(57)【要約】【課題】屈折率変化量、屈折率変化領域の大きさ、屈折率変化領域の形状を正確に調整することが容易な光回路の作製方法及びその作製装置を提供する。【解決手段】レーザ光源から集光レンズ１３を介して基板１００の内部にレーザ光１を照射し、走査用ステージ１１を作動させて基板１００中の前記集光点の位置を走査移動方向に移動させると同時に、高精度調整用ステージ１２を作動させて、レーザ光１の入射方向及び前記走査移動方向と直交する方向に沿って基板１００中の前記集光点の位置を往復移動させることにより、基板１００の内部のレーザ光１の集光点の周辺の屈折率を変化させて導波路を形成する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を基板の内部に照射することにより、当該基板の内部の当該レーザ光の集光点の周辺の屈折率を変化させて導波路を形成する光回路の作製方法であって、
前記基板に対する前記集光点の位置を相対的に走査移動させながら、当該基板に対する当該集光点の位置を当該走査移動方向と異なる方向にも移動させる
ことを特徴とする光回路の作製方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記走査移動方向と異なる方向が、前記基板に対する前記レーザ光の入射方向及び前記走査移動方向と直交する方向であり、当該方向への前記集光点の位置の前記移動が、直線的な往復移動である
ことを特徴とする光回路の作製方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記走査移動方向と異なる方向が、前記基板に対する前記レーザ光の入射方向に平行な平面に沿った方向であり、当該方向への前記集光点の位置の前記移動が、円を描く旋回移動である
ことを特徴とする光回路の作製方法。
【請求項４】
請求項１において、
前記走査移動方向と異なる方向が、当該走査移動方向に平行な平面に沿った方向であり、当該方向への前記集光点の位置の前記移動が、円を描く旋回移動である
ことを特徴とする光回路の作製方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかにおいて、
前記走査移動方向と異なる方向への前記集光点の前記移動を、前記レーザ光のパルス繰り返し周期より長い周期とすることにより、前記基板に対する屈折率変化量、屈折率変化領域の大きさ、屈折率変化領域の形状をそれぞれ調整する
ことを特徴とする光回路の作製方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかにおいて、
前記走査移動方向と異なる方向への前記集光点の前記移動距離が、０．１〜１００μｍである
ことを特徴とする光回路の作製方法。
【請求項７】
レーザ光照射手段でレーザ光を基板の内部に照射することにより、当該基板の内部の当該レーザ光の集光点の周辺の屈折率を変化させて導波路を形成する請求項１から請求項６のいずれかの光回路の作製方法に使用する作製装置であって、
前記基板に対する前記集光点の位置を相対的に走査移動させる走査移動手段と、
前記基板に対する前記集光点の位置を前記走査移動手段による移動方向と異なる方向に移動させる精度調整移動手段と
を備えていることを特徴とする光回路の作製装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記走査移動手段が、二軸方向又は三軸方向に移動可能であり、１ｍｍ以上のストローク移動長を有する走査用ステージを備え、
前記精度調整移動手段が、二軸方向又は三軸方向に移動可能であり、位置決め精度誤差１０μｍ以下である高精度調整用ステージを備え、
前記走査用ステージ及び前記高精度調整用ステージのいずれか一方が、当該走査用ステージ及び当該高精度調整用ステージのいずれか他方に支持されると共に、前記基板及び前記レーザ光照射手段のいずれか一方を支持する
ことを特徴とする光回路の作製装置。
【請求項９】
請求項７において、
前記走査移動手段が、二軸方向又は三軸方向に移動可能であり、１ｍｍ以上のストローク移動長を有し、前記基板又は前記レーザ光照射手段のいずれか一方を支持する走査用ステージを備え、
前記精度調整移動手段が、二軸方向又は三軸方向に移動可能であり、位置決め精度誤差１０μｍ以下であり、前記基板又は前記レーザ光照射手段のいずれか他方を支持する高精度調整用ステージを備えている
ことを特徴とする光回路の作製装置。
【請求項１０】
請求項７において、
前記精度調整移動手段が、二軸方向又は三軸方向に移動可能であり、位置決め精度誤差１０μｍ以下であると共に、１ｍｍ以上のストローク移動長を有し、前記基板及び前記レーザ光照射手段のいずれか一方を支持する高精度調整走査用ステージを備え、
前記走査移動手段が、前記精度調整移動手段と兼ねられている
ことを特徴とする光回路の作製装置。
【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、光情報処理等で用いられる光導波路型の光回路の作製方法及びその作製装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、シリコン基板又は石英基板上に形成した石英系ガラス光導波路によって構成されたプレーナ光波回路（Ｐｌａｎｅｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＰＬＣ）の研究開発が盛んに行われている。そこでは、アレイ導波路型波長合分波器（ＡＷＧ）、マッハツェンダ干渉計、方向性結合器、ＴＯスイッチなどの機能素子が開発され、これらの高性能化を目指すと共に、これらを組み合わせることにより更なる高機能性光回路の実現化が行われている。
【０００３】
近年の波長多重（ＷＤＭ）通信の発展に伴い、光の波長をベースとして少量多品種の様々な光回路が求められている。これらの光回路は、あらかじめ指定された使用条件や方法を基に設計されて作製されていることから、一度作製されると、作製後に特性を変えることが一般に困難である。
【０００４】
このことは、コストを多少犠牲にしても高性能を要求される分野の光回路では問題ないが、低コスト性に重点を置くアクセス系などの光回路では、ガラス堆積やエッチングを繰り返すことにより導波路を作製する従来の作製方法を適用すると、コストが高くなってしまい、問題となっている。
【０００５】
例えば、光を分岐させる代表的な光回路としてＡＷＧが挙げられるが、ＡＷＧの中心波長の設計も一度行うと容易に変更することができない。１×Ｎ（入力１ポートに対し出力Ｎポート）のＡＷＧの場合、入力ポートの位置により中心波長を変更することができるものの、中心波長ごとに導波路のレイアウトが異なるため、入力波長ごとの設計等が作製時に必要となってしまう。
【０００６】
また、アクセス系用の光回路に限らず、近年開発されている集積度の高い大規模な光回路においては、各種の機能素子を複数組み合わせて多くの機能を実現している。例えば、複数のアレイ導波路型波長合分波器（ＡＷＧ）や、マッハツェンダ干渉計、方向性結合器、ＴＯスイッチなどを用いて、多波長の分散補償器やインターリーバ、光ＡＤＤ／ＤＲＯＰマルチプレクサ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ：ＯＡＤＭ）などのような多機能の光回路が実現されている。
【０００７】
なお、ＯＡＤＭは、光伝送路を伝播してきた多波長の光信号に特定の波長信号を加えたり（ＡＤＤ）、取り出したり（ＤＲＯＰ）する光回路であり（例えば下記の非特許文献１等参照）、ＷＤＭリングネットワークの中で各ノードに配置され、各ノードで指定された波長のＡＤＤ／ＤＲＯＰに使用される。このＯＡＤＭは、取り出せる波長の組み合わせや波長帯により、設計や製造が現在個々に必要となっている。
【０００８】
前記ＯＡＤＭは、光伝送路の入出力両側にＡＷＧが配置され、それらの間に二つのＡＷＧの出力・入力導波路が連結されている。入力側ＡＷＧから出力される複数の導波路には、入力された多波長信号が波長ごとに分波されて出力される。これらの導波路のうち、ＤＲＯＰ波長用導波路は出力側ＡＷＧに接続されず、ＯＡＤＭのドロップポートに出力される。また、出力側ＡＷＧには、入力側ＡＷＧの出力が接続され、更にＯＡＤＭのアッドポートからの入力が接続される。
【０００９】
このような固定波長のＯＡＤＭの場合、ＡＤＤ／ＤＲＯＰ波長を決定するのは両ＡＷＧ間の導波路のレイアウトのみであり、その他のＡＷＧなどは同一のものが使用される。それにもかかわらず、ＡＤＤ／ＤＲＯＰ波長が異なるＯＡＤＭ全てにそれぞれ設計が必要となり、プロセスも異なってくる。ＡＤＤ／ＤＲＯＰ波長は一波長にとどまらないため、回路レイアウトは非常に多数存在する。従来方法で光回路を作製する場合、回路レイアウトごとに設計やプロセス等を行わなければならないため、非常に多くの時間を要し、同時にコストもかかる。
【００１０】
このように、従来の光回路の作製方法では、作製後の変更が不可能であるため、レイアウトが少しでも異なる光回路に対して設計等がそれぞれ必要であり、コストを高くする要因となっていた。また、比較的単純な光回路の作製においても、大規模な製造施設や手間が必要となるため、コストダウンの妨げになっている。
【００１１】
他方、これまでに光照射による光回路の作製や調整技術がいくつか開発されている。光照射による光回路の作製は、従来のプロセスを組み合わせることでより柔軟に行うことができ、コストダウンにもつながる。また、光照射のみで光回路の作製を行うことにより、大規模な製造プロセスも必要なく、大幅なコストダウンが可能となるため、近年注目されている。
【００１２】
例えば、下記の特許文献１では、レーザ光をガラス製の基板の内部に集光照射して屈折率の変化を誘起し、照射レーザ光に対して試料を相対的に移動させることにより、屈折率の変化領域を連続的に形成して光導波路を作製するようにしている。ここで、基板の移動方法を複雑にすることにより、三次元の複雑な光導波路を形成することができる。
【００１３】
しかしながら、光通信用の光回路の作製にあたっては、光導波路のサイズのみならず、光導波路の屈折率や偏波依存ロスなどの各種のパラメータを制御しなければならないため、単純に光を集光して基板を走査するだけでは、これらのパラメータを正確に制御することができず、適用することが難しい。
【００１４】
また、照射するレーザ光のパルス幅を調整することでも、基板中に形成する光導波路の屈折率を調整することができるが、基板中に形成される屈折率の変化領域のサイズ、すなわち、基板中の光導波路の大きさも同時に変化してしまい、光通信用の光回路に求められる光導波路の特性に劣化を生じてしまう。
【００１５】
このため、光照射により作製した光回路を光通信や光計測などの分野に応用するためには、導波路の更なる高品質化が求められている。
【００１６】
【特許文献１】
特願平９−９６１６１号公報
【非特許文献１】
Ｔ．Ｓａｉｄａ  ｅｔ  ａｌ．，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．３６，ｎｏ．６，ｐｐ．５２８，２０００
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
このようなことから、本発明は、光回路を光照射により作製するにあたって、光照射部分の屈折率変化量、屈折率変化領域の大きさ、屈折率変化領域の形状等の調整を全て正確に行うことが容易にできる光回路の作製方法及びその作製装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するための、本発明による光回路の作成方法は、レーザ光を基板の内部に照射することにより、当該基板の内部の当該レーザ光の集光点の周辺の屈折率を変化させて導波路を形成する光回路の作製方法であって、前記基板に対する前記集光点の位置を相対的に走査移動させながら、当該基板に対する当該集光点の位置を当該走査移動方向と異なる方向にも移動させることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明による光回路の作製方法は、上述の光回路の作製方法において、前記走査移動方向と異なる方向が、前記基板に対する前記レーザ光の入射方向及び前記走査移動方向と直交する方向であり、当該方向への前記集光点の位置の前記移動が、直線的な往復移動であることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明による光回路の作製方法は、上述の光回路の作製方法において、前記走査移動方向と異なる方向が、前記基板に対する前記レーザ光の入射方向に平行な平面に沿った方向であり、当該方向への前記集光点の位置の前記移動が、円を描く旋回移動であることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明による光回路の作製方法は、上述の光回路の作製方法において、前記走査移動方向と異なる方向が、当該走査移動方向に平行な平面に沿った方向であり、当該方向への前記集光点の位置の前記移動が、円を描く旋回移動であることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明による光回路の作製方法は、上述の光回路の作製方法において、前記走査移動方向と異なる方向への前記集光点の前記移動を、前記レーザ光のパルス繰返し周期より長い周期とすることにより、前記基板に対する屈折率変化量、屈折率変化領域の大きさ、屈折率変化領域の形状をそれぞれ調整することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明による光回路の作製方法は、上述の光回路の作製方法において、前記走査移動方向と異なる方向への前記集光点の前記移動距離が、０．１〜１００μｍであることを特徴とする。
【００２４】
また、前述した課題を解決するための、本発明による光回路の作成装置は、レーザ光照射手段でレーザ光を基板の内部に照射することにより、当該基板の内部の当該レーザ光の集光点の周辺の屈折率を変化させて導波路を形成する上述の光回路の作製方法に使用する作製装置であって、前記基板に対する前記集光点の位置を相対的に走査移動させる走査移動手段と、前記基板に対する前記集光点の位置を前記走査移動手段による移動方向と異なる方向に移動させる精度調整移動手段とを備えていることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明による光回路の作製装置は、上述の光回路の作製装置において、前記走査移動手段が、二軸方向又は三軸方向に移動可能であり、１ｍｍ以上のストローク移動長を有する走査用ステージを備え、前記精度調整移動手段が、二軸方向又は三軸方向に移動可能であり、位置決め精度誤差１０μｍ以下である高精度調整用ステージを備え、前記走査用ステージ及び前記高精度調整用ステージのいずれか一方が、当該走査用ステージ及び当該高精度調整用ステージのいずれか他方に支持されると共に、前記基板及び前記レーザ光照射手段のいずれか一方を支持することを特徴とする。
【００２６】
また、本発明による光回路の作製装置は、上述の光回路の作製装置において、前記走査移動手段が、二軸方向又は三軸方向に移動可能であり、１ｍｍ以上のストローク移動長を有し、前記基板又は前記レーザ光照射手段のいずれか一方を支持する走査用ステージを備え、前記精度調整移動手段が、二軸方向又は三軸方向に移動可能であり、位置決め精度誤差１０μｍ以下であり、前記基板又は前記レーザ光照射手段のいずれか他方を支持する高精度調整用ステージを備えていることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明による光回路の作製装置は、上述の光回路の作製装置において、前記精度調整移動手段が、二軸方向又は三軸方向に移動可能であり、位置決め精度誤差１０μｍ以下であると共に、１ｍｍ以上のストローク移動長を有し、前記基板及び前記レーザ光照射手段のいずれか一方を支持する高精度調整走査用ステージを備え、前記走査移動手段が、前記精度調整移動手段と兼ねられていることを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明による光回路の作製方法及びその作製装置の実施の形態を図面を用いて以下に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００２９】
［第一番目の実施の形態］
本発明による光回路の作製方法及びその作製装置の第一番目の実施の形態を図１〜３を用いて以下に説明する。図１は、光回路の作製装置の概略構成図、図２は、光回路の作製方法の説明図、図３は、光回路の作製方法の作用説明図である。
【００３０】
図１に示すように、本実施の形態に係る光回路の作製装置は、レーザ光照射手段である、レーザ光源（図示省略）、集光レンズ１３等からレーザ光１を基板１００の内部に照射することにより、基板１００の内部のレーザ光１の集光点の周辺の屈折率を変化させて導波路を形成する光回路の作製装置１０において、基板１００に対する前記集光点の位置を相対的に走査移動させる走査移動手段と、基板１００に対する前記集光点の位置を前記走査移動手段による移動方向と異なる方向に移動させる精度調整移動手段とを備え、前記走査移動手段が、三軸方向に移動可能であり、１ｍｍ以上のストロークを有する走査用ステージ１１を備え、前記精度調整移動手段が、三軸方向に移動可能であり、位置決め精度誤差１０μｍ以下である高精度調整用ステージ１２を備え、高精度調整用ステージ１２が、走査用ステージ１１に支持されると共に、基板１００を支持するものである。
【００３１】
このような光回路の作製装置を使用する本実施の形態に係る光回路の作製方法は、レーザ光１を基板１００の内部に照射することにより、基板１００の内部のレーザ光１の集光点の周辺の屈折率を変化させて導波路を形成する光回路の作製方法において、図２に示すように、基板１００に対する前記集光点の位置を相対的に走査移動させながら、基板１００に対する当該集光点の位置を当該走査移動方向と異なる方向にも移動させるものであり、前記走査移動方向と異なる方向が、基板１００に対するレーザ光１の入射方向及び前記走査移動方向と直交する方向であり、当該方向への前記集光点の位置の前記移動が、直線的な往復移動とするものである。
【００３２】
具体的には、前記レーザ光源から集光レンズ１３を介して基板１００の内部にレーザ光１を照射し、走査用ステージ１１を作動させて基板１００中の前記集光点の位置を走査移動方向に移動させると同時に、高精度調整用ステージ１２を作動させて、レーザ光１の入射方向及び前記走査移動方向と直交する方向に沿って基板１００中の前記集光点の位置を往復移動させることにより、基板１００の内部のレーザ光１の集光点の周辺の屈折率を変化させて導波路を形成するのである。
【００３３】
以下により詳しく説明する。
超短パルスのレーザ光１を基板１００の内部に集光すると、基板１００の集光点の周辺の屈折率が上昇する。集光点を基板１００の内部で走査移動させることにより、集光点の軌跡に沿って導波路が形成される。このときの走査方法により、二次元、三次元の導波路を有する光回路を作製することができる。しかしながら、単純に走査するだけでは、通常、屈折率変化領域の形状が楕円形になる（図３（ａ）参照）。
【００３４】
このため、例えば、照射する前記集光レンズ１３や各種集光条件等を調整することにより、基板１００中の屈折率変化領域の形状をある程度まで調整することができるものの、当該形状を調整すると、基板１００中の屈折率変化領域の大きさを調整することが難しくなる。
【００３５】
また、基板１００中に導波路を一度描画した後、重ね描きを行うことにより当該導波路の形状を調整することも考えられるものの、低損失な導波路を作製するのに、導波路の幅の数百分の一という高精度な繰り返し位置決め精度が必要となってしまい、通常のステージでは作製困難である。
【００３６】
そこで、本実施の形態では、前記集光点の位置を導波路の幅程度に往復移動させることにより、目的とする導波路の形状や屈折率の分布等を実現するようにしたのである（図３（ｂ）参照）。さらに、この往復移動と同時に、基板１００自体を広く走査移動させることで、大きな光回路を作製する。これにより、基板１００中に任意の形状や屈折率等を有する導波路を簡単に形成することができる。
【００３７】
本実施の形態では、「大きいストローク移動長」と「高精度な位置決め性能（又は高速移動）」という二つの性能をそれぞれ別のステージの組み合わせにより実現するようにした。
【００３８】
すなわち、レーザ光の照射で作製可能な光回路は、数ミリから十数センチ程度であるため、この範囲の移動が可能なストローク移動長を有する走査用ステージ１１を用いる。さらに、導波路の形状や屈折率の分布等を調整するために、ストローク移動長が導波路の幅程度であるものの、高精度な位置決め性能と比較的高速な位置決めスピードを有する高精度調整用ステージ１２を用いる。これらのステージ１１，１２の移動軸を二軸又は三軸とすることにより、基板１００に二次元や三次元の導波路を形成することができる。
【００３９】
ここで、走査用ステージ１１の移動方法を説明する。走査用ステージ１１は、走査移動方向に一定の速度で移動する。但し、導波路のコアの形状をテーパー形状等のように走査方向に変化させる場合には、走査用ステージ１１の移動速度を調整する必要がある。
【００４０】
また、高精度調整用ステージ１２は、導波路の形状や屈折率等の調整を行う。この高精度調整用ステージ１２は、その移動形態により、屈折率変化量や、屈折率変化領域の大きさや形状等のパラメータを種々に設定することができる。
【００４１】
例えば、レーザ光１の集光点の形状が楕円状の場合、走査用ステージ１１だけでは、基板１００中に形成される導波路の断面形状も楕円状になる（図３（ａ）参照）。そこで、高精度調整用ステージ１２を楕円形状の短軸方向（図３中、左右方向）に一定速度で往復移動させることにより、図３（ｂ）に示すように、導波路の形状を矩形に形成することができる。
【００４２】
ここで、往復移動の振幅や速度等をレーザ光１のパルス繰り返し周期より長い周期とすることにより、導波路のコアを目的とする大きさ（径サイズ）や形状や屈折率に簡単に調整することができる。
【００４３】
また、前記走査移動方向と異なる方向への前記集光点の前記移動距離を０．１〜１００μｍとすることにより、基板１００中に形成する導波路の大きさを０．１〜１００μｍとすることが容易にできる。
【００４４】
したがって、本実施の形態によれば、光回路を光照射により作製するにあたって、照射部分の屈折率変化量、屈折率変化領域の大きさ、屈折率変化領域の形状等のパラメータの調整を全て正確に行うことが容易にできる。
【００４５】
［第二番目の実施の形態］
本発明による光回路の作製方法及びその作製装置の第二番目の実施の形態を図４，５を用いて以下に説明する。図４は、光回路の作製装置の概略構成図、図５は、光回路の作製方法の説明図である。但し、前述した第一番目の実施の形態と同様な部分については、前述した第一番目の実施の形態の説明で用いた符号と同一の符号を用いることにより、前述した第一番目の実施の形態での説明と重複する説明を省略する。
【００４６】
図４に示すように、本実施の形態に係る光回路の作製装置は、レーザ光照射手段である、レーザ光源（図示省略）、集光レンズ２３等からレーザ光１を基板１００の内部に照射することにより、基板１００の内部のレーザ光１の集光点の周辺の屈折率を変化させて導波路を形成する光回路の作製装置２０において、基板１００に対する前記集光点の位置を相対的に走査移動させる走査移動手段と、基板１００に対する前記集光点の位置を前記走査移動手段による移動方向と異なる方向に移動させる精度調整移動手段とを備え、前記走査移動手段が、三軸方向に移動可能であり、１ｍｍ以上のストロークを有する走査用ステージ１１を備え、前記精度調整移動手段が、三軸方向に移動可能であり、位置決め精度誤差１０μｍ以下である高精度調整用ステージ２２を備え、高精度調整用ステージ２２が、走査用ステージ１１に支持されると共に、基板１００を支持するものである。
【００４７】
このような光回路の作製装置を使用する本実施の形態に係る光回路の作製方法は、レーザ光１を基板１００の内部に照射することにより、基板１００の内部のレーザ光１の集光点の周辺の屈折率を変化させて導波路を形成する光回路の作製方法において、図５に示すように、基板１００に対する前記集光点の位置を相対的に走査移動させながら、基板１００に対する当該集光点の位置を当該走査移動方向と異なる方向にも移動させるものであり、前記走査移動方向と異なる方向が、基板１００に対するレーザ光１の入射方向に平行な平面に沿った方向であり、当該方向への前記集光点の位置の前記移動が、円を描く旋回移動としたものである。
【００４８】
具体的には、前記レーザ光源から集光レンズ２３を介して基板１００の内部にレーザ光１を照射し、走査用ステージ１１を作動させて基板１００中の前記集光点の位置を走査移動方向に移動させると同時に、高精度調整用ステージ２２を作動させて、レーザ光１の入射方向に平行な平面に沿って円を描くように基板１００中の前記集光点を旋回移動させることにより、基板１００の内部のレーザ光１の集光点の周辺の屈折率を変化させて導波路を形成するのである。
【００４９】
これにより、基板１００に形成する導波路の大きさ等の各種パラメータをさらに自由に設定することができる。なお、本実施の形態においては、基板１００の内部のレーザ光１の集光点が円形となるように集光レンズ２３等のレーザ光照射手段の各種集光条件等を調整しておく必要がある。
【００５０】
したがって、本実施の形態によれば、前述した第一番目の実施の形態の場合と同様な効果を得ることができる。
【００５１】
［第三番目の実施の形態］
本発明による光回路の作製方法及びその作製装置の第三番目の実施の形態を図６，７を用いて以下に説明する。図６は、光回路の作製装置の概略構成図、図７は、光回路の作製方法の説明図である。但し、前述した第一、二番目の実施の形態と同様な部分については、前述した第一、二番目の実施の形態の説明で用いた符号と同一の符号を用いることにより、前述した第一、二番目の実施の形態での説明と重複する説明を省略する。
【００５２】
図６に示すように、本実施の形態に係る光回路の作製装置は、レーザ光照射手段である、レーザ光源（図示省略）、集光レンズ２３等からレーザ光１を基板１００の内部に照射することにより、基板１００の内部のレーザ光１の集光点の周辺の屈折率を変化させて導波路を形成する光回路の作製装置３０において、基板１００に対する前記集光点の位置を相対的に走査移動させる走査移動手段と、基板１００に対する前記集光点の位置を前記走査移動手段による移動方向と異なる方向に移動させる精度調整移動手段とを備え、前記走査移動手段が、三軸方向に移動可能であり、１ｍｍ以上のストロークを有する走査用ステージ１１を備え、前記精度調整移動手段が、三軸方向に移動可能であり、位置決め精度誤差１０μｍ以下である高精度調整用ステージ３２を備え、高精度調整用ステージ３２が、走査用ステージ１１に支持されると共に、基板１００を支持するものである。
【００５３】
このような光回路の作製装置を使用する本実施の形態に係る光回路の作製方法は、レーザ光１を基板１００の内部に照射することにより、基板１００の内部のレーザ光１の集光点の周辺の屈折率を変化させて導波路を形成する光回路の作製方法において、図７に示すように、基板１００に対する前記集光点の位置を相対的に走査移動させながら、基板１００に対する当該集光点の位置を当該走査移動方向と異なる方向にも移動させるものであり、前記走査移動方向と異なる方向が、当該走査移動方向に平行な平面に沿った方向であり、当該方向への前記集光点の位置の前記移動が、円を描く旋回移動としたものである。
【００５４】
具体的には、前記レーザ光源から集光レンズ２３を介して基板１００の内部にレーザ光１を照射し、走査用ステージ１１を作動させて基板１００中の前記集光点の位置を走査移動方向に移動させると同時に、高精度調整用ステージ３２を作動させて、当該走査移動方向に平行な平面に沿って円を描くように基板１００中の前記集光点をスパイラル状に旋回移動させることにより、基板１００の内部のレーザ光１の集光点の周辺の屈折率を変化させて導波路を形成するのである。
【００５５】
前述した第一、二番目の実施の形態では、走査移動方向に対し、直交する方向へ高精度調整用ステージ１２，２２を常に移動させるようにするため、曲線の導波路等を描画する場合、走査用ステージ１１と高精度調整用ステージ１２，２２とを同期移動させることが必須である。
【００５６】
そこで、本実施の形態では、査移動方向に平行な平面に沿って円を描くように高精度調整用ステージ３２を移動させて基板１００中の前記集光点をスパイラル状に旋回移動させることにより、描画する導波路の方向に関わらず、高精度調整用ステージ３２と走査用ステージ１１とを同期させることなくそれぞれ独自に移動させるだけでも済むようにしたのである。
【００５７】
このようにして作製することにより、導波路の中心位置、サイズ、屈折率等の各種のパラメータを導波路に沿って変化させることが簡単にできる。なお、本実施の形態は、特に二次元の導波路を描く際に有効である。
【００５８】
したがって、本実施の形態によれば、前述した第一、二番目の実施の形態の場合と同様な効果を得ることができる。
【００５９】
［他の実施の形態］
なお、前述した第一〜三番目の実施の形態では、三軸方向に移動可能な前記ステージ１１，１２，２２，３２を使用したが、他の実施の形態として、例えば、描画移動に必要な方向のみに移動可能な二軸の走査用ステージ及び高精度調整用ステージを利用することも可能である。
【００６０】
また、前述した第一〜三番目の実施の形態では、基板１００を高精度調整用ステージ１２，２２，３２で支持し、レーザ光照射手段を固定支持するようにしたが、他の実施の形態として、例えば、レーザ光照射手段を高精度調整用ステージ１２，２２，３２で支持し、基板１００を固定支持することも可能である。
【００６１】
また、前述した第一〜三番目の実施の形態では、高精度調整用ステージ１２，２２，３２が、走査用ステージ１１に支持されると共に、基板１００を支持するようにしたが、他の実施の形態として、例えば、走査用ステージが、高精度調整用ステージに支持されると共に、基板１００を支持するようにすることも可能である。
【００６２】
また、他の実施の形態として、例えば、走査用ステージが、基板１００又は前記レーザ光照射手段のいずれか一方を支持し、高精度調整用ステージが、基板１００又は前記レーザ光照射手段のいずれか他方を支持することも可能である。
【００６３】
また、他の実施の形態として、例えば、前記精度調整移動手段が、二軸方向又は三軸方向に移動可能であり、位置決め精度誤差１０μｍ以下であると共に、１ｍｍ以上のストローク移動長を有し、基板１００及び前記レーザ光照射手段のいずれか一方を支持する高精度調整走査用ステージを備え、前記走査移動手段が、前記精度調整移動手段と兼ねられているようにすることも可能である。
【００６４】
また、前述した第一〜三番目の実施の形態では、超短パルスのレーザ光１を適用したが、本発明はこれに限らず、エキシマレーザ、倍周波アルゴンレーザ、などのＵＶレーザや、ＣＯ２  レーザ、ＹＡＧレーザ等を適用することも可能である。
【００６５】
また、基板１００の材料としては、製造上の安定性の観点から、Ｓｉ又は石英系であると望ましいが、ＬＮ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ポリマー等のような導波路の形成が可能な材料であれば、前述した第一〜三番目の実施の形態の場合と同様にして適用することができる。
【００６６】
【実施例】
本発明による光回路の作製方法及びその作製装置の実施例を以下に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００６７】
［第一実施例］
本実施例は、前述した第一番目の実施の形態に基づくものである。すなわち、楕円形状の集光点を持つ超短パルスのレーザ光１を集光し、走査用ステージ１１及び高精度調整用ステージ１２を同時に用い、石英系の基板１００に矩形の導波路を作製する場合である。
【００６８】
図１〜３に示したように、超短パルスのレーザ光１を基板１００中に集光し、当該基板１００を三次元的又は二次元的に走査することで、レーザ光１の集光点の軌跡に沿って屈折率変化を誘起した。使用したレーザ光１は、作製上の観点から、繰り返し周波数１ｋＨｚ以上、パルス幅１ｐｓ以下が望ましいことから、繰り返し周波数１ＭＨｚ、パルス幅１００ｆｓ、中心波長８００ｎｍとした。これにより、光回路の作製や調整を行う。
【００６９】
ここで、基板１００を走査するために、１０ｃｍ程度のストローク移動長を有する三軸の走査用ステージ１１上に、ストローク移動長が１００μｍ程度の高精度な位置決め性能（０．５ｎｍ）を有する二軸の高精度調整用ステージ１２を配置し、基板１００を高精度調整用ステージ１２上に固定する。
【００７０】
各ステージ１１，１２の移動方向は、走査用ステージ１１と高精度調整用ステージ１２とでは異なる。コアの形状（屈折率変化領域の形状）が一定な導波路を作製する場合には、作製する導波路の方向に一定の速度で走査用ステージ１１を走査する。走査速度は、１μｍ／ｓから１０ｍｍ／ｓ程度とする。
【００７１】
本実施例では、レーザ光１の集光点が、楕円長軸８μｍ、楕円短軸２μｍであるため、高精度調整用ステージ１２を楕円短軸方向に６μｍ幅で往復移動させた。往復移動の周期は、レーザ光１の繰り返し周波数に比べて十分に低い１００Ｈｚとした。これにより、縦８μｍ横８μｍの矩形の導波路を基板１００に作製することができた。
【００７２】
［第二実施例］
本実施例は、前述した第二番目の実施の形態に基づくものである。
【００７３】
図４，５に示したように、レーザ光１の入射方向に平行な平面に沿って円を描くように基板１００中の前記集光点を旋回移動させる。レーザ光１の入射方向に５μｍ、当該入射方向及び走査移動方向と直交する方向に３μｍのスポットとなるようにレーザ光１の集光点を絞ることにより、断面形状が直径７μｍの円状のコアを基板１００に形成することができた。上記旋回移動速度を調整することにより、導波路の屈折率の調整を行うことができた。
【００７４】
［第三実施例］
本実施例は、前述した第三番目の実施の形態に基づくものである。
【００７５】
図６，７に示したように、走査移動方向に平行な平面に沿って円を描くように基板１００中の前記集光点をスパイラル状に旋回移動させる。この際、集光用レンズ２３と基板１００との距離を一定にした。レーザ光１の入射方向に７μｍ、当該入射方向及び走査移動方向と直交する方向に３μｍのスポットとなるようにレーザ光１の集光点を絞ることにより、断面形状が直径７μｍの円状のコアを基板１００に形成することができた。
【００７６】
更に、曲折した導波路を形成しても、導波路の幅および厚さに変化を生じさせることがなかった。また、作製中に、旋回移動（円運動）の移動量（振幅）を変化させることにより、導波路の幅を変化させることができた。これにより、シングルモードの導波路の途中にマルチモードの導波路を挟み込むことも可能であることが確認できた。また、導波路の曲げ開始点において、旋回移動（円運動）の中心を変更することにより、導波路の中心をずらして、曲げ損失の低減を図ることができた。
【００７７】
【発明の効果】
本発明の光回路の作製方法及びその作製装置によれば、光回路を光照射により作製するにあたって、照射部分の屈折率変化量、屈折率変化領域の大きさ、屈折率変化領域の形状等のパラメータの調整を全て正確に行うことが容易にできるので、高品質な光回路を低コストで簡単に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光回路の作製装置の第一番目の実施の形態の概略構成図である。
【図２】本発明による光回路の作製方法の第一番目の実施の形態の説明図である。
【図３】本発明による光回路の作製方法の第一番目の実施の形態の作用説明図である。
【図４】本発明による光回路の作製装置の第二番目の実施の形態の概略構成図である。
【図５】本発明による光回路の作製方法の第二番目の実施の形態の説明図である。
【図６】本発明による光回路の作製装置の第三番目の実施の形態の概略構成図である。
【図７】本発明による光回路の作製方法の第三番目の実施の形態の説明図である。
【符号の説明】
１  レーザ光
１０，２０，３０  作製装置
１１  走査用ステージ
１２，２２，３２  高精度調整用ステージ
１３，２３  集光用レンズ
１００  基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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