[发明专利]光学器件的制造方法

说明书

本发明提供了一种光学器件的制造方法，包括氢注入工序、激光照射工序及焦点移动工序，交替地反复实施激光照射工序和焦点移动工序，或者并行实施激光照射工序和焦点移动工序。在氢注入工序中，在包含B₂O₃并且GeO₂的含量以氧化物基准的质量分数计小于10％的玻璃构件中注入氢。在激光照射工序中，对注入了氢的玻璃构件的内部聚光照射具有10kHz以上的重复频率的飞秒激光，使玻璃构件产生基于光诱导的折射率变化。在焦点移动工序中，使飞秒激光的焦点位置对玻璃构件相对地移动。

技术领域

本公开涉及光学器件的制造方法。本申请基于2018年6月12日申请的日本专利申请第2018-111779号要求优先权，引用上述日本申请所记载的全部内容。

背景技术

在光网络通信等技术领域中，伴随着云服务的扩展，正在迅速推进数据中心的大规模化、通信数据的大容量化。作为其中的一个例子，正在研究例如利用硅光子学的光IC化、作为高密度光布线的多芯光纤(Multi-Core optical Fiber：以下称为“MCF”)的应用。由于MCF是能够通过空分复用方式来规避高功率的光入射至光纤产生的光纤熔合(FiberFuse)现象导致的适用限制，所以MCF作为下一代的大容量光纤备受瞩目。然而，为了采用MCF等光学部件，连接相邻的MCF之间的技术，或者从MCF的纤芯分别向多根单芯光纤进行分路连接的技术是不可或缺的。作为能够实现这样的光学部件之间的连接的部件，能够利用例如低高度光耦合器(Low profile coupler)、光栅耦合器等，尤其是从生产率、设计的自由度的观点出发，利用激光描绘在玻璃内部形成光波导的三维光波导器件的制造备受瞩目。

关于至今为止所报道的利用激光描绘而得到的三维光波导器件，对玻璃材质、添加材料、添加量、利用钛蓝宝石(Ti∶S)激光的飞秒激光(约800nm)的照射条件进行了研究。例如，在专利文献1中公开了如下方法：对不含有SiO₂成分而包含P₂O₅成分的玻璃照射飞秒激光，由此使诱发了折射率变化的区域(折射率调制区域)在空间上分布。在该方法中，通过在玻璃中添加碱金属氧化物、碱土金属等使玻璃的熔点降低，易于进行成型加工。此外，通过在玻璃中添加除Si以外的第14族元素、Ti、Zr的氧化物来提高化学耐久性。进而，在专利文献1中还公开了在玻璃中添加有助于高的折射率变化的B₂O₃、GeO₂等。此外，专利文献1公开了在含有Si的材料中照射了激光的区域的折射率降低。另一方面，在非专利文献1公开的方法中，通过对纯石英玻璃或者添加了Ge的石英玻璃照射飞秒激光，使折射率变化为0.03。其还公开了在该折射率增大了的区域中产生NBOHC’s(nonbridging oxygen holecenters，非桥键氧空穴中心)、SiE’缺陷。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开2010-70399号公报；

专利文献2：日本专利申请公开9-311237号公报。

非专利文献

非专利文献1：K.M.Davis等人，“Writing waveguides in glass with afemtosecond laser”，OPTICS LETTERS，第21卷，第21号，11月1日，1996年，第1729-1731页；

非专利文献2：Y.Ikuta等人，“Effects of H2 impregnation on excimer-laser-induced oxygen-deficient center formation in synthetic SiO2 glass”，APPLIEDPHYSICS LETTERS，第80卷，第21号，5月27日，2002年，第3916-3918页；