, and the focus of the detection means is detected. The V-groove substrate by moving and / or rotating the V-groove substrate in such a way that all of the two or more ablation tracks are simultaneously adjusted, and then the surface of the V-groove substrate is adjusted. A method for processing an optical fiber, comprising: forming a refractive index change region by converging and irradiating a femtosecond laser beam to a desired depth inside the optical fiber with reference to.
【請求項3】 複数のV溝を有するV溝基板を使用し、
該V溝の各々に光ファイバを固定して加工することを特
徴とする請求項1または2に記載の光ファイバの加工方
法。
3. A V-groove substrate having a plurality of V-grooves is used,
The optical fiber processing method according to claim 1 or 2, wherein an optical fiber is fixed to each of the V grooves and processed.
【請求項4】 前記V溝基板は石英ガラスまたは石英系
ガラスからなるものであることを特徴とする請求項1な
いし3のいずれかに記載の光ファイバの加工方法。
4. The method for processing an optical fiber according to claim 1, wherein the V-groove substrate is made of quartz glass or quartz glass.
【請求項5】 前記光ファイバは、石英系光ファイバで
あることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記
載の光ファイバの加工方法。
5. The method of processing an optical fiber according to claim 1, wherein the optical fiber is a silica optical fiber.
【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかに記載の光
ファイバの加工方法を用いて光ファイバを加工すること
を特徴とする光導波路部品の製造方法。
6. A method of manufacturing an optical waveguide component, which comprises processing an optical fiber by using the method of processing an optical fiber according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006032654A2 (en) 2004-09-23 2006-03-30 Siemens Aktiengesellschaft Optical waveguide comprising a structured surface, and method for the production thereof
WO2006049816A1 (en) * 2004-10-29 2006-05-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Ultrafast laser machining system and method for forming diffractive structures in optical fibers

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