JP2002131569A - 平面型導波路を作成する方法 - Google Patents
平面型導波路を作成する方法Info
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- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 平面型導波路を作成する方法を提供する
【解決手段】 この方法は、導波路ストリップに適した
材料の層を含んでいるワークピースを提供し、ワークピ
ースがベース部１０１と少なくとも一つの突出部とを含
むように、その層をパターン化し、クラッディング層１
１５を突出部上に形成して、クラッディング層１１５を
基板１２０に取り付けるステップを含んでいる。ワーク
ピースの組成によって、プロセスは、突出部の底面を露
出するために、ベース部１０１を取り除くことを更に必
要とする。この方法によると、平面型導波路または平面
型導波路増幅器は、５μｍ以上、又は好ましくは、１０
〜２０μｍの範囲の厚さの形状を有して組み立てられ
る。
材料の層を含んでいるワークピースを提供し、ワークピ
ースがベース部１０１と少なくとも一つの突出部とを含
むように、その層をパターン化し、クラッディング層１
１５を突出部上に形成して、クラッディング層１１５を
基板１２０に取り付けるステップを含んでいる。ワーク
ピースの組成によって、プロセスは、突出部の底面を露
出するために、ベース部１０１を取り除くことを更に必
要とする。この方法によると、平面型導波路または平面
型導波路増幅器は、５μｍ以上、又は好ましくは、１０
〜２０μｍの範囲の厚さの形状を有して組み立てられ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、比較的大きな厚さ
の形状を有する平面型導波路を作成する方法に関する。
本発明は、通信システムに適した平面型導波路アレイと
平面型導波路増幅器とを製作する際に有用である。
の形状を有する平面型導波路を作成する方法に関する。
本発明は、通信システムに適した平面型導波路アレイと
平面型導波路増幅器とを製作する際に有用である。
【０００２】
【従来の技術】光通信システムは、光学的信号を高速で
長距離にわたって送信できる。光学的信号は、光源から
導波路へ、最終的に検出器へ送信される。光ファイバの
ような導波路構造が光信号を送信する。基本的に、導波
路構造は、ある屈折率を有する材料から製作した内部コ
ア領域と、低い屈折率を有する材料から成るコアに隣接
する外部クラッディング領域とを含んでいる。コアに沿
って伝搬する光ビームは、全内部反射によって導波路の
長さ方向に沿って誘導される。
長距離にわたって送信できる。光学的信号は、光源から
導波路へ、最終的に検出器へ送信される。光ファイバの
ような導波路構造が光信号を送信する。基本的に、導波
路構造は、ある屈折率を有する材料から製作した内部コ
ア領域と、低い屈折率を有する材料から成るコアに隣接
する外部クラッディング領域とを含んでいる。コアに沿
って伝搬する光ビームは、全内部反射によって導波路の
長さ方向に沿って誘導される。
【０００３】平面型導波路は、光を光ファイバと基本的
に同じ状態で誘導する、平らな導波路構造である。平面
型導波路構造は、低い屈折率の基板に埋め込まれた材料
の高い屈折率のコア・ストリップ（“導波路ストリッ
プ”）を含んでいる。
に同じ状態で誘導する、平らな導波路構造である。平面
型導波路構造は、低い屈折率の基板に埋め込まれた材料
の高い屈折率のコア・ストリップ（“導波路ストリッ
プ”）を含んでいる。
【０００４】光通信システムは、種々のデバイス（例え
ば、光源、光電検出器、スイッチ、光ファイバ、増幅
器、フィルタ）を一般的に含んでいる。増幅器とフィル
タは、導波路に沿って伝搬する光パルスを推進するため
に用いられる。
ば、光源、光電検出器、スイッチ、光ファイバ、増幅
器、フィルタ）を一般的に含んでいる。増幅器とフィル
タは、導波路に沿って伝搬する光パルスを推進するため
に用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】種々のシステム要素間
の接続構成が、光通信システムにおける損失を本質的に
生じる。例えば、平面型導波路増幅器では、平面型導波
路をマルチモード信号収集ファイバに結合することが望
ましい。しかし、従来の処理方式を適用すると、一般的
に、平面型導波路増幅器は、約５μｍ以上厚いコアで作
成できず、従来のスパッタ・フィルムは約２〜３μｍの
厚さになる。一方、マルチモード信号収集ファイバは、
一般的に直径が５０μｍ以上太いコアを備えている。こ
の垂直方向の形状の不一致は、光をマルチモード信号収
集ファイバから平面型導波路に効率よく結合することを
非常に難しくする。損失は、１７ｄＢまでになり、ある
場合には、送信光の９７〜９８パーセントまでに達す
る。
の接続構成が、光通信システムにおける損失を本質的に
生じる。例えば、平面型導波路増幅器では、平面型導波
路をマルチモード信号収集ファイバに結合することが望
ましい。しかし、従来の処理方式を適用すると、一般的
に、平面型導波路増幅器は、約５μｍ以上厚いコアで作
成できず、従来のスパッタ・フィルムは約２〜３μｍの
厚さになる。一方、マルチモード信号収集ファイバは、
一般的に直径が５０μｍ以上太いコアを備えている。こ
の垂直方向の形状の不一致は、光をマルチモード信号収
集ファイバから平面型導波路に効率よく結合することを
非常に難しくする。損失は、１７ｄＢまでになり、ある
場合には、送信光の９７〜９８パーセントまでに達す
る。
【０００６】多くの他の要因も、導波路接続構成におけ
る損失に関与している。そのような要因として、ファイ
バ・コアの重なり、ファイバ軸の不揃い、ファイバ間
隔、ファイバ端末での反射、開口数（ＮＡ）の不一致が
ある。光を受信するファイバが光を配送するファイバよ
り小さなＮＡを有する場合、ある光は、コアに拘束され
ないモードで受信ファイバに進み、ファイバの外に漏れ
ると思われる。損失は、公式：損失（ｄＢ）＝１０ｌｏ
ｇ１０（ＮＡ２／ＮＡ１）２から定量化できる。従っ
て、大きな損失が、ファイバが不一致で、信号が大きな
コアから小さなコアに移行する場合に生じる。
る損失に関与している。そのような要因として、ファイ
バ・コアの重なり、ファイバ軸の不揃い、ファイバ間
隔、ファイバ端末での反射、開口数（ＮＡ）の不一致が
ある。光を受信するファイバが光を配送するファイバよ
り小さなＮＡを有する場合、ある光は、コアに拘束され
ないモードで受信ファイバに進み、ファイバの外に漏れ
ると思われる。損失は、公式：損失（ｄＢ）＝１０ｌｏ
ｇ１０（ＮＡ２／ＮＡ１）２から定量化できる。従っ
て、大きな損失が、ファイバが不一致で、信号が大きな
コアから小さなコアに移行する場合に生じる。
【０００７】ハイブリッド集積型電子光学的装置を効率
的で大規模に製造方法に対する要望が増えているので、
損失を最小限に抑えながら、種々の導波路デバイス効率
的に結合する技術が必要になる。
的で大規模に製造方法に対する要望が増えているので、
損失を最小限に抑えながら、種々の導波路デバイス効率
的に結合する技術が必要になる。
【０００８】本発明は、平面型導波路を作成する方法で
ある。この方法は、導波路ストリップに適した材料の層
を含むワークピースを提供し、ワークピースがベース部
と少なくとも一つの突出部とを含むように層をパターン
化し、クラッディング層を突出部上に形成し、クラッデ
ィング層を基板に取り付けるステップを含んでいる。ワ
ークピースの組成によって、プロセスには、ベース部分
を取り除くステップが更に必要になる。この方法を用い
ると、平面型導波路又は平面型導波路増幅器は、５μｍ
以上、又は好ましくは、１０〜２０μｍの範囲の厚さで
製作できる。
ある。この方法は、導波路ストリップに適した材料の層
を含むワークピースを提供し、ワークピースがベース部
と少なくとも一つの突出部とを含むように層をパターン
化し、クラッディング層を突出部上に形成し、クラッデ
ィング層を基板に取り付けるステップを含んでいる。ワ
ークピースの組成によって、プロセスには、ベース部分
を取り除くステップが更に必要になる。この方法を用い
ると、平面型導波路又は平面型導波路増幅器は、５μｍ
以上、又は好ましくは、１０〜２０μｍの範囲の厚さで
製作できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の長所と特質と種々の特徴
は、添付の図面を参照しながら、詳細に説明する実施例
を考慮すれば十分に明らかになると思われる。尚図面
は、本発明の概念の図解を意図しており、一定の尺度で
図示してないことを理解すべきである。図面を参照する
と、図１は、平面型導波路を作成する際のステップを示
す略ブロック図である。図１のブロックＡに示すよう
に、第一のステップでは、導波路ストリップに適した材
料の層を含むワークピースを提供する。ワークピース
は、ストリップ材料のバルク・ディスク又はストリップ
材料の基板支援層でもよい。層は、必要におうじて、形
成すべき導波路ストリップよりも厚くできる。
は、添付の図面を参照しながら、詳細に説明する実施例
を考慮すれば十分に明らかになると思われる。尚図面
は、本発明の概念の図解を意図しており、一定の尺度で
図示してないことを理解すべきである。図面を参照する
と、図１は、平面型導波路を作成する際のステップを示
す略ブロック図である。図１のブロックＡに示すよう
に、第一のステップでは、導波路ストリップに適した材
料の層を含むワークピースを提供する。ワークピース
は、ストリップ材料のバルク・ディスク又はストリップ
材料の基板支援層でもよい。層は、必要におうじて、形
成すべき導波路ストリップよりも厚くできる。
【００１０】ブロックＢに示す次のステップでは、製作
すべき導波路ストリップに寸法形状で対応する少なくと
も一つの突出部を形成するために、ストリップ材料の層
をパターン化する。このパターン化は、一つ又は複数の
突出ストリップをフォトリソグラフィーでマスキング
し、マスキングしない材料をウェット・エッチングでエ
ッチングすると、好都合に実施できる。好ましくは、複
数の突出部が、導波路のアレイを形作るようにパターン
化される。
すべき導波路ストリップに寸法形状で対応する少なくと
も一つの突出部を形成するために、ストリップ材料の層
をパターン化する。このパターン化は、一つ又は複数の
突出ストリップをフォトリソグラフィーでマスキング
し、マスキングしない材料をウェット・エッチングでエ
ッチングすると、好都合に実施できる。好ましくは、複
数の突出部が、導波路のアレイを形作るようにパターン
化される。
【００１１】図２Ａは、コア・ガラスのバルク・ディス
ク１００を含むワークピースに対する、このステップの
結果を図示している。ディスクは、ベース部１０１と複
数の突出部１０２ａ、１０２ｂ、．．．１０２ｄとを含
むように、選択部分にウェット・エッチングでパターン
化される。これは、ディスクに種々のチャンネルをエッ
チングすると可能になる。突出部は、製作すべき導波路
ストリップに寸法形状で実質的に対応する厚さと幅とを
備えている。ディスクは、アルミノケイ酸塩ガラスを好
都合に含んでいるが、ソーダ石灰ガラスのような他のガ
ラスも使用できる。導波路構造が導波路増幅器であるこ
とが望ましい場合に、導波路ストリップ材料は、従来技
術で周知の技術により、少量の希土類元素ドーパントで
ドーピングすべきである。好ましい希土類元素ドーパン
トは、エルビウムである。
ク１００を含むワークピースに対する、このステップの
結果を図示している。ディスクは、ベース部１０１と複
数の突出部１０２ａ、１０２ｂ、．．．１０２ｄとを含
むように、選択部分にウェット・エッチングでパターン
化される。これは、ディスクに種々のチャンネルをエッ
チングすると可能になる。突出部は、製作すべき導波路
ストリップに寸法形状で実質的に対応する厚さと幅とを
備えている。ディスクは、アルミノケイ酸塩ガラスを好
都合に含んでいるが、ソーダ石灰ガラスのような他のガ
ラスも使用できる。導波路構造が導波路増幅器であるこ
とが望ましい場合に、導波路ストリップ材料は、従来技
術で周知の技術により、少量の希土類元素ドーパントで
ドーピングすべきである。好ましい希土類元素ドーパン
トは、エルビウムである。
【００１２】チャンネルをウェット・エッチングするた
めのエッチング試薬は、ＨＦエッチング試薬（〜１％Ｈ
Ｆ）、Ｋ４Ｆｅ（ＣＮ）６、Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６、Ｎａ
２Ｓ ２Ｏ３及びのＫＯＨ（Ｈ２Ｏ中）から選択できる。
代わりに、ドライ・エッチング又はマイクロスケール・
インプリントのような他のパターン化技術も突出部を形
作るために使用できる。
めのエッチング試薬は、ＨＦエッチング試薬（〜１％Ｈ
Ｆ）、Ｋ４Ｆｅ（ＣＮ）６、Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６、Ｎａ
２Ｓ ２Ｏ３及びのＫＯＨ（Ｈ２Ｏ中）から選択できる。
代わりに、ドライ・エッチング又はマイクロスケール・
インプリントのような他のパターン化技術も突出部を形
作るために使用できる。
【００１３】最終的に、突出部又は１０２ａ、１０２
ｂ、．．．１０２ｄなどが、平面型導波路の導波路スト
リップを形成することになる。従って、チャンネルのエ
ッチングは、希望した形状の突出部を形作るように制御
される。５μｍを越える高さ（厚さ）又は幅、或いはそ
の両方の大きさをもつ突出部が、形成される。好都合
に、チャンネルは、突出部が１０〜２０μｍの範囲の高
さｈと５０〜１００μｍの範囲の幅ｗを有するように、
エッチングされる。
ｂ、．．．１０２ｄなどが、平面型導波路の導波路スト
リップを形成することになる。従って、チャンネルのエ
ッチングは、希望した形状の突出部を形作るように制御
される。５μｍを越える高さ（厚さ）又は幅、或いはそ
の両方の大きさをもつ突出部が、形成される。好都合
に、チャンネルは、突出部が１０〜２０μｍの範囲の高
さｈと５０〜１００μｍの範囲の幅ｗを有するように、
エッチングされる。
【００１４】図１のブロックＣに示す第三のステップで
は、クラッディング層を突出部の表面に付着する。クラ
ッディング層は、周知の従来技術で付着したシリカでも
よい。それは、好ましくは、ＢＰＴＥＯＳプロセスで付
着される。
は、クラッディング層を突出部の表面に付着する。クラ
ッディング層は、周知の従来技術で付着したシリカでも
よい。それは、好ましくは、ＢＰＴＥＯＳプロセスで付
着される。
【００１５】図２Ｂを参照すると、クラッディング層１
１５は、エッチングされたバルク・ガラスに付着して、
チャンネルを充填している。このクラッディグ層の材料
は、導波路ストリップ材料に基づいて選択される。クラ
ッディング材料は、ストリップ材料より低い屈折率を有
するべきである。シリカ・クラッディング材料は、アル
ミノケイ酸塩ストリップと共に使用できる。プラスティ
ック・クラッディングは、ソーダ石灰ストリップ材料か
ら使用できる。
１５は、エッチングされたバルク・ガラスに付着して、
チャンネルを充填している。このクラッディグ層の材料
は、導波路ストリップ材料に基づいて選択される。クラ
ッディング材料は、ストリップ材料より低い屈折率を有
するべきである。シリカ・クラッディング材料は、アル
ミノケイ酸塩ストリップと共に使用できる。プラスティ
ック・クラッディングは、ソーダ石灰ストリップ材料か
ら使用できる。
【００１６】クラッディング層を具備してパターン化し
たワークピースは、平面型導波路の基板に取り付けられ
る（図１のブロックＤ）。クラッディング層は、導波路
基板に取り付けられる。
たワークピースは、平面型導波路の基板に取り付けられ
る（図１のブロックＤ）。クラッディング層は、導波路
基板に取り付けられる。
【００１７】図２Ｃは反転した加工部材１００を示して
おり、クラッディング層が導波路基板１２０に取り付け
られている。基板は、ガラス、セラミックス、半導体を
含む多種多様な材料のなかの任意のものでよい。好まし
くはシリコンである。シリカ（ＳｉＯ２）の層のよう
な、誘電体層又は絶縁層１１０を、基板１２０間の表面
に配置できる。ワークピース・クラッディングは、アル
ミノケイ酸塩又はシリコンような分子結合によって、又
は、セラミックで焼き付け自在のペーストのような他の
適切な結合剤を用いて、基板に取り付けられる。この段
階で、コア（突出部１０２ａ、１０２ｂ、．．．、１０
２ｄ）は、クラッディングと三つの側面で隔離し、第四
の側面でディスク１００に結合している。結合剤のタイ
プ選択には十分に柔軟性がある、なぜならば、コアは接
着剤に接しないよう保護されているからである。隙間部
１１１ａ、１１１ｂ、．．．、１１１ｄは、シリカ層１
１０と基板１２０との間で、必要におうじて、クラッデ
ィング材料で充填できる。
おり、クラッディング層が導波路基板１２０に取り付け
られている。基板は、ガラス、セラミックス、半導体を
含む多種多様な材料のなかの任意のものでよい。好まし
くはシリコンである。シリカ（ＳｉＯ２）の層のよう
な、誘電体層又は絶縁層１１０を、基板１２０間の表面
に配置できる。ワークピース・クラッディングは、アル
ミノケイ酸塩又はシリコンような分子結合によって、又
は、セラミックで焼き付け自在のペーストのような他の
適切な結合剤を用いて、基板に取り付けられる。この段
階で、コア（突出部１０２ａ、１０２ｂ、．．．、１０
２ｄ）は、クラッディングと三つの側面で隔離し、第四
の側面でディスク１００に結合している。結合剤のタイ
プ選択には十分に柔軟性がある、なぜならば、コアは接
着剤に接しないよう保護されているからである。隙間部
１１１ａ、１１１ｂ、．．．、１１１ｄは、シリカ層１
１０と基板１２０との間で、必要におうじて、クラッデ
ィング材料で充填できる。
【００１８】ワークピースが、薄い層のストリップ材料
をクラッディング材料支持部上に含む場合に、導波路が
実質的に完成する。ストリップ材料の層が厚い、又は、
ワークピースストリップ材料のバルク・ディスクである
場合、次のステップ（図１のブロックＥ）で、ワークピ
ースのベース部を除去し、突出部分が選択的に残ること
になる。
をクラッディング材料支持部上に含む場合に、導波路が
実質的に完成する。ストリップ材料の層が厚い、又は、
ワークピースストリップ材料のバルク・ディスクである
場合、次のステップ（図１のブロックＥ）で、ワークピ
ースのベース部を除去し、突出部分が選択的に残ること
になる。
【００１９】図２Ｄを参照すると、バルク・ガラス・デ
ィスク１０１のベースが、エッチングで離れ、クラッデ
ィング層１１５で部分的に囲まれた突出部１０２ａ、１
０２ｂ．．．が、平面型導波路ストリップを含むように
して残る。
ィスク１０１のベースが、エッチングで離れ、クラッデ
ィング層１１５で部分的に囲まれた突出部１０２ａ、１
０２ｂ．．．が、平面型導波路ストリップを含むように
して残る。
【００２０】更にオプションの最終ステップとして、最
上部のクラッディング層１１７が、露出した突出部１０
２ａ、１０２ｂ上に付着する（図２Ｅ）。必要におうじ
て、最終的な構造を小片にダイスで切断できる。
上部のクラッディング層１１７が、露出した突出部１０
２ａ、１０２ｂ上に付着する（図２Ｅ）。必要におうじ
て、最終的な構造を小片にダイスで切断できる。
【００２１】本発明の方法は、比較的大きな形状の導波
路コア・ストリップを有する導波路構造又は導波路増幅
器を製作するために用いられる。例えば、導波路又は導
波路増幅器は、１０ミクロンの断面形状で作成される、
すなわち、導波路ストリップの高さは、５μｍよりも高
く、より好ましくは約１０μｍ〜２０μｍ以上の範囲で
ある。ストリップの幅も、５μｍよりも大きく、より好
ましくは約３０μｍ〜５０μｍ以上の範囲である。従っ
て、この方法は、従来の方法で可能であったものより大
きな形状をもつ平面型導波路構造の作成を可能にする。
そのような構造は、平面型導波路と光ファイバとの間の
垂直方向の形状の不一致を低減し、そのような構成要素
が互いに結合する時に生じる損失が減少するので、有益
である。この方法は、平面型導波路の製作に従来から用
いられてきたドライ・エッチングや蒸着技術よりも速
い、ウェット・エッチングを使用できるので有益であ
る。
路コア・ストリップを有する導波路構造又は導波路増幅
器を製作するために用いられる。例えば、導波路又は導
波路増幅器は、１０ミクロンの断面形状で作成される、
すなわち、導波路ストリップの高さは、５μｍよりも高
く、より好ましくは約１０μｍ〜２０μｍ以上の範囲で
ある。ストリップの幅も、５μｍよりも大きく、より好
ましくは約３０μｍ〜５０μｍ以上の範囲である。従っ
て、この方法は、従来の方法で可能であったものより大
きな形状をもつ平面型導波路構造の作成を可能にする。
そのような構造は、平面型導波路と光ファイバとの間の
垂直方向の形状の不一致を低減し、そのような構成要素
が互いに結合する時に生じる損失が減少するので、有益
である。この方法は、平面型導波路の製作に従来から用
いられてきたドライ・エッチングや蒸着技術よりも速
い、ウェット・エッチングを使用できるので有益であ
る。
【００２２】図３は、送信器１００、本発明の方法で製
作した増幅器６０、検出器２００とを含む通信システム
を示す。増幅器６０は、従来の処理方式を用いて作成し
た平面型導波路より大きな形状を備えている。これらの
形状が、光ファイバ１１０ａ、１１０ｂとのより有効な
結合を可能にする。カプラー５５、７５は、平面型導波
路６０を入力１１０ａファイバと出力１１０ｂファイバ
とに接続するために用いられる。好都合に、これらのカ
プラーは、本発明者にここで付随して提出した、“マル
チモード光ファイバ・カプラーを含む製品”という名称
で、この譲受人に譲渡された同時係属米国出願番号
に記載する構成を有している。出願は、ここ
に引例によって包含されている。
作した増幅器６０、検出器２００とを含む通信システム
を示す。増幅器６０は、従来の処理方式を用いて作成し
た平面型導波路より大きな形状を備えている。これらの
形状が、光ファイバ１１０ａ、１１０ｂとのより有効な
結合を可能にする。カプラー５５、７５は、平面型導波
路６０を入力１１０ａファイバと出力１１０ｂファイバ
とに接続するために用いられる。好都合に、これらのカ
プラーは、本発明者にここで付随して提出した、“マル
チモード光ファイバ・カプラーを含む製品”という名称
で、この譲受人に譲渡された同時係属米国出願番号
に記載する構成を有している。出願は、ここ
に引例によって包含されている。
【００２３】特に、カプラー５５、７５は、各々、ファ
イバの第一の末端でのゼロの厚みからファイバの第二の
末端（又は“クラッド末端”）での最終的な厚みに向け
て先細りしている複数のファイバをクラッディングと共
に含んでいる。ファイバの第一の末端（“コア露出末
端”とも呼ぶ）では、コアが露出している、すなわち、
包囲するクラッディングが無い。先細り形状のファイバ
は、それらのコア露出末端が互いに束ねられるように整
えられている。束は、溶融によって単一のロッドに好都
合に形作られて、カプラー５５、７５の、各々、束５
１、７１を形作ることになる。束ねられ溶融された末端
は、送信信号を搬送する光ファイバ１１０ａ、１１０ｂ
のコアに結合される。
イバの第一の末端でのゼロの厚みからファイバの第二の
末端（又は“クラッド末端”）での最終的な厚みに向け
て先細りしている複数のファイバをクラッディングと共
に含んでいる。ファイバの第一の末端（“コア露出末
端”とも呼ぶ）では、コアが露出している、すなわち、
包囲するクラッディングが無い。先細り形状のファイバ
は、それらのコア露出末端が互いに束ねられるように整
えられている。束は、溶融によって単一のロッドに好都
合に形作られて、カプラー５５、７５の、各々、束５
１、７１を形作ることになる。束ねられ溶融された末端
は、送信信号を搬送する光ファイバ１１０ａ、１１０ｂ
のコアに結合される。
【００２４】入力端で、自由空間結合器５４は、入力端
で束５１を備えて、第一のファイバ・カプラー５５に向
かう信号入力ファイバ５２とポンプ入力ファイバ５０か
らの信号を結合するために用いられる。束５１を含む複
数のファイバは、束のファイバが、個々のファイバ５７
ａ、５７ｂ、．．．、５７ｄに広がり、平面型導波路増
幅器６０の大きな形状の導波路ストリップ６１ａ、６１
ｂ、６１ｃ、６１ｄのアレイに結合するように、外側に
向けて先細りしたクラッディングを備えている。第二の
カプラー７５は平面型導波路６０の出力段で接続し、そ
こで、導波路膜の各々からの光がファイバ束７１に向け
て先細り形状で個々に広がるファイバ７７ａ、７７
ｂ、．．．７７ｄに送られる。束７１からの光は、受信
器２００に向けて出力ファイバ７２に送られるか、スプ
リッタ７４が、出力路に設けられるか或いはその両方に
なる。受信器の束７１は、入力の制約条件と関係なしに
最適化できる。本発明の別の見解によると、受信器の束
７１は、“ファイバ束伝送線”（図示せず）として、遠
方又は検出器或いはその両方に続いている。この手法
は、小さなコアで、少数モードをサポートする時に、大
きいコアよりも少ない分散をもたらすので有益と思われ
る。
で束５１を備えて、第一のファイバ・カプラー５５に向
かう信号入力ファイバ５２とポンプ入力ファイバ５０か
らの信号を結合するために用いられる。束５１を含む複
数のファイバは、束のファイバが、個々のファイバ５７
ａ、５７ｂ、．．．、５７ｄに広がり、平面型導波路増
幅器６０の大きな形状の導波路ストリップ６１ａ、６１
ｂ、６１ｃ、６１ｄのアレイに結合するように、外側に
向けて先細りしたクラッディングを備えている。第二の
カプラー７５は平面型導波路６０の出力段で接続し、そ
こで、導波路膜の各々からの光がファイバ束７１に向け
て先細り形状で個々に広がるファイバ７７ａ、７７
ｂ、．．．７７ｄに送られる。束７１からの光は、受信
器２００に向けて出力ファイバ７２に送られるか、スプ
リッタ７４が、出力路に設けられるか或いはその両方に
なる。受信器の束７１は、入力の制約条件と関係なしに
最適化できる。本発明の別の見解によると、受信器の束
７１は、“ファイバ束伝送線”（図示せず）として、遠
方又は検出器或いはその両方に続いている。この手法
は、小さなコアで、少数モードをサポートする時に、大
きいコアよりも少ない分散をもたらすので有益と思われ
る。
【００２５】光ファイバ１１０ａ、１１０ｂのコアは、
比較的大きく、例えば、５０μｍより大きい。また、マ
ルチモード収集ファイバが用いられ、平面型導波路増幅
器に結合している。しかし、この構成では、損失が殆ど
又は全く無い。束で用いるファイバの数、ファイバ・コ
アと平面型導波路の形状、先細りの度合い、構成要素の
組成、他の設計上の考慮事項は、当業者が認めるよう
に、用途によって調整できる。カプラーと平面型導波路
又はマルチモード・ファイバ或いはその両方とを整合す
る時の整合上の考慮事項として、コアの断面面積と開口
数の二乗との積が、接合の両側で、最適に、同じになる
べきである。言い換えれば、“Ａ”が信号入力又は出力
の断面コア面積を示し、ＮＡが開口数とすると、Ａ（Ｎ
Ａ）２は、システム全体で実質的に一定になるべきであ
る。
比較的大きく、例えば、５０μｍより大きい。また、マ
ルチモード収集ファイバが用いられ、平面型導波路増幅
器に結合している。しかし、この構成では、損失が殆ど
又は全く無い。束で用いるファイバの数、ファイバ・コ
アと平面型導波路の形状、先細りの度合い、構成要素の
組成、他の設計上の考慮事項は、当業者が認めるよう
に、用途によって調整できる。カプラーと平面型導波路
又はマルチモード・ファイバ或いはその両方とを整合す
る時の整合上の考慮事項として、コアの断面面積と開口
数の二乗との積が、接合の両側で、最適に、同じになる
べきである。言い換えれば、“Ａ”が信号入力又は出力
の断面コア面積を示し、ＮＡが開口数とすると、Ａ（Ｎ
Ａ）２は、システム全体で実質的に一定になるべきであ
る。
【００２６】本発明は、平面型導波路が能率的に組み立
てられ、それらが、垂直方向の形状不一致を低減し、平
面型導波路をマルチモード収集ファイバ及び他の大きな
コア・ファイバに結合することを可能にする、大きな形
状で形作られるので有益である。平面型導波路増幅器
は、光ファイバ増幅器より高度にドーピングされると思
われる。そのうえ、マルチモード・アプリケーションで
は、分散は、モードの増加が大きな分散を招くので重要
な要因になる。本発明によると、導波路の形状が与えら
れると、小さい、個々の導波路内のモダル分散を逸脱す
る、増幅器のモダル・ノイズ・ペナルティ（model nois
e penalty）が生じない。更に、本発明によると、入力
画像サイズの増加は、モダル・ノイズ・ペナルティに影
響を与えない（例えば、発生又は増加させない）。低分
散の光増幅を呈することにより、本発明では、光電検出
器の使用に関するシステムの柔軟性が増加する。従来の
システムを使用すると、アバランシェ・ダイオードは、
毎秒１０Ｇｂｉｔの検出になり（チャンネル毎に）遅
い。一方、ＰＩＮダイオードは、十分に速いが、感度は
それほど優れていない。低分散光増幅は、従来のシステ
ムのこれらの問題を、光電検出器としてアバランシェ・
ダイオードの使用を可能にすることによって解決する。
てられ、それらが、垂直方向の形状不一致を低減し、平
面型導波路をマルチモード収集ファイバ及び他の大きな
コア・ファイバに結合することを可能にする、大きな形
状で形作られるので有益である。平面型導波路増幅器
は、光ファイバ増幅器より高度にドーピングされると思
われる。そのうえ、マルチモード・アプリケーションで
は、分散は、モードの増加が大きな分散を招くので重要
な要因になる。本発明によると、導波路の形状が与えら
れると、小さい、個々の導波路内のモダル分散を逸脱す
る、増幅器のモダル・ノイズ・ペナルティ（model nois
e penalty）が生じない。更に、本発明によると、入力
画像サイズの増加は、モダル・ノイズ・ペナルティに影
響を与えない（例えば、発生又は増加させない）。低分
散の光増幅を呈することにより、本発明では、光電検出
器の使用に関するシステムの柔軟性が増加する。従来の
システムを使用すると、アバランシェ・ダイオードは、
毎秒１０Ｇｂｉｔの検出になり（チャンネル毎に）遅
い。一方、ＰＩＮダイオードは、十分に速いが、感度は
それほど優れていない。低分散光増幅は、従来のシステ
ムのこれらの問題を、光電検出器としてアバランシェ・
ダイオードの使用を可能にすることによって解決する。
【００２７】本発明によると、個々の導波路６１
ａ．．．６１ｄの増幅を制御すると、画像に関して可能
性のあるパターンを補正又は描画できる。また、平面型
導波路は、分散を低減するように構成できる。より少な
いモードをサポートして、低い分散とするために、平面
型導波路に狭いコア（即ち、基板面に平行であると共に
伝達方向を横切る高さの形状で）を活用することは、有
益な方式である。導波路増幅器構造６０は、クラッディ
ング・ポンピング・モードで、側面から、１つ又は複数
の拡張空洞レーザ・ポンプを用いて、ボックス領域８０
（図３）に概略的に示すようにして励磁される。このエ
ッジ・ポンピング構成はポンピング効率の向上に有用で
あり、平面型導波路のポンピング効率は光ファイバのそ
れよりも一般的に低い。平面型導波路のクラッディング
は、エッジ・ポンプ放射を拘束するような形状と寸法に
設定されている、例えば、リング状の又は螺旋状のクラ
ッディング構造である。
ａ．．．６１ｄの増幅を制御すると、画像に関して可能
性のあるパターンを補正又は描画できる。また、平面型
導波路は、分散を低減するように構成できる。より少な
いモードをサポートして、低い分散とするために、平面
型導波路に狭いコア（即ち、基板面に平行であると共に
伝達方向を横切る高さの形状で）を活用することは、有
益な方式である。導波路増幅器構造６０は、クラッディ
ング・ポンピング・モードで、側面から、１つ又は複数
の拡張空洞レーザ・ポンプを用いて、ボックス領域８０
（図３）に概略的に示すようにして励磁される。このエ
ッジ・ポンピング構成はポンピング効率の向上に有用で
あり、平面型導波路のポンピング効率は光ファイバのそ
れよりも一般的に低い。平面型導波路のクラッディング
は、エッジ・ポンプ放射を拘束するような形状と寸法に
設定されている、例えば、リング状の又は螺旋状のクラ
ッディング構造である。
【００２８】
【発明の効果】ここに説明した実施例は単なる事例であ
り、当業者は本発明の趣旨と範囲を逸脱せずに変更又は
変形を実施できることを理解すると思われる。全てのそ
のような変更と変形は、添付する請求項の範囲に含まれ
ることを意図している。
り、当業者は本発明の趣旨と範囲を逸脱せずに変更又は
変形を実施できることを理解すると思われる。全てのそ
のような変更と変形は、添付する請求項の範囲に含まれ
ることを意図している。
【図１】本発明の方法のステップを示すブロック図であ
る。
る。
【図２Ａ】図１のプロセスの種々のステップにおける平
面型導波路構造を概略的に示す。
面型導波路構造を概略的に示す。
【図２Ｂ】図１のプロセスの種々のステップにおける平
面型導波路構造を概略的に示す。
面型導波路構造を概略的に示す。
【図２Ｃ】図１のプロセスの種々のステップにおける平
面型導波路構造を概略的に示す。
面型導波路構造を概略的に示す。
【図２Ｄ】図１のプロセスの種々のステップにおける平
面型導波路構造を概略的に示す。
面型導波路構造を概略的に示す。
【図２Ｅ】図１のプロセスの種々のステップにおける平
面型導波路構造を概略的に示す。
面型導波路構造を概略的に示す。
【図３】図１のプロセスで製作した平面型導波路構造を
用いる光通信システムの一部の略図である。
用いる光通信システムの一部の略図である。
１００ バルク・ディスク（ワークピース） １０１ ベース部 １０２ 突出部 １１０ 誘電体または絶縁層 １１５ クラッディング層 １１７ クラッディング層 １２０ 基板
Claims (15)
- 【請求項１】 導波路基板上に導波路ストリップを含む
平面型導波路を作成する方法であって、 前記の平面型導波路ストリップとしての使用に適した材
料の層を含むワークピースを提供し、 前記のワークピースがベース部と少なくとも一つの突出
部とを含み、前記の突出部が製作される前記の導波路ス
トリップに寸法形状において実質的に対応するように、
前記の層をパターン化し、 前記の突出部の上にくる前記のワークピース上にクラッ
ディング層を形成し、 前記のクラッディング層を前記の基板に取り付けるステ
ップを含んでいる方法。 - 【請求項２】 前記のクラッディング層を前記の基板に
取り付けた後に、前記のワークピースの前記のベース部
を取り除くステップを更に含んでいる、請求項１に記載
の方法。 - 【請求項３】 前記の基板は誘電体層を含み、前記のク
ラッディング層は前記の誘電体層に取り付けられてい
る、請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 導波路ストリップ材料の前記の層が、ア
ルミノケイ酸塩を含んでいる、請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 前記の誘電体層がシリカを含んでいる請
求項３に記載の方法。 - 【請求項６】 前記のパターン化するステップが、ウェ
ット・エッチングを含んでいる、請求項１に記載の方
法。 - 【請求項７】 前記のパターン化するステップが、５μ
ｍ以上の高さの形状を有する少なくとも一つの突出部を
形作るために、前記の層のエッチング部を含んでいる、
請求項１に記載の方法。 - 【請求項８】 前記のパターン化するステップが、５μ
ｍ以上の高さと幅の両方の形状を有する少なくとも一つ
の突出部を形作るために、前記の導波路ストリップ層の
エッチング部を含んでいる、請求項１に記載の方法。 - 【請求項９】 前記のパターン化は、１０μｍ以上の高
さと幅の両方の形状を有する少なくとも一つの突出部を
形作るために、前記の導波路ストリップ層のエッチング
部を含んでいる、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１０】 第二のクラッディング層を前記の突出
部上に付着するステップを更に含んでいる、請求項２に
記載の前記の方法。 - 【請求項１１】 平面型導波路構造を作成する方法であ
って、 前記の平面型導波路ストリップとしての使用に適した材
料のバルク・ディスクを提供し、 前記のディスクがベース部と少なくとも一つの突出部と
を含み、前記の突出部が前記の導波路ストリップに寸法
形状において実質的に対応するように、前記のディスク
の選択された部分をエッチングし、 第一のクラッディング層を前記の突出部の最上面に形成
し、 前記の第一のクラッディング層を基板に取り付け、 前記のバルク・ディスクの前記のベース部を取り除くス
テップを含んでいる、前記の方法。 - 【請求項１２】 前記のバルク・ディスクが、希土類元
素ドーパントでドーピングされたガラスを含んでいる、
請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１３】 第二のクラッディング層を前記の突出
部に付着するステップを更に含んでいる、請求項１１に
記載の方法。 - 【請求項１４】 請求項１に従って製作された平面型導
波路を含んでいる光通信システム。 - 【請求項１５】 請求項１１に従って製作された平面型
導波路を含んでいる光通信システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/663013 | 2000-09-15 | ||
| US09/663,013 US6628876B1 (en) | 2000-09-15 | 2000-09-15 | Method for making a planar waveguide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002131569A true JP2002131569A (ja) | 2002-05-09 |
Family
ID=24660148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001279018A Pending JP2002131569A (ja) | 2000-09-15 | 2001-09-14 | 平面型導波路を作成する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6628876B1 (ja) |
| EP (1) | EP1189080A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002131569A (ja) |
| CA (1) | CA2352919A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6884327B2 (en) | 2002-03-16 | 2005-04-26 | Tao Pan | Mode size converter for a planar waveguide |
| US7378356B2 (en) | 2002-03-16 | 2008-05-27 | Springworks, Llc | Biased pulse DC reactive sputtering of oxide films |
| US8404376B2 (en) | 2002-08-09 | 2013-03-26 | Infinite Power Solutions, Inc. | Metal film encapsulation |
| US8021778B2 (en) | 2002-08-09 | 2011-09-20 | Infinite Power Solutions, Inc. | Electrochemical apparatus with barrier layer protected substrate |
| US8394522B2 (en) | 2002-08-09 | 2013-03-12 | Infinite Power Solutions, Inc. | Robust metal film encapsulation |
| US7993773B2 (en) | 2002-08-09 | 2011-08-09 | Infinite Power Solutions, Inc. | Electrochemical apparatus with barrier layer protected substrate |
| US8431264B2 (en) | 2002-08-09 | 2013-04-30 | Infinite Power Solutions, Inc. | Hybrid thin-film battery |
| US8236443B2 (en) | 2002-08-09 | 2012-08-07 | Infinite Power Solutions, Inc. | Metal film encapsulation |
| US20070264564A1 (en) | 2006-03-16 | 2007-11-15 | Infinite Power Solutions, Inc. | Thin film battery on an integrated circuit or circuit board and method thereof |
| US8445130B2 (en) | 2002-08-09 | 2013-05-21 | Infinite Power Solutions, Inc. | Hybrid thin-film battery |
| US7826702B2 (en) | 2002-08-27 | 2010-11-02 | Springworks, Llc | Optically coupling into highly uniform waveguides |
| US8728285B2 (en) | 2003-05-23 | 2014-05-20 | Demaray, Llc | Transparent conductive oxides |
| US7959769B2 (en) | 2004-12-08 | 2011-06-14 | Infinite Power Solutions, Inc. | Deposition of LiCoO2 |
| JP5095412B2 (ja) | 2004-12-08 | 2012-12-12 | シモーフィックス，インコーポレーテッド | ＬｉＣｏＯ２の堆積 |
| US7838133B2 (en) | 2005-09-02 | 2010-11-23 | Springworks, Llc | Deposition of perovskite and other compound ceramic films for dielectric applications |
| JP5478888B2 (ja) * | 2005-11-10 | 2014-04-23 | オプテイカル・エア・データ・システムズ，エルエルシー | 単一アパーチャ、多重光学導波管よりなるトランシーバ |
| KR20090069323A (ko) | 2006-09-29 | 2009-06-30 | 인피니트 파워 솔루션스, 인크. | 가요성 기판의 마스킹 및 가요성 기판에 배터리 층을 증착하기 위한 재료의 구속 |
| US8197781B2 (en) | 2006-11-07 | 2012-06-12 | Infinite Power Solutions, Inc. | Sputtering target of Li3PO4 and method for producing same |
| KR20100102180A (ko) | 2007-12-21 | 2010-09-20 | 인피니트 파워 솔루션스, 인크. | 전해질 막을 위한 표적을 스퍼터링하는 방법 |
| US8268488B2 (en) | 2007-12-21 | 2012-09-18 | Infinite Power Solutions, Inc. | Thin film electrolyte for thin film batteries |
| KR101606183B1 (ko) | 2008-01-11 | 2016-03-25 | 사푸라스트 리써치 엘엘씨 | 박막 배터리 및 기타 소자를 위한 박막 캡슐화 |
| US8350519B2 (en) | 2008-04-02 | 2013-01-08 | Infinite Power Solutions, Inc | Passive over/under voltage control and protection for energy storage devices associated with energy harvesting |
| JP5180693B2 (ja) * | 2008-06-12 | 2013-04-10 | 富士フイルム株式会社 | 内視鏡用ライトガイド |
| US8906523B2 (en) | 2008-08-11 | 2014-12-09 | Infinite Power Solutions, Inc. | Energy device with integral collector surface for electromagnetic energy harvesting and method thereof |
| JP5650646B2 (ja) | 2008-09-12 | 2015-01-07 | インフィニット パワー ソリューションズ， インコーポレイテッド | 電磁エネルギーを介したデータ通信のための一体型伝導性表面を有するエネルギーデバイスおよび電磁エネルギーを介したデータ通信のための方法 |
| WO2010042594A1 (en) | 2008-10-08 | 2010-04-15 | Infinite Power Solutions, Inc. | Environmentally-powered wireless sensor module |
| US8184363B2 (en) * | 2009-08-07 | 2012-05-22 | Northrop Grumman Systems Corporation | All-fiber integrated high power coherent beam combination |
| CN102576828B (zh) | 2009-09-01 | 2016-04-20 | 萨普拉斯特研究有限责任公司 | 具有集成薄膜电池的印刷电路板 |
| WO2011116075A1 (en) * | 2010-03-16 | 2011-09-22 | Ofs Fitel Llc | Multicore transmission and amplifier fibers and schemes for launching pump light to amplifier cores |
| JP2013528912A (ja) | 2010-06-07 | 2013-07-11 | インフィニット パワー ソリューションズ， インコーポレイテッド | 再充電可能高密度電気化学素子 |
| US8903211B2 (en) * | 2011-03-16 | 2014-12-02 | Ofs Fitel, Llc | Pump-combining systems and techniques for multicore fiber transmissions |
| US10031291B1 (en) * | 2017-07-25 | 2018-07-24 | Elenion Technologies, Llc | Multi-mode interferometer coupler with core strips |
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|---|---|---|---|---|
| US4789642A (en) * | 1987-03-26 | 1988-12-06 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Method for fabricating low loss crystalline silicon waveguides by dielectric implantation |
| JPH0875940A (ja) * | 1994-08-31 | 1996-03-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光導波路の作製方法 |
| US5500916A (en) * | 1994-09-09 | 1996-03-19 | At&T Corp. | Method for making Bragg reflectors for waveguides |
| JP3928331B2 (ja) * | 2000-05-09 | 2007-06-13 | 住友電気工業株式会社 | 光導波路デバイスおよびその製造方法 |
| TW534913B (en) * | 2000-07-28 | 2003-06-01 | Goodrich Corp | Polymers for forming optical waveguides; optical waveguides formed therefrom; and methods for making same |
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-
2000
- 2000-09-15 US US09/663,013 patent/US6628876B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-07-11 CA CA002352919A patent/CA2352919A1/en not_active Abandoned
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- 2001-09-14 EP EP01307867A patent/EP1189080A3/en not_active Withdrawn
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|---|---|
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| EP1189080A2 (en) | 2002-03-20 |
| CA2352919A1 (en) | 2002-03-15 |
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