JP3155717B2 - マイクロレンズに対するレーザ加工方法 - Google Patents
マイクロレンズに対するレーザ加工方法Info
- Publication number
- JP3155717B2 JP3155717B2 JP28236296A JP28236296A JP3155717B2 JP 3155717 B2 JP3155717 B2 JP 3155717B2 JP 28236296 A JP28236296 A JP 28236296A JP 28236296 A JP28236296 A JP 28236296A JP 3155717 B2 JP3155717 B2 JP 3155717B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- microlens
- laser
- processing method
- laser processing
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/10—Non-chemical treatment
- C03B37/14—Re-forming fibres or filaments, i.e. changing their shape
- C03B37/15—Re-forming fibres or filaments, i.e. changing their shape with heat application, e.g. for making optical fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/18—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using absorbing layers on the workpiece, e.g. for marking or protecting purposes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/38—Removing material by boring or cutting
- B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B23/00—Re-forming shaped glass
- C03B23/02—Re-forming glass sheets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B23/00—Re-forming shaped glass
- C03B23/04—Re-forming tubes or rods
- C03B23/057—Re-forming tubes or rods by fusing, e.g. for flame sealing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B29/00—Reheating glass products for softening or fusing their surfaces; Fire-polishing; Fusing of margins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
- C03C23/0005—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation
- C03C23/0025—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation by a laser beam
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
- C03C25/62—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags by application of electric or wave energy; by particle radiation or ion implantation
- C03C25/6206—Electromagnetic waves
- C03C25/6208—Laser
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/124—Geodesic lenses or integrated gratings
- G02B6/1245—Geodesic lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
- G02B6/322—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends and having centering means being part of the lens for the self-positioning of the lightguide at the focal point, e.g. holes, wells, indents, nibs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12166—Manufacturing methods
- G02B2006/12183—Ion-exchange
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S359/00—Optical: systems and elements
- Y10S359/90—Methods
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はロッド状またはプレ
ート状のマイクロレンズ(多数のレンズ部を有するマイ
クロレンズアレイも含む)に対し、光ファイバーを嵌合
させたり、光軸調整を行うための穴を形成する方法に関
する。
ート状のマイクロレンズ(多数のレンズ部を有するマイ
クロレンズアレイも含む)に対し、光ファイバーを嵌合
させたり、光軸調整を行うための穴を形成する方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】光通信は、高速に大容量の情報を伝達で
きることから、電話通信用の基幹回線やLAN(ローカ
ルエリアネットワーク)の回線或いは装置間のデータ通
信などの様々な分野で使用されている。斯かる光通信で
信号を伝達するための媒体となるのが光ファイバーであ
る。
きることから、電話通信用の基幹回線やLAN(ローカ
ルエリアネットワーク)の回線或いは装置間のデータ通
信などの様々な分野で使用されている。斯かる光通信で
信号を伝達するための媒体となるのが光ファイバーであ
る。
【0003】レーザダイオード等の発光素子で発生した
光通信に使用される信号(光)は、集光されて光ファイ
バーに導入され、光ファイバーを通して信号の受け取り
側に伝達される。信号の受け取り側では、光信号を再び
電気信号に変換するため、光ファイバーをフォトダイオ
ード等の受光素子に結合している。
光通信に使用される信号(光)は、集光されて光ファイ
バーに導入され、光ファイバーを通して信号の受け取り
側に伝達される。信号の受け取り側では、光信号を再び
電気信号に変換するため、光ファイバーをフォトダイオ
ード等の受光素子に結合している。
【0004】そして、上記の発光素子或いは受光素子と
光ファイバーとの接続にマイクロレンズを使用してい
る。具体的には、発光素子で発生した光をマイクロレン
ズで光ファイバーのコア径に絞り込むことで効率よく光
を光ファイバーに導入でき、一方、受光側でも光ファイ
バーから出射する光はある広がり角をもって出てくるた
め、これを効率よく受光素子の受光面に集光するため
に、マイクロレンズが使用される。
光ファイバーとの接続にマイクロレンズを使用してい
る。具体的には、発光素子で発生した光をマイクロレン
ズで光ファイバーのコア径に絞り込むことで効率よく光
を光ファイバーに導入でき、一方、受光側でも光ファイ
バーから出射する光はある広がり角をもって出てくるた
め、これを効率よく受光素子の受光面に集光するため
に、マイクロレンズが使用される。
【0005】ところで、上記のマイクロレンズによっ
て、光ファイバーに光を効率よく導入したり、光ファイ
バーから効率よく光を取り出すには、マイクロレンズの
焦点位置を光ファイバーのコアに合せることが必要にな
る。しかしながら光ファイバーのコア径は種類によって
も異なるが、例えば石英系のシングルモードファイバー
のコア径は数μmであり、このコアをレンズの焦点位置
に合せるには、極めて精密なステージが必要となり且つ
調芯のための時間もかかる。
て、光ファイバーに光を効率よく導入したり、光ファイ
バーから効率よく光を取り出すには、マイクロレンズの
焦点位置を光ファイバーのコアに合せることが必要にな
る。しかしながら光ファイバーのコア径は種類によって
も異なるが、例えば石英系のシングルモードファイバー
のコア径は数μmであり、このコアをレンズの焦点位置
に合せるには、極めて精密なステージが必要となり且つ
調芯のための時間もかかる。
【0006】そこで、凹凸嵌合によって調芯する技術
が、特開平5−333232号公報、特開平5−111
34号公報、特開平7−244222号公報、特開平7
−248428号公報及び特開平2−33105号公報
等に開示されている。
が、特開平5−333232号公報、特開平5−111
34号公報、特開平7−244222号公報、特開平7
−248428号公報及び特開平2−33105号公報
等に開示されている。
【0007】特開平5−333232号公報に開示され
る内容は、図14に示すように、平板マイクロレンズの
レンズ対向面に感光性樹脂を塗布し、この感光性樹脂を
レンズ面からの光で露光することで焦点位置の感光性樹
脂のみを硬化せしめ、現像により突起を残し、この突起
と光ファイバーの先端の窪みとを嵌合するようにしたも
のである。
る内容は、図14に示すように、平板マイクロレンズの
レンズ対向面に感光性樹脂を塗布し、この感光性樹脂を
レンズ面からの光で露光することで焦点位置の感光性樹
脂のみを硬化せしめ、現像により突起を残し、この突起
と光ファイバーの先端の窪みとを嵌合するようにしたも
のである。
【0008】特開平5−11134号公報に開示される
内容は、マイクロドリル、マイクロエンドミル及び電着
砥石を用いて、光導波路のコア部に嵌合穴を穿設するよ
うにしたものである。
内容は、マイクロドリル、マイクロエンドミル及び電着
砥石を用いて、光導波路のコア部に嵌合穴を穿設するよ
うにしたものである。
【0009】特開平7−244222号公報及び特開平
7−248428号公報に開示される内容は、レンズの
端面に加熱された円錐状のダイヤモンド圧子を押し付け
て凹部を形成し、この凹部に光ファイバーの先端面に形
成した凸部を嵌合せしめるようにしたものである。
7−248428号公報に開示される内容は、レンズの
端面に加熱された円錐状のダイヤモンド圧子を押し付け
て凹部を形成し、この凹部に光ファイバーの先端面に形
成した凸部を嵌合せしめるようにしたものである。
【0010】特開平2−33105号公報に開示される
内容は、光導波路のコア層の一端面からコア層内を伝搬
するモニタ光を入射せしめ、光導波路の反対側の端面か
ら出射してくる該モニタ光を参照しつつ、モニタ光にC
O2レーザを重畳させ、コア部に光ファイバーを挿入す
るための凹部を形成するようにしたものである。
内容は、光導波路のコア層の一端面からコア層内を伝搬
するモニタ光を入射せしめ、光導波路の反対側の端面か
ら出射してくる該モニタ光を参照しつつ、モニタ光にC
O2レーザを重畳させ、コア部に光ファイバーを挿入す
るための凹部を形成するようにしたものである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】特開平5−33323
2号公報に開示される方法にあっては、長期間或いは高
温下で使用すると感光性樹脂からなる突起が劣化し、ま
た製造工程が、感光性樹脂の塗布、露光、現像等多くの
工程を経なければならず、コストと時間がかかり、更に
は突起はマイクロレンズや光ファイバーを構成するガラ
スと材質を異にするので、その境界で好ましくない屈折
を起こしてしまう。
2号公報に開示される方法にあっては、長期間或いは高
温下で使用すると感光性樹脂からなる突起が劣化し、ま
た製造工程が、感光性樹脂の塗布、露光、現像等多くの
工程を経なければならず、コストと時間がかかり、更に
は突起はマイクロレンズや光ファイバーを構成するガラ
スと材質を異にするので、その境界で好ましくない屈折
を起こしてしまう。
【0012】特開平5−11134号公報、特開平7−
244222号公報或いは特開平7−248428号公
報に開示される方法にあっては、いずれも微細な機械加
工が必要となり量産には不向きであり、更に特開平2−
33105号公報に開示される方法にあっても、モニタ
光を参照して焦点位置を確認しつつ、微動ステージ等に
より、マイクロレンズの位置を微調整しながら加工しな
ければならず、極めて時間がかかり歩留りも悪い。
244222号公報或いは特開平7−248428号公
報に開示される方法にあっては、いずれも微細な機械加
工が必要となり量産には不向きであり、更に特開平2−
33105号公報に開示される方法にあっても、モニタ
光を参照して焦点位置を確認しつつ、微動ステージ等に
より、マイクロレンズの位置を微調整しながら加工しな
ければならず、極めて時間がかかり歩留りも悪い。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明に係るマイクロレンズに対するレーザ加工方法
は、集光した状態でマイクロレンズを構成するガラス基
材を溶融・蒸発若しくはアブレーションさせる閾値以上
の強度を有するレーザ光を、マイクロレンズの一端面
(一面側)から入射せしめ、このレーザ光をマイクロレ
ンズの他端面(他面側)でほぼ集光させ、溶融・蒸発若
しくはアブレーションによって当該他端面(他面側)の
光軸上に穴を形成するようにした。
本発明に係るマイクロレンズに対するレーザ加工方法
は、集光した状態でマイクロレンズを構成するガラス基
材を溶融・蒸発若しくはアブレーションさせる閾値以上
の強度を有するレーザ光を、マイクロレンズの一端面
(一面側)から入射せしめ、このレーザ光をマイクロレ
ンズの他端面(他面側)でほぼ集光させ、溶融・蒸発若
しくはアブレーションによって当該他端面(他面側)の
光軸上に穴を形成するようにした。
【0014】ここで、マイクロレンズとしては径方向に
屈折率分布を有するロッド状のマイクロレンズ及び一面
側若しくは内部に1または2次元的に配列された2以上
のレンズ部を有するプレート状のマイクロレンズを含
む。
屈折率分布を有するロッド状のマイクロレンズ及び一面
側若しくは内部に1または2次元的に配列された2以上
のレンズ部を有するプレート状のマイクロレンズを含
む。
【0015】また、前記マイクロレンズの溶融・蒸発若
しくはアブレーションを起こさせる面にレーザ吸収性に
優れた部分を設けることが好ましい。具体的には、表面
から所定の深さまでAg原子、AgコロイドまたはAgイ
オンの形態で銀を含有させ、更に銀の濃度はレーザ加工
される表面における濃度が最も高く、所定の深さまで徐
々に銀の濃度が低くなるように濃度勾配を付ける。
しくはアブレーションを起こさせる面にレーザ吸収性に
優れた部分を設けることが好ましい。具体的には、表面
から所定の深さまでAg原子、AgコロイドまたはAgイ
オンの形態で銀を含有させ、更に銀の濃度はレーザ加工
される表面における濃度が最も高く、所定の深さまで徐
々に銀の濃度が低くなるように濃度勾配を付ける。
【0016】このようなレーザ吸収性に優れた部分を設
けることで、従来であれば、ガラスに照射することで穴
をあけ得るレーザ光は、波長193nmのArFエキシ
マレーザやCO2レーザに限られていたが、XeFエキシ
マレーザ、Nd:YAGレーザ、Ti:Al2O3レーザ及
びその高調波及び波長変換された光、或いは色素レーザ
を使用することが可能になる。これらレーザ光はマイク
ロレンズ基材に対する吸収係数が低いためマイクロレン
>ズ自体の集光効果を利用したセルフアライメントによ
って穴を形成することができ、モニター光等は不要にな
る。
けることで、従来であれば、ガラスに照射することで穴
をあけ得るレーザ光は、波長193nmのArFエキシ
マレーザやCO2レーザに限られていたが、XeFエキシ
マレーザ、Nd:YAGレーザ、Ti:Al2O3レーザ及
びその高調波及び波長変換された光、或いは色素レーザ
を使用することが可能になる。これらレーザ光はマイク
ロレンズ基材に対する吸収係数が低いためマイクロレン
>ズ自体の集光効果を利用したセルフアライメントによ
って穴を形成することができ、モニター光等は不要にな
る。
【0017】
(実施例1)先ず、図1に示す装置を用いてマイクロレ
ンズに対しイオン交換を行った。マイクロレンズとして
は図2に示すように、径方向に屈折率分布を有するロッ
ド状のマイクロレンズ(外径1.8mm、長さ4.5m
m)とした。イオン交換装置は、石英容器内に硝酸銀と
硝酸ナトリウムを50mol%−50mol%で混合した溶融塩
を満たしており、300℃に保持されたこの溶融塩中に
前記マイクロレンズを15分間浸漬し、マイクロレンズ
表面のNaイオン(1価の陽イオン)を溶出せしめ、溶
融塩中のAgイオンをマイクロレンズ中に拡散せしめ、
マイクロレンズ表面にレーザ吸収性に優れた層を形成し
た。このAgが拡散した層の厚さをX線マイクロアナラ
イザーで測定したところ約5μmであった。
ンズに対しイオン交換を行った。マイクロレンズとして
は図2に示すように、径方向に屈折率分布を有するロッ
ド状のマイクロレンズ(外径1.8mm、長さ4.5m
m)とした。イオン交換装置は、石英容器内に硝酸銀と
硝酸ナトリウムを50mol%−50mol%で混合した溶融塩
を満たしており、300℃に保持されたこの溶融塩中に
前記マイクロレンズを15分間浸漬し、マイクロレンズ
表面のNaイオン(1価の陽イオン)を溶出せしめ、溶
融塩中のAgイオンをマイクロレンズ中に拡散せしめ、
マイクロレンズ表面にレーザ吸収性に優れた層を形成し
た。このAgが拡散した層の厚さをX線マイクロアナラ
イザーで測定したところ約5μmであった。
【0018】次いで図3(a)に示すように、マイクロ
レンズを中心軸がレーザ光と平行になるようにセット
し、一方の端面からレーザ光をマイクロレンズに入射せ
しめた。マイクロレンズは一方の端面から入射した平行
光が他方の端面で集光する屈折率分布を有しているが、
図3(b)に示すように、正確に集光しなくとも、ほぼ
端面において集光するものであればよい。尚、マイクロ
レンズにAgイオンを拡散せしめるにあたっては、レー
ザ光が集光する端面以外の部分についてマスクを被せて
行うようにすると、レーザ光が入射する側の端面につい
ては、後で、マスクを除去する必要がある。また、両端
面を露出した状態でイオン交換を行った場合には、レー
ザ光が入射する側の端面については、後工程で研磨等に
よりAg拡散層を除去する。
レンズを中心軸がレーザ光と平行になるようにセット
し、一方の端面からレーザ光をマイクロレンズに入射せ
しめた。マイクロレンズは一方の端面から入射した平行
光が他方の端面で集光する屈折率分布を有しているが、
図3(b)に示すように、正確に集光しなくとも、ほぼ
端面において集光するものであればよい。尚、マイクロ
レンズにAgイオンを拡散せしめるにあたっては、レー
ザ光が集光する端面以外の部分についてマスクを被せて
行うようにすると、レーザ光が入射する側の端面につい
ては、後で、マスクを除去する必要がある。また、両端
面を露出した状態でイオン交換を行った場合には、レー
ザ光が入射する側の端面については、後工程で研磨等に
よりAg拡散層を除去する。
【0019】レーザ光としては、Nd:YAGレーザの
第2高調波(波長532nm)を使用した。この時のパ
ルス幅は約10nsec、繰り返し周波数は5Hz、照
射エネルギーは0.5mJ/pulse、ビーム径は約6m
mであった。
第2高調波(波長532nm)を使用した。この時のパ
ルス幅は約10nsec、繰り返し周波数は5Hz、照
射エネルギーは0.5mJ/pulse、ビーム径は約6m
mであった。
【0020】上記の如くしてレーザ光をマイクロレンズ
の一方の端面から入射せしめると、レーザ光は他端面、
即ちAgイオンが拡散したレーザ吸収性に優れた層にお
いて集光し、この集光した状態でレーザ光のエネルギー
は溶融、蒸発若しくはアブレーションによってガラスを
除去する閾値を超えるので、穴が形成される。
の一方の端面から入射せしめると、レーザ光は他端面、
即ちAgイオンが拡散したレーザ吸収性に優れた層にお
いて集光し、この集光した状態でレーザ光のエネルギー
は溶融、蒸発若しくはアブレーションによってガラスを
除去する閾値を超えるので、穴が形成される。
【0021】以上の過程を図4に基づいて説明すると、
先ず同図(a)に示すように、マイクロレンズの一方の
端面からレーザ光を照射する。すると、同図(b)に示
すように、最も銀のイオン濃度が高いガラス表面の銀
(Agイオン)が還元せしめられてコロイド(Agの超微
粒子)となり、このコロイドがレーザ光エネルギーを吸
収し、同図(c)に示すように、このエネルギーによる
溶融、蒸発若しくはアブレーションを生じ、表層部のガ
ラスが除去される。そして、表層部のガラスが除去され
るとその下層のガラスでも同様の現象が順次起こり、最
終的には同図(d)に示すように穴が形成される。穴の
寸法をレーザ干渉顕微鏡で測定したところ直径約20μ
m、深さ約6μmであった。
先ず同図(a)に示すように、マイクロレンズの一方の
端面からレーザ光を照射する。すると、同図(b)に示
すように、最も銀のイオン濃度が高いガラス表面の銀
(Agイオン)が還元せしめられてコロイド(Agの超微
粒子)となり、このコロイドがレーザ光エネルギーを吸
収し、同図(c)に示すように、このエネルギーによる
溶融、蒸発若しくはアブレーションを生じ、表層部のガ
ラスが除去される。そして、表層部のガラスが除去され
るとその下層のガラスでも同様の現象が順次起こり、最
終的には同図(d)に示すように穴が形成される。穴の
寸法をレーザ干渉顕微鏡で測定したところ直径約20μ
m、深さ約6μmであった。
【0022】上記の穴の寸法は光ファイバーの嵌合用の
穴として理想的な寸法であり、図5に示すように、穴に
光ファイバー先端を嵌合し、光ファイバー側からレーザ
光を入射させたところ、マイクロレンズからほぼコリメ
ートされた平行光が出射した。
穴として理想的な寸法であり、図5に示すように、穴に
光ファイバー先端を嵌合し、光ファイバー側からレーザ
光を入射させたところ、マイクロレンズからほぼコリメ
ートされた平行光が出射した。
【0023】(実施例2)マイクロレンズとしては図6
に示すように、基板厚さが1mmで一側面にレンズ部を
形成し、レンズ部の焦点距離が約1mmのものを用意
し、このマイクロレンズの他面側に図7(a)〜(d)
に示す手順により穴を形成した
に示すように、基板厚さが1mmで一側面にレンズ部を
形成し、レンズ部の焦点距離が約1mmのものを用意
し、このマイクロレンズの他面側に図7(a)〜(d)
に示す手順により穴を形成した
【0024】マイクロレンズとしては図8(a)または
(b)に示すように、基板の内部にレンズ部を設けたも
の、或いはレンズ部を設けた面に他の基板を貼り合わせ
たもの等でもよい。
(b)に示すように、基板の内部にレンズ部を設けたも
の、或いはレンズ部を設けた面に他の基板を貼り合わせ
たもの等でもよい。
【0025】上記のマイクロレンズに対し、図9に示す
ように、一面側からレーザ光を照射する。すると、レー
ザ光はレーザ吸収性に優れた層において集光し、前記と
同様の作用によりレーザ吸収性に優れた層において溶
融、蒸発若しくはアブレーションが生じ、穴が形成され
る。尚、レンズ部、ガラス基材の部分においてはレーザ
光は集光していないので、これらの部分では、レーザ光
は溶融、蒸発若しくはアブレーションを起こす閾値を超
えていないため、アブレーション等は生じない。
ように、一面側からレーザ光を照射する。すると、レー
ザ光はレーザ吸収性に優れた層において集光し、前記と
同様の作用によりレーザ吸収性に優れた層において溶
融、蒸発若しくはアブレーションが生じ、穴が形成され
る。尚、レンズ部、ガラス基材の部分においてはレーザ
光は集光していないので、これらの部分では、レーザ光
は溶融、蒸発若しくはアブレーションを起こす閾値を超
えていないため、アブレーション等は生じない。
【0026】上記の穴の寸法は光ファイバーの嵌合用の
穴として理想的な寸法であり、図10に示すように、穴
に光ファイバー先端を嵌合し、光ファイバー側からレー
ザ光を入射させたところ、マイクロレンズからほぼコリ
メートされた平行光が出射した。
穴として理想的な寸法であり、図10に示すように、穴
に光ファイバー先端を嵌合し、光ファイバー側からレー
ザ光を入射させたところ、マイクロレンズからほぼコリ
メートされた平行光が出射した。
【0027】図11(a)は実験に供したプレート状の
マイクロレンズのレンズ表面を顕微鏡(50倍)で観察
した写真、(b)は同写真に基づいて作成した図、図1
2(a)は図11に示したマイクロレンズに形成された
穴を顕微鏡(50倍)で観察した写真、(b)は同写真
に基づいて作成した図、更に図13(a)は図12に示
したマイクロレンズに形成された穴の顕微鏡(1000
倍)で観察した写真、(b)は同写真に基づいて作成し
た図であり、穴の寸法は直径約6μm、深さ約3μmで
あった。またこれらの写真からも明らかなように、レー
ザ光の照射によりレンズやガラス基板内に損傷は発生せ
ず、穴の周囲にも割れや欠けは認められなかった。
マイクロレンズのレンズ表面を顕微鏡(50倍)で観察
した写真、(b)は同写真に基づいて作成した図、図1
2(a)は図11に示したマイクロレンズに形成された
穴を顕微鏡(50倍)で観察した写真、(b)は同写真
に基づいて作成した図、更に図13(a)は図12に示
したマイクロレンズに形成された穴の顕微鏡(1000
倍)で観察した写真、(b)は同写真に基づいて作成し
た図であり、穴の寸法は直径約6μm、深さ約3μmで
あった。またこれらの写真からも明らかなように、レー
ザ光の照射によりレンズやガラス基板内に損傷は発生せ
ず、穴の周囲にも割れや欠けは認められなかった。
【0028】尚、実施例ではマイクロレンズの端面或い
は側面に、イオン交換によりレーザ吸収性に優れた層を
形成したものを示したが、イオン交換を行わないもので
あってもレーザ光強度等の条件の設定によっては、穴あ
けが可能である。また、マイクロレンズに形成した穴の
用途としては、光ファイバーを嵌合するだけに限らず、
光軸調整する際のマークとして使用することもできる。
は側面に、イオン交換によりレーザ吸収性に優れた層を
形成したものを示したが、イオン交換を行わないもので
あってもレーザ光強度等の条件の設定によっては、穴あ
けが可能である。また、マイクロレンズに形成した穴の
用途としては、光ファイバーを嵌合するだけに限らず、
光軸調整する際のマークとして使用することもできる。
【0029】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
マイクロレンズの光軸上にレーザ光で穴あけを行うに当
り、当該マイクロレンズの集光作用を利用し、集光部分
に溶融・蒸発若しくはアブレーションによって穴あけを
行うようにしたので、モニター光等を用いることなく所
謂セルフアライメントによって正確な位置に微細な穴を
あけることができる。
マイクロレンズの光軸上にレーザ光で穴あけを行うに当
り、当該マイクロレンズの集光作用を利用し、集光部分
に溶融・蒸発若しくはアブレーションによって穴あけを
行うようにしたので、モニター光等を用いることなく所
謂セルフアライメントによって正確な位置に微細な穴を
あけることができる。
【0030】また、穴あけを行う部分として、予めイオ
ン交換等によってレーザ吸収性に優れたAgリッチな層
を形成しておけば、従来穴あけに使用できなかったレー
ザ光を使用でき、このようなレーザ光はガラス基材中は
よく透過するため、ガラスを破損等することがない。
ン交換等によってレーザ吸収性に優れたAgリッチな層
を形成しておけば、従来穴あけに使用できなかったレー
ザ光を使用でき、このようなレーザ光はガラス基材中は
よく透過するため、ガラスを破損等することがない。
【0031】更に、Agイオン等の濃度に勾配をもたせ
るようにすれば、濃度の高い表面から順に内部に向かっ
てアブレーションなどが生じるため、割れや欠けが生じ
にくくなる。
るようにすれば、濃度の高い表面から順に内部に向かっ
てアブレーションなどが生じるため、割れや欠けが生じ
にくくなる。
【図1】イオン交換に用いる装置の模式図
【図2】(a)は本発明方法にて加工されるロッド状の
マイクロレンズの軸方向に沿った断面図、(b)は同マ
イクロレンズの径方向断面図
マイクロレンズの軸方向に沿った断面図、(b)は同マ
イクロレンズの径方向断面図
【図3】(a)はロッド状のマイクロレンズにレーザ光
を照射している状態を示す図、(b)は焦点位置とレン
ズ端面とがずれた別実施例を示す図
を照射している状態を示す図、(b)は焦点位置とレン
ズ端面とがずれた別実施例を示す図
【図4】(a)〜(d)はマイクロレンズの端面が加工
される過程を示す図
される過程を示す図
【図5】加工後のマイクロレンズに光ファイバーを接続
した図
した図
【図6】本発明方法にて加工されるプレート状のマイク
ロレンズの斜視図
ロレンズの斜視図
【図7】(a)〜(d)はプレート状のマイクロレンズ
の表面が加工される過程を示す図
の表面が加工される過程を示す図
【図8】(a)および(b)は加工されるプレート状の
マイクロレンズの別態様を示す断面図
マイクロレンズの別態様を示す断面図
【図9】プレート状のマイクロレンズにレーザ光を照射
している状態を示す図
している状態を示す図
【図10】加工後のマイクロレンズに光ファイバーを接
続した図
続した図
【図11】(a)はプレート状のマイクロレンズを顕微
鏡(50倍)で観察した写真、(b)は同写真に基づい
て作成した図
鏡(50倍)で観察した写真、(b)は同写真に基づい
て作成した図
【図12】(a)は図10に示したマイクロレンズに形
成された穴を顕微鏡(50倍)で観察した写真、(b)
は同写真に基づいて作成した図
成された穴を顕微鏡(50倍)で観察した写真、(b)
は同写真に基づいて作成した図
【図13】(a)は図11に示したマイクロレンズに形
成された穴の顕微鏡(1000倍)で観察した写真、
(b)は同写真に基づいて作成した図
成された穴の顕微鏡(1000倍)で観察した写真、
(b)は同写真に基づいて作成した図
【図14】従来の加工方法を示す図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 26/00 - 26/40 G02B 3/00 G02B 6/26 - 6/42
Claims (5)
- 【請求項1】 一端面から入射した平行光を他端面でほ
ぼ集光させるような径方向に屈折率分布を有するロッド
状のマイクロレンズに対し、集光した状態でマイクロレ
ンズを構成するガラス基材を溶融・蒸発若しくはアブレ
ーションさせる閾値以上の強度を有するレーザ光を、前
記ロッド状のマイクロレンズの一端面から入射せしめ、
他端面の光軸上にレーザ光を集光させ、溶融・蒸発若し
くはアブレーションによって当該他端面の光軸上に穴を
形成するようにしたことを特徴とするマイクロレンズに
対するレーザ加工方法。 - 【請求項2】 一面側から入射した平行光を他面側でほ
ぼ集光させるような1または2以上のレンズ部を有する
プレート状のマイクロレンズに対し、集光した状態でマ
イクロレンズを構成するガラス基材を溶融・蒸発若しく
はアブレーションさせる閾値以上の強度を有するレーザ
光を、前記プレート状のマイクロレンズの一面側から入
射せしめ、他面側の光軸上にレーザ光を集光させ、溶融
・蒸発若しくはアブレーションによって当該他面側の光
軸上に穴を形成するようにしたことを特徴とするマイク
ロレンズに対するレーザ加工方法。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載のマイク
ロレンズに対するレーザ加工方法において、前記マイク
ロレンズの他端面または他面側にレーザ吸収性に優れた
部分を設けたことを特徴とするマイクロレンズに対する
レーザ加工方法。 - 【請求項4】 請求項3に記載のマイクロレンズに対す
るレーザ加工方法において、前記レーザ吸収性に優れた
部分は、表面から所定の深さまでAg原子、Agコロイド
またはAgイオンの形態で銀が含有され、更に銀の濃度
はレーザ加工される表面における濃度が最も高く、所定
の深さまで徐々に銀の濃度が低くなるように濃度勾配が
形成されていることを特徴とするマイクロレンズに対す
るレーザ加工方法。 - 【請求項5】 請求項1乃至請求項4に記載のマイクロ
レンズに対するレーザ加工方法において、前記レーザ光
は、XeF等のエキシマレーザ、Nd:YAGレーザ、T
i:Al2O3レーザ及びその高調波及び波長変換された
光、或いは色素レーザであることを特徴とするマイクロ
レンズに対するレーザ加工方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28236296A JP3155717B2 (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | マイクロレンズに対するレーザ加工方法 |
US08/943,803 US5951731A (en) | 1996-10-24 | 1997-10-03 | Laser processing method to a micro lens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28236296A JP3155717B2 (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | マイクロレンズに対するレーザ加工方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10128563A JPH10128563A (ja) | 1998-05-19 |
JP3155717B2 true JP3155717B2 (ja) | 2001-04-16 |
Family
ID=17651429
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28236296A Expired - Fee Related JP3155717B2 (ja) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | マイクロレンズに対するレーザ加工方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5951731A (ja) |
JP (1) | JP3155717B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR200493703Y1 (ko) | 2019-06-04 | 2021-05-21 | 박희정 | 농사용 파지 장치 |
Families Citing this family (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69722673T2 (de) * | 1996-03-25 | 2004-02-05 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Laserherstellungsverfahren für Glassubstrate und so hergestellte Mikrolinsenmatrizen |
JPH11217237A (ja) * | 1996-03-25 | 1999-08-10 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | レーザ加工用ガラス基材及びレーザ加工方法 |
EP0959051A4 (en) * | 1996-08-13 | 1999-12-15 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Laser machining method for glass substrate, diffraction type optical device fabricated by the machining method, and method of manufacturing optical device |
JP3957010B2 (ja) * | 1997-06-04 | 2007-08-08 | 日本板硝子株式会社 | 微細孔を有するガラス基材 |
US6304694B1 (en) * | 1998-03-07 | 2001-10-16 | Lucent Technologies Inc. | Method and device for aligning optical fibers in an optical fiber array |
GB0003260D0 (en) * | 2000-02-11 | 2000-04-05 | Weston Medical Ltd | A method of forming a drug capsule for a needlefree injector |
CN1203367C (zh) | 2000-07-03 | 2005-05-25 | 精工爱普生株式会社 | 穿透型屏幕的制造方法及穿透型屏幕 |
DE10142958A1 (de) * | 2001-09-03 | 2002-10-02 | Siemens Ag | Anzeigeeinheit mit einem zwei unabhängige Bilder streifenweise verschachtelt darstellenden Display |
JP4041298B2 (ja) * | 2001-10-05 | 2008-01-30 | 日本板硝子株式会社 | レーザ光照射によるガラスの加工方法 |
US6515800B1 (en) * | 2001-12-20 | 2003-02-04 | Eastman Kodak Company | Microlens array |
US20030118071A1 (en) * | 2001-12-20 | 2003-06-26 | Eastman Kodak Company | Laser array and method of making same |
US6748145B2 (en) * | 2001-12-20 | 2004-06-08 | Eastman Kodak Company | Fiber optic array and method of making same |
US6765603B2 (en) | 2001-12-20 | 2004-07-20 | Eastman Kodak Company | Method of forming fiducial marks on a micro-sized article |
JP2003307602A (ja) * | 2002-04-18 | 2003-10-31 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 平板レンズおよび平板レンズアレイの製造方法 |
US7469557B2 (en) * | 2004-06-12 | 2008-12-30 | Teresanne Griffin | Method for forming a capillary column for filtering, separation and concentration |
JP4513653B2 (ja) | 2004-12-27 | 2010-07-28 | 日本ビクター株式会社 | マイクロレンズアレイシートの製造方法 |
US20060236721A1 (en) * | 2005-04-20 | 2006-10-26 | United States Of America As Represented By The Dept Of The Army | Method of manufacture for a compound eye |
US7706073B2 (en) * | 2005-06-29 | 2010-04-27 | Reflexite Corporation | Collimating microlens array |
JP2007054992A (ja) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Sii Printek Inc | インクジェットヘッド用ノズルプレートの製造方法、インクジェットヘッド用ノズルプレートの製造装置、インクジェットヘッド用ノズルプレート、インクジェットヘッド、およびインクジェット記録装置 |
JP2008175968A (ja) * | 2007-01-17 | 2008-07-31 | Toppan Printing Co Ltd | 光学フィルム |
JP5299739B2 (ja) * | 2007-10-15 | 2013-09-25 | 富士電機株式会社 | X線用屈折レンズユニットおよびx線用屈折レンズの製造方法 |
US8591777B2 (en) * | 2008-12-15 | 2013-11-26 | Ofs Fitel, Llc | Method of controlling longitudinal properties of optical fiber |
US9828278B2 (en) * | 2012-02-28 | 2017-11-28 | Electro Scientific Industries, Inc. | Method and apparatus for separation of strengthened glass and articles produced thereby |
US10357850B2 (en) * | 2012-09-24 | 2019-07-23 | Electro Scientific Industries, Inc. | Method and apparatus for machining a workpiece |
US9880983B2 (en) | 2013-06-04 | 2018-01-30 | X1 Discovery, Inc. | Methods and systems for uniquely identifying digital content for eDiscovery |
US10346550B1 (en) | 2014-08-28 | 2019-07-09 | X1 Discovery, Inc. | Methods and systems for searching and indexing virtual environments |
DE102016125544B4 (de) * | 2016-12-23 | 2020-10-01 | Glaswerke Arnold Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Herstellung einer biozid wirkenden Glasoberfläche eines Kalk-Natronsilicatglases |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2511390C2 (de) * | 1975-03-15 | 1984-03-15 | Agfa-Gevaert Ag, 5090 Leverkusen | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Tageslichtprojektionsschirmen sowie nach diesem Verfahren hergestellter Tageslichtprojektionsschirm |
JPH0233105A (ja) * | 1988-07-22 | 1990-02-02 | Hitachi Cable Ltd | 光導波路および光導波路の製造方法 |
JPH0511134A (ja) * | 1991-07-01 | 1993-01-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光導波路の結合穴の形成方法及びその装置 |
JP2615400B2 (ja) * | 1992-05-28 | 1997-05-28 | 東京工業大学長 | 無調整光コネクタ |
JP2871444B2 (ja) * | 1994-03-04 | 1999-03-17 | 日本板硝子株式会社 | 光導波路の微小凹部加工方法およびその加工装置 |
JP2654755B2 (ja) * | 1994-03-10 | 1997-09-17 | 日本板硝子株式会社 | 凹凸嵌合接続による低反射型光部品 |
-
1996
- 1996-10-24 JP JP28236296A patent/JP3155717B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-10-03 US US08/943,803 patent/US5951731A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR200493703Y1 (ko) | 2019-06-04 | 2021-05-21 | 박희정 | 농사용 파지 장치 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5951731A (en) | 1999-09-14 |
JPH10128563A (ja) | 1998-05-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3155717B2 (ja) | マイクロレンズに対するレーザ加工方法 | |
US5919607A (en) | Photo-encoded selective etching for glass based microtechnology applications | |
US6822190B2 (en) | Optical fiber or waveguide lens | |
US7142741B2 (en) | Laser cutting method and apparatus for optical fibres or waveguides | |
US20060127640A1 (en) | Glass substrate with fine hole and method for producing the same | |
JP3957010B2 (ja) | 微細孔を有するガラス基材 | |
US20050025445A1 (en) | Method of making at least one hole in a transparent body and devices made by this method | |
US20060144828A1 (en) | Device and method for laser processing | |
CN111902754A (zh) | 组件、光学连接器和将光纤结合到基板的方法 | |
US20200057202A1 (en) | Assemblies, optical connectors and methods of bonding optical elements to substrates | |
US6897433B2 (en) | Method for rewriting data in three-dimensional optical memory device fabricated in glass by ultra-short light pulse | |
US10884188B2 (en) | Antireflective surface structures for active and passive optical fiber | |
JP2003338652A (ja) | 半導体レーザ素子の製造方法及び半導体レーザ素子 | |
US6008467A (en) | Laser processing method to an optical waveguide | |
JP3917034B2 (ja) | 光コネクタおよびその製造方法 | |
US5130512A (en) | Fabrication of optical components utilizing a laser | |
JP3885643B2 (ja) | 窪み孔を有するガラス基板の製造方法 | |
US4989936A (en) | Fabrication of optical components utilizing a laser | |
JP3797703B2 (ja) | ガラス基材のレーザ加工方法 | |
JP2003020258A (ja) | 光を用いた透明誘電体物体への微細空洞加工方法及びその装置 | |
US20050025425A1 (en) | Method for manucfacturing an optical device having a cavity | |
JP3022132B2 (ja) | 石英系ガラス導波路素子と光ファイバとの融着接続方法 | |
JP4128368B2 (ja) | 光導波路部品の製造方法 | |
Koyama et al. | Laser micromachining for Ag ion exchanged glasses | |
JPH0567202B2 (ja) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |