(57)【要約】【課題】安価でかつ簡便にあらゆる光減衰率を有する光減衰性光導波部品に使用でき、軸ずれが発生しない光減衰性光導波材料、その製造方法及びそれを用いた光減衰性光導波部品を提供する。【解決手段】フェムト秒レーザ光４を光ファイバ等の光導波材料１の光導波部分１ａに照射して構造変化部１ｂを形成することにより、光減衰性光導波材料を製造する。この構造変化部１ｂは、光を散乱、反射、あるいは吸収することによって光を減衰させる。本発明の光減衰性光導波材料の光減衰率は、構造変化の態様もしくは構造変化部の数によって容易に調節することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波部分にフェムト秒レーザ光によって誘起されてなる構造変化部を有する光減衰性光導波材料。
【請求項２】
上記構造変化部が光学的損傷部である請求項１に記載の光減衰性光導波材料。
【請求項３】
上記フェムト秒レーザ光が、１０〜１０００フェムト秒のパルス幅を持つ波長２５０〜３０００ｎｍの超短パルスレーザ光である請求項１又は２に記載の光減衰性光導波材料。
【請求項４】
フェムト秒レーザ光を光導波材料の光導波部分に照射することにより構造変化部を形成する光減衰性光導波材料の製造方法。
【請求項５】
上記フェムト秒レーザ光が、１０〜１０００フェムト秒のパルス幅を持つ波長２５０〜３０００ｎｍの超短パルスレーザ光である請求項４に記載の光減衰性光導波材料の製造方法。
【請求項６】
光導波材料が光ファイバである請求項４又は５に記載の光減衰性光導波材料の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれかに記載の光減衰性光導波材料を用いた光減衰性光導波部品。
【請求項８】
波長２５０〜３０００ｎｍの光を透過するフェルールを用いた請求項７に記載の光減衰性光導波部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信、光計測等の分野において、光信号の強度を所定の割合で減衰させる光減衰ファイバスタブ、光固定減衰器等の光減衰性光導波部品に使用される光減衰性光導波材料、その製造方法及びそれを用いた光減衰性光導波部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光信号の強度に所定の減衰率を与え、光パワーのレベルを適正範囲に調整する目的で使用される光固定減衰器は、光通信システムにおいて重要なデバイスである。
【０００３】
従来、光導波材料として光ファイバを利用した光固定減衰器において、光信号を減衰させる方法は複数提案されており、例えばＣｒ等の金属薄膜フィルタを光ファイバの間に蒸着あるいは挿入する方法や、光ファイバ内部にドーパントとしてＣｏ等の遷移金属イオンを添加する方法が知られている。
【０００４】
前者の光固定減衰器は、フェルール内に挿入固定された光ファイバをフェルールと共に斜めに切断し、この光ファイバの切断端面にＣｒ等の金属薄膜を蒸着した後、再接合することにより構成される。この金属薄膜で入射光の一部を反射させることにより、所定の光減衰率を得る（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、後者の光固定減衰器は、光ファイバの光導波部分（コア部分）にＣｏ等の遷移金属イオンを添加した光減衰性光ファイバを利用する。これは、光通信波長に対する遷移金属イオンの光吸収特性を利用することにより所定の光減衰率を得るものである（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、近年、パルス幅が約１０００フェムト秒（１０００×１０−１５秒）程度以下の超短パルスレーザ光を集光した場合に得られる大きなパワー密度の光を利用して、ガラス、プラスチック等種々の透明材料内部における任意の個所に、屈折率変化（高屈折率化）、金属イオンの価数変化、結晶化、光学的な損傷等を誘起した構造変化部が形成されることが報告されている。このような超短パルスレーザ光を利用した空間選択的な構造変化部の形成は、三次元光メモリ（例えば、特許文献３参照）や光導波路（例えば、特許文献４参照）等を作製するために応用されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６２−２５１７０４号公報（特公平７−２７０８４号公報）
【特許文献２】
特開平０９−１８４９１９号公報（特許第３２７１８８６号公報）
【特許文献３】
特開平８−２２０６８８号公報
【特許文献４】
特開平９−３１１２３７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の光固定減衰器は、フェルール内に光ファイバを固定した後、一旦フェルールと光ファイバを共に切断し、切断端面に金属薄膜を蒸着した後、改めて再接合して作製しなければならない。このため、製造工程が非常に複維となり、さらには光ファイバのコア部分に軸ずれが発生しやすいという問題点がある。
【０００９】
特許文献２に記載の光固定減衰器は、上記の組立工程の問題を解決するために提案されたものであるが、この減衰器に使用される光減衰性光ファイバを得るためには、Ｃｏ等の遷移金属イオンをドープした特殊なファイバ用プリフォームを作製する必要がある。さらには、所望の光減衰率に応じてそれぞれ専用のプリフォームが必要となるため、この種の光減衰性光ファイバを使用した光固定減衰器は一般に高価なものとなっている。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、安価でかつ簡便にあらゆる光減衰率を有する光減衰性光導波部品に使用することができ、軸ずれが発生しない光減衰性光導波材料、その製造方法及びそれを用いた光減衰性光導波部品を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の光減衰性光導波材料は、光導波部分にフェムト秒レーザ光によって誘起されてなる構造変化部を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の光減衰性光導波材料の製造方法は、フェムト秒レーザ光を光導波材料の光導波部分に照射することにより、構造変化部を形成することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の光減衰性光導波部品は、光導波部分にフェムト秒レーザ光によって誘起されてなる構造変化部を有する光減衰性光導波材料を用いることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の光減衰性光導波材料は、光導波部分にフェムト秒レーザ光によって誘起されてなる構造変化部を有するため、あらゆる光減衰率の光減衰性導波部品に使用することができる。すなわち、構造変化部は光を散乱、反射、あるいは吸収することによって光を減衰させるが、その減衰率は構造変化の態様もしくは構造変化部の数によって容易に調節することができるからである。
【００１５】
本発明の光減衰性光導波材料は、構造変化部が、ボイド、クラック等を有する光学的損傷部であると、その光学的損傷部が光を散乱し、効率よく光を減衰するため、好ましい。
【００１６】
また、構造変化部は、その大きさを光減衰性ファイバのコアの直径と同等もしくはそれより小くすることにより、光の減衰を効果的に行うことができる。また、構造変化部を複数形成する場合には、隣接する構造変化部同士が重複しないようにすることにより、光の減衰を効果的に行うことができる。
【００１７】
本発明の光減衰性光導波材料の製造方法は、上記の通り、フェムト秒レーザ光を光導波材料の光導波部分に照射することにより構造変化部を形成するものである。このため、切断や再接合を行うことなく光導波材料を作製することができ、また、Ｃｏ等の遷移金属イオンを含む特殊な光ファイバ用プリフォームを作製する必要が一切なく、一般的な通信用光ファイバを用いて作製することができる。これにより、光減衰性光導波材料を安価に製造することができる。また、光導波材料の再接合を行う必要がないため、軸ずれが発生することがない。更に、フェムト秒レーザ光を光導波材料の光導波部分に照射する回数や、フェムト秒レーザ光のパワー密度を変化させることによって、構造変化部の数や構造変化部に誘起される構造を変化させ、光減衰率を調節することができるため、光減衰率の異なる光減衰性光導波材料を容易に作製することができる。
【００１８】
フェムト秒レーザ光を光導波材料の光導波部分に照射する際には、フェムト秒レーザ光を、対物レンズを用いて集光することが好ましい。これにより容易にフェムト秒レーザ光を収束させ、光導波部分に構造変化部を形成することができる。
【００１９】
なお、フェムト秒レーザ光のパワー密度は、レーザ光のパルスエネルギ、平均照射出力、対物レンズの倍率、対物レンズの開口数等によって制御することができる。
【００２０】
また、フェムト秒レーザ光が、１０〜１０００フェムト秒のパルス幅を持ち、波長２５０〜３０００ｎｍの超短パルスレーザ光であると、容易に構造変化部を形成することができるため、好ましい。パルス幅が１０００フェムト秒を超えると、集光照射を行っても充分なパワー密度のレーザ光を得にくく、構造変化部を形成しにくい。また、パルス幅が１０フェムト秒よりも狭いと、パワー密度が高くなりすぎて、光導波材料へのダメージが大きくなるとともに、光減衰率の制御が困難になりやすい。
【００２１】
光導波材料は、波長２５０〜３０００ｎｍの光を透過するガラス、結晶、プラスチック製の光ファイバや光導波路であることが好ましい。こうすることにより、光学顕微鏡を用いて目視でその光導波部分を確認することができ、構造変化部を形成することが容易になる。また、これらはフェムト秒レーザ光をよく透過するため、短時間で効率よく構造変化部を形成することができる。
【００２２】
また、フェムト秒レーザ光を光導波材料の光導波部分に照射する照射時間は、光減衰率に応じて変化させることができるが、これは１０秒以下とすることが好ましい。こうすることにより、光導波材料に与えるダメージが少なくなる。また、照射時間を０．００１秒以上とすると、容易に構造変化部を形成することができる。
【００２３】
本発明の光減衰性光導波部品は、波長２５０〜３０００ｎｍの光を透過するフェルールを用いることが望ましい。この場合、光導波材料をフェルール内孔に挿入固定した後であっても、光学顕微鏡を用いることにより、目視によってフェムト秒レーザ光の焦点を光導波材料の光導波部分に合わせることが容易となる。これにより、フェムト秒レーザ光を、フェルールを通して、光導波材料の光導波部分に照射し、構造変化部を形成することができる。また、取扱い時に光導波材料が破損しにくく、フェムト秒レーザ光の照射時に、光導波材料を固定しやすい。
【００２４】
波長２５０〜３０００ｎｍの光を透過するフェルールとしては、ガラス、結晶、プラスチック製フェルールを使用することができる。特に、ホウケイ酸ガラス製のフェルールは、安価で耐久性に優れるため、好ましい。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光減衰性光導波材料は、光導波部分にフェムト秒レーザ光によって誘起されてなる構造変化部を有するため、構造変化部の数や誘起される構造を変化させることによって光減衰率を調節することができ、あらゆる光減衰率の光減衰性導波部晶に使用することができる。
【００２６】
また、本発明の光減衰性光導波材料の製造方法は、フェムト秒レーザ光を光導波材料の光導波部分に照射することにより、構造変化部を形成するものであるため、光導波材料の切断や再接合を行うことなく作製することができる。また、Ｃｏ等の遷移金属イオンを含む特殊な光ファイバ用プリフォームを作製する必要が一切なく、一般的な通信用光ファイバを用いて作製することができるため、安価である。そして、光導波材料の再接合を行う必要がないため、軸ずれが発生することがない。さらに、フェムト秒レーザ光を光導波材料の光導波部分に照射する回数や、フェムト秒レーザ光のパワー密度を変化させることによって、構造変化部の数や誘起される構造を変化させ、光減衰率を調節することができるため、光減衰率の異なる光減衰性光導波材料を容易に作製することができる。
【００２７】
また、本発明の光減衰性光導波部品では波長２５０〜３０００ｎｍの光を透過するフェルールを用いるため、光導波材料をフェルール内孔に挿入固定した後であっても、光学顕微鏡を用いることにより、目視でフェムト秒レーザ光の焦点を光導波材料の光導波部分に合わせることが容易となる。これにより、フェムト秒レーザ光を、フェルールを通して、光導波材料の光導波部分に照射して、構造変化部を形成することができるようになる。また、取扱い時に光導波材料が破損しにくく、フェムト秒レーザ光の照射時に、光導波材料を固定することが容易となる。
【００２８】
【実施例】
本発明を、実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の光減衰性光導波材料の製造方法を示す概念図である。図２は、実施例１の照射回数と光減衰率との関係を示すグラフである。図３は、実施例２の照射回数と光減衰率との関係を示すグラフである。
【００２９】
＜実施例１＞
まず、光導波材料として市販のシリカガラス製シングルモード光ファイバ１をＸＹＺステージ３上に固定する。ＸＹＺステージ３は、コンピュータ２により位置の精密制御が可能となっている。光ファイバ１のコア部分１ａ（直径１０μｍ）に、波長８００ｎｍ、パルス幅１２０フェムト秒、パルス繰り返し周期２００ｋＨｚ、４００ｍＷの平均出力を有するフェムト秒パルスレーザ光４を、倍率２０倍、開口数０．４６の対物レンズ５を用いて、１点あたり２秒間集光照射して、２００μｍ間隔で１０個の構造変化部１ｂを有する光減衰性ファイバ１０を得た。なお、フェムト秒パルスレーザ光４の照射時間はシャッタ６により調整した。
【００３０】
この光減衰性ファイバ１０を結晶化ガラス製のフェルール中に挿入固定した後、これを所望の長さに切断し、端面を所望の形状に研磨加工することによって、光減衰性ファイバスタブを得た。
【００３１】
＜実施例２＞
波長８００ｎｍ、パルス幅１２０フェムト秒、パルス繰り返し周期１ｋＨｚ、５０ｍＷの平均出力を有するフェムト秒パルスレーザ光４を、倍率１０倍、開口数０．３０の対物レンズ５を用いて、１点あたり０．５秒間集光照射して、２００μｍ間隔で６個の構造変化部１ｂを形成した。それ以外は上記実施例１と同様にして、本実施例（実施例２）の光減衰性ファイバ及び光減衰性ファイバスタブを得た。
【００３２】
なお、光減衰率は、ＸＹＺステージ３上に固定した光ファイバ１の両端に接続したパワーメータ（アドバンテスト社製Ｑ８２２１）及び光センサ（アドバンテスト社製Ｑ８２２３３）を用いて、１回照射毎に測定した。
【００３３】
図２、図３から分かるように、実施例１及び実施例２の光減衰性ファイバ及び光減衰性ファイバスタブにおいて、フェムト秒レーザ光の照射回数と波長１５５０ｎｍにおける光減衰率には比例関係が成立している。すなわち、本発明の光減衰性光導波材料の光減衰率は、レーザ照射回数（構造変化部の数）により制御が可能であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光減衰性光導波材料の製造方法を示す概念図。
【図２】実施例１の照射回数と光減衰率との関係を示すグラフ。
【図３】実施例２の照射回数と光減衰率との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１      シリカガラス製シングルモード光ファイバ
１ａ    コア部分
１ｂ    構造変化部
２      コンピュータ
３      ＸＹＺステージ
４      フェムト秒パルスレーザ光
５      対物レンズ
６      シャッタ
１０      光減衰性ファイバ
【図１】
2004279957.tif 000003
【図２】
2004279957.tif 000004
【図３】
2004279957.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成15年3月19日(2003.3.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光減衰性光導波材料は、光導波部分にフェムト秒レーザ光によって誘起されてなる構造変化部を有するため、構造変化部の数や誘起される構造を変化させることによって光減衰率を調節することができ、あらゆる光減衰率の光減衰性導波部品に使用することができる。