JP3768450B2 - Manufacturing method of optical waveguide component - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野において用いられる光導波路部品の製造方法に関し、特に、損失を低減し、損失の偏波依存性を抑制した光導波路部品の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
光導波路を形成するにあたり、近年フェムト秒パルスレーザ光をレンズによって、ガラス等の透明材料内部に集光照射することにより屈折率の高い領域を誘起し、これを精密ステージを用いて走査して透明材料内部に直接3次元形状の光導波路を形成する方法が提案されており、この技術が特開平9−311237号公報において開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の方法で作製した光導波路は伝搬損失が大きく、光導波路部品として光通信システムで用いる場合には信号光の劣化などの問題を引き起こす。また、損失の偏波依存性も大きく信号光の偏光状態によって光導波路の特性が変化するという問題点もあった。
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、損失を低減し、損失の偏波依存性を抑制することが可能な光導波路部品の製造方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項1記載の発明は、近赤外波長領域のフェムト秒レーザ光を石英ガラスからなる基板に集光照射し、該基板またはレーザ光導入光学系を走査し、該基板内部に高屈折領域を連続的に誘起して光導波路コアを形成した後、この光導波路コアが形成された基板を600℃から1000℃の温度範囲内で2時間以上加熱処理することを特徴とする光導波路部品の製造方法である。
これにより、伝搬損失を低減し、伝搬損失の偏波依存性を抑制することが可能な光導波路部品の製造方法を実現することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
図1に、本発明の光導波路部品の製造方法において用いられる装置の一例を示す。
図1中、符号1は光源であり、符号2は光源1から送られたレーザ光である。レーザ光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レーザ光2は、導波路が形成される基板5に集光照射される。この基板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、使用波長帯域において透明であり、レーザ光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、石英を主成分とした石英系ガラス等に限定されず、高分子樹脂等、他の材料を用いてもよい。
符号6は精密ステージであり、この精密ステージ6は、CCDカメラ7によって基板5の位置がモニタされ、この結果に基づいて位置が調整される。この精密ステージ6をX軸方向、Y軸方向またはZ軸方向に走査することにより、レーザ光2の集光点を基板5内部で相対移動させ、光導波路として機能する連続した高屈折率領域を基板5内部に形成することによって、光導波路部品が製造される。
【0008】
この例の光導波路部品の製造方法においては、上述した方法により、石英ガラス等からなる基板5にフェムト秒レーザを集光照射して作製した光導波路部品に対して熱処理を行うことによって、光導波路の伝搬損失及び伝搬損失の偏波依存性を低減している。なお、伝搬損失の偏波依存性とは、あらゆる偏波を伝搬させたときの伝搬損失の最大値と最小値の差として定義されるものである。
加熱処理の温度範囲は、後述するように、600℃から1000℃の温度範囲内とすることが好ましく、加熱処理時間は2時間以上とすることが好ましい。
【0009】
ここでは、中心波長800nm、パルス幅170fs、繰り返し周波数200kHzのフェムト秒レーザをN.A.0.5の対物レンズ4で集光して基板5に照射し、この基板5を30μm/sで走査することによって、長さ20mmの直線導波路を形成した。この条件を固定し、以下に示す条件で光導波路を作製し熱処理を行った。
以下に、その具体例を示す。
【0010】
(実施例1)
光源1から出射したフェムト秒レーザを、対物レンズ4を用いて基板5に集光照射して光導波路を形成した。基板5内部に照射されるレーザ光の強度は85mWである。
作製した光導波路の伝搬損失と伝搬損失の偏波依存性を評価し、600℃で2時間熱処理を行った後、再度光導波路の伝搬損失と伝搬損失の偏波依存性を評価した。図2と図3に、熱処理前と熱処理後での伝搬損失と、伝搬損失の偏波依存性を示す。 熱処理前での伝搬損失は6〜9dB、熱処理前での伝搬損失の偏波依存性は0.3dBであるのに対し、600℃で2時間の熱処理後には伝搬損失は4〜5dB、伝搬損失の偏波依存性は0.1dBとなり、熱処理の効果が確認された。
【0011】
(実施例2)
光源1から出射したフェムト秒レーザを、対物レンズ4を用いて基板5に集光照射して光導波路を形成した。基板5内部に照射されるレーザ光の強度は80mWである。
作製した光導波路の伝搬損失と伝搬損失の偏波依存性を評価し、850℃で2時間熱処理を行った後、再度光導波路の伝搬損失と伝搬損失の偏波依存性を評価した。図4と図5に、熱処理前と熱処理後での伝搬損失と、伝搬損失の偏波依存性を示す。熱処理前での伝搬損失は5〜7dB、熱処理前での伝搬損失の偏波依存性は0.1〜0.2dBであるのに対して、850℃で2時間の熱処理後には伝搬損失は4〜5dB、伝搬損失の偏波依存性は0.1dBとなり、熱処理の効果が確認された。
【0012】
(実施例3)
光源1から出射したフェムト秒レーザを、対物レンズ4を用いて基板5に集光照射して光導波路を形成した。基板5表面に照射されるレーザ光の強度は85mWである。
作製した光導波路の伝搬損失と伝搬損失の偏波依存性を評価し、1000℃で2時間熱処理を行った後、再度光導波路の伝搬損失と伝搬損失の偏波依存性を評価した。図6と図7に、熱処理前と熱処理後での伝搬損失と、伝搬損失の偏波依存性を示す。熱処理前では伝搬損失は8〜10dB、伝搬損失の偏波依存性は0.1dBであるのに対して、1000℃で2時間の熱処理後には伝搬損失は5〜6dB、伝搬損失の偏波依存性は0.05dBとなり、熱処理の効果が確認された。
【0013】
この例の光導波路部品の製造方法によると、レーザ光2を透明材料からなる基板5に集光照射し、基板5またはレーザ光導入光学系を走査し、基板5内部に高屈折率領域を連続的に誘起して光導波路コアを形成した後、この光導波路コアが形成された基板5を一定時間加熱処理することにより、伝搬損失を低減し、伝搬損失の偏波依存性を抑制することが可能な光導波路部品の製造方法を実現することができる。
この効果は、好ましくは加熱処理の温度範囲を600℃から1000℃の温度範囲内とし、加熱処理時間を2時間以上とすることによって得ることができる。
【0014】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、レーザ光を透明材料からなる基板に集光照射し、基板またはレーザ光導入光学系を走査し、基板内部に高屈折率領域を連続的に誘起して光導波路コアを形成した後、この光導波路コアが形成された基板を一定時間加熱処理することにより、伝搬損失を低減し、伝搬損失の偏波依存性を抑制することが可能な光導波路部品の製造方法を実現することができる。
この効果は、好ましくは加熱処理の温度範囲を600℃から1000℃の温度範囲内とし、加熱処理時間を2時間以上とすることによって得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光導波路部品の製造方法において用いられる装置の一例を示す図である。
【図2】本発明の光導波路部品の製造方法において、600℃で2時間加熱したときの伝搬損失を、熱処理前の伝搬損失と比較して示した図である。
【図3】本発明の光導波路部品の製造方法において、600℃で2時間加熱したときの伝搬損失の偏波依存性を、熱処理前の伝搬損失の偏波依存性と比較して示した図である。
【図4】本発明の光導波路部品の製造方法において、850℃で2時間加熱したときの伝搬損失を、熱処理前の伝搬損失と比較して示した図である。
【図5】本発明の光導波路部品の製造方法において、850℃で2時間加熱したときの伝搬損失の偏波依存性を、熱処理前の伝搬損失の偏波依存性と比較して示した図である。
【図6】本発明の光導波路部品の製造方法において、1000℃で2時間加熱したときの伝搬損失を、熱処理前の伝搬損失と比較して示した図である。
【図7】本発明の光導波路部品の製造方法において、1000℃で2時間加熱したときの伝搬損失の偏波依存性を、熱処理前の伝搬損失の偏波依存性と比較して示した図である。
【符号の説明】
1…光源、2…レーザ光、3…ハーフミラー、4…対物レンズ、
5…基板、6…精密ステージ、7…CCDカメラ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing an optical waveguide component used in the field of optical communication, and more particularly to a method of manufacturing an optical waveguide component that reduces loss and suppresses polarization dependence of loss.
[0002]
[Prior art]
In forming optical waveguides, in recent years, femtosecond pulsed laser light is focused and irradiated inside a transparent material such as glass by a lens to induce a region with a high refractive index, which is then scanned and scanned using a precision stage. A method of directly forming a three-dimensional optical waveguide inside a material has been proposed, and this technique is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-311237.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, an optical waveguide manufactured by a conventional method has a large propagation loss, and causes problems such as degradation of signal light when used in an optical communication system as an optical waveguide component. Further, there is a problem that the characteristic of the optical waveguide changes depending on the polarization state of the signal light because the loss has a large polarization dependency.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing an optical waveguide component capable of reducing loss and suppressing the polarization dependence of loss.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the invention described in
Thereby, the manufacturing method of the optical waveguide component which can reduce propagation loss and can suppress the polarization dependence of propagation loss is realizable.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
FIG. 1 shows an example of an apparatus used in the method for manufacturing an optical waveguide component of the present invention.
In FIG. 1,
[0008]
In the manufacturing method of the optical waveguide component of this example, the optical waveguide is manufactured by performing heat treatment on the optical waveguide component manufactured by condensing and irradiating the femtosecond laser on the
As will be described later, the temperature range of the heat treatment is preferably in the temperature range of 600 ° C. to 1000 ° C., and the heat treatment time is preferably 2 hours or more.
[0009]
Here, a femtosecond laser having a central wavelength of 800 nm, a pulse width of 170 fs, and a repetition frequency of 200 kHz is condensed by an NA0.5 objective lens 4 and irradiated onto the
The specific example is shown below.
[0010]
Example 1
A femtosecond laser emitted from the
The propagation loss of the fabricated optical waveguide and the polarization dependence of the propagation loss were evaluated. After heat treatment at 600 ° C. for 2 hours, the polarization dependence of the propagation loss and propagation loss of the optical waveguide was evaluated again. 2 and 3 show the propagation loss before and after the heat treatment, and the polarization dependence of the propagation loss. Propagation loss before heat treatment is 6 to 9 dB and the polarization dependence of propagation loss before heat treatment is 0.3 dB, whereas propagation loss is 4 to 5 dB after heat treatment at 600 ° C. for 2 hours. The polarization dependence was 0.1 dB, confirming the effect of heat treatment.
[0011]
(Example 2)
A femtosecond laser emitted from the
The propagation loss of the fabricated optical waveguide and the polarization dependence of the propagation loss were evaluated. After heat treatment at 850 ° C. for 2 hours, the polarization dependence of the propagation loss and propagation loss of the optical waveguide was evaluated again. 4 and 5 show the propagation loss before and after the heat treatment and the polarization dependence of the propagation loss. Propagation loss before heat treatment is 5 to 7 dB, polarization dependence of propagation loss before heat treatment is 0.1 to 0.2 dB, whereas propagation loss is 4 to 5 dB after heat treatment at 850 ° C. for 2 hours, The polarization dependence of propagation loss was 0.1 dB, confirming the effect of heat treatment.
[0012]
Example 3
A femtosecond laser emitted from the
The propagation loss of the fabricated optical waveguide and the polarization dependence of the propagation loss were evaluated. After heat treatment at 1000 ° C for 2 hours, the polarization dependence of the propagation loss and propagation loss of the optical waveguide was evaluated again. 6 and 7 show the propagation loss before and after the heat treatment, and the polarization dependence of the propagation loss. Propagation loss is 8 to 10 dB before heat treatment and the polarization dependence of propagation loss is 0.1 dB, whereas propagation loss is 5 to 6 dB after heat treatment at 1000 ° C. for 2 hours, and polarization dependence of propagation loss Was 0.05 dB, confirming the effect of heat treatment.
[0013]
According to the manufacturing method of the optical waveguide component of this example, the
This effect can be obtained preferably by setting the temperature range of the heat treatment to a temperature range of 600 ° C. to 1000 ° C. and setting the heat treatment time to 2 hours or more.
[0014]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a laser beam is focused on a substrate made of a transparent material, scanned by a substrate or a laser beam introduction optical system, and a high refractive index region is continuously induced inside the substrate. After forming the optical waveguide core, the substrate on which the optical waveguide core is formed is subjected to heat treatment for a certain period of time, thereby reducing the propagation loss and suppressing the polarization dependence of the propagation loss. A manufacturing method can be realized.
This effect can be obtained preferably by setting the temperature range of the heat treatment to a temperature range of 600 ° C. to 1000 ° C. and setting the heat treatment time to 2 hours or more.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of an apparatus used in a method for manufacturing an optical waveguide component according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing propagation loss when heated at 600 ° C. for 2 hours in the method of manufacturing an optical waveguide component of the present invention compared with propagation loss before heat treatment.
FIG. 3 is a diagram showing the polarization dependence of propagation loss when heated at 600 ° C. for 2 hours in the method of manufacturing an optical waveguide component of the present invention, compared with the polarization dependence of propagation loss before heat treatment. It is.
FIG. 4 is a diagram showing the propagation loss when heated at 850 ° C. for 2 hours in the method of manufacturing an optical waveguide component of the present invention in comparison with the propagation loss before heat treatment.
FIG. 5 is a diagram showing the polarization dependence of propagation loss when heated at 850 ° C. for 2 hours in the optical waveguide component manufacturing method of the present invention, compared with the polarization dependence of propagation loss before heat treatment. It is.
FIG. 6 is a diagram showing propagation loss when heated at 1000 ° C. for 2 hours in the method of manufacturing an optical waveguide component of the present invention, compared with propagation loss before heat treatment.
FIG. 7 is a diagram showing the polarization dependence of propagation loss when heated at 1000 ° C. for 2 hours in the method of manufacturing an optical waveguide component of the present invention in comparison with the polarization dependence of propagation loss before heat treatment. It is.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
5 ... Substrate, 6 ... Precision stage, 7 ... CCD camera.
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