(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の光源から発せられた光から第１の励起位相共役光を生成する工程と、
前記第１の励起位相共役光と所定の参照光とを干渉させて干渉光を得、この干渉光の干渉パターンに基づいて回折光を生成し、この回折光を第２の励起位相共役光として用いる工程と、
前記第１の励起位相共役光及び前記第２の励起位相共役光を、一対の光導波路素子及び前記一対の光導波路素子間において、これら光導波路素子と接合するようにして設けられた光硬化樹脂を通じて共振させ、得られた位相共役光によって前記光硬化樹脂を硬化させ、前記一対の光導波路素子を光学的に接合する工程とを含み、
前記第２の励起位相共役光は、前記第１の励起位相共役光と前記参照光とを所定の角度をなすように撮像素子に入射させることによって干渉光を得るとともに、この干渉光の干渉パターンを所定の電気信号として空間光変調器に入力し、この空間光変調器に対して所定の光源より入射させた光を、前記空間光変調器により前記電気信号に基づいて空間的に変調した後反射させて得た回折光より構成することを特徴とする、光導波回路の製造方法。
【請求項２】
前記第１の励起位相共役光は、前記光源から発せられた前記光を位相共役鏡に入射及び反射させることによって生成することを特徴とする、請求項１に記載の光導波回路の製造方法。
【請求項３】
前記第２の励起位相共役光は、前記第１の励起位相共役光と前記参照光とを所定の角度をなすように撮像素子に入射させることによって実測干渉パターンを有する干渉光を得た後、この干渉光に対して画像処理及び演算処理を行なって所定の干渉パターンを演算し、この干渉パターンを所定の電気信号として空間光変調器に入力し、この空間光変調器に対して所定の光源より入射させた光を、前記電気信号に基づいて前記空間光変調器により空間的に変調した後反射させて得た回折光より構成することを特徴とする、請求項１又は２に記載の光導波回路の製造方法。
【請求項４】
前記演算処理は、前記干渉光の前記実測干渉パターンに基づいて、前記第１の励起位相共役光と前記参照光とのなす角度θを適宜に変化させ、前記干渉パターンの干渉縞間隔を制御するようにして行なうことを特徴とする、請求項３に記載の光導波回路の製造方法。
【請求項５】
前記演算処理は、前記干渉パターンの干渉縞間隔を前記空間光変調器の画素サイズより大きくなるようにして行なうことを特徴とする、請求項４に記載の光導波回路の製造方法。
【請求項６】
前記空間光変調器に対する前記所定の光源より入射させた前記光と、前記第１の励起位相共役光とのなす角度φを、前記演算処理において、前記干渉パターンの前記干渉縞間隔を制御する際に設定した、前記第１の励起位相共役光と前記参照光とのなす前記角度θに等しくしたことを特徴とする、請求項４又は５に記載の光導波回路の製造方法。
【請求項７】
前記空間光変調器からの前記回折光は、１次回折光であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載の光導波回路の製造方法。
【請求項８】
前記光硬化樹脂の前記位相共役光による未硬化部分を外部光によって硬化させ、前記光導波回路のクラッド部を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一に記載の光導波回路の製造方法。
【請求項９】
所定の光源と、
前記光源から発せられた光から第１の励起位相共役光を生成する第１の励起位相共役光生成手段と、
前記第１の励起位相共役光と所定の参照光とを干渉させて干渉光を得、この干渉光を回折させることによって得た回折光から第２の励起位相共役光を生成する第２の励起位相共役光生成手段と、
前記第１の励起位相共役光生成手段と前記第２の励起位相共役光生成手段との間に設けられた一対の光導波路素子とを具え、
前記第２の励起位相共役光生成手段は空間光変調器及び撮像素子を含み、前記第２の励起位相共役光は、前記第１の励起位相共役光と前記参照光とを所定の角度をなすように前記撮像素子に入射させることによって前記干渉光を得るとともに、この干渉光の干渉パターンを所定の電気信号として前記空間光変調器に入力し、この空間光変調器に対して所定の光源より入射させた光を、前記空間光変調器により前記電気信号に基づいて空間的に変調した後反射させて得た回折光として構成し、
前記第１の励起位相共役光生成手段及び前記第２の励起位相共役光生成手段間において、前記一対の光導波路素子間の、これら光導波路素子と接合するようにして設けられた光硬化樹脂を通じて前記第１の励起位相共役光及び前記第２の励起位相共役光を共振させ、前記光硬化樹脂を硬化させて、前記一対の光導波路素子を光学的に接合するようにしたことを特徴とする、光導波回路の製造装置。
【請求項１０】
前記第１の励起位相共役光生成手段は、位相共役鏡を含むことを特徴とする、請求項９に記載の光導波回路の製造装置。
【請求項１１】
前記第２の励起位相共役光生成手段は演算装置を含み、前記第２の励起位相共役光は、前記第１の励起位相共役光と前記参照光とを所定の角度をなすように前記撮像素子に入射させることによって実測干渉パターンを有する干渉光を得た後、この干渉光に対して画像処理及び演算処理を行なって所定の干渉パターンを演算し、この干渉パターンを所定の電気信号として前記空間光変調器に入力し、この空間光変調器に対して所定の光源より入射させた光を、前記電気信号に基づいて前記空間光変調器により空間的に変調した後反射させて得た回折光より構成することを特徴とする、請求項９又は１０に記載の光導波回路の製造装置。
【請求項１２】
前記演算処理は、前記干渉光の前記実測干渉パターンに基づいて、前記第１の励起位相共役光と前記参照光とのなす角度θを適宜に変化させ、前記干渉パターンの干渉縞間隔を制御するようにして行なうことを特徴とする、請求項１１に記載の光導波回路の製造装置。
【請求項１３】
前記演算処理は、前記干渉パターンの干渉縞間隔を前記空間光変調器の画素サイズより大きくなるようにして行なうことを特徴とする、請求項１２に記載の光導波回路の製造装置。
【請求項１４】
前記空間光変調器に対する前記所定の光源より入射させた前記光と、前記第１の励起位相共役光とのなす角度φを、前記演算処理において、前記干渉パターンの前記干渉縞間隔を制御する際に設定した、前記第１の励起位相共役光と前記参照光とのなす前記角度θに等しくしたことを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の光導波回路の製造装置。
【請求項１５】
前記空間光変調器からの前記回折光は、１次回折光であることを特徴とする、請求項９〜１４のいずれか一に記載の光導波回路の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、好ましくは光通信用モジュールや各種光学機器における実装技術などとして使用することのできる、光導波回路の製造方法及び光導波回路の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信用モジュールや各種光学機器などにおいては、複数の光導波回路を低損失かつ低コストで互いに結合し、実装する光導波回路製造技術がそのトータルコストを左右する大きな要素となっている。この光導波回路製造技術は電気配線技術などと異なって光信号を伝播させる光導波路素子同士を結合させるものである。そして、光導波路素子における光導波路のコアサイズがミクロンオーダで極めて小さいこと、また前記光導波路の形状が一定でないなどの理由から、相互の光導波路素子における光軸のアライメントや伝播光のモード分布整合を取るように実行ならしめることは極めて困難であった。
【０００３】
かかる点に鑑みて、本発明者らは以下に示すような光導波回路の製造方法を想到し、出願を行なっている（特開平２０００−１４７２９１号公報）。この技術においては、一対の位相共役鏡を用い、この一対の位相共役鏡間において、光硬化樹脂を介して一対の光導波路素子を配置する。そして、前記一対の位相共役鏡より第１の励起位相共役光及び第２の励起位相共役光をそれぞれ生成させ、前記一対の光導波路素子及び前記光硬化樹脂を通じて前記第１の励起位相共役光及び前記第２の位相共役光を互いに共振させる。
【０００４】
そして、得られた共振状態の位相共役光で前記光硬化樹脂を硬化させ、これによって前記一対の光導波路素子を光学的に結合させる。この場合、前記光硬化樹脂の硬化部分が前記一対の光導波路素子に対する結合部を構成する。
【０００５】
上記技術によれば、前記一対の光導波路素子間を貫通して共振状態にある位相共役光によりこれら間に位置する前記光硬化樹脂を直接的に硬化させ、前記一対の光導波路素子同士を光学的に接合するようにしているので、前記一対の光導波路素子間に光導波路のミスアライメントが存在したり、伝播光のモード分布が異なる場合においても、何ら問題なく両者を光学的に接合することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した技術では前記位相共役光を生成し、共振させるために一対の位相共役鏡を用いている。この位相共役鏡は、例えばチタン酸バリウム単結晶などを用いて作製するが、このような従来の位相共役鏡では位相共役光を共振させる場合の動作マージンが低いという問題があった。この結果、上記のような技術を用いた場合において、光学接合できる光導波路素子の種類や大きさなどが限定されてしまうとう問題が生じてしまっていた。
【０００７】
本発明は、広範囲の光導波路素子を光学的に接合しうる新規な光導波回路の製造方法及び光導波回路の製造装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明の光導波回路の製造方法は、
所定の光源から発せられた光から第１の励起位相共役光を生成する工程と、
前記第１の励起位相共役光と所定の参照光とを干渉させて干渉光を得、この干渉光の干渉パターンに基づいて回折光を生成し、この回折光を第２の励起位相共役光として用いる工程と、
前記第１の励起位相共役光及び前記第２の励起位相共役光を、一対の光導波路素子及び前記一対の光導波路素子間において、これら光導波路素子と接合するようにして設けられた光硬化樹脂を通じて共振させ、得られた位相共役光によって前記光硬化樹脂を硬化させ、前記一対の光導波路素子を光学的に接合する工程とを含み、
前記第２の励起位相共役光は、前記第１の励起位相共役光と前記参照光とを所定の角度をなすように撮像素子に入射させることによって干渉光を得るとともに、この干渉光の干渉パターンを所定の電気信号として空間光変調器に入力し、この空間光変調器に対して所定の光源より入射させた光を、前記空間光変調器により前記電気信号に基づいて空間的に変調した後反射させて得た回折光より構成することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の光導波回路の製造装置は、
所定の光源と、
前記光源から発せられた光から第１の励起位相共役光を生成する第１の励起位相共役光生成手段と、
前記第１の励起位相共役光と所定の参照光とを干渉させて干渉光を得、この干渉光を回折させることによって得た回折光から第２の励起位相共役光を生成する第２の励起位相共役光生成手段と、
前記第１の励起位相共役光生成手段と前記第２の励起位相共役光生成手段との間に設けられた一対の光導波路素子とを具え、
前記第２の励起位相共役光生成手段は空間光変調器及び撮像素子を含み、前記第２の励起位相共役光は、前記第１の励起位相共役光と前記参照光とを所定の角度をなすように前記撮像素子に入射させることによって前記干渉光を得るとともに、この干渉光の干渉パターンを所定の電気信号として前記空間光変調器に入力し、この空間光変調器に対して所定の光源より入射させた光を、前記空間光変調器により前記電気信号に基づいて空間的に変調した後反射させて得た回折光として構成し、
前記第１の励起位相共役光生成手段及び前記第２の励起位相共役光生成手段間において、前記一対の光導波路素子間の、これら光導波路素子と接合するようにして設けられた光硬化樹脂を通じて前記第１の励起位相共役光及び前記第２の励起位相共役光を共振させ、前記光硬化樹脂を硬化させて、前記一対の光導波路素子を光学的に接合するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
上述した従来の光導波回路の製造方法では、一対の位相共役鏡を用い、これらの反射光より直接的に２つの励起位相共役光を生成し、共振させるようにしている。
【００１１】
これに対して、本発明によれば、一方の励起位相共役光を、他方の励起位相共役光と所定の参照光とを干渉させることによって干渉光を得、さらにこの干渉光に基づいて得た回折光から構成している。このため、前記一方の励起位相共役光は従来のような位相共役鏡を用いることなく、その他の任意の光学素子を用いて生成することができる。
【００１２】
具体的に、前記第２の励起位相共役光は、前記第１の励起位相共役光と前記参照光とを所定の角度をなすように撮像素子に入射させることによって干渉光を得るとともに、この干渉光の干渉パターンを所定の電気信号として空間光変調器に入力し、この空間光変調器に対して所定の光源より入射させた光を、前記空間光変調器により前記電気信号に基づいて空間的に変調した後反射させて得た回折光より構成する。
【００１３】
したがって、本発明によれば、一対の位相共役鏡を用いる必要がないため、励起位相共役光同士の共振条件の動作マージンを拡大することができ、光学的に接合しうる光導波路素子の範囲を拡大することができる。
【００１４】
なお、本発明の好ましい態様においては、前記第１の励起位相共役光は、前記光源からの光を位相共役鏡に入射及び反射させることによって生成する。
【００１５】
本発明によれば、第１の励起位相共役光及び第２の励起位相共役光共に位相共役鏡以外の光学素子を用いて生成することもできるが、この場合には、装置全体が複雑になって制御が困難になるとともに、装置全体のコストが増大してしまう場合がある。したがって、一方を従来どおり位相共役鏡を用いて生成し、他方を上述した空間光変調器を用いて生成することにより、装置全体が簡略化されるとともに、コストの増大も抑制することができる。
【００１６】
また、本発明のその他の好ましい態様においては、前記第２の励起位相共役光は、前記第１の励起位相共役光と前記参照光とを所定の角度をなすように撮像素子に入射させることによって実測干渉パターンを有する干渉光を得た後、この干渉光に対して画像処理及び演算処理を行なって所定の干渉パターンを演算し、この干渉パターンを所定の電気信号として空間光変調器に入力し、この空間光変調器に対して所定の光源より入射させた光を、前記電気信号に基づいて前記空間光変調器により空間的に変調した後反射させて得た回折光より構成する。
【００１７】
このように、本発明の好ましい態様によれば、前記空間光変調器及び前記撮像素子に加えて、演算装置を設ける。そして、前記空間光変調器によって直接に得た干渉光の実測干渉パターンを直接的に用いる代りに、前記干渉光に対して画像処理及び演算処理を施し、所定の干渉パターンを演算し、この干渉パターンに起因した電気信号に基づいて前記空間光変調器から回折光を生成する。
【００１８】
このような画像処理を行なうことによって、導入した前記実測干渉パターンを有する前記干渉光に重畳したノイズ成分を効率的に除去することができ、前記第１の励起位相共役光と効率良く共振できる第２の励起位相共役光を簡易に生成することができる。したがって、共振条件の動作マージンが増大し、より広範囲の光導波路素子同士を光学的に結合することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、発明の実施の形態に則して詳細に説明する。
図１は、本発明の光導波回路の製造装置の一例を示す構成図である。図１に示す光導波回路の製造装置は、レーザ光源１と、位相共役鏡２と、空間光変調器３と、ＣＣＤカメラ４と、コンピュータ５とを具えている。また、位相共役鏡２及び空間光変調器３間を結ぶ直線上には、一対の光導波路素子２０及び３０が配置されており、これら光導波路素子の互いに対向する先端部を覆うとともに、その空間を埋めるようにして光硬化性樹脂４０が設けられている。光硬化性樹脂４０は、例えば図示しない透明なケースなどの充填して配置される。
【００２０】
なお、図中における細直線は光の進行状態を表し、太直線は信号の入力状態を示すものである。
【００２１】
レーザ光源１から発せられたレーザ光は、光アイソレータ６及びコリメータレンズ７を透過することによって平行光となる。次いで、前記レーザ光はハーフミラー８において２つに分割される。分割された一方のレーザ光はハーフミラー１３で反射されることによって空間光変調器３に入射する。
【００２２】
空間光変調器３に入射した前記一方のレーザ光はハーフミラー１３及び１２を通過し、レンズ１４で絞られた後光導波路素子３０に入射する。次いで、前記一方のレーザ光は光硬化性樹脂４０中を通過し、その一部が光導波路素子２０内に導入される。光導波路素子２０からの出射光はレンズ１５で絞られた後、位相共役鏡２に導かれる。
【００２３】
位相共役鏡２では光導波路素子２０からの前記出射光を所定の割合で反射させることによって、図１に示す装置の光路内に第１の励起位相共役光を生成する。
【００２４】
前記第１の励起位相共役光は、前述した入射光経路の逆向きに進行し、光導波路素子２０及び３０を順次に通過してハーフミラー１２に至る。次いで、前記第１の励起位相共役光は、ハーフミラー１２で下向きに反射され、ＣＣＤカメラ４に導かれる。
【００２５】
一方、ハーフミラー８で分割された他方のレーザ光はミラー９で下向きに反射された後、１／２波長板１０及び１／４波長板１１、並びにハーフミラー１２を通過することによってＣＣＤカメラ４に導かれる。図１に示す製造装置においては、分割された前記他方のレーザ光が干渉光を生成する際の参照光として使用される。
【００２６】
このとき、前記第１の励起位相共役光と前記参照光とを、互いに所定の角度をなすようにしてＣＣＤカメラ４に入射させると、ＣＣＤカメラ４の画面上には、前記第１の励起位相共役光と前記参照光とが干渉してなる、実測的な干渉パターンを有する干渉光が生成される。この干渉光はＣＣＤカメラ４より電気信号としてコンピュータ５内に取り込まれ、所定の画像処理がなされる。
【００２７】
この画像処理は、例えば位相シフトデジタルホログラフィの原理（“Three-dimensional object recognition by use of digital holography”, Opt. Lett. Vol.25, No.9,pp610-612(2000)参照）に基づいて行なう。この場合、例えば前記参照光として用いられる、分割された前記他方のレーザ光の位相を位相板１０及び１１によって０、π／２及び３π／２でずらして得た前記干渉光の干渉パターンを用いる。
【００２８】
次いで、コンピュータ５において、このようにして得た画像情報に基づき演算処理がなされ、前記第１の励起位相共役光と前記参照光とのなす角度θを適宜に制御して、所定の干渉パターンを演算し、この演算値を空間光変調器３に入射する。一方、ハーフミラー１３を介して空間光変調器３に入射させた前記一方のレーザ光と、前記第１の励起位相共役光の光軸とがなす角度φを前記角度θと等しく設定する。
【００２９】
すると、前記一方のレーザ光に対する所定の反射光が、前記演算値に基づいて空間変調器３から生成される。このとき、前記反射光における１次回折光を第２の励起位相共役光として用いる。この第２の励起位相共役光は、前記第１の励起位相共役光に対しての位相共役光となるので、これら励起位相共役光は位相共役鏡２及び空間光変調器３間で共振する。
【００３０】
この結果、光導波路素子２０及び３０、並びに光硬化性樹脂４０を貫通するようにして共振状態の位相共役光が生成されるので、この位相共役光によって光硬化性樹脂４０の、光導波路素子２０及び３０の光導波路に相当する部分が硬化され、光導波路素子２０及び３０が光学的に結合される。
【００３１】
なお、前記一方のレーザ光を空間光変調器３に入射させる際には、空間光変調器３に対して垂直に入射するようにすることが好ましい。
【００３２】
また、コンピュータ５において、所定の干渉パターンを演算する際には、その干渉縞間隔が空間光変調器３の画素サイズより大きくなるようにする。前記干渉縞間隔が空間光変調器３の画素サイズより小さくなると、空間光変調器３を機能させることができず、上述したような反射光を生成することができない。
【００３３】
なお、光硬化性樹脂４０の未硬化部分は、例えば紫外光や白色光を照射することによって部分的に硬化させ、光導波路素子２０及び３０の結合部分に対するクラッド部として構成することができる。さらに、残存した未硬化部分は所定の溶剤などで除去しても良い。
【００３４】
レーザ光源１は、アルゴンレーザ、ヘリウム／ネオンレーザ、ヘリウム／カドミウムレーザなどのガスレーザ、半導体レーザ、及び半導体励起ＳＨＧ光など、公知のレーザを用いることができる。
【００３５】
また、位相共役鏡２は、チタン酸バリウム、ストロンチウムバリウムナイオベート、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウムなどの強誘電体結晶、ビスマスシリコンオキサイド、ビスマスゲルマニウムオキサイド、ビスマスチタンオキサイドなどの常誘電体結晶、ＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＡｓなどの半絶縁性半導体などのフォトリフラクティブ結晶、ＣＳ２、ＣＣl４などの３次の非線形感受率を有するカー媒質などを用いることができる。
【００３６】
さらに、空間光変調器３は、マイクロミラー型及び液晶型のプロジェクターなどから構成することができる。また、光硬化性樹脂４０は市販のものを用いることができる。
【００３７】
【実施例】
光導波路素子２０として、コア径１０μｍ、ＮＡ＝０．１、長さ３０ｃｍの光ファイバを用い、光導波路素子３０として、コア径５０μｍ、ＮＡ＝０．２、長さ３０ｃｍの光ファイバを用いた。また、光硬化性樹脂４０としてアクリレート系樹脂（可視光硬化型アーデル社製、オプトクレーブＵＴ−２０）を用いた。
【００３８】
さらに、レーザ光源１として、波長４１５．５ｎｍ、出力１ｍＷのＡｒレーザを用い、空間光変調器３にはマイクロミラーデバイス型プロジェクターを用い、ＣＣＤカメラ４及びコンピュータ５には市販のものを用いた。
【００３９】
そして、上述した工程にしたがって光硬化性樹脂４０の硬化を実施したところ、１．３μｍのレーザ光による結合損失が０．８ｄＢ程度と極めて良好な状態で、光導波路素子２０及び３０が光学的に結合されていることが確認された。
【００４０】
以上、発明の実施に形態並びに実施例に基づいて本発明を詳細に説明したが、本発明は、このような発明の実施の形態などに限定されるものではなく、本発明の範疇においてあらゆる変形や変更を加えることができる。
【００４１】
例えば、図１においては、従来用いていた一対の位相共役鏡の内、一方のみを撮像素子及び空間光変調器などから構成しているが、双方を共に撮像素子及び空間光変調器などから構成することができる。具体的には、図１に示す位相共役鏡２の代わりに、図１の右側に示したような構成で、撮像素子、演算装置、及び空間光変調器を配置することによって実現することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、広範囲の光導波路素子を光学的に接合しうる新規な光導波回路の製造方法及び光導波回路の製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の光導波回路の製造装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１  レーザ光源
２  位相共役鏡
３  空間光変調器
４  ＣＣＤカメラ
５  コンピュータ
６  光アイソレータ
７  コリメータレンズ
８、１２、１３  ハーフミラー
９  ミラー
１０  １／２波長板
１１  １／４波長板
１４、１５  レンズ
２０、３０  光導波路素子
４０  光硬化性樹脂
【図１】
0003735713.tif 000002