JP2002131563A - 偏光依存性損失を減少させた多材料構造物及びその方法 - Google Patents

偏光依存性損失を減少させた多材料構造物及びその方法

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JP2002131563A JP2001242385A JP2001242385A JP2002131563A JP 2002131563 A JP2002131563 A JP 2002131563A JP 2001242385 A JP2001242385 A JP 2001242385A JP 2001242385 A JP2001242385 A JP 2001242385A JP 2002131563 A JP2002131563 A JP 2002131563A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 導波路の上及び／又は下に金属電極を有す
る導波路装置において、装置の動作電圧を保持又は減少
しつつＰＤＬを減少する。 【解決手段】 光を伝搬する少なくとも２つの異なる材
料からなる構成部材を含む多材料構成物１０２、１０８
を含み、それぞれの端面１０６は、互いに直接的又は間
接的に連結され、光の伝搬方向に対して直角以外の角度
となっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光を伝搬する多材料
組み立て体、特に導波路に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】導波路内での偏光依存
性損失（ＰＤＬ）は垂直偏光波（ＴＭ光波）及び水平偏
光波（ＴＥ光波）の間の伝搬損失の違いが原因となる。
典型的には、ＴＭ光はＴＥ光より高い伝播損失を有す
る。光波が屈折率の異なる２つの光学材料間の境界を通
過するとき、境界での反射損もまた偏光に依存する。
【０００３】導波路の上及び／又は下に金属電極を有す
る導波路装置において、装置のＰＤＬを減少させる従来
の方法は、導波路と金属電極との間の緩衝層の厚みを増
加するものである。緩衝層が厚くなると、装置の動作電
圧がより高くなる可能性があり、これは好ましいもので
はない。従って、実質的に装置の動作電圧を保持又は減
少しつつＰＤＬを減少する導波路が必要とされている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、光を伝搬する
少なくとも二つの構成部材からなる多材料構造物を含
む。これらの構成部材は異なる材料からなり、かつそれ
ぞれの端面で連結されている。両端面は光の伝搬方向に
対し直角以外の角度となっている。この多材料構造物を
有する装置は、構成部材が光の伝搬方向に対し直角な端
面を有する場合と比較し、小さい偏光依存性損失を有す
る。本発明の実施態様は、特に導波路基板／光ファイバ
ーインターフェイスに適用可能である。
【０００５】本発明は、光を伝搬する連結構成部材間の
偏光依存性損失を減少する方法についても含む。
【０００６】
【発明の実施の形態】異なる材料の界面を光が伝搬する
際、該材料の端面の法線がＴＭ偏光波の電界及び導波路
により画定される平面内にあるように、界面が角度を付
けて研磨されている場合に、ＴＭ光はＴＥ光より小さい
反射損を有する。この反射損の違いにより、ＴＥ光と比
べてより多くのＴＭ光が界面を通過し、これによりＴＥ
光に比べて伝搬損の大きいＴＭ光を補償する結果とな
る。適切な研磨角度を選択することにより、異なる補償
量を達成することが可能である。この現象は、ＴＥ光に
比べてＴＭ光がより多く失われる光学材料中のＰＤＬを
補償するために、本発明の実施態様中で用いられてい
る。本発明は特に基板部の導波路／ファイバーキャピラ
リーの界面のＰＤＬに適用可能である。
【０００７】都合の良いことに、本発明の実施態様では
ＰＤＬを導波路の端部で補償する。従って、導波路自体
はＰＤＬが低い必要はない。導波路のＰＤＬを低くする
という限定がなくなるため、薄い緩衝層が使用可能であ
り、かつ導波路装置は低電圧及び他の好ましい設計仕様
を保持可能である。高い損失偏光の光を増大させてＰＤ
Ｌを補償するため（低い損失偏光の光を減少させるので
はない）、装置の全体的な損失は改善する。
【０００８】本発明の原理は導波路の基板／ファイバー
キャピラリーとのインターフェイスに関連して説明する
が、これは、本発明の実施態様が適用できる一つの例に
過ぎない。当業者であれば、本発明の原理が、光を伝搬
する導波路以外の多材料組み立て体にも適用可能である
ことが分かるだろう。
【０００９】添付図面をあわせて読むと、以下の発明の
詳細な説明から本発明を最もよく理解できる。半導体業
界の標準的なプラクティスに合わせる際に、様々な特徴
を一定のスケールで図示することは不可能である。寸法
は、明瞭とするために実際の大きさでないスケールで図
示しても良い。
【００１０】図１は、本発明を説明する実施態様に基づ
き、導波路の基板／ファイバーキャピラリーのインター
フェイスを示す。光導波路１０２は基板１０４中に形成
される。導波路の基板の端面１０６は、ファイバーキャ
ピラリー１０８にその端面１１０で隣接する。図２は導
波路の基板／ファイバーキャピラリーのインターフェイ
スの側面図である。光はファイバーキャピラリー１０８
及び基板１０４を通って伝搬する。
【００１１】ファイバーキャピラリーの端面１１０及び
隣接する基板の端面１０６は、それらの間にギャップを
有しても良く、直接連結しても良く、あるいはそれらの
間に一層又は二以上の中間層を有しても良い。中間層
は、例えば、構成部材の取り付けを容易にし、あるいは
導波路の特性若しくは性質を向上させることができる。
中間層は、互いに直接連結し、かつファイバーキャピラ
リー及び基板の端面に直接連結することも可能である
し、あるいは、いずれかの構成部材間に一つ又は二以上
のギャップを持つことも可能である。ここで、「構成部
材」には中間層、基板及びキャピラリーとが含まれる。
本発明を説明する実施態様中で、中間層は、ギャップを
除き合計で約１０００Åから約１０５Åの厚みを有する
ことが可能で、典型的な厚みは１０４Åである。
【００１２】図３、４は、本発明の実施態様に基づいて
端面１１０及び１０６がそれぞれ形成され得る角度を示
す。図３に示す通り、キャピラリー端面１１０はキャピ
ラリーを伝搬する光の方向に対して直角以外の角度３０
２となっている。図４に示す通り、基板端面１０６は基
板１０４を伝搬する光の方向に対して直角以外の角度４
０２となっている。本発明の典型的な実施態様では、基
板の角度４０２及びキャピラリーの角度３０２は互いに
補角となっている。本発明の典型的な実施態様では、キ
ャピラリーの角度３０２は基板の角度４０２より大き
い。
【００１３】キャピラリーの研磨角度θ1(302)及び基板
の研磨角度θ2(402)は、以下の方程式を解くことにより
決定される。 PDLc=-20log10(cos(θ1-θ2)) n1sinθ1=n2sinθ2 ここで、PDLcは偏光依存性損失で、n1はキャピラリーの
屈折率、n2は基板の屈折率である。
【００１４】典型的な事例は、n1=1.45の石英ガラスフ
ァイバーをn2=1.45のニオブ酸リチウムの基板と組み合
わせたものである。０.１５dBのＰＤＬ補償を達成する
ためには、仕上げ角度θ１及びθ２は、それぞれ２９°
２２′及び１８°４３′となる。
【００１５】例示的にはキャピラリーの角度の範囲は、
約１０°から約４０°で、典型的な角度は約３０°であ
る。例示的には基板の角度の範囲は約５°から約２５°
で、典型的な角度は約１８°である。
【００１６】本発明を説明する実施態様中では、基板は
ニオブ酸リチウムである。しかし、基板は導波路に適し
ていれば、いずれの基板材料でも可能である。
【００１７】都合の良いことに、基板及びキャピラリー
の面に角度を付けることによって、装置の動作電圧を保
持又は減少しつつ、ＰＤＬを減じた装置を形成可能であ
る。本発明を説明する実施態様中では、動作電圧は約１
Vから５０Vの範囲であり、例示的には電圧は２０Vであ
る。
【００１８】導波路以外の応用として、多材料構成物を
構成する構成部材は、光を伝搬し、かつ本発明の実施態
様に基づき端面に角度を付けることによってＰＤＬが減
少するいかなる材料からも選択可能である。隣接する構
成部材はその間にギャップを持つことも可能であるし、
又は互いに直接連結することも可能である。
【００１９】本発明を具体的に記載したが、付加的な利
点及び変形も当業者に明らかであろう。例えば、端面の
角度及び構造物の材料は発明の範囲内で変えることがで
きる。従って、本発明は具体的に説明をした実施態様に
限定されるものではなく、従属項の範囲及び全精神並び
にその均等物の範囲内で、様々に解釈されるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 基板に連結したファイバーキャピラリーの模
式的斜視図である。
【図２】 基板に連結したファイバーキャピラリーの模
式的側面図である。
【図３】 ファイバーキャピラリー及び端面の角度の模
式的側面図である。
【図４】 基板及び端面の角度の模式的側面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンタオ チェン アメリカ合衆国 ペンシルヴェニア州 18104 アレンタウン ベンナー ロード 628 ナンバー 101 (72)発明者 デトレフ ビー グラスジンスキー アメリカ合衆国 ペンシルヴェニア州 19512 ボイヤータウン ローレル ロー ド 63 (72)発明者 ロバート ダブリュー スミス アメリカ合衆国 ペンシルヴェニア州 18104 アレンタウン ヴァリー ドライ ヴ 4170 Ｆターム(参考） 2H037 BA24 CA10 CA35 CA36 DA15 2H047 MA05 NA02 QA03 RA08 TA21 2H079 AA02 AA12 BA02 BA03 CA05 DA03 EA03 EA32 EB06 HA12 KA11

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光を伝搬する第一の材料からなり、かつ
    端面を有する第一の構成部材と、 光を伝搬する第二の材料からなり、かつ端面を有する第
    二の構成部材からなり、第二の構成部材の端面が第一の
    構成部材の端面に隣接しており、 第一の構成部材の端面が、第一の構成部材を通る光の伝
    搬方向に対し直角以外の角度となっており、第二の構成
    部材の端面が、第二の構成部材を通る光の伝搬方向に対
    し直角以外の角度となっており、 第一及び第二構成部材の端面が光の伝搬方向に直角であ
    る場合と比較して、偏光依存性損失が小さい、多材料構
    造物。
  2. 【請求項２】 第二の構成部材の角度と第一の構成部材
    の角度とが、互いに余角となっている、請求項１に記載
    の多材料構造物。
  3. 【請求項３】 第一の構成部材の角度が約１０°から約
    ４０°の範囲である、請求項１に記載の多材料構造物。
  4. 【請求項４】 第二の構成部材の角度が約５°から約２
    ５°の範囲である、請求項１に記載の多材料構造物。
  5. 【請求項５】 第一の構成部材がファイバーキャピラリ
    ーで、かつ第二の構成部材が内部に導波路を有する基板
    である、請求項１に記載の多材料構造物。
  6. 【請求項６】 第一の構成部材の角度が第二の構成部材
    の角度より大きい、請求項５に記載の多材料構造物。
  7. 【請求項７】 前記基板がニオブ酸リチウムである、請
    求項５に記載の多材料構造物。
  8. 【請求項８】 前記ファイバーキャピラリーと前記基板
    との間に一層又は二以上の層を含む、請求項５に記載の
    多材料構造物。
  9. 【請求項９】 第一の構成部材の端面と第二の構成部材
    の端面とが互いに連結する、請求項１に記載の多材料構
    造物。
  10. 【請求項１０】 第一の構成部材と第二の構成部材との
    間に一層又は二以上の層を含む、請求項１に記載の多材
    料構造物。
  11. 【請求項１１】 前記層が合計で約１０００Åから約１
    ０５Åの範囲の厚みを有する、請求項８に記載の多材料
    構造物。
  12. 【請求項１２】 前記導波路が約１Vから約５０Vの範囲
    の動作電圧を有する、請求項５に記載の多材料構造物。
  13. 【請求項１３】 第一の材料からなり、かつ端面を有す
    る第一の構成部材で、第一の構成部材の端面を第一の構
    成部材を通る光の伝搬方向に対し直角以外の角度とした
    第一の構成部材を設け、 かつ、第二の材料からなり、かつ端面を有する第二の構
    成部材で、第二の構成部材の端面を第二の構成部材を通
    る光の伝搬方向に対し直角以外の角度とした第二の構成
    部材を設けた、 連結構成部材間での偏光依存性損失を減少する方法。
  14. 【請求項１４】 第一の構成部材の角度と第二の構成部
    材の角度とが、互いに余角となっている、請求項１３に
    記載の偏光依存性損失を減少する方法。
  15. 【請求項１５】 第一の構成部材の角度が約１０°から
    約４０°の範囲である、請求項１３に記載の偏光依存性
    損失を減少する方法。
  16. 【請求項１６】 第二の構成部材の角度が約５°から約
    ２５°の範囲である、請求項１３に記載の偏光依存性損
    失を減少する方法。
  17. 【請求項１７】 第一の構成部材がファイバーキャピラ
    リーで、かつ第二の構成部材が内部に導波路を有する基
    板である、請求項１３に記載の偏光依存性損失を減少す
    る方法。
  18. 【請求項１８】 前記基板とファイバーキャピラリーと
    の間に一層又は二以上の層を含む、請求項１７に記載の
    偏光依存性損失の減少方法。
  19. 【請求項１９】 前記層が合計で約１０００Åから約１
    ０５Åの範囲の厚みである、請求項１８に記載の偏光依
    存性損失の減少方法。
  20. 【請求項２０】 前記基板がニオブ酸リチウムである、
    請求項１７に記載の偏光依存性損失の減少方法。
  21. 【請求項２１】 第一の構成部材の端面と第二の構成部
    材の端面とが互いに連結する、請求項１３に記載の偏光
    依存性損失の減少方法。
  22. 【請求項２２】 前記導波路が約１Vから約５０Vの範囲
    の動作電圧を有する、請求項１７に記載の偏光依存性損
    失の減少方法。
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