JP3922029B2

JP3922029B2 - 導波路の製造方法

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Publication number: JP3922029B2
Application number: JP2002011695A
Authority: JP
Inventors: 克之井本
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2002-01-21
Filing date: 2002-01-21
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2022-01-21
Also published as: JP2003215377A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導波路の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８（ａ）は従来の導波路の製造方法を示す概念図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）に示した導波路の８ｂ−８ｂ線断面図であり、図８（ｃ）は図８（ｂ）に示した導波路の８ｃ−８ｃ線断面における屈折率分布を示す図である。
【０００３】
図８（ｃ）において、横軸は屈折率を示し、縦軸は導波路の８ｃ−８ｃ線上の位置（幅方向の位置）を示す。
【０００４】
屈折率制御用添加物を少なくとも一種類含む透明体としてのガラスブロック１内に超短パルスレーザビーム２−１をレンズ３で集光、照射することにより（矢印２−２方向）、照射部を高屈折率な層すなわち、光伝播層４に改質することが行われている。
【０００５】
この超短パルスレーザビーム２−１のパルス幅は２００フェムト秒以下と狭くなっている。
【０００６】
このような超短パルスレーザビーム２−２を２００ｋＨｚ程度の早い繰り返し周波数でガラスブロック１に照射しながら、ガラスブロック１を超短パルスレーザビーム２−１と直交する方向（矢印５方向）に移動させることにより、所望のパターンの光伝播層４が形成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の導波路の製造方法には以下のような問題がある。
【０００８】
（１）超短パルスレーザビーム照射による高屈折率の光伝播層の形成は容易であるが、光伝播層を高屈折率化しようとすると、レーザビームを光伝播層に複数回集光、照射する重ね照射を行わなければならない。このため、光伝播層内の屈折率が不均一に乱れるという問題があった。これはレーザビームスポット径内のパワー密度分布の不均一性及びビームの揺らぎ、パルス幅の繰り返し周波数の低さ、被照射物としてのガラスブロックを移動させるステージの移動速度の不均一性等に起因しており、結局、光散乱損失の大きい導波路しか得られないことが分かった。
【０００９】
（２）光伝播層の界面もレーザビームスポット径内のパワー密度分布のパワー密度分布の不均一性及びビームの揺らぎ、パルス幅の繰り返し周波数の低さ、ガラスブロックを移動させるステージの移動速度の不均一性等によって乱れ、光散乱損失の大きい導波路となり、実用的な導波路がまだ得られていない。
【００１０】
（３）曲率半径の小さい曲線導波路を形成する場合、光散乱損失が大幅に増加し、従来の導波路で実現されているような低損失な分岐、合流、分波、合波等の光信号処理回路を得ることは難しい。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、低光散乱損失の導波路の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の導波路の製造方法は、少なくとも一種類の屈折率制御用添加物を含む透明体に超短パルスレーザビームを照射、集光させると共に超短パルスレーザビーム若しくは透明体を相対移動させることにより集光部の屈折率を透明体の屈折率より高くして光伝播層を形成する導波路の製造方法において、
上記超短パルスレーザビームの波長を７００ｎｍから９００ｎｍの範囲内とし、パルス幅を１０００フェムト秒以下３０フェムト秒以上とし、パルス繰り返し周波数を４００ｋＨｚ以下５０ｋＨｚ以上とすると共に、上記超短パルスレーザビームの第２高調波若しくは第３高調波の波長のレーザビームのパルス幅を１０００フェムト秒以下３０フェムト秒以上とし、パルス繰り返し周波数を４００ｋＨｚ以下１０ｋＨｚ以上として、超短パルスレーザビームの照射前、照射中若しくは照射後に、超短パルスレーザビームの第２高調波若しくは第３高調波の波長のレーザビームを超短パルスレーザビームの照射位置に照射するものである。
【００１３】
請求項２に記載の導波路の製造方法は、請求項１に記載の構成に加え、透明体の材料として、屈折率制御用添加物を少なくとも一種類含んだＳｉＯ₂ガラス、ポリマ材料、強誘電体材料を用いるのが好ましい。
【００１４】
請求項３に記載の導波路の製造方法は、請求項１または２に記載の構成に加え、第２高調波若しくは上記第３高調波の波長のレーザビームのスポット径を超短パルスレーザビームのスポット径よりも小さくするのが好ましい。
【００１５】
請求項４に記載の導波路の製造方法は、請求項１から３のいずれかに記載の構成に加え、光伝播層の屈折率分布を２段階形状に形成してもよい。
【００１６】
請求項５に記載の導波路の製造方法は、請求項１から４のいずれかに記載の構成に加え、透明体の光伝播層以外の領域にさらに他のレーザビームを照射、集光して多数の空孔を有するフォトニックバンドギャップ構造を形成してもよい。
【００１７】
本発明によれば、屈折率制御用添加物を少なくとも一種類含む透明体に超短パルスレーザビームを集光、照射する前、照射中若しくは照射した後に、超短パルスレーザビームより波長の短いレーザビームを光伝播層若しくは光伝播層が形成される領域内に集光、照射することにより、光伝播層内の屈折率制御用添加物が熱拡散するので、照射部、すなわち光伝播層の屈折率をさらに高めることができる。また、光伝播層の幅方向の屈折率分布の形状を変えることもできる。
【００１８】
また、本発明によれば、屈折率制御用添加物を少なくとも一種類含んだＳｉＯ₂ガラス、ポリマ材料、強誘電体材料等種々の材料へ、より高屈折率の伝播層を形成することができる。特に、ポリイミド、ポリシラン等のポリマ材料のような融点の低い材料に対して、波長が７００ｎｍから９００ｎｍの範囲でパルス幅が１０００フェムト秒以下３０フェムト秒以上、繰り返し周波数が４００ｋＨｚ以下５０ｋＨｚ以上の超短パルスレーザビームの照射前、照射中若しくは照射後に超短パルスレーザビームの第２高調波または第３高調波の短い波長のレーザビームの照射により、ポリマ材料の吸収波長（紫外域の波長）ピークに近い波長のレーザビームでパルス幅が１０００フェムト秒以下３０フェムト秒以上、繰り返し周波数が４００ｋＨｚ以下１０ｋＨｚ以上の超短パルスレーザビームを集光、照射することになるので、より効率的に高屈折率化を図ることができる。また、その屈折率分布の制御も容易となる。
【００１９】
さらに、本発明によれば、第２高調波または第３高調波のレーザビームスポット径を基本波の波長７００ｎｍから９００ｎｍのレーザビームスポット径に比して１／２または１／３（０．３６μｍから０．２４μｍ）に小さくすることができるので、光伝播層内の照射部の屈折率を局所的に高めること、すなわち、２段階屈折率分布を形成することができる。この結果、光信号を効率よく光伝播層内に閉じ込めて低損失で伝播させることができる。
【００２０】
さらに、本発明によれば、光伝播層として、透明層内に直線パターン、曲線パターン、面状パターンあるいはそれらを含むパターンで二次元あるいは三次元に形成することが容易になるので、光信号を分岐したり合流したり、種々の波長の光信号を分波したり、合波したりする光信号処理回路をより小型化、低損失化させることができる。
【００２１】
さらに、本発明によれば、透明体の光伝播層となる領域の両側に、多数の空孔からなるフォトニックバンドギャップ構造を形成し、その領域に光伝播層を形成することでより低損失な光伝播層を得ることができる。
【００２２】
さらに、本発明によれば、透明体を基板上に少なくとも一層形成したり、光伝播層、あるいはフォトニックバンドギャップ構造を各層の少なくとも一層内に形成することが容易になるので、より高機能の光信号処理回路を得ることができる。
【００２３】
さらに、本発明によれば、透明体を透明体よりも屈折率の低い材料で覆うことによって、より低損失な光信号処理回路を得ることができる。
【００２４】
さらに、本発明によれば、より高屈折率分布で、その屈折率分布の制御も容易で、光信号を効率よく閉じ込めることが可能な導波路を容易に高精度で得ることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２６】
図１（ａ）は本発明の導波路の製造方法の一実施の形態を示す概念図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の矢印Ａ方向の矢視図であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）の１ｃ−１ｃ線断面図である。図１（ｃ）において横軸は屈折率を示し、縦軸は導波路の１ｃ−１ｃ線上の（厚さ方向の）位置を示す。
【００２７】
同図に示す製造方法は、屈折率制御用添加物を少なくとも一種類含む透明体としてのガラスブロック１０を所望速度で一定方向（矢印１１方向）に移動させながら、そのガラスブロック１０内（若しくは表面）に、移動方向と直交する方向から超短パルスレーザビームの波長λ１の基本波のレーザビーム１２−１と、そのレーザビーム１２−１の第２高調波（若しくは第３高調波）のレーザビーム１３−１とを同時に集光、照射することによって、ガラスブロック１０の屈折率より高い屈折率の光伝播層１４を形成するものである。
【００２８】
透明なガラスブロック１０としては、ＳｉＯ₂ガラス、Ｇｅ、Ｐ、Ｂ、Ｔｉ、Ｆ、Ａｌ等の屈折率制御用添加物を少なくとも一種類添加したＳｉＯ₂ガラス、ポリイミドやポリシラン等のポリマ材料等を用いる。
【００２９】
この透明なガラスブロック１０の内部（或いは表面）に波長が８００ｎｍでパルス幅が１０００フェムト秒以下３０フェムト秒以上、その繰り返し周波数が３００ｋＨｚの超短パルスレーザビーム（平行ビーム）１２−１を波長フィルタ（波長λ１の光は透過し、波長λ２の光は反射する波長フィルタ）１６を透過させてレンズ１５に導き、このレンズ１５で集光、照射して（矢印１２−２）その集光部の屈折率が高くなるように光伝播層１４を形成する。
【００３０】
この超短パルスレーザビーム１２−２のガラスブロック１０への照射と同時に超短パルスレーザビーム１２−１の基本波の第２高調波（波長４００ｎｍ、或いは波長２６６ｎｍの第３高調波）でパルス幅が１０００フェムト秒以下３０フェムト秒以上、その繰り返し周波数が３００ｋＨｚ以下１０ｋＨｚ以上の超短パルスレーザビーム（平行ビーム）１３−１を全反射ミラー１７及び波長フィルタ１６で反射させてレンズ１５に導き、集光、照射することにより（矢印１３−２）、光伝播層１４内の屈折率を高めることができる。また、光伝播層１４の幅方向の屈折率分布の形状を変えることもできる。
【００３１】
図１（ｃ）において、実線Ｌ１で示す曲線は基本波レーザビーム１２−２の照射による高屈折率化の状態を示し、破線Ｌ２で示す曲線は第２高調波レーザビーム１３−２の照射による高屈折率化の状態を示している。
【００３２】
このような屈折率分布特性が得られるのは、表１に示すように、波長８００ｎｍのレーザビームのビームスポット径が０．７２μｍであるのに対して、波長４００ｎｍのレーザビームのビームスポット径が０．３６μｍとなり、波長２６６ｎｍのレーザビームのビームスポット径を０．２４μｍとすることができるためである。
【００３３】
【表１】

【００３４】
また、第２高調波、或いは第３高調波のレーザビームについては、ガラスブロック１０中に含まれているＯＨ基による吸収ピーク（１３９０ｎｍの第４高調波あるいは第５高調波による吸収ピーク）に近い波長になるため、ガラスブロック１０中に波長０．２４μｍ、０．３６μｍのレーザビームが効率よく吸収されて高屈折率化が図られる。またこれらの波長のレーザビームはポリマ材料の紫外線での吸収ピークにも近いため、ポリマ材料の高屈折率化が促進される。
【００３５】
図２は本発明の導波路の製造方法の他の実施の形態を示す概念図である。
【００３６】
同図に示す製造方法は、基本波の超短パルスレーザビーム１２−１をレンズ１５−１で集光してガラスブロック１０に照射して得られた光伝播層１４ａに、第２高調波（或いは第３高調波）のレーザビーム１３−１をレンズ１５−２で集光して照射することにより、光伝播層１４ａをさらに高屈折率化した光伝播層１４を形成する方法である。すなわち、超短パルスレーザビームの照射後に、超短パルスレーザビームの第２高調波（第３高調波）の波長のレーザビームを超短パルスレーザビームの照射位置に照射する方法である。
【００３７】
このような方法であっても図１（ａ）〜（ｃ）に示した製造方法と同様の効果が得られる。また、超短パルスレーザビームの照射前に、超短パルスレーザビームの第２高調波（第３高調波）の波長のレーザビームを超短パルスレーザビームの照射予定位置（光伝播層形成予定位置）に照射しても同様の効果が得られる。
【００３８】
図３（ａ）は本発明の導波路の製造方法を適用した導波路の正面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の側面図であり、図３（ｃ）は図３（ｂ）の３ｃｄ−３ｃｄ線断面における屈折率分布を示し、図３（ｄ）は図３（ｂ）の３ｃｄ−３ｃｄ線断面における屈折率分布の変形例を示す。図３（ｃ）、（ｄ）において横軸は屈折率を示し、縦軸は導波路の３ｃｄ−３ｃｄ線上の位置（厚さ方向の位置）を示す。
【００３９】
この導波路は、基板１９上に透明体からなる透明層１０ａを形成した構造を有する。超短パルスレーザビームの基本波を集光して透明層１０ａに照射して得られた光伝播層１４ａに、第２高調波（或いは第３高調波）のレーザビームを集光して照射することにより、光伝播層１４ａをさらに高屈折率化した光伝播層１４を形成したものである。
【００４０】
屈折率の異なる基板を用いることにより、図３（ｃ）や図３（ｄ）に示すような屈折率分布を得ることができる。図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示す特性曲線のうち実線で示す部分Ｌ４、Ｌ６は超短パルスレーザビームの基本波の照射によるものであり、破線で示す部分Ｌ３、Ｌ５は第２高調波（第３高調波）の照射によるものである。
【００４１】
ここで、基板１９にはガラス（石英、多成分）、半導体（Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等）、強誘電体（ＬｉＴａＯ₅、ＬｉＮｂＯ₃等）、磁性体（セラミックス、アルミナ等）、プラスチックス（アクリル、ポリスチレン、ポリイミド、エポキシ等）等を用いることができる。
【００４２】
図４（ａ）は本発明の導波路の製造方法を適用した光信号処理回路の正面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の４ｂ−４ｂ線断面図であり、図４（ｃ）は図４（ｂ）の４ｃ−４ｃ線断面内の屈折率分布を示す図である。図４（ｃ）において横軸は屈折率を示し、縦軸は光信号処理回路の４ｃ−４ｃ線上の位置（幅方向の位置）を示す。
【００４３】
同図に示す光信号処理回路は、光方向性結合器であり、矢印２０方向から入力した光信号を、矢印２１、２２方向にそれぞれ等分配した光信号を出力させるようにした光分岐回路として作用させる場合と、矢印２０方向から入力した波長λ１、λ２の光信号を、矢印２１方向には波長λ１の光信号を出力させ、矢印２２方向には波長λ２の光信号を出力させるようにした光分波器として作用させる場合とに用いることができる。
【００４４】
このような構造において、光伝播層１４−１、１４−２内の屈折率分布を２段型形状（図４（ｃ））にしておくことにより、結合部の長さＬを短くすることができる。また、低損失特性を保持したままで各曲線部１４−１ｒ、１４−２ｒの曲率半径を小さくすることができる。この結果、小型の光信号処理回路を実現することができる。
【００４５】
なお、これらの光信号処理回路の他に、Ｙ分岐回路、リング共振器回路、Ｘ交差型光回路、Ｔ字型光回路、アレイ導波路格子グレーティング等、直線状、曲線状、面状光伝播層を組み合わせた種々の光信号処理回路を構成することができる。また、光伝播層の途中、あるいはその端面側に、半導体レーザ、受光素子、半導体光増幅素子、光変調素子等の能動光素子や、レンズ、フィルタ、屈折率の異なる媒質（例えば、液体、固体材料）等の受動光素子を挿入したハイブリット型光回路を構成してもよい。この場合に光伝播層と光素子との間に屈折率のミスマッチングが生じるが、本発明では、光伝播層の途中の屈折率を第２高調波或いは第３高調波のレーザビームによる集光、照射である程度の範囲の比屈折率差（０．数％〜３％）を調整できるので、ミスマッチングを最小限に抑えることができる。
【００４６】
図５（ａ）は本発明の導波路の製造方法を適用した光回路の側面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の５ｂ−５ｂ線断面図であり、図５（ｃ）は図５（ｂ）の５ｃ−５ｃ線断面内の屈折率分布を示す図である。図５（ｃ）において、横軸は屈折率を示し、縦軸は光回路の５ｃ−５ｃ線上の位置（幅方向の位置）を示す。
【００４７】
この光回路は、基板１９上の透明体からなる透明層１０ａ内に光伝播層１４−１、１４−２を形成すると共に、光伝播層１４−１、１４−２の両側の透明層１０ａ内にフォトニックバンドギャップ構造を形成するように多数の空孔２３を形成したものである（空孔２３の間隔は図では縦方向と横方向とが異なっているが等しくてもよい。）。
【００４８】
この光回路は、透明層１０ａの光伝播層１４−１、１４−２となる光伝播層領域を除く非光伝播層領域にフォトニックバンドギャップ構造が構成されるように多数の空孔２３を所定の間隔で縦横に形成し、光伝播層領域に二つの異なる波長のレーザビームを集光、照射して２段型形状の屈折率分布（図５（ｃ））を有する光伝播層１４−１、１４−２を形成することにより得られる。
【００４９】
この光回路の光伝播層１４−１、１４−２に矢印２４方向に入力された光信号はほぼ直角に折り曲げられて矢印２５方向に出力するようになっている。
【００５０】
空孔２３はレーザビームのエネルギーを、光伝播層１４−１、１４−２を形成するためのエネルギーより高くすることにより形成することができる。空孔２３の直径ｄは１μｍ以下であり、空孔２３の間隔ｓも１μｍ以下に形成される。各空孔２３の形状や位置のわずかな乱れが光伝播特性に影響を及ぼさないようにするためには、光伝播層１４−１、１４−２内の屈折率を高くしておくことが重要である（図５（ｃ））。
【００５１】
なお、同図に示す光回路の他に、Ｙ分岐回路、Ｔ字型分岐回路、リング共振器回路、光方向性結合器等を構成してもよい。また、光回路に能動光素子等を実装してもよい。
【００５２】
図６（ａ）は本発明の導波路の製造方法を適用した導波路の正面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の側面図である。
【００５３】
同図に示す導波路は、光伝播層１４が形成された透明層１０ａを、透明層１０ａと同程度かそれより低い屈折率を有する低屈折率層２６、２７でサンドイッチ状に挟んだ構造の導波路である。
【００５４】
光伝播層１４は透明層１０ａの表面からわずかに厚さ方向内に形成されるので、透明層１０ａを低屈折率層２６、２７で覆うことにより、透明層１０ａ及び光伝播層１４が保護されるので、長期的に光特性を安定化させることができる。
【００５５】
図７（ａ）は本発明の導波路の製造方法を適用した導波路の正面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の側面図である。
【００５６】
同図に示す導波路は、光伝播層１４−１ａ、１４−１ｂ、１４−１ｃが形成された複数（図では３層であるが限定されない。）の透明層１０ａ−１、１０ａ−２、１０ａ−３を積層した構造の導波路である。
【００５７】
このような導波路は、高集積化、多機能化の上で有効な構造である。なお、各層にまたがって光伝播層を三次元的に形成し、光信号の入力端と出力端との位置が各層１０ａ−１〜１０ａ−３のいずれに形成されていてもよい。
【００５８】
本発明は上記実施の形態に限定されない。
【００５９】
まず、基本波のレーザビームを集光、照射する前に第２高調波或いは第３高調波のレーザビームを集光、照射してもよい。光伝播層は透明体の内部に複数本形成されていてもよい。
【００６０】
本発明により得られる導波路は、光伝播層の形状が数μｍから１０μｍ程度の範囲、比屈折率差が０．数％から３％の範囲のシングルモード用導波路に好適であるが、マルチモード用導波路を形成する場合にはレーザビーム径をデフォーカスにするか、レンズ倍率を下げてビーム径を大きくするようにすればよい。なお、それ以上に比屈折率差の大きい導波路を製造するには、透明体内に屈折率制御用添加物を少なくとも２種類、それぞれ１０モル％以上、好ましくは３０モル％程度添加したものを用いればよい。また、図６（ａ）、（ｂ）に示した導波路構造において、透明体の厚さをレーザビームの径の大きさ程度に薄くしておき、その上下に低比屈折率の層を形成すれば、合計の比屈折率差を大きくすることができる。さらに、上記実施の形態では透明体を移動させる場合で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、超短パルスレーザビーム及び第２高調波（
第３高調波）を移動させて光伝播層を形成するようにしてもよい。
【００６１】
以上において、本発明によれば、
（１）波長の異なる二つのレーザビームをほぼ同時に、または先後して集光、照射することにより、光伝播層内の中央部の屈折率をさらに高くすることができ、光伝播層の幅方向の屈折率分布の形状を変えることもできる。
【００６２】
（２）屈折率制御用添加物を少なくとも一種類含んだＳｉＯ₂ガラス、ポリマ材料、強誘電体材料等種々の材料へ、より高屈折率の光伝播層を形成することができる。特に、ポリマ材料のような融点の低い材料に対して波長が７００ｎｍから９００ｎｍの範囲でパルス幅が１０００フェムト秒以下３０フェムト秒以上、その繰り返し周波数が４００ｋＨｚ以下５０ｋＨｚ以上の超短パルスレーザビームを集光、照射前、照射中或いは照射後に７００ｎｍから９００ｎｍの波長の第２高調波或いは第３高調波の、より短波長の波長、すなわち、ポリマ材料の吸収波長（紫外域の波長）ピークに近い波長のレーザビームでパルス幅が１０００フェムト秒以下３０フェムト秒以上、その路繰り返し周波数が４００ｋＨｚ以下５０ｋＨｚ以上の超短パルスレーザビームを集光、照射することで、より効率よく高屈折率化を図ることができ、またその屈折率分布の制御も容易となる。
【００６３】
（３）超短パルスレーザビームの第２高調波または第３高調波のレーザビームスポット径をその基本波の波長７００ｎｍから９００ｎｍのレーザビームスポット径に比して１／２〜１／３（０．３６μｍ〜０．２４μｍ）に小さくすることができるので、光伝播層の中央部の屈折率を局所的に高める、すなわち、２段型屈折率分布を形成することができる。この結果、光信号を効率よく光伝播層内に閉じ込めて伝播させることができる。
【００６４】
（４）光伝播層として、透明体内に直線パターン、曲線パターン、面状パターン（スラブ導波路パターン）、或いはそれらを含むパターンで二次元、或いは三次元に形成することが容易であり、光信号を低損失で、かつ、小型構造で分岐、合流したり、種々の波長の光信号を分波、合波したりする光信号処理回路を実現することができる。また、光伝播層の両側の透明体内に多数の空孔を所定の間隔を隔てて縦横に形成したフォトニックバンドギャップ構造を構成することにより、低損失で光閉じ込めのよい導波路が得られる。
【００６５】
（５）透明体を基板上に少なくとも一層形成したり、光伝播層、或いはフォトニックバンドギャップ構造を各層の少なくとも一層内に形成したりすることが容易にできるので、より高機能の光信号処理回路を得ることができる。
【００６６】
（６）透明体を透明体より屈折率の低い低屈折率層で覆うことにより、より低損失で長期的に安定した光信号処理回路を得ることができる。
【００６７】
（７）より高屈折率で、屈折率分布の制御が容易で、光信号を効率よく閉じ込めることができる導波路を、容易に高精度で製造することができる。
【００６８】
（８）光伝播層の特定の領域の屈折率を変えることができる。すなわち、光伝播層の途中に光パワー分布を狭めたり、拡げたりするモード変換部を形成することができる。この結果、光伝播層の途中に屈折率の異なる能動光素子や受動光素子を挿入した場合のモード整合をとることができる。また、曲率半径の小さい曲線導波路を構成する際のその曲線部での放射損失を低減するため、曲線部での屈折率を意図的に高くすることができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、低光散乱損失の導波路の製造方法の実現を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の導波路の製造方法の一実施の形態を示す概念図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ方向の矢視図であり、（ｃ）は（ｂ）の１ｃ−１ｃ線断面図である。
【図２】本発明の導波路の製造方法の他の実施の形態を示す概念図である。
【図３】（ａ）は本発明の導波路の製造方法を適用した導波路の正面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図であり、（ｃ）は（ｂ）の３ｃｄ−３ｃｄ線断面における屈折率分布を示し、（ｄ）は（ｂ）の３ｃｄ−３ｃｄ線断面における屈折率分布の変形例を示す。
【図４】（ａ）は本発明の導波路の製造方法を適用した光信号処理回路の正面図であり、（ｂ）は（ａ）の４ｂ−４ｂ線断面図であり、（ｃ）は（ｂ）の４ｃ−４ｃ線断面内の屈折率分布を示す図である。
【図５】（ａ）は本発明の導波路の製造方法を適用した光回路の側面図であり、（ｂ）は（ａ）の５ｂ−５ｂ線断面図であり、（ｃ）は（ｂ）の５ｃ−５ｃ線断面内の屈折率分布を示す図である。
【図６】（ａ）は本発明の導波路の製造方法を適用した導波路の正面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図７】（ａ）は本発明の導波路の製造方法を適用した導波路の正面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図８】（ａ）は従来の導波路の製造方法を示す概念図であり、（ｂ）は（ａ）に示した導波路の８ｂ−８ｂ線断面図であり、（ｃ）は（ｂ）に示した導波路の８ｃ−８ｃ線断面における屈折率分布を示す図である。
【符号の説明】
１０透明体
１２−１、１２−２超短パルスレーザビーム
１３−１、１３−２レーザビーム
１４光伝播層
１５レンズ
１６波長フィルタ
１７全反射ミラー

Claims

少なくとも一種類の屈折率制御用添加物を含む透明体に超短パルスレーザビームを照射、集光させると共に該超短パルスレーザビーム若しくは上記透明体を相対移動させることにより集光部の屈折率を上記透明体の屈折率より高くして光伝播層を形成する導波路の製造方法において、
上記超短パルスレーザビームの波長を７００ｎｍから９００ｎｍの範囲内とし、
パルス幅を１０００フェムト秒以下３０フェムト秒以上とし、パルス繰り返し周波数を４００ｋＨｚ以下５０ｋＨｚ以上とすると共に、
上記超短パルスレーザビームの第２高調波若しくは第３高調波の波長のレーザビームのパルス幅を１０００フェムト秒以下３０フェムト秒以上とし、パルス繰り返し周波数を４００ｋＨｚ以下１０ｋＨｚ以上として、
上記超短パルスレーザビームの照射前、照射中若しくは照射後に、
上記超短パルスレーザビームの第２高調波若しくは第３高調波の波長のレーザビームを上記超短パルスレーザビームの照射位置に照射することを特徴とする導波路の製造方法。
上記透明体の材料として、屈折率制御用添加物を少なくとも一種類含んだＳｉＯ₂ガラス、ポリマ材料、強誘電体材料を用いる請求項１に記載の導波路の製造方法。
上記第２高調波若しくは上記第３高調波の波長のレーザビームのスポット径を上記超短パルスレーザビームのスポット径よりも小さくする請求項１または２に記載の導波路の製造方法。
上記光伝播層の屈折率分布を２段階形状に形成する請求項１から３のいずれかに記載の導波路の製造方法。
上記透明体内の光伝播層以外の領域にさらに他のレーザビームを照射、集光して多数の空孔を有するフォトニックバンドギャップ構造を形成する請求項１から４のいずれかに記載の導波路。