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レーザーアブレーションを利用した光学膜の屈折率制御方法及び光学素子形成方法

国内特許コード P07A011748
整理番号 2030
掲載日 2007年11月16日
出願番号 特願2002-082289
公開番号 特開2003-277918
登録番号 特許第3673829号
出願日 平成14年3月25日(2002.3.25)
公開日 平成15年10月2日(2003.10.2)
登録日 平成17年5月13日(2005.5.13)
発明者
  • 大越 昌幸
  • 井上 成美
  • 倉松 雅章
出願人
  • 防衛装備庁長官
発明の名称 レーザーアブレーションを利用した光学膜の屈折率制御方法及び光学素子形成方法
発明の概要 【課題】 膜厚及び屈折率が制御された良質のシリカガラス(SiO)膜を、基板材料を選ばずに堆積、積層させて光学素子を形成する。
【解決手段】 成膜容器1の外で調整可能なレーザー光5のパルスエネルギーによりSiO膜の堆積速度を変化させ、純粋なSiO膜の屈折率を10-2オーダーで連続的に制御する。膜の堆積速度は0.02~0.1nm/pulseと低いため、レーザーパルスの積算数により、ナノメートルオーダーでの膜厚制御が可能である。この手法は、光導波路素子等の製作に有効である。また形成膜同士に、より大きな屈折率差を持たせる必要がある場合、成膜容器1中の雰囲気酸素ガスの圧力のみを変化させても、SiO膜の屈折率を連続的に制御可能である。この場合、10-1オーダーでの屈折率制御が可能であり、例えばフォトニック結晶等の製作に有効である。
従来技術、競合技術の概要


従来、SiOの屈折率制御法は、紫外線(真空紫外線も含む)を発生するエキシマレーザーや、極めて高い尖頭出力を発生する超短パルス・チタンサファイヤレーザーのレーザー光を、バルクのSiO表面あるいはその内部に直接照射して、欠陥や密度変化を誘起する手法が主として利用されている。

産業上の利用分野


本発明は、フォトニクスを目的としたシリカガラス(SiO)等の光学膜の屈折率制御に係り、とくにレーザーアブレーションにより膜厚と屈折率が制御された良質のSiO膜等の光学膜を室温で形成可能なレーザーアブレーションを利用した光学膜の屈折率制御方法及び光学素子形成方法に関するものであり、従来困難とされてきた熱影響を受けやすい基体(高分子材料や生体材料、低融点材料、熱拡散しやすい材料等)への光導波路素子形成を例とした光インタコネクション素子形成や複雑な3次元構造の光インタコネクション素子形成も可能となり、その用途は電気電子のみならずあらゆる分野で有用である。

特許請求の範囲 【請求項1】光学使用を目的とした膜の原材料となる化合物にレーザー光を照射し、アブレーションにより対向した基体上に光学膜を形成する場合に、前記光学膜の前記基体への堆積速度を変化させて前記光学膜の屈折率を制御することを特徴とするレーザーアブレーションを利用した光学膜の屈折率制御方法。
【請求項2】前記化合物がSi-O-Si結合を含む化合物であって、前記基体上にSiO膜を形成する請求項1記載のレーザーアブレーションを利用した光学膜の屈折率制御方法。
【請求項3】Si-O-Si結合を含む化合物にレーザー光を照射し、アブレーションにより対向した基体上にSiO膜を形成する場合に、雰囲気酸素ガス圧を変化させて前記光学膜の屈折率を制御することを特徴とするレーザーアブレーションを利用した光学膜の屈折率制御方法。
【請求項4】光学使用を目的とした膜の原材料となる化合物にレーザー光を照射し、アブレーションにより対向した基体上に異なる堆積速度で光学膜を積層形成して、異なる屈折率を有する複数層の光学膜を前記基体上に設けることを特徴とするレーザーアブレーションを利用した光学素子形成方法。
【請求項5】前記化合物がSi-O-Si結合を含む化合物であって、前記基体上に異なる屈折率を有する複数層のSiO膜を形成する請求項4記載のレーザーアブレーションを利用した光学素子形成方法。
【請求項6】Si-O-Si結合を含む化合物にレーザー光を照射し、アブレーションにより対向した基体上に雰囲気酸素ガス圧を変えてSiO膜を積層形成して、異なる屈折率を有する複数層のSiO膜を前記基体上に設けることを特徴とするレーザーアブレーションを利用した光学素子形成方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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