JP7322876B2 - 光デバイスの製造方法、光デバイス、及び光デバイスの製造装置 - Google Patents
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Description
本出願は、2018年5月31日出願の日本出願第2018-105071号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用する。
本発明者は、従来の光導波路デバイスの製造方法について検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、上記特許文献1、或いは上記非特許文献1に開示された方法によっても、最大の屈折率変化は|Δn|=0.020程度であり、光閉じ込めは弱い。必然的に、ガラス内に形成される光導波路の曲率半径が大きくなるため、得られる三次元光導波路デバイスなどの光デバイスのサイズを大きくする、すなわち光デバイスを大型化する必要がある。
本開示によれば、ガラス内部への光導波路の形成を可能にするとともに、屈折率変化を大きくして三次元光導波路デバイスなどの光デバイスのサイズ縮小を可能にできる。
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。一実施形態に係る光デバイスの製造方法は、ゲルマニウム(Ge)及びチタン(Ti)を含むガラス部材の内部にパルス状の第1レーザ光及び第2レーザ光を集光して、ガラス部材に対して光誘起による屈折率変化を起こさせるレーザ照射工程と、第1レーザ光及び第2レーザ光の集光位置をガラス部材に対して相対的に移動する集光位置移動工程と、を備える。第1レーザ光及び第2レーザ光のそれぞれは、10kHz以上の繰り返し周波数を有する。レーザ照射工程では、第1レーザ光を点状の集光領域に集光し、第2レーザ光を第1レーザ光の集光領域を囲む環状の集光領域に集光する。第1レーザ光の中心波長は400nmより大きく700nm以下であり、第2レーザ光の中心波長は800nm以上1100nm以下である。レーザ照射工程及び集光位置移動工程を交互に繰り返す若しくは並行して実施することにより、連続した屈折率変化領域をガラス部材の内部に形成する。
本開示の実施形態に係る光デバイスの製造方法、光デバイス、及び光デバイスの製造装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
Claims (11)
- ゲルマニウム及びチタンを含むガラス部材の内部にパルス状の第1レーザ光及び第2レーザ光を集光して、前記ガラス部材に対して光誘起による屈折率変化を起こさせるレーザ照射工程と、
前記第1レーザ光及び前記第2レーザ光の集光位置を前記ガラス部材に対して相対的に移動する集光位置移動工程と、を備え、
前記第1レーザ光及び前記第2レーザ光のそれぞれは、10kHz以上の繰り返し周波数を有し、
前記レーザ照射工程では、前記第1レーザ光を点状の集光領域に集光し、前記第2レーザ光を前記第1レーザ光の前記集光領域を囲む環状の集光領域に集光し、
前記第1レーザ光の中心波長は400nmより大きく700nm以下であり、前記第2レーザ光の中心波長は800nm以上1100nm以下であり、
前記レーザ照射工程及び前記集光位置移動工程を交互に繰り返す若しくは並行して実施することにより、連続した屈折率変化領域を前記ガラス部材の内部に形成する、光デバイスの製造方法。 - 前記ガラス部材がホウ素を更に含み、且つ、前記レーザ照射工程で照射される前記第1レーザ光の中心波長が530nm以下である、
請求項1に記載の光デバイスの製造方法。 - 前記レーザ照射工程の前に、前記ガラス部材に水素を注入する工程を更に備える、
請求項1又は請求項2に記載の光デバイスの製造方法。 - 前記水素を注入する工程において、前記ガラス部材は10気圧以上の水素雰囲気中に導入される、
請求項3に記載の光デバイスの製造方法。 - 前記水素を注入する工程の後且つ前記レーザ照射工程の前に、前記水素が注入された前記ガラス部材を-10℃以下で低温保管する工程を更に備える、
請求項3又は請求項4に記載の光デバイスの製造方法。 - 前記ガラス部材はリン酸塩系ガラス又はケイ酸塩系ガラスである、
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の光デバイスの製造方法。 - 前記第1レーザ光のパルス幅は前記第2レーザ光のパルス幅よりも長い、
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の光デバイスの製造方法。 - 前記第1レーザ光のパルス幅は500フェムト秒より長く50ピコ秒以下であり、前記第2レーザ光のパルス幅は500フェムト秒以下である、
請求項7に記載の光デバイスの製造方法。 - 前記集光位置移動工程において、前記第2レーザ光の集光環を含む平面と交差する方向に、前記第1レーザ光及び前記第2レーザ光の集光位置を前記ガラス部材に対して相対的に移動する、
請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の光デバイスの製造方法。 - 前記ガラス部材の内部に前記連続した屈折率変化領域を形成した後、エージング処理及び残留水素の除去のための熱処理を前記ガラス部材に対して行う工程を更に備える、
請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の光デバイスの製造方法。 - ガラス部材の内部に連続した屈折率変化領域を形成するための光デバイスの製造装置であって、
中心波長が400nmより大きく700nm以下であり且つ10kHz以上の繰り返し周波数を有する第1レーザ光を出力するように構成された第1レーザ光源と、
中心波長が800nm以上1100nm以下であり且つ10kHz以上の繰り返し周波数を有する第2レーザ光を出力するように構成された第2レーザ光源と、
前記第2レーザ光源から出射される前記第2レーザ光の光路上に配置され、前記第2レーザ光のビームプロファイルを環状に変換するように構成された変換素子と、
前記第1レーザ光及び前記第2レーザ光の光路上に配置され、前記第1レーザ光と、前記変換素子で前記ビームプロファイルが変換された前記第2レーザ光とを合成するように構成された波長合成器と、
前記波長合成器で合成されるレーザ光を前記ガラス部材の所定の加工位置に集光するように構成された集光光学系と、
を備える、光デバイスの製造装置。
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