(57)【要約】【課題】高精度な調芯及び位置合わせや加工をせずに、少ない部品で短時間かつ低損失に光導波路を接合する光導波路接合方法を提供すること。【解決手段】第１透明材料１と第２透明材料２との接合する面を互いに向き合わせて予め接着又は密着しておき、これら第１透明材料１及び第２透明材料２の間隙を横断するように、レンズ３で第１透明材料１内部に集光したフェムト秒レーザ４の集光位置を第１透明材料１から第２透明材料２内部へと相対移動することにより異なる透明材料間で接合された光導波路５を一括して作製する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光に対して透明である第１透明材料及び第２透明材料の接合する面を互いに向き合わせて相対的に固定し、前記第１透明材料の内部にフェムト秒レーザを集光させ、その集光位置を相対移動させることによって第１透明材料から第２透明材料にまたがって光導波路を形成することを特徴とする光導波路接合方法。
【請求項２】
前記第１透明材料と第２透明材料とが異なる材料である場合に、第１透明材料内部と第２透明材料内部とでフェムト秒レーザの照射条件を異ならせることを特徴とする請求項１記載の光導波路接合方法。
【請求項３】
前記第１透明材料と第２透明材料との間に屈折率整合用オイルを注入して相対的に固定することを特徴とする請求項１又は２記載の光導波路接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信分野に多用される光集積回路などにおける光導波路の接合方法に関し、特に光軸調整を必要とせず簡易に低損失で接合する光導波路接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド光集積回路作製のためには光導波路同士の接合が重要である。本来、透明材料は材料によって異なる機能を持っているため、機能的な光集積回路作製には異なる材料を複数用いることが要求される。低損失な光導波路接合を行うためには高精度な光導波路同士の位置合わせ（調芯）が必要である。光導波路のコア径はシングルモード導波路の場合、概ね数μｍであるためわずかな軸ずれや、角度ずれが大きな接合損失となるため高精度な調芯技術が要求される。従来の調芯技術にはアクティブアライメント及びパッシブアライメントと呼ばれる方法がある。
【０００３】
アクティブアライメントでは自動調芯機を用いて接合損失をモニタリングしながら高分解能自動ステージで光導波路同士の相対位置を調整する。このためアクティブアライメントでは高精度な位置合わせが可能となるが、時間がかかりまた、装置自体も非常に高価である。パッシブアライメントでは予め位置合わせ用のコネクタなどを用いて接合するため、アクティブアライメントのような煩雑さはないが、予め高精度の加工を施す必要があり、また耐用期間が短い。このように従来の調芯技術ではサブミクロンから数ミクロンオーダーでの位置制御が要求されるため、高精度な加工や位置合わせが必要であり、時間もかかり製造コストが高いという問題があった。
【０００４】
このために特許文献１において光導波路や光ファイバーなどの光部品を固定した後に両者の間に透明材料を挿入し光伝送用の光導波路を形成し、光部品の位置精度が少々悪くても伝送効率が高い結合を行うことができることが示されている。
【特許文献１】特開２００３−３１５６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この結合方法の場合には、接合する１つ目の光部品と２つ目の光部品の他に透明部材を用意しなければならず、また、その１つ目の光部品と２つ目の光部品の他に透明部材を固定するという工程も加わってしまい、部品の増加と工程の増加が避けられない。低コストで短時間に高密度の光集積回路を作製するには、以上のような部品や工程をできるだけ少なくすることが重要である。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑み、高精度な調芯及び位置合わせや加工をせずに、少ない部品で短時間かつ低損失に光導波路を接合する光導波路接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光導波路接合方法は、レーザ光に対して透明である第１透明材料及び第２透明材料の接合する面を互いに向き合わせて相対的に固定し、前記第１透明材料の内部にフェムト秒レーザを集光させ、その集光位置を相対移動させることによって第１透明材料から第２透明材料にまたがって光導波路を形成することを特徴とする。
【０００８】
また、前記第１透明材料と第２透明材料とが異なる材料である場合に、第１透明材料内部と第２透明材料内部とでフェムト秒レーザの照射条件を異ならせることで、２つの透明材料の接合面において光導波路を連続的に作製することができる。
【０００９】
また、前記第１透明材料と第２透明材料との間に屈折率整合用オイルを注入して相対的に固定することで、更に接合損失を低減することができる。
【発明の効果】
【００１０】
光導波路接合においては軸ずれ損失と角度ずれ損失がわずかなずれに対しても非常に大きくなるためサブミクロンの精度の精密な位置合わせや加工が要求される。本発明によれば、そのような高精度な位置合わせや加工は一切不要でありがなら接合損失の非常に小さい光導波路接合が少ない部品で短時間に可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の実施例１による光導波路接合方法を説明する図である。本実施例の光導波路接合方法は、光部品（図示せず）を中に含む第１透明材料１（レーザ光に対して透明）と同じく光部品（図示せず）を中に含む第２透明材料２との接合する面を互いに向き合わせて予め接着又は密着しておき、すなわち、相対的に固定しておき、これら第１透明材料１及び第２透明材料２の間隙を横断するように、レンズ３で第１透明材料１内部の光部品に集光したフェムト秒レーザ４の集光位置を第１透明材料１から第２透明材料２内部の光部品へと相対移動することにより異なる透明材料間で接合された光導波路５を一括して作製する。各光部品は光結合の作業工程の前に予め透明材料の中に埋め込んだ形で作製しておく。この作製過程に高い精度の位置合せは必要ない。それぞれの光部品の近傍では光軸と接するように光導波路５を作製すると接合損失を小さくすることができるので望ましい。本実施例では光導波路同士の角度ずれが起こることは原理的にないため角度ずれ損失は起こらない。本実施例では調芯工程を経ずして低損失の光導波路接合を行うことができる。
【００１３】
また、本発明は、同種の透明材料間又は異種の透明材料間で用いることができる。フェムト秒レーザ４による透明材料内部での光導波路作製では、光導波路作製に最適なパルス幅や入射エネルギーなどのレーザ照射条件は材料によって異なり、レーザ照射条件によってコアとクラッドとの屈折率差やコア径及びコアの位置などが変化する。
【００１４】
同種の透明材料間で光導波路接合を行う際には、同一の照射条件で同一の光導波路が作製でき、また材料同士の屈折率が等しいために光導波路間の軸ずれは一切起こらず低損失の光導波路接合ができる。
【００１５】
また、異なる透明材料間で光導波路接合を行う際には、材料によってレーザ照射条件が異なることから、同一のレーザを照射すると材料によって屈折率差やコア径及びコアの位置が変化するので、予めそれらの差が小さくなるようなレーザパルス照射条件で光導波路を作製すれば低損失に接合できる。異なる透明材料間で光導波路接合を行う際に、開口数の大きな対物レンズを用いて自己収束（レーザビームの中心が強い強度であるためにビームの進行と共にビームが収束する現象）を避けることによって、コアの位置がレーザ照射条件によって変化しないようにすることで、より簡便に低損失な光導波路接合が可能となる。またこの場合、高いパルス繰り返し率（１ＭＨｚ以上）のフェムト秒レーザ４を用いると材料によらず真円形のコア形状を持つ光導波路を作製することが可能であり光導波路のコア形状の違いによる損失を低減することが可能である。高い繰り返し率のフェムト秒レーザを用いた場合、熱の蓄積により屈折率が上昇する。熱は等方的に拡散するため屈折率変化領域は球状になる。
【実施例２】
【００１６】
図２は、本発明の実施例２による光導波路接合方法を説明する図である。実施例１と同一の機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。実施例２は、特に異なる透明材料間で光導波路接合を行う際に好適なものである。本実施例はレーザの光軸方向に透明材料を相対移動するものであり、このことによって軸ずれが起こりにくく、より簡便に低損失な接合が可能となる。第１透明材料は例えば溶融石英であり、第２透明材料２は例えばＰＭＭＡ（Poly-Methyl MethAcrylate）樹脂である。
【００１７】
また、異なる透明材料間で光導波路接合を行う際に、開口数の小さな対物レンズを用いて、コアの直径がレーザ照射条件によって変化しないようにすることで、より簡便に低損失な光導波路接合が可能となる。
【実施例３】
【００１８】
図３は、本発明の実施例３による光導波路接合方法を説明する図である。実施例１と同一の機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。本実施例の光導波路接合方法は、透明材料間に屈折率整合用オイル６を注入するものであり、これにより、更に接合損失を低減することが可能である。
【００１９】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
【００２０】
接合する一方又は他方の透明材料に含まれる光部品は複数であってもよい。この場合は接合のために作製される光導波路が分波器又は合波器となる。
【００２１】
上記実施例では２次元の位置ズレに対応する接合を説明したが、一方の次元は位置合せをして、他方の次元だけに本発明を適用して光導波路接合することもできる。この場合は、それぞれがスラブ導波路内にある光部品を光導波路で結合するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例１による光導波路接合方法を説明する図である。
【図２】本発明の実施例２による光導波路接合方法を説明する図である。
【図３】本発明の実施例３による光導波路接合方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  第１透明材料
２  第２透明材料
３  レンズ
４  フェムト秒レーザ
５  光導波路
６  屈折率整合用オイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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