Método de fabricación de una guía de onda óptica con una ranura
Descripción general
 Puede reflejar el acabado dentro de la ranura, puede procesar con una baja pérdida, una atmósfera limpia, no contaminada con una guía de onda óptica, mecánicamente dañado, etc. ] La guía de ondas óptica 1 está formada en el sustrato de Si 2, un núcleo de alta nw índice de refracción está incrustado en el revestimiento 31 y 32 de la NC bajo índice de refracción (nw> nc). La guía de ondas óptica 1 se instala inclinada por un ángulo (π / 2 θ) con respecto a la horizontal. El rayo láser 152 del láser de gas de ácido carbónico 14 se irradia sobre la guía de ondas óptica 1 en un ángulo θ. Mientras se irradia el haz de láser de gas de dióxido de carbono, la guía de ondas óptica 1 o el haz de láser 152 se desliza continuamente en la dirección X para formar una rendija 5 que atraviesa el núcleo 4. Dado que la luz láser de gas dióxido de carbono no se absorbe en el sustrato de Si, la rendija 5 no se forma en el sustrato de Si 2.
Campo técnico
La presente invención, teniendo la luz reflejada desde la guía de ondas óptica, un método de fabricación de una guía de ondas ranurada en la que se forma una ranura en la guía de ondas óptica para tomar a la guía de onda óptica por la reflexión de la luz desde el exterior.
Antecedentes de la técnica
En la guía de ondas ópticas, la técnica de doblar la señal óptica en la dirección vertical es importante para realizar la miniaturización y la alta función de la guía de ondas óptica. Como un método para el doblado de la señal óptica en la dirección vertical, mediante un aparato de micro-mecanizado de la rotación de la hoja de cerámica fina a alta velocidad, como se muestra en la Fig. 7, la superficie de reflexión total de la muesca 3 situado en 45 ° a la guía de ondas óptica 1 Se estudia un método de formación.
Tarea de solución
Sin embargo, el método convencional en estudio tiene los siguientes problemas.
(1) Incluso cuando el estado de mecanizado es bueno, la pérdida en la parte de la ranura con la incisión es cercana a 1.2 dB, y la pérdida es grande.
(2) Como se trata de un método de procesamiento mecánico que utiliza una cuchilla, se producen innumerables astillamientos en la parte del borde, y la pérdida aumenta.
(3) Dado que el procesamiento mientras que la cuchilla se hace girar a alta velocidad, el daño mecánico de la guía de ondas óptica propensos (formación de grietas, desconchados, etc. producido arañazos). Esta tendencia es especialmente fuerte para materiales duros como el cristal de cuarzo.
(4) para obtener más superficie de pared interior de la hendidura recortes de las porciones no son planas, es necesario para procesar el estado de la superficie de espejo con el fin de conseguir una baja pérdida, que es difícil de procesar a través de la ranura, de baja pérdida es Es dificil
(5) Debido a que requiere el soplado de abrasivos y agua durante el procesamiento, no se puede procesar en una atmósfera limpia y recibe contaminación de la guía de onda óptica, rotura mecánica, etc.
Un objeto de la presente invención es resolver los inconvenientes de la técnica anterior, puede ser reflejada con una pequeña pérdida, y la fabricación de la guía de ondas óptica hendida capaz de formar una ranura sin causar daños innecesarios a la guía de ondas óptica Y un método de eso.
Solución
Método para producir una guía de ondas óptica ranurada de la presente invención opcionalmente en una superficie superior de guía de ondas óptica que comprende un núcleo de revestimiento y una nc bajo índice de refracción del revestimiento y de alta nw índice de refracción de la baja n0 índice de refracción que se forma sobre el sustrato (nw> nc) Una ranura que atraviesa el núcleo se forma en la guía de ondas ópticas moviendo una o ambas guías ópticas y el haz mientras se irradia el haz láser de dióxido de carbono con el ángulo θ.
El ancho de la ranura puede cambiarse en la dirección de profundidad de la guía de onda óptica. La guía de ondas óptica está hecha preferiblemente de un material de vidrio, y cualquiera de vidrio, semiconductor y ferroeléctrico se puede usar como sustrato.
De acuerdo con la presente invención, dado que la hendidura se forma irradiando el haz de láser de dióxido de carbono, la superficie de la pared interna de la hendidura puede procesarse a una superficie sustancialmente plana y rugosa mediante energía térmica. Por lo tanto, es posible suprimir la pérdida debida a la porción de rendija a 1 dB o menos. Además, se produce astillado en la parte del borde, y la pérdida no aumenta. Además, incluso con un material duro como el cristal de cuarzo, se pueden formar ranuras sin ningún problema, y ​​dado que es una operación de poco tiempo en pocos minutos, el tiempo de fabricación se puede acortar considerablemente. Además, sin la necesidad de la pulverización del abrasivo y agua como en la técnica anterior en el momento de la transformación, aire, nitrógeno, por lo que se puede procesar en una atmósfera de mientras se soplaba gas limpio, tal como argón, la contaminación de guía de ondas óptica, etc. fallo mecánico No lo aceptaré. Además, ajustando la potencia, el tiempo de irradiación, el diámetro del punto de haz, la velocidad de deslizamiento, etc. del láser de dióxido de carbono, se puede controlar fácilmente el ancho, la profundidad y similares de la rendija.
La figura 1 muestra una realización de un método de fabricación de una guía de ondas óptica ranurada que forma una hendidura en la guía de ondas óptica de la presente invención. la guía de ondas óptica 1 está formada en el sustrato de Si 2, una guía de ondas óptica embebida incrustado en el revestimiento 31 y 32 del núcleo de un índice de refracción bajo del índice de refracción alto nw nc (nw> nc), el de la figura. Se muestra una vista lateral y se instala inclinada por un ángulo (π / 2 θ) con respecto a la horizontal. El haz de láser 151 de un láser de gas dióxido de carbono 14 es irradiada por la inclinación del espejo 16, la superficie superior 152 de guía de ondas óptica como a través de un ángulo theta lente 17. Idealmente, este ángulo θ es preferiblemente de 45 °, pero no está limitado a este valor. Es decir, cuando la reflectancia en el modo TE y el modo TM se configuran para ser sustancialmente iguales, se establece en un valor inferior a 45 °.
También antes de la irradiación del haz de láser 152 de un láser de gas dióxido de carbono 14 en la guía de ondas óptica 1, una luz del láser de He Ne 18 se irradia en la guía de ondas óptica 1 a través de un espejo 16, una lente 17, se utiliza como el ajuste de la posición de la irradiación. Para formar las ranuras 5 con el fin de cruzar el núcleo 4, mientras que la irradiación del dióxido de carbono de haz láser de gas 152, la guía de ondas óptica 1 o, o moviendo continuamente el haz de láser 152 en la dirección X (dirección perpendicular a la hoja). Se describirán ejemplos del ancho y la profundidad de la rendija cuando se usa vidrio para el núcleo 4 y los revestimientos 31 y 32. Es decir, utilizando el núcleo de vidrio SiO2 TiO2 4, el espesor de una m 10 [mu], utilizando un revestimiento de vidrio de SiO2 31 de la banda de sustrato, y su espesor y 5 [mu] m, utilizando un vidrio SiO2 P2 O5 B2 O3 en el lado del revestimiento 32 que cubre el núcleo , el espesor de una m 20 [mu], si cuando se utiliza como un espesor de 0,45 mm sobre el sustrato 2, la superficie inferior de la superficie superior (es decir, el revestimiento 32 de la superficie superior) de una superficie inferior (es decir, el revestimiento 31 de la guía de ondas óptica 1 la anchura de la rendija de 0,4 mm ) para formar a la potencia del láser de dióxido de carbono 14 es de aproximadamente 70 W, que puede estar moviéndose a una velocidad de alrededor de 0,1 0,3 mm / seg guía de ondas óptica 1 en la dirección X se ha encontrado experimentalmente. El diámetro de punto de haz del rayo láser 152 en este momento era aproximadamente 0,1 mm. No se forma ninguna hendidura en el sustrato de Si 2. Esto se debe a que la luz láser de dióxido de carbono no se absorbe en el sustrato de Si. Si se aumenta la potencia del láser de gas ácido carbónico 14, la velocidad de movimiento de la guía de ondas óptica 1 en la dirección X puede aumentarse adicionalmente.
La figura 2 muestra una realización de un dispositivo óptico en el que la hendidura 5 está formada en la guía de ondas óptica 1 por el método de la fig. La hendidura 5 está formada para que sea ortogonal al núcleo 4. Aquí, la longitud L de la hendidura 5 se forma varias veces hasta varios cientos de veces tan larga como la anchura Wc del núcleo 4. El control de la longitud L se puede realizar moviendo la guía de ondas óptica 1 en la dirección X X '. Anchura W es un valor constante sobre la superficie inferior de la superficie superior de la guía de ondas óptica 1 de la ranura 5 (es decir, W1 = W2) puede ajustarse a estar en, y W1> conicidad reduce gradualmente en diámetro hacia la superficie trasera de la superficie como W2 Por ejemplo. El control del ancho W se puede realizar moviendo la guía de onda óptica en la dirección Y Y 'o la dirección Z Z'. Coloque la luz elemento 6 de recibir directamente debajo del sustrato 2 de la guía de ondas óptica 1 formado con ranuras 5, por exactamente 45 °, el ángulo de inclinación θ de la hendidura 5 con respecto al eje óptico, el incidente de luz de entrada en el núcleo 4 La señal 71 se refleja totalmente por la rendija 5, se desplaza según lo indicado por una flecha 72, y es recibida por el elemento receptor de luz 6.
Figura 3 también forma una ranura 5 en la guía de ondas óptica 1 por el método de la Fig. 1, se muestra una realización de un método para recibir la superficie superior de la guía de ondas óptica 1 en una luz elemento 6 de recepción. También en este caso, el ángulo θ formado con el eje óptico se establece en 45º para reflejar totalmente la señal de luz de entrada 72 por la rendija 5.
La Figura 4 es un sustrato 22, una copa en vez de Si (por ejemplo, vidrio de cuarzo, vidrio de alta silicato (nombre comercial: Vycor de vidrio), etc.) que muestra una realización en la que una ranura 5 de la conexión de interfaz con el uso de Ahí Dado que el sustrato 2 es un vidrio, se irradia con un haz de láser de dióxido de carbono de la superficie superior de la guía de ondas óptica 1 en el método de la Fig. 1, es posible formar la hendidura 5 también en un sustrato de vidrio 2. De esta manera, el tiempo de absorción de la energía del haz de láser de gas dióxido de carbono en el cristal se hace más largo, la superficie de pared interior de la hendidura 5 se vuelve lisa como un espejo por la energía, resultando en pérdidas significativamente reducidas en la rendija Tu puedes hacer Cuanto más grueso es el sustrato de vidrio 22, más notablemente se obtiene el efecto anterior y se forma la forma ahusada como W1> W2. Además, controlando la potencia de irradiación y el tiempo de irradiación, se puede controlar la profundidad de la ranura y los anchos W1 y W2 de la hendidura. 20W por encima de los cientos potencia de irradiación W, tiempo de irradiación 0.1 mm / seg 10 Número mm / seg, como el tamaño de punto del haz seleccionado de varias decenas Myuemufai varios cientos Myuemufai. El espesor del sustrato de vidrio 22 es de 0,5 mm a varios mm. Se pueden usar vidrio de cuarzo, vidrio Vycor (nombre comercial de Corning Glass Company), vidrio de borosilicato, vidrio de aluminosilicato y similares. La variación de la dirección del espesor de la guía de ondas óptica de este modo mediante el control de la anchura de la hendidura, es posible suprimir la divergencia del haz de la señal óptica reflejada por la hendidura 5, la luz elemento 6 de recepción (figura dispuesto por debajo del sustrato de vidrio 22 2), es posible hacer que la luz incida de manera eficiente.
La Figura 5 constituye un demultiplexor 8 en la guía de ondas óptica 1, un láser semiconductor 9 para la emisión de la señal óptica de la .lambda.1 longitud de onda (flecha 101), y una luz elemento 6 que recibe la señal óptica de la longitud de onda .lambda.2 recibir (flecha 111) Como ejemplo del dispositivo óptico para transmisión bidireccional en el que está montado el dispositivo óptico. Es decir, la señal óptica (flecha 101) de la longitud de onda λ1 desde el láser semiconductor 9 se transmite como se indica por la flecha 102 a través del acoplador óptico 8. A la inversa, una señal óptica de la longitud de onda incidente λ2 en la guía de ondas óptica 1 como se indica por la flecha 111 es ramificado tal como se indica por la flecha 112 a través del acoplador óptico 8, y es recibida por la luz elemento 6 de recepción. Por lo tanto, al proporcionar las ranuras 51 y 52, el láser semiconductor 9, el elemento activo óptico, tal como una luz elemento 6 de recepción puede ser montada en la superficie, es posible reducir el tamaño del dispositivo óptico. También tiene el mérito de que el montaje se puede hacer fácilmente.
6 constituyen un acoplador óptico en estrella 12 con una entrada y cuatro salidas en la guía de ondas óptica 1, a partir de entonces para formar una ranura 5, y configurado para recibir la señal óptica se refleja totalmente por la hendidura 5 en el elemento receptor de luz 61 64, Se muestra un ejemplo de un denominado dispositivo de distribución de luz. Las señales ópticas, después de la conversión en una señal eléctrica por el elemento de recepción de luz 61 64, se amplifica la configuración de un circuito eléctrico (incluyendo circuito preamplificador) 131 134, un dispositivo óptico se sacó un terminal de salida (terminales conductores) 191 194.
En la Fig. 1, el aire a fin de cubrir el haz de láser 152, el nitrógeno, por soplado de un gas tal como argón, y para soplar el polvo fino de vidrio volatilizado, las impurezas en el vidrio manteniendo el rayo láser 152 en un ambiente limpio Es preferible no mezclarlos.
Efecto de la invención
Como se describió anteriormente, la presente invención tiene los siguientes efectos.
(1) Según el método de fabricación de la guía de ondas óptica hendida según la reivindicación 1, 3 y 4, ya que las ranuras, es posible realizar una línea de transmisión de la reflexión de baja pérdida por la luz láser de dióxido de carbono, sin embargo, una sola vez (Dentro de varios minutos), es posible formar una hendidura sin preocuparse por la rotura o contaminación mecánica durante la formación de la hendidura. Además, la controlabilidad del ancho y la profundidad de la ranura es buena.
(2) Según el método de producción de la guía de ondas óptica hendido según la reivindicación 2, ya que la anchura de la ranura se cambia en la dirección de la profundidad de la guía de ondas óptica, es posible suprimir la divergencia del haz de la señal óptica reflejada por la rendija Tu puedes
Breve descripción de los dibujos
vista explicativa que muestra un método de fabricación de una guía de ondas óptica con ranuras para formar la ranura de la guía de ondas óptica según la realización de la Fig. 1 la invención.
La figura 2 es un diagrama de configuración de una guía de ondas ópticas con una hendidura obtenida de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 3 es un diagrama de configuración en el que un elemento receptor de luz está montado en la superficie superior de la guía de ondas óptica ranurada obtenida de acuerdo con la realización de la presente invención.
La figura 4 es un diagrama de configuración de una guía de onda óptica de ranura pasante obtenida de acuerdo con una realización de la presente invención.
Diagrama equipado con láser de semiconductor y un elemento de recepción de luz en la superficie superior en el demultiplexor óptico de tipo guía de ondas de hendidura obtenidas por la realización de la figura invención.
Diagrama equipado con elemento receptor de luz y un circuito eléctrico en la superficie superior en el acoplador en estrella guía de ondas óptica de hendidura obtenidas por la realización de la figura invención.
La figura 7 es un diagrama explicativo de un método de formación de hendidura convencional.
1 guía de onda óptica
Sustrato 2Si
4 núcleos
5 hendidura
14 Láser de gas de dióxido de carbono
16 espejos
17 lentes
18 He Ne láser
31 vestidos
32 vestidos
151 rayo láser
152 rayo láser
Reclamo
Un núcleo de la reivindicación 1 nw índice de refracción formada sobre el sustrato, en la guía de ondas óptica que comprende un revestimiento de baja nc índice de refracción que esto, mientras se irradia un haz de un láser de gas dióxido de carbono a una theta ángulo deseado, o una guía de ondas óptica Una ranura que cruza el núcleo se forma en la guía de onda óptica moviendo uno o ambos haces, produciendo así una guía de onda óptica equipada con ranura.
2. El método para fabricar una guía de onda óptica con una ranura de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el ancho de la ranura varía en la dirección de profundidad de la guía de onda óptica.
3. El método para fabricar una guía de onda óptica con una hendidura de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la guía de onda óptica está hecha de un material de vidrio.
4. El método para fabricar una guía de ondas ópticas con una hendidura de acuerdo con la reivindicación 1, en el que se usa cualquiera de vidrio, semiconductor y ferroeléctrico como sustrato.
Dibujo :
Application number :1994-003539
Inventors :日立電線株式会社
Original Assignee :井本克之