【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、石英ガラス等の透明ガラスなどの透明材料にフェムト秒レーザを集光照射して透明材料内に屈折率増加領域を形成して光導波路等を作製する際のフェムト秒レーザの光路の調整方法、フェムト秒レーザの照射方法、光導波路の製造装置およびフェムト秒レーザ照射装置に関し、フェムト秒レーザの光路調整を容易に行えるようにして、その作業性を高めたものである。
【０００２】
【従来の技術】
石英ガラスなどの透明ガラスを始めとする透明材料に、フェムト秒レーザを集光し、そのエネルギー密度を高めたうえ、照射すると、透明材料内部のフェムト秒レーザの焦点付近に透明材料の屈折率が増加した屈折率増加領域を形成できることが知られている。
【０００３】
かかる技術を利用して、フェムト秒レーザもしくは透明材料のいずれかを相対的に移動することにより、石英ガラスなどの透明材料内部に屈折率増加領域からなる光導波路を形成することができ、これに関する先行特許出願や研究報告が多くなされている。
【０００４】
ところで、この透明材料内部に光導波路を形成する際、常に安定した光導波路を作製するためには、フェムト秒レーザの光路を調整し、透明材料内に集光照射されるフェムト秒レーザの光エネルギーを常に一定にする必要がある。
この要求を満たす方策として、フェムト秒レーザを透明材料内部に集光照射することにより発生する白色光をＣＣＤカメラなどで撮影し、モニターでこの白色光の映像を視認しながら、白色光が最大となるようにフェムト秒レーザの光路調整を行う方法が提案されている。
【０００５】
しかしながら、この提案方法では、作業者が間断なくモニターを注視しながらフェムト秒レーザの光路調整を行うこととなり、光路調整のための光学部品の操作が困難になり、作業性が必ずしも良好とは言えない問題があった。また、作業者に対する負担も大きいものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明における課題は、フェムト秒レーザを石英ガラスなどの透明材料内部に集光照射して屈折率増加領域を形成し、光導波路などを作製する際に行われ、白色光の強度を最大とし、常に安定した屈折率増加領域を形成するためのフェムト秒レーザの光路調整を、作業者に負担をかけることなく、容易に、かつ作業性を低下させることなく行えるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、
請求項１にかかる発明は、透明材料にフェムト秒レーザを集光照射し、透明材料内に屈折率増加領域を形成して、光導波路を作製する際に、フェムト秒レーザを集光照射することにより発生する白色光を受光し、この白色光の強さに応じた音声を発生させ、この音声に基づいてフェムト秒レーザの光路の調整を行うことを特徴とする光路の調整方法である。
【０００８】
請求項２にかかる発明は、透明材料がガラス材料であることを特徴とする請求項１記載の光路の調整方法である。
請求項３にかかる発明は、ガラス材料が石英ガラスであることを特徴とする請求項２に記載の光路の調整方法である。
請求項４にかかる発明は、請求項１、２または３に記載の調整方法で製造されたことを特徴とする光導波路である。
【０００９】
請求項５にかかる発明は、透明材料にフェムト秒レーザを集光照射し、透明材料内に屈折率増加領域を形成する際に、フェムト秒レーザを集光照射することにより発生する白色光を受光し、この白色光の強さに応じた音声を発生させ、この音声に基づいてフェムト秒レーザの光路調整を行うことを特徴とするフェムト秒レーザの照射方法である。
【００１０】
請求項６にかかる発明は、フェムト秒レーザを発振するレーザ発振器と、このレーザ発振器からのフェムト秒レーザを透明材料に集光照射する対物レンズと、フェムト秒レーザと透明材料とを相対的に移動させる移動機構と、フェムト秒レーザの集光照射により透明材料から発生する白色光を受光する受光部と、この受光部からの信号を受けて白色光の強度に応じた音量の音声を発生する音声発生部を備えたことを特徴とする光導波路の製造装置である。
【００１１】
請求項７にかかる発明は、フェムト秒レーザを発振するレーザ発振器と、このレーザ発振器からのフェムト秒レーザを透明材料に集光照射する対物レンズと、フェムト秒レーザと透明材料とを相対的に移動させる移動機構と、フェムト秒レーザの集光照射により透明材料から発生する白色光を受光する受光部と、この受光部からの信号を受けて白色光の強度に応じた音量の音声を発生する音声発生部を備えたことを特徴とするフェムト秒レーザ照射装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の光導波路の製造装置の一例を示すもので、図中符号１はフェムト秒レーザを発光する光源を示し、符号２は光源１から送られたフェムト秒レーザである。このフェムト秒レーザ２は、ハーフミラー３で反射され、対物レンズ４で集光される。対物レンズ４によって集光されたフェムト秒レーザ２は、光導波路が形成される透明材料板５に集光照射される。
【００１３】
この透明材料板５として、例えば光学研磨されたガラスが用いられるが、これに限定されるものではなく、使用波長で透明であり、フェムト秒レーザの集光照射によって屈折率上昇領域を誘起することができるものであれば、石英ガラスや石英を主成分とした石英ガラスに限定されず、高分子樹脂、他の材料を用いてもよい。
【００１４】
また、図中符号６は、三軸ステージを示し、この三軸ステージ６のステージ台には石英ガラス板などのフェムト秒レーザの照射対象となる透明材料板５が載置されており、この透明材料板５をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に微移動できるようになっている。この三軸ステージ６は、フェムト秒レーザ２と透明材料板５とを相対的に移動させる移動機構となる。
【００１５】
また、ハーフミラー３の上部には、ＣＣＤ素子、フォトダイオード、ＣｄＳ素子、フォトマルチプライヤーなどの受光素子を備えた受光部７が配置されている。この受光部７は、フェムト秒レーザを透明材料板５に集光照射した際に、照射部位から発生する白色光をハーフミラー３を介して受光して、この白色光の強度に比例した電気信号を発するものである。
【００１６】
受光部７からの電気信号は、処理部８に送られるようになっている。この処理部８は、受光部７からの電気信号の強度に比例または反比例して、強度が変化する音声信号、例えば周波数３００〜３０００Ｈｚ程度の音声電気信号を発生する１種のトランデュサーである。
この処理部８からの音声信号は、スピーカ、ヘッドホーンなどの音声発生装置９に送られ、白色光の強度に比例または反比例した音量の音声が発生されるようになっている。処理部８と音声発生装置９とで音声発生部が構成される。
【００１７】
このような装置では、フェムト秒レーザの透明材料板５への集光照射により発生する白色光が受光部７で受光され、白色光の強度に応じた音量の音声が音声発生装置９から発せられる。この時、白色光の強度が強くなるにつれて音量が大きくなるように設定することもでき、逆に白色光の強度が強くなるにつれて音量が小さくなるように設定することもでき、音量が小さくなるように設定する方が、人間の聴覚特性に基づき、白色光の強度が最大になる点を正確に判断することができて好ましい。
【００１８】
このような装置を用いて透明材料板５に光導波路を作製するには、フェムト秒レーザの透明材料板５への集光照射によって発生する白色光の強度に応じた音量の音声が音声発生装置９から発生するので、作業者はこれを聴きながら、その音声ができるだけ大きくなるように、またはできるだけ小さくなるように、フェムト秒レーザ２の光路調整を行えば良く、これにより白色光の強度が最大になるように制御することが可能となる。
【００１９】
このため、作業者は、その視線を常時光路調整のための光学部品の操作に集中することができるようになり、作業が中断されることがなくなる。また、作業者に過度の負担を強いることもなくなる。このため、常に安定して光導波路の作製が行えることになる。
【００２０】
なお、導波路自体の作製は、従来と同様に、三軸ステージ６をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の三軸方向に微移動させ、透明材料板５を三軸方向に微移動させることによって行われる。
【００２１】
本発明において使用される透明材料としては、石英ガラスなどの透明ガラス、透明プラスチックなどが用いられ、フェムト秒レーザを集光照射することにより白色光を発生するものであればよい。
また、相対的移動機構としては、三軸ステージ６に限られず、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動する二軸ステージでもよく、Ｚ軸方向の移動は、対物レンズ４の焦点位置を焦点移動機構により移動させてもよい。
【００２２】
また、本発明では、上述の例のような光導波路の作製に限られず、フェムト秒レーザを透明材料に集光照射して、その内部に屈折率増加領域を形成する技術、すなわち、フェムト秒レーザの照射方法、フェムト秒レーザ照射装置全般に適用することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、透明材料にフェムト秒レーザを集光照射して屈折率増加領域を形成し光導波路等を作製する場合、透明材料から発生する白色光が常に最大となるようにフェムト秒レーザの光路調整操作を行う際、その操作に視線を集中して行えるようになり、操作に神経を集中して行える。このため、作業性が向上し、作業者に対する負担も軽減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光導波路製造装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１・・・レーザ発振器、２・・・フェムト秒レーザ、３・・・ハーフミラー、４・・・対物レンズ、５・・・透明材料板、６・・・三軸ステージ、７・・・受光部、８・・・処理部、９・・・音声発生装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical path of a femtosecond laser used to produce an optical waveguide or the like by focusing and irradiating a transparent material such as quartz glass with a femtosecond laser to form a refractive index increasing region in the transparent material. The present invention relates to an adjustment method, a femtosecond laser irradiation method, an optical waveguide manufacturing apparatus, and a femtosecond laser irradiation apparatus, in which the optical path adjustment of the femtosecond laser can be easily performed to improve the workability.
[0002]
[Prior art]
When a femtosecond laser is focused on a transparent material such as quartz glass to increase its energy density and irradiated, the refractive index of the transparent material is near the focal point of the femtosecond laser inside the transparent material. It is known that increased refractive index increasing regions can be formed.
[0003]
By using such a technique, an optical waveguide composed of a refractive index increasing region can be formed inside a transparent material such as quartz glass by relatively moving either a femtosecond laser or a transparent material. Many prior patent applications and research reports have been made.
[0004]
By the way, when forming an optical waveguide inside this transparent material, in order to always produce a stable optical waveguide, the optical energy of the femtosecond laser that is focused and irradiated in the transparent material is adjusted by adjusting the optical path of the femtosecond laser. Must always be constant.
As a measure to satisfy this requirement, white light generated by condensing and irradiating a femtosecond laser inside a transparent material is photographed with a CCD camera, etc., and the white light is maximized while viewing the white light image on the monitor. A method for adjusting the optical path of a femtosecond laser has been proposed.
[0005]
However, in this proposed method, the operator adjusts the optical path of the femtosecond laser while observing the monitor without interruption, and it becomes difficult to operate the optical components for adjusting the optical path, and the workability is not necessarily good. There was no problem. In addition, the burden on the worker was great.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the problem in the present invention is that a femtosecond laser is focused on a transparent material such as quartz glass to form a refractive index increasing region and an optical waveguide or the like is produced, and the intensity of white light is maximized. Thus, the optical path adjustment of the femtosecond laser for always forming a stable refractive index increasing region can be easily performed without burdening the operator and without reducing workability.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
To solve this problem,
The invention according to claim 1 condenses and irradiates a femtosecond laser on a transparent material and forms a refractive index increasing region in the transparent material to produce an optical waveguide. The light path adjustment method is characterized in that the white light generated by the light is received, a sound corresponding to the intensity of the white light is generated, and the optical path of the femtosecond laser is adjusted based on the sound.
[0008]
The invention according to claim 2 is the optical path adjustment method according to claim 1, wherein the transparent material is a glass material.
The invention according to claim 3 is the optical path adjustment method according to claim 2, wherein the glass material is quartz glass.
The invention according to claim 4 is an optical waveguide manufactured by the adjustment method according to claim 1, 2, or 3.
[0009]
The invention according to claim 5 receives the white light generated by the focused irradiation of the femtosecond laser when the transparent material is focused and irradiated with the femtosecond laser and the refractive index increasing region is formed in the transparent material. Then, a sound according to the intensity of the white light is generated, and an optical path adjustment of the femtosecond laser is performed based on the sound.
[0010]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a laser oscillator that oscillates a femtosecond laser, an objective lens that condenses and irradiates a femtosecond laser from the laser oscillator on a transparent material, and relatively moves the femtosecond laser and the transparent material. A moving mechanism, a light receiving unit that receives white light generated from the transparent material by the focused irradiation of the femtosecond laser, and a sound that generates a sound with a volume corresponding to the intensity of the white light by receiving a signal from the light receiving unit An optical waveguide manufacturing apparatus including a generation unit.
[0011]
According to a seventh aspect of the present invention, a laser oscillator that oscillates a femtosecond laser, an objective lens that focuses and irradiates a femtosecond laser from the laser oscillator on a transparent material, and the femtosecond laser and the transparent material relatively move. A moving mechanism, a light receiving unit that receives white light generated from the transparent material by the focused irradiation of the femtosecond laser, and a sound that generates a sound with a volume corresponding to the intensity of the white light by receiving a signal from the light receiving unit A femtosecond laser irradiation apparatus including a generation unit.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described in detail below.
FIG. 1 shows an example of an optical waveguide manufacturing apparatus according to the present invention. Reference numeral 1 in the drawing denotes a light source that emits a femtosecond laser, and reference numeral 2 denotes a femtosecond laser sent from the light source 1. The femtosecond laser 2 is reflected by the half mirror 3 and condensed by the objective lens 4. The femtosecond laser 2 focused by the objective lens 4 is focused and irradiated on a transparent material plate 5 on which an optical waveguide is formed.
[0013]
As the transparent material plate 5, for example, optically polished glass is used. However, the transparent material plate is not limited to this, and is transparent at the wavelength used, and induces a refractive index increase region by focused irradiation of a femtosecond laser. However, it is not limited to quartz glass or quartz glass containing quartz as a main component, and a polymer resin or other materials may be used.
[0014]
Reference numeral 6 in the figure denotes a triaxial stage, and a transparent material plate 5 to be irradiated with a femtosecond laser such as a quartz glass plate is placed on the stage base of the triaxial stage 6. The material plate 5 can be finely moved in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction. The triaxial stage 6 serves as a moving mechanism that relatively moves the femtosecond laser 2 and the transparent material plate 5.
[0015]
In addition, a light receiving unit 7 including a light receiving element such as a CCD element, a photodiode, a CdS element, or a photomultiplier is disposed above the half mirror 3. The light receiving unit 7 receives white light generated from the irradiated portion through the half mirror 3 when the femtosecond laser is focused on the transparent material plate 5 and receives an electric signal proportional to the intensity of the white light. It is something that emits.
[0016]
An electrical signal from the light receiving unit 7 is sent to the processing unit 8. The processing unit 8 is a type of transducer that generates an audio signal whose intensity changes in proportion to or in inverse proportion to the intensity of the electric signal from the light receiving unit 7, for example, an audio electric signal having a frequency of about 300 to 3000 Hz.
The sound signal from the processing unit 8 is sent to a sound generator 9 such as a speaker or a headphone, and a sound having a volume proportional or inversely proportional to the intensity of white light is generated. The processing unit 8 and the sound generation device 9 constitute a sound generation unit.
[0017]
In such a device, white light generated by condensing irradiation of the femtosecond laser onto the transparent material plate 5 is received by the light receiving unit 7, and sound having a volume corresponding to the intensity of the white light is emitted from the sound generating device 9. . At this time, the volume can be set to increase as the intensity of white light increases, and conversely, the volume can be set to decrease as the intensity of white light increases. It is preferable to set it to be able to accurately determine the point at which the intensity of white light is maximum based on the human auditory characteristics.
[0018]
In order to produce an optical waveguide on the transparent material plate 5 using such an apparatus, a sound having a volume corresponding to the intensity of white light generated by the focused irradiation of the femtosecond laser onto the transparent material plate 5 is produced by the sound generator. 9, the operator can adjust the optical path of the femtosecond laser 2 while listening to the sound so that the sound is as loud as possible or as small as possible, thereby maximizing the intensity of white light. It becomes possible to control to become.
[0019]
For this reason, the operator can concentrate his / her line of sight on the operation of the optical component for optical path adjustment at all times, and the work is not interrupted. Moreover, an excessive burden is not imposed on the worker. For this reason, the optical waveguide can always be manufactured stably.
[0020]
The waveguide itself is manufactured by moving the triaxial stage 6 slightly in the X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction, and moving the transparent material plate 5 in the triaxial direction as in the prior art. Is done by letting
[0021]
As the transparent material used in the present invention, transparent glass such as quartz glass, transparent plastic, or the like is used, as long as it generates white light by focusing and irradiating a femtosecond laser.
Further, the relative movement mechanism is not limited to the triaxial stage 6 but may be a biaxial stage that moves in the X-axis direction and the Y-axis direction. The movement in the Z-axis direction is based on the focal position of the objective lens 4. You may move by.
[0022]
Further, the present invention is not limited to the production of the optical waveguide as in the above-described example, but a technique for condensing and irradiating a transparent material with a femtosecond laser to form a refractive index increasing region therein, that is, a femtosecond laser. This method can be applied to general irradiation methods and femtosecond laser irradiation apparatuses.
[0023]
【The invention's effect】
As explained above, according to the present invention, when a transparent material is irradiated with a femtosecond laser beam to form a refractive index increasing region and an optical waveguide or the like is produced, white light generated from the transparent material is always maximized. Thus, when performing the optical path adjustment operation of the femtosecond laser, the line of sight can be concentrated on the operation, and the nerve can be concentrated on the operation. For this reason, workability | operativity improves and the burden with respect to an operator is also reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an optical waveguide manufacturing apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser oscillator, 2 ... Femtosecond laser, 3 ... Half mirror, 4 ... Objective lens, 5 ... Transparent material board, 6 ... Triaxial stage, 7 ... Light reception Unit, 8... Processing unit, 9.
