JP4619507B2 - 光ファイバ結合装置、波長可変器、圧力センサ、加速度センサ及び光学装置 - Google Patents
光ファイバ結合装置、波長可変器、圧力センサ、加速度センサ及び光学装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4619507B2 JP4619507B2 JP2000292713A JP2000292713A JP4619507B2 JP 4619507 B2 JP4619507 B2 JP 4619507B2 JP 2000292713 A JP2000292713 A JP 2000292713A JP 2000292713 A JP2000292713 A JP 2000292713A JP 4619507 B2 JP4619507 B2 JP 4619507B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photonic crystal
- optical
- optical fiber
- light
- fixed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims description 65
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 63
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 title claims description 23
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title claims description 19
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title claims description 19
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title claims description 19
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 claims description 144
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims description 22
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 19
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 9
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/1225—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths comprising photonic band-gap structures or photonic lattices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L11/00—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00
- G01L11/02—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00 by optical means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/093—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by photoelectric pick-up
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/264—Optical coupling means with optical elements between opposed fibre ends which perform a function other than beam splitting
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/36—Mechanical coupling means
- G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
- G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
- G02B6/3833—Details of mounting fibres in ferrules; Assembly methods; Manufacture
- G02B6/3845—Details of mounting fibres in ferrules; Assembly methods; Manufacture ferrules comprising functional elements, e.g. filters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ結合装置、波長可変器、圧力センサ、加速度センサ及び光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバを用いた光ファイバ結合装置が知られており、このような装置は、一方の光ファイバから伝達された光を他方に結合させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光ファイバを用いた光ファイバ結合装置においては、その波長を可変することができなかった。本発明においては、波長を可変することができる光ファイバ結合装置、波長可変器、このような光学装置を用いた圧力センサ及び加速度センサを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバ結合装置は、２つの光ファイバそれぞれの端部が固定される固定部と、上記端部間を伝搬する光の光路内に配置されたホトニック結晶と、ホトニック結晶に外力を印加する外力印加手段とを備えることを特徴とする。
【０００５】
本装置によれば、一方の光ファイバ内に光を伝搬させつつ外力印加手段によってホトニック結晶に外力を印加すると、ホトニック結晶のホトニックバンドギャップが変化し、このホトニックバンドギャップに応じた波長の光が他方の光ファイバから出力されることとなるので、波長可変の光ファイバ結合を行うことができる。ここで、ホトニック結晶について説明しておく。
【０００６】
半導体単結晶は、特定の原子が周期的且つ規則的に配列してなる物質である。その電子伝搬特性は、半導体結晶中の原子間隔によって決定される。すなわち、半導体はエネルギーバンドギャップを有しており、このエネルギーバンドギャップは、電子の波動性及び原子の周期ポテンシャルに起因して決定される。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバ結合装置は、２つの光ファイバそれぞれの端部が固定される固定部と、上記端部間を伝搬する光の光路内に配置されたホトニック結晶と、ホトニック結晶に外力を印加する外力印加手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
ホトニック結晶内においては、光の波動性の拘束条件によって光伝搬特性が制限されている。すなわち、ホトニック結晶中における光の伝搬は、半導体中の電子の伝搬と同様に制限を受ける。ホトニック結晶中においては、光に対する禁止帯、所謂ホトニックバンドギャップが存在し、このバンドギャップの存在によって、特定の波長帯域の光は結晶内を伝搬できなくなる。
【０００９】
従来、様々なホトニック結晶が提案されている。例えば、サブミクロンサイズの粒子を光の波長程度の周期で配列してなるものがある。マイクロ波帯であれば、粒子としてのポリマー球を空間中に配列するものが知られている。
【００１０】
この他、ポリマー球を金属内で固化させた後で化学的にポリマー球を溶解することにより周期的微小空間を金属中に形成するもの、金属中に等間隔で穴を穿設するもの、固体材料中にレーザを用いて屈折率が周囲と異なる領域を形成するもの、光重合性ポリマーをリソグラフィ技術を用いて溝状に加工したもの等がある。
【００１１】
説明において、ホトニック結晶に入力される光を入力光、ホトニック結晶内を通過することによってホトニック結晶から出力される光を出力光とする。
【００１２】
十分に波長を変化させるためには、ホトニック結晶は可塑性であることが好ましく、このようなホトニック結晶はゲル状の物質内に微小球や気泡を含有させてなる。
【００１３】
また、本発明の波長可変器は、１つの光ファイバの端部が固定される固定部と、この端部から出射された光の光路上に配置され且つ光が反射によって上記端部へと戻されるように配置された反射鏡と、上記端部と反射鏡との間の光路内に配置され、ゲル状の物質内に微小球または気泡を含有させてなるホトニック結晶と、ホトニック結晶に外力を印加する外力印加手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
この場合、１つの光ファイバから出射された光は反射鏡で反射されるが、この光路内にはホトニック結晶が配置されているので、ホトニック結晶から出力される光の波長帯域は外力印加手段による外力に応じて変化することができる。
【００１５】
また、上述のような光学装置は加速度センサに利用することができる。すなわち、本発明の加速度センサは、移動体に設けられる加速度センサにおいて、光ファイバの端部が固定される固定部と、上記端部から出射された光の光路内に配置され、ゲル状の物質内に微小球または気泡を含有させてなるホトニック結晶と、ホトニック結晶から出射された光を検出する光検出器とを備えることを特徴とする。
【００１６】
移動体が加速度運動を行うと、ホトニック結晶は少なくとも自重によって変形し、そのホトニックバンドギャップが変化する。所定の質量を有する質量体を当該ホトニック結晶に当接させている場合には、加速度に応じて質量体がホトニック結晶を付勢する。
【００１７】
ホトニック結晶から出力される光の強度及び波長は加速度に応じて変化するので、光検出器でこれを検出した場合には、検出値は加速度を示すこととなる。また、一定の検出値が光検出器で検出されるよう、ホトニック結晶に外力を与える場合には、ホトニック結晶に与えた外力の制御量が加速度を示すこととなる。
【００１８】
また、本発明に係る圧力センサは、光ファイバの端部が固定される固定部と、上記端部から出射された光の光路内に配置され、ゲル状の物質内に微小球または気泡を含有させてなるホトニック結晶と、ホトニック結晶から出射された光を検出する光検出器と、ホトニック結晶を押圧可能な位置に配置された押圧部とを備えることを特徴とする。
【００１９】
押圧部を押すと、この圧力に応じてホトニック結晶が変形するので、上記加速度センサの場合と同様に、光検出器で検出された検出値が、又は、ホトニック結晶に与えた外力の制御量が圧力を示すこととなる。
【００２０】
ホトニック結晶の変形量を安定化するためには、ホトニック結晶の温度は一定であることが好ましい。このような場合、本発明の光学装置においては、光ファイバの端部が固定される固定部と、上記端部から出射された光の光路内に配置され、ゲル状の物質内に微小球または気泡を含有させてなるホトニック結晶と、ホトニック結晶を加熱するヒータと、ホトニック結晶の温度を測定する温度センサとを備え、温度センサによって測定された温度に応じてヒータへの供給電力を制御することを特徴とする。
【００２１】
温度センサで計測された温度が一定となるように、ヒータへの供給電力を制御すれば、ホトニック結晶の温度を一定とすることができるので、高精度の波長選択を行うことができる。
【００２２】
また、本発明の光学装置は、光ファイバの端部が固定される固定部と、上記端部から出射された光の光路内に配置され、ゲル状の物質内に微小球または気泡を含有させてなるホトニック結晶と、ホトニック結晶に外力を印加する外力印加手段と、入力光に応じて外力印加手段を駆動するための電気信号を出力する光検出器とを備え、入力光は、光ファイバを介して光検出器に導入されることを特徴とする。
【００２３】
この場合、光ファイバを介して光検出器に入力光が入力されることにより、光検出器が外力印加手段を駆動するための電気信号を出力するので、外力印加手段が駆動して、ホトニック結晶が変形する。これとは別の信号光として光ファイバを介してホトニック結晶に入力されている光は、ホトニック結晶の変形によって波長選択され、当該ホトニック結晶から出力されることとなる。
【００２４】
また、本発明の光学装置は、光ファイバの端部が固定される固定部と、上記端部から出射された光の光路内に配置され、ゲル状の物質内に微小球または気泡を含有させてなるホトニック結晶とを備え、ホトニック結晶はホトニックバンドギャップの異なる少なくとも２つのホトニック結晶を隣接させてなることを特徴とする。
【００２５】
この場合、異なるホトニックバンドギャップを有する２つのホトニック結晶は、波長選択性が異なるので、これらを組み合わせることにより、より高精度な波長選択を行うことができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に係る光学装置について説明する。同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２７】
図１は、実施の形態に係る光ファイバ結合装置としての光学装置の説明図である。この光ファイバ結合装置は、入力光の波長帯域から、所望の波長帯域を選択して出力光として出力する装置である。なお、光ファイバは、コア及びクラッドからなる。土台１の上にはホトニック結晶２が置かれており、ホトニック結晶２は、これに圧力を加え、また、これに印加される圧力を減少させる圧電素子（外力印加手段）３によって付勢される。
【００２８】
ホトニック結晶２は、外力の印加によって精度良く変形し、変形に応じてホトニックバンドギャップが変化する物質である。圧電素子３によってホトニック結晶２を変形させると、そのホトニックバンドギャップが変化する。圧電素子３は、駆動電源４によって制御され、駆動電源４は上記外力の大きさ及びその印加時間を制御する。
【００２９】
入力光は、光を伝搬させる第１光ファイバ５を通過してホトニック結晶２に入力される。入力光中の特定波長成分はホトニック結晶２を通過することができず、所定の波長帯域がホトニックバンドギャップ（光学的応答特性）に応じて選択され、出力光としてホトニック結晶２から出力される。出力光は、光を伝搬させる第２光ファイバ６に入力され、第２光ファイバ６を介して装置外部へ出力される。すなわち、外力の印加によって、第１及び第２光ファイバ５，６間の光学的結合特性が変化する。
【００３０】
なお、光ファイバ５，６の端部は、それぞれ土台１上に設けられたＶ溝台１Ｖ，１Ｖ上に固定されており、土台１と共にハウジングを構成するカバー部材Ｃの内側に位置する。
【００３１】
本光学装置は、ホトニック結晶２に外力を印加することによりホトニック結晶２のホトニックバンドギャップを変化させる光学装置であるが、ホトニック結晶２は可塑性である。なお、ホトニック結晶２は、弾性を有していても良い。また、圧電素子３はＰＺＴからなる。
【００３２】
ホトニック結晶２は可塑性であるため、これに外力を与えてホトニック結晶２を変形させると、ホトニックバンドギャップが大きく変化し、ホトニック結晶２からの出力光の波長が十分に変化することとなる。このような光学装置においては、ホトニック結晶２自体の容積を小さくした場合においても、有効に波長選択を行うことができるので、装置全体を小型化することも可能である。また、ホトニック結晶２の大きさは波長の１０倍以上であれば、その効果があるので、ホトニック結晶２は１０μｍ角以上の大きさであることが好ましい。
【００３３】
以上、説明したように、上記光ファイバ結合装置は、２つの光ファイバ５，６それぞれの端部が固定される固定部１Ｖ，１Ｖと、上記端部間を伝搬する光の光路内に配置されたホトニック結晶２と、ホトニック結晶２に外力を印加する外力印加手段３とを備えることを特徴とする。
【００３４】
一方の光ファイバ５内に光を伝搬させつつ外力印加手段３によってホトニック結晶２に外力を印加すると、ホトニック結晶２のホトニックバンドギャップが変化し、このホトニックバンドギャップに応じた波長の光が他方の光ファイバ５から出力されることとなるので、波長可変の光ファイバ結合を行うことができる。
【００３５】
なお、ホトニック結晶２は、容器Ｖ内に収容されている。
【００３６】
図２はホトニック結晶２の斜視図である。
【００３７】
このホトニック結晶２は、ゲル状の物質２Ｇ内にシリカ又はチタン酸バリウムの微小球（光学的な微結晶）２Ｂを複数含有してなる。このホトニック結晶２は容易に変形させることができる。微小球２Ｂは、物質２Ｇ内に光の波長程度の周期で規則的に均一に配列されている。微小球２Ｂの間隔は、選択しようとする光の波長の半分から四分の一であり、この波長に対して微小球２Ｂは透明である。ホトニック結晶２に波長帯域Δλ（λ1を含む）の光を入射すると、ホトニックバンドギャップに応じて、特定の波長帯域λ1の成分のみがホトニック結晶２を透過する。
【００３８】
ゲルは外力によって容易に変形するため、ホトニック結晶２のホトニックバンドギャップが容易に変化する。この変化によって、ホトニック結晶２を通過する上記波長帯域λ1が変化する。なお、微小球２Ｂと物質２Ｇとは屈折率が異なり、また、双方とも選択する光の波長に対して透明である。
【００３９】
例えば、ゾルの材料として、紫外線硬化樹脂を混ぜたものを用い、ゲル化は、これに紫外線を照射することにより行うことができる。代表的な紫外線硬化樹脂は、アクリルアミドに架橋剤及び光重合開始剤を混ぜたものであり、従来から多くのものが知られている。
【００４０】
この微小球２Ｂの周期構造数は５０程度でよいため、ホトニック結晶２は最大でも１００μｍ角の素子で十分に機能する。したがって、このホトニック結晶２を用いれば、装置の小型化を達成することができる。
【００４１】
図３は、多層膜構造のホトニック結晶、すなわちダイクロイックミラーによる出力光の透過率（任意定数）の波長（ｎｍ）依存性を示すグラフである。図３（ａ）は、ダイクロイックミラーに外力を加えない場合のグラフ、図３（ｂ）は１％の格子歪みがミラー垂直方向に生じるように圧力を加えた場合のグラフ、図３（ｃ）は１％の格子歪みがミラー垂直方向に生じるように圧力を加えた場合のグラフである。なお、格子歪みがミラー面に沿って生じるように圧力を加えることもできる。
【００４２】
このグラフによれば、反射光スペクトルの強度ピークを与える波長λCENTERは、外力のない場合１．５μｍ程度である。また、波長λCENTERは、１％の圧縮歪みを与えた場合には１４７０ｎｍ程度（短波長側）にシフトし、１％の展延歪みを与えた場合には１５３０ｎｍ（長波長側）にシフトしている。
【００４３】
このグラフは、図１に示したホトニック結晶２のものではないが、その光学特性の変化の傾向は、これらのグラフと同様であり、外力、すなわち歪みによって出力光の波長帯域が変化する。
【００４４】
図４は、別の実施形態に係る波長可変器としての光学装置の説明図である。
【００４５】
本波長可変器は、１つの光ファイバ５の端部が固定される固定部１Ｖと、この端部から出射された光の光路上に配置され且つ光が反射によって上記端部へと戻されるように配置された反射鏡７と、上記端部と反射鏡７との間の光路内に配置されたホトニック結晶２と、ホトニック結晶２に外力を印加する外力印加手段３とを備える。
【００４６】
この場合、１つの光ファイバ５から出射された光は反射鏡７で反射されるが、この光路内にはホトニック結晶２が配置されているので、ホトニック結晶２から出力される光の波長帯域は圧電素子３による外力に応じて変化することができる。
【００４７】
図５は、別の実施形態に係る圧力センサとしての光学装置の説明図である。図４に示したものとの違いは、反射鏡７がホトニック結晶２を押圧するようにされている点である。押圧部７’はカバー部材Ｃに対してスライド可能に保持されており、押圧部７’のカバー部材Ｃ内側の先端部に反射鏡７が取り付けられている。
【００４８】
この圧力センサは、光ファイバ５の端部が固定される固定部１Ｖと、上記端部から出射された光の光路内に配置されたホトニック結晶２と、ホトニック結晶２から出射された光を検出する光検出器（図示せず）と、ホトニック結晶を押圧可能な位置に配置された押圧部７’とを備える。
【００４９】
押圧部７’を押すと、この圧力に応じてホトニック結晶２が変形するので、図示しない光検出器でこれを検出した場合には、検出値は圧力を示すこととなる。また、一定の検出値が光検出器で検出されるよう、ホトニック結晶２に外力を与える場合には、ホトニック結晶２に与えた外力の制御量が圧力を示すこととなる。
【００５０】
図６は、別の実施形態に係る光ファイバ結合装置としての光学装置の説明図である。
【００５１】
また、本発明の光学装置は、光ファイバ５の端部が固定される固定部１Ｖと、上記端部から出射された光の光路内に配置された可塑性のホトニック結晶２とを備え、ホトニック結晶２はホトニックバンドギャップの異なる少なくとも２つのホトニック結晶２，２，２を隣接させてなる。
【００５２】
この場合、異なるホトニックバンドギャップを有する２以上のホトニック結晶２は、波長選択性が異なるので、これらを組み合わせることにより、より高精度な波長選択を行うことができる。ホトニック結晶には、独立に外力を加えることもできるが、同時に外力を加えても良い。なお、容器Ｖは各ホトニック結晶２間に間仕切りを備えている。
【００５３】
図７は、更に別の実施形態に係る光ファイバ結合装置としての光学装置の説明図である。
【００５４】
本例では、光ファイバ５，６の端部が固定される固定部１Ｖ，１Ｖと、前記端部から出射された光の光路内に配置されたホトニック結晶２と、ホトニック結晶２から出射された光（駆動光）を、光分岐素子ＢＳで分岐させて検出する光検出器（ホトダイオード）ＰＤと、ホトニック結晶２を押圧可能な位置に配置された押圧部とを備えている。
【００５５】
本例では、光ファイバ５，６の端部が固定される固定部１Ｖ，１Ｖと、前記端部から出射された光の光路内に配置されたホトニック結晶２と、ホトニック結晶２に外力を印加する圧電素子３と、入力光に応じて圧電素子３を駆動するための電気信号を出力する光検出器（ホトダイオード）ＰＤとを備え、入力光（駆動光）は、光ファイバ５を介して光検出器ＰＤに導入される。なお、駆動光は、光分岐素子ＢＳで分岐されて光検出器ＰＤで検出される。
【００５６】
この場合、光ファイバ５から入力された入力光は、光分岐素子ＢＳを介して光検出器ＰＤに入力される。光検出器ＰＤが圧電素子３を駆動するための電気信号を出力するので、圧電素子３が駆動して、ホトニック結晶２が変形する。これとは別の信号光として光ファイバ５を介してホトニック結晶２に入力されている光は、ホトニック結晶２の変形によって波長選択され、当該ホトニック結晶から出力されることとなる。
【００５７】
なお、上述の各光学装置は、加速度センサに利用することができる。すなわち、本加速度センサは、移動体に設けられる加速度センサにおいて、光ファイバの５，６端部が固定される固定部１Ｖと、上記端部から出射された光の光路内に配置されたホトニック結晶２と、ホトニック結晶２から出射された光を検出する光検出器とを備える。
【００５８】
移動体が加速度運動を行うと、ホトニック結晶２は少なくとも自重によって変形し、そのホトニックバンドギャップが変化する。所定の質量を有する質量体を当該ホトニック結晶２に当接させている場合には、加速度に応じて質量体がホトニック結晶を付勢する。
【００５９】
ホトニック結晶２から出力される光の強度及び波長は加速度に応じて変化するので、光検出器でこれを検出した場合には、検出値は加速度を示すこととなる。また、一定の検出値が光検出器で検出されるよう、ホトニック結晶２に外力を与える場合には、ホトニック結晶２に与えた外力の制御量が加速度を示すこととなる。
【００６０】
ホトニック結晶２の変形量を安定化するためには、ホトニック結晶２の温度は一定であることが好ましい。このような場合、上述の各光学装置が、光ファイバ５の端部が固定される固定部１Ｖと、上記端部から出射された光の光路内に配置された可塑性のホトニック結晶２と、ホトニック結晶２を加熱する図示しないヒータと、ホトニック結晶２の温度を測定する図示しない温度センサとを備え、この図示しない温度センサによって測定された温度に応じてヒータへの供給電力を制御することをが好ましい。
【００６１】
温度センサで計測された温度が一定となるように、ヒータへの供給電力を制御すれば、ホトニック結晶の温度を一定とすることができるので、高精度の波長選択を行うことができる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の光ファイバ結合装置は出力光の波長を可変することができ、このような光学装置によって、波長可変器、圧力センサ及び加速度センサが提供される。
【００６３】
なお、ファブリペロー干渉計や多層膜鏡（ダイクロイックミラー）も、０次元或いは１次元のホトニック結晶である。ホトニック結晶２は、このような用途にも応用できる。また、上述のような柔らかいホトニック結晶２は、今後、その微小球２Ｂや気泡の大きさや配列の安定性、その制御性を向上させるための機械的精度、ゲルの長期安定性、温度安定性、光ファイバや他の光学部品との接続方法、ゲル封入容器、毎回同様の外力を印加できる外力印加機構等について研究が進められるものと期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る光ファイバ結合装置としての光学装置の説明図である。
【図２】ホトニック結晶２の斜視図である。
【図３】多層膜構造のホトニック結晶、すなわちダイクロイックミラーによる出力光の透過率（任意定数）の波長（ｎｍ）依存性を示すグラフである。
【図４】別の実施形態に係る波長可変器としての光学装置の説明図である。
【図５】別の実施形態に係る圧力センサとしての光学装置の説明図である。
【図６】別の実施形態に係る光ファイバ結合装置としての光学装置の説明図である。
【図７】更に別の実施形態に係る光ファイバ結合装置としての光学装置の説明図である。
【符号の説明】
１Ｖ…固定部、１Ｖ…Ｖ溝台、２…ホトニック結晶、２Ｂ…微小球、２Ｇ…物質、３…圧電素子、４…駆動電源、５…光ファイバ、６…光ファイバ、７’…押圧部、７…反射鏡、ＢＳ…光分岐素子、Ｃ…カバー部材、ＰＤ…ホトダイオード、ＰＤ…光検出器、Ｖ…容器。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ結合装置、波長可変器、圧力センサ、加速度センサ及び光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバを用いた光ファイバ結合装置が知られており、このような装置は、一方の光ファイバから伝達された光を他方に結合させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光ファイバを用いた光ファイバ結合装置においては、その波長を可変することができなかった。本発明においては、波長を可変することができる光ファイバ結合装置、波長可変器、このような光学装置を用いた圧力センサ及び加速度センサを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバ結合装置は、２つの光ファイバそれぞれの端部が固定される固定部と、上記端部間を伝搬する光の光路内に配置されたホトニック結晶と、ホトニック結晶に外力を印加する外力印加手段とを備えることを特徴とする。
【０００５】
本装置によれば、一方の光ファイバ内に光を伝搬させつつ外力印加手段によってホトニック結晶に外力を印加すると、ホトニック結晶のホトニックバンドギャップが変化し、このホトニックバンドギャップに応じた波長の光が他方の光ファイバから出力されることとなるので、波長可変の光ファイバ結合を行うことができる。ここで、ホトニック結晶について説明しておく。
【０００６】
半導体単結晶は、特定の原子が周期的且つ規則的に配列してなる物質である。その電子伝搬特性は、半導体結晶中の原子間隔によって決定される。すなわち、半導体はエネルギーバンドギャップを有しており、このエネルギーバンドギャップは、電子の波動性及び原子の周期ポテンシャルに起因して決定される。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバ結合装置は、２つの光ファイバそれぞれの端部が固定される固定部と、上記端部間を伝搬する光の光路内に配置されたホトニック結晶と、ホトニック結晶に外力を印加する外力印加手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
ホトニック結晶内においては、光の波動性の拘束条件によって光伝搬特性が制限されている。すなわち、ホトニック結晶中における光の伝搬は、半導体中の電子の伝搬と同様に制限を受ける。ホトニック結晶中においては、光に対する禁止帯、所謂ホトニックバンドギャップが存在し、このバンドギャップの存在によって、特定の波長帯域の光は結晶内を伝搬できなくなる。
【０００９】
従来、様々なホトニック結晶が提案されている。例えば、サブミクロンサイズの粒子を光の波長程度の周期で配列してなるものがある。マイクロ波帯であれば、粒子としてのポリマー球を空間中に配列するものが知られている。
【００１０】
この他、ポリマー球を金属内で固化させた後で化学的にポリマー球を溶解することにより周期的微小空間を金属中に形成するもの、金属中に等間隔で穴を穿設するもの、固体材料中にレーザを用いて屈折率が周囲と異なる領域を形成するもの、光重合性ポリマーをリソグラフィ技術を用いて溝状に加工したもの等がある。
【００１１】
説明において、ホトニック結晶に入力される光を入力光、ホトニック結晶内を通過することによってホトニック結晶から出力される光を出力光とする。
【００１２】
十分に波長を変化させるためには、ホトニック結晶は可塑性であることが好ましく、このようなホトニック結晶はゲル状の物質内に微小球や気泡を含有させてなる。
【００１３】
また、本発明の波長可変器は、１つの光ファイバの端部が固定される固定部と、この端部から出射された光の光路上に配置され且つ光が反射によって上記端部へと戻されるように配置された反射鏡と、上記端部と反射鏡との間の光路内に配置され、ゲル状の物質内に微小球または気泡を含有させてなるホトニック結晶と、ホトニック結晶に外力を印加する外力印加手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
この場合、１つの光ファイバから出射された光は反射鏡で反射されるが、この光路内にはホトニック結晶が配置されているので、ホトニック結晶から出力される光の波長帯域は外力印加手段による外力に応じて変化することができる。
【００１５】
また、上述のような光学装置は加速度センサに利用することができる。すなわち、本発明の加速度センサは、移動体に設けられる加速度センサにおいて、光ファイバの端部が固定される固定部と、上記端部から出射された光の光路内に配置され、ゲル状の物質内に微小球または気泡を含有させてなるホトニック結晶と、ホトニック結晶から出射された光を検出する光検出器とを備えることを特徴とする。
【００１６】
移動体が加速度運動を行うと、ホトニック結晶は少なくとも自重によって変形し、そのホトニックバンドギャップが変化する。所定の質量を有する質量体を当該ホトニック結晶に当接させている場合には、加速度に応じて質量体がホトニック結晶を付勢する。
【００１７】
ホトニック結晶から出力される光の強度及び波長は加速度に応じて変化するので、光検出器でこれを検出した場合には、検出値は加速度を示すこととなる。また、一定の検出値が光検出器で検出されるよう、ホトニック結晶に外力を与える場合には、ホトニック結晶に与えた外力の制御量が加速度を示すこととなる。
【００１８】
また、本発明に係る圧力センサは、光ファイバの端部が固定される固定部と、上記端部から出射された光の光路内に配置され、ゲル状の物質内に微小球または気泡を含有させてなるホトニック結晶と、ホトニック結晶から出射された光を検出する光検出器と、ホトニック結晶を押圧可能な位置に配置された押圧部とを備えることを特徴とする。
【００１９】
押圧部を押すと、この圧力に応じてホトニック結晶が変形するので、上記加速度センサの場合と同様に、光検出器で検出された検出値が、又は、ホトニック結晶に与えた外力の制御量が圧力を示すこととなる。
【００２０】
ホトニック結晶の変形量を安定化するためには、ホトニック結晶の温度は一定であることが好ましい。このような場合、本発明の光学装置においては、光ファイバの端部が固定される固定部と、上記端部から出射された光の光路内に配置され、ゲル状の物質内に微小球または気泡を含有させてなるホトニック結晶と、ホトニック結晶を加熱するヒータと、ホトニック結晶の温度を測定する温度センサとを備え、温度センサによって測定された温度に応じてヒータへの供給電力を制御することを特徴とする。
【００２１】
温度センサで計測された温度が一定となるように、ヒータへの供給電力を制御すれば、ホトニック結晶の温度を一定とすることができるので、高精度の波長選択を行うことができる。
【００２２】
また、本発明の光学装置は、光ファイバの端部が固定される固定部と、上記端部から出射された光の光路内に配置され、ゲル状の物質内に微小球または気泡を含有させてなるホトニック結晶と、ホトニック結晶に外力を印加する外力印加手段と、入力光に応じて外力印加手段を駆動するための電気信号を出力する光検出器とを備え、入力光は、光ファイバを介して光検出器に導入されることを特徴とする。
【００２３】
この場合、光ファイバを介して光検出器に入力光が入力されることにより、光検出器が外力印加手段を駆動するための電気信号を出力するので、外力印加手段が駆動して、ホトニック結晶が変形する。これとは別の信号光として光ファイバを介してホトニック結晶に入力されている光は、ホトニック結晶の変形によって波長選択され、当該ホトニック結晶から出力されることとなる。
【００２４】
また、本発明の光学装置は、光ファイバの端部が固定される固定部と、上記端部から出射された光の光路内に配置され、ゲル状の物質内に微小球または気泡を含有させてなるホトニック結晶とを備え、ホトニック結晶はホトニックバンドギャップの異なる少なくとも２つのホトニック結晶を隣接させてなることを特徴とする。
【００２５】
この場合、異なるホトニックバンドギャップを有する２つのホトニック結晶は、波長選択性が異なるので、これらを組み合わせることにより、より高精度な波長選択を行うことができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に係る光学装置について説明する。同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２７】
図１は、実施の形態に係る光ファイバ結合装置としての光学装置の説明図である。この光ファイバ結合装置は、入力光の波長帯域から、所望の波長帯域を選択して出力光として出力する装置である。なお、光ファイバは、コア及びクラッドからなる。土台１の上にはホトニック結晶２が置かれており、ホトニック結晶２は、これに圧力を加え、また、これに印加される圧力を減少させる圧電素子（外力印加手段）３によって付勢される。
【００２８】
ホトニック結晶２は、外力の印加によって精度良く変形し、変形に応じてホトニックバンドギャップが変化する物質である。圧電素子３によってホトニック結晶２を変形させると、そのホトニックバンドギャップが変化する。圧電素子３は、駆動電源４によって制御され、駆動電源４は上記外力の大きさ及びその印加時間を制御する。
【００２９】
入力光は、光を伝搬させる第１光ファイバ５を通過してホトニック結晶２に入力される。入力光中の特定波長成分はホトニック結晶２を通過することができず、所定の波長帯域がホトニックバンドギャップ（光学的応答特性）に応じて選択され、出力光としてホトニック結晶２から出力される。出力光は、光を伝搬させる第２光ファイバ６に入力され、第２光ファイバ６を介して装置外部へ出力される。すなわち、外力の印加によって、第１及び第２光ファイバ５，６間の光学的結合特性が変化する。
【００３０】
なお、光ファイバ５，６の端部は、それぞれ土台１上に設けられたＶ溝台１Ｖ，１Ｖ上に固定されており、土台１と共にハウジングを構成するカバー部材Ｃの内側に位置する。
【００３１】
本光学装置は、ホトニック結晶２に外力を印加することによりホトニック結晶２のホトニックバンドギャップを変化させる光学装置であるが、ホトニック結晶２は可塑性である。なお、ホトニック結晶２は、弾性を有していても良い。また、圧電素子３はＰＺＴからなる。
【００３２】
ホトニック結晶２は可塑性であるため、これに外力を与えてホトニック結晶２を変形させると、ホトニックバンドギャップが大きく変化し、ホトニック結晶２からの出力光の波長が十分に変化することとなる。このような光学装置においては、ホトニック結晶２自体の容積を小さくした場合においても、有効に波長選択を行うことができるので、装置全体を小型化することも可能である。また、ホトニック結晶２の大きさは波長の１０倍以上であれば、その効果があるので、ホトニック結晶２は１０μｍ角以上の大きさであることが好ましい。
【００３３】
以上、説明したように、上記光ファイバ結合装置は、２つの光ファイバ５，６それぞれの端部が固定される固定部１Ｖ，１Ｖと、上記端部間を伝搬する光の光路内に配置されたホトニック結晶２と、ホトニック結晶２に外力を印加する外力印加手段３とを備えることを特徴とする。
【００３４】
一方の光ファイバ５内に光を伝搬させつつ外力印加手段３によってホトニック結晶２に外力を印加すると、ホトニック結晶２のホトニックバンドギャップが変化し、このホトニックバンドギャップに応じた波長の光が他方の光ファイバ５から出力されることとなるので、波長可変の光ファイバ結合を行うことができる。
【００３５】
なお、ホトニック結晶２は、容器Ｖ内に収容されている。
【００３６】
図２はホトニック結晶２の斜視図である。
【００３７】
このホトニック結晶２は、ゲル状の物質２Ｇ内にシリカ又はチタン酸バリウムの微小球（光学的な微結晶）２Ｂを複数含有してなる。このホトニック結晶２は容易に変形させることができる。微小球２Ｂは、物質２Ｇ内に光の波長程度の周期で規則的に均一に配列されている。微小球２Ｂの間隔は、選択しようとする光の波長の半分から四分の一であり、この波長に対して微小球２Ｂは透明である。ホトニック結晶２に波長帯域Δλ（λ1を含む）の光を入射すると、ホトニックバンドギャップに応じて、特定の波長帯域λ1の成分のみがホトニック結晶２を透過する。
【００３８】
ゲルは外力によって容易に変形するため、ホトニック結晶２のホトニックバンドギャップが容易に変化する。この変化によって、ホトニック結晶２を通過する上記波長帯域λ1が変化する。なお、微小球２Ｂと物質２Ｇとは屈折率が異なり、また、双方とも選択する光の波長に対して透明である。
【００３９】
例えば、ゾルの材料として、紫外線硬化樹脂を混ぜたものを用い、ゲル化は、これに紫外線を照射することにより行うことができる。代表的な紫外線硬化樹脂は、アクリルアミドに架橋剤及び光重合開始剤を混ぜたものであり、従来から多くのものが知られている。
【００４０】
この微小球２Ｂの周期構造数は５０程度でよいため、ホトニック結晶２は最大でも１００μｍ角の素子で十分に機能する。したがって、このホトニック結晶２を用いれば、装置の小型化を達成することができる。
【００４１】
図３は、多層膜構造のホトニック結晶、すなわちダイクロイックミラーによる出力光の透過率（任意定数）の波長（ｎｍ）依存性を示すグラフである。図３（ａ）は、ダイクロイックミラーに外力を加えない場合のグラフ、図３（ｂ）は１％の格子歪みがミラー垂直方向に生じるように圧力を加えた場合のグラフ、図３（ｃ）は１％の格子歪みがミラー垂直方向に生じるように圧力を加えた場合のグラフである。なお、格子歪みがミラー面に沿って生じるように圧力を加えることもできる。
【００４２】
このグラフによれば、反射光スペクトルの強度ピークを与える波長λCENTERは、外力のない場合１．５μｍ程度である。また、波長λCENTERは、１％の圧縮歪みを与えた場合には１４７０ｎｍ程度（短波長側）にシフトし、１％の展延歪みを与えた場合には１５３０ｎｍ（長波長側）にシフトしている。
【００４３】
このグラフは、図１に示したホトニック結晶２のものではないが、その光学特性の変化の傾向は、これらのグラフと同様であり、外力、すなわち歪みによって出力光の波長帯域が変化する。
【００４４】
図４は、別の実施形態に係る波長可変器としての光学装置の説明図である。
【００４５】
本波長可変器は、１つの光ファイバ５の端部が固定される固定部１Ｖと、この端部から出射された光の光路上に配置され且つ光が反射によって上記端部へと戻されるように配置された反射鏡７と、上記端部と反射鏡７との間の光路内に配置されたホトニック結晶２と、ホトニック結晶２に外力を印加する外力印加手段３とを備える。
【００４６】
この場合、１つの光ファイバ５から出射された光は反射鏡７で反射されるが、この光路内にはホトニック結晶２が配置されているので、ホトニック結晶２から出力される光の波長帯域は圧電素子３による外力に応じて変化することができる。
【００４７】
図５は、別の実施形態に係る圧力センサとしての光学装置の説明図である。図４に示したものとの違いは、反射鏡７がホトニック結晶２を押圧するようにされている点である。押圧部７’はカバー部材Ｃに対してスライド可能に保持されており、押圧部７’のカバー部材Ｃ内側の先端部に反射鏡７が取り付けられている。
【００４８】
この圧力センサは、光ファイバ５の端部が固定される固定部１Ｖと、上記端部から出射された光の光路内に配置されたホトニック結晶２と、ホトニック結晶２から出射された光を検出する光検出器（図示せず）と、ホトニック結晶を押圧可能な位置に配置された押圧部７’とを備える。
【００４９】
押圧部７’を押すと、この圧力に応じてホトニック結晶２が変形するので、図示しない光検出器でこれを検出した場合には、検出値は圧力を示すこととなる。また、一定の検出値が光検出器で検出されるよう、ホトニック結晶２に外力を与える場合には、ホトニック結晶２に与えた外力の制御量が圧力を示すこととなる。
【００５０】
図６は、別の実施形態に係る光ファイバ結合装置としての光学装置の説明図である。
【００５１】
また、本発明の光学装置は、光ファイバ５の端部が固定される固定部１Ｖと、上記端部から出射された光の光路内に配置された可塑性のホトニック結晶２とを備え、ホトニック結晶２はホトニックバンドギャップの異なる少なくとも２つのホトニック結晶２，２，２を隣接させてなる。
【００５２】
この場合、異なるホトニックバンドギャップを有する２以上のホトニック結晶２は、波長選択性が異なるので、これらを組み合わせることにより、より高精度な波長選択を行うことができる。ホトニック結晶には、独立に外力を加えることもできるが、同時に外力を加えても良い。なお、容器Ｖは各ホトニック結晶２間に間仕切りを備えている。
【００５３】
図７は、更に別の実施形態に係る光ファイバ結合装置としての光学装置の説明図である。
【００５４】
本例では、光ファイバ５，６の端部が固定される固定部１Ｖ，１Ｖと、前記端部から出射された光の光路内に配置されたホトニック結晶２と、ホトニック結晶２から出射された光（駆動光）を、光分岐素子ＢＳで分岐させて検出する光検出器（ホトダイオード）ＰＤと、ホトニック結晶２を押圧可能な位置に配置された押圧部とを備えている。
【００５５】
本例では、光ファイバ５，６の端部が固定される固定部１Ｖ，１Ｖと、前記端部から出射された光の光路内に配置されたホトニック結晶２と、ホトニック結晶２に外力を印加する圧電素子３と、入力光に応じて圧電素子３を駆動するための電気信号を出力する光検出器（ホトダイオード）ＰＤとを備え、入力光（駆動光）は、光ファイバ５を介して光検出器ＰＤに導入される。なお、駆動光は、光分岐素子ＢＳで分岐されて光検出器ＰＤで検出される。
【００５６】
この場合、光ファイバ５から入力された入力光は、光分岐素子ＢＳを介して光検出器ＰＤに入力される。光検出器ＰＤが圧電素子３を駆動するための電気信号を出力するので、圧電素子３が駆動して、ホトニック結晶２が変形する。これとは別の信号光として光ファイバ５を介してホトニック結晶２に入力されている光は、ホトニック結晶２の変形によって波長選択され、当該ホトニック結晶から出力されることとなる。
【００５７】
なお、上述の各光学装置は、加速度センサに利用することができる。すなわち、本加速度センサは、移動体に設けられる加速度センサにおいて、光ファイバの５，６端部が固定される固定部１Ｖと、上記端部から出射された光の光路内に配置されたホトニック結晶２と、ホトニック結晶２から出射された光を検出する光検出器とを備える。
【００５８】
移動体が加速度運動を行うと、ホトニック結晶２は少なくとも自重によって変形し、そのホトニックバンドギャップが変化する。所定の質量を有する質量体を当該ホトニック結晶２に当接させている場合には、加速度に応じて質量体がホトニック結晶を付勢する。
【００５９】
ホトニック結晶２から出力される光の強度及び波長は加速度に応じて変化するので、光検出器でこれを検出した場合には、検出値は加速度を示すこととなる。また、一定の検出値が光検出器で検出されるよう、ホトニック結晶２に外力を与える場合には、ホトニック結晶２に与えた外力の制御量が加速度を示すこととなる。
【００６０】
ホトニック結晶２の変形量を安定化するためには、ホトニック結晶２の温度は一定であることが好ましい。このような場合、上述の各光学装置が、光ファイバ５の端部が固定される固定部１Ｖと、上記端部から出射された光の光路内に配置された可塑性のホトニック結晶２と、ホトニック結晶２を加熱する図示しないヒータと、ホトニック結晶２の温度を測定する図示しない温度センサとを備え、この図示しない温度センサによって測定された温度に応じてヒータへの供給電力を制御することをが好ましい。
【００６１】
温度センサで計測された温度が一定となるように、ヒータへの供給電力を制御すれば、ホトニック結晶の温度を一定とすることができるので、高精度の波長選択を行うことができる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の光ファイバ結合装置は出力光の波長を可変することができ、このような光学装置によって、波長可変器、圧力センサ及び加速度センサが提供される。
【００６３】
なお、ファブリペロー干渉計や多層膜鏡（ダイクロイックミラー）も、０次元或いは１次元のホトニック結晶である。ホトニック結晶２は、このような用途にも応用できる。また、上述のような柔らかいホトニック結晶２は、今後、その微小球２Ｂや気泡の大きさや配列の安定性、その制御性を向上させるための機械的精度、ゲルの長期安定性、温度安定性、光ファイバや他の光学部品との接続方法、ゲル封入容器、毎回同様の外力を印加できる外力印加機構等について研究が進められるものと期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る光ファイバ結合装置としての光学装置の説明図である。
【図２】ホトニック結晶２の斜視図である。
【図３】多層膜構造のホトニック結晶、すなわちダイクロイックミラーによる出力光の透過率（任意定数）の波長（ｎｍ）依存性を示すグラフである。
【図４】別の実施形態に係る波長可変器としての光学装置の説明図である。
【図５】別の実施形態に係る圧力センサとしての光学装置の説明図である。
【図６】別の実施形態に係る光ファイバ結合装置としての光学装置の説明図である。
【図７】更に別の実施形態に係る光ファイバ結合装置としての光学装置の説明図である。
【符号の説明】
１Ｖ…固定部、１Ｖ…Ｖ溝台、２…ホトニック結晶、２Ｂ…微小球、２Ｇ…物質、３…圧電素子、４…駆動電源、５…光ファイバ、６…光ファイバ、７’…押圧部、７…反射鏡、ＢＳ…光分岐素子、Ｃ…カバー部材、ＰＤ…ホトダイオード、ＰＤ…光検出器、Ｖ…容器。
Claims (7)
- ２つの光ファイバそれぞれの端部が固定される固定部と、前記端部間を伝搬する光の光路内に配置され、ゲル状の物質内に微小球または気泡を含有させてなるホトニック結晶と、前記ホトニック結晶に外力を印加する外力印加手段とを備えることを特徴とする光ファイバ結合装置。
- １つの光ファイバの端部が固定される固定部と、前記端部から出射された光の光路上に配置され且つ前記光が反射によって前記端部へと戻されるように配置された反射鏡と、前記端部と前記反射鏡との間の光路内に配置され、ゲル状の物質内に微小球または気泡を含有させてなるホトニック結晶と、前記ホトニック結晶に外力を印加する外力印加手段とを備えることを特徴とする波長可変器。
- 移動体に設けられる加速度センサにおいて、光ファイバの端部が固定される固定部と、前記端部から出射された光の光路内に配置され、ゲル状の物質内に微小球または気泡を含有させてなるホトニック結晶と、前記ホトニック結晶から出射された光を検出する光検出器とを備えることを特徴とする加速度センサ。
- 光ファイバの端部が固定される固定部と、前記端部から出射された光の光路内に配置され、ゲル状の物質内に微小球または気泡を含有させてなるホトニック結晶と、前記ホトニック結晶から出射された光を検出する光検出器と、前記ホトニック結晶を押圧可能な位置に配置された押圧部とを備えることを特徴とする圧力センサ。
- 光ファイバの端部が固定される固定部と、前記端部から出射された光の光路内に配置され、ゲル状の物質内に微小球または気泡を含有させてなるホトニック結晶と、前記ホトニック結晶を加熱するヒータと、前記ホトニック結晶の温度を測定する温度センサとを備え、前記温度センサによって測定された温度に応じて前記ヒータへの供給電力を制御することを特徴とする光学装置。
- 光ファイバの端部が固定される固定部と、前記端部から出射された光の光路内に配置され、ゲル状の物質内に微小球または気泡を含有させてなるホトニック結晶と、前記ホトニック結晶に外力を印加する外力印加手段と、入力光に応じて前記外力印加手段を駆動するための電気信号を出力する光検出器とを備え、前記入力光は、前記光ファイバを介して前記光検出器に導入されることを特徴とする光学装置。
- 光ファイバの端部が固定される固定部と、前記端部から出射された光の光路内に配置され、ゲル状の物質内に微小球または気泡を含有させてなるホトニック結晶とを備え、前記ホトニック結晶はホトニックバンドギャップの異なる少なくとも２つのホトニック結晶を隣接させてなることを特徴とする光学装置。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000292713A JP4619507B2 (ja) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | 光ファイバ結合装置、波長可変器、圧力センサ、加速度センサ及び光学装置 |
| CNB018174361A CN1210596C (zh) | 2000-09-26 | 2001-09-26 | 光纤耦合装置、波长可变器、压力传感器、加速度传感器以及光学装置 |
| DE60130351T DE60130351T2 (de) | 2000-09-26 | 2001-09-26 | Faseroptischer verbinder und optisches bauelement |
| EP01970224A EP1324099B1 (en) | 2000-09-26 | 2001-09-26 | Optical fiber connector and optical device |
| AU2001290277A AU2001290277A1 (en) | 2000-09-26 | 2001-09-26 | Optical fiber connector, wavelength varying device, pressure sensor, acceleration sensor, and optical device |
| PCT/JP2001/008382 WO2002027382A1 (fr) | 2000-09-26 | 2001-09-26 | Connecteur a fibre optique, dispositif a variation de longueur d'onde, detecteur de pression, detecteur d'acceleration, et dispositif optique |
| US10/381,319 US20040008934A1 (en) | 2000-09-26 | 2001-09-26 | Optical fiber connector, wavelength varying device, pressure sensor, acceleration sensor, and optical device |
| US11/150,320 US20050271318A1 (en) | 2000-09-26 | 2005-06-13 | Optical fiber coupling device, wavelength shifter, pressure sensor, acceleration sensor, and optical device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000292713A JP4619507B2 (ja) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | 光ファイバ結合装置、波長可変器、圧力センサ、加速度センサ及び光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002098918A JP2002098918A (ja) | 2002-04-05 |
| JP4619507B2 true JP4619507B2 (ja) | 2011-01-26 |
Family
ID=18775616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000292713A Expired - Fee Related JP4619507B2 (ja) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | 光ファイバ結合装置、波長可変器、圧力センサ、加速度センサ及び光学装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20040008934A1 (ja) |
| EP (1) | EP1324099B1 (ja) |
| JP (1) | JP4619507B2 (ja) |
| CN (1) | CN1210596C (ja) |
| AU (1) | AU2001290277A1 (ja) |
| DE (1) | DE60130351T2 (ja) |
| WO (1) | WO2002027382A1 (ja) |
Families Citing this family (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4627362B2 (ja) * | 2000-09-26 | 2011-02-09 | 浜松ホトニクス株式会社 | 波長可変光源 |
| JP2002098916A (ja) * | 2000-09-26 | 2002-04-05 | Hamamatsu Photonics Kk | 光学装置 |
| JP2002169052A (ja) * | 2000-11-30 | 2002-06-14 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | 異方導光性部材を有する光学装置 |
| JP2005519321A (ja) * | 2002-03-06 | 2005-06-30 | ピレリ・アンド・チ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ | 特に光集積回路で光ビームを交差するための装置 |
| KR100439479B1 (ko) * | 2002-04-10 | 2004-07-09 | 학교법인 성균관대학 | 광자결정 광소자 및 이의 응용 |
| KR100428410B1 (ko) * | 2002-07-29 | 2004-04-28 | 학교법인 성균관대학 | 광자결정 광결합기 및 이의 응용 |
| US20050141834A1 (en) * | 2002-08-29 | 2005-06-30 | Asahi Glass Company, Limited | Optical fiber having sea and islands structure |
| CA2501104C (en) * | 2002-10-09 | 2011-11-29 | Andre Arsenault | Widely wavelength tuneable polychrome colloidal photonic crystal device |
| JP4978943B2 (ja) * | 2003-12-17 | 2012-07-18 | オリンパス株式会社 | フォトニック結晶 |
| JP5028410B2 (ja) * | 2005-04-29 | 2012-09-19 | ボード オブ トラスティーズ オブ ザ レランド スタンフォード ジュニア ユニバーシティ | 高感度ファイバ適合光音響センサ |
| US7308163B2 (en) * | 2005-05-10 | 2007-12-11 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Photonic crystal system and method of controlling/detecting direction of radiation propagation using photonic crystal system |
| DE102005022794A1 (de) * | 2005-05-12 | 2006-11-16 | Universität Karlsruhe | Kraftsensor |
| CN100344935C (zh) * | 2005-12-30 | 2007-10-24 | 武汉理工大学 | 透射式强度调制型光纤传感器 |
| US7881565B2 (en) * | 2006-05-04 | 2011-02-01 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Device and method using asymmetric optical resonances |
| CA2624790C (en) * | 2007-01-09 | 2016-06-07 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Fabry-perot acoustic sensor with photonic crystal structure and corresponding method of fabrication |
| US7793543B2 (en) * | 2007-05-04 | 2010-09-14 | Baker Hughes Incorporated | Method of measuring borehole gravitational acceleration |
| CN101424696B (zh) * | 2008-12-05 | 2010-06-02 | 重庆大学 | 全光纤温度自补偿微型f-p加速度传感器及制作方法 |
| US9482927B2 (en) * | 2009-10-26 | 2016-11-01 | The Boeing Company | Optical sensor interrogation system |
| CA3090851C (en) | 2010-03-15 | 2023-03-07 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Optical-fiber-compatible acoustic sensor |
| AU2011342264B2 (en) | 2010-12-14 | 2015-11-19 | Opalux Incorporated | Photonic crystal device with offset activation |
| US20120325001A1 (en) * | 2011-06-27 | 2012-12-27 | The Boeing Company | Optical sensor systems and methods |
| CN102494816B (zh) * | 2011-11-20 | 2015-03-04 | 北京航空航天大学 | 一种基于光子晶体光纤的压力传感方法及传感器 |
| KR20140082853A (ko) * | 2011-12-09 | 2014-07-02 | 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. | 광학 연결부 |
| KR101902924B1 (ko) * | 2012-11-14 | 2018-10-01 | 삼성전자주식회사 | 투사광의 색을 조절할 수 있는 광 방출 장치 |
| CN103335757B (zh) * | 2013-06-26 | 2015-06-10 | 北京航空航天大学 | 晶体型压力、应力或加速度传感器及光学测量方法 |
| CN103808441B (zh) * | 2014-03-03 | 2016-08-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种三维纳米尺度光子晶体力传感器 |
| CN103837274B (zh) * | 2014-03-03 | 2016-03-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种二维纳米尺度光子晶体力传感器 |
| US10690946B2 (en) * | 2015-08-26 | 2020-06-23 | Apple Inc. | Flexible photonic crystals with color-changing strain response |
| US11126065B2 (en) * | 2016-06-09 | 2021-09-21 | The Boeing Company | Photonic crystals logic devices |
| US10423015B2 (en) * | 2016-09-29 | 2019-09-24 | Nlight, Inc. | Adjustable beam characteristics |
| CN106595920B (zh) * | 2016-12-13 | 2020-10-30 | 北京邮电大学 | 一种基于晶格渐变型二维光子晶体和交叉双横梁结构的压力传感器 |
| CN107843367A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-03-27 | 上海理工大学 | 光学压力传感器 |
| EP3769056A1 (en) | 2018-03-23 | 2021-01-27 | The Board of Trustees of the Leland Stanford Junior University | Diaphragm-based fiber acoustic sensor |
| CN109946480B (zh) * | 2019-03-06 | 2020-08-14 | 东南大学 | 一种基于拉链式光子晶体微纳腔的高精度光力式加速度计 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5975204A (ja) * | 1982-10-24 | 1984-04-27 | Ritsuo Hasumi | プラスチツク光回路の製造方法 |
| JPH0968660A (ja) * | 1995-09-04 | 1997-03-11 | Nec Corp | 波長可変光フィルタ |
| JPH09211348A (ja) * | 1996-02-06 | 1997-08-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 波長可変光フィルタ |
Family Cites Families (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5385114A (en) * | 1992-12-04 | 1995-01-31 | Milstein; Joseph B. | Photonic band gap materials and method of preparation thereof |
| US6093246A (en) * | 1995-09-08 | 2000-07-25 | Sandia Corporation | Photonic crystal devices formed by a charged-particle beam |
| US5751466A (en) * | 1996-01-11 | 1998-05-12 | University Of Alabama At Huntsville | Photonic bandgap apparatus and method for delaying photonic signals |
| DE19610656A1 (de) * | 1996-03-05 | 1997-09-11 | Deutsche Telekom Ag | Optische Mehrwege-Weiche mit elektrisch einstellbaren Photonenkristallen |
| US6058127A (en) * | 1996-12-13 | 2000-05-02 | Massachusetts Institute Of Technology | Tunable microcavity and method of using nonlinear materials in a photonic crystal |
| US5892860A (en) * | 1997-01-21 | 1999-04-06 | Cidra Corporation | Multi-parameter fiber optic sensor for use in harsh environments |
| JPH10221572A (ja) * | 1997-02-07 | 1998-08-21 | Fujitsu Ltd | 光装置 |
| GB9710062D0 (en) * | 1997-05-16 | 1997-07-09 | British Tech Group | Optical devices and methods of fabrication thereof |
| GB9713018D0 (en) * | 1997-06-20 | 1997-08-27 | Secr Defence | Optical fibre bend sensor |
| US5982963A (en) * | 1997-12-15 | 1999-11-09 | University Of Southern California | Tunable nonlinearly chirped grating |
| JPH11194280A (ja) * | 1997-12-26 | 1999-07-21 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光素子および光フィルタ |
| US6175108B1 (en) * | 1998-01-30 | 2001-01-16 | Cidra Corporation | Accelerometer featuring fiber optic bragg grating sensor for providing multiplexed multi-axis acceleration sensing |
| US6261469B1 (en) * | 1998-10-13 | 2001-07-17 | Honeywell International Inc. | Three dimensionally periodic structural assemblies on nanometer and longer scales |
| JP3829548B2 (ja) * | 1999-09-24 | 2006-10-04 | ソニー株式会社 | 機能性材料および機能素子 |
| TWI228179B (en) * | 1999-09-24 | 2005-02-21 | Toshiba Corp | Process and device for producing photonic crystal, and optical element |
| JP3519333B2 (ja) * | 2000-02-10 | 2004-04-12 | エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社 | 光ファイバセンサ |
| JP2004500767A (ja) * | 2000-02-18 | 2004-01-08 | コーニング・インコーポレーテッド | 光学システムにおけるクロマチック分散の適応制御のための電子検波器 |
| WO2002010843A2 (en) * | 2000-07-31 | 2002-02-07 | Matsura Naomi | Configurable phontonic device |
| US6542682B2 (en) * | 2000-08-15 | 2003-04-01 | Corning Incorporated | Active photonic crystal waveguide device |
| JP2002082239A (ja) * | 2000-09-11 | 2002-03-22 | Nec Corp | フォトニック結晶およびこれを用いた光パルス制御装置 |
| JP2002098916A (ja) * | 2000-09-26 | 2002-04-05 | Hamamatsu Photonics Kk | 光学装置 |
| JP4627362B2 (ja) * | 2000-09-26 | 2011-02-09 | 浜松ホトニクス株式会社 | 波長可変光源 |
| TW574588B (en) * | 2001-03-22 | 2004-02-01 | Matsushita Electric Works Ltd | Light-beam deflecting device with photonic crystal, optical switch using the same, and light-beam deflecting method |
| JP3665273B2 (ja) * | 2001-05-11 | 2005-06-29 | 株式会社日立製作所 | 波長分散補償器、及びそれを用いた光伝送システム |
| US6661566B2 (en) * | 2001-09-20 | 2003-12-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method and optical switch for altering an electromagnetic energy wave in response to acceleration forces |
| WO2004008230A2 (en) * | 2002-07-12 | 2004-01-22 | Massachusetts Institute Of Technology | Reconfigurable microphotonics devices via deformable membrane platform |
-
2000
- 2000-09-26 JP JP2000292713A patent/JP4619507B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-09-26 DE DE60130351T patent/DE60130351T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-09-26 WO PCT/JP2001/008382 patent/WO2002027382A1/ja active IP Right Grant
- 2001-09-26 CN CNB018174361A patent/CN1210596C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2001-09-26 AU AU2001290277A patent/AU2001290277A1/en not_active Abandoned
- 2001-09-26 US US10/381,319 patent/US20040008934A1/en not_active Abandoned
- 2001-09-26 EP EP01970224A patent/EP1324099B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2005
- 2005-06-13 US US11/150,320 patent/US20050271318A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5975204A (ja) * | 1982-10-24 | 1984-04-27 | Ritsuo Hasumi | プラスチツク光回路の製造方法 |
| JPH0968660A (ja) * | 1995-09-04 | 1997-03-11 | Nec Corp | 波長可変光フィルタ |
| JPH09211348A (ja) * | 1996-02-06 | 1997-08-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 波長可変光フィルタ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE60130351T2 (de) | 2008-05-29 |
| EP1324099B1 (en) | 2007-09-05 |
| AU2001290277A1 (en) | 2002-04-08 |
| DE60130351D1 (de) | 2007-10-18 |
| CN1210596C (zh) | 2005-07-13 |
| WO2002027382A1 (fr) | 2002-04-04 |
| EP1324099A1 (en) | 2003-07-02 |
| CN1470005A (zh) | 2004-01-21 |
| US20040008934A1 (en) | 2004-01-15 |
| US20050271318A1 (en) | 2005-12-08 |
| EP1324099A4 (en) | 2005-04-20 |
| JP2002098918A (ja) | 2002-04-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4619507B2 (ja) | 光ファイバ結合装置、波長可変器、圧力センサ、加速度センサ及び光学装置 | |
| JP6289525B2 (ja) | 光学測定装置 | |
| US5091983A (en) | Optical modulation apparatus and measurement method | |
| EP0235801B1 (en) | Fiber fabry-perot etalon | |
| JP2002098916A (ja) | 光学装置 | |
| JPH10505920A (ja) | 圧縮により波長可変としたファイバグレーティング | |
| US20100327150A1 (en) | Multimode planar waveguide spectral filter | |
| US20020159671A1 (en) | Micromachined fiber optic sensors | |
| JP2011527755A (ja) | 光ファイバ音響センサアレイ用プッシュプル二波長ファブリペロセンサ | |
| JP4627362B2 (ja) | 波長可変光源 | |
| CA2424574A1 (en) | Tunable external cavity laser | |
| JP2005528650A (ja) | 波長可変光フィルタの閉ループ制御 | |
| WO2013132266A2 (en) | Optical device | |
| Oliveira et al. | Polymer Optical Fiber Bragg Gratings: Fabrication and Sensing Applications | |
| EP0143583B1 (en) | Fiber optic modal coupler | |
| Da Silva et al. | Highly efficient side-coupled acousto-optic modulation of a suspended core fiber Bragg grating | |
| US5426981A (en) | Vibrating sensor | |
| JP2006349776A (ja) | 波長選択素子 | |
| František et al. | Current trends in photonic sensors | |
| JP2002318354A (ja) | 光波形整形装置 | |
| Geudens et al. | Laser micromachined 3D glass photonics platform demonstrated by temperature compensated strain sensor | |
| JP4053645B2 (ja) | 光導波路グレーティングセンサ | |
| Leinders | Characterization of a novel optical micro-machined ultrasound transducer | |
| EP3836236A1 (en) | Spin-entangled photon emission device | |
| Chen et al. | Micro resonators on side-polished fiber-a potential fiber optic sensor platform |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070925 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100810 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101012 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101026 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101027 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131105 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |