JP2002530691A - 光デバイスおよび方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
導波路構造（１）と、導波路構造内に形成された少なくとも１つの格子構造（４）とを有し、格子構造が、格子構造に対して所定の入射角で導波路構造に入る所定波長の光を、導波路構造内の選択された経路（５）に沿って方向づけるように配置されている光デバイス。
Description
【０００１】
本発明は、一般に、導波路を有する光デバイスと、この光デバイスを製造する
ための方法とに関する。
ための方法とに関する。
【０００２】
光導波路では、例えば、光導波路を備えたデバイスのサイズを低減させるため
に、湾曲部に沿って光を方向づけることが頻繁に望まれる。しかし、これに伴わ
れる固有の問題は、導波路および導波路を取り囲む材料の屈折率特性のために、
光が湾曲部（特に、狭い湾曲部）から回折し、それによって、一般に湾曲損失（
bending losses）と呼ばれる現象が生じ易いことである。このような損失は、デ
バイスの性能を制限し得る。
に、湾曲部に沿って光を方向づけることが頻繁に望まれる。しかし、これに伴わ
れる固有の問題は、導波路および導波路を取り囲む材料の屈折率特性のために、
光が湾曲部（特に、狭い湾曲部）から回折し、それによって、一般に湾曲損失（
bending losses）と呼ばれる現象が生じ易いことである。このような損失は、デ
バイスの性能を制限し得る。
【０００３】 異なる方向に光信号を方向づけることも、導波路内の所定の経路に光を閉じこ
めることが必要とされるデバイス、例えば、光フィルタまたは光共振器構造にお
いて所望される。
めることが必要とされるデバイス、例えば、光フィルタまたは光共振器構造にお
いて所望される。
【０００４】
本発明は、導波路構造と、導波路構造内に形成された少なくとも１つの格子構
造とを有し、格子構造が、格子構造に対する所定の入射角で導波路構造に入る所
定波長の光を、導波路構造内の選択された経路に沿って方向づけるように配置さ
れている光デバイスを提供する。
造とを有し、格子構造が、格子構造に対する所定の入射角で導波路構造に入る所
定波長の光を、導波路構造内の選択された経路に沿って方向づけるように配置さ
れている光デバイスを提供する。
【０００５】 光の方向づけは、格子構造を用いることによって成し遂げられるため、湾曲損
失の実質的な低減を成し遂げることが可能である。
失の実質的な低減を成し遂げることが可能である。
【０００６】 導波路構造は、感光性材料で形成され、格子構造は、導波路内に紫外線誘導さ
れた屈折率変化（UV-induced refractive index variations）によって形成され
得る。
れた屈折率変化（UV-induced refractive index variations）によって形成され
得る。
【０００７】 本発明は、角分散が、格子構造の特性によって制御され得る伝播光信号に加え
られることを可能にする。これは、例えば、分散補償、パルスチャーピング（pu
lse shirping）、またはパルス圧縮に対して用いられ得る。なぜなら、異なる波
長は、格子構造に対して異なる角経路を見るからである。
られることを可能にする。これは、例えば、分散補償、パルスチャーピング（pu
lse shirping）、またはパルス圧縮に対して用いられ得る。なぜなら、異なる波
長は、格子構造に対して異なる角経路を見るからである。
【０００８】 デバイスは、複雑な光操作回路において、スペクトルドメインおよびタイムド
メインの両方において用いられ得る。
メインの両方において用いられ得る。
【０００９】 格子構造は、チャープ格子を有し得る。
【００１０】 格子構造は、反射モードまたは透過モードに光を方向づけるように配置され得
る。
る。
【００１１】 あるいは、本発明は、感光性材料の導波路と、導波路内に紫外線誘導された屈
折率変化によって形成される少なくとも１つの格子構造とを備え、格子構造が、
格子構造に対する所定の入射角で導波路に入る所定波長の光を、導波路内の選択
された経路に閉じこめるように配置されている光デバイスを提供するものとして
も定義され得る。
折率変化によって形成される少なくとも１つの格子構造とを備え、格子構造が、
格子構造に対する所定の入射角で導波路に入る所定波長の光を、導波路内の選択
された経路に閉じこめるように配置されている光デバイスを提供するものとして
も定義され得る。
【００１２】 格子閉じこめ導波路において受け入れられる波長の角依存により、このような
デバイスは、波長または信号を単離するために、例えば、角度を有する曲線（an
gular sweep）に依存し得る。
デバイスは、波長または信号を単離するために、例えば、角度を有する曲線（an
gular sweep）に依存し得る。
【００１３】 格子構造は、連続した格子を有し得る。あるいは、格子構造は、互いを反映す
る２つの格子を有し得る。
る２つの格子を有し得る。
【００１４】 １つの実施形態では、格子構造は、導波路の伝播方向に延びる一定の屈折率の
領域を有する。
領域を有する。
【００１５】 上記領域は、伝播方向と平行に延び得る。
【００１６】 上記領域は、伝播方向と円筒状に平行に延び得る。
【００１７】 上記領域は、伝播方向と楕円状に平行に延び得る。
【００１８】 デバイスは、さらに、伝播方向と横方向に配置された少なくとも１つの光反射
器を有し、光を経路に閉じ込めるのを助け得る。
器を有し、光を経路に閉じ込めるのを助け得る。
【００１９】 デバイスは、互いに角度をなして配置された２つ以上の格子構造を有し、選択
された経路に沿って光を方向づけ得る。
された経路に沿って光を方向づけ得る。
【００２０】 従って、異なる閉じ込め条件は、導波路の異なる境界において実現され得る。
【００２１】 格子構造は、紫外線ホログラフィーによって形成され得る。
【００２２】 格子は、チャープ格子であり得る。
【００２３】 格子は、サンプル格子であり得る。
【００２４】 デバイスは、フィルタ、共振器、またはセンサであり得る。
【００２５】 １つの実施形態では、デバイスは、選択された経路に沿った所定の点で光の強
度を測定し、センサの閉じ込め条件において誘導された変化に起因する強度の変
化を決定するための手段をさらに有するセンサである。
度を測定し、センサの閉じ込め条件において誘導された変化に起因する強度の変
化を決定するための手段をさらに有するセンサである。
【００２６】 上記変化は、導波路に入るガス分子によって誘導され得る。
【００２７】 あるいは、本発明は、感光性材料の導波路を有する光デバイスを製造するため
の工程であって、導波路内に紫外線誘導された屈折率変化によって少なくとも１
つの格子構造を形成する工程を含み、格子構造が、格子構造に対する所定の入射
角で導波路に入る所定波長の光を、導波路内の選択された経路に閉じ込めるよう
に配置されている方法を提供するものとして定義され得る。
の工程であって、導波路内に紫外線誘導された屈折率変化によって少なくとも１
つの格子構造を形成する工程を含み、格子構造が、格子構造に対する所定の入射
角で導波路に入る所定波長の光を、導波路内の選択された経路に閉じ込めるよう
に配置されている方法を提供するものとして定義され得る。
【００２８】 以下、本発明の好ましい形態を実施例のみを用いて添付の図面を参照しながら
記載する。
記載する。
【００２９】
まず、図１を参照する。図１は、第１の例示的な実施形態を概略的に示す。こ
の実施形態では、光２が投射される導波路１は、所望の経路において狭い湾曲部
を有する。狭い湾曲部の付近では、格子構造４が書き込まれる。格子構造４は、
強い光（effervescent light）２が漏れるのを防止し、出力５に結合される光の
効率をより高くする光のエネルギー禁制帯を効果的に有する。導波路構造内に形
成されるさらに狭い湾曲部を可能にする回折格子４の使用の結果、湾曲損失は実
質的に低減される。格子４の波長は、動作に望ましい周波数と一致するように調
整され得る。
の実施形態では、光２が投射される導波路１は、所望の経路において狭い湾曲部
を有する。狭い湾曲部の付近では、格子構造４が書き込まれる。格子構造４は、
強い光（effervescent light）２が漏れるのを防止し、出力５に結合される光の
効率をより高くする光のエネルギー禁制帯を効果的に有する。導波路構造内に形
成されるさらに狭い湾曲部を可能にする回折格子４の使用の結果、湾曲損失は実
質的に低減される。格子４の波長は、動作に望ましい周波数と一致するように調
整され得る。
【００３０】 あるいは、図２に示すように、格子６は、所望の特性を有さない周波数に対し
ては損失８で経路７に沿った所望の周波数を反射するように、反射モードで書き
込まれることが可能である。
ては損失８で経路７に沿った所望の周波数を反射するように、反射モードで書き
込まれることが可能である。
【００３１】 図２の配置の使用は、導波路構造上に波長分割多重化能力を提供するように応
用され得る。これについては、図３に例示する。ここでは、初期の光は、必要な
周波数を濾過するように動作する対応の整合ブラッグ格子１２、１３、１４を用
いることによって導波路から結合される多数の周波数λ１、λ２、λ３をもつ導
波路に沿って放射される。
用され得る。これについては、図３に例示する。ここでは、初期の光は、必要な
周波数を濾過するように動作する対応の整合ブラッグ格子１２、１３、１４を用
いることによって導波路から結合される多数の周波数λ１、λ２、λ３をもつ導
波路に沿って放射される。
【００３２】 図４は、導波路１５に沿って結合される光が、結合に対して望ましい周波数に
整合された、所望の周期特性を有する適切に整合されたブラッグ格子１８によっ
て出力１６、１７に結合される他の配置を例示する。周りの導波路屈折率領域（
例えば、１９）は、より強い結合を提供するようにテーパ状にされ得る。好まし
くは、図４のスプリッタ配置は、光の５０％が経路１７、１８のそれぞれに沿っ
て横切るように結合されるブラッグ格子を有する。これは、ブラッグ周期の２倍
の波長に対して成し遂げられ得る。言うまでもなく、出力角および結合効率を調
整するようにブラッグ周期を調整することは可能である。
整合された、所望の周期特性を有する適切に整合されたブラッグ格子１８によっ
て出力１６、１７に結合される他の配置を例示する。周りの導波路屈折率領域（
例えば、１９）は、より強い結合を提供するようにテーパ状にされ得る。好まし
くは、図４のスプリッタ配置は、光の５０％が経路１７、１８のそれぞれに沿っ
て横切るように結合されるブラッグ格子を有する。これは、ブラッグ周期の２倍
の波長に対して成し遂げられ得る。言うまでもなく、出力角および結合効率を調
整するようにブラッグ周期を調整することは可能である。
【００３３】 同様に、図５において、ブラッグ格子２０は、経路２１、２２に沿って進行す
る光が湾曲部に沿って結合するように設けられている。
る光が湾曲部に沿って結合するように設けられている。
【００３４】 図６において、感光性材料の層の形態を有する導波路１１０は、基板１１２（
例えば、導波路材料１１０の光絶縁のための天然の酸化層を有するシリコンウェ
ハ）上に堆積されている。
例えば、導波路材料１１０の光絶縁のための天然の酸化層を有するシリコンウェ
ハ）上に堆積されている。
【００３５】 紫外線源１１４からの紫外線ビーム１１６は、導波路１１０の面内で（光学素
子１１８を通して）集束される。基板１１２は、矢印１２０および１２２によっ
て示されるように横方向に移動され、導波路１１０内に紫外線誘導されたの屈折
率の変化によって、格子構造１２７の第１の格子１２６のライン１２４によって
示される面の書込みを行なうことができる。
子１１８を通して）集束される。基板１１２は、矢印１２０および１２２によっ
て示されるように横方向に移動され、導波路１１０内に紫外線誘導されたの屈折
率の変化によって、格子構造１２７の第１の格子１２６のライン１２４によって
示される面の書込みを行なうことができる。
【００３６】 第１の格子１２６が完了すると、格子構造１２７の第２の格子１２８は、基板
１１２を適切に移動させることによって書き込まれる。
１１２を適切に移動させることによって書き込まれる。
【００３７】 格子１２６、１２８への所定の入射角で導波路１１０に入る所定波長の光は、
導波路１１０の面内の伝播方向１３０に延びる経路に閉じ込められる。従って、
導波路１１０の伝播特性は、光信号１３１の波長および光信号１３１が導波路１
１０に入るときの角度θに依存する。
導波路１１０の面内の伝播方向１３０に延びる経路に閉じ込められる。従って、
導波路１１０の伝播特性は、光信号１３１の波長および光信号１３１が導波路１
１０に入るときの角度θに依存する。
【００３８】 ここで、上記の平坦構造では、格子閉じ込めは、導波路１１０の面内の１つの
ディメンションに限定されることに留意されたい。しかし、言うまでもなく、導
波路は、２つまたは３つのディメンションにおける格子閉じ込めである感光性導
波路材料内で製造され得る。
ディメンションに限定されることに留意されたい。しかし、言うまでもなく、導
波路は、２つまたは３つのディメンションにおける格子閉じ込めである感光性導
波路材料内で製造され得る。
【００３９】 例えば、図７に示すように、位相マスク１４０を用いるホログラフィー紫外線
格子書込み技術は、第１の格子構造１４７の格子１４６、１４８、および第２の
格子構造１５１の格子１５０、１５２を通してそれぞれ２つのディメンションに
格子閉じ込めされる感光性導波路材料のブロック１４４内の導波路１４２（矢印
１４１で示される伝播方向）を製造するために用いられ得る。
格子書込み技術は、第１の格子構造１４７の格子１４６、１４８、および第２の
格子構造１５１の格子１５０、１５２を通してそれぞれ２つのディメンションに
格子閉じ込めされる感光性導波路材料のブロック１４４内の導波路１４２（矢印
１４１で示される伝播方向）を製造するために用いられ得る。
【００４０】 あるいは、デバイスの１つまたはそれ以上の格子構造は、格子構造に対して所
定の入射角で入る所定波長の光を閉じ込めると共に、連続した格子を含み得るこ
とに留意されたい。
定の入射角で入る所定波長の光を閉じ込めると共に、連続した格子を含み得るこ
とに留意されたい。
【００４１】 例えば、図１４に示す共振器２５０は、リング経路２５８の周りで格子構造２
５２および２５４に対して所定の入射角で共振器２５０に入る所定波長の光２５
６を方向づけるための２つの連続した格子構造２５２および２５４を有する。
５２および２５４に対して所定の入射角で共振器２５０に入る所定波長の光２５
６を方向づけるための２つの連続した格子構造２５２および２５４を有する。
【００４２】 格子閉じ込めはまた、図１２に示すように、例えば、光ファイバ３２４の案内
コア３２２の周り（図面に対して垂直な伝播方向）の円筒形格子構造３２０を用
いて、光ファイバ内で成し遂げられ得る。格子構造３２０は、格子構造３２０に
対して所定の入射角で入る所定波長の光の伝播方向に延びる経路への閉じ込めを
行なう。
コア３２２の周り（図面に対して垂直な伝播方向）の円筒形格子構造３２０を用
いて、光ファイバ内で成し遂げられ得る。格子構造３２０は、格子構造３２０に
対して所定の入射角で入る所定波長の光の伝播方向に延びる経路への閉じ込めを
行なう。
【００４３】 当業者には言うまでもなく、非円筒形格子構造については、閉じ込め条件は、
異なる放射方向において異なり得る。
異なる放射方向において異なり得る。
【００４４】 格子閉じ込め導波路伝播の根本的な原理は、ブラッグ条件である。指数ｎの媒
体内で進行する光線については、ピーク反射率は、波長λが以下の式を満足する
際に発生する。
体内で進行する光線については、ピーク反射率は、波長λが以下の式を満足する
際に発生する。
【００４５】 λ＝２ｎΛθ／ｍ （１）
【００４６】 ここで、ｍは、格子の回折オーダであり、θは、格子の単一溝に対する光線の
角度である。この単一の式は、例えば、いわゆる光子結晶ファイバなどの光子閉
じ込めの特性全体を含む。
角度である。この単一の式は、例えば、いわゆる光子結晶ファイバなどの光子閉
じ込めの特性全体を含む。
【００４７】 図８は、１次、２次および３次の光子回折に対する波長範囲１２００から１６
００ｎｍの光子周期に対する共振器角のプロットを示す。周期が長くなると、効
果は１次の光子回折に対して最大であるが、共振角内の変化は数度内に集中する
。この物理的解釈は、多数の波長に対しては、入射角は、同様の回折特性でほぼ
等しくなるということである。従って、格子閉じ込めは、同一の放射条件下では
、より長い周期において、小さな入力結合角に対して大きな帯域幅にわたって発
生する。この範囲外では、放射損失が発生する。
００ｎｍの光子周期に対する共振器角のプロットを示す。周期が長くなると、効
果は１次の光子回折に対して最大であるが、共振角内の変化は数度内に集中する
。この物理的解釈は、多数の波長に対しては、入射角は、同様の回折特性でほぼ
等しくなるということである。従って、格子閉じ込めは、同一の放射条件下では
、より長い周期において、小さな入力結合角に対して大きな帯域幅にわたって発
生する。この範囲外では、放射損失が発生する。
【００４８】 他の興味深い特性に留意されたい。内部全反射が発生し、格子閉じ込め導波路
に沿って伝播を可能にするような入射角の他の範囲が存在する。比較的大きな入
射角においてさらに高次の回折に結合される光はまた、ブラッグ関係を満足し、
さらに高次のバンドギャップを発生する。これらの範囲では、効果的な結合強度
は、さらに高次のモードの伝播に対して低減されるため、より大きなモードエリ
アによって特徴づけられる。効果的な指数は異なるため、異なる伝播特性と同時
に基本波のようなモード挙動を有することが可能である。従って、例えば、光子
ファイバは、従来の効果的な指数のファイバとは異なる興味深い放射範囲を有す
る。これらの範囲は、光が周りの光子クラッディングを伝播することができない
角光子バンドギャップがあるために存在する。さらに、これらのバンドギャップ
はロバストであり、周期が増加しても角特性はそれほど変化せず、従って、周期
が長くなっても湾曲損失に対して比較的鈍感である。
に沿って伝播を可能にするような入射角の他の範囲が存在する。比較的大きな入
射角においてさらに高次の回折に結合される光はまた、ブラッグ関係を満足し、
さらに高次のバンドギャップを発生する。これらの範囲では、効果的な結合強度
は、さらに高次のモードの伝播に対して低減されるため、より大きなモードエリ
アによって特徴づけられる。効果的な指数は異なるため、異なる伝播特性と同時
に基本波のようなモード挙動を有することが可能である。従って、例えば、光子
ファイバは、従来の効果的な指数のファイバとは異なる興味深い放射範囲を有す
る。これらの範囲は、光が周りの光子クラッディングを伝播することができない
角光子バンドギャップがあるために存在する。さらに、これらのバンドギャップ
はロバストであり、周期が増加しても角特性はそれほど変化せず、従って、周期
が長くなっても湾曲損失に対して比較的鈍感である。
【００４９】 角光子バンドギャップは、光子の角反射によって記述される。この反射率帯域
幅は、格子のディメンション、その結合係数、および入射角に応じて、非常に小
さくなり得る。垂直（入射角θ＝９０°）または角度を有する入射のいずれに対
しても、パワー反射は、結合モード理論から以下のように与えられる。
幅は、格子のディメンション、その結合係数、および入射角に応じて、非常に小
さくなり得る。垂直（入射角θ＝９０°）または角度を有する入射のいずれに対
しても、パワー反射は、結合モード理論から以下のように与えられる。
【００５０】
【数１】
【００５１】 Ｋは、格子に対する角度依存結合係数であり、Ｌは、格子の長さであり、Δβ
は、波数ベクトルの離調であり、以下の式で定義される。
は、波数ベクトルの離調であり、以下の式で定義される。
【００５２】
【数２】
【００５３】 ピーク反射率は、Δθ＝０に対して発生し、ΔθがＫの大きさを超えるにつれ
て減少する。反射率の受け入れ角はかなり狭くなり、（図８の減少する傾斜によ
って示されるように）ほぼ垂直入射から外れることは、格子閉じ込め導波路にお
いて容易に理解される。この結果、さらに高次の格子バンドギャップは、さらに
広くなり、空間的に選択性が低くなり、このことは、大きな入射角に対する単一
モード動作のロバスト性をほのめかし得る。角度δθに対する離調δ（Δβ）の
変化は、上記から容易に計算される。
て減少する。反射率の受け入れ角はかなり狭くなり、（図８の減少する傾斜によ
って示されるように）ほぼ垂直入射から外れることは、格子閉じ込め導波路にお
いて容易に理解される。この結果、さらに高次の格子バンドギャップは、さらに
広くなり、空間的に選択性が低くなり、このことは、大きな入射角に対する単一
モード動作のロバスト性をほのめかし得る。角度δθに対する離調δ（Δβ）の
変化は、上記から容易に計算される。
【００５４】
【数３】
【００５５】 捕捉角に対するこの感受性から、周期を適切に選択することによって、角分散
をかなり変化させることが可能である。入射角は周期が長くなっても同様である
ため（図８）、伝播定数、従って、捕捉角に対する感受性は、格子周期が増加す
るにつれて集中する傾向があり、このため、数値的に見出されるタイプの分散平
坦プロファイルを成し遂げることが可能である。
をかなり変化させることが可能である。入射角は周期が長くなっても同様である
ため（図８）、伝播定数、従って、捕捉角に対する感受性は、格子周期が増加す
るにつれて集中する傾向があり、このため、数値的に見出されるタイプの分散平
坦プロファイルを成し遂げることが可能である。
【００５６】 コア指数が周囲クラッディングの指数よりも高い場合に有効指数ピクチャ下の
みで案内される光でさえも、モードベクトルが格子の角度と共振する角度を有さ
ないならば、光は、迅速に放射モードに結合して漏れることに留意されたい。さ
らに、このモード角に対する不耐性により、これらの角バンドギャップの高い空
間選択性が生じ、単一モード伝播は、特に長い格子周期に対してロバストになる
。従って、支持されるモードプロファイルは、コア領域の周囲に放射状に格子を
幾何学配置することに類似し、このような厳格な制限が存在しない従来の導波路
案内とは異なるはずである。
みで案内される光でさえも、モードベクトルが格子の角度と共振する角度を有さ
ないならば、光は、迅速に放射モードに結合して漏れることに留意されたい。さ
らに、このモード角に対する不耐性により、これらの角バンドギャップの高い空
間選択性が生じ、単一モード伝播は、特に長い格子周期に対してロバストになる
。従って、支持されるモードプロファイルは、コア領域の周囲に放射状に格子を
幾何学配置することに類似し、このような厳格な制限が存在しない従来の導波路
案内とは異なるはずである。
【００５７】 周期格子における回折の重要性を認識することによって、格子閉じ込め伝播が
いわゆる格子結晶ファイバ内で容易に成し遂げられることが容易に理解される。
さらに、関連する角光子バンドギャップは、これらのファイバを従来の有効指数
ファイバと区別する現象の範囲に関与する。これらのファイバで形成される共振
器にまで応用を拡張すると、端部反射器が傾けられるときのリング様共振を含む
非常に興味深い挙動が、伝播モードの厳格なベクトル角の結果発生することが予
想される。このような構造の偏光特性はまた、従来の共振器とは異なり、全く新
しいクラスのパッシブおよびアクティブフィルタ、ならびに共振器が可能となる
。
いわゆる格子結晶ファイバ内で容易に成し遂げられることが容易に理解される。
さらに、関連する角光子バンドギャップは、これらのファイバを従来の有効指数
ファイバと区別する現象の範囲に関与する。これらのファイバで形成される共振
器にまで応用を拡張すると、端部反射器が傾けられるときのリング様共振を含む
非常に興味深い挙動が、伝播モードの厳格なベクトル角の結果発生することが予
想される。このような構造の偏光特性はまた、従来の共振器とは異なり、全く新
しいクラスのパッシブおよびアクティブフィルタ、ならびに共振器が可能となる
。
【００５８】 図９において、共振器１８１は、第１の格子構造１８３の格子１８２および１
８４の（チャープされ得る）格子周期および第２の格子構造１８７の格子１８６
および１８８の格子周期が、リング共振が異なる波長に対して異なり、出力が空
間的に異なる点にあるように注意深く選択されならば、ＷＤＭ（波長分割多重化
）フィルタリングに対して用いることが可能となる。これは、経路１９０、１９
２および例示的な出力１９４、１９６によって概略的に例示される。格子構造１
８３および／または１８７は、サンプル格子構造であってもよい。
８４の（チャープされ得る）格子周期および第２の格子構造１８７の格子１８６
および１８８の格子周期が、リング共振が異なる波長に対して異なり、出力が空
間的に異なる点にあるように注意深く選択されならば、ＷＤＭ（波長分割多重化
）フィルタリングに対して用いることが可能となる。これは、経路１９０、１９
２および例示的な出力１９４、１９６によって概略的に例示される。格子構造１
８３および／または１８７は、サンプル格子構造であってもよい。
【００５９】 サンプルプロファイル等を用いる複雑な設計は、ＷＤＭ動作を成し遂げるため
に用いられ得る。特に、角依存性とは、従来の通常の入射よりも高いコントラス
トで空間的にさらに近接したピークを得ることが可能であることを意味する。こ
れはまた、ファイバ（例えば、格子結晶ファイバ）幾何学形状に適用可能である
ことに留意されたい。
に用いられ得る。特に、角依存性とは、従来の通常の入射よりも高いコントラス
トで空間的にさらに近接したピークを得ることが可能であることを意味する。こ
れはまた、ファイバ（例えば、格子結晶ファイバ）幾何学形状に適用可能である
ことに留意されたい。
【００６０】 図１０に例示するように、共振器レーザ設計３００では、格子結晶ファイバ３
０２は、（任意の種類の）リングレーザ３０４と並んで配置され、（マルチモー
ド活性ファイバがパワーを増加させるために用いられる場合には、横方向を含む
）ライン幅、レーザ安定性、および（マルチモード活性ファイバがパワーを増加
させるために用いられる場合には、横方向を含む）モード選択性を向上させる。
同様の設計は、（任意の種類の）線形レーザに適用できることに留意されたい。
０２は、（任意の種類の）リングレーザ３０４と並んで配置され、（マルチモー
ド活性ファイバがパワーを増加させるために用いられる場合には、横方向を含む
）ライン幅、レーザ安定性、および（マルチモード活性ファイバがパワーを増加
させるために用いられる場合には、横方向を含む）モード選択性を向上させる。
同様の設計は、（任意の種類の）線形レーザに適用できることに留意されたい。
【００６１】 図１１に示すように、他の実施形態では、ヘリカルリングファイバレーザ３１
０は、格子閉じ込めコア構造３１４、およびコア構造３１４内の間隔を置いた凹
状の反射器３１５、３１６を有する光ファイバ３１２を備える。従って、ヘリカ
ルリングファイバレーザ３１０は、（矢印３１１で示すように）円形の複屈折出
力を提供し得る。
０は、格子閉じ込めコア構造３１４、およびコア構造３１４内の間隔を置いた凹
状の反射器３１５、３１６を有する光ファイバ３１２を備える。従って、ヘリカ
ルリングファイバレーザ３１０は、（矢印３１１で示すように）円形の複屈折出
力を提供し得る。
【００６２】 さらに、高パワーファイバレーザは、クラッディングポンプ形状を用いずに設
けられ得る。このようなレーザについては、大きなモードエリアだけでなく、単
一モード動作および良好な安定性が可能である。このような実施形態では、モー
ドは、アパーチャ回折依存である従来のファイバとは異なって、格子回折依存で
ある。
けられ得る。このようなレーザについては、大きなモードエリアだけでなく、単
一モード動作および良好な安定性が可能である。このような実施形態では、モー
ドは、アパーチャ回折依存である従来のファイバとは異なって、格子回折依存で
ある。
【００６３】 当業者には言うまでもなく、具体的な実施形態で示したように、多数の変更お
よび／または改変は、広い範囲で記載した本発明の趣旨または範囲から逸脱せず
になされ得る。従って、本実施形態は、すべての点において、例示を目的とする
ものであり発明を限定するものではない。
よび／または改変は、広い範囲で記載した本発明の趣旨または範囲から逸脱せず
になされ得る。従って、本実施形態は、すべての点において、例示を目的とする
ものであり発明を限定するものではない。
【図１】 本発明を用いるデバイスの概略図である。
【図２】 本発明を用いるデバイスの概略図である。
【図３】 本発明を用いるデバイスの概略図である。
【図４】 本発明を用いるデバイスの概略図である。
【図５】 本発明を用いるデバイスの概略図である。
【図６】 本発明を用いる格子閉じ込め導波路を製造するための方法を示す
等角図である。
等角図である。
【図７】 本発明を用いる格子閉じ込め導波路を製造するための他の方法を
示す等角図である。
示す等角図である。
【図８】 本発明を用いるデバイスを例示する概略断面図である。
【図９】 格子閉じ込め導波路の格子周期に対する共振角のプロットを示す
図である。
図である。
【図１０】 本発明を用いるデバイスを例示する概略等角図である。
【図１１】 本発明を用いるデバイスを例示する概略上面図である。
【図１２】 本発明を用いるデバイスを例示する概略側断面図である。
【図１３】 本発明を用いる共振器構造の概略等角図である。
【図１４】 本発明を用いるデバイスの概略等角図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１１月２１日（２０００．１１．２１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 光デバイスおよび方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】 本発明は、一般に、導波路を有する光デバイスと、この光デバイスを製造する
ための方法とに関する。
ための方法とに関する。
【０００２】
【発明の背景】 光導波路では、例えば、光導波路を備えたデバイスのサイズを低減させるため
に、湾曲部に沿って光を方向づけることが頻繁に望まれる。しかし、これに伴わ
れる固有の問題は、導波路および導波路を取り囲む材料の屈折率特性のために、
光が湾曲部（特に、狭い湾曲部）から回折し、それによって、一般に湾曲損失（
bending losses）と呼ばれる現象が生じ易いことである。このような損失は、デ
バイスの性能を制限し得る。
に、湾曲部に沿って光を方向づけることが頻繁に望まれる。しかし、これに伴わ
れる固有の問題は、導波路および導波路を取り囲む材料の屈折率特性のために、
光が湾曲部（特に、狭い湾曲部）から回折し、それによって、一般に湾曲損失（
bending losses）と呼ばれる現象が生じ易いことである。このような損失は、デ
バイスの性能を制限し得る。
【０００３】 異なる方向に光信号を方向づけることも、導波路内の所定の経路に光を閉じこ
めることが必要とされるデバイス、例えば、光フィルタまたは光共振器構造にお
いて所望される。
めることが必要とされるデバイス、例えば、光フィルタまたは光共振器構造にお
いて所望される。
【０００４】
【発明の概要】 本発明は、湾曲部を有し、感光性材料で形成された光導波路と、導波路内の湾 曲部に沿って所定波長の光を案内するように配置された格子構造とを有し、格子 構造は、導波路内に紫外線誘導された屈折率の変化を含む光導波路構造を提供す る。
【０００５】 湾曲損失の実質的な低減は、格子構造を用いて湾曲部に沿って光を案内するこ とによって成し遂げられ得る。
【０００６】 本発明は、角分散が、格子構造の特性によって制御され得る伝播光信号に加え
られることを可能にする。これは、例えば、分散補償、パルスチャーピング（pu
lse shirping）、またはパルス圧縮に対して用いられ得る。なぜなら、異なる波
長は、格子構造に対して異なる角経路を見るからである。
られることを可能にする。これは、例えば、分散補償、パルスチャーピング（pu
lse shirping）、またはパルス圧縮に対して用いられ得る。なぜなら、異なる波
長は、格子構造に対して異なる角経路を見るからである。
【０００７】 デバイスは、複雑な光操作回路において、スペクトルドメインおよびタイムド
メインの両方において用いられ得る。
メインの両方において用いられ得る。
【０００８】 格子構造は、チャープ格子を有し得る。
【０００９】 格子構造は、反射モードまたは透過モードに光を方向づけるように配置され得
る。
る。
【００１０】 格子において受け入れられる波長の角依存により、デバイスは、波長または信
号を単離するために、例えば、角度を有する曲線（angular sweep）に依存し得
る。
号を単離するために、例えば、角度を有する曲線（angular sweep）に依存し得
る。
【００１１】 格子構造は、連続した格子を有し得る。あるいは、格子構造は、互いを反映す
る２つの格子を有し得る。
る２つの格子を有し得る。
【００１２】 １つの実施形態では、格子構造は、導波路の伝播方向に延びる一定の屈折率の
領域を有する。
領域を有する。
【００１３】 上記領域は、伝播方向と平行に延び得る。
【００１４】 上記領域は、伝播方向と円筒状に平行に延び得る。
【００１５】 上記領域は、伝播方向と楕円状に平行に延び得る。
【００１６】 デバイスは、さらに、伝播方向と横方向に配置された少なくとも１つの光反射
器を有し、光を経路に閉じ込めるのを助け得る。
器を有し、光を経路に閉じ込めるのを助け得る。
【００１７】 デバイスは、互いに角度をなして配置された２つ以上の格子構造を有し、湾曲 部沿って光を案内し得る。
【００１８】 従って、異なる閉じ込め条件は、導波路の異なる境界において実現され得る。
【００１９】 格子構造は、紫外線ホログラフィーによって形成され得る。
【００２０】 格子は、チャープ格子であり得る。
【００２１】 格子は、サンプル格子であり得る。
【００２２】 デバイスは、フィルタ、共振器、またはセンサであり得る。
【００２３】 １つの実施形態では、デバイスは、導波路に沿った所定の点で光の強度を測定
し、センサの閉じ込め条件において誘導された変化に起因する強度の変化を決定
するための手段をさらに有するセンサである。
し、センサの閉じ込め条件において誘導された変化に起因する強度の変化を決定
するための手段をさらに有するセンサである。
【００２４】 上記変化は、導波路に入るガス分子によって誘導され得る。
【００２５】 あるいは、本発明は、導波路内の湾曲部に沿って所定波長の光を案内するよう に感光性導波路を形成する方法であって、ＵＶ光を用いて、導波路内に屈折率変 化を誘導し、少なくとも１つの格子構造を形成する工程を含み、格子構造は湾曲 部に沿って光を案内する ように配置されている方法を提供するものとして定義さ
れ得る。
れ得る。
【００２６】 以下、本発明の好ましい形態を実施例のみを用いて添付の図面を参照しながら
記載する。
記載する。
【００２７】
【好ましい実施形態の詳細な説明】 まず、図１を参照する。図１は、第１の例示的な実施形態を概略的に示す。こ
の実施形態では、光２が投射される導波路１は、所望の経路において狭い湾曲部
を有する。狭い湾曲部の付近では、格子構造４が書き込まれる。格子構造４は、
強い光（effervescent light）２が漏れるのを防止し、出力５に結合される光の
効率をより高くする光のエネルギー禁制帯を効果的に有する。導波路構造内に形
成されるさらに狭い湾曲部を可能にする回折格子４の使用の結果、湾曲損失は実
質的に低減される。格子４の波長は、動作に望ましい周波数と一致するように調
整され得る。
の実施形態では、光２が投射される導波路１は、所望の経路において狭い湾曲部
を有する。狭い湾曲部の付近では、格子構造４が書き込まれる。格子構造４は、
強い光（effervescent light）２が漏れるのを防止し、出力５に結合される光の
効率をより高くする光のエネルギー禁制帯を効果的に有する。導波路構造内に形
成されるさらに狭い湾曲部を可能にする回折格子４の使用の結果、湾曲損失は実
質的に低減される。格子４の波長は、動作に望ましい周波数と一致するように調
整され得る。
【００２８】 あるいは、図２に示すように、格子６は、所望の特性を有さない周波数に対し
ては損失８で経路７に沿った所望の周波数を反射するように、反射モードで書き
込まれることが可能である。
ては損失８で経路７に沿った所望の周波数を反射するように、反射モードで書き
込まれることが可能である。
【００２９】 図２の配置の使用は、導波路構造上に波長分割多重化能力を提供するように応
用され得る。これについては、図３に例示する。ここでは、初期の光は、必要な
周波数を濾過するように動作する対応の整合ブラッグ格子１２、１３、１４を用
いることによって導波路から結合される多数の周波数λ１、λ２、λ３をもつ導
波路に沿って放射される。
用され得る。これについては、図３に例示する。ここでは、初期の光は、必要な
周波数を濾過するように動作する対応の整合ブラッグ格子１２、１３、１４を用
いることによって導波路から結合される多数の周波数λ１、λ２、λ３をもつ導
波路に沿って放射される。
【００３０】 図４は、導波路１５に沿って結合される光が、結合に対して望ましい周波数に
整合された、所望の周期特性を有する適切に整合されたブラッグ格子１８によっ
て出力１６、１７に結合される他の配置を例示する。周りの導波路屈折率領域（
例えば、１９）は、より強い結合を提供するようにテーパ状にされ得る。好まし
くは、図４のスプリッタ配置は、光の５０％が経路１７、１８のそれぞれに沿っ
て横切るように結合されるブラッグ格子を有する。これは、ブラッグ周期の２倍
の波長に対して成し遂げられ得る。言うまでもなく、出力角および結合効率を調
整するようにブラッグ周期を調整することは可能である。
整合された、所望の周期特性を有する適切に整合されたブラッグ格子１８によっ
て出力１６、１７に結合される他の配置を例示する。周りの導波路屈折率領域（
例えば、１９）は、より強い結合を提供するようにテーパ状にされ得る。好まし
くは、図４のスプリッタ配置は、光の５０％が経路１７、１８のそれぞれに沿っ
て横切るように結合されるブラッグ格子を有する。これは、ブラッグ周期の２倍
の波長に対して成し遂げられ得る。言うまでもなく、出力角および結合効率を調
整するようにブラッグ周期を調整することは可能である。
【００３１】 同様に、図５において、ブラッグ格子２０は、経路２１、２２に沿って進行す
る光が湾曲部に沿って結合するように設けられている。
る光が湾曲部に沿って結合するように設けられている。
【００３２】 図６において、感光性材料の層の形態を有する導波路１１０は、基板１１２（
例えば、導波路材料１１０の光絶縁のための天然の酸化層を有するシリコンウェ
ハ）上に堆積されている。
例えば、導波路材料１１０の光絶縁のための天然の酸化層を有するシリコンウェ
ハ）上に堆積されている。
【００３３】 紫外線源１１４からの紫外線ビーム１１６は、導波路１１０の面内で（光学素
子１１８を通して）集束される。基板１１２は、矢印１２０および１２２によっ
て示されるように横方向に移動され、導波路１１０内に紫外線誘導されたの屈折
率の変化によって、格子構造１２７の第１の格子１２６のライン１２４によって
示される面の書込みを行なうことができる。
子１１８を通して）集束される。基板１１２は、矢印１２０および１２２によっ
て示されるように横方向に移動され、導波路１１０内に紫外線誘導されたの屈折
率の変化によって、格子構造１２７の第１の格子１２６のライン１２４によって
示される面の書込みを行なうことができる。
【００３４】 第１の格子１２６が完了すると、格子構造１２７の第２の格子１２８は、基板
１１２を適切に移動させることによって書き込まれる。
１１２を適切に移動させることによって書き込まれる。
【００３５】 格子１２６、１２８への所定の入射角で導波路１１０に入る所定波長の光は、
導波路１１０の面内の伝播方向１３０に延びる経路に閉じ込められる。従って、
導波路１１０の伝播特性は、光信号１３１の波長および光信号１３１が導波路１
１０に入るときの角度θに依存する。
導波路１１０の面内の伝播方向１３０に延びる経路に閉じ込められる。従って、
導波路１１０の伝播特性は、光信号１３１の波長および光信号１３１が導波路１
１０に入るときの角度θに依存する。
【００３６】 ここで、上記の平坦構造では、格子閉じ込めは、導波路１１０の面内の１つの
ディメンションに限定されることに留意されたい。しかし、言うまでもなく、導
波路は、２つまたは３つのディメンションにおける格子閉じ込めである感光性導
波路材料内で製造され得る。
ディメンションに限定されることに留意されたい。しかし、言うまでもなく、導
波路は、２つまたは３つのディメンションにおける格子閉じ込めである感光性導
波路材料内で製造され得る。
【００３７】 例えば、図７に示すように、位相マスク１４０を用いるホログラフィー紫外線
格子書込み技術は、第１の格子構造１４７の格子１４６、１４８、および第２の
格子構造１５１の格子１５０、１５２を通してそれぞれ２つのディメンションに
格子閉じ込めされる感光性導波路材料のブロック１４４内の導波路１４２（矢印
１４１で示される伝播方向）を製造するために用いられ得る。
格子書込み技術は、第１の格子構造１４７の格子１４６、１４８、および第２の
格子構造１５１の格子１５０、１５２を通してそれぞれ２つのディメンションに
格子閉じ込めされる感光性導波路材料のブロック１４４内の導波路１４２（矢印
１４１で示される伝播方向）を製造するために用いられ得る。
【００３８】 あるいは、デバイスの１つまたはそれ以上の格子構造は、格子構造に対して所
定の入射角で入る所定波長の光を閉じ込めると共に、連続した格子を含み得るこ
とに留意されたい。
定の入射角で入る所定波長の光を閉じ込めると共に、連続した格子を含み得るこ
とに留意されたい。
【００３９】 例えば、図１４に示す共振器２５０は、リング経路２５８の周りで格子構造２
５２および２５４に対して所定の入射角で共振器２５０に入る所定波長の光２５
６を方向づけるための２つの連続した格子構造２５２および２５４を有する。
５２および２５４に対して所定の入射角で共振器２５０に入る所定波長の光２５
６を方向づけるための２つの連続した格子構造２５２および２５４を有する。
【００４０】 格子閉じ込めはまた、図１２に示すように、例えば、光ファイバ３２４の案内
コア３２２の周り（図面に対して垂直な伝播方向）の円筒形格子構造３２０を用
いて、光ファイバ内で成し遂げられ得る。格子構造３２０は、格子構造３２０に
対して所定の入射角で入る所定波長の光の伝播方向に延びる経路への閉じ込めを
行なう。
コア３２２の周り（図面に対して垂直な伝播方向）の円筒形格子構造３２０を用
いて、光ファイバ内で成し遂げられ得る。格子構造３２０は、格子構造３２０に
対して所定の入射角で入る所定波長の光の伝播方向に延びる経路への閉じ込めを
行なう。
【００４１】 当業者には言うまでもなく、非円筒形格子構造については、閉じ込め条件は、
異なる放射方向において異なり得る。
異なる放射方向において異なり得る。
【００４２】 格子閉じ込め導波路伝播の根本的な原理は、ブラッグ条件である。指数ｎの媒
体内で進行する光線については、ピーク反射率は、波長λが以下の式を満足する
際に発生する。
体内で進行する光線については、ピーク反射率は、波長λが以下の式を満足する
際に発生する。
【００４３】 λ＝２ｎΛθ／ｍ （１）
【００４４】 ここで、ｍは、格子の回折オーダであり、θは、格子の単一溝に対する光線の
角度である。この単一の式は、例えば、いわゆる光子結晶ファイバなどの光子閉
じ込めの特性全体を含む。
角度である。この単一の式は、例えば、いわゆる光子結晶ファイバなどの光子閉
じ込めの特性全体を含む。
【００４５】 図８は、１次、２次および３次の光子回折に対する波長範囲１２００から１６
００ｎｍの光子周期に対する共振器角のプロットを示す。周期が長くなると、効
果は１次の光子回折に対して最大であるが、共振角内の変化は数度内に集中する
。この物理的解釈は、多数の波長に対しては、入射角は、同様の回折特性でほぼ
等しくなるということである。従って、格子閉じ込めは、同一の放射条件下では
、より長い周期において、小さな入力結合角に対して大きな帯域幅にわたって発
生する。この範囲外では、放射損失が発生する。
００ｎｍの光子周期に対する共振器角のプロットを示す。周期が長くなると、効
果は１次の光子回折に対して最大であるが、共振角内の変化は数度内に集中する
。この物理的解釈は、多数の波長に対しては、入射角は、同様の回折特性でほぼ
等しくなるということである。従って、格子閉じ込めは、同一の放射条件下では
、より長い周期において、小さな入力結合角に対して大きな帯域幅にわたって発
生する。この範囲外では、放射損失が発生する。
【００４６】 他の興味深い特性に留意されたい。内部全反射が発生し、格子閉じ込め導波路
に沿って伝播を可能にするような入射角の他の範囲が存在する。比較的大きな入
射角においてさらに高次の回折に結合される光はまた、ブラッグ関係を満足し、
さらに高次のバンドギャップを発生する。これらの範囲では、効果的な結合強度
は、さらに高次のモードの伝播に対して低減されるため、より大きなモードエリ
アによって特徴づけられる。効果的な指数は異なるため、異なる伝播特性と同時
に基本波のようなモード挙動を有することが可能である。従って、例えば、光子
ファイバは、従来の効果的な指数のファイバとは異なる興味深い放射範囲を有す
る。これらの範囲は、光が周りの光子クラッディングを伝播することができない
角光子バンドギャップがあるために存在する。さらに、これらのバンドギャップ
はロバストであり、周期が増加しても角特性はそれほど変化せず、従って、周期
が長くなっても湾曲損失に対して比較的鈍感である。
に沿って伝播を可能にするような入射角の他の範囲が存在する。比較的大きな入
射角においてさらに高次の回折に結合される光はまた、ブラッグ関係を満足し、
さらに高次のバンドギャップを発生する。これらの範囲では、効果的な結合強度
は、さらに高次のモードの伝播に対して低減されるため、より大きなモードエリ
アによって特徴づけられる。効果的な指数は異なるため、異なる伝播特性と同時
に基本波のようなモード挙動を有することが可能である。従って、例えば、光子
ファイバは、従来の効果的な指数のファイバとは異なる興味深い放射範囲を有す
る。これらの範囲は、光が周りの光子クラッディングを伝播することができない
角光子バンドギャップがあるために存在する。さらに、これらのバンドギャップ
はロバストであり、周期が増加しても角特性はそれほど変化せず、従って、周期
が長くなっても湾曲損失に対して比較的鈍感である。
【００４７】 角光子バンドギャップは、光子の角反射によって記述される。この反射率帯域
幅は、格子のディメンション、その結合係数、および入射角に応じて、非常に小
さくなり得る。垂直（入射角θ＝９０°）または角度を有する入射のいずれに対
しても、パワー反射は、結合モード理論から以下のように与えられる。
幅は、格子のディメンション、その結合係数、および入射角に応じて、非常に小
さくなり得る。垂直（入射角θ＝９０°）または角度を有する入射のいずれに対
しても、パワー反射は、結合モード理論から以下のように与えられる。
【００４８】
【数１】
【００４９】 Ｋは、格子に対する角度依存結合係数であり、Ｌは、格子の長さであり、Δβ
は、波数ベクトルの離調であり、以下の式で定義される。
は、波数ベクトルの離調であり、以下の式で定義される。
【００５０】
【数２】
【００５１】 ピーク反射率は、Δθ＝０に対して発生し、ΔθがＫの大きさを超えるにつれ
て減少する。反射率の受け入れ角はかなり狭くなり、（図８の減少する傾斜によ
って示されるように）ほぼ垂直入射から外れることは、格子閉じ込め導波路にお
いて容易に理解される。この結果、さらに高次の格子バンドギャップは、さらに
広くなり、空間的に選択性が低くなり、このことは、大きな入射角に対する単一
モード動作のロバスト性をほのめかし得る。角度δθに対する離調δ（Δβ）の
変化は、上記から容易に計算される。
て減少する。反射率の受け入れ角はかなり狭くなり、（図８の減少する傾斜によ
って示されるように）ほぼ垂直入射から外れることは、格子閉じ込め導波路にお
いて容易に理解される。この結果、さらに高次の格子バンドギャップは、さらに
広くなり、空間的に選択性が低くなり、このことは、大きな入射角に対する単一
モード動作のロバスト性をほのめかし得る。角度δθに対する離調δ（Δβ）の
変化は、上記から容易に計算される。
【００５２】
【数３】
【００５３】 捕捉角に対するこの感受性から、周期を適切に選択することによって、角分散
をかなり変化させることが可能である。入射角は周期が長くなっても同様である
ため（図８）、伝播定数、従って、捕捉角に対する感受性は、格子周期が増加す
るにつれて集中する傾向があり、このため、数値的に見出されるタイプの分散平
坦プロファイルを成し遂げることが可能である。
をかなり変化させることが可能である。入射角は周期が長くなっても同様である
ため（図８）、伝播定数、従って、捕捉角に対する感受性は、格子周期が増加す
るにつれて集中する傾向があり、このため、数値的に見出されるタイプの分散平
坦プロファイルを成し遂げることが可能である。
【００５４】 コア指数が周囲クラッディングの指数よりも高い場合に有効指数ピクチャ下の
みで案内される光でさえも、モードベクトルが格子の角度と共振する角度を有さ
ないならば、光は、迅速に放射モードに結合して漏れることに留意されたい。さ
らに、このモード角に対する不耐性により、これらの角バンドギャップの高い空
間選択性が生じ、単一モード伝播は、特に長い格子周期に対してロバストになる
。従って、支持されるモードプロファイルは、コア領域の周囲に放射状に格子を
幾何学配置することに類似し、このような厳格な制限が存在しない従来の導波路
案内とは異なるはずである。
みで案内される光でさえも、モードベクトルが格子の角度と共振する角度を有さ
ないならば、光は、迅速に放射モードに結合して漏れることに留意されたい。さ
らに、このモード角に対する不耐性により、これらの角バンドギャップの高い空
間選択性が生じ、単一モード伝播は、特に長い格子周期に対してロバストになる
。従って、支持されるモードプロファイルは、コア領域の周囲に放射状に格子を
幾何学配置することに類似し、このような厳格な制限が存在しない従来の導波路
案内とは異なるはずである。
【００５５】 周期格子における回折の重要性を認識することによって、格子閉じ込め伝播が
いわゆる格子結晶ファイバ内で容易に成し遂げられることが容易に理解される。
さらに、関連する角光子バンドギャップは、これらのファイバを従来の有効指数
ファイバと区別する現象の範囲に関与する。これらのファイバで形成される共振
器にまで応用を拡張すると、端部反射器が傾けられるときのリング様共振を含む
非常に興味深い挙動が、伝播モードの厳格なベクトル角の結果発生することが予
想される。このような構造の偏光特性はまた、従来の共振器とは異なり、全く新
しいクラスのパッシブおよびアクティブフィルタ、ならびに共振器が可能となる
。
いわゆる格子結晶ファイバ内で容易に成し遂げられることが容易に理解される。
さらに、関連する角光子バンドギャップは、これらのファイバを従来の有効指数
ファイバと区別する現象の範囲に関与する。これらのファイバで形成される共振
器にまで応用を拡張すると、端部反射器が傾けられるときのリング様共振を含む
非常に興味深い挙動が、伝播モードの厳格なベクトル角の結果発生することが予
想される。このような構造の偏光特性はまた、従来の共振器とは異なり、全く新
しいクラスのパッシブおよびアクティブフィルタ、ならびに共振器が可能となる
。
【００５６】 図９において、共振器１８１は、第１の格子構造１８３の格子１８２および１
８４の（チャープされ得る）格子周期および第２の格子構造１８７の格子１８６
および１８８の格子周期が、リング共振が異なる波長に対して異なり、出力が空
間的に異なる点にあるように注意深く選択されならば、ＷＤＭ（波長分割多重化
）フィルタリングに対して用いることが可能となる。これは、経路１９０、１９
２および例示的な出力１９４、１９６によって概略的に例示される。格子構造１
８３および／または１８７は、サンプル格子構造であってもよい。
８４の（チャープされ得る）格子周期および第２の格子構造１８７の格子１８６
および１８８の格子周期が、リング共振が異なる波長に対して異なり、出力が空
間的に異なる点にあるように注意深く選択されならば、ＷＤＭ（波長分割多重化
）フィルタリングに対して用いることが可能となる。これは、経路１９０、１９
２および例示的な出力１９４、１９６によって概略的に例示される。格子構造１
８３および／または１８７は、サンプル格子構造であってもよい。
【００５７】 サンプルプロファイル等を用いる複雑な設計は、ＷＤＭ動作を成し遂げるため
に用いられ得る。特に、角依存性とは、従来の通常の入射よりも高いコントラス
トで空間的にさらに近接したピークを得ることが可能であることを意味する。こ
れはまた、ファイバ（例えば、格子結晶ファイバ）幾何学形状に適用可能である
ことに留意されたい。
に用いられ得る。特に、角依存性とは、従来の通常の入射よりも高いコントラス
トで空間的にさらに近接したピークを得ることが可能であることを意味する。こ
れはまた、ファイバ（例えば、格子結晶ファイバ）幾何学形状に適用可能である
ことに留意されたい。
【００５８】 図１０に例示するように、共振器レーザ設計３００では、格子結晶ファイバ３
０２は、（任意の種類の）リングレーザ３０４と並んで配置され、（マルチモー
ド活性ファイバがパワーを増加させるために用いられる場合には、横方向を含む
）ライン幅、レーザ安定性、および（マルチモード活性ファイバがパワーを増加
させるために用いられる場合には、横方向を含む）モード選択性を向上させる。
同様の設計は、（任意の種類の）線形レーザに適用できることに留意されたい。
０２は、（任意の種類の）リングレーザ３０４と並んで配置され、（マルチモー
ド活性ファイバがパワーを増加させるために用いられる場合には、横方向を含む
）ライン幅、レーザ安定性、および（マルチモード活性ファイバがパワーを増加
させるために用いられる場合には、横方向を含む）モード選択性を向上させる。
同様の設計は、（任意の種類の）線形レーザに適用できることに留意されたい。
【００５９】 図１１に示すように、他の実施形態では、ヘリカルリングファイバレーザ３１
０は、格子閉じ込めコア構造３１４、およびコア構造３１４内の間隔を置いた凹
状の反射器３１５、３１６を有する光ファイバ３１２を備える。従って、ヘリカ
ルリングファイバレーザ３１０は、（矢印３１１で示すように）円形の複屈折出
力を提供し得る。
０は、格子閉じ込めコア構造３１４、およびコア構造３１４内の間隔を置いた凹
状の反射器３１５、３１６を有する光ファイバ３１２を備える。従って、ヘリカ
ルリングファイバレーザ３１０は、（矢印３１１で示すように）円形の複屈折出
力を提供し得る。
【００６０】 さらに、高パワーファイバレーザは、クラッディングポンプ形状を用いずに設
けられ得る。このようなレーザについては、大きなモードエリアだけでなく、単
一モード動作および良好な安定性が可能である。このような実施形態では、モー
ドは、アパーチャ回折依存である従来のファイバとは異なって、格子回折依存で
ある。
けられ得る。このようなレーザについては、大きなモードエリアだけでなく、単
一モード動作および良好な安定性が可能である。このような実施形態では、モー
ドは、アパーチャ回折依存である従来のファイバとは異なって、格子回折依存で
ある。
【００６１】 当業者には言うまでもなく、具体的な実施形態で示したように、多数の変更お
よび／または改変は、広い範囲で記載した本発明の趣旨または範囲から逸脱せず
になされ得る。従って、本実施形態は、すべての点において、例示を目的とする
ものであり発明を限定するものではない。
よび／または改変は、広い範囲で記載した本発明の趣旨または範囲から逸脱せず
になされ得る。従って、本実施形態は、すべての点において、例示を目的とする
ものであり発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を用いるデバイスの概略図である。
【図２】 本発明を用いるデバイスの概略図である。
【図３】 本発明を用いるデバイスの概略図である。
【図４】 本発明を用いるデバイスの概略図である。
【図５】 本発明を用いるデバイスの概略図である。
【図６】 本発明を用いる格子閉じ込め導波路を製造するための方法を示す
等角図である。
等角図である。
【図７】 本発明を用いる格子閉じ込め導波路を製造するための他の方法を
示す等角図である。
示す等角図である。
【図８】 本発明を用いるデバイスを例示する概略断面図である。
【図９】 格子閉じ込め導波路の格子周期に対する共振角のプロットを示す
図である。
図である。
【図１０】 本発明を用いるデバイスを例示する概略等角図である。
【図１１】 本発明を用いるデバイスを例示する概略上面図である。
【図１２】 本発明を用いるデバイスを例示する概略側断面図である。
【図１３】 本発明を用いる共振器構造の概略等角図である。
【図１４】 本発明を用いるデバイスの概略等角図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 6/13 Ｇ０２Ｂ 6/12 Ａ Ｈ０１Ｓ 3/06 Ｚ 3/136 Ｎ Ｍ Ｆ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＣＡ，Ｊ Ｐ，ＫＲ，ＵＳ Ｆターム(参考） 2H047 KA02 KA03 KA12 LA02 LA12 LA19 PA11 PA22 QA02 QA04 RA08 2H049 AA02 AA06 AA12 AA33 AA34 AA44 AA48 AA51 AA59 AA62 2H050 AC01 AC71 AC81 AC82 AC84 AD00 5F072 AK06 JJ01 LL17 MM18 RR05 YY16
Claims (20)
- 【請求項１】 導波路構造と、 該導波路構造内に形成された少なくとも１つの格子構造とを有し、 該格子構造は、該格子構造に対して所定の入射角で前記導波路構造に入る所定
波長の光を、前記導波路構造内の選択された経路に沿って方向づけるように配置
されている光デバイス。 - 【請求項２】 前記導波路構造は、感光性材料を含み、前記格子構造は、前
記感光性材料に紫外線誘導された屈折率変化によって形成される請求項１に記載
のデバイス。 - 【請求項３】 前記格子構造は、チャープ格子を有する請求項１または２に
記載のデバイス。 - 【請求項４】 前記格子構造は、サンプル格子を有する請求項１乃至請求項
３の内のいずれか１項に記載のデバイス。 - 【請求項５】 前記格子構造は、反射モードで光を方向づけるように配置さ
れている請求項１乃至請求項４の内のいずれか１項に記載のデバイス。 - 【請求項６】 前記格子構造は、透過モードで光を方向づけるように配置さ
れている請求項１乃至請求項５の内のいずれか１項に記載のデバイス。 - 【請求項７】 感光性材料の導波路と、 該導波路内に紫外線誘導された屈折率変化によって形成される少なくとも１つ
の格子構造とを備え、 該格子構造は、該格子構造に対する所定の入射角で前記導波路に入る所定波長
の光を、前記導波路内の選択された経路に閉じこめるように配置されている光デ
バイス。 - 【請求項８】 前記格子構造は、連続した格子を有する請求項７に記載のデ
バイス。 - 【請求項９】 前記格子構造は、互いを反映する２つの格子を有し得る請求
項７または８に記載のデバイス。 - 【請求項１０】 前記格子構造は、前記導波路の伝播方向に延びる一定の屈
折率の領域を有する請求項７乃至請求項９の内のいずれか１項に記載のデバイス
。 - 【請求項１１】 前記領域は、前記伝播方向と平行に延びる請求項１０に記
載のデバイス。 - 【請求項１２】 前記領域は、前記伝播方向と円筒状の方向に平行に延び得
る請求項１１に記載のデバイス。 - 【請求項１３】 前記領域は、前記伝播方向と楕円状の方向に平行に延び得
る請求項１１に記載のデバイス。 - 【請求項１４】 前記デバイスは、前記伝播方向と横方向に配置された少な
くとも１つの光反射器をさらに備え、光を前記経路に閉じ込めるのを助ける請求
項７乃至請求項１３の内のいずれか１項に記載のデバイス。 - 【請求項１５】 前記デバイスは、互いに角度をなして配置された２つ以上
の格子構造を有し、前記選択された経路に沿って光を方向づける請求項７乃至請
求項１４の内のいずれか１項の記載のデバイス。 - 【請求項１６】 前記１つの格子構造または複数の格子構造は、紫外線ホロ
グラフィによって形成される請求項７乃至請求項１５の内のいずれか１項に記載
のデバイス。 - 【請求項１７】 前記１つの格子または複数の格子は、チャープされている
請求項８乃至請求項１６の内のいずれか１項に記載のデバイス。 - 【請求項１８】 前記１つの格子または複数の格子は、サンプリングされて
いる請求項８乃至請求項１７の内のいずれか１項に記載のデバイス。 - 【請求項１９】 前記デバイスは、前記選択された経路に沿った所定の点で
光の強度を測定し、センサの閉じ込め条件に誘導される変化に起因する前記強度
の変化を決定するための手段をさらに有するセンサである請求項７乃至請求項１
８の内のいずれか１項に記載のデバイス。 - 【請求項２０】 感光性材料の導波路を有する光デバイスを製造するための
方法であって、 前記導波路内に紫外線誘導された屈折率変化によって少なくとも１つの格子構
造を形成する工程を含み、 前記格子構造は、前記格子構造に対して所定の入射角で前記導波路に入る所定
波長の光を、前記導波路内の選択された経路に閉じ込めるように配置されている
工程。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AUPP7168A AUPP716898A0 (en) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | Light routing with bragg gratings |
| AU7168 | 1999-08-27 | ||
| AUPQ2503A AUPQ250399A0 (en) | 1999-08-27 | 1999-08-27 | Optical device and process |
| AU2503 | 1999-08-27 | ||
| PCT/AU1999/001000 WO2000029883A1 (en) | 1998-11-12 | 1999-11-12 | Optical waveguide structure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002530691A true JP2002530691A (ja) | 2002-09-17 |
Family
ID=25645930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000582832A Withdrawn JP2002530691A (ja) | 1998-11-12 | 1999-11-12 | 光デバイスおよび方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1129375A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002530691A (ja) |
| KR (1) | KR20010089449A (ja) |
| CA (1) | CA2348995A1 (ja) |
| WO (1) | WO2000029883A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009150857A (ja) * | 2007-12-25 | 2009-07-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 接続判定方法及び装置 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6909729B2 (en) * | 2000-10-26 | 2005-06-21 | Massachusetts Institute Of Technology | Dielectric waveguide with transverse index variation that support a zero group velocity mode at a non-zero longitudinal wavevector |
| US20040208444A1 (en) * | 2002-06-04 | 2004-10-21 | Anders Grunnet-Jepsen | Method and apparatus for monitoring optical signals in a planar lightwave circuit via in-plane filtering |
| CA2509523A1 (en) * | 2003-02-12 | 2004-08-26 | California Institute Of Technology | Radial bragg ring resonator |
| EP1447690A1 (en) * | 2003-02-14 | 2004-08-18 | Avanex Corporation | Stray light deflector |
| GB0415881D0 (en) | 2004-07-15 | 2004-08-18 | Univ Southampton | Multiwavelength optical sensors |
| FR3056306B1 (fr) * | 2016-09-20 | 2019-11-22 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Guide optique presentant un virage a pseudo-gradient d'indice |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60260024A (ja) * | 1984-06-07 | 1985-12-23 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 光変調素子 |
| SU1418634A1 (ru) * | 1986-03-24 | 1988-08-23 | Предприятие П/Я В-8337 | Способ ввода плоского фронта оптического излучени в волновод |
| JPS649414A (en) * | 1987-07-02 | 1989-01-12 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd | Wavelength variable optical multiplexer and demultiplexer |
| GB8723050D0 (en) * | 1987-10-01 | 1987-11-04 | British Telecomm | Optical filters |
| GB2222891B (en) * | 1988-09-17 | 1992-01-08 | Stc Plc | Diffraction grating |
| FR2674639A1 (fr) * | 1991-03-29 | 1992-10-02 | Gaz De France | Fibre optique a reseau de bragg et ses applications. |
| JPH07253519A (ja) * | 1994-03-16 | 1995-10-03 | Fujitsu Ltd | 光接続装置 |
-
1999
- 1999-11-12 EP EP99957723A patent/EP1129375A1/en not_active Withdrawn
- 1999-11-12 WO PCT/AU1999/001000 patent/WO2000029883A1/en active IP Right Grant
- 1999-11-12 JP JP2000582832A patent/JP2002530691A/ja not_active Withdrawn
- 1999-11-12 KR KR1020017006030A patent/KR20010089449A/ko not_active Application Discontinuation
- 1999-11-12 CA CA002348995A patent/CA2348995A1/en not_active Abandoned
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009150857A (ja) * | 2007-12-25 | 2009-07-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 接続判定方法及び装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1129375A1 (en) | 2001-09-05 |
| CA2348995A1 (en) | 2000-05-25 |
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| KR20010089449A (ko) | 2001-10-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070206 |