JP2003255157A - 光導波路の加工方法、光導波路部品及び光ファイバグレーティング - Google Patents
光導波路の加工方法、光導波路部品及び光ファイバグレーティングInfo
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- JP2003255157A JP2003255157A JP2002054455A JP2002054455A JP2003255157A JP 2003255157 A JP2003255157 A JP 2003255157A JP 2002054455 A JP2002054455 A JP 2002054455A JP 2002054455 A JP2002054455 A JP 2002054455A JP 2003255157 A JP2003255157 A JP 2003255157A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光導波路を精度良く加工することが可能な光
導波路の加工方法を提供する。 【解決手段】 光を導波するコア７を有する透明体内部
にフェムト秒パルスレーザを集光照射する際に発生する
発光をモニタし、この発光がコア７の内部の伝搬方向に
最大の光量で導波される位置において前記フェムト秒パ
ルスレーザを集光照射して屈折率変化領域を形成する。
発光の光量のモニタはＣＣＤカメラ９、またはコア７の
一端に接続された受光器により行う。
導波路の加工方法を提供する。 【解決手段】 光を導波するコア７を有する透明体内部
にフェムト秒パルスレーザを集光照射する際に発生する
発光をモニタし、この発光がコア７の内部の伝搬方向に
最大の光量で導波される位置において前記フェムト秒パ
ルスレーザを集光照射して屈折率変化領域を形成する。
発光の光量のモニタはＣＣＤカメラ９、またはコア７の
一端に接続された受光器により行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信分野におい
て広く用いられる光導波路部品の光導波路を精度よく加
工する方法と、この加工方法を用いて作製される光導波
路部品に関する。
て広く用いられる光導波路部品の光導波路を精度よく加
工する方法と、この加工方法を用いて作製される光導波
路部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガラス内部にフェムト秒パルスレーザを
集光照射し、屈折率変化領域を誘起させることで任意形
状の導波路コアを作製する方法が特開平9-311237号公報
に記載されている。この技術を応用したものとして、例
えば、集光点を光ファイバの長手方向に相対移動させな
がらファイバコア内部への集光照射を繰り返し、グレー
ティング付き光ファイバを作製する方法が特開2000-155
225号公報に記載されている。
集光照射し、屈折率変化領域を誘起させることで任意形
状の導波路コアを作製する方法が特開平9-311237号公報
に記載されている。この技術を応用したものとして、例
えば、集光点を光ファイバの長手方向に相対移動させな
がらファイバコア内部への集光照射を繰り返し、グレー
ティング付き光ファイバを作製する方法が特開2000-155
225号公報に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来、ファイバ型グレ
ーティングは、一例としてゲルマニウムを添加した石英
ガラス製の光ファイバに紫外線を照射した時に生じる屈
折率変化を利用して作製されている。この方法では、紫
外線を照射した部位において、コア全体に、ほぼ均一に
屈折率変化が起きる。これに対し、特開2000-155225号
公報による方法では、光が十分な閾値パワー密度を実現
しないと現象が起こらないため、レーザの集光点付近で
しか屈折率変化が起きない。使用する対物レンズの特性
にも依存するが、集光点でのビーム径はおよそ２〜３μ
ｍである。このことから、特開2000-155225号公報に開
示された方法を用いて光ファイバグレーティングを作製
する場合、偏波特性、特に損失の偏波依存性を良好にす
るためには、ファイバコア中心部に精度よく屈折率変化
を起こすことが必要となる。また、上記の問題は光ファ
イバに限定されず、基板型光導波路のコア中心に屈折率
変化領域を作製する際にも問題となる。本発明は、この
ような事情を考慮してなされたもので、光導波路を精度
良く加工することが可能な光導波路の加工方法を提供す
ることを目的とする。
ーティングは、一例としてゲルマニウムを添加した石英
ガラス製の光ファイバに紫外線を照射した時に生じる屈
折率変化を利用して作製されている。この方法では、紫
外線を照射した部位において、コア全体に、ほぼ均一に
屈折率変化が起きる。これに対し、特開2000-155225号
公報による方法では、光が十分な閾値パワー密度を実現
しないと現象が起こらないため、レーザの集光点付近で
しか屈折率変化が起きない。使用する対物レンズの特性
にも依存するが、集光点でのビーム径はおよそ２〜３μ
ｍである。このことから、特開2000-155225号公報に開
示された方法を用いて光ファイバグレーティングを作製
する場合、偏波特性、特に損失の偏波依存性を良好にす
るためには、ファイバコア中心部に精度よく屈折率変化
を起こすことが必要となる。また、上記の問題は光ファ
イバに限定されず、基板型光導波路のコア中心に屈折率
変化領域を作製する際にも問題となる。本発明は、この
ような事情を考慮してなされたもので、光導波路を精度
良く加工することが可能な光導波路の加工方法を提供す
ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、請求項１記載の発明は、光を導波するコアを有す
る透明体内部にフェムト秒パルスレーザを集光照射し
て、前記コアに屈折率変化領域を形成する光導波路の加
工方法において、前記フェムト秒パルスレーザの集光照
射によって前記透明体内部に発生する発光をモニタし
て、該発光が前記コア内部の伝搬方向に最大の光量で導
波されるようにして集光照射位置を定め、この位置にお
いて前記フェムト秒パルスレーザを集光照射して屈折率
変化領域を形成することを特徴とする光導波路の加工方
法である。これにより、光ファイバの保持位置や高さが
ずれても発光状態を指標としてフェムト秒パルスレーザ
を集光照射するため、短時間で最適な照射位置を探すこ
とができ、加工時間を短縮することが可能な光導波路の
加工方法を実現することができる。また、コア中心に屈
折率変化領域を形成することができるため、対称性よく
加工を行うことができる。また、アブレーションによる
位置決めとは異なり、初めから光導波路内部を狙って集
光照射することができるため、光導波路表面にアブレー
ション跡が残らず、アブレーション跡が原因となって発
生するクラックによって、光導波路が破断することを防
止することができる。
めに、請求項１記載の発明は、光を導波するコアを有す
る透明体内部にフェムト秒パルスレーザを集光照射し
て、前記コアに屈折率変化領域を形成する光導波路の加
工方法において、前記フェムト秒パルスレーザの集光照
射によって前記透明体内部に発生する発光をモニタし
て、該発光が前記コア内部の伝搬方向に最大の光量で導
波されるようにして集光照射位置を定め、この位置にお
いて前記フェムト秒パルスレーザを集光照射して屈折率
変化領域を形成することを特徴とする光導波路の加工方
法である。これにより、光ファイバの保持位置や高さが
ずれても発光状態を指標としてフェムト秒パルスレーザ
を集光照射するため、短時間で最適な照射位置を探すこ
とができ、加工時間を短縮することが可能な光導波路の
加工方法を実現することができる。また、コア中心に屈
折率変化領域を形成することができるため、対称性よく
加工を行うことができる。また、アブレーションによる
位置決めとは異なり、初めから光導波路内部を狙って集
光照射することができるため、光導波路表面にアブレー
ション跡が残らず、アブレーション跡が原因となって発
生するクラックによって、光導波路が破断することを防
止することができる。
【０００５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の光
導波路の加工方法において、前記発光中に含まれる可視
光の光量をカメラによりモニタし、該可視光が前記コア
内部の伝搬方向に一筋状に最大の輝度で導波されるよう
にして集光照射位置を定め、この位置においてフェムト
秒パルスレーザを集光照射して屈折率変化領域を形成す
ることを特徴とする。請求項３記載の発明は、請求項１
記載の光導波路の加工方法において、前記コアの一端を
受光器に接続して前記発光の光量を前記受光器によりモ
ニタし、前記発光のうち前記コアの内部を導波される光
量が最大となるようにして集光照射位置を定め、この位
置において前記フェムト秒パルスレーザを集光照射して
屈折率変化領域を形成することを特徴とする。これによ
り、さらに精密な照射位置の微調整が可能になり、歩留
まりを向上させることが可能な光導波路の加工方法を実
現することができる。
導波路の加工方法において、前記発光中に含まれる可視
光の光量をカメラによりモニタし、該可視光が前記コア
内部の伝搬方向に一筋状に最大の輝度で導波されるよう
にして集光照射位置を定め、この位置においてフェムト
秒パルスレーザを集光照射して屈折率変化領域を形成す
ることを特徴とする。請求項３記載の発明は、請求項１
記載の光導波路の加工方法において、前記コアの一端を
受光器に接続して前記発光の光量を前記受光器によりモ
ニタし、前記発光のうち前記コアの内部を導波される光
量が最大となるようにして集光照射位置を定め、この位
置において前記フェムト秒パルスレーザを集光照射して
屈折率変化領域を形成することを特徴とする。これによ
り、さらに精密な照射位置の微調整が可能になり、歩留
まりを向上させることが可能な光導波路の加工方法を実
現することができる。
【０００６】請求項４記載の発明は、請求項１から３ま
でのいずれかに記載の光導波路の加工方法において、前
記フェムト秒パルスレーザの集光点を前記コアの中心に
沿って長手方向に連続的、あるいは間隙的に移動させて
屈折率変化領域を形成することを特徴とする。請求項５
記載の発明は、請求項１から４までのいずれかに記載の
光導波路の加工方法により加工された光導波路を有する
透明体からなることを特徴とする光導波路部品である。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の光導波路部品に
おいて、前記光導波路を有する透明体が石英光ファイバ
であることを特徴とする。請求項７記載の発明は、請求
項５記載の光導波路部品において、前記光導波路が石英
系基板型光導波路であることを特徴とする。
でのいずれかに記載の光導波路の加工方法において、前
記フェムト秒パルスレーザの集光点を前記コアの中心に
沿って長手方向に連続的、あるいは間隙的に移動させて
屈折率変化領域を形成することを特徴とする。請求項５
記載の発明は、請求項１から４までのいずれかに記載の
光導波路の加工方法により加工された光導波路を有する
透明体からなることを特徴とする光導波路部品である。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の光導波路部品に
おいて、前記光導波路を有する透明体が石英光ファイバ
であることを特徴とする。請求項７記載の発明は、請求
項５記載の光導波路部品において、前記光導波路が石英
系基板型光導波路であることを特徴とする。
【０００７】請求項８記載の発明は、請求項１から３ま
でのいずれかに記載の光導波路の加工方法を用いて、フ
ェムト秒パルスレーザの集光点をコア中心に沿って光フ
ァイバの長手方向に間隙的に移動させて集光照射させる
ことにより、周期的な屈折率変化領域が形成されたこと
を特徴とする光ファイバグレーティングである。請求項
９記載の発明は、請求項１から３までのいずれかに記載
の光導波路の加工方法を用いて、前記フェムト秒パルス
レーザの集光点をコア中心に沿って光ファイバの長手方
向に連続的に移動させ、前記集光点の移動に同期した一
定の周期で前記フェムト秒パルスレーザの遮断を繰り返
して集光照射することにより、周期的な屈折率変化領域
が形成されたことを特徴とする光ファイバグレーティン
グである。
でのいずれかに記載の光導波路の加工方法を用いて、フ
ェムト秒パルスレーザの集光点をコア中心に沿って光フ
ァイバの長手方向に間隙的に移動させて集光照射させる
ことにより、周期的な屈折率変化領域が形成されたこと
を特徴とする光ファイバグレーティングである。請求項
９記載の発明は、請求項１から３までのいずれかに記載
の光導波路の加工方法を用いて、前記フェムト秒パルス
レーザの集光点をコア中心に沿って光ファイバの長手方
向に連続的に移動させ、前記集光点の移動に同期した一
定の周期で前記フェムト秒パルスレーザの遮断を繰り返
して集光照射することにより、周期的な屈折率変化領域
が形成されたことを特徴とする光ファイバグレーティン
グである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の光導波路の加工方法は、光を導波するコアを有
する透明体内部にフェムト秒パルスレーザを集光照射す
る際に集光点付近で発生する発光をモニタして、当該発
光がコア内部の伝搬方向に最大の光量で導波されるよう
にして集光照射位置を定め、この位置においてフェムト
秒パルスレーザを集光照射して屈折率変化領域を形成す
るものである。図１は、この光導波路の加工方法におい
て用いられる装置の一例を示す。図１中、符号１はフェ
ムト秒パルスレーザの光源であり、符号２は光源１から
送られたレーザ光である。レーザ光２は、ビームスプリ
ッタ３で反射されて対物レンズ４に照射される。対物レ
ンズ４は、レーザ光２を集光するためのもので、対物レ
ンズ４によって集光されたレーザ光２は、加工対象物の
一例である石英光ファイバに集光照射される。
本発明の光導波路の加工方法は、光を導波するコアを有
する透明体内部にフェムト秒パルスレーザを集光照射す
る際に集光点付近で発生する発光をモニタして、当該発
光がコア内部の伝搬方向に最大の光量で導波されるよう
にして集光照射位置を定め、この位置においてフェムト
秒パルスレーザを集光照射して屈折率変化領域を形成す
るものである。図１は、この光導波路の加工方法におい
て用いられる装置の一例を示す。図１中、符号１はフェ
ムト秒パルスレーザの光源であり、符号２は光源１から
送られたレーザ光である。レーザ光２は、ビームスプリ
ッタ３で反射されて対物レンズ４に照射される。対物レ
ンズ４は、レーザ光２を集光するためのもので、対物レ
ンズ４によって集光されたレーザ光２は、加工対象物の
一例である石英光ファイバに集光照射される。
【０００９】符号５は光ファイバを被覆する被覆層であ
り、この被覆層５が除去された光ファイバのクラッド６
を透過してコア７に集光点８がくるようにしてレーザ光
２を集光照射する。符号９は、フェムト秒パルスレーザ
を集光照射する際に集光点付近で発生する発光中に含ま
れる可視光をモニタするためのＣＣＤカメラである。図
１中、光ファイバを固定した平面内において、光ファイ
バの伝搬軸方向をＹ軸、これに垂直な方向をＸ軸とし、
これら両軸に垂直な高さ方向をＺ軸とする。この例で
は、集光照射により発生する発光中に含まれる可視光の
光量をカメラによりモニタし、この可視光がコア内部の
伝搬方向に一筋状に最大の輝度で導波される位置におい
てフェムト秒パルスレーザを集光照射して屈折率変化領
域を形成する。
り、この被覆層５が除去された光ファイバのクラッド６
を透過してコア７に集光点８がくるようにしてレーザ光
２を集光照射する。符号９は、フェムト秒パルスレーザ
を集光照射する際に集光点付近で発生する発光中に含ま
れる可視光をモニタするためのＣＣＤカメラである。図
１中、光ファイバを固定した平面内において、光ファイ
バの伝搬軸方向をＹ軸、これに垂直な方向をＸ軸とし、
これら両軸に垂直な高さ方向をＺ軸とする。この例で
は、集光照射により発生する発光中に含まれる可視光の
光量をカメラによりモニタし、この可視光がコア内部の
伝搬方向に一筋状に最大の輝度で導波される位置におい
てフェムト秒パルスレーザを集光照射して屈折率変化領
域を形成する。
【００１０】フェムト秒パルスレーザを集光照射する際
に発生する発光をモニタする方法としては、この例の他
にも、コアの一端を受光器、例えば光パワーメータに接
続して該発光のうちコアの内部を導波される光量を受光
器によりモニタしてもよく、この場合には、受光量が最
大となる位置においてフェムト秒パルスレーザを集光照
射して屈折率変化領域を形成する。上記の光導波路の加
工方法を用いて、フェムト秒パルスレーザの集光点をコ
ア中心に沿ってファイバの長手方向に間隙的に移動させ
て集光照射させることにより、周期的な屈折率変化領域
を形成して光ファイバグレーティングを形成することが
できる。集光点を移動させるには、ステージの１軸が光
ファイバの長手方向に平行になるように光ファイバを３
軸ステージ上に保持し、そのステージを移動させること
で実現する。また、対物レンズをｆθレンズ等に変更し
て、ガルバノミラー等を用いてフェムト秒パルスレーザ
の集光点自体を直接移動させてもよい。
に発生する発光をモニタする方法としては、この例の他
にも、コアの一端を受光器、例えば光パワーメータに接
続して該発光のうちコアの内部を導波される光量を受光
器によりモニタしてもよく、この場合には、受光量が最
大となる位置においてフェムト秒パルスレーザを集光照
射して屈折率変化領域を形成する。上記の光導波路の加
工方法を用いて、フェムト秒パルスレーザの集光点をコ
ア中心に沿ってファイバの長手方向に間隙的に移動させ
て集光照射させることにより、周期的な屈折率変化領域
を形成して光ファイバグレーティングを形成することが
できる。集光点を移動させるには、ステージの１軸が光
ファイバの長手方向に平行になるように光ファイバを３
軸ステージ上に保持し、そのステージを移動させること
で実現する。また、対物レンズをｆθレンズ等に変更し
て、ガルバノミラー等を用いてフェムト秒パルスレーザ
の集光点自体を直接移動させてもよい。
【００１１】また、フェムト秒パルスレーザの集光点を
コア中心に沿ってファイバの長手方向、すなわち図１に
おいてはＹ軸方向に連続的に移動させ、集光点の移動に
同期した一定の周期でフェムト秒パルスレーザの遮断を
繰り返して集光照射することにより、周期的な屈折率変
化領域を形成して光ファイバグレーティングを形成する
ことができる。集光点を移動させるには、ステージの１
軸が光ファイバの長手方向に平行になるように光ファイ
バを３軸ステージ上に保持し、そのステージを移動させ
ることで実現する。また、対物レンズをｆθレンズ等に
変更して、ガルバノミラー等を用いてフェムト秒パルス
レーザの集光点自体を直接移動させてもよい。以上は、
光ファイバにレーザ光を集光照射して光導波路を加工す
る方法について説明したが、光導波路が石英系基板型光
導波路である場合には、この加工方法によって基板型光
導波路部品を形成することができる。
コア中心に沿ってファイバの長手方向、すなわち図１に
おいてはＹ軸方向に連続的に移動させ、集光点の移動に
同期した一定の周期でフェムト秒パルスレーザの遮断を
繰り返して集光照射することにより、周期的な屈折率変
化領域を形成して光ファイバグレーティングを形成する
ことができる。集光点を移動させるには、ステージの１
軸が光ファイバの長手方向に平行になるように光ファイ
バを３軸ステージ上に保持し、そのステージを移動させ
ることで実現する。また、対物レンズをｆθレンズ等に
変更して、ガルバノミラー等を用いてフェムト秒パルス
レーザの集光点自体を直接移動させてもよい。以上は、
光ファイバにレーザ光を集光照射して光導波路を加工す
る方法について説明したが、光導波路が石英系基板型光
導波路である場合には、この加工方法によって基板型光
導波路部品を形成することができる。
【００１２】この例の光導波路の加工方法によると、発
光中に含まれる可視光の光量をカメラによりモニタし、
この可視光がコア内部の伝搬方向に一筋状に最大の輝度
で導波されるようにして集光照射位置を定め、この位置
においてフェムト秒パルスレーザを集光照射して屈折率
変化領域を形成することにより、光ファイバの保持位置
や高さがずれても発光状態を指標としてフェムト秒パル
スレーザを集光照射するため、短時間で最適な照射位置
を探すことができ、加工時間を短縮することが可能な光
導波路の加工方法を実現することができる。また、コア
中心に屈折率変化領域を形成することができるため、対
称性よく加工を行うことができる。また、アブレーショ
ンによる位置決めとは異なり、初めから光ファイバ内部
を狙って集光照射することができるため、光ファイバ表
面にアブレーション跡が残らず、アブレーション跡が原
因となって発生するクラックによって、光ファイバが破
断することを防止することができる。
光中に含まれる可視光の光量をカメラによりモニタし、
この可視光がコア内部の伝搬方向に一筋状に最大の輝度
で導波されるようにして集光照射位置を定め、この位置
においてフェムト秒パルスレーザを集光照射して屈折率
変化領域を形成することにより、光ファイバの保持位置
や高さがずれても発光状態を指標としてフェムト秒パル
スレーザを集光照射するため、短時間で最適な照射位置
を探すことができ、加工時間を短縮することが可能な光
導波路の加工方法を実現することができる。また、コア
中心に屈折率変化領域を形成することができるため、対
称性よく加工を行うことができる。また、アブレーショ
ンによる位置決めとは異なり、初めから光ファイバ内部
を狙って集光照射することができるため、光ファイバ表
面にアブレーション跡が残らず、アブレーション跡が原
因となって発生するクラックによって、光ファイバが破
断することを防止することができる。
【００１３】また、コアの一端を受光器に接続して発生
した発光のうちコアの内部を導波される光の光量を受光
器によりモニタし、その受光量が最大となるようにして
集光照射位置を定め、この位置においてフェムト秒パル
スレーザを集光照射して屈折率変化領域を形成すること
により、さらに精密な照射位置の微調整が可能になり、
歩留まりを向上させることが可能な光導波路の加工方法
を実現することができる。また、上記の光導波路の加工
方法を用いて光導波路部品を作製することにより、精度
良く加工された光導波路を有する光導波路部品を作製す
ることができる。また、上記の光導波路の加工方法を用
いて光ファイバグレーティングを作製することにより、
損失特性が良好な光ファイバグレーティングを作製する
ことができる。
した発光のうちコアの内部を導波される光の光量を受光
器によりモニタし、その受光量が最大となるようにして
集光照射位置を定め、この位置においてフェムト秒パル
スレーザを集光照射して屈折率変化領域を形成すること
により、さらに精密な照射位置の微調整が可能になり、
歩留まりを向上させることが可能な光導波路の加工方法
を実現することができる。また、上記の光導波路の加工
方法を用いて光導波路部品を作製することにより、精度
良く加工された光導波路を有する光導波路部品を作製す
ることができる。また、上記の光導波路の加工方法を用
いて光ファイバグレーティングを作製することにより、
損失特性が良好な光ファイバグレーティングを作製する
ことができる。
【００１４】以下、具体例を示す。
(実施例１)図１に示す装置を用いて、石英光ファイバコ
アの加工を行った。石英光ファイバとしては、クラッド
径１２５μｍ、比屈折率差０．３％の１．３μｍ帯用単
一モード光ファイバを使用した。図１に、光ファイバ側
面からレーザ光を集光照射したときの様子を示す。光フ
ァイバは、被覆を除去した後、洗浄してクラッド６を剥
き出しにして固定した。この光ファイバの側面からビー
ムスプリッタ３で落射したレーザ光２を対物レンズ４で
集光してコア７に集光照射した。使用した対物レンズ４
の倍率は50倍、開口数は0.50である。また、光源１とし
て中心波長800nm、パルス幅180fs、繰り返し周期200kHz
のチタンサファイアレーザを用いた。集光点付近で発生
する発光中に含まれる可視光を観測するため、ビームス
プリッタ３の上方にはＣＣＤカメラ９を設置した。
アの加工を行った。石英光ファイバとしては、クラッド
径１２５μｍ、比屈折率差０．３％の１．３μｍ帯用単
一モード光ファイバを使用した。図１に、光ファイバ側
面からレーザ光を集光照射したときの様子を示す。光フ
ァイバは、被覆を除去した後、洗浄してクラッド６を剥
き出しにして固定した。この光ファイバの側面からビー
ムスプリッタ３で落射したレーザ光２を対物レンズ４で
集光してコア７に集光照射した。使用した対物レンズ４
の倍率は50倍、開口数は0.50である。また、光源１とし
て中心波長800nm、パルス幅180fs、繰り返し周期200kHz
のチタンサファイアレーザを用いた。集光点付近で発生
する発光中に含まれる可視光を観測するため、ビームス
プリッタ３の上方にはＣＣＤカメラ９を設置した。
【００１５】図１の状態で光ファイバをＺ軸方向に移動
させて集光深さを変化させると、この深さに応じて光フ
ァイバから発せられる発光中に含まれる可視光の発光状
態が変化した。レーザ光の集光照射の一例を図２に示
す。図２中、対物レンズ４によって集光されたレーザ光
２は、光ファイバに集光照射される。符号６はクラッド
であり、符号７はコアである。図２に示すように、光フ
ァイバのクラッド６の表面から深さ50〜70μｍ程度の位
置に集光した場合、図３のようにＸ軸方向に幅約3μ
ｍ、Ｙ軸方向に約50μｍの可視光１０が筋状に発光する
ことが観測された。これは、発生した可視光１０の一部
がコア内部を導波されるためであると考えられる。
させて集光深さを変化させると、この深さに応じて光フ
ァイバから発せられる発光中に含まれる可視光の発光状
態が変化した。レーザ光の集光照射の一例を図２に示
す。図２中、対物レンズ４によって集光されたレーザ光
２は、光ファイバに集光照射される。符号６はクラッド
であり、符号７はコアである。図２に示すように、光フ
ァイバのクラッド６の表面から深さ50〜70μｍ程度の位
置に集光した場合、図３のようにＸ軸方向に幅約3μ
ｍ、Ｙ軸方向に約50μｍの可視光１０が筋状に発光する
ことが観測された。これは、発生した可視光１０の一部
がコア内部を導波されるためであると考えられる。
【００１６】図３の状態において、可視光１０が最も明
るく、かつ、Ｘ軸方向の幅が最小となり、Ｙ軸方向の長
さが最大となるように、光ファイバ位置をＺ軸方向に微
調整した。具体的には、光ファイバをＸ、Ｙ、Ｚの３軸
方向に移動可能な可動ステージ上に設置し、Ｚ軸方向の
ステージを0.5μｍ刻みで移動させ、上記の条件を満た
す位置を探した。この状態でレーザ光２を10秒間照射し
た後、光ファイバ断面を顕微鏡で観察した。その結果、
コア７の中心、すなわち光ファイバのクラッド６の表面
から62〜63μｍの位置に、約３μｍの屈折率変化領域が
形成されたことを確認した。本実施例では、Ｚ軸方向、
すなわち深さ方向の集光位置にのみ留意して集光照射を
行い、Ｘ軸方向の集光位置は次のような方法で決定し
た。すなわち、図１中のCCDカメラ９で光ファイバを観
察し、光ファイバのクラッド６の表面から約40μｍの位
置付近にピントを合わせると、コアと思われる領域が白
くくっきりと浮き上がった。そこでこの領域のほぼ中心
に集光位置がくるようＸ軸方向の位置を移動させた。
るく、かつ、Ｘ軸方向の幅が最小となり、Ｙ軸方向の長
さが最大となるように、光ファイバ位置をＺ軸方向に微
調整した。具体的には、光ファイバをＸ、Ｙ、Ｚの３軸
方向に移動可能な可動ステージ上に設置し、Ｚ軸方向の
ステージを0.5μｍ刻みで移動させ、上記の条件を満た
す位置を探した。この状態でレーザ光２を10秒間照射し
た後、光ファイバ断面を顕微鏡で観察した。その結果、
コア７の中心、すなわち光ファイバのクラッド６の表面
から62〜63μｍの位置に、約３μｍの屈折率変化領域が
形成されたことを確認した。本実施例では、Ｚ軸方向、
すなわち深さ方向の集光位置にのみ留意して集光照射を
行い、Ｘ軸方向の集光位置は次のような方法で決定し
た。すなわち、図１中のCCDカメラ９で光ファイバを観
察し、光ファイバのクラッド６の表面から約40μｍの位
置付近にピントを合わせると、コアと思われる領域が白
くくっきりと浮き上がった。そこでこの領域のほぼ中心
に集光位置がくるようＸ軸方向の位置を移動させた。
【００１７】(実施例２)実施例１では、Ｘ軸方向の移動
量を目分量で決定しているため、Ｘ軸方向の加工位置が
コア中心から５μｍ程度ばらついた。そこで集光精度を
上げるため、実施例２では、Ｘ方向の位置決めにも可視
光の発光状態を指標にして加工を行った。Ｘ軸方向の光
ファイバ位置を、集光点がほぼ真中にあると思われる位
置付近で微調整すると、図４に示すように、可視光の発
光状態が変化した。具体的には、図４（ｂ）のように、
可視光１０が一筋状に見える位置からＸ軸方向に集光点
を−１μm移動すると、図４（ａ）のように可視光１０
が２筋に分かれて観測された。これに対し、Ｘ軸方向に
集光点を＋１μm動かすと、図４（ｃ）のように、図４
（ａ）の場合とは反対側に２つ目の可視光１０の筋が観
測された。このうち図４（ｂ）のように可視光１０が１
筋状に見える位置に光ファイバのＸ軸方向を固定し、10
秒間集光照射した後、実施例１の場合と同様に光ファイ
バの断面を観察したところ、Ｘ軸方向のコア中心からの
ばらつきは１μm以内に収まった。このことから、Ｘ軸
方向の集光点の位置調整についても、可視光の発光状態
を指標とすることが有効であることが確認された。
量を目分量で決定しているため、Ｘ軸方向の加工位置が
コア中心から５μｍ程度ばらついた。そこで集光精度を
上げるため、実施例２では、Ｘ方向の位置決めにも可視
光の発光状態を指標にして加工を行った。Ｘ軸方向の光
ファイバ位置を、集光点がほぼ真中にあると思われる位
置付近で微調整すると、図４に示すように、可視光の発
光状態が変化した。具体的には、図４（ｂ）のように、
可視光１０が一筋状に見える位置からＸ軸方向に集光点
を−１μm移動すると、図４（ａ）のように可視光１０
が２筋に分かれて観測された。これに対し、Ｘ軸方向に
集光点を＋１μm動かすと、図４（ｃ）のように、図４
（ａ）の場合とは反対側に２つ目の可視光１０の筋が観
測された。このうち図４（ｂ）のように可視光１０が１
筋状に見える位置に光ファイバのＸ軸方向を固定し、10
秒間集光照射した後、実施例１の場合と同様に光ファイ
バの断面を観察したところ、Ｘ軸方向のコア中心からの
ばらつきは１μm以内に収まった。このことから、Ｘ軸
方向の集光点の位置調整についても、可視光の発光状態
を指標とすることが有効であることが確認された。
【００１８】(実施例３)実施例１、及び実施例２の方法
で集光位置を決定したのち、Y軸方向に集光位置を移動
させ、周期的に照射を繰り返すことによって長周期ファ
イバグレーティングを作製した。具体的には、光ファイ
バを図１のY軸方向に30μm/sの一定速度で移動させ、そ
の動きに同期して、レーザ光の光路中に挿入したシャッ
タを開閉させた。これによりグレーティング周期1000μ
m、グレーティング段数２０段のグレーティングを書き
込んだ。また、挿入損失の波長依存性は、光ファイバの
一端を広帯域光源に接続し、もう一端をスペクトルアナ
ライザに接続することで、リアルタイムで観測を行っ
た。図５に、このようにして作製された長周期光ファイ
バグレーティングの透過度の波長依存性を示す。波長１
５１５ｎｍ付近と波長１５４５ｎｍ付近を中心に２つの
損失ピークがあり、ピーク波長で最大10dB程度の透過損
失の差が得られた。
で集光位置を決定したのち、Y軸方向に集光位置を移動
させ、周期的に照射を繰り返すことによって長周期ファ
イバグレーティングを作製した。具体的には、光ファイ
バを図１のY軸方向に30μm/sの一定速度で移動させ、そ
の動きに同期して、レーザ光の光路中に挿入したシャッ
タを開閉させた。これによりグレーティング周期1000μ
m、グレーティング段数２０段のグレーティングを書き
込んだ。また、挿入損失の波長依存性は、光ファイバの
一端を広帯域光源に接続し、もう一端をスペクトルアナ
ライザに接続することで、リアルタイムで観測を行っ
た。図５に、このようにして作製された長周期光ファイ
バグレーティングの透過度の波長依存性を示す。波長１
５１５ｎｍ付近と波長１５４５ｎｍ付近を中心に２つの
損失ピークがあり、ピーク波長で最大10dB程度の透過損
失の差が得られた。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
フェムト秒パルスレーザの集光照射によって透明体内部
に発生する発光をモニタして、該発光が前記コア内部の
伝搬方向に最大の光量で導波されるようにして集光照射
位置を定め、この位置においてフェムト秒パルスレーザ
を集光照射して屈折率変化領域を形成することにより、
光導波路の保持位置や高さがずれても発光状態を指標と
してフェムト秒パルスレーザを集光照射するため、短時
間で最適な照射位置を探すことができ、加工時間を短縮
することが可能な光導波路の加工方法を実現することが
できる。また、コア中心に屈折率変化領域を形成するこ
とができるため、対称性よく加工を行うことができる。
また、アブレーションによる位置決めとは異なり、初め
から光導波路内部を狙って集光照射することができるた
め、光導波路表面にアブレーション跡が残らず、アブレ
ーション跡が原因となって発生するクラックによって、
光導波路が破断することを防止することができる。
フェムト秒パルスレーザの集光照射によって透明体内部
に発生する発光をモニタして、該発光が前記コア内部の
伝搬方向に最大の光量で導波されるようにして集光照射
位置を定め、この位置においてフェムト秒パルスレーザ
を集光照射して屈折率変化領域を形成することにより、
光導波路の保持位置や高さがずれても発光状態を指標と
してフェムト秒パルスレーザを集光照射するため、短時
間で最適な照射位置を探すことができ、加工時間を短縮
することが可能な光導波路の加工方法を実現することが
できる。また、コア中心に屈折率変化領域を形成するこ
とができるため、対称性よく加工を行うことができる。
また、アブレーションによる位置決めとは異なり、初め
から光導波路内部を狙って集光照射することができるた
め、光導波路表面にアブレーション跡が残らず、アブレ
ーション跡が原因となって発生するクラックによって、
光導波路が破断することを防止することができる。
【００２０】また、コアの一端を受光器に接続して発光
の光量を受光器によりモニタし、コアの内部を導波され
る光量が最大となるようにして集光照射位置を定め、こ
の位置においてフェムト秒パルスレーザを集光照射して
屈折率変化領域を形成することにより、さらに精密な照
射位置の微調整が可能になり、歩留まりを向上させるこ
とが可能な光導波路の加工方法を実現することができ
る。また、上記の光導波路の加工方法を用いて光導波路
部品を作製することにより、精度良く加工された光導波
路を有する光導波路部品を作製することができる。ま
た、上記の光導波路の加工方法を用いて、フェムト秒パ
ルスレーザの集光点をコア中心に沿ってファイバの長手
方向に間隙的に移動させて集光照射させ、または、フェ
ムト秒パルスレーザの集光点をコア中心に沿ってファイ
バの長手方向に連続的に移動させ、集光点の移動に同期
した一定の周期でフェムト秒パルスレーザの遮断を繰り
返して集光照射することにより、周期的な屈折率変化領
域を形成して損失特性が良好な光ファイバグレーティン
グを形成することができる。
の光量を受光器によりモニタし、コアの内部を導波され
る光量が最大となるようにして集光照射位置を定め、こ
の位置においてフェムト秒パルスレーザを集光照射して
屈折率変化領域を形成することにより、さらに精密な照
射位置の微調整が可能になり、歩留まりを向上させるこ
とが可能な光導波路の加工方法を実現することができ
る。また、上記の光導波路の加工方法を用いて光導波路
部品を作製することにより、精度良く加工された光導波
路を有する光導波路部品を作製することができる。ま
た、上記の光導波路の加工方法を用いて、フェムト秒パ
ルスレーザの集光点をコア中心に沿ってファイバの長手
方向に間隙的に移動させて集光照射させ、または、フェ
ムト秒パルスレーザの集光点をコア中心に沿ってファイ
バの長手方向に連続的に移動させ、集光点の移動に同期
した一定の周期でフェムト秒パルスレーザの遮断を繰り
返して集光照射することにより、周期的な屈折率変化領
域を形成して損失特性が良好な光ファイバグレーティン
グを形成することができる。
【図１】本発明の光導波路の加工方法において用いられ
る装置の一例を示す図である。
る装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の光導波路の加工方法の一例を示す図で
ある。
ある。
【図３】本発明の光導波路の加工方法において発生する
発光中に含まれる可視光の発光状態の一例を示す図であ
る。
発光中に含まれる可視光の発光状態の一例を示す図であ
る。
【図４】本発明の光導波路の加工方法において発生する
発光中に含まれる可視光の発光状態の他の例を示す図で
ある。
発光中に含まれる可視光の発光状態の他の例を示す図で
ある。
【図５】本発明の光導波路の加工方法を用いて作製され
た光ファイバグレーティングの損失特性を示す図であ
る。
た光ファイバグレーティングの損失特性を示す図であ
る。
１…光源、２…レーザ光、３…ビームスプリッタ、４…
対物レンズ、５…被覆層、６…クラッド、７…コア、８
…集光点、９…ＣＣＤカメラ、１０…可視光。
対物レンズ、５…被覆層、６…クラッド、７…コア、８
…集光点、９…ＣＣＤカメラ、１０…可視光。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 福田 武司
千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ
クラ佐倉事業所内
(72)発明者 石井 裕
千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ
クラ佐倉事業所内
(72)発明者 佐久間 健
千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ
クラ佐倉事業所内
(72)発明者 細谷 英行
千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ
クラ佐倉事業所内
Ｆターム(参考） 2H050 AB04Z AC09 AC82
Claims (9)
- 【請求項１】 光を導波するコアを有する透明体内部に
フェムト秒パルスレーザを集光照射して、前記コアに屈
折率変化領域を形成する光導波路の加工方法において、 前記フェムト秒パルスレーザの集光照射によって前記透
明体内部に発生する発光をモニタして、該発光が前記コ
ア内部の伝搬方向に最大の光量で導波されるようにして
集光照射位置を定め、この位置において前記フェムト秒
パルスレーザを集光照射して屈折率変化領域を形成する
ことを特徴とする光導波路の加工方法。 - 【請求項２】 前記発光中に含まれる可視光の光量をカ
メラによりモニタし、当該可視光が前記コア内部の伝搬
方向に一筋状に最大の輝度で導波されるようにして集光
照射位置を定め、この位置においてフェムト秒パルスレ
ーザを集光照射して屈折率変化領域を形成することを特
徴とする請求項１記載の光導波路の加工方法。 - 【請求項３】 前記コアの一端を受光器に接続して前記
発光の光量を前記受光器によりモニタし、前記発光のう
ち前記コアの内部を導波される光量が最大となるように
して集光照射位置を定め、この位置において前記フェム
ト秒パルスレーザを集光照射して屈折率変化領域を形成
することを特徴とする請求項１記載の光導波路の加工方
法。 - 【請求項４】 前記フェムト秒パルスレーザの集光点を
前記コアの中心に沿って長手方向に連続的、あるいは間
隙的に移動させて屈折率変化領域を形成することを特徴
とする請求項１から３までのいずれかに記載の光導波路
の加工方法。 - 【請求項５】 請求項１から４までのいずれかに記載の
光導波路の加工方法により加工された光導波路を有する
透明体からなることを特徴とする光導波路部品。 - 【請求項６】 前記光導波路を有する透明体が石英光フ
ァイバであることを特徴とする請求項５記載の光導波路
部品。 - 【請求項７】 前記光導波路が石英系基板型光導波路で
あることを特徴とする請求項５記載の光導波路部品。 - 【請求項８】 請求項１から３までのいずれかに記載の
光導波路の加工方法を用いて、フェムト秒パルスレーザ
の集光点をコア中心に沿って光ファイバの長手方向に間
隙的に移動させて集光照射させることにより、周期的な
屈折率変化領域が形成されたことを特徴とする光ファイ
バグレーティング。 - 【請求項９】 請求項１から３までのいずれかに記載の
光導波路の加工方法を用いて、前記フェムト秒パルスレ
ーザの集光点をコア中心に沿って光ファイバの長手方向
に連続的に移動させ、前記集光点の移動に同期した一定
の周期で前記フェムト秒パルスレーザの遮断を繰り返し
て集光照射することにより、周期的な屈折率変化領域が
形成されたことを特徴とする光ファイバグレーティン
グ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002054455A JP2003255157A (ja) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | 光導波路の加工方法、光導波路部品及び光ファイバグレーティング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002054455A JP2003255157A (ja) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | 光導波路の加工方法、光導波路部品及び光ファイバグレーティング |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003255157A true JP2003255157A (ja) | 2003-09-10 |
Family
ID=28665612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002054455A Pending JP2003255157A (ja) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | 光導波路の加工方法、光導波路部品及び光ファイバグレーティング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003255157A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005292382A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Kazuyuki Hirao | 光学素子及びその製造方法並びに光学装置 |
| KR100792593B1 (ko) | 2005-10-12 | 2008-01-09 | 한국정보통신대학교 산학협력단 | 극초단 펄스 레이저를 이용한 단일 펄스 패턴 형성방법 및시스템 |
| CN107101575A (zh) * | 2017-06-29 | 2017-08-29 | 华中科技大学 | 一种基于纤芯折射率调制线的多模干涉仪及其制备方法 |
| KR20180019170A (ko) * | 2015-06-19 | 2018-02-23 | 크리니컬 레이저떠미아 시스템즈 게엠베하 | 측면으로 방출되는 광 도파관 및 광 도파관에 미세변형부를 삽입하는 방법 |
| CN111409265A (zh) * | 2020-03-27 | 2020-07-14 | 伊诺福科光学技术有限公司 | 用于加工光纤光栅的纤芯自动聚焦方法及系统、存储介质 |
-
2002
- 2002-02-28 JP JP2002054455A patent/JP2003255157A/ja active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005292382A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Kazuyuki Hirao | 光学素子及びその製造方法並びに光学装置 |
| US7515803B2 (en) | 2004-03-31 | 2009-04-07 | Kazuyuki Hirao | Optical element, manufacturing method thereof, and optical device |
| KR100792593B1 (ko) | 2005-10-12 | 2008-01-09 | 한국정보통신대학교 산학협력단 | 극초단 펄스 레이저를 이용한 단일 펄스 패턴 형성방법 및시스템 |
| JP2022173289A (ja) * | 2015-06-19 | 2022-11-18 | クリニカル レイザースエルミア システムズ ゲーエムベーハー | 横方向に放出する光導波路および光導波路にマイクロモディフィケーションを導入する方法 |
| KR102555863B1 (ko) | 2015-06-19 | 2023-07-14 | 크리니컬 레이저떠미아 시스템즈 게엠베하 | 측면으로 방출되는 광 도파관 및 광 도파관에 미세변형부를 삽입하는 방법 |
| JP2018525683A (ja) * | 2015-06-19 | 2018-09-06 | クリニカル レイザースエルミア システムズ ゲーエムベーハーＣｌｉｎｉｃａｌ Ｌａｓｅｒｔｈｅｒｍｉａ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｇｍｂｈ | 横方向に放出する光導波路および光導波路にマイクロモディフィケーションを導入する方法 |
| JP7634888B2 (ja) | 2015-06-19 | 2025-02-25 | クリニカル レイザースエルミア システムズ ゲーエムベーハー | 横方向に放出する光導波路および光導波路にマイクロモディフィケーションを導入する方法 |
| US12085750B2 (en) | 2015-06-19 | 2024-09-10 | Clinical Laserthermia Systems GmbH | Laterally emitting optical waveguide and method for introducing micromodifications into an optical waveguide |
| US11808971B2 (en) | 2015-06-19 | 2023-11-07 | Clinical Laserthermia Systems GmbH | Laterally emitting optical waveguide and method for introducing micromodifications into an optical waveguide |
| US11215750B2 (en) | 2015-06-19 | 2022-01-04 | Clinical Lasethermia Systems Gmbh | Laterally emitting optical waveguide and method for introducing micromodifications into an optical waveguide |
| US11333824B2 (en) | 2015-06-19 | 2022-05-17 | Clinical Laserthermia Systems GmbH | Laterally emitting optical waveguide and method for introducing micromodifications into an optical waveguide |
| JP7173547B2 (ja) | 2015-06-19 | 2022-11-16 | クリニカル レイザースエルミア システムズ ゲーエムベーハー | 横方向に放出する光導波路および光導波路にマイクロモディフィケーションを導入する方法 |
| KR20180019170A (ko) * | 2015-06-19 | 2018-02-23 | 크리니컬 레이저떠미아 시스템즈 게엠베하 | 측면으로 방출되는 광 도파관 및 광 도파관에 미세변형부를 삽입하는 방법 |
| CN107101575A (zh) * | 2017-06-29 | 2017-08-29 | 华中科技大学 | 一种基于纤芯折射率调制线的多模干涉仪及其制备方法 |
| WO2021189700A1 (zh) * | 2020-03-27 | 2021-09-30 | 伊诺福科光学技术有限公司 | 用于加工光纤光栅的纤芯自动聚焦方法及系统、存储介质 |
| CN111409265B (zh) * | 2020-03-27 | 2021-08-20 | 伊诺福科光学技术有限公司 | 用于加工光纤光栅的纤芯自动聚焦方法及系统、存储介质 |
| CN111409265A (zh) * | 2020-03-27 | 2020-07-14 | 伊诺福科光学技术有限公司 | 用于加工光纤光栅的纤芯自动聚焦方法及系统、存储介质 |
| US12275193B2 (en) | 2020-03-27 | 2025-04-15 | Innofocus Photonics Technology Pty Ltd | Fiber core auto-tracing method, system, and storage medium for fabricating fiber grating |
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