光学器件的制造方法技术

本发明专利技术提供一种光学器件的制造方法，包括氢注入工序、激光照射工序以及焦点移动工序，通过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，在玻璃构件的内部形成连续的折射率变化区域。在氢注入工序中，在以P2O5为主成分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，从而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。激光的焦点位置对玻璃构件相对地移动。激光的焦点位置对玻璃构件相对地移动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】glasses”，OPTICS LETTERS，第20卷，第10号，5月15日，1995年，第1184-1186页。

技术实现思路

[0013]本公开的光学器件的制造方法包括氢注入工序、激光照射工序以及焦点移动工序，通过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，在玻璃构件的内部形成连续的折射率变化区域。在氢注入工序中，在以P2O5为主成分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，从而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。
附图说明
[0014]图1为用于说明本公开的光学器件的制造方法的流程图。
[0015]图2为示出用于实施本公开的光学器件的制造方法的制造装置的结构的图。
[0016]图3为针对构成玻璃构件的不同的主要材料(P2O5、GeO2、B2O3)，分别示出相对于入射光波长的透射率变化的测定结果的图。
具体实施方式
[0017][本公开要解决的问题][0018]本专利技术人对现有的光波导器件的制造方法进行了研究，结果发现了如下问题。即，在上述专利文献1所公开的方法中，通过照射飞秒激光产生的折射率调制区域的结构不稳定，折射率会随着时间产生较大变化。此外，飞秒激光的照射区域与非照射区域的折射率的差小，因此光封闭性弱，结果是难以实现器件尺寸小型化。
[0019]本公开是为了解决上述那样的问题而完成的，其目的在于提供一种用于在玻璃内部形成稳定的高折射率区域、增大飞秒激光的照射区域与非照射区域的折射率的差的光学器件的制造方法。
[0020][本公开的效果][0021]根据本公开，能够提供一种用于在玻璃内部形成稳定的高折射率区域、增大飞秒激光的照射区域与非照射区域的折射率的差的光学器件的制造方法。
[0022][本公开的实施方式的说明][0023]下面分别单独列举说明本公开的实施方式。一个实施方式的光学器件的制造方法包括氢注入工序、激光照射工序以及焦点移动工序，通过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，从而在玻璃构件的内部形成连续的折射率变化区域。在氢注入工序中，在以P2O5为主成分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。
[0024]另外，在本说明书中，“基于光诱导的折射率变化”是指通过激光等光照射而在玻璃内部诱导的折射率变化。此外，“折射率变化”规定为以光照射区域以外的折射率为基准，产生折射率变化的光照射区域内的折射率的最大折射率差Δn。通过光照射而在玻璃内诱
导的折射率变化Δn是折射率变化Δnp(以下记为“压力导致的折射率变化”)与折射率变化Δnd(以下记为“结构导致的折射率变化”)的合计，上述折射率变化Δnp是由于玻璃内部所残留的压力(压缩应力和/或拉伸应力)导致的，上述折射率变化Δnd是由于在玻璃内部产生的添加材料的键合缺陷、玻璃内部的组成变化导致的。
[0025]压力导致的折射率变化Δnp通过例如上述非专利文献4所记载的利用激光照射使玻璃内部的特定部位变成高密度区域来形成(0.015左右)。此外，结构导致的折射率变化Δnd通过例如上述非专利文献2、3、5所记载的在光纤光栅的制造等中所利用的折射率增大机理来形成。
[0026]在上述专利文献1中，对添加了感光性材料Ge的石英玻璃照射飞秒激光，形成高折射率变化Δn(＝Δnp+Δnd)，但是其仍然不足，仅为2％左右。为了使折射率变化Δn进一步增大，需要在照射前注入H2。
[0027]在本实施方式的一个方案中，通过对注入了H2的以P2O5为主成分的玻璃构件照射飞秒激光，增大激光照射区域(光诱导区域)的折射率变化Δn，加速该折射率变化Δn的形成。在激光照射区域产生了压力导致的折射率变化Δnp和结构导致的折射率变化Δnd这两者。由于玻璃构件以P2O5为主成分，所以能够提高压力导致的折射率变化Δnp。此外，通过H2的注入能够进一步增大结构导致的折射率变化Δnd，形成了更大的折射率变化Δn(提高封闭光的效率)。结果是能够将玻璃构件内所形成的折射率变化区域(光波导区域)的曲率半径设计得更小，因此能够使得到的光学器件小型化。此外，在产生结构导致的折射率变化的情况下，由于注入玻璃的H2的作用，折射率变化区域的稳定性提高。即，能够在玻璃内部形成稳定的高折射率区域。此外，通过选择适当的添加材料，还能够缩短制造时间。
[0028]作为本实施方式的一个方案，玻璃构件可以包含元素Ge和元素B中的至少一者。在这种情况下，有助于提高折射率变化区域的折射率，并且有助于降低玻璃构件的熔融温度。
[0029]作为本实施方式的一个方案，玻璃构件可以包含碱金属和碱土金属中的一种以上。在这种情况下，有助于降低玻璃构件的熔融温度。
[0030]作为本实施方式的一个方案，玻璃构件可以包含Ge和B这两者且飞秒激光的波长的范围为420nm至530nm。在这种情况下，能够在照射了飞秒激光的玻璃构件内部的同一位置产生压力导致的折射率变化Δnp和结构导致的折射率变化Δnd这两者。
[0031]作为本实施方式的一个方案，氢注入工序可以包含将玻璃构件保持在106Pa以上的氢环境中的工序。
[0032][本公开的实施方式的详细说明][0033]以下参考说明书附图对本公开的光学器件的制造方法的具体例子进行详细说明。另外，本专利技术并不被这些示例限定，本专利技术由请求保护的范围所示，并且旨在包含与请求保护的范围等同的含义和在范围内的全部变更。此外，在附图的说明中，对相同的要素标记相同的附图标记，省略重复说明。
[0034]图1为用于说明本公开的光学器件的制造方法的流程图。此外，图2为示出用于实施本公开的光学器件的制造方法的制造装置的结构的图。
[0035]图2所示的制造装置具有：飞秒激光器20、用于驱动该飞秒激光器20的激光器驱动部25、聚光光学系统(聚光透镜)30、X-Y-Z工作台40、用于驱动该X-Y-Z工作台40的工作台驱动部45、以及用于控制上述各个部的动作的控制部50。
[0036]激光器驱动部25根据从控制部50发出的指示，控制从飞秒激光器20输出的脉冲激光(以下记为“飞秒激光”)的功率和重复频率。由此，能够从飞秒激光器20输出具有数百飞秒以下的脉冲宽度的飞秒激光。特别是由于脉冲宽度被设定为数百飞秒以下的飞秒激光能够使其峰值功率为105W/cm2以上，因此很有效。此外，为了使在玻璃材料的内部形成的光波导的折射率和结构平滑，优选所输出的飞秒激光的重复频率为10kHz以上。在X-Y-Z工作台40的器件承载面上，放置要制成光学器件的玻璃构件10。
[0037]形成玻璃构件10的基板材料不包含SiO2成分，以熔融温度低的P2O5为主成分。“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学器件的制造方法，包括：氢注入工序，在以P2O5为主成分的玻璃构件中注入氢，激光照射工序，对注入了氢的所述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，使所述玻璃构件产生基于光诱导的折射率变化，以及焦点移动工序，使所述飞秒激光的焦点位置对所述玻璃构件相对地移动，通过交替地反复实施所述激光照射工序和所述焦点移动工序，或者并行实施所述激光照射工序和所述焦点移动工序，在所述玻璃构件的内部形成连续的折射率变化区域。2.根据权利要求1所述的光学...

【专利技术属性】
技术研发人员：长能重博，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：