(57)【要約】【課題】フェムト秒レーザ光の集光照射によって石英ガラス内部に光導波路を形成する際に、得られる光導波路のモードフィールド径、モードフィールド径の縦横比およびこれらの両方を制御できるようにすることにある。【解決手段】石英ガラス板５内部にフェムト秒レーザ光を集光照射し、高屈折率領域を誘起することにより光導波路を形成する際、フェムト秒レーザ光のパルス幅を変化させるか、フェムト秒レーザ光の集光点におけるピークパワーを変化させるか、もしくはパルス幅とピークパワーを同時に変化させる。フェムト秒レーザ光のパルス幅を２１０〜４２０ｆｓに、集光点におけるピークパワーを、８．７×１０１１Ｗ／ｃｍ２以下にすると、モードフィールド径が１０〜１４μｍで、縦横比がほぼ１の光導波路が得られる。【選択図】図１
2004295066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラス内部にフェムト秒レーザ光を集光照射し、高屈折率領域を誘起することにより光導波路を形成する光導波路の製造方法において、
フェムト秒レーザ光のパルス幅を変化させて、形成される光導波路の導波光のモードフィールド径を制御することを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項２】
フェムト秒レーザ光のパルス幅を４２０ｆｓ以下とすることを特徴とする請求項１記載の光導波路の製造方法。
【請求項３】
フェムト秒レーザ光のパルス幅を２１０〜４２０ｆｓとすることを特徴とする請求項１記載の光導波路の製造方法。
【請求項４】
石英ガラス内部にフェムト秒レーザ光を集光照射し、高屈折率領域を誘起することにより光導波路を形成する光導波路の製造方法において、
フェムト秒レーザ光の集光点におけるピークパワーを変化させて、形成される光導波路の導波光のモードフィールド径の縦横比を制御することを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項５】
フェムト秒レーザ光の集光点におけるピークパワーを、８．７×１０１１Ｗ／ｃｍ２以下にすることを特徴とする請求項４記載の光導波路の製造方法。
【請求項６】
石英ガラス内部にフェムト秒レーザ光を集光照射し、高屈折率領域を誘起することにより光導波路を形成する光導波路の製造方法において、
フェムト秒レーザ光のパルス幅を変化させ、かつフェムト秒レーザ光の集光点におけるピークパワーを変化させて、形成される光導波路の導波光のモードフィールド径とその縦横比を制御することを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項７】
フェムト秒レーザ光のパルス幅を４９０ｆｓ以下とし、ピークパワーを８．７×１０１１Ｗ／ｃｍ２以下にすることを特徴とする請求項６記載の光導波路の製造方法。
【請求項８】
フェムト秒レーザ光のパルス幅を４２０ｆｓ以下とし、ピークパワーを８．７×１０１１Ｗ／ｃｍ２以下にすることを特徴とする請求項６記載の光導波路の製造方法。
【請求項９】
フェムト秒レーザ光のパルス幅を２１０〜４２０ｆｓ以下とし、ピークパワーを８．７×１０１１Ｗ／ｃｍ２以下にすることを特徴とする請求項６記載の光導波路の製造方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の製造方法で製造された光導波路。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれかに記載の製造方法で製造され、モードフィールド径が１０〜１４μｍで、モードフィールド径の縦横比が０．９〜１．１である光導波路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、フェムト秒レーザを用いて石英ガラスなどの透明材料中に光導波路を形成する光導波路の製造方法およびこの製造方法で作製された光導波路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フェムト秒レーザ光の集光照射による光導波路を製造する方法は、石英ガラスなどの各種透明材料内部に高強度のフェムト秒レーザ光を集光照射することにより、集光点付近で屈折率が上昇する現象を利用している。この現象を利用して、フェムト秒レーザ光を透明材料内部に集光照射し、フェムト秒レーザ光あるいは透明材料を走査することにより、線状の屈折率上昇領域、つまり光導波路を形成することができる（特許文献１参照）。
【０００３】
この方法による光導波路の製造においては、集光照射するフェムト秒レーザ光の「平均出力」、「パルス幅」、「繰り返し周波数」、「中心波長」などの各種パラメータ、フェムト秒レーザ光を集光するための集光レンズの開口数などの集光光学系の条件、フェムト秒レーザ光または透明材料の走査速度などにより、誘起される屈折率変化量や屈折率変化領域の形状が決定される。
【０００４】
特開２００１−３５００４９号公報（特許文献２）には、石英ガラスを載せたステージの動きに同期させて、集光照射するフェムト秒レーザ光の平均出力を変化させることにより、光導波路の屈折率変化領域の形状をなだらかに変化させることができ、その結果フェムト秒レーザ光の平均出力変化に伴い、光導波路のモードフィールド径を変化させることができ、光導波路と光ファイバとの接続損失を低減できることが記載されている。
【０００５】
ところで、フェムト秒レーザ光の集光において、集光レンズの収差などの影響により集光点でのフェムト秒レーザ光の強度分布は必ずしも円形にならない。集光点におけるフェムト秒レーザ光の強度分布に起因して、誘起される屈折率上昇領域の形状は変化すると考えられる。すなわち、集光点でのフェムト秒レーザ光の強度分布が円形でない場合には、得られる光導波路の屈折率分布が適切にはならず、光導波路の導波光のモードフィールドが円形にならないと考えられる。
【０００６】
また、この方法により製造された光導波路を実際の光通信システムへ応用するには、光導波路単独で使用するのではなく、光ファイバなどの各種光部品と接続することが必要である。光ファイバなどの光部品の屈折率分布は、一般に円形であるので、光導波路のモードフィールドが円形でないと、接続部分での損失が増大したり、偏波モード分散や偏波依存性損失が大きくなる問題がある。
【０００７】
さらに、光ファイバなどの光部品に接続する際には、両者のモードフィールド径が同一もしくは接近していることが必要であり、モードフィールド径の差が大きいと接続損失が大きくなる問題点がある。
フェムト秒レーザ光の集光照射による光導波路の形成に際して、形成される光導波路のモードフィールド径を制御するには、フェムト秒レーザ光の平均出力を変化させればよく、平均出力を大きくするとモードフィールド径が大きくなることが報告されている（非特許文献１参照）。
【０００８】
フェムト秒レーザ光の集光照射によって得られた光導波路のモードフィールド径を一般のシングルモードファイバのモードフィールド径である７μｍ程度にするには、フェムト秒レーザ光の平均出力を大きくしなければならない。
しかし、フェムト秒レーザ光の平均出力を大きくして光導波路を形成した場合、そのモードフィールドが真円にならず、フェムト秒レーザ光の照射方向に伸びた楕円状になってしまい、上述の不都合が生じることとなる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−３１１２３７号公報
【特許文献２】
特開２００１−３５００４９号公報
【非特許文献１】
三浦等、「レーザ研究」１９９８年２月号、第１５０〜１５４頁
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明における課題は、フェムト秒レーザ光の集光照射によって透明材料内部に光導波路を形成する際に、得られる光導波路のモードフィールド径を制御すること、モードフィールド径の縦横比を制御すること、モードフィールド径と縦横比を同時に制御することおよびこれら制御により、モードフィールド径を１０〜１４μｍにし、その縦横比を０．９〜１．１にすることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、石英ガラス内部にフェムト秒レーザ光を集光照射し、高屈折率領域を誘起することにより光導波路を形成する光導波路の製造方法において、
フェムト秒レーザ光のパルス幅を変化させて、形成される光導波路の導波光のモードフィールド径を制御することを特徴とする光導波路の製造方法である。
【００１２】
請求項２にかかる発明は、フェムト秒レーザ光のパルス幅を４２０ｆｓ以下とすることを特徴とする請求項１記載の光導波路の製造方法である。
請求項３にかかる発明は、フェムト秒レーザ光のパルス幅を２１０〜４２０ｆｓとすることを特徴とする請求項１記載の光導波路の製造方法である。
【００１３】
請求項４にかかる発明は、石英ガラス内部にフェムト秒レーザ光を集光照射し、高屈折率領域を誘起することにより光導波路を形成する光導波路の製造方法において、
フェムト秒レーザ光の集光点におけるピークパワーを変化させて、形成される光導波路の導波光のモードフィールド径の縦横比を制御することを特徴とする光導波路の製造方法である。
【００１４】
請求項５にかかる発明は、フェムト秒レーザ光の集光点におけるピークパワーを、８．７×１０１１Ｗ／ｃｍ２以下にすることを特徴とする請求項４記載の光導波路の製造方法である。
【００１５】
請求項６にかかる発明は、石英ガラス内部にフェムト秒レーザ光を集光照射し、高屈折率領域を誘起することにより光導波路を形成する光導波路の製造方法において、
フェムト秒レーザ光のパルス幅を変化させ、かつフェムト秒レーザ光の集光点におけるピークパワーを変化させて、形成される光導波路の導波光のモードフィールド径とその縦横比を制御することを特徴とする光導波路の製造方法である。
【００１６】
請求項７にかかる発明は、フェムト秒レーザ光のパルス幅を４９０ｆｓ以下とし、ピークパワーを８．７×１０１１Ｗ／ｃｍ２以下にすることを特徴とする請求項６記載の光導波路の製造方法である。
請求項９にかかる発明は、フェムト秒レーザ光のパルス幅を４２０ｆｓ以下とし、ピークパワーを８．７×１０１１Ｗ／ｃｍ２以下にすることを特徴とする請求項６記載の光導波路の製造方法である。
請求項９にかかる発明は、フェムト秒レーザ光のパルス幅を２１０〜４２０ｆｓ以下とし、ピークパワーを８．７×１０１１Ｗ／ｃｍ２以下にすることを特徴とする請求項６記載の光導波路の製造方法である。
【００１７】
請求項１０にかかる発明は、請求項１ないし９のいずれかに記載の製造方法で製造された光導波路である。
請求項１１にかかる発明は、請求項１ないし９のいずれかに記載の製造方法で製造され、モードフィールド径が１０〜１４μｍで、モードフィールド径の縦横比が０．９〜１．１である光導波路である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の製造方法を３つの実施形態に分けて詳しく説明する。
（第１の実施形態）
図１は、この発明の光導波路の製造方法の第１の実施形態を実施するための装置の例を示すもので、図中符号１は、フェムト秒レーザ光源を示す。このフェムト秒レーザ光源１は、例えば波長８００ｎｍ、繰り返し周波数２００ｋＨｚ、パルス幅１５０〜６００ｆｓのフェムト秒レーザ光を発振するものである。
【００１９】
このフェムト秒レーザ光源１からのフェムト秒レーザ光は、ＮＤフィルタ２を経て、その出力が減衰、調整されたのち、ハーフミラー３で反射されて、集光レンズ４に送られるようになっている。
【００２０】
この集光レンズ４は、凸レンズであり、これに入射されたフェムト秒レーザ光は、ここで集光されたうえ出射され、石英ガラス板５に入射されるようになっている。この石英ガラス板５は、三次元微動ステージ６上に固定されており、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向に微動できるようになっている。
【００２１】
また、図中符号７は、ＣＣＤカメラなどのビデオカメラであって、フェムト秒レーザ光を石英ガラス板５に集光照射した際に、石英ガラス板５内部の集光点から発生する白色光をハーフミラー３を介して受光して撮影し、集光点での反応状態を監視できるようになっている。
【００２２】
図１に示した装置を用いてフェムト秒レーザ光を石英ガラス板５に集光照射する際、第１の実施形態では、フェムト秒レーザ光のパルス幅を変化させることにより、得られる光導波路の導波光のモードフィールド径を制御する。
このフェムト秒レーザ光のパルス幅を変化させる方法には、例えばフェムト秒レーザ光源１においてフェムト秒レーザ光を再生増幅する過程で、一旦パルス幅を広げた後、グレーティングを用いてパルス幅を狭めているが、この時使用するグレーティングの角度および位置を変化させることで、パルス幅を任意に変化させることが可能になる。
【００２３】
また、再生増幅後のフェムト秒レーザ光を複数のプリズムからなるプリズム対に導き、角度分散によって生じるプリズム間の群遅延分散とプリズム内の群遅延分散との組み合わせによって、パルス幅を変化させることができる（非特許文献１参照）。
【００２４】
このように、石英ガラス板５に集光照射するフェムト秒レーザ光のパルス幅を変化させることで、後述する具体例に示すように、石英ガラス板５内に形成される光導波路の導波光のモードフィールド径を変化させることができる。
本発明での光導波路のモードフィールドは、透明材料である石英ガラス板５中に形成された光導波路に波長１５５０ｎｍの光を導波して、出射側のニアフィールドパターンをＣＣＤカメラで測定し、得られたニアフィールドパターンにおける光強度が１／ｅになる幅をモードフィールド径とすることで求められる。
【００２５】
そして、フェムト秒レーザ光のパルス幅を、例えば２１０〜５６０ｆｓに変化させた場合、得られる光導波路のモードフィールド径は、６〜１４μｍの範囲で変化し、パルス幅３２０ｆｓ付近で極大値を示す。このモードフィールド径の変化は、他のパラメータ、例えばフェムト秒レーザ光の繰り返し周波数、平均出力、波長などによって若干変化するが、これらのパラメータを変化させても、同様の傾向を示す。
【００２６】
また、パルス幅を２１０〜４９０ｆｓとすれば、モードフィールド径を８〜１４μｍの範囲で制御できる。さらに、パルス幅を２１０〜４２０ｆｓとすれば、モードフィールド径を１０〜１４μｍの範囲で制御できる。
【００２７】
このような第１の実施形態によれば、フェムト秒レーザ光の集光照射によって石英ガラス板５内に形成された光導波路のモードフィールド径を所望の値に制御することが可能になり、例えばシングルモードファイバとの接続に際して、光導波路のモードフィールド径をシングルモードファイバのそれに合致させることができ、接続損失を低く抑えることができる。
【００２８】
（第２の実施形態）
この第２の実施形態では、例えば、図１に示した装置を用いてフェムト秒レーザ光を石英ガラス板５に集光照射する際に、フェムト秒レーザ光の集光点でのピークパワーを変化させることにより、得られる光導波路の導波光のモードフィールド径の縦横比を制御する。
この集光点でのピークパワーを変化させるには、集光レンズ４に入射されるフェムト秒レーザ光の平均出力を変化させればよく、この平均出力を変化させるには、ＮＤフィルタ２の透過率の異なるものを選択して使用することで可能である。勿論、光源１でフェムト秒レーザ光の出力を変化させても良い。
【００２９】
具体的な集光点でのフェムト秒レーザ光のピークパワーの算出は、以下の計算式（１）、（２）および（３）によって行うことができる。
集光点の径（ｍ）＝フェムト秒レーザ光の光強度分布のガウス分布からのずれ×波長（ｍ）÷集光レンズの開口数÷π  ・・・・（１）
集光前のフェムト秒レーザ光のピークパワー（Ｗ）＝集光レンズ直後のフェムト秒レーザ光の平均出力（Ｗ）÷繰り返し周波数（Ｈｚ）÷パルス幅（ｓ）  ・・・・（２）
集光点でのピークパワー（Ｗ／ｍ２）＝集光前のフェムト秒レーザ光のピークパワー（Ｗ）÷集光点の面積（ｍ２）  ・・・・（３）
【００３０】
上記（１）式でのフェムト秒レーザ光の光強度分布のガウス分布からのずれは、集光前のフェムト秒レーザ光の光強度分布を測定し、これから計算して求められる。（２）式での集光レンズ直後のフェムト秒レーザ光の平均出力は、パワーメータで実測して求められる。
これ以外のパラメータの値は、使用する装置の諸元等から求められる。
【００３１】
そして、後述する具体例から明らかなように、集光点でのフェムト秒レーザ光のピークパワーが小さくなるにつれて、得られる光導波路の導波光のモードフィールド径の縦横比が減少し、１に近似していき、そのピークパワーが８．７×１０１１Ｗ／ｃｍ２以下で縦横比が１となり、円形のモードフィールドとなる。また、ピークパワーを８．７×１０１１Ｗ／ｃｍ２以上とすると、縦横比が１よりも大きくなり、楕円形のモードフィールドとなる。
【００３２】
ここでの光導波路の導波光のモードフィールドも、透明材料である石英ガラス板５中に形成された光導波路に光を導波して、出射側のニアフィールドパターンをＣＣＤカメラで測定し、得られたニアフィールドパターンにおける光強度が１／ｅになる幅をモードフィールド径とすることで求められる。
【００３３】
そして、フェムト秒レーザ光の入射方向を光導波路の「深さ方向」とし、これに直交する方向を「幅方向」として、「深さ方向」と「幅方向」とのニアフィールドパターンからそれぞれ「深さ方向のモードフィールド径」と「幅方向のモードフィールド径」とが求められる。そして、この両者の比をモードフィールド径の縦横比と定義する。
したがって、この縦横比が１の場合は、モードフィールドの形状は円形となり、１よりも大きい場合には深さ方向が長軸となる楕円形となる。
【００３４】
この第２の実施形態の光導波路の製造方法によれば、フェムト秒レーザ光の集光点のピークパワーを変化させることにより、得られる光導波路の導波光のモードフィールドの形状、すなわちモードフィールド径の縦横比を制御でき、この形状を円形や楕円形とすることができる。
【００３５】
そして、そのピークパワーを８．７×１０１１Ｗ／ｃｍ２以下とすることで円形のモードフィールドが得られ、８．７×１０１１Ｗ／ｃｍ２以上とすることで、楕円形のモードフィールドが得られる。
このため、得られる光導波路のモードフィールド径の縦横比を１．０としてモードフィールドの形状を円形とすれば、通常の光ファイバのモードフィールドの形状も円形であるので、接続に際しての接続損失を抑えることができる。また、モードフィールドの形状が円形の光導波路が得られるので、この光導波路では、その偏波モード分散、偏波依存性損失を小さくすることができる。
【００３６】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、例えば、図１に示した装置を使用して透明材料である石英ガラス板５中にフェムト秒レーザ光を集光照射して、光導波路を形成する際、フェムト秒レーザ光のパルス幅を変化させると同時に集光点でのピークパワーを変化させるものである。これにより得られる光導波路のモードフィールド径を変化させると同時にモードフィールド径の縦横比を変化させることができる。
【００３７】
具体的には、フェムト秒レーザ光のパルス幅を４９０ｆｓ以下とし、ピークパワーを８．７×１０１１Ｗ／ｃｍ２以下にすること、あるいはパルス幅を４２０ｆｓ以下とし、ピークパワーを８．７×１０１１Ｗ／ｃｍ２以下にすること、もしくはパルス幅を２１０〜４２０ｆｓ以下とし、ピークパワーを８．７×１０１１Ｗ／ｃｍ２以下にすることが好ましい。
このような条件を設定することで、得られる光導波路のモードフィールド径を８〜１４μｍ、好ましくは１０〜１４μｍとし、同時にモードフィールド径の縦横比を１とすることが可能となる。
【００３８】
この発明の光導波路は、上述の製造方法に関する３つの実施形態のいずれかによって製造されたものである。このため、この光導波路にあっては、そのモードフィールド径またモードフィールド径の縦横比もしくはこれらモードフィールド径および縦横比を必要とされる特性等に応じて変化したものとすることができる。特に、通常のシングルモードファイバとの接続を意図した場合では、モードフィールド径を１０〜１４μｍ、縦横比を１とした光導波路が得られ、シングルモードファイバとの接続損失を０．３ｄＢ以下とすることができる。
【００３９】
また、この光導波路が形成された光スイッチなどの基板型光導波路部品などの光部品では、モードフィールド径の縦横比が１で、モードフィールドの形状が円形のものを作製することができるので、光部品としての偏波モード分散、偏波依存性損失が低いものとなり、例えば偏波依存性損失を０．５ｄＢ以下のものとすることができる。
【００４０】
以下、具体例を示す。
（例１）
図１に示す装置を使用し、フェムト秒レーザ光源１で中心波長８００ｎｍ、繰り返し周波数２００ｋＨｚのフェムト秒レーザ光を発振させ、そのパルス幅を２１０〜５６０ｆｓに変化させ、開口数０．５の凸レンズからなる集光レンズ４に入射し、ここで集光して厚さ１ｍｍの石英ガラス板５の表面から３０μｍの深さに集光入射した。
【００４１】
石英ガラス板５を載せた三次元微動ステージ６をＸ方向に速度３０μｍ／ｓで移動し、レーザ集光点の位置を相対移動させることで、長さ２５ｍｍの光導波路を作製した。
得られた光導波路に波長１５５０ｎｍの光を導波し、出射光をＣＣＤカメラで受像し、ニアフィールドパターンを測定し、このニアフィールドパターンからモードフィールド径を算出した。
図２に、パルス幅の変化に対するモードフィールド径の変化の関係を示す。
【００４２】
また、得られた光導波路の一端に、モードフィールド径が１２μｍの１．５５μｍ帯用シングルモードファイバを接続し、その接続損失を求めた。この結果を、表１にパルス幅の変化と接続損失の変化との関係で示した。
【００４３】
【表１】
2004295066.tif 000003
【００４４】
表１および図２の結果から、フェムト秒レーザ光のパルス幅を２１０〜４２０ｆｓとすることで、モードフィールド径を１０〜１４μｍの範囲にすることができ、これにより接続損失を０．３ｄＢ以下にできることがわかる。
【００４５】
（例２）
図１に示す装置を使用し、フェムト秒レーザ光源１で中心波長８００ｎｍ、繰り返し周波数２００ｋＨｚ、パルス幅１５０ｆｓのフェムト秒レーザ光を発振させ、このフェムト秒レーザ光の光路中に透過率の異なる数種のＮＤフィルタ２を挿入し、フェムト秒レーザ光の平均出力を８０〜８００ｍＷに減衰させ、開口数０．５の凸レンズからなる集光レンズ４に入射し、ここで集光して厚さ１ｍｍの石英ガラス板５の表面から３０μｍの深さに集光入射した。
【００４６】
石英ガラス板５を載せた三次元微動ステージ６をＸ方向に速度３０μｍ／ｓで移動し、レーザ集光点の位置を相対移動させることで、長さ２５ｍｍの光導波路を作製した。
また、集光レンズ４の通過前後のフェムト秒レーザ光の平均出力をパワーメータで測定した。このフェムト秒レーザ光の平均出力を、表２に示した。
【００４７】
【表２】
2004295066.tif 000004
【００４８】
つぎに、上記（１）、（２）および（３）式を用い、これに上記パラメータ等を代入し、フェムト秒レーザ光の集光点でのピークパワーを算出した。
まず、（１）式で集光点の径を算出したところ、１．５μｍとなった。（１）式でのフェムト秒レーザ光の光強度分布のガウス分布からのずれは、集光レンズ通過前のフェムト秒レーザ光の光強度分布をパワーメータで測定して算出した。
【００４９】
次に、（２）式で集光前のフェムト秒レーザ光のピークパワーを求めた。集光レンズ直後のフェムト秒レーザ光の平均出力は表１に示した数値を採用した。最後に、（３）式でフェムト秒レーザ光の集光点でのピークパワーを算出した。この値は表２に示してある。
【００５０】
このようにして、集光レンズ４に入射するフェムト秒レーザ光の平均出力を調整して作製した光導波路に、波長１５５０ｎｍの測定光を導波して、出射側のニアフィールドパターンをＣＣＤカメラで撮影し、これからモードフィールド径を求めた。さらに、このモードフィールド径から上述の方法によりモードフィールド径の縦横比を計算した。
【００５１】
そして、上述の計算によって算出されたフェムト秒レーザ光の集光点でのピークパワーと、ニアフィールドパターンを測定して得られたモードフィールド径の縦横比との関係を求め、これを図３に示した。
【００５２】
図３のグラフから、フェムト秒レーザ光の集光点でのピークパワーが小さくなるに従い、モードフィールド径の縦横比が減少する傾向があり、ピークパワーが８．７×１０１１Ｗ／ｃｍ２で縦横比がほぼ１になり、モードフィールドの形状が円形となることが明らかになった。
【００５３】
また、このグラフから、そのピークパワーを８．７×１０１１Ｗ／ｃｍ２以上とすることで、楕円形のモードフィールドが得られることがわかり、楕円形のモードフィールドを有する光導波路を作製したときは、ピークパワーを８．７×１０１１Ｗ／ｃｍ２以上とすればよいことになる。
さらに、通常の基板型光導波路部品では、偏波依存性損失（ＰＤＬ）を０．５ｄＢ以下としなければ実用性がないとされている。偏波依存性損失を０．５ｄＢ以下に抑えるには、光導波路のモードフィールド径の縦横比を１．２以下にすればよいことがわかっているので、図３のグラフから、フェムト秒レーザ光の集光点でのピークパワーを２．５×１０１２Ｗ／ｃｍ２以下とすれば良いことがわかる。
【００５４】
（例３）
図１に示す装置を使用し、フェムト秒レーザ光源１で中心波長８００ｎｍ、繰り返し周波数２００ｋＨｚ、パルス幅１５０〜６００ｆｓのフェムト秒レーザ光を発振させ、このフェムト秒レーザ光の光路中に透過率の異なる数種のＮＤフィルタ２を挿入し、フェムト秒レーザ光の平均出力を８０〜８００ｍＷに減衰させ、開口数０．５の凸レンズからなる集光レンズ４に入射し、ここで集光して厚さ１ｍｍの石英ガラス板５の表面から３０μｍの深さに集光入射した。
【００５５】
石英ガラス板５を載せた三次元微動ステージ６をＸ方向に速度３０μｍ／ｓで移動し、レーザ集光点の位置を相対移動させることで、長さ２５ｍｍの光導波路を作製した。
このとき、例２に示したようにして、フェムト秒レーザ光の集光点でのピークパワーを８．７×１０１１〜８．７×１０１２Ｗ／ｃｍ２の範囲に変化させた。
【００５６】
このようにして、フェムト秒レーザ光のパルス幅と集光点でのピークパワーとを変化させて得られた光導波路のモードフィールド径の縦横比を、例２と同様にして測定した。その結果を図４示した。
【００５７】
図４のグラフから、ピークパワーが大きくなるにつれてモードフィールド径の縦横比が大きくなる傾向を示し、パルス幅が大きくなると、モードフィールド径の縦横比が大きくなる傾向を示す。また、ピークパワーが大きい領域ではパルス幅の変動に伴って縦横比の変動幅が大きくなっている。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の光導波路の製造方法によれば、フェムト秒レーザ光のパルス幅を変化させて、形成される光導波路の導波光のモードフィールド径を制御することができる。
また、フェムト秒レーザ光の集光点におけるピークパワーを変化させて、形成される光導波路の導波光のモードフィールド径の縦横比を制御することができる。
【００５９】
さらに、フェムト秒レーザ光のパルス幅と集光点におけるピークパワーとを同時に変化させて、形成される光導波路の導波光のモードフィールド径と縦横比とを制御することができる。
また、本発明の光導波路によれば、導波光のモードフィールド径または縦横比もしくはモードフィールド径と縦横比を所望の値に制御したものを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光導波路の製造方法に用いられる装置の例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の具体例の結果を示す図表である。
【図３】本発明の具体例の結果を示す図表である。
【図４】本発明の具体例の結果を示す図表である。
【符号の説明】
１・・・フェムト秒レーザ光源、２・・・ＮＤフィルタ、４・・・集光レンズ、５・・・石英ガラス板、６・・・三次元微動ステージ。
【図１】
2004295066.tif 000005
【図２】
2004295066.tif 000006
【図３】
2004295066.tif 000007
【図４】
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