JP2004325706A - Optical waveguide forming method, optical waveguide forming device, optical circuit board, and electronic device - Google Patents

Optical waveguide forming method, optical waveguide forming device, optical circuit board, and electronic device Download PDF

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JP2004325706A JP2003119307A JP2003119307A JP2004325706A JP 2004325706 A JP2004325706 A JP 2004325706A JP 2003119307 A JP2003119307 A JP 2003119307A JP 2003119307 A JP2003119307 A JP 2003119307A JP 2004325706 A JP2004325706 A JP 2004325706A
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light
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energy
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Atsushi Harada
篤 原田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a waveguide forming method capable of forming an optical waveguide to a desired position of a resin substrate by solving the problem that the formation of the minute optical waveguide is heretofore difficult because of the difficulty in making the diameter of the optical waveguides to be formed smaller than the diameter of the luminous flux to be irradiated, as well as an optical waveguide forming device, an optical circuit board, and an electronic device. <P>SOLUTION: The optical waveguide forming method formed the optical waveguide 160 by supplying energy having a first distribution to a first region 162 of a substrate 150 including a resin material, applying energy having a second distribution to a second region 164 included in the first region 162 and changing the refractive index of the substrate 150 in at least a portion of the second region 164. The energy is preferably applied to the first region by irradiating the region with the light of a first wavelength and to the second region by irradiating the region with the light having a second wavelength shorter than the first wavelength. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導波路形成方法、光導波路形成装置、光回路基板、及び電子機器に関する。
【0002】
【背景の技術】
従来、樹脂中に光を照射し硬化させることで光導波路を形成する方法として、例えば、特開2002−202427号公報(特許文献1)に開示された方法がある。上記特許文献1には、光硬化樹脂中に微小径の光束を照射し硬化させることで屈折率の上昇した硬化樹脂部を形成することにより、光導波路を形成する方法が開示されている。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−202427号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1に開示された方法では、形成される光導波路の径を、照射される光束の径より小さくすることが困難であるため、微細な光導波路を形成するのが困難であるという問題が生じている。
【0005】
よって、本発明は、上記の課題を解決することのできる光導波路形成方法、光導波路形成装置、光回路基板、及び電子機器を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第1の形態によれば、外部から所定のエネルギーを受けることにより屈折率が変化する樹脂材料を含む基体に光導波路を形成する光導波路形成方法であって、基体における第1の領域に第1の分布を有するエネルギーを与えるとともに、第1の領域に含まれる第2の領域に第2の分布を有するエネルギーを与え、第2の領域の少なくとも一部における基体の屈折率を変化させることにより光導波路を形成することを特徴とする光導波路形成方法を提供する。これにより、基体にきわめて細い光導波路を形成することができる。
【0007】
また、第1の波長を有する第1の光を第1の領域に照射することにより、第1の領域に第1の分布を有するエネルギーを与え、第1の波長より短い波長を有する第2の光を第2の領域に照射することにより、第2の領域に第2の分布を有するエネルギーを与えることが好ましい。また、第1の光を所定の時間、第1の領域に照射し、第2の光を所定の時間より短い時間、第2の領域に照射することが好ましい。これにより、基体に3次元的に位置精度よく、かつ均一に光導波路を形成することができる。
【0008】
樹脂材料は、二光子吸収する材料を含んでもよい。これにより、基体に光導波路をさらに細く形成することができる。また、基体の深さ方向において光導波路の位置を精度よく形成できる。
【0009】
本発明の第2の形態によれば、上記の光導波路形成方法により形成された光導波路を有する光回路基板及び電子機器を提供する。電子機器は、例えば、光信号を送信する送信機、光信号を受信する受信機、光信号を中継する中継器等の、光信号の受け渡しを行う光通信機器や、その他の機器を含む。また、電子機器は、例えば、ファクシミリ、パーソナルコンピュータ、ディジタルカメラ、表示装置、印刷装置、ゲーム機、チューナー等の、通信回線と接続され得る機器や、内部において光通信を行い得る機器を含む。また、電子機器は、当該光導波路を有する基板に、電気部品、機械部品その他の部品や、電気回路、電子回路、光回路その他の回路等が組み合わされた装置や部品等を含む。
【0010】
本発明の第3の形態によれば、外部から光を受けることにより屈折率が変化する樹脂材料を含む基体に光導波路を形成する光導波路形成装置であって、基体を載置するステージと、第1の波長を有する第1の光を生成する第1の光源と、第1の波長より短い第2の波長を有する第2の光を生成する第2の光源と、第1の光を、基体における第1の領域に集光する第1の集光部と、第2の光を、第1の領域に含まれる第2の領域に集光する第2の集光部とを備えたことを特徴とする光導波路形成装置を提供する。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0012】
図1は、本発明の一実施形態に係る光導波路形成装置100を示す図である。光導波路形成装置100は、第1の光源122及び第2の光源124と、集光部の一例である第1のレンズ部132及び第2のレンズ部134と、光導波路を形成する基体150を載置するステージ142と、光導波路形成装置100の全体を制御する統括制御部110と、第1の光源122及び第2の光源124を制御する光源制御部120と、第1のレンズ部132及び第2のレンズ部134を制御するレンズ制御部130と、ステージ142を制御するステージ制御部140とを備える。
【0013】
基体150は、外部からエネルギーを受けることにより屈折率を変化させる樹脂材料を含む。当該樹脂材料は、例えば、熱エネルギーを受けることにより硬化する熱硬化性樹脂、紫外線を受けることにより硬化する紫外線硬化性樹脂、光エネルギーと熱エネルギーの双方を受けることにより硬化する樹脂等を含む。また、基体150は、エネルギーを受けた領域の屈折率が、当該領域以外の領域や空気の屈折率より大きくなるような樹脂材料を含むことが望ましい。基体150は、基体150は、外部からエネルギーを受けることにより屈折率を変化させる樹脂材料から成ってもよい。
【0014】
第1の光源122及び第2の光源124は、それぞれ異なるエネルギーを有する光を生成する。第1の光源122及び第2の光源124が生成する光のエネルギーの和は、基体150を形成する樹脂材料の屈折率を変化するのに必要なエネルギーより大きいことが望ましい。本実施形態において、第1の光源122及び第2の光源124は、半導体レーザであって、それぞれレーザ光a及び当該レーザ光aより短い波長を有するレーザ光bを生成する。
【0015】
光源制御部120は、第1の光源122及び第2の光源124を制御する。すなわち、光源制御部120は、第1の光源122及び第2の光源124が生成するレーザ光の波長、強度、照射時間等を制御する。また、光源制御部120は、レーザ光a及び/又はbが、基体150にパルス状に照射されるように、第1の光源122及び/又は第2の光源124を制御してもよい。
【0016】
第1のレンズ部132及び第2のレンズ部134は、それぞれレーザ光a及びbを、基体150に集光する。また、レンズ制御部130は、第1のレンズ部132及び第2のレンズ部134を制御して、レーザ光a及びbの基体150に対する焦点位置を制御する。また、レンズ制御部130は、レーザ光a及びbの基体150における照射位置を制御してもよい。
【0017】
ステージ142は、基体150を載置する。ステージ制御部140は、ステージ142を制御する。具体的には、ステージ制御部140は、ステージ142を制御して、基体150を水平方向に移動させることにより、レーザ光a及びbに対する基体150の相対的な位置を移動させる。また、ステージ制御部140は、ステージ142を制御して、基体150を垂直方向に移動させることにより、レーザ光a及びbの基体150に対する焦点位置を移動させてもよい。
【0018】
統括制御部110は、光源制御部120、レンズ制御部130、及びステージ制御部140を含む制御系を統括的に制御する。例えば、統括制御部110は、基体150に形成すべき光導波路の形成パターンに基づいて、制御系に指示を与える。
【0019】
図2は、レーザ光a及びbが照射されている基体150を示す図である。図2(a)は、基体150の上面図であり、図2(b)は、図2(a)のAA’における基体150の断面図である。図1及び図2を参照して、光導波路形成装置100の動作について説明する。
【0020】
ステージ制御部140は、統括制御部110からの指示に基づき、ステージ142に載置された基体150の所定の位置にレーザ光a及びbが照射されるように、ステージ142を移動させる。すなわち、図2を参照して、基体150における第1の領域162にレーザ光aが照射され、また、第1の領域162に含まれる第2の領域164にレーザ光bが照射されるように、ステージ制御部140は、ステージ142を移動させる。ステージ制御部140は、レーザ光a及びbを基体150に照射している間、ステージ142を連続的に移動させてもよく、また、間欠的に移動させてもよい。
【0021】
レンズ制御部130は、第1の光源122が発したレーザ光aが、第1の領域162に集光されるように第1のレンズ部132を制御して、レーザ光aの焦点を調整する。また、レンズ制御部130は、第2の光源124が発したレーザ光bが、第2の領域164に集光されるように第2のレンズ部134を制御して、レーザ光bの焦点を調整する。すなわち、レンズ制御部130は、レーザ光a及びbの焦点が、基体150の深さ方向における光導波路を形成すべき位置に合うように、第1のレンズ部132及び第2のレンズ部134を制御する。この場合、レンズ制御部130は、レーザ光a及びbの焦点が、基体150の表面に合うように、第1のレンズ部132及び第2のレンズ部134を制御してもよい。
【0022】
光源制御部120は、第1の光源122及び第2の光源124に、所定の波長を有するレーザ光a及びbを生成するよう指示する。当該指示に基づいて、第1の光源122は、所定の波長を有するレーザ光aを生成し、第2の光源124は、当該所定の波長より短い波長を有するレーザ光bを生成する。
【0023】
生成されたレーザ光a及びbは、第1のレンズ部132及び第2のレンズ部134により集光され、それぞれ基体150における第1の領域162及び第2の領域164に照射される。すなわち、第2の領域164には、レーザ光a及びbの双方が照射される。そして、所定の時間、レーザ光a及びbを、それぞれ第1の領域162及び第2の領域164に照射する。これにより、レーザ光a及びbのエネルギーの和が、基体150を形成する樹脂材料の屈折率が変化する変化エネルギーを超えた領域である第3の領域166において光導波路160が形成される。
【0024】
レーザ光a及びbが照射されることにより、基体150の所定の領域に光導波路160が形成されると、統括制御部110は、ステージ制御部140に対して、基体150において光導波路160を次に形成すべき領域にレーザ光a及びbが照射されるように、ステージ142を移動させるよう指示する。ステージ制御部140は、当該指示に基づき、ステージ140を所定の位置に移動させる。そして、当該領域にレーザ光a及びbを照射し、当該領域における樹脂材料の屈折率を変化させることにより、光導波路160を形成(延長)する。以上の動作を繰り返すことにより、基体150の所望の位置に、所望のパターンを有する光導波路160を形成することができる。
【0025】
本実施形態においては、ステージ140を移動させることにより、基体150の所望の領域にレーザ光a及びbを照射しているが、レーザ光a及びbを基体150に対して走査させることにより、基体150の所望の領域にレーザ光a及びbを照射してもよい。また、ステージ140を移動させるとともに、レーザ光a及びbを基体150に対して走査させることにより、基体150にレーザ光a及びbを照射してもよい。
【0026】
光導波路160を次に形成すべき領域にレーザ光a及びbが照射されるようにステージ140を移動している間、光源制御部120は、第1の光源122及び第2の光源124がレーザ光a及びbを生成する動作を制限してもよい。具体的には、例えば、第1の光源122及び第2の光源124のレーザ光a及びbの生成を停止したり、レーザ光a及びbのレベルを下げたりする。
【0027】
図3は、基体150においてレーザ光が照射される領域と、基体150が当該レーザ光から受けるエネルギーとの関係を示す図である。図3(a)は、レーザ光a及びbが照射される領域と、基体150がレーザ光a及びbのそれぞれから受けるエネルギーとの関係を示す図である。図3(b)は、レーザ光a及びbが照射される領域と、基体150がレーザ光a及びbから受けるエネルギーの和との関係を示す図である。
【0028】
基体150が当該レーザ光a及びbのそれぞれから受けるエネルギーは、基体150の屈折率が変化する変化エネルギーと略等しいか、当該変化エネルギーより小さいことが好ましい。また、第1の領域162及び第2の領域164の中心からの距離に対する、基体150が当該レーザ光a及びbのそれぞれから受けるエネルギーの分布は、連続した曲線分布であることが好ましい。また、レーザ光a及びbの一方が基体150に与えるエネルギーの分布は、他方が基体150に与えるエネルギーの分布より急峻であることが好ましい。
【0029】
本実施形態において、レーザ光a及びbは、それぞれ第1の領域162及び第2の領域164の中心からの距離(すなわち、レーザ光a及びbの焦点からの距離)に対する、基体150がレーザ光a及びbから受けるエネルギー分布は、ガウシアン分布を示す。ここで、基体150がレーザ光a及びbから受けるエネルギーとは、光エネルギー及び熱エネルギーを含む。すなわち、基体150に外部から光エネルギー及び熱エネルギーの双方を含むエネルギーを与えて屈折率を変化させてもよく、また、光エネルギー又は熱エネルギーのいずれかを与えて屈折率を変化させてもよい。また、レーザ光aの波長は、レーザ光bの波長より長くすることにより、レーザ光bが基体150に与えるエネルギーの分布は、レーザ光aが基体150に与えるエネルギーの分布より急峻となっている。
【0030】
第2の領域164に、焦点からの距離に対するエネルギー分布がガウシアン分布を示すレーザ光a及びbを照射することにより、第2の領域164において基体150が受けるエネルギーの分布を、レーザ光a又はbのエネルギー分布より急峻にすることができる。これにより、レーザ光b及び/又はaのみを基体150に照射した場合に、基体150が当該レーザ光b及び/又はaから受けるエネルギーが変化エネルギーを超える領域より、基体150がレーザ光a及びbから受けるエネルギーが変化エネルギーを超える領域(本実施形態における第3の領域166)を小さくすることができる。すなわち、レーザ光b及び/又はaのみを基体150に照射した場合より、基体150に光導波路を細く形成することができる。
【0031】
本実施形態においては、レーザ光a及びbという2つの光を基体に照射することにより、基体150に光導波路160を形成しているが、3以上のレーザ光を基体150に照射することにより、基体150に光導波路160を形成してもよい。これにより、光導波路160をさらに細く形成することができる。
【0032】
基体150は、二光子吸収する樹脂材料を含んでもよい。基体150を構成する樹脂材料の屈折率が変化する確率は、一般に、一光子吸収の場合は焦点からの距離の2乗に反比例するのに対して、二光子吸収の場合は焦点からの距離の4乗に反比例する。すなわち、基体150を二光子吸収する材料を含むように構成することにより、図3(b)におけるエネルギー分布をさらに急峻にすることができるため、基体150に光導波路をさらに細く形成することができる。
【0033】
基体150は、アゾ系の色素等の、所定のエネルギーを受けることにより色素吸収端が長波長側又は短波長側にシフトする色素を含んでもよい。例えば、基体150は、所定の波長を有するレーザ光が照射されることにより酸化され、色素吸収端が長波長側にシフトする色素を含んでもよい。これにより、第3の領域166においてさらに容易に屈折率を変化させることができる。
【0034】
また、基体150は、レーザ光が照射されることにより酸化され、色素吸収端が短波長側にシフトする色素を含んでもよい。この場合、クラッドとなる領域において当該レーザ光を照射する。これにより、酸化された色素を含む領域の屈折率を、レーザ光が照射されていない領域より小さくすることができるため、当該レーザ光が照射されない色素を含む領域をコアとする光導波路を形成することができる。この場合、当該色素は、基体150に分散して含ませてもよく、また、コアを形成する領域の周囲にのみ含ませてもよい。また、当該色素を、コアを形成する領域の周囲に塗布してもよい。
【0035】
図4は、本発明の光導波路を有する光回路基板を備えた電子機器の一例である光通信装置10を示す図である。光通信装置10は、光回路基板の一例である、光導波路160−1及び160−2が形成された基体150と、光伝送路170−1及び170−2と、発光素子180と、受光素子182と、制御回路184とを備える。
【0036】
制御回路184は、発光素子180を制御する電気信号を出力する。制御回路184は、例えば、受光素子182から受け取った電気信号に基づいて、発光素子180を制御する電気信号を出力する。また、制御回路184は、他の回路からの指示に基づき、電気信号を出力してもよい。発光素子180は、半導体レーザ等の光を発する素子であり、制御回路184から受け取った電気信号に基づいて、光信号を生成する。光導波路160−1は、発光素子180が生成した光信号を伝送する。光伝送路170−1は、光導波路160−1から受け取った光信号を、他の光通信装置に伝送する。
【0037】
光伝送路170−2は、他の光通信装置において生成された光信号を伝送する。光導波路160−2は、光伝送路170−2から受け取った光信号を伝送する。受光素子182は、フォトダイオード等の素子であり、光導波路160−2から受け取った光に基づいて、電気信号を生成する。そして、制御回路184は、受光素子182から電気信号を受け取り、当該電気信号に基づいて所定の処理を行う。
【0038】
図5は、本発明の光導波路を有する光回路基板を備えた電子機器の一例であるパーソナルコンピュータ1000の構成を示す斜視図である。図8において、パーソナルコンピュータ1000は、表示パネル1002と、キーボード1004を有する本体部1006とを備える。当該パーソナルコンピュータ1000の本体部1006の内蔵基板間や本体部1006と表示パネル1002との通信には、本発明の光導波路を有する光回路基板が利用されている。
【0039】
上記発明の実施の形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施形態の記載に限定されるものではない。そのような組み合わせ又は変更若しくは改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る光導波路形成装置100を示す図である。
【図2】レーザ光a及びbが照射されている基体150を示す図である。
【図3】基体150においてレーザ光が照射される領域と、当該レーザ光のエネルギーとの関係を示す図である。
【図4】本発明の光導波路を有する光回路基板を備えた光通信装置10を示す図である。
【図5】本発明の光導波路を有する光回路基板を備えた電子機器の一例であるパーソナルコンピュータ1000の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
10・・・光通信装置、100・・・光導波路形成装置、110・・・統括制御部、120・・・光源制御部、122・・・光源、124・・・光源、130・・・レンズ制御部、132・・・レンズ部、134・・・レンズ部、140・・・ステージ、140・・・ステージ制御部、142・・・ステージ、150・・・基体、160・・・光導波路、162・・・領域、164・・・領域、166・・・領域、170・・・光伝送路、180・・・発光素子、182・・・受光素子、184・・・制御回路、1000・・・パーソナルコンピュータ、1002・・・表示パネル、1004・・・キーボード、1006・・・本体部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical waveguide forming method, an optical waveguide forming device, an optical circuit board, and an electronic device.
[0002]
[Background technology]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of forming an optical waveguide by irradiating and curing light in a resin, for example, there is a method disclosed in JP-A-2002-202427 (Patent Document 1). Patent Document 1 discloses a method of forming an optical waveguide by irradiating a photocurable resin with a light beam having a small diameter and curing the same to form a cured resin portion having an increased refractive index.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-202427
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method disclosed in Patent Document 1, it is difficult to make the diameter of the formed optical waveguide smaller than the diameter of the light beam to be irradiated, and thus it is difficult to form a fine optical waveguide. The problem has arisen.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide an optical waveguide forming method, an optical waveguide forming apparatus, an optical circuit board, and an electronic device that can solve the above-described problems. This object is achieved by a combination of features described in the independent claims. The dependent claims define further advantageous embodiments of the present invention.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided an optical waveguide forming method for forming an optical waveguide on a base containing a resin material whose refractive index changes by receiving a predetermined energy from the outside. Giving energy having a first distribution to a first region of the base, giving energy having a second distribution to a second region included in the first region, and applying energy having a second distribution to at least a part of the second region. An optical waveguide forming method is provided, wherein an optical waveguide is formed by changing a refractive index of a substrate. Thereby, an extremely thin optical waveguide can be formed on the base.
[0007]
Further, by irradiating the first region with the first light having the first wavelength, energy having the first distribution is given to the first region, and the second region having the shorter wavelength than the first wavelength is provided. It is preferable that energy having a second distribution be given to the second region by irradiating the second region with light. Further, it is preferable that the first region is irradiated with the first light for a predetermined time and the second region is irradiated with the second light for a period shorter than the predetermined period. Thereby, the optical waveguide can be formed on the base three-dimensionally with high positional accuracy and uniformly.
[0008]
The resin material may include a material that absorbs two photons. Thereby, the optical waveguide can be formed thinner on the base. Further, the position of the optical waveguide can be accurately formed in the depth direction of the base.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical circuit board having a light guide formed by the above light guide forming method and an electronic apparatus. The electronic device includes, for example, an optical communication device that transmits and receives an optical signal, such as a transmitter that transmits an optical signal, a receiver that receives an optical signal, and a repeater that relays an optical signal, and other devices. Further, the electronic device includes, for example, a device that can be connected to a communication line, such as a facsimile, a personal computer, a digital camera, a display device, a printing device, a game machine, and a tuner, and a device that can internally perform optical communication. Further, the electronic device includes a substrate having the optical waveguide, an electric component, a mechanical component, and other components, and a device and a component in which an electric circuit, an electronic circuit, an optical circuit, and other circuits are combined.
[0010]
According to the third aspect of the present invention, there is provided an optical waveguide forming apparatus for forming an optical waveguide on a base including a resin material whose refractive index changes by receiving light from the outside, and a stage for mounting the base, A first light source that generates a first light having a first wavelength, a second light source that generates a second light having a second wavelength shorter than the first wavelength, and a first light. A first light condensing portion for condensing light on a first region of the base, and a second light condensing portion for condensing second light on a second region included in the first region An optical waveguide forming apparatus is provided.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the present invention with reference to the drawings, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims and are described in the embodiments. Not all combinations of features are essential to the solution of the invention.
[0012]
FIG. 1 is a view showing an optical waveguide forming apparatus 100 according to one embodiment of the present invention. The optical waveguide forming apparatus 100 includes a first light source 122 and a second light source 124, a first lens unit 132 and a second lens unit 134, which are examples of a light collecting unit, and a base 150 that forms an optical waveguide. The stage 142 to be mounted, the overall control unit 110 for controlling the entire optical waveguide forming apparatus 100, the light source control unit 120 for controlling the first light source 122 and the second light source 124, the first lens unit 132, A lens control unit 130 that controls the second lens unit 134 and a stage control unit 140 that controls the stage 142 are provided.
[0013]
The base 150 includes a resin material that changes the refractive index by receiving energy from the outside. The resin material includes, for example, a thermosetting resin that is cured by receiving thermal energy, an ultraviolet curable resin that is cured by receiving ultraviolet light, a resin that is cured by receiving both light energy and heat energy, and the like. Further, it is preferable that the base 150 contains a resin material such that the refractive index of a region receiving the energy is higher than the refractive index of the region other than the region or the air. The base 150 may be made of a resin material that changes its refractive index by receiving energy from the outside.
[0014]
The first light source 122 and the second light source 124 generate light having different energies. It is preferable that the sum of the energies of the light generated by the first light source 122 and the second light source 124 is larger than the energy required to change the refractive index of the resin material forming the base 150. In the present embodiment, the first light source 122 and the second light source 124 are semiconductor lasers, and generate a laser beam a and a laser beam b having a shorter wavelength than the laser beam a, respectively.
[0015]
The light source control unit 120 controls the first light source 122 and the second light source 124. That is, the light source control unit 120 controls the wavelength, intensity, irradiation time, and the like of the laser light generated by the first light source 122 and the second light source 124. Further, the light source control unit 120 may control the first light source 122 and / or the second light source 124 so that the base 150 is irradiated with the laser light a and / or b in a pulsed manner.
[0016]
The first lens unit 132 and the second lens unit 134 focus the laser beams a and b on the base 150, respectively. Further, the lens control unit 130 controls the first lens unit 132 and the second lens unit 134 to control the focal position of the laser beams a and b with respect to the base 150. Further, the lens control unit 130 may control the irradiation position of the laser beams a and b on the base 150.
[0017]
The stage 142 places the base 150 thereon. The stage control unit 140 controls the stage 142. Specifically, the stage control unit 140 controls the stage 142 to move the base 150 in the horizontal direction, thereby moving the position of the base 150 relative to the laser beams a and b. Further, the stage control section 140 may move the focal position of the laser beams a and b with respect to the base 150 by controlling the stage 142 to move the base 150 in the vertical direction.
[0018]
The overall control unit 110 comprehensively controls a control system including the light source control unit 120, the lens control unit 130, and the stage control unit 140. For example, the overall control unit 110 gives an instruction to the control system based on the formation pattern of the optical waveguide to be formed on the base 150.
[0019]
FIG. 2 is a diagram showing the base 150 irradiated with the laser beams a and b. FIG. 2A is a top view of the base 150, and FIG. 2B is a cross-sectional view of the base 150 along AA ′ of FIG. 2A. The operation of the optical waveguide forming apparatus 100 will be described with reference to FIGS.
[0020]
The stage control unit 140 moves the stage 142 based on an instruction from the general control unit 110 such that laser beams a and b are applied to predetermined positions on the base 150 placed on the stage 142. That is, referring to FIG. 2, first region 162 of base 150 is irradiated with laser light a, and second region 164 included in first region 162 is irradiated with laser light b. The stage controller 140 moves the stage 142. The stage control unit 140 may move the stage 142 continuously or intermittently while irradiating the base 150 with the laser beams a and b.
[0021]
The lens control unit 130 controls the first lens unit 132 so that the laser light a emitted from the first light source 122 is focused on the first area 162, and adjusts the focus of the laser light a. . Further, the lens control unit 130 controls the second lens unit 134 so that the laser light b emitted from the second light source 124 is focused on the second area 164, and focuses the laser light b. adjust. That is, the lens control unit 130 controls the first lens unit 132 and the second lens unit 134 so that the focal points of the laser beams a and b are aligned with the position where the optical waveguide is to be formed in the depth direction of the base 150. Control. In this case, the lens control unit 130 may control the first lens unit 132 and the second lens unit 134 such that the laser beams a and b are focused on the surface of the base 150.
[0022]
The light source control unit 120 instructs the first light source 122 and the second light source 124 to generate laser lights a and b having predetermined wavelengths. Based on the instruction, the first light source 122 generates a laser light a having a predetermined wavelength, and the second light source 124 generates a laser light b having a shorter wavelength than the predetermined wavelength.
[0023]
The generated laser beams a and b are condensed by the first lens unit 132 and the second lens unit 134 and are applied to the first region 162 and the second region 164 of the base 150, respectively. That is, the second region 164 is irradiated with both the laser beams a and b. Then, the first region 162 and the second region 164 are irradiated with the laser beams a and b for a predetermined time, respectively. Thus, the optical waveguide 160 is formed in the third region 166 where the sum of the energies of the laser beams a and b exceeds the change energy at which the refractive index of the resin material forming the base 150 changes.
[0024]
When the optical waveguide 160 is formed in a predetermined region of the base 150 by irradiating the laser beams a and b, the overall control unit 110 transmits the optical waveguide 160 in the base 150 to the stage control unit 140 next. Is instructed to move the stage 142 so that the regions to be formed are irradiated with the laser beams a and b. The stage control section 140 moves the stage 140 to a predetermined position based on the instruction. Then, the area is irradiated with the laser beams a and b, and the refractive index of the resin material in the area is changed, thereby forming (extending) the optical waveguide 160. By repeating the above operation, the optical waveguide 160 having a desired pattern can be formed at a desired position on the base 150.
[0025]
In the present embodiment, the desired area of the base 150 is irradiated with the laser beams a and b by moving the stage 140. However, by scanning the base 150 with the laser lights a and b, The desired regions 150 may be irradiated with the laser beams a and b. Further, the base 150 may be irradiated with the laser beams a and b by moving the stage 140 and scanning the base 150 with the laser beams a and b.
[0026]
While moving the stage 140 so that the laser light a and b are irradiated to the region where the optical waveguide 160 is to be formed next, the light source control unit 120 controls the first light source 122 and the second light source 124 The operation of generating the lights a and b may be limited. Specifically, for example, the generation of the laser beams a and b of the first light source 122 and the second light source 124 is stopped, or the levels of the laser beams a and b are reduced.
[0027]
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a region irradiated with laser light on the base 150 and energy received by the base 150 from the laser light. FIG. 3A is a diagram showing a relationship between the region irradiated with the laser beams a and b and the energy received by the base 150 from each of the laser beams a and b. FIG. 3B is a diagram illustrating a relationship between a region irradiated with the laser beams a and b and a sum of energy received by the substrate 150 from the laser beams a and b.
[0028]
The energy that the substrate 150 receives from each of the laser beams a and b is preferably substantially equal to or smaller than the change energy at which the refractive index of the substrate 150 changes. Further, it is preferable that the distribution of energy that the base 150 receives from each of the laser beams a and b with respect to the distance from the center of the first region 162 and the second region 164 is a continuous curve distribution. It is preferable that one of the laser beams a and b has a steeper energy distribution to the base 150 than the other has a steeper energy distribution to the base 150.
[0029]
In the present embodiment, the laser light a and b are different from the distance from the center of the first region 162 and the distance from the center of the second region 164 (that is, the distance from the focal point of the laser light a and b). The energy distribution received from a and b shows a Gaussian distribution. Here, the energy that the base 150 receives from the laser beams a and b includes light energy and heat energy. That is, the refractive index may be changed by giving energy including both light energy and heat energy to the base 150 from the outside, or the refractive index may be changed by giving either light energy or heat energy. . Further, by making the wavelength of the laser light a longer than the wavelength of the laser light b, the distribution of the energy that the laser light b gives to the base 150 is steeper than the distribution of the energy that the laser light a gives to the base 150. .
[0030]
By irradiating the second region 164 with the laser beams a and b whose energy distribution with respect to the distance from the focal point indicates a Gaussian distribution, the energy distribution received by the base 150 in the second region 164 is changed to the laser beam a or b. Can be steeper than the energy distribution. Accordingly, when only the laser beam b and / or a is irradiated on the base 150, the base 150 emits the laser beams a and b from a region where the energy received from the laser beam b and / or a exceeds the change energy. The region (the third region 166 in the present embodiment) in which the energy received from exceeds the change energy can be reduced. That is, the optical waveguide can be formed thinner on the base 150 than when the base 150 is irradiated with only the laser light b and / or a.
[0031]
In the present embodiment, the optical waveguide 160 is formed on the substrate 150 by irradiating the substrate with two light beams, laser beams a and b. However, by irradiating the substrate 150 with three or more laser beams, The optical waveguide 160 may be formed on the base 150. Thereby, the optical waveguide 160 can be formed even thinner.
[0032]
The base 150 may include a two-photon absorbing resin material. The probability that the refractive index of the resin material forming the base 150 changes is generally inversely proportional to the square of the distance from the focal point in the case of one-photon absorption, whereas the probability of the two-photon absorption being different from the distance from the focal point. It is inversely proportional to the fourth power. That is, by configuring the base 150 to include a material that absorbs two-photons, the energy distribution in FIG. 3B can be made steeper, so that the optical waveguide can be formed more narrowly on the base 150. .
[0033]
The substrate 150 may include a dye whose dye absorption edge shifts to a long wavelength side or a short wavelength side by receiving predetermined energy, such as an azo dye. For example, the base 150 may include a dye that is oxidized by irradiation with a laser beam having a predetermined wavelength and whose dye absorption edge shifts to a longer wavelength side. Thus, the refractive index in third region 166 can be more easily changed.
[0034]
In addition, the base 150 may include a dye that is oxidized by irradiation with a laser beam and whose dye absorption edge shifts to a shorter wavelength side. In this case, the laser light is applied to a region to be a clad. Accordingly, since the refractive index of the region containing the oxidized dye can be made smaller than that of the region not irradiated with the laser light, an optical waveguide having a core containing the dye not irradiated with the laser light as a core is formed. be able to. In this case, the coloring matter may be dispersed and contained in the substrate 150, or may be contained only around the region where the core is formed. Further, the dye may be applied around a region where the core is formed.
[0035]
FIG. 4 is a diagram illustrating an optical communication device 10 which is an example of an electronic apparatus including an optical circuit board having an optical waveguide according to the present invention. The optical communication device 10 is an example of an optical circuit board, and includes a base 150 on which optical waveguides 160-1 and 160-2 are formed, optical transmission lines 170-1 and 170-2, a light emitting element 180, and a light receiving element. 182 and a control circuit 184.
[0036]
The control circuit 184 outputs an electric signal for controlling the light emitting element 180. The control circuit 184 outputs an electric signal for controlling the light emitting element 180 based on the electric signal received from the light receiving element 182, for example. Further, the control circuit 184 may output an electric signal based on an instruction from another circuit. The light emitting element 180 is an element that emits light such as a semiconductor laser, and generates an optical signal based on the electric signal received from the control circuit 184. The optical waveguide 160-1 transmits an optical signal generated by the light emitting element 180. The optical transmission line 170-1 transmits the optical signal received from the optical waveguide 160-1 to another optical communication device.
[0037]
The optical transmission line 170-2 transmits an optical signal generated in another optical communication device. The optical waveguide 160-2 transmits the optical signal received from the optical transmission line 170-2. The light receiving element 182 is an element such as a photodiode, and generates an electric signal based on the light received from the optical waveguide 160-2. Then, the control circuit 184 receives the electric signal from the light receiving element 182 and performs a predetermined process based on the electric signal.
[0038]
FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a personal computer 1000 which is an example of an electronic apparatus including an optical circuit board having an optical waveguide according to the present invention. 8, a personal computer 1000 includes a display panel 1002 and a main body 1006 having a keyboard 1004. The optical circuit board having the optical waveguide of the present invention is used for communication between the built-in boards of the main body 1006 of the personal computer 1000 and between the main body 1006 and the display panel 1002.
[0039]
The examples and application examples described through the above embodiments of the present invention can be used in appropriate combination or with modifications or improvements depending on applications. The present invention is limited to the description of the above embodiments. Not something. It is apparent from the description of the appended claims that embodiments in which such combinations or changes or improvements are made can be included in the technical scope of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an optical waveguide forming apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a substrate 150 irradiated with laser beams a and b.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a region irradiated with laser light on a base 150 and energy of the laser light.
FIG. 4 is a diagram showing an optical communication device 10 including an optical circuit board having an optical waveguide according to the present invention.
FIG. 5 is a perspective view illustrating a configuration of a personal computer 1000 as an example of an electronic apparatus including an optical circuit board having an optical waveguide according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Optical communication apparatus, 100 ... Optical waveguide forming apparatus, 110 ... General control part, 120 ... Light source control part, 122 ... Light source, 124 ... Light source, 130 ... Lens Control unit, 132: lens unit, 134: lens unit, 140: stage, 140: stage control unit, 142: stage, 150: base, 160: optical waveguide, 162 area, 164 area, 166 area, 170 optical transmission path, 180 light emitting element, 182 light receiving element, 184 control circuit, 1000 ...・ Personal computer, 1002 ・ ・ ・ Display panel, 1004 ・ ・ ・ Keyboard, 1006 ・ ・ ・ Main unit

Claims (7)

外部から所定のエネルギーを受けることにより屈折率が変化する樹脂材料を含む基体に光導波路を形成する光導波路形成方法であって、前記基体における第1の領域に第1の分布を有するエネルギーを与えるとともに、前記第1の領域に含まれる第2の領域に第2の分布を有するエネルギーを与え、前記第2の領域の少なくとも一部における前記基体の屈折率を変化させることにより前記光導波路を形成することを特徴とする光導波路形成方法。An optical waveguide forming method for forming an optical waveguide on a base containing a resin material whose refractive index changes by receiving predetermined energy from the outside, wherein energy having a first distribution is applied to a first region of the base. Forming the optical waveguide by applying energy having a second distribution to a second region included in the first region and changing a refractive index of the base in at least a part of the second region. A method of forming an optical waveguide. 第1の波長を有する第1の光を前記第1の領域に照射することにより、前記第1の領域に前記第1の分布を有するエネルギーを与え、前記第1の波長より短い波長を有する第2の光を前記第2の領域に照射することにより、前記第2の領域に前記第2の分布を有するエネルギーを与えることを特徴とする請求項1に記載の光導波路形成方法。By irradiating a first light having a first wavelength to the first region, energy having the first distribution is given to the first region, and a first light having a wavelength shorter than the first wavelength is provided. 2. The method according to claim 1, wherein irradiating the second region with the second light beam gives energy having the second distribution to the second region. 3. 前記第1の光を所定の時間、前記第1の領域に照射し、前記第2の光を前記所定の時間より短い時間、前記第2の領域に照射することを特徴とする請求項2に記載の光導波路形成方法。The method according to claim 2, wherein the first light is applied to the first area for a predetermined time, and the second light is applied to the second area for a time shorter than the predetermined time. The optical waveguide forming method according to the above. 前記樹脂材料は、二光子吸収する材料を含むことを特徴とする請求項1に記載の光導波路形成方法。The optical waveguide forming method according to claim 1, wherein the resin material includes a material that absorbs two photons. 請求項1ないし4のいずれかに記載された光導波路形成方法により形成された光導波路を有する光回路基板。An optical circuit board having an optical waveguide formed by the optical waveguide forming method according to claim 1. 請求項1ないし4のいずれかに記載された光導波路形成方法により形成された光導波路を有する電子機器。An electronic device having an optical waveguide formed by the optical waveguide forming method according to claim 1. 外部から光を受けることにより屈折率が変化する樹脂材料を含む基体に光導波路を形成する光導波路形成装置であって、
前記基体を載置するステージと、
第1の波長を有する第1の光を生成する第1の光源と、
前記第1の波長より短い第2の波長を有する第2の光を生成する第2の光源と、
前記第1の光を、前記基体における第1の領域に集光する第1の集光部と、
前記第2の光を、前記第1の領域に含まれる第2の領域に集光する第2の集光部と
を備えたことを特徴とする光導波路形成装置。
An optical waveguide forming apparatus for forming an optical waveguide on a substrate including a resin material whose refractive index changes by receiving light from the outside,
A stage for mounting the substrate,
A first light source that generates a first light having a first wavelength;
A second light source that generates a second light having a second wavelength shorter than the first wavelength;
A first condensing unit that condenses the first light on a first region of the base;
An optical waveguide forming apparatus, comprising: a second light condensing unit that condenses the second light on a second area included in the first area.
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