(57)【要約】【課題】光路変換光導波路の作製方法において、光路変換部分の導波路同士の位置合わせが不要で、低伝送損失かつ導波路間のバラツキがない光路変換導波路の作製方法を提供することを課題とする。【解決手段】レーザーの光軸に対して、少なくとも１面以上がレーザー光を全反射する面を有している基材内部にレーザーを集光照射し、レーザーの集光レンズもしくは基材を、基材入射前の光軸に対して平行に直線移動させることで、第一の光路を形成するとともに、全反射面でレーザー光の方向を変換することで、第二の光路を形成し、反射面を挟む第一の光路と第二の光路を連続して形成する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射面を挟む第一の光路と第二の光路の、方向が異なる光路変換光導波路を、レーザーの集光照射で基材の内部を高屈折率化することにより製造する方法において、反射面を挟む二つの光導波路を連続して一体的に形成することを特徴とする光路変換光導波路の製造方法。
【請求項２】
レーザーの集光照射により、基材の内部を高屈折率化し、高屈折率化した領域を連続的に形成させることで光路変換光導波路を製造する方法において、レーザーの光軸に対して、少なくとも１面以上がレーザー光を全反射する面を有している基材内部にレーザーを集光照射し、レーザーの集光レンズもしくは基材を、基材入射前のレーザーの光軸に対して平行に直線移動させることで、第一の光路を形成するとともに、全反射面でレーザー光の方向を変換することで、第一の光路と光軸の異なった第二の光路を形成し、反射面を挟む第一の光路と第二の光路を連続して形成することを特徴とする請求項１記載の光路変換光導波路の製造方法。
【請求項３】
複数の反射面をもつ光路変換光導波路において、請求項１、または請求項２に記載の方法を繰り返すことを特徴とする、複数段の光路変換光導波路の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の方法で作製された光路変換光導波路を含む光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光路変換光導波路の作製方法に関するもので、光を拡散させることなく９０°もしくはそれに近い角度で光路を変換する光導波路を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザーの集光照射により、ガラスのような透明材料の内部を局所的に高屈折率化し、高屈折率化した領域を連続的に形成させることでガラス内部に導波路が形成できることが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
前記、導波路形成方法を利用して、まず、レーザーにより基材に第１の導波路を形成させ、次に基材を９０°回転させて先に形成した導波路と直交するように第２の導波路を形成させ、その後、直交部分を４５°反射面がでるように切断除去することで光路変換導波路を作製する方法や、基材を予め４５°研磨した後に、まず、第一の導波路を形成させ、次に基材を９０°回転させて先に形成した導波路と４５°研磨面で接触するように第二の導波路を形成させることで光路変換導波路を作製する方法（特許文献２、３参照）が知られている。
【０００４】
しかしながら、前記方法においては、反射部での僅かな位置ずれが損失の増大に繋がることから、第一の導波路と第二の導波路との位置合わせを高精度で行う必要があり、特に、コア径が１０ミクロン以下のシングルモードタイプの光路変換光導波路作製においては、低伝送損失化及び複数の光路変換導波路間での伝送損失のバラツキ抑制が容易ではない。
【特許文献１】特開平０９−３１１２３７号公報
【特許文献２】特開２００３−３１５５７８号公報
【特許文献３】特開２００３−３１５５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光路変換光導波路の作製方法において、光路変換部分の導波路同士の位置合わせが不要で、低伝送損失かつ導波路間のバラツキがない光路変換導波路の作製方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、レーザーの集光照射により、基材の内部を高屈折率化し、高屈折率化した領域を連続的に形成させることで光路変換導波路を作製する方法において、反射面前後で光軸の方向が変化した第一の光導波路と第二の光導波路を連続して一体的に形成することを特徴とする光路変換素子の製造方法であり、レーザーの光軸に対して、少なくとも１面以上がレーザー光を全反射する面を有している基材内部にレーザーを集光照射し、レーザーの集光レンズもしくは基材を、基材入射前のレーザーの光軸に対して平行に直線移動させることで、第一の光路を形成し、続いて全反射面でレーザー光の方向を変換することで、第二の光路部分にレーザー集光点に移動し、反射面前後の第一の光導波路と第二の光導波路を連続して形成することを特徴とする光路変換導波路の製造方法である。本方法と逆に第二の導波路を先に形成し続いて第一の導波路を形成することも有効である。
【０００７】
また、複数の反射面をもつ光路変換導波路において、これらの方法を繰り返すことにより複数の部分で光路を変換する特徴とする多段光路変換素子の製造方法に関するものであり、これらの方法で作製された光路変換光導波路を含む光デバイスに関するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の光導波路の作製方法は、レーザーの集光照射により、基材の内部を高屈折率化し、高屈折率化した領域を連続的に形成させることで導波路を作製する方法において、導波路を形成させようとする基材の構成面の内、レーザーの光軸に対して少なくとも１面以上がレーザー光を全反射する入射角となるような面を有している状態でレーザーを基材内部に集光照射することで、レーザーの集光レンズもしくは基材をレーザーの光軸に対して平行に直線移動させるだけで、進行方向が異なる２本以上の直線導波路を反射面上で結合させることができることから、導波路特性にバラツキが無く、伝送損失が低い光路変換導波路を作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明について、図面を参照して実施の形態（実施例）とともに詳細に説明する。
【００１０】
（実施例１）  図は、本発明による実施例１の光路変換光導波路の製造方法を示す模式図であり、図１の基材に図３に示す、１列が８本の直角に曲がった高屈折率ラインＬを２列、図２の方法で形成する。まず、図１に示す形状に石英ガラスよりなる基材１を加工・研磨する。サイズは図１中、Ａが２０mm、Ｂ及びＣが１０mmでＤの角度は４５°である。表面は全面を光学研磨してある。
【００１１】
次に、図２（ａ）に示すように基材１をガラス基盤４上に置き、基材１の下部より対物レンズ２を通して、全反射面５で反射してレーザー光３の最初の焦点位置がＥ点になるように基材１と対物レンズ２の位置を調節する。この際、レーザー３が対物レンズ２に入射される前のビーム径は５mmで、レーザーには波長：８００nm、パルス幅：１５０ｆｓ、パルスエネルギー：２μＪ、繰り返し周波数：２００ｋＨｚのパルスレーザーを使用した。
次に、図２（ｂ）のように基材１を図の上方向に直線移動させることで、図２（ａ）の集光点Ｅを連続的に図２（ｂ）のＦ点まで移動させた。その際、集光点の奇跡は点線Ｇをたどり、集光点の奇跡が周囲に比べ高屈折率化している直角ラインが形成されていることを確認した。
【００１２】
その後、レーザー光３を遮断し、基材１と対物レンズ２の位置関係を図２（ａ）の状態に戻し、更に基材１のみをＹ軸方向に２５０μｍ移動させ、図２（ａ）〜（ｂ）の操作を再び繰り返しおこなった。この操作を、高屈折率化している直角ラインが８本形成されるまで繰り返した。
次に、基材１をＸ軸方向に２５０μｍ移動させ、同様に図２（ａ）〜（ｂ）の操作を行い、更に−Ｙ軸方向に２５０μｍ間隔で、（ａ）〜（ｂ）の操作を繰り返しながら移動させることで、図３に示すような、基材１中に、１列が８本の直角に曲がった高屈折率ラインＬを２列形成した。図３のＨ方向より各ラインに波長１３００nmのレーザー光を入射し、Ｉ方向への出射光を測定することで、直角ライン内を透過した光の損失を調べたところ、１６本の導波路の内部損失はいずれも0.２ｄＢ以下であり、９５％以上の効率で光路を直角に変換できる光導波路が形成されていることを確認した。また、導波路のモードフィールド径は８μｍ、開口数は０.１であり、各導波路間におけるバラツキは認められなかった。
【００１３】
本実施例１では基材に石英ガラスを使用し、１列が８本で２列からなる１６本の直角光路変換導波路を取り上げたが、基材は使用するレーザーで高屈折率化が生じる、いわゆる光誘起屈折率変化が起きる材料であれば特に限定されるものでは無く、他の酸化物ガラスやハロゲン化物ガラス、カルコゲナイドガラスや無機単結晶材料、あるいは有機高分子を使用することもできる。また、紫外線レーザーを使用することで、光硬化性樹脂内に光路変換光導波路を形成することも可能である。また、本実施例１の内容を逸脱しない範囲であれば、全反射面への入射角度は任意で構わない。また、導波路数として１６本の例を取り上げたが、本実施例１の内容を逸脱しない範囲であれば、列数や導波路数は任意で構わず、さらに、隣り合う光導波路の間隔や距離は必ずしも一定である必要はない。
【００１４】
更に、基材と周囲との屈折率差を大きくしたり、反射面に多層膜コーティングを予め施したりすることで、全反射条件を満足するレーザーの入射角を４５°より小さくすることも可能であり、この場合は鋭角で光路を変換する導波路の作製も可能である。本方法とは逆に基材入射前のレーザー光軸に平行な導波路を先に形成し、続いて光路を変換した導波路を形成することも有効である。
【００１５】
また、実施例１では１つの全反射面のみを有する基材を使用しているが、基材へのレーザー入射後、レーザーの第１全反射面以降の面が、連続してレーザーの光軸に対して全反射条件を満足する角度になっていることで、各全反射面により連続的に複数回折り曲げられた光導波路を形成させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施例１における反射面をもつ基材の形状を示す模式図である。
【図２】図２は、実施例１において、レーザーの集光照射により、光路変換導波路を作製する工程を示す模式図である。
【図３】図３は、実施例１によって製造された、８×２列の光路変換光導波路を示す模式図である。
【符号の説明】
【００１７】
１  基材
２  対物レンズ
３  レーザ光
４  ガラス基盤
５  反射面
Ｅ  最初のレーザ集光点
Ｆ  最終のレーザ集光点
Ｇ  レーザー集光点の軌跡
【図１】
2005241813.tif 000002
【図２】
2005241813.tif 000003
【図３】
2005241813.tif 000004