JP2023024843A - ring resonator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リング共振器に関し、特に回折格子を備えたリング共振器に関する。 The present invention relates to ring resonators, and more particularly to ring resonators with diffraction gratings.
リング共振器とは、閉じた光導波路に隣接して例えば入力導波路、出力導波路を配置した光デバイスである。閉じた導波路の形態は種々想定されるが、以下では一例としてリング形状(環状)の光導波路(リング導波路)を例示して説明する。リング導波路には複数の共振点が存在し、入力導波路から入力された光のうち共振条件を満たす波長(周波数)の光が抽出されて出力導波路から出力される。すなわち、リング共振器は一例として高いQ値を有する波長フィルタとして機能する。 A ring resonator is an optical device in which, for example, an input waveguide and an output waveguide are arranged adjacent to a closed optical waveguide. Various forms of closed waveguides are conceivable, but a ring-shaped (annular) optical waveguide (ring waveguide) will be described below as an example. A ring waveguide has a plurality of resonance points, and light having a wavelength (frequency) that satisfies resonance conditions is extracted from light input from the input waveguide and output from the output waveguide. That is, the ring resonator functions as a wavelength filter with a high Q value, for example.
また、リング共振器は高調波の発生に用いる場合もある。例えば、特許文献1に開示された第2高調波発生素子はバルク型のSHG(Second Harmonic Generation)素子であり、第2高調波を発生する非線形光学結晶を用いている。非線形光学結晶には2つの共振器ミラーおよび反射面が配置され、2つの共振器ミラーおよび反射面がリング共振器構造を形成し、このリング共振器構造内を光が周回する。そして非線形光学結晶で発生した第2高調波が一方の共振器ミラーから取り出される。 A ring resonator may also be used to generate harmonics. For example, the second harmonic generation element disclosed in Patent Document 1 is a bulk-type SHG (Second Harmonic Generation) element, and uses a nonlinear optical crystal that generates the second harmonic. Two resonator mirrors and a reflecting surface are arranged in the nonlinear optical crystal, the two resonator mirrors and the reflecting surface form a ring resonator structure, and light circulates in this ring resonator structure. A second harmonic generated in the nonlinear optical crystal is extracted from one of the resonator mirrors.
リング共振器の損失改善に関する文献として、例えば特許文献2が知られている。特許文献2に開示されたホイッスル形状リング共振器フィルタは、リング共振器にエバネセントカプラを介して配置された2つの導波路を備えた標準的な4ポートリング共振器フィルタの一方の導波路を接線カプラを用いて結合するようにした。このことにより、リング共振器に入力される光の結合を高めることができるとしている。 For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200001 is known as a document related to loss improvement of a ring resonator. The whistle-shaped ring resonator filter disclosed in US Pat. A coupler was used for coupling. It is stated that this can enhance the coupling of light input to the ring resonator.
ところで、近年移動体にLiDAR(Light Detection and Ranging)等のセンシングシステムが搭載される事例が増えている。このようなセンシングシステムに必須のデバイスとして光を信号とする送受信デバイスがあり、送受信デバイスのキーコンポーネントの一つとして逓倍器(マルチプライヤ)が挙げられる。逓倍器とは一般に入力信号の周波数を整数倍して出力するコンポーネントであり、光信号の場合は光の周波数を整数倍(波長を1/整数)にする。 In recent years, there have been an increasing number of mobile bodies equipped with sensing systems such as LiDAR (Light Detection and Ranging). A transmission/reception device that uses light as a signal is an essential device for such a sensing system, and one of the key components of the transmission/reception device is a multiplier. A multiplier is generally a component that multiplies the frequency of an input signal by an integer and outputs it. In the case of an optical signal, the frequency of light is multiplied by an integer (the wavelength is 1/integer).
一方、センシングシステムの送受信デバイスのようなデバイスでは損失、ノイズが小さいことが要求されるがさらに、小型、軽量で実装が容易であることが重要となる。上述したように、リング共振器を用いた逓倍器が知られているところ、これらの特質を兼ね備えた比較的簡易な構成のリング共振器が実現できれば至便である。 On the other hand, devices such as transmitting/receiving devices for sensing systems are required to have low loss and low noise, and it is also important that they be small, lightweight, and easy to mount. As described above, although multipliers using ring resonators are known, it would be convenient if a ring resonator with a relatively simple structure having these characteristics could be realized.
そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、簡易な構成で、かつ低損失、低ノイズが実現可能なリング共振器を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a ring resonator which has a simple configuration and which can achieve low loss and low noise.
上記課題を解決するために、本発明のリング共振器は、基板と、前記基板上に環状に光を導波するリング導波路部を備え、前記リング導波路部は外周に沿って複数の凹部および凸部が周期的に形成された回折格子部を有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the ring resonator of the present invention comprises a substrate and a ring waveguide section for guiding light in an annular manner on the substrate, the ring waveguide section having a plurality of concave portions along the outer circumference. and a diffraction grating portion in which convex portions are formed periodically.
このような本発明のリング共振器では、入力光がリング共振器を周回しつつ回折格子部で第2高調波を発生させることができる。回折格子で構成されたリング共振器を用いれば、低損失、低ノイズといった効果が得られる可能性がある。 In such a ring resonator of the present invention, the second harmonic can be generated in the diffraction grating portion while the input light circulates around the ring resonator. The use of a ring resonator composed of diffraction gratings may provide effects such as low loss and low noise.
また、本発明の一態様では、前記リング導波路部が非線形光学材料で形成されている。 In one aspect of the present invention, the ring waveguide portion is made of a nonlinear optical material.
また、本発明の一態様では、前記凸部の形状がブレーズ形状、ピラー形状、およびスラント形状のうちのいずれかの形状である。 Moreover, in one aspect of the present invention, the shape of the convex portion is any one of a blaze shape, a pillar shape, and a slant shape.
また、本発明の一態様では、前記凸部の形状がスラント形状であり、前記凸部は前記光導波路を伝搬する光の伝搬方向に傾いている。 Further, in one aspect of the present invention, the convex portion has a slant shape, and the convex portion is inclined in the propagation direction of the light propagating through the optical waveguide.
また、本発明の一態様では、前記リング導波路部に隣接して配置された入力導波路と、前記リング導波路部に隣接して配置された出力導波路と、をさらに含む。 In one aspect of the present invention, an input waveguide arranged adjacent to the ring waveguide section and an output waveguide arranged adjacent to the ring waveguide section are further included.
また、本発明の一態様では、複数の前記リング導波路部が互いに隣接して配置され、一端の前記リング導波路部に隣接して配置された入力導波路と、他端の前記リング導波路部に隣接して配置された出力導波路と、をさらに含む。 In one aspect of the present invention, a plurality of the ring waveguide portions are arranged adjacent to each other, and an input waveguide is arranged adjacent to the ring waveguide portion at one end and the ring waveguide at the other end. and an output waveguide positioned adjacent to the section.
また、本発明の一態様では、少なくとも一つの前記リング導波路部に隣接して配置され、光信号を読み出す読出導波路と、前記読出導波路に設けられ前記光信号を透過または遮断する光スイッチと、をさらに含む。 In one aspect of the present invention, a readout waveguide disposed adjacent to at least one of the ring waveguide portions for reading out an optical signal; and an optical switch provided in the readout waveguide for transmitting or blocking the optical signal. and further including.
また、本発明の一態様では、互いに隣接する複数の前記リング導波路部は、前記凹部および前記凸部同士が互いに噛み合うように配置されている。 Further, in one aspect of the present invention, the plurality of ring waveguide portions adjacent to each other are arranged such that the concave portions and the convex portions are engaged with each other.
また、本発明の一態様では、複数の前記リング導波路部の各々の前記凸部の形状がスラント形状であり、互いに隣接する前記複数のリング導波路部の光の伝搬方向が互いに逆方向となっている。 Further, in one aspect of the present invention, the convex portion of each of the plurality of ring waveguide portions has a slant shape, and the light propagation directions of the plurality of ring waveguide portions adjacent to each other are opposite to each other. It's becoming
本発明では、簡易な構成で、かつ低損失、低ノイズが実現可能なリング共振器を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a ring resonator that has a simple configuration and can achieve low loss and low noise.
(第1実施形態)
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。以下の説明では、本発明におけるリング共振器を、第2高調波を発生させる逓倍器に適用した形態を例示して説明する。本実施形態におけるリング共振器は一例として、二輪車、自動車、航空機等の移動体に搭載されるLiDAR等のセンシングシステムに用いられる。
(First embodiment)
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or equivalent constituent elements, members, and processes shown in each drawing are denoted by the same reference numerals, and duplication of description will be omitted as appropriate. In the following description, a mode in which the ring resonator of the present invention is applied to a multiplier that generates a second harmonic will be described as an example. As an example, the ring resonator according to the present embodiment is used in a sensing system such as LiDAR mounted on mobile bodies such as motorcycles, automobiles, and aircraft.
図1(a)は本実施形態におけるリング共振器10の構造を示す模式平面図、図1(b)は図1(a)に示すA-A線に沿って切断した本実施形態におけるリング共振器10の構造を示す模式断面図、である。図1(a)、(b)に示すようにリング共振器10は、基板11、リング導波路部12、入力導波路13、出力導波路14、およびカプラ20-1、20-2を備えている。リング共振器10は一例として光集積回路を用いて構成され、リング導波路部12、入力導波路13、出力導波路14、およびカプラ20-1、20-2の各々は光導波路によって形成されている。なお図1は、リング共振器10の構造を模式的に示したものであり、図中の寸法や角度は光学素子における実寸を示すものではない。
FIG. 1(a) is a schematic plan view showing the structure of the
基板11は上記各光導波路を形成するための支持部材である。基板11の材料は特に限定されないが、本実施形態におけるリング共振器10では、二酸化ケイ素(SiO2)を用いている。
The
入力導波路13はカプラ20-1によってリング導波路部12に光学的に結合され、入力光Pinをリング導波路部12に導く。入力光Pinのうちリング導波路部12に結合しなかった光は出力光Pout’としてリング共振器10の外部へ出力される。
出力導波路14はカプラ20-2によってリング導波路部12に光学的に結合され、リング導波路部12において発生した光を出力光Poutとして出力する。
The
カプラ20-1および20-2の形態は特に制限されないが、本実施形態では、一例としてエバネセント方式の光カプラを採用している。なお以下では、カプラ20-1、20-2を総称する場合には「カプラ20」という。 The form of the couplers 20-1 and 20-2 is not particularly limited, but in this embodiment, an evanescent optical coupler is used as an example. In the following description, the couplers 20-1 and 20-2 are collectively referred to as the "coupler 20".
リング導波路部12は、外周に沿って形成された凸部16および凹部17を有する回折格子部18を備えている。リング導波路部12を形成する材料については特に限定されないが、本実施形態におけるリング共振器10では非線形光学材料の一例である酸化チタン(TiO2)を用いて形成されている。ただしリング導波路部12を形成する材料は非線形光学材料であればよく、酸化チタンに限られない。本実施形態における凸部16の形状は一例として、後述するスラント形状とされている。本実施形態では、入力導波路13、および出力導波路14も酸化チタンで形成されているが、入力導波路13、および出力導波路14はリング導波路部12と別の材料で形成してもよい。
The
回折格子部18(すなわち、リング導波路部12)は一例として、2次の非線形感受率χ(2)が7×10―12m/W以下の範囲の非線形光学材料で構成されている。χ(2)が7×10―12m/Wよりも大きい物質は取り扱いが困難であるうえに高価であり、リング共振器のような光学素子に用いるのには適さない。 As an example, the diffraction grating section 18 (that is, the ring waveguide section 12) is made of a nonlinear optical material having a second-order nonlinear susceptibility χ (2) in the range of 7×10 −12 m/W or less. Materials with χ (2) greater than 7×10 −12 m/W are difficult to handle and expensive, and are not suitable for use in optical devices such as ring resonators.
次に図2を参照して、リング導波路部12についてより詳細に説明する。図2(a)は、図1(a)におけるリング導波路部12だけを抜き出して示した図である。図2(a)に示すように、入力導波路13から入力した入力光Pinのうち角周波数ωの光はカプラ20-1(図示省略)によってリング導波路部12に結合され、符号D1で示す方向に周回する。角周波数ωの光はリング導波路部12を周回する過程において回折格子部18の作用によって一部が角周波数2ωの光に変換される。つまり、角周波数ωの光の一部は角周波数2ωの光に2逓倍され、第2高調波に変換される。
Next, with reference to FIG. 2, the
すなわちリング導波路部12はいわゆるリング共振器として作用し、リング導波路部12の導波路長等に由来する固有の共振波長(周波数)を有する。リング導波路部12の場合この共振角周波数がωに設定されている。そして、リング導波路部12に結合された角周波数ωの光は、リング導波路部12を周回する過程で、リング導波路部12に配置された回折格子部18によって波長変換され、一部が角周波数2ωの第2高調波となる。角周波数が2ωに近い光でリング導波路部12の帯域外の光はリング導波路部12から吐き出され、出力光Pout’として出力される。
That is, the
本実施形態ではさらに、図2(a)に示すようにスラント形状の凸部16の上辺の鋭角部において局所プラズモンLPが発生する。この局所プラズモンLPによってリング導波路部12を周回する第2高調波の強度が増強する(局所場増強)。
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 2A, local plasmons LP are generated at the acute angle portion of the upper side of the slant-shaped
ここで回折格子部18を構成する凸部16の形状について、より詳細に説明する。図2(b)に示すように、代表的な凸部16の形状としてブレーズ形状、ピラー形状、スラント形状が挙げられる。ブレーズ形状は鋸歯形状とも称され、鋸の歯のような形状をいう。ピラー形状はリング導波路部12の外縁をなす円C(図2(c)参照)の法線方向に突き出した2辺と、該2辺と直行する上辺から構成された柱状形状である。スラント形状はリング導波路部12の外縁をなす円Cの法線方向に対して所定の角度だけ傾いた2辺と、該2辺の各々の一端に接続された上辺からなる。
Here, the shape of the
図2(c)を参照して、スラント形状の凸部16の形状についてより詳細に説明する。図2(c)はスラント形状の凸部16を拡大して示した図である。図2(c)に示すように、凸部16はリング導波路部12の外縁をなす円Cに交叉して形成された側辺S1、S2、および上辺Uを備えている。側辺S1と上辺Uの交点である点Pは、上述した局所プラズモンLPの発生源となる点(局所場)である。
The shape of the slant-shaped
側辺S1、S2の各々は、リング導波路部12の外縁をなす円Cに対する法線Nに対して角度θだけ傾いている。ただし、側辺S2の傾斜角は側辺S1の傾斜角と異なっていてもよい。凸部16の大きさは、凸部16の円Cに沿う部分の長さである幅d、側辺S1の円Cの法線N方向の高さh2で表す。
Each of the sides S1 and S2 is inclined at an angle θ with respect to the normal N to the circle C forming the outer edge of the
ここで、リング導波路部12の各部の大きさの一例について説明する。図2(a)に示すリング導波路部12の内径Rは150μm以下、リング導波路部12の回折格子部18を除いた円環部分の幅Wは1.0μm~37.5μm程度、図1(b)に示すリング導波路部12の断面方向の高さh1は10μm以下である。凸部16の幅dは0.25μm程度、高さh2は0.70μm程度、隣接する凸部16同士のピッチ(間隔)Pは700nm~800nm程度、傾斜角θは30度~60度程度である。なお、凸部16のピッチPは一例として、図2(c)に示すように、側辺S1と円Cとの交点の間隔で定義する。
Here, an example of the size of each part of the
次に凸部16の各形状についての光学的特性について説明する。図2(b)には、ブレーズ形状、ピラー形状、およびスラント形状の各形状の光学的特性を示している。図2(b)に示す伝搬損失は伝搬光がリング導波路部12を周回する際に受ける損失を意味し、局所電場は上述した局所プラズモンLPを発生させる局所場の強さを意味している。図2(b)に示すように、ブレーズ形状では伝搬損失が小さく、局所電場は中程度である。ピラー形状では伝搬損失が比較的大きく、局所電場は比較的小さい。スラント形状では伝搬損失が小さく、局所電場は大きい。要求される光学的特性に応じて図2(b)に示すいずれの凸部16の形状を採用してもよいが、本実施形態におけるリング共振器10では、局所プラズモンLPを用いることを前提にスラント形状を採用している。
Next, the optical characteristics of each shape of the
図2(b)に示すように、スラント形状は伝搬損失においても局所電場においても優れた光学的特性を有している。そこで本実施形態ではこの光学的特性に着目してスラント形状の凸部16を採用するとともに、さらなる低損失化を図っている。すなわち、局所電場が大きいことを利用して局所プラズモンLPを発生させ、この局所プラズモンLPによってリング導波路部12を周回する光を増幅させている。換言すると、本実施形態に係る局所プラズモンLPは、リング共振器10においてリング導波路部12の伝搬損失が問題とならない程度の強度を有している。
As shown in FIG. 2(b), the slant shape has excellent optical properties in both propagation loss and local electric field. Therefore, in the present embodiment, focusing on this optical characteristic, the slant-shaped
以上のように構成されたリング共振器10は、回折格子部18の作用によって第2高調波を発生させることが可能になっている。またリング共振器10におけるフィルタ作用によりノイズが除かれるため、発生した第2高調波は低ノイズである。さらに、発生した第2高調波は局所プラズモンLPによって増幅されるため、低損失なリング共振器を実現することができる。また、リング共振器10は光集積回路技術によって形成されるので、小型、軽量、低背を実現することができる。
The
ここで、リング共振器10の製造方法について簡潔に説明する。まず二酸化ケイ素の基板を準備する。次にスパッタ法等を用いて基板上に酸化チタン膜を成膜する。次に酸化チタン膜をフォトリソグラフィ、およびエッチング等の公知の技術を用いて加工し、リング導波路部12、入力導波路13、および出力導波路14を形成する。以上の方法によってリング共振器10が製造される。
Here, a method for manufacturing the
以上詳述したように、本実施形態におけるリング共振器によれば、簡易な構成で、かつ低損失、低ノイズが実現可能なリング共振器を提供することが可能となる。 As described in detail above, according to the ring resonator of the present embodiment, it is possible to provide a ring resonator that has a simple configuration and can achieve low loss and low noise.
(第2実施形態)
図3を参照して、本実施形態におけるリング共振器20について説明する。本実施形態は上記第1実施形態において、リング導波路部12を複数配置した形態である。従って、同様の構成には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
(Second embodiment)
The ring resonator 20 in this embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is a form in which a plurality of
図3に示すようにリング共振器20は、基板11、入力導波路13、複数(図3ではn個の場合を例示している)のリング導波路部12-1、12-2、12-3、・・・、12-n(以下、総称する場合は「リング導波路部12」)、および出力導波路14を含む。リング導波路部12-1、12-2、12-3、・・・、12-nはCROW(Coupled Ring-resonating Optical Waveguide)を構成している。
As shown in FIG. 3, the ring resonator 20 includes a
入力導波路13はカプラ(図示省略)を介してリング導波路部12-1に結合されている。出力導波路14はカプラ(図示省略)を介してリング導波路部12-nに結合されている。図3に示すように、リング導波路部12の各々は凸部16の傾斜方向が同じ方向になるように配置され、隣接するリング導波路部12の凸部16と凹部17とが噛み合うように配置されている。ここで、凸部16と凹部17とが噛み合うように配置するのは光の結合効率を高くするのを期待しているためであるが、結合効率をあまり問題としない場合には隣接するリング導波路部12の凸部16,凹部17同士を離間させて配置してもよい。
The
本実施形態におけるリング共振器20では各リング導波路部12を伝搬する光が、隣接するリング導波路部12同士で互いに逆向きになる。すなわち、リング導波路部12-1では伝搬光は符号D1で示す方向(時計回りの方向)に周回し、以下リング導波路部12-2では符号D2で示す方向(反時計回りの方向)、リング導波路部12-3では符号D1で示す方向(時計回りの方向)、・・・、リング導波路部12-nでは符号D1で示す方向(時計回りの方向)に周回する。すなわち、リング導波路部12-1、12-3、・・・、12-nでは周回する光の伝搬方向が凸部16の傾斜方向と同じ方向となるが、リング導波路部12-2、12-4、・・・、12-(n-1)では周回する光の伝搬方向が凸部16の傾斜方向と逆の方向となる。なお、リング導波路部12を周回する光の伝搬方向が凸部16の傾斜方向と同じ方向(つまり時計回りの方向)か、逆の方向(つまり反時計回りの方向)かは、リング導波路部12を周回する光の速度に若干の差が生ずる可能性があるが、基本的な特性、特に局所プラズモンLPの発生にはほとんど影響しないと考えられる。
In the ring resonator 20 of this embodiment, the light propagating through each
リング共振器20においても、角周波数ωの入力光Pinが入力導波路13に入力されると、リング導波路部12の各々において角周波数2ωの第2高調波が発生し、出力導波路14から出力光Poutとして出力される。角周波数が2ωに近い光でリング導波路部12の帯域外の光はリング導波路部12から吐き出され、出力光Pout’として出力される。
In the ring resonator 20 as well, when the input light Pin with an angular frequency ω is input to the
以上のように構成されたリング共振器20は遅延デバイスとして機能する。すなわち、リング導波路部12の各々は周回する光に遅延を与えるので、入力光Pinと出力光Poutとの間には一定の時間遅延が発生する。そしてこの遅延はリング導波路部12の個数によって調整することができる。調整は出力導波路14を配置するリング導波路部12を選択して行ってもよい。なお本実施形態ではnが奇数の場合を例示して説明したが、むろん偶数であってもよい。
The ring resonator 20 configured as described above functions as a delay device. That is, since each
以上のように、本実施形態におけるリング共振器によっても、簡易な構成で、かつ低損失、低ノイズが実現可能なリング共振器を提供することが可能となる。特に本実施形態におけるリング共振器20は遅延時間を調整することが可能な遅延デバイスとして機能する。 As described above, the ring resonator according to the present embodiment can also provide a ring resonator that has a simple configuration and can achieve low loss and low noise. In particular, the ring resonator 20 in this embodiment functions as a delay device capable of adjusting the delay time.
(第3実施形態)
図4を参照して、本実施形態におけるリング共振器30について説明する。本実施形態は上記第2実施形態において、読出導波路19を配置した形態である。従って同様の構成には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
(Third embodiment)
The
図4に示すようにリング共振器30では、リング導波路部12-1に読出導波路19-1が、リング導波路部12-2に読出導波路19-2が、リング導波路部12-3に読出導波路19-3が、・・・、リング導波路部12-nに読出導波路19-nが各々カプラ(図示省略)を介して結合されている。読出導波路19-1の途中には光スイッチ15-1が、読出導波路19-2の途中には光スイッチ15-2が、読出導波路19-3の途中には光スイッチ15-3が、・・・、読出導波路19-nの途中には光スイッチ15-nが、各々配置されている。読出導波路19-1からは出力光Pout1が、読出導波路19-2からは出力光Pout2が、読出導波路19-3からは出力光Pout3が、・・・、読出導波路19-nからは出力光Poutnが、各々出力される。以下、読出導波路19-1~19-nを総称する場合は「読出導波路19」といい、光スイッチ15-1~15-nを総称する場合は「光スイッチ15」といい、出力光Pout1~Poutnを総称する場合は「出力光Pouti」という。
As shown in FIG. 4, in the
以上のように構成されたリング共振器30では、光スイッチ15をオン(透過)またはオフ(遮断)させることにより、リング導波路部12を周回する光を読出導波路19から読み出すか否か、すなわち出力光Poutiを出力させるか否かを制御することができる。なお、本実施形態ではすべてのリング導波路部12に読出導波路19を配置する形態を例示して説明したが、むろん読出導波路19を配置させるリング導波路部12の個数はいくつであってもよい。
In the
また、リング導波路部12に対する読出導波路19の配置(結合)位置は図4に示す位置に限られず、例えば現状の結合位置をリング導波路部12に対して各々反対側としてもよい。また、図4では読出導波路19をリング導波路部12の上部または下部に配置させる形態を例示しているがこれに限られず、上部または下部からずれた位置に斜めに配置してもよい。さらに、本実施形態において光スイッチ15は必須のものではなく、各読出導波路19から出力光Poutiを常時出力させる場合には省略してもよい。
Further, the arrangement (coupling) position of the
以上のように、本実施形態におけるリング共振器によっても、簡易な構成で、かつ低損失、低ノイズが実現可能なリング共振器を提供することが可能となる。特に本実施形態におけるリング共振器30は複数のリング導波路部12の各々を周回する光の取り出しを制御することができる。
As described above, the ring resonator according to the present embodiment can also provide a ring resonator that has a simple configuration and can achieve low loss and low noise. In particular, the
なお上記各実施形態ではリング導波路部12が生成する高調波が第2高調波の場合について説明したがこれに限られず、リング導波路部12の内径R、幅W、回折格子部18における凸部16のサイズ(幅d、高さh2)、配列ピッチP、傾斜角θ等を変更することにより、さらに高次の高調波を発生させることも可能である。
In each of the above-described embodiments, the case where the harmonic generated by the
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be modified in various ways within the scope of the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. is also included in the technical scope of the present invention.
10、20、30…リング共振器
11…基板
12、12-1、12-2、12-3、・・・、12-n…リング導波路部
13…入力導波路
14…出力導波路
15、15-1、15-2、15-3、・・・、15-n…光スイッチ
16…凸部
17…凹部
18…回折格子部
19、19-1、19-2、19-3、・・・、19-n…読出導波路
20、20-1、20-2…カプラ
C…円
D1、D2…方向
LP…局所プラズモン
Pin…入力光
Pout、Pout’、Pouti、Pout1、Pout2、Pout3、・・・、Poutn…出力光
θ…角度
10, 20, 30...
Claims (9)
前記基板上に環状に光を導波するリング導波路部を備え、
前記リング導波路部は外周に沿って複数の凹部および凸部が周期的に形成された回折格子部を有することを特徴とするリング共振器。 a substrate;
A ring waveguide section for guiding light circularly on the substrate,
A ring resonator, wherein the ring waveguide portion has a diffraction grating portion in which a plurality of concave portions and convex portions are periodically formed along the outer circumference.
前記リング導波路部が非線形光学材料で形成されていることを特徴とするリング共振器。 A ring resonator according to claim 1,
A ring resonator, wherein the ring waveguide portion is made of a nonlinear optical material.
前記凸部の形状がブレーズ形状、ピラー形状、およびスラント形状のうちのいずれかの形状であることを特徴とするリング共振器。 3. The ring resonator according to claim 1 or 2,
A ring resonator, wherein the shape of the projection is one of a blaze shape, a pillar shape, and a slant shape.
前記凸部の形状がスラント形状であり、
前記凸部は前記光導波路を伝搬する光の伝搬方向に傾いていることを特徴とするリング共振器。 A ring resonator according to claim 3,
The convex portion has a slant shape,
A ring resonator according to claim 1, wherein said convex portion is inclined in a propagation direction of light propagating through said optical waveguide.
前記リング導波路部に隣接して配置された入力導波路と、
前記リング導波路部に隣接して配置された出力導波路と、をさらに含むことを特徴とするリング共振器。 A ring resonator according to any one of claims 1 to 4,
an input waveguide arranged adjacent to the ring waveguide section;
and an output waveguide disposed adjacent to the ring waveguide portion.
複数の前記リング導波路部が互いに隣接して配置され、
一端の前記リング導波路部に隣接して配置された入力導波路と、
他端の前記リング導波路部に隣接して配置された出力導波路と、をさらに含むことを特徴とするリング共振器。 A ring resonator according to any one of claims 1 to 4,
A plurality of said ring waveguide portions are arranged adjacent to each other,
an input waveguide arranged adjacent to the ring waveguide portion at one end;
and an output waveguide disposed adjacent to the ring waveguide portion at the other end.
少なくとも一つの前記リング導波路部に隣接して配置され、光信号を読み出す読出導波路と、
前記読出導波路に設けられ前記光信号を透過または遮断する光スイッチと、をさらに含むことを特徴とするリング共振器。 A ring resonator according to claim 6,
a readout waveguide disposed adjacent to at least one ring waveguide portion for reading out an optical signal;
and an optical switch provided in the readout waveguide for transmitting or blocking the optical signal.
互いに隣接する複数の前記リング導波路部は、前記凹部および前記凸部同士が互いに噛み合うように配置されていることを特徴とするリング共振器。 8. The ring resonator according to claim 6 or 7,
A ring resonator, wherein the plurality of adjacent ring waveguide portions are arranged such that the concave portions and the convex portions are engaged with each other.
複数の前記リング導波路部の各々の前記凸部の形状がスラント形状であり、
互いに隣接する前記複数のリング導波路部の光の伝搬方向が互いに逆方向となっていることを特徴とするリング共振器。
A ring resonator according to any one of claims 6 to 8,
the convex portion of each of the plurality of ring waveguide portions has a slant shape,
A ring resonator, wherein the light propagation directions of the plurality of adjacent ring waveguide portions are opposite to each other.
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