JP2007072112A - Optical device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical device capable of ensuring an interaction length between the light made incident to the optical device and a carbon nanotube long. <P>SOLUTION: The optical device 1 comprises: a waveguide 131; and a region (CNT region) 14 which is disposed along an optical axis of the waveguide 131 and contains a carbon nanotube disposed near the waveguide 131. The CNT region 14 is allowed to come directly into contact with the upper surface of the waveguide 131. In the optical device 1, an evanescent wave from the waveguide 131 oozes into the CNT region 14. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、カーボンナノチューブを含有する層が設けられた光デバイスに関する。   The present invention relates to an optical device provided with a layer containing carbon nanotubes.

近年、カーボンナノチューブ(CNT)、特に単層のカーボンナノチューブ(single walled nanotubes:SWNT)は、その可飽和吸収特性、高速応答性等の特性のために、光デバイスの分野で注目されている。例えば、カーボンナノチューブの可飽和吸収特性は、光雑音抑圧器、受動モード同期ファイバレーザ、Qスイッチファイバレーザ等に適用されている。
従来、カーボンナノチューブを利用した光デバイスとしては、ガラス基板上にカーボンナノチューブを塗布したものが使用されている。この光デバイスは、ガラス基板の表面が光軸に対し、垂直となるように、光路中に配置される(例えば、特許文献1参照)。
また、光出射側の端面にカーボンナノチューブを含有する領域(ここでは、カーボンナノチューブを含有する層という)が設けられた光ファイバ(光デバイス)も開発されている(例えば、特許文献1参照)。
In recent years, carbon nanotubes (CNT), especially single-walled carbon nanotubes (SWNT), have attracted attention in the field of optical devices because of their saturable absorption characteristics and high-speed response characteristics. For example, the saturable absorption characteristics of carbon nanotubes are applied to optical noise suppressors, passive mode-locked fiber lasers, Q-switched fiber lasers, and the like.
Conventionally, as an optical device using carbon nanotubes, a glass substrate coated with carbon nanotubes has been used. This optical device is disposed in the optical path so that the surface of the glass substrate is perpendicular to the optical axis (see, for example, Patent Document 1).
In addition, an optical fiber (optical device) in which a region containing carbon nanotubes (herein, a layer containing carbon nanotubes) is provided on the end surface on the light emitting side has been developed (see, for example, Patent Document 1).

特開2004−280028号公報JP 2004-280028 A

しかしながら、上記特許文献1の技術は以下の点で改善の余地を有している。
光デバイスに入射した光と、カーボンナノチューブとの相互作用を充分に生じさせ、所望の性能(例えば、所望の可飽和吸収特性)の光デバイスを得るためには、光デバイスに入射した光とカーボンナノチューブとの相互作用長を長くする必要がある。
特許文献1の光デバイスにおいては、カーボンナノチューブを含有する層は、光軸に対して垂直に配置されるため、光デバイスに入射した光とカーボンナノチューブとの相互作用長を長くするためには、カーボンナノチューブを含有する層の厚みを厚くする必要がある。
しかしながら、従来の光デバイスでは、カーボンナノチューブを含有する層の厚みを厚くすることには、透過性の観点から、限界がある。
However, the technique of Patent Document 1 has room for improvement in the following points.
In order to sufficiently generate the interaction between the light incident on the optical device and the carbon nanotube and to obtain an optical device having a desired performance (for example, a desired saturable absorption characteristic), the light incident on the optical device and the carbon It is necessary to increase the interaction length with the nanotube.
In the optical device of Patent Document 1, the layer containing carbon nanotubes is arranged perpendicular to the optical axis. Therefore, in order to increase the interaction length between the light incident on the optical device and the carbon nanotubes, It is necessary to increase the thickness of the layer containing carbon nanotubes.
However, in the conventional optical device, increasing the thickness of the layer containing the carbon nanotube has a limit from the viewpoint of transparency.

本発明の目的は、光デバイスに入射した光と、カーボンナノチューブとの相互作用長を長く確保することが可能な光デバイスを得ることができる技術を提供することである。   The objective of this invention is providing the technique which can obtain the optical device which can ensure long interaction length with the light which injected into the optical device, and a carbon nanotube.

本発明者らは、導波路から染み出すエバネッセント波と、カーボンナノチューブとの間で相互作用が生じることを見出した。これにより、導波路の光軸に沿って、導波路近傍にカーボンナノチューブを含有する領域を設けるという新規な構成を採用することが可能となった。すなわち、本発明によれば、光軸に対し垂直にカーボンナノチューブを有する層を形成していた従来の光デバイスとは全く異なる構成の光デバイスを提供することができる。   The present inventors have found that an interaction occurs between the evanescent wave that oozes from the waveguide and the carbon nanotube. This makes it possible to employ a novel configuration in which a region containing a carbon nanotube is provided near the waveguide along the optical axis of the waveguide. That is, according to the present invention, it is possible to provide an optical device having a configuration completely different from a conventional optical device in which a layer having carbon nanotubes is formed perpendicular to the optical axis.

本発明によれば、導波路と、前記導波路の光軸に沿って配置されるとともに、前記導波路近傍に設けられたカーボンナノチューブを含有する領域と、を有することを特徴とする光デバイスが提供される。
ここで、本発明において、導波路近傍とは、導波路を伝播する光のエバネッセント波がしみだす領域のことをいう。
According to the present invention, there is provided an optical device comprising: a waveguide; and a region that is disposed along the optical axis of the waveguide and includes a carbon nanotube provided in the vicinity of the waveguide. Provided.
Here, in the present invention, the vicinity of the waveguide means a region where an evanescent wave of light propagating through the waveguide exudes.

従来の光デバイスでは、導波路を通る光と、カーボンナノチューブとの間での相互作用により、光デバイスの性能を決定していたが、本発明の光デバイスは、導波路から染み出すエバネッセント波と、カーボンナノチューブとの間で相互作用により、光デバイスの性能が決定されることとなる。   In the conventional optical device, the performance of the optical device is determined by the interaction between the light passing through the waveguide and the carbon nanotube. However, the optical device of the present invention has an evanescent wave that oozes out of the waveguide. The performance of the optical device is determined by the interaction with the carbon nanotube.

本発明では、カーボンナノチューブを含有する領域は、導波路の光軸に沿って配置されており、導波路の光軸と交差しないように設けられている。すなわち、本発明では、従来のように、カーボンナノチューブを含有する領域が光軸に対して垂直に設けられていないため、導波路に入射した入射光と、カーボンナノチューブとの相互作用長(換言すると、エバネッセント波と、カーボンナノチューブとの相互作用長)を長くしても光の透過性が悪化してしまうことがない。
これにより、本発明の光デバイスにおいては、エバネッセント波と、カーボンナノチューブとの相互作用長を長く確保することができ、光デバイスに入射した光と、カーボンナノチューブとの相互作用を充分に生じさせて、所望の性能の光デバイスを得ることができる。
In the present invention, the carbon nanotube-containing region is disposed along the optical axis of the waveguide, and is provided so as not to intersect the optical axis of the waveguide. That is, in the present invention, since the region containing the carbon nanotube is not provided perpendicular to the optical axis as in the conventional case, the interaction length between the incident light incident on the waveguide and the carbon nanotube (in other words, Further, even if the interaction length between the evanescent wave and the carbon nanotube is increased, the light transmittance does not deteriorate.
As a result, in the optical device of the present invention, the interaction length between the evanescent wave and the carbon nanotube can be ensured long, and the interaction between the light incident on the optical device and the carbon nanotube is sufficiently generated. Thus, an optical device having a desired performance can be obtained.

さらに、本発明では、導波路から染み出すエバネッセント波と、カーボンナノチューブとの間の相互作用により、光デバイスの性能を決定することが可能となる。導波路から染み出すエバネッセント波は、微量であるため、光デバイスを製造する際に、例え、カーボンナノチューブを含有する領域の長さ寸法(エバネッセント波と、カーボンナノチューブとの相互作用長)に誤差が生じても、光デバイスの性能に大きな影響を与えないと考えられる。従って、本発明では、製造安定性に優れた光デバイスを提供することができる。   Furthermore, in the present invention, the performance of the optical device can be determined by the interaction between the evanescent wave that oozes out from the waveguide and the carbon nanotube. Since the amount of evanescent waves that ooze out from the waveguide is very small, when manufacturing an optical device, for example, there is an error in the length dimension of the region containing carbon nanotubes (the interaction length between the evanescent wave and the carbon nanotubes). Even if it occurs, it is considered that the performance of the optical device is not greatly affected. Therefore, in the present invention, an optical device excellent in manufacturing stability can be provided.

また、本発明では、カーボンナノチューブを含有する領域は、光軸に沿って設けられているので、カーボンナノチューブを含有する領域には、エバネッセント波が染み出すこととなるが、エバネッセント波の強度は、導波路中を伝播する光にくらべ弱い。そのため、カーボンナノチューブが光により劣化してしまうことを防止することができる。   In the present invention, since the region containing the carbon nanotube is provided along the optical axis, the evanescent wave oozes out into the region containing the carbon nanotube, but the intensity of the evanescent wave is It is weaker than light propagating in the waveguide. Therefore, it is possible to prevent the carbon nanotube from being deteriorated by light.

この際、基板と、この基板上に形成されたクラッド層と、を有し、このクラッド層上に設けられ、前記クラッド層よりも屈折率の高い前記導波路と、前記導波路の光軸に沿って配置されるとともに、前記導波路近傍に設けられたカーボンナノチューブを含有する領域と、を有することが好ましい。
このような構成によれば、基板上にクラッド層が設けられ、このクラッド層上に導波路が設けられている。この構成の光デバイスでは、クラッド層、基板を共通化し、クラッド層上に他の導波路を形成することが可能であり、モノシリック構造をとって、光デバイスの集積化を図ることが可能となる。
At this time, the waveguide has a substrate and a cladding layer formed on the substrate, and is provided on the cladding layer and has a refractive index higher than that of the cladding layer, and the optical axis of the waveguide. And a region containing carbon nanotubes provided in the vicinity of the waveguide.
According to such a configuration, the clad layer is provided on the substrate, and the waveguide is provided on the clad layer. In the optical device having this configuration, the clad layer and the substrate can be shared, and another waveguide can be formed on the clad layer, and the monolithic structure can be adopted to integrate the optical device. .

さらに、本発明は、光ファイバを含んで構成され、前記光ファイバは、前記導波路を構成するコア部と、このコア部の外周側に設けられたクラッド部と、前記コア部の光軸に沿って配置されるとともに、前記コア部近傍に設けられたカーボンナノチューブを含有する領域と、を有するものであってもよい。
この際、光ファイバの構造としては、以下の(i)〜(iv)のような構造が例示できる。
(i)前記クラッド部には、前記コア部の光軸に沿って切り欠かれた切り欠き部が形成され、この切り欠き部は、前記コア部近傍に位置しており、前記切り欠き部上に、前記カーボンナノチューブを含有する領域が設けられている構造。
このような構造の光ファイバは、従来からある光ファイバのクラッド部の外周面の一部を切り欠き、コア部近傍に位置する切り欠き部を形成し、この切り欠き部上に、カーボンナノチューブを含有する領域を設ければよい。
Furthermore, the present invention is configured to include an optical fiber, and the optical fiber includes a core portion that constitutes the waveguide, a clad portion provided on an outer peripheral side of the core portion, and an optical axis of the core portion. And a region containing carbon nanotubes provided in the vicinity of the core portion.
At this time, examples of the structure of the optical fiber include the following structures (i) to (iv).
(I) The clad portion is formed with a cutout portion cut out along the optical axis of the core portion, and the cutout portion is located in the vicinity of the core portion. And a region containing the carbon nanotubes.
In the optical fiber having such a structure, a part of the outer peripheral surface of the clad portion of the conventional optical fiber is cut out to form a cutout portion located in the vicinity of the core portion, and the carbon nanotube is placed on the cutout portion. What is necessary is just to provide the area | region to contain.

(ii)前記クラッド部には、前記コア部近傍に形成され、前記コア部の光軸に沿って延びる孔が形成されており、前記孔の内部に前記カーボンナノチューブを含有する領域が設けられている構造。
このような構造の光ファイバは、例えば、フォトニック結晶光ファイバの空気孔にカーボンナノチューブを含有する領域を設けることで、製造することができる。
(Ii) The clad part is formed in the vicinity of the core part and has a hole extending along the optical axis of the core part, and a region containing the carbon nanotube is provided inside the hole. Structure.
An optical fiber having such a structure can be manufactured, for example, by providing a region containing a carbon nanotube in an air hole of a photonic crystal optical fiber.

(iii)前記コア部には、その中心部に前記コア部の光軸に沿って延びる孔が形成されており、前記孔の内部に前記カーボンナノチューブを含有する領域が設けられている構造。 (Iii) The core part has a structure in which a hole extending along the optical axis of the core part is formed in the center part, and a region containing the carbon nanotube is provided in the hole.

(iv)前記クラッド部は、その径が光ファイバの光軸に沿って漸減した後、拡大するテーパ部を有し、前記カーボンナノチューブを含有する領域は、少なくとも、前記テーパ部の最も径が小さい部分の外周面を覆うように設けられている構造。 (Iv) The clad portion has a taper portion that expands after its diameter gradually decreases along the optical axis of the optical fiber, and the region containing the carbon nanotube has at least the smallest diameter of the taper portion Structure provided to cover the outer peripheral surface of the part.

さらに、本発明は、当該光デバイスは、光スイッチであり、前記導波路の一部に対し、光学的な交差が生じる位置関係で配置された第二の導波路を有するものであってもよい。   Furthermore, in the present invention, the optical device may be an optical switch, and may include a second waveguide disposed in a positional relationship where an optical intersection occurs with respect to a part of the waveguide. .

ここで、本発明において、光スイッチとは、出射する光のON/OFFを行うもののみならず、出射する光の位相を変化させるものも含む概念である。
上述した前記導波路(以下、第一の導波路という)近傍には、カーボンナノチューブを含有する領域が設けられており、第一の導波路を通る光の強度に応じて、第一の導波路を通る光の吸収率が変化する。光の吸収率に変化が生じると、第一の導波路を通る光の位相も変化することとなる。
第二の導波路は、第一の導波路に対し、光学的な交差が生じる位置関係に配置されているので、第一の導波路を通る光の位相の変化に応じて、第二の導波路から出射される光が影響を受けることとなる。
Here, in the present invention, the optical switch is a concept including not only one that turns ON / OFF the emitted light but also one that changes the phase of the emitted light.
A region containing carbon nanotubes is provided in the vicinity of the above-described waveguide (hereinafter referred to as the first waveguide), and the first waveguide is formed according to the intensity of light passing through the first waveguide. The absorptance of light passing through changes. When a change occurs in the light absorption rate, the phase of the light passing through the first waveguide also changes.
Since the second waveguide is disposed in a positional relationship where an optical crossing occurs with respect to the first waveguide, the second waveguide is changed according to a change in the phase of light passing through the first waveguide. Light emitted from the waveguide is affected.

この際、前記第二の導波路の光出射側の端部は、前記導波路の光出射側の端部に接続されるとともに、前記第二の導波路の光入射側の端部は、前記導波路の光入射側の端部に接続されており、前記第二の導波路および前記導波路に光を入射するための入射側導波路と、前記第二の導波路および前記導波路からの光を出射する出射側導波路と、が設けられていることが好ましい。   At this time, the end portion on the light exit side of the second waveguide is connected to the end portion on the light exit side of the waveguide, and the end portion on the light incident side of the second waveguide is Connected to the light incident side end of the waveguide, the second waveguide and an incident side waveguide for entering light into the waveguide, and the second waveguide and the waveguide from the waveguide It is preferable that an exit-side waveguide that emits light is provided.

この構成の光スイッチでは、入射側導波路からの光は、前記導波路(以下、第一の導波路)と、第二の導波路とに分岐される。
前述したように、第一の導波路に入射する光の強度が弱い場合と、強い場合とで、第一の導波路を通る光の位相が変化する。
例えば、第一の導波路に入射する光の強度が弱い場合には、大きな位相の変化、例えば、位相が180°変化する。この場合には、第一の導波路からの光の位相と、第二の導波路からの光の位相とが180°ずれることとなるので、互いに打ち消しあい、出射側導波路中を光が伝播しないようになる。
一方で、第一の導波路に入射する光の強度が強い場合には、第一の導波路中の光に大きな位相の変化が生じず、第一の導波路からの光と、第二の導波路からの光とが互いに打ち消してしまうことがない。そのため、第一の導波路からの光と、第二の導波路からの光とが合成されて、出射側導波路中を光が伝播することとなる。
In the optical switch having this configuration, light from the incident-side waveguide is branched into the waveguide (hereinafter referred to as the first waveguide) and the second waveguide.
As described above, the phase of light passing through the first waveguide changes depending on whether the intensity of light incident on the first waveguide is weak or strong.
For example, when the intensity of light incident on the first waveguide is weak, a large phase change, for example, the phase changes by 180 °. In this case, the phase of the light from the first waveguide and the phase of the light from the second waveguide are shifted by 180 °, so that they cancel each other and the light propagates in the output-side waveguide. Will not do.
On the other hand, when the intensity of the light incident on the first waveguide is strong, a large phase change does not occur in the light in the first waveguide, and the light from the first waveguide and the second The light from the waveguide does not cancel each other. Therefore, the light from the first waveguide and the light from the second waveguide are combined, and the light propagates through the emission-side waveguide.

本発明によれば、光デバイスに入射した光と、カーボンナノチューブとの相互作用長を長く確保することが可能な光デバイスを得る技術が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique of obtaining the optical device which can ensure long interaction length with the light which injected into the optical device and a carbon nanotube is provided.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、すべての図面において、同様な構成要素には、同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
前述したように、本発明にかかる光デバイスは、導波路から染み出すエバネッセント波と、カーボンナノチューブとの間の相互作用を利用したものである。
ここで、導波路から染み出すエバネッセント波は微量であり、そのため、エバネッセント波と、カーボンナノチューブとの相互作用長を長くする必要がある。本実施形態では、導波路の光軸に沿って、CNT領域を設けることで、相互作用長を長く確保することが可能となり、所望の特性の光デバイスを提供できるのである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In all the drawings, similar constituent elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
As described above, the optical device according to the present invention utilizes the interaction between the evanescent wave that oozes out of the waveguide and the carbon nanotube.
Here, the amount of the evanescent wave that oozes out from the waveguide is very small. Therefore, it is necessary to increase the interaction length between the evanescent wave and the carbon nanotube. In the present embodiment, by providing the CNT region along the optical axis of the waveguide, it is possible to ensure a long interaction length and provide an optical device having desired characteristics.

(第一実施形態)
図1および図2には、本実施形態にかかる光デバイス1が示されている。
この光デバイス1は、導波路131と、
導波路131の光軸に沿って配置されるとともに、導波路131近傍に設けられたカーボンナノチューブを含有する領域14と、
を有するものである。
以下に、この光デバイス1を詳細に説明する。
(First embodiment)
1 and 2 show an optical device 1 according to the present embodiment.
The optical device 1 includes a waveguide 131,
A region 14 disposed along the optical axis of the waveguide 131 and containing carbon nanotubes provided in the vicinity of the waveguide 131;
It is what has.
The optical device 1 will be described in detail below.

光デバイス1は、平面略矩形形状であり、基板11と、クラッド層12と、コア層13と、カーボンナノチューブを含有する領域(以下、CNT領域という)14と、を有する。
基板11は、シリコン単結晶基板である。
クラッド層12は、基板11上に設けられており、SiOよりなる層である。
コア層13は、クラッド層12上に設けられており、SiO2を含有する層にGeが添加された層である。このコア層13は、クラッド層12よりも屈折率が高い。
さらに、このコア層13には、導波路131が形成されている。
導波路131は、コア層13の導波路131以外の他の部分132中に埋め込まれたような状態となっている(埋め込み型導波路)。この導波路131の表面と、前記他の部分132の表面は同一平面上にある。
導波路131は、光デバイス1の長手方向に沿って延びている。この導波路131は、クラッド層12よりも屈折率が高く、さらに、コア層13の他の部分132の屈折率よりも高くなっている。
The optical device 1 has a substantially rectangular planar shape, and includes a substrate 11, a cladding layer 12, a core layer 13, and a region (hereinafter referred to as a CNT region) 14 containing carbon nanotubes.
The substrate 11 is a silicon single crystal substrate.
The clad layer 12 is provided on the substrate 11 and is a layer made of SiO 2 .
The core layer 13 is provided on the cladding layer 12 and is a layer in which Ge is added to a layer containing SiO 2 . The core layer 13 has a higher refractive index than the cladding layer 12.
Further, a waveguide 131 is formed in the core layer 13.
The waveguide 131 is in a state of being embedded in a portion 132 other than the waveguide 131 of the core layer 13 (embedded waveguide). The surface of the waveguide 131 and the surface of the other portion 132 are on the same plane.
The waveguide 131 extends along the longitudinal direction of the optical device 1. The waveguide 131 has a refractive index higher than that of the cladding layer 12 and is higher than the refractive index of the other portion 132 of the core layer 13.

CNT領域14は、コア層13上に設けられており、CNT領域14は、導波路131の上面に直接、接触している。このCNT領域14は、導波路131表面と、他の部分132の表面のうち導波路131に隣接する部分の表面と、を覆っている。
CNT領域14は、導波路131の光軸に沿って延びている。ここで、CNT領域14は、導波路131の全長に沿って、導波路131の全面を覆うように形成されていてもよく、また、導波路131の表面の一部のみ覆うように形成されていてもよい。CNT領域14の導波路131に沿った長さ寸法は、光デバイス1の用途や、導波路131からのエバネッセント波のしみだしの割合等に応じて適宜設定することができる。
さらに、CNT領域14の厚みは、CNT領域14の導波路131に沿った長さ寸法、導波路131からのエバネッセント波のしみだしの割合、導波路131からのエバネッセント波が染み出す距離等に応じて適宜設定すればよい。
一般に、導波路131からのエバネッセント波が染み出す距離は数十μmといわれている。CNT領域14を厚く成膜することが難しく、CNT領域14の厚みが数百nmとなってしまうような場合には、CNT領域14の導波路131に沿った長さ寸法を長く確保することで、導波路131を通る光にCNTの作用を確実に施すことができる。
The CNT region 14 is provided on the core layer 13, and the CNT region 14 is in direct contact with the upper surface of the waveguide 131. The CNT region 14 covers the surface of the waveguide 131 and the surface of the portion of the other portion 132 adjacent to the waveguide 131.
The CNT region 14 extends along the optical axis of the waveguide 131. Here, the CNT region 14 may be formed so as to cover the entire surface of the waveguide 131 along the entire length of the waveguide 131, or may be formed so as to cover only a part of the surface of the waveguide 131. May be. The length dimension of the CNT region 14 along the waveguide 131 can be set as appropriate according to the application of the optical device 1, the ratio of the evanescent wave oozing from the waveguide 131, and the like.
Furthermore, the thickness of the CNT region 14 depends on the length of the CNT region 14 along the waveguide 131, the ratio of the evanescent wave oozing from the waveguide 131, the distance the evanescent wave oozes from the waveguide 131, and the like. May be set as appropriate.
In general, it is said that the distance at which the evanescent wave from the waveguide 131 bleeds is several tens of μm. In the case where it is difficult to form a thick CNT region 14 and the thickness of the CNT region 14 is several hundred nm, it is necessary to ensure a long length along the waveguide 131 of the CNT region 14. The action of CNT can be reliably applied to the light passing through the waveguide 131.

CNT領域14に含まれるカーボンナノチューブは、例えば、図15に示すように、1200nm〜1700nmに可飽和吸収特性を有するものである。
また、CNT領域14に含まれるカーボンナノチューブは、単層のカーボンナノチューブ(SWCNT)であることが好ましい。
さらに、CNT領域14に含まれるカーボンナノチューブは、その軸が導波路131の光軸に対し垂直に配置されていることが好ましい。
また、CNT領域14に含まれるカーボンナノチューブの軸が導波路131表面に対して垂直になるように、カーボンナノチューブを導波路131上に立たせるように配置してもよい。
CNT領域14の吸収率は、カーボンナノチューブの軸と入射光電界とがなす角度に依存して変化し、カーボンナノチューブの軸と入射光電界とが平行である場合に最大となり、垂直である場合に最小となる。従って、カーボンナノチューブの軸が導波路131の光軸に対し垂直となるようにするか、カーボンナノチューブの軸が導波路131に対して垂直になるようにすることが好ましい。
For example, as shown in FIG. 15, the carbon nanotubes included in the CNT region 14 have saturable absorption characteristics at 1200 nm to 1700 nm.
The carbon nanotubes contained in the CNT region 14 are preferably single-walled carbon nanotubes (SWCNT).
Furthermore, the carbon nanotubes included in the CNT region 14 are preferably arranged so that the axis thereof is perpendicular to the optical axis of the waveguide 131.
Further, the carbon nanotubes may be placed on the waveguide 131 so that the axis of the carbon nanotubes included in the CNT region 14 is perpendicular to the surface of the waveguide 131.
The absorptance of the CNT region 14 changes depending on the angle formed by the axis of the carbon nanotube and the incident optical field, and becomes maximum when the axis of the carbon nanotube and the incident optical field are parallel, and when the axis is vertical. Minimal. Therefore, it is preferable that the axis of the carbon nanotube is perpendicular to the optical axis of the waveguide 131 or the axis of the carbon nanotube is perpendicular to the waveguide 131.

このような構造の光デバイス1は、以下のようにして製造される。
図3に示すように、基板11上に、例えば、火炎堆積法により、クラッド層12を構成するSiOの微粒子を堆積する。その後、加熱し、SiOの微粒子を溶融するとともに、透明化する。
次に、同じく火炎堆積法により、クラッド層12上にコア層13を構成するSiO−GeOの微粒子を堆積する。その後、加熱して、SiO−GeOの微粒子を溶融するとともに、透明化する。
なお、クラッド層12、コア層13の積層方法は、火炎堆積法に限られるものではない。
その後、コア層13表面に対し、導波路131のパターンに応じて、紫外線を照射する。例えば、基板11上にクラッド層12とコア層13とが設けられた積層体を移動ステージ上に設置し、紫外線を照射しながら、移動ステージを駆動する。
このようにして、紫外線を照射することにより、コア層13の紫外線照射領域の屈折率が変化し、導波路131が形成されることとなる。
なお、ここでは火炎堆積法により、クラッド層12、コア層13を積層した後、紫外線を照射することにより導波路131を形成したが、導波路131の形成方法としてはこれに限られない。
例えば、火炎堆積法により、クラッド層、コア層を積層した後、導波路を構成する部分だけ残し、コア層をエッチングする。その後、導波路の側面をクラッド層と同様の材料で埋め込んでもよい。
The optical device 1 having such a structure is manufactured as follows.
As shown in FIG. 3, SiO 2 particles constituting the cladding layer 12 are deposited on the substrate 11 by, for example, a flame deposition method. After that, heating is performed to melt the SiO 2 fine particles and to make them transparent.
Next, fine particles of SiO 2 —GeO 2 constituting the core layer 13 are deposited on the cladding layer 12 by the same flame deposition method. After that, it is heated to melt the SiO 2 —GeO 2 fine particles and to make them transparent.
In addition, the lamination | stacking method of the cladding layer 12 and the core layer 13 is not restricted to a flame deposition method.
Thereafter, the surface of the core layer 13 is irradiated with ultraviolet rays according to the pattern of the waveguide 131. For example, a stacked body in which a clad layer 12 and a core layer 13 are provided on a substrate 11 is placed on a moving stage, and the moving stage is driven while irradiating ultraviolet rays.
Thus, by irradiating with ultraviolet rays, the refractive index of the ultraviolet irradiation region of the core layer 13 changes, and the waveguide 131 is formed.
Here, the clad layer 12 and the core layer 13 are laminated by the flame deposition method, and then the waveguide 131 is formed by irradiating ultraviolet rays. However, the method of forming the waveguide 131 is not limited to this.
For example, after laminating a clad layer and a core layer by a flame deposition method, only the portion constituting the waveguide is left and the core layer is etched. Thereafter, the side surface of the waveguide may be embedded with the same material as the cladding layer.

その後、導波路131上にCNT領域14を設ける。
カーボンナノチューブを、例えば、アルコール、ジクロロエタン、ジメチルホルムアミド等の溶媒に均一に分散させ、分散液を調整する。この分散液を導波路131上に向けて、吹き付け、塗布する。
なお、CNT領域14の形成方法は、前述したような方法に限られるものではない。
例えば、CNT領域14に含まれるカーボンナノチューブを、その軸が導波路131の光軸に対し垂直となるように配置する場合、カーボンナノチューブをポリマーもしくはガラスに溶かし、このポリマーもしくはガラスを引っ張り、CNT領域14を形成する。これにより、カーボンナノチューブの軸を導波路131の光軸に対し垂直に配置することができる。
また、CNT領域14に含まれるカーボンナノチューブの軸が導波路131に対して垂直になるように、カーボンナノチューブを導波路131上に立たせて配置する場合には、CVD法を利用し、CNT領域14を形成する。
Thereafter, the CNT region 14 is provided on the waveguide 131.
For example, the carbon nanotubes are uniformly dispersed in a solvent such as alcohol, dichloroethane, dimethylformamide, and the dispersion is prepared. This dispersion is sprayed and applied onto the waveguide 131.
Note that the method of forming the CNT region 14 is not limited to the method described above.
For example, when the carbon nanotubes included in the CNT region 14 are arranged so that the axis thereof is perpendicular to the optical axis of the waveguide 131, the carbon nanotubes are dissolved in a polymer or glass, the polymer or glass is pulled, and the CNT region is 14 is formed. Thereby, the axis of the carbon nanotube can be arranged perpendicular to the optical axis of the waveguide 131.
Further, when the carbon nanotubes are arranged on the waveguide 131 so that the axis of the carbon nanotubes included in the CNT region 14 is perpendicular to the waveguide 131, the CVD method is used to arrange the carbon nanotubes. Form.

このような構造の光デバイス1では、導波路131からのエバネッセント波は、CNT領域14内に染み出し、CNT領域14の可飽和吸収特性の作用をうけることとなる。例えば、導波路131を通る光の強度が弱い場合には、導波路131からのエバネッセント波は、CNT領域14内に染み出し、CNT領域14に吸収されることとなる。
一方で、導波路131を通る光の強度が強い場合には、導波路131からのエバネッセント波は、CNT領域14内に染み出すものの、CNT領域14にはほとんど吸収されず、光デバイス1から出射することとなる。
以上のような光デバイス1は、例えば、モード同期レーザ装置等に、搭載することが可能である。モード同期レーザ装置に搭載する場合には、CNT領域14の導波路131の光軸に沿った長さ寸法は、1mm〜50mm程度であることが好ましい。
In the optical device 1 having such a structure, the evanescent wave from the waveguide 131 oozes out into the CNT region 14 and receives the saturable absorption characteristic of the CNT region 14. For example, when the intensity of light passing through the waveguide 131 is weak, the evanescent wave from the waveguide 131 oozes out into the CNT region 14 and is absorbed by the CNT region 14.
On the other hand, when the intensity of light passing through the waveguide 131 is strong, the evanescent wave from the waveguide 131 oozes out into the CNT region 14 but is hardly absorbed by the CNT region 14 and is emitted from the optical device 1. Will be.
The optical device 1 as described above can be mounted on, for example, a mode-locked laser device or the like. When mounted on a mode-locked laser device, the length of the CNT region 14 along the optical axis of the waveguide 131 is preferably about 1 mm to 50 mm.

次に、本実施形態の光デバイス1の作用効果について説明する。
CNT領域14は、導波路131の光軸に沿って設けられており、従来のように、光軸に対して垂直に設けられていないため、導波路131に入射した入射光と、CNT領域14との相互作用長(換言すると、エバネッセント波と、カーボンナノチューブとの相互作用長)を長くしても光の透過性が悪化してしまうことがない。
これにより、本実施形態では、エバネッセント波と、カーボンナノチューブとの相互作用長を長くすることができ、入射した光のエバネッセント波と、CNT領域14との相互作用を充分に生じさせることにより、所望の性能の光デバイス1を得ることができる。
Next, the effect of the optical device 1 of this embodiment is demonstrated.
Since the CNT region 14 is provided along the optical axis of the waveguide 131 and is not provided perpendicular to the optical axis as in the prior art, the incident light incident on the waveguide 131 and the CNT region 14 are provided. Even if the interaction length (in other words, the interaction length between the evanescent wave and the carbon nanotube) is increased, the light transmittance does not deteriorate.
Thereby, in the present embodiment, the interaction length between the evanescent wave and the carbon nanotube can be increased, and the interaction between the evanescent wave of the incident light and the CNT region 14 is sufficiently generated, so that the desired length can be obtained. The optical device 1 having the performance can be obtained.

また、本実施形態では、CNT領域14は、導波路131上に直接形成されているので、導波路131からは、エバネッセント波がCNT領域14内に確実に漏れ出すこととなる。これにより、カーボンナノチューブと、エバネッセント波との相互作用を確実に生じさせることができる。   In the present embodiment, since the CNT region 14 is directly formed on the waveguide 131, the evanescent wave leaks from the waveguide 131 into the CNT region 14 with certainty. Thereby, the interaction between the carbon nanotube and the evanescent wave can be surely generated.

さらに、本実施形態では、導波路131から染み出すエバネッセント波と、カーボンナノチューブとの間で相互作用により、光デバイス1の性能が決定されることとなる。導波路131から染み出すエバネッセント波は、微量であるため、光デバイス1を製造する際に、例え、CNT領域14の長さ寸法(エバネッセント波と、カーボンナノチューブとの相互作用長)に誤差が生じても、光デバイス1の性能に大きな影響を与えないと考えられる。従って、本実施形態では、製造安定性に優れた光デバイス1を提供することができる。   Furthermore, in this embodiment, the performance of the optical device 1 is determined by the interaction between the evanescent wave that oozes out from the waveguide 131 and the carbon nanotube. Since the amount of evanescent wave that oozes out from the waveguide 131 is very small, an error occurs in the length dimension of the CNT region 14 (interaction length between the evanescent wave and the carbon nanotube) when the optical device 1 is manufactured. However, it is considered that the performance of the optical device 1 is not greatly affected. Therefore, in this embodiment, the optical device 1 excellent in manufacturing stability can be provided.

また、従来の特許文献1のような光デバイスでは、カーボンナノチューブを含有する層は、光軸に対し垂直に設けられているため、強度の大きな光を透過させる場合には、カーボンナノチューブが劣化する可能性があった。
これに対し、本実施形態では、CNT領域14は、光軸に沿って設けられているので、CNT領域14には、エバネッセント波が染み出すこととなる。このエバネッセント波の強度は、導波路131中を伝播する光にくらべ弱いため、カーボンナノチューブが光により劣化してしまうことを防止することができる。
Further, in the conventional optical device such as Patent Document 1, since the layer containing carbon nanotubes is provided perpendicular to the optical axis, the carbon nanotubes deteriorate when transmitting light with high intensity. There was a possibility.
On the other hand, in this embodiment, since the CNT region 14 is provided along the optical axis, evanescent waves ooze out from the CNT region 14. Since the intensity of the evanescent wave is weaker than the light propagating through the waveguide 131, the carbon nanotube can be prevented from being deteriorated by the light.

(第二実施形態)
図4には、第二実施形態にかかる光デバイス2が示されている。
この光デバイス2は、前記第一実施形態と同様の基板11と、クラッド層12とを有する。
クラッド層12上には、断面略台形形状の導波路23が設けられている。
この導波路23は、クラッド層12の表面から上方に向かって突出しており、いわゆるリッジ形状となっている。
導波路23は、前記実施形態と同様、SiO2と、Geとを含有する層となっており、クラッド層12の屈折率よりも、高い屈折率を有する。
この導波路23上には、前記実施形態と同様のCNT領域14が形成されている。CNT領域14は、前記導波路23の光軸に沿って延びるとともに、前記導波路23の上面および側面を一体的に覆っている。
このような構造の光デバイス2は、次のようにして製造される。
前記実施形態と同様に、基板11上にクラッド層12を設け、さらに、前記実施形態と同様、クラッド層12の表面略全面を覆うように、SiO2と、Geとを含有する層(図示略)を設ける。そして、この層上にマスキングを行い、不要部分(導波路23となる部分以外の部分)を選択的に除去する。これにより、導波路23が形成されることとなる。
その後、導波路23上にCNT領域14を設ける。CNT領域14は、前記実施形態と同様の方法で設けることができる。
(Second embodiment)
FIG. 4 shows an optical device 2 according to the second embodiment.
The optical device 2 includes a substrate 11 and a cladding layer 12 similar to those in the first embodiment.
A waveguide 23 having a substantially trapezoidal cross section is provided on the cladding layer 12.
The waveguide 23 protrudes upward from the surface of the cladding layer 12 and has a so-called ridge shape.
The waveguide 23 is a layer containing SiO 2 and Ge as in the above embodiment, and has a refractive index higher than that of the cladding layer 12.
On the waveguide 23, the CNT region 14 similar to that of the above embodiment is formed. The CNT region 14 extends along the optical axis of the waveguide 23 and integrally covers the upper surface and side surfaces of the waveguide 23.
The optical device 2 having such a structure is manufactured as follows.
Similar to the above-described embodiment, the clad layer 12 is provided on the substrate 11, and, similarly to the above-described embodiment, a layer (not shown) containing SiO 2 and Ge so as to cover substantially the entire surface of the clad layer 12. ). Then, masking is performed on this layer, and unnecessary portions (portions other than the portion that becomes the waveguide 23) are selectively removed. As a result, the waveguide 23 is formed.
Thereafter, the CNT region 14 is provided on the waveguide 23. The CNT region 14 can be provided by the same method as in the above embodiment.

このような光デバイス2では、前記実施形態の光デバイス1と同様の効果に加え、以下の効果を奏する。
CNT領域14は、導波路23の上面だけでなく、側面をも覆うように設けられている。従って、導波路23の上面および側面からのエバネッセント波は、CNT領域14内に染み出すこととなり、CNT領域14内に染み出すエバネッセント波の量を多くすることができる。
Such an optical device 2 has the following effects in addition to the same effects as the optical device 1 of the above embodiment.
The CNT region 14 is provided so as to cover not only the upper surface of the waveguide 23 but also the side surfaces. Therefore, the evanescent wave from the upper surface and the side surface of the waveguide 23 oozes out into the CNT region 14, and the amount of the evanescent wave oozing out into the CNT region 14 can be increased.

さらに、導波路23の上面および側面からのエバネッセント波がCNT領域14内にしみだすため、エバネッセント波と、カーボンナノチューブとの相互作用を確実に発生させることができる。そのため、性能が安定した光デバイス2を製造することが可能となる。   Furthermore, since the evanescent wave from the upper surface and the side surface of the waveguide 23 oozes out into the CNT region 14, the interaction between the evanescent wave and the carbon nanotube can be reliably generated. Therefore, the optical device 2 with stable performance can be manufactured.

(第三実施形態)
図5を参照して、第三実施形態にかかる光デバイス3について説明する。
この光デバイス3は、前記各実施形態と同様の基板11と、クラッド層12とを有する。
クラッド層12上には、クラッド層12よりも屈折率の高いコア層33が形成されている。
このコア層33は、SiO2を含有する層にGeが添加されたものであり、前記クラッド層12上面を覆う基部331と、この基部331上に設けられた導波路332とを有する。
導波路332は、断面略台形形状であり、前記基部331から上方に突出するように形成されている。
この導波路332上には、前記各実施形態と同様のCNT領域14が直接、設けられている。CNT領域14は、前記導波路332の光軸に沿って延びるとともに、前記導波路332の上面および側面を一体的に覆っている。
光デバイス3を製造する際には、クラッド層12の表面略全面を覆うように、SiO2と、Geとを含有する層(図示略)を設ける。そして、この層上にマスキングを行い、エッチングを行う。マスクが施されていない部分の厚みが所定の厚みとなった時点でエッチングを終了する。
その他の点においては、第二実施形態と略同様の方法で製造することができる。
このような光デバイス3は、第二実施形態の光デバイス2と同様の効果を奏する。
(Third embodiment)
The optical device 3 according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
The optical device 3 includes a substrate 11 and a clad layer 12 similar to those in the above embodiments.
On the clad layer 12, a core layer 33 having a refractive index higher than that of the clad layer 12 is formed.
The core layer 33 is obtained by adding Ge to a layer containing SiO 2 , and includes a base 331 that covers the upper surface of the cladding layer 12 and a waveguide 332 provided on the base 331.
The waveguide 332 has a substantially trapezoidal cross section and is formed so as to protrude upward from the base 331.
On the waveguide 332, the CNT region 14 similar to that in each of the above embodiments is directly provided. The CNT region 14 extends along the optical axis of the waveguide 332 and integrally covers the upper surface and side surfaces of the waveguide 332.
When manufacturing the optical device 3, a layer (not shown) containing SiO 2 and Ge is provided so as to cover substantially the entire surface of the cladding layer 12. Then, this layer is masked and etched. Etching is terminated when the thickness of the portion where the mask is not applied reaches a predetermined thickness.
In other respects, it can be manufactured by a method substantially similar to that of the second embodiment.
Such an optical device 3 has the same effect as the optical device 2 of the second embodiment.

(第四実施形態)
図6,7を参照して、第四実施形態にかかる光デバイス4を説明する。
図6は、本実施形態の光デバイス4を示す斜視図であり、図7は、本実施形態の光デバイス4の光軸方向の断面図である。
この光デバイス4は、光ファイバであり、コア部41と、このコア部41の外周側に設けられ、コア部41の外周を覆うクラッド部42とを有する。
コア部41は、長尺状に延びており、導波路となるものである。このコア部41は、断面略円形形状となっている。
クラッド部42は、コア部41の外周を覆うものであり、コア部41に沿って延びている。
クラッド部42の外周部の少なくとも一部には、コア部41の光軸方向に沿って延びる平面部(切り欠き部)421が形成されている。すなわち、クラッド部42の断面形状は略半円形状となっている。
この平面部421は、断面略円形形状のクラッド部42の外周面の少なくとも一部をコア部41の光軸に沿って切り欠くことで形成することができる。
平面部421は、図7に示すように、クラッド部42の一部に形成されていてもよく、また、クラッド部42全長にわたって形成されていてもよい。
(Fourth embodiment)
The optical device 4 according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 6 is a perspective view showing the optical device 4 of the present embodiment, and FIG. 7 is a cross-sectional view of the optical device 4 of the present embodiment in the optical axis direction.
The optical device 4 is an optical fiber, and includes a core portion 41 and a clad portion 42 that is provided on the outer peripheral side of the core portion 41 and covers the outer periphery of the core portion 41.
The core portion 41 extends in a long shape and becomes a waveguide. The core portion 41 has a substantially circular cross section.
The clad portion 42 covers the outer periphery of the core portion 41 and extends along the core portion 41.
A flat surface portion (notch portion) 421 extending along the optical axis direction of the core portion 41 is formed on at least a part of the outer peripheral portion of the clad portion 42. That is, the cross-sectional shape of the cladding part 42 is a substantially semicircular shape.
The flat portion 421 can be formed by cutting out at least a part of the outer peripheral surface of the clad portion 42 having a substantially circular cross section along the optical axis of the core portion 41.
As shown in FIG. 7, the flat portion 421 may be formed on a part of the cladding portion 42 or may be formed over the entire length of the cladding portion 42.

クラッド部42の断面(コア部41の光軸と直交する断面)において平面部421からコア部41までの距離L1は、クラッド部42の平面部421以外の外周面から、コア部41までの距離L2よりも短い。
また、平面部421はコア部41近傍にあり、平面部421からコア部41までの距離L1は、コア部41からのエバネッセント波が染み出す距離よりも短くなっている。
このような平面部421上には、前記各実施形態と同様のCNT領域14が形成されている。CNT領域14は、コア部41の光軸に沿って設けられている。
以上の光デバイス4においては、コア部41内を伝播する光のエバネッセント波は、平面部421上のCNT領域14内にまで染み出す。
In the cross section of the clad part 42 (cross section orthogonal to the optical axis of the core part 41), the distance L1 from the flat part 421 to the core part 41 is the distance from the outer peripheral surface of the clad part 42 other than the flat part 421 to the core part 41. Shorter than L2.
Further, the flat surface portion 421 is in the vicinity of the core portion 41, and the distance L1 from the flat surface portion 421 to the core portion 41 is shorter than the distance that the evanescent wave from the core portion 41 oozes out.
On such a plane portion 421, the CNT region 14 similar to that in each of the above embodiments is formed. The CNT region 14 is provided along the optical axis of the core portion 41.
In the optical device 4 described above, the evanescent wave of light propagating in the core portion 41 oozes out into the CNT region 14 on the flat portion 421.

次に、本実施形態の光デバイス4の作用効果について説明する。
CNT領域14は、導波路であるコア部41の光軸に沿って設けられており、従来のように、光軸に対して垂直に設けられていないため、コア部41に入射した入射光と、CNT領域14との相互作用長(換言すると、エバネッセント波と、カーボンナノチューブとの相互作用長)を長くしても光の透過性が悪化してしまうことがない。
これにより、光デバイス4に入射した光のエバネッセント波と、CNT領域14との相互作用を生じさせて、所望の性能の光デバイス4を提供することができる。
さらに、本実施形態の光デバイス4は、従来からある一般的な断面円形形状の光ファイバのクラッド部を切り欠いて、平面部421を形成し、この平面部421上にCNT領域14を設ければよい。従来からある光ファイバを利用して、光デバイス4を製造することができるので、製造コストの増加を防止することができる。
Next, functions and effects of the optical device 4 of the present embodiment will be described.
Since the CNT region 14 is provided along the optical axis of the core portion 41 that is a waveguide, and is not provided perpendicular to the optical axis as in the prior art, the incident light incident on the core portion 41 and Even if the interaction length with the CNT region 14 (in other words, the interaction length between the evanescent wave and the carbon nanotube) is increased, the light transmittance does not deteriorate.
Thereby, the interaction between the evanescent wave of the light incident on the optical device 4 and the CNT region 14 is generated, and the optical device 4 having a desired performance can be provided.
Furthermore, in the optical device 4 of this embodiment, a clad portion of a conventional general circular optical fiber having a circular cross section is cut out to form a flat portion 421, and the CNT region 14 is provided on the flat portion 421. That's fine. Since the optical device 4 can be manufactured using a conventional optical fiber, an increase in manufacturing cost can be prevented.

さらに、コア部41から染み出すエバネッセント波は、微量であるため、光デバイス4を製造する際に、例え、CNT領域14の長さ寸法(エバネッセント波と、カーボンナノチューブとの相互作用長)に誤差が生じても、光デバイス4の性能に大きな影響を与えないと考えられる。従って、本実施形態では、製造安定性に優れた光デバイス4を提供することができる。   Furthermore, since the evanescent wave that oozes out from the core portion 41 is very small, when manufacturing the optical device 4, for example, the length dimension of the CNT region 14 (the interaction length between the evanescent wave and the carbon nanotube) is an error. Even if this occurs, it is considered that the performance of the optical device 4 is not greatly affected. Therefore, in this embodiment, the optical device 4 excellent in manufacturing stability can be provided.

また、本実施形態では、CNT領域14は、コア部41の光軸に沿って設けられているので、CNT領域14には、エバネッセント波が染み出すこととなる。このエバネッセント波の強度は、コア部41中を伝播する光にくらべ弱いため、カーボンナノチューブが光により劣化してしまうことを防止することができる。   In the present embodiment, since the CNT region 14 is provided along the optical axis of the core portion 41, the evanescent wave oozes out from the CNT region 14. Since the intensity of the evanescent wave is weaker than the light propagating through the core portion 41, the carbon nanotube can be prevented from being deteriorated by the light.

(第五実施形態)
図8を参照して、本発明の第五実施形態について説明する。
本実施形態の光デバイス5は、フォトニック結晶光ファイバを利用した光ファイバである。
この光デバイス5は、導波路を構成するコア部51と、このコア部51の外周に設けられたクラッド部52とを有する。
本実施形態では、コア部51と、クラッド部52との材質は同じであり、クラッド部52に形成された複数の孔521に取り囲まれた部分がコア部51となっている。
なお、ここでは、コア部51を取り囲む4つの孔521しか図示していないが、クラッド部52のコア部51を取り囲む孔の外周側に、さらに、多数の孔が形成されていてもよい。
孔521は、コア部51の光軸に沿って延び、コア部51に対し略平行に配置されている。
複数の孔521のうち、コア部51近傍に位置し、コア部51を取り囲むように形成されている孔521の内部には、CNTが充填されており、CNT領域14が設けられている。
なお、孔521は、コア部51の全長に沿って設けられているが、CNT領域14は孔521の一部にのみ設けられていてもよく、孔521を完全に埋めるように設けられていてもよい。
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The optical device 5 of this embodiment is an optical fiber using a photonic crystal optical fiber.
The optical device 5 has a core part 51 that constitutes a waveguide, and a clad part 52 provided on the outer periphery of the core part 51.
In this embodiment, the core part 51 and the clad part 52 are made of the same material, and the part surrounded by the plurality of holes 521 formed in the clad part 52 is the core part 51.
Here, only four holes 521 surrounding the core part 51 are shown in the figure, but a large number of holes may be further formed on the outer peripheral side of the hole surrounding the core part 51 of the cladding part 52.
The hole 521 extends along the optical axis of the core portion 51 and is disposed substantially parallel to the core portion 51.
Among the plurality of holes 521, the inside of the hole 521 which is located in the vicinity of the core part 51 and is formed so as to surround the core part 51 is filled with CNTs, and the CNT region 14 is provided.
Although the hole 521 is provided along the entire length of the core portion 51, the CNT region 14 may be provided only in a part of the hole 521, and is provided so as to completely fill the hole 521. Also good.

このような光デバイス5においては、コア部51内を伝播する光のエバネッセント波は、CNT領域14内にまで染み出す。
なお、光デバイス5は、フォトニック結晶光ファイバを利用したものであるため、孔521内の空気と、コア部51との屈折率差により、コア部51内を光が伝播する構成となっている。本実施形態では、孔521内にCNT領域14が設けられるが、孔521内に完全にCNTを充填することは難しく、孔521内には空気が残存するものと推測される。従って、孔521内にCNT領域14を設けても、コア部51内に光を伝播させることは可能である。
In such an optical device 5, the evanescent wave of light propagating through the core portion 51 oozes out into the CNT region 14.
Since the optical device 5 uses a photonic crystal optical fiber, light is propagated through the core 51 due to the refractive index difference between the air in the hole 521 and the core 51. Yes. In this embodiment, the CNT region 14 is provided in the hole 521, but it is difficult to completely fill the CNT in the hole 521, and it is estimated that air remains in the hole 521. Therefore, even if the CNT region 14 is provided in the hole 521, it is possible to propagate light into the core portion 51.

次に、光デバイス5の製造方法について説明する。
CNT領域14を孔521に設ける際には、まず、孔521が形成されたクラッド部52と、コア部51とを有する光ファイバを用意する。
次に、第一実施形態と同様の方法でカーボンナノチューブが分散された分散液を調整する。
そして、この分散液を孔521内に流す。分散液を孔521内に充填する方法としては、例えば、毛細管現象を利用してもよく、また、注射器により分散液を孔521内に押し出してもよい。さらには、孔521の一方の端部側にポンプ等の吸引手段を設置し、一方の端部側を陰圧にしておき、分散液を孔521内に充填してもよい。
その後、必要に応じて、分散液中の溶媒をとばす。これにより、孔521内にCNT領域14が設けられることとなる。
なお、孔521内の全長にわたってCNT領域14を設けた場合には、必要に応じてCNT領域14が設けられた光ファイバを切断し、CNT領域14の長さ寸法(エバネッセント波と、カーボンナノチューブとの相互作用長)を調整する。そして、他の光ファイバ(CNT領域14が設けられていない通常の光ファイバ)と接続することで、所望の長さ寸法(エバネッセント波と、カーボンナノチューブとの相互作用長)のCNT領域14を有する光デバイスを得ることができる。
すなわち、この光デバイスは、導波路を構成する第一のコア部と、このコア部の外周に設けられた第一のクラッド部と、前記第一のコア部の光軸に沿って配置されるとともに、前記コア部近傍に設けられたカーボンナノチューブを含有する領域とを有する第一の光ファイバと、導波路を構成する第二のコア部と、この第二のコア部の外周に設けられた第二のクラッド部とを有するとともに、カーボンナノチューブを含有する領域が設けられていない第二の光ファイバとを有し、第一の光ファイバと第二の光ファイバとが接続された光デバイスとなる。
Next, a method for manufacturing the optical device 5 will be described.
When providing the CNT region 14 in the hole 521, first, an optical fiber having a cladding part 52 in which the hole 521 is formed and a core part 51 is prepared.
Next, a dispersion liquid in which carbon nanotubes are dispersed is prepared by the same method as in the first embodiment.
Then, this dispersion is poured into the holes 521. As a method for filling the hole 521 with the dispersion liquid, for example, capillary action may be used, or the dispersion liquid may be pushed into the hole 521 by a syringe. Furthermore, suction means such as a pump may be installed on one end side of the hole 521, and the negative liquid may be placed on one end side to fill the hole 521 with the dispersion.
Then, if necessary, the solvent in the dispersion is skipped. As a result, the CNT region 14 is provided in the hole 521.
When the CNT region 14 is provided over the entire length in the hole 521, the optical fiber provided with the CNT region 14 is cut as necessary, and the length dimension of the CNT region 14 (evanescent wave, carbon nanotube, The interaction length). And it has the CNT area | region 14 of a desired length dimension (interaction length with an evanescent wave and a carbon nanotube) by connecting with another optical fiber (normal optical fiber in which the CNT area | region 14 is not provided). An optical device can be obtained.
That is, this optical device is disposed along the first core portion constituting the waveguide, the first cladding portion provided on the outer periphery of the core portion, and the optical axis of the first core portion. And a first optical fiber having a carbon nanotube-containing region provided in the vicinity of the core part, a second core part constituting the waveguide, and an outer periphery of the second core part. An optical device having a second cladding portion and a second optical fiber not provided with a region containing carbon nanotubes, wherein the first optical fiber and the second optical fiber are connected to each other. Become.

本実施形態の光デバイス5では、第四実施形態の光デバイス4と同様の効果に加えて、以下の効果を奏する。   In addition to the same effects as the optical device 4 of the fourth embodiment, the optical device 5 of the present embodiment has the following effects.

本実施形態の光デバイス5は、従来からあるフォトニック結晶光ファイバの空気孔(孔521)にCNT領域14を設けることで、製造することができる。
また、本実施形態の光デバイス5では、孔521と、コア部51との間の距離を適宜調整することで、コア部51内を伝播する光のエバネッセント波のCNT領域14へのしみだし量を調整することが可能となる。
The optical device 5 of the present embodiment can be manufactured by providing the CNT region 14 in the air hole (hole 521) of a conventional photonic crystal optical fiber.
Further, in the optical device 5 of the present embodiment, the amount of the evanescent wave that has propagated through the core portion 51 oozes into the CNT region 14 by appropriately adjusting the distance between the hole 521 and the core portion 51. Can be adjusted.

(第六実施形態)
図9を参照して、本発明の第六実施形態について説明する。
本実施形態の光デバイス6は、光ファイバであり、コア部61と、このコア部61の外周側に設けられ、コア部61の外周を覆うクラッド部62とを有する。
コア部61は、長尺状に延びており、導波路となるものである。このコア部61の中心部には、コア部61の光軸に沿って延びる孔611が形成されている。
孔611の内部にはカーボンナノチューブが充填されており、CNT領域14が設けられている。
なお、孔611は、コア部61の全長に沿って設けられているが、CNT領域14は孔611の一部にのみ設けられていてもよく、孔611を完全に埋めるように設けられていてもよい。
CNT領域14を孔611に設ける場合には、孔611が形成されたコア部61と、クラッド部62とを有する光ファイバを用意する。
そして、第一実施形態と同様の方法でカーボンナノチューブが分散された分散液を調整する。この分散液を孔611内に流す。孔611への分散液の充填方法は、第五実施形態と同様である。
その後、必要に応じて、分散液中の溶媒をとばす。これにより、孔611内にCNT領域14が設けられることとなる。
なお、第五実施形態と同様、孔611内の全長にわたってCNT領域14を設けた場合には、必要に応じてCNT領域14が設けられた光ファイバを切断し、CNT領域14の長さ寸法(エバネッセント波と、カーボンナノチューブとの相互作用長)を調整する。そして、他の光ファイバ(CNT領域14が設けられていない通常の光ファイバ(導波路を構成するコア部と、コア部の外周を覆う第二のクラッド部を有する光ファイバ))と接続することで、所望の長さ寸法(エバネッセント波と、カーボンナノチューブとの相互作用長)のCNT領域14を有する光デバイスを構成することができる。
このような光デバイス6においては、コア部61内を伝播する光のエバネッセント波は、CNT領域14内にまで染み出す。
(Sixth embodiment)
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The optical device 6 of the present embodiment is an optical fiber, and includes a core portion 61 and a clad portion 62 that is provided on the outer peripheral side of the core portion 61 and covers the outer periphery of the core portion 61.
The core part 61 extends in a long shape and becomes a waveguide. A hole 611 extending along the optical axis of the core portion 61 is formed at the center of the core portion 61.
The inside of the hole 611 is filled with carbon nanotubes, and a CNT region 14 is provided.
Although the hole 611 is provided along the entire length of the core portion 61, the CNT region 14 may be provided only in a part of the hole 611, and is provided so as to completely fill the hole 611. Also good.
When the CNT region 14 is provided in the hole 611, an optical fiber having a core part 61 in which the hole 611 is formed and a clad part 62 is prepared.
And the dispersion liquid in which the carbon nanotube was disperse | distributed by the method similar to 1st embodiment is adjusted. This dispersion is poured into the holes 611. The method for filling the holes 611 with the dispersion is the same as in the fifth embodiment.
Then, if necessary, the solvent in the dispersion is skipped. Thereby, the CNT region 14 is provided in the hole 611.
As in the fifth embodiment, when the CNT region 14 is provided over the entire length in the hole 611, the optical fiber provided with the CNT region 14 is cut as necessary, and the length dimension of the CNT region 14 ( The interaction length between the evanescent wave and the carbon nanotube is adjusted. And it connects with other optical fiber (The normal optical fiber (The optical fiber which has the core part which comprises a waveguide, and the 2nd clad part which covers the outer periphery of a core part) in which the CNT area | region 14 is not provided). Thus, an optical device having the CNT region 14 having a desired length (interaction length between the evanescent wave and the carbon nanotube) can be configured.
In such an optical device 6, the evanescent wave of light propagating in the core portion 61 oozes out into the CNT region 14.

本実施形態の光デバイス6は、第四実施形態の光デバイス4と同様の効果に加えて、以下の効果を奏する。
コア部61に形成された孔611内にCNT領域14が設けられており、CNT領域14の外周面は、コア部61に直接、接触している。従って、コア部61の孔611の内周面からエバネッセント波がCNT領域14内に確実にしみだすこととなる。
The optical device 6 of the present embodiment has the following effects in addition to the same effects as the optical device 4 of the fourth embodiment.
The CNT region 14 is provided in the hole 611 formed in the core portion 61, and the outer peripheral surface of the CNT region 14 is in direct contact with the core portion 61. Accordingly, the evanescent wave surely oozes out from the inner peripheral surface of the hole 611 of the core portion 61 into the CNT region 14.

(第七実施形態)
図10を参照して、本発明の第七実施形態について説明する。
図10は、本実施形態の光デバイス7の長手方向の断面図である。
本実施形態の光デバイス7は、光ファイバであり、導波路を構成するコア部71と、このコア部71の外周に設けられ、コア部71の外周を覆うクラッド部72とを有する。
コア部71は、テーパ部711と、テーパ部711の両端部に接続された大径部712とを有する。
テーパ部711は、光ファイバの光軸に沿って徐々に縮径したのち、拡径する。
大径部712においては、径に変動はない。
クラッド部72は、コア部71に沿って延びている。このクラッド部72もコア部71と同様に、テーパ部721と、このテーパ部721の両端部に接続された大径部722と、を有している。
このテーパ部721の直径は、コア部71の光軸に沿って徐々に縮径したのち、拡径する。テーパ部721の径が最も小さい部分では、径が数μm程度になっている。
大径部722においては、直径の変動はない。
CNT領域14は、コア部71の光軸に沿って延びるとともに、テーパ部721の最も径が小さい部分の外周面を含むテーパ部721の外周面を覆うように設けられている。
このような光デバイス7においては、光は、コア部71の大径部712を伝播するが、コア部71のテーパ部711の最も径が小さい部分およびその近傍を伝播する際には、テーパ部711をつきぬけクラッド部72のテーパ部721を伝播することとなる。
コア部71内のテーパ部711およびクラッド部72のテーパ部721を伝播する光のエバネッセント波は、CNT領域14内にまで染み出す。
(Seventh embodiment)
A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 10 is a cross-sectional view in the longitudinal direction of the optical device 7 of the present embodiment.
The optical device 7 according to the present embodiment is an optical fiber, and includes a core portion 71 that constitutes a waveguide, and a clad portion 72 that is provided on the outer periphery of the core portion 71 and covers the outer periphery of the core portion 71.
The core portion 71 has a tapered portion 711 and large diameter portions 712 connected to both end portions of the tapered portion 711.
The tapered portion 711 gradually decreases in diameter along the optical axis of the optical fiber and then increases in diameter.
In the large diameter portion 712, there is no variation in the diameter.
The clad part 72 extends along the core part 71. Similar to the core portion 71, the cladding portion 72 also has a tapered portion 721 and large-diameter portions 722 connected to both ends of the tapered portion 721.
The diameter of the tapered portion 721 is gradually reduced along the optical axis of the core portion 71 and then increased. In the portion where the diameter of the taper portion 721 is the smallest, the diameter is about several μm.
In the large diameter portion 722, there is no variation in diameter.
The CNT region 14 extends along the optical axis of the core portion 71 and is provided so as to cover the outer peripheral surface of the tapered portion 721 including the outer peripheral surface of the portion having the smallest diameter of the tapered portion 721.
In such an optical device 7, light propagates through the large-diameter portion 712 of the core portion 71, but when propagating through the portion having the smallest diameter of the tapered portion 711 of the core portion 71 and the vicinity thereof, the tapered portion. It will propagate through the taper part 721 of the clad part 72 through 711.
The evanescent wave of light propagating through the tapered portion 711 in the core portion 71 and the tapered portion 721 in the cladding portion 72 oozes out into the CNT region 14.

本実施形態の光デバイス7は、第四実施形態の光デバイス4と同様の効果に加えて、以下の効果を奏する。     The optical device 7 of this embodiment has the following effects in addition to the same effects as the optical device 4 of the fourth embodiment.

本実施形態では、テーパ部721の外周面に、第一実施形態で使用したCNTを含有した分散液を塗布するだけで、CNT領域14を設けることができるので、光デバイス7の製造に手間を要しない。   In this embodiment, the CNT region 14 can be provided only by applying the dispersion containing the CNT used in the first embodiment to the outer peripheral surface of the tapered portion 721. Therefore, it takes time to manufacture the optical device 7. I don't need it.

(第八実施形態)
図11を参照して、本発明の第八実施形態について説明する。
図11には、光デバイスとしての光集積回路素子8が示されている。
この光集積回路素子8は、第一実施形態と同様の基板11と、この基板11上に設けられたクラッド層12と、このクラッド層12上に設けられたコア層13とを備える。
コア層13には複数の導波路831(831A〜831D),833が形成されている。
複数の導波路のうち、光スイッチ用の導波路831は、第一の導波路831A、第二の導波路831B、入射側導波路831C、出射側導波路831Dを有する。
第一の導波路831Aの光入射側の端部と、第二の導波路831Bの光入射側の端部とは接続されている。また、第一の導波路831Aの光出射側の端部と、第二の導波路831Bの光出射側の端部とは接続されている。すなわち、第二の導波路831Bは、第一の導波路831Aの光入射側の端部、光出射側の端部に対し、光学的な交差が生じる位置関係で配置されているといえる。
なお、第二の導波路831Bの光入射側端部、光出射側端部以外の部分は、第一の導波路831Aに対し、光学的に結合しないよう(光学的な交差が生じないよう)、離間配置されている。
(Eighth embodiment)
The eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 11 shows an optical integrated circuit element 8 as an optical device.
The optical integrated circuit element 8 includes a substrate 11 similar to that of the first embodiment, a cladding layer 12 provided on the substrate 11, and a core layer 13 provided on the cladding layer 12.
In the core layer 13, a plurality of waveguides 831 (831 </ b> A to 831 </ b> D) and 833 are formed.
Among the plurality of waveguides, the optical switch waveguide 831 includes a first waveguide 831A, a second waveguide 831B, an incident-side waveguide 831C, and an emission-side waveguide 831D.
The light incident side end of the first waveguide 831A and the light incident side end of the second waveguide 831B are connected. Further, the light emission side end of the first waveguide 831A and the light emission side end of the second waveguide 831B are connected. That is, it can be said that the second waveguide 831B is arranged in a positional relationship where an optical intersection occurs with respect to the light incident side end and the light emission side end of the first waveguide 831A.
It should be noted that portions other than the light incident side end and the light emission side end of the second waveguide 831B are not optically coupled to the first waveguide 831A (so that no optical intersection occurs). , Spaced apart.

さらに、入射側導波路831Cは、第一の導波路831Aの光入射側の端部と、第二の導波路831Bの光出射側の端部との交点に接続されている。
また、出射側導波路831Dは、第一の導波路831Aの光出射側の端部と、第二の導波路831Bの光出射側の端部との交点に接続されている。
第一の導波路831A上には、第一の導波路831Aの光軸に沿って、CNT領域14が直接、設けられている。なお、第二の導波路831B上には、CNT領域は設けられていない。
ここで、基板11と、クラッド層12と、コア層13に形成された第一の導波路831A、第二の導波路831B、入射側導波路831C、出射側導波路831Dと、第一の導波路831A上に設けられたCNT領域14で、光スイッチが構成される。
この光スイッチでは、入射側導波路831Cからの光は、第一の導波路831Aと、第二の導波路831Bとに分岐される。
第一の導波路831A上には、CNT領域14が設けられており、第一の導波路831Aを通る光の強度に応じて、第一の導波路831Aを通る光の吸収率が変化する。光の吸収率に変化が生じると、第一の導波路831Aを通る光の位相も変化することとなる。
Further, the incident-side waveguide 831C is connected to the intersection of the light incident side end of the first waveguide 831A and the light emission side end of the second waveguide 831B.
Further, the emission-side waveguide 831D is connected to the intersection of the light emission side end of the first waveguide 831A and the light emission side end of the second waveguide 831B.
The CNT region 14 is provided directly on the first waveguide 831A along the optical axis of the first waveguide 831A. Note that the CNT region is not provided on the second waveguide 831B.
Here, the first waveguide 831A, the second waveguide 831B, the incident-side waveguide 831C, the emission-side waveguide 831D formed in the substrate 11, the clad layer 12, and the core layer 13 are provided. An optical switch is configured by the CNT region 14 provided on the waveguide 831A.
In this optical switch, light from the incident-side waveguide 831C is branched into a first waveguide 831A and a second waveguide 831B.
The CNT region 14 is provided on the first waveguide 831A, and the absorptance of light passing through the first waveguide 831A changes according to the intensity of light passing through the first waveguide 831A. When a change occurs in the light absorption rate, the phase of the light passing through the first waveguide 831A also changes.

例えば、第一の導波路831Aに入射する光の強度が弱い場合には、大きな位相の変化、例えば、位相が180°変化する。この場合には、第一の導波路831Aから出射される光の位相と、第二の導波路831Bから出射される光の位相とが180°ずれることとなるので、互いに打ち消しあい、出射側導波路831D中を光が伝播しないようになる。
一方で、第一の導波路831Aに入射する光の強度が強い場合には、例えば、第一の導波路831A中の光に大きな位相の変化が生じず、第一の導波路831Aから出射される光と、第二の導波路831Bから出射される光とが互いに打ち消してしまうことがない。そのため、第一の導波路831Aから出射される光と、第二の導波路831Bから出射される光とが合成されて、出射側導波路831D中を光が伝播することとなる。
なお、CNT領域14の第一の導波路831Aの光軸に沿った長さ寸法は、例えば100μm〜10mm程度である。
For example, when the intensity of light incident on the first waveguide 831A is weak, a large phase change, for example, the phase changes by 180 °. In this case, the phase of the light emitted from the first waveguide 831A and the phase of the light emitted from the second waveguide 831B are shifted by 180 °. Light is prevented from propagating through the waveguide 831D.
On the other hand, when the intensity of the light incident on the first waveguide 831A is strong, for example, a large phase change does not occur in the light in the first waveguide 831A, and the light is emitted from the first waveguide 831A. And the light emitted from the second waveguide 831B do not cancel each other. Therefore, the light emitted from the first waveguide 831A and the light emitted from the second waveguide 831B are combined, and the light propagates through the emission-side waveguide 831D.
In addition, the length dimension along the optical axis of the 1st waveguide 831A of the CNT area | region 14 is about 100 micrometers-10 mm, for example.

また、コア層13には、光スイッチ用の導波路とは別に、他の導波路833が形成されている。この他の導波路833上には、前記第一実施形態と同様に、CNT領域14が設けられている。
基板11と、クラッド層12と、コア層13に形成された他の導波路833と、この他の導波路833上に形成されたCNT領域14とで、前記第一実施形態と同様の光デバイスが構成されることとなる。
In addition to the optical switch waveguide, another waveguide 833 is formed in the core layer 13. On the other waveguide 833, the CNT region 14 is provided as in the first embodiment.
An optical device similar to that of the first embodiment, including the substrate 11, the clad layer 12, the other waveguide 833 formed in the core layer 13, and the CNT region 14 formed on the other waveguide 833. Will be constructed.

このような光集積回路素子8は、前記第一実施形態と同様の方法で製造することができる。
すなわち、第一実施形態と同様の方法で、基板11上に、クラッド層12、コア層13を設けたのち、導波路831,833のパターンに応じてコア層13に紫外線を照射する。
Such an optical integrated circuit element 8 can be manufactured by the same method as in the first embodiment.
That is, after the clad layer 12 and the core layer 13 are provided on the substrate 11 by the same method as in the first embodiment, the core layer 13 is irradiated with ultraviolet rays according to the patterns of the waveguides 831 and 833.

次に、本実施形態の光集積回路素子8の作用効果について説明する。光集積回路素子8では、第一実施形態の光デバイス1と同様の効果に加え、以下の効果を奏する。
この光集積回路素子8では、光スイッチを構成する基板11、クラッド層12、コア層13と、第一実施形態と同様の光デバイスを構成する基板11、クラッド層12、コア層13とを共通化することができるので、光デバイスの集積化を図ることができる。
Next, the function and effect of the optical integrated circuit element 8 of this embodiment will be described. In addition to the same effects as those of the optical device 1 of the first embodiment, the optical integrated circuit element 8 has the following effects.
In this optical integrated circuit element 8, the substrate 11, the clad layer 12, and the core layer 13 that constitute the optical switch, and the substrate 11, the clad layer 12, and the core layer 13 that constitute the optical device similar to the first embodiment are shared. Therefore, integration of the optical device can be achieved.

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記第一実施形態〜第三実施形態では、CNT領域14を設ける際に、カーボンナノチューブを含有する分散液を、導波路上塗布したが、CNT領域14を形成する方法としては、これに限られない。例えば、Niや、Co等の触媒を導波路上に設け、CVD法により、CNT領域14を形成してもよい。具体的には、ガス状の含炭素材料を熱分解し、生成した炭素からカーボンナノチューブを生成し、CNT領域を形成する。
また、前記第一実施形態〜第三実施形態では、少なくとも導波路の上面を覆うようにCNT領域14を設けたが、これに限らず、導波路の側面のみを覆うようにCNT領域を設けてもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in the first to third embodiments, when the CNT region 14 is provided, a dispersion containing carbon nanotubes is applied on the waveguide. A method for forming the CNT region 14 is as follows. Not limited. For example, a catalyst such as Ni or Co may be provided on the waveguide, and the CNT region 14 may be formed by a CVD method. Specifically, a gaseous carbon-containing material is pyrolyzed, carbon nanotubes are generated from the generated carbon, and a CNT region is formed.
In the first to third embodiments, the CNT region 14 is provided so as to cover at least the upper surface of the waveguide. However, the present invention is not limited thereto, and the CNT region is provided so as to cover only the side surface of the waveguide. Also good.

さらに、例えば、図12に示すように、基板11上の導波路15をクラッド層16で覆うような構成を採用する場合には、クラッド層16に、カーボンナノチューブを分散させてもよい。この場合には、クラッド層16全体が、導波路15の光軸に沿って配置されるとともに、前記導波路15近傍に設けられたカーボンナノチューブを含有する領域となる。
例えば、エッチングにより、導波路15を形成した後、導波路15の側面、上面をクラッド層16で被覆する。この際、クラッド層16を樹脂製とし、樹脂中にカーボンナノチューブを分散させる。クラッド層16を、カーボンナノチューブを含有する、いわゆるポリマーナノコンポジットで構成する。
また、クラッド層16をゾルゲル法で作製し、クラッド層16にカーボンナノチューブを分散させてもよい。クラッド層16のゾルにカーボンナノチューブを分散させ、これを基板11上および導波路15上に塗布する。
なお、このような構成では、クラッド層16全体にカーボンナノチューブが分散することとなるが、導波路15近傍領域までしかエバネッセント波が到達しないため、導波路15の近傍部分に存在するカーボンナノチューブと、エバネッセント波とが相互作用する。
Furthermore, for example, as shown in FIG. 12, when adopting a configuration in which the waveguide 15 on the substrate 11 is covered with the cladding layer 16, the carbon nanotubes may be dispersed in the cladding layer 16. In this case, the entire cladding layer 16 is disposed along the optical axis of the waveguide 15 and becomes a region containing carbon nanotubes provided in the vicinity of the waveguide 15.
For example, after the waveguide 15 is formed by etching, the side surfaces and the upper surface of the waveguide 15 are covered with the cladding layer 16. At this time, the cladding layer 16 is made of resin, and the carbon nanotubes are dispersed in the resin. The clad layer 16 is made of a so-called polymer nanocomposite containing carbon nanotubes.
Alternatively, the cladding layer 16 may be produced by a sol-gel method, and the carbon nanotubes may be dispersed in the cladding layer 16. Carbon nanotubes are dispersed in the sol of the cladding layer 16 and applied to the substrate 11 and the waveguide 15.
In such a configuration, the carbon nanotubes are dispersed throughout the cladding layer 16, but since the evanescent wave reaches only the vicinity of the waveguide 15, the carbon nanotubes existing in the vicinity of the waveguide 15 and Interaction with evanescent waves.

また、前記第一実施形態〜第三実施形態では、基板11上に、クラッド層12等を積層し、導波路131,23,332を成形した後、CNT領域14を設け、光デバイス1〜3を製造したが、これに限らず、例えば、あらかじめ導波路131,23,332が設けられた市販の構造体に、CNT領域14を設けて、光デバイスを製造してもよい。このようにすれば、容易に光デバイスを製造することができる。
さらに、前記第一実施形態〜第三実施形態においても言及したが、CNT領域14は、導波路131,23,332全長にわたって設けられていてもよく、導波路131,23,332の一部を覆うように設けられていてもよい。例えば、導波路131,23,332上に所定の間隔をあけて、複数のCNT領域14を設けることも可能である。
このように、導波路131,23,332上の一部にCNT領域14を設ける場合には、所定のパターンの開口が形成されたマスクで、導波路131,23,332を被覆し、このマスクの上からCNTの分散液を塗布すればよい。これにより、マスクの開口の位置に、CNT領域14を設けることができる。
In the first to third embodiments, the clad layer 12 and the like are laminated on the substrate 11 and the waveguides 131, 23, and 332 are formed, and then the CNT region 14 is provided to provide the optical devices 1 to 3. However, the present invention is not limited to this. For example, an optical device may be manufactured by providing the CNT region 14 in a commercially available structure in which the waveguides 131, 23, and 332 are provided in advance. In this way, an optical device can be easily manufactured.
Furthermore, as described in the first to third embodiments, the CNT region 14 may be provided over the entire length of the waveguides 131, 23, 332, and a part of the waveguides 131, 23, 332 may be provided. You may provide so that it may cover. For example, a plurality of CNT regions 14 can be provided on the waveguides 131, 23, 332 at predetermined intervals.
As described above, when the CNT region 14 is provided in a part of the waveguides 131, 23, 332, the waveguides 131, 23, 332 are covered with a mask in which openings having a predetermined pattern are formed. A CNT dispersion may be applied from above. Thereby, the CNT region 14 can be provided at the position of the opening of the mask.

さらに、前記第一実施形態〜第三実施形態においては、基板11上にクラッド12層を積層し、さらに、クラッド層12上に導波路131,23,332を形成したが、これに限らず、例えば、基板上に堆積したガラス、もしくはバルクガラスにフェムト秒パルスを集光照射して、導波路を形成してもよい。
すなわち、基板と、基板上に設けられた導波路と、導波路の光軸に沿って配置されるとともに、導波路近傍に設けられたカーボンナノチューブを含有する領域と、を有する光デバイスが提供されることとなる。
この場合にも、フェムト秒パルスを集光照射することで、基板上に複数の導波路を形成することが可能であり、光デバイスの集積化を図ることができる。
Furthermore, in the first embodiment to the third embodiment, the clad 12 layer is laminated on the substrate 11, and the waveguides 131, 23, and 332 are formed on the clad layer 12. For example, a waveguide may be formed by focusing and irradiating femtosecond pulses on glass or bulk glass deposited on a substrate.
That is, an optical device is provided that includes a substrate, a waveguide provided on the substrate, and a region containing a carbon nanotube provided in the vicinity of the waveguide and disposed along the optical axis of the waveguide. The Rukoto.
Also in this case, by collecting and irradiating femtosecond pulses, a plurality of waveguides can be formed on the substrate, and integration of optical devices can be achieved.

第二実施形態では、クラッド層12をSiOよりなる層とし、導波路23を、SiO2を含有する層にGeが添加された層としたが、これに限らず、クラッド層や、導波路を樹脂層とすることも可能である。
例えば、クラッド層上に紫外線硬化型樹脂組成物層を形成する。そして、紫外線硬化型樹脂組成物層面に対して、所定パターンのフォトマスクを介して紫外線を照射し、露光した後、紫外線硬化型樹脂組成物層を加熱する。加熱後の紫外線硬化型樹脂組成物層の未露光部分を現像液を用いて溶解除去することにより導波路を形成する。
In the second embodiment, the cladding layer 12 is a layer made of SiO 2 , and the waveguide 23 is a layer in which Ge is added to a layer containing SiO 2. It is also possible to use a resin layer.
For example, an ultraviolet curable resin composition layer is formed on the cladding layer. And after irradiating an ultraviolet-ray through the photomask of a predetermined pattern with respect to the ultraviolet curable resin composition layer surface and exposing, the ultraviolet curable resin composition layer is heated. A waveguide is formed by dissolving and removing an unexposed portion of the ultraviolet curable resin composition layer after heating using a developer.

さらに、本発明では、図13に示すような光デバイス(光スイッチ)9を提供することも可能である。
この光デバイス9は、前記第一実施形態と同様の基板11と、クラッド層12と、コア層13とを有する。コア層13には、一対の導波路931,933(第一の導波路931、第二の導波路933)が形成されている。一対の導波路931,933は、平面略X字状に配置されており、一対の導波路931,933の長手方向の中央部分同士が、光学的に交差している。この交差部分上面には、CNT領域14が設けられている。CNT領域14は、一対の導波路931,933に跨って設けられるとともに、導波路931,933の光軸に沿って配置されている。
このような光デバイス9では、一対の導波路931,933にそれぞれ入射する光の強度が弱い場合には、CNT領域14による光の吸収率が大きくなるため、それぞれの光に対し大きな位相の変化が生じる。位相が変化した光は、一対の導波路931,933を通るなかで、光学的に結合し、それぞれの導波路931,933から出射されることとなる。
また、一対の導波路931,933にそれぞれ入射する光の強度が大きい場合には、CNT領域14により、光が殆ど吸収されないと考えられるので、導波路931,933に入射した光に対し大きな位相の変化は生じない。一対の導波路931,933を通るなかで、各光は光学的に結合し、導波路931,933から出射することとなるが、導波路931,933から出射光の位相は、弱い光を導波路931,933に入射した場合と異なるものとなる。
Furthermore, in the present invention, an optical device (optical switch) 9 as shown in FIG. 13 can be provided.
The optical device 9 includes a substrate 11, a clad layer 12, and a core layer 13 similar to those in the first embodiment. In the core layer 13, a pair of waveguides 931 and 933 (a first waveguide 931 and a second waveguide 933) are formed. The pair of waveguides 931 and 933 are arranged in a substantially X shape in a plane, and the central portions in the longitudinal direction of the pair of waveguides 931 and 933 optically intersect with each other. A CNT region 14 is provided on the upper surface of the intersecting portion. The CNT region 14 is provided across the pair of waveguides 931 and 933 and is disposed along the optical axis of the waveguides 931 and 933.
In such an optical device 9, when the intensity of light incident on the pair of waveguides 931 and 933 is weak, the light absorption rate by the CNT region 14 becomes large, so that a large phase change occurs for each light. Occurs. The light whose phase has been changed is optically coupled while passing through the pair of waveguides 931 and 933, and is emitted from the respective waveguides 931 and 933.
In addition, when the intensity of the light incident on the pair of waveguides 931 and 933 is large, it is considered that the light is hardly absorbed by the CNT region 14, so that a large phase with respect to the light incident on the waveguides 931 and 933 No change occurs. While passing through the pair of waveguides 931 and 933, each light is optically coupled and emitted from the waveguides 931 and 933, but the phase of the emitted light from the waveguides 931 and 933 guides weak light. This is different from the case where the light enters the waveguides 931 and 933.

また、図13においては、導波路931,933の光学的な交差部分の上面にCNT領域14を形成したが、これに限らず、例えば、前記交差部分以外の部分にCNT領域14を形成してもよい。   In FIG. 13, the CNT region 14 is formed on the upper surface of the optically intersecting portions of the waveguides 931 and 933. However, the present invention is not limited to this. Also good.

さらに、本発明では、図14に示すような光デバイス5’を提供することも可能である。
この光デバイス5’は、導波路を構成するコア部51’と、このコア部51’の外周に設けられたクラッド部52’とを有する。
コア部51’は、クラッド部52’の中心部に形成された空気孔である。クラッド部52’には、コア部51’を取り囲むように複数の孔521が形成されている。孔521は、コア部51’の光軸に沿って延び、コア部51’に対し略平行に配置されている。孔521のうち、コア部51’近傍に位置し、コア部51’を取り囲むように形成されている孔521の内部には、CNTが充填されており、CNT領域14が設けられている。
このような光デバイス5’においても、コア部51’内を伝播する光のエバネッセント波は、CNT領域14内にまで染み出す。
Furthermore, in the present invention, an optical device 5 ′ as shown in FIG. 14 can be provided.
This optical device 5 ′ has a core part 51 ′ constituting a waveguide and a clad part 52 ′ provided on the outer periphery of the core part 51 ′.
Core part 51 'is an air hole formed in the center part of clad part 52'. A plurality of holes 521 are formed in the cladding portion 52 ′ so as to surround the core portion 51 ′. The hole 521 extends along the optical axis of the core portion 51 ′ and is disposed substantially parallel to the core portion 51 ′. Of the holes 521, the holes 521 that are located in the vicinity of the core part 51 ′ and that surround the core part 51 ′ are filled with CNTs, and the CNT region 14 is provided.
Also in such an optical device 5 ′, the evanescent wave of light propagating in the core portion 51 ′ oozes out into the CNT region 14.

次に、本発明の実施例について説明する。
前記第一実施形態と同様の光デバイス1を作製した。
本実施例において、光デバイス1は以下のような手順で製造した。
まず、基板11上にクラッド層12と、導波路131が形成されていないコア層13とを設けた(以下、積層体と呼ぶ)。
クラッド層12は、第一実施形態と同様、SiOを含有するものであり、コア層13は、SiO層にGeを添加したものである。
クラッド層12の厚みは40μm、コア層13の厚みは6μmであり、クラッド層12とコア層13との屈折率差は0.75%である。
その後、コア層13に紫外線を照射させながら、前記積層体を移動させ、導波路131を形成した。コア層13に紫外線を照射させることで、紫外線照射領域の屈折率が上昇し、導波路131が形成される。
本実施例では、紫外線に対する感度をあげるため、あらかじめ、積層体に対し、高圧で水素処理を施している。
また、紫外線照射後、屈折率の変化を安定化させるために、積層体をアニーリングした。
その後、CNTを含有する分散液を、積層体の導波路131上にスプレーし、CNT領域14を設けた。
なお、導波路131の全長は、10mmであり、CNT領域14は、導波路131全長に渡って設けられている。
Next, examples of the present invention will be described.
An optical device 1 similar to that of the first embodiment was produced.
In this example, the optical device 1 was manufactured by the following procedure.
First, the cladding layer 12 and the core layer 13 on which the waveguide 131 is not formed are provided on the substrate 11 (hereinafter referred to as a laminate).
The cladding layer 12 contains SiO 2 as in the first embodiment, and the core layer 13 is obtained by adding Ge to the SiO 2 layer.
The clad layer 12 has a thickness of 40 μm, the core layer 13 has a thickness of 6 μm, and the refractive index difference between the clad layer 12 and the core layer 13 is 0.75%.
Thereafter, the laminated body was moved while irradiating the core layer 13 with ultraviolet rays to form the waveguide 131. By irradiating the core layer 13 with ultraviolet rays, the refractive index of the ultraviolet irradiation region increases, and the waveguide 131 is formed.
In this embodiment, in order to increase the sensitivity to ultraviolet rays, the laminate is previously subjected to hydrogen treatment at a high pressure.
In addition, the laminate was annealed after UV irradiation to stabilize the change in refractive index.
Thereafter, a dispersion containing CNTs was sprayed onto the waveguide 131 of the laminate to provide the CNT regions 14.
The total length of the waveguide 131 is 10 mm, and the CNT region 14 is provided over the entire length of the waveguide 131.

図15に光デバイス1の透過スペクトルを示す。図15の透過スペクトルS1は、最大損失となる偏波でのスペクトルであり、透過スペクトルS2は、最小損失となる偏波でのスペクトルである。
また、図16に、光デバイス1の最大損失となる偏波での可飽和吸収特性を示す。
FIG. 15 shows the transmission spectrum of the optical device 1. The transmission spectrum S1 in FIG. 15 is a spectrum with a polarization that has the maximum loss, and the transmission spectrum S2 is a spectrum with a polarization that has the minimum loss.
FIG. 16 shows the saturable absorption characteristic in the polarization that causes the maximum loss of the optical device 1.

次に、光デバイス1を、図17に示すモード同期レーザ装置100に搭載させた。
このモード同期レーザ装置100は、利得領域を含む共振器101と、利得領域で光学利得を生成するための励起用レーザ光源102とを有する。
共振器101は、アイソレータ103と、励起用レーザ光源102からの励起光が供給される光増幅器(利得領域)104と、偏波面コントローラ105と、これらをリング状に接続する光ファイバ106とを有する。
光増幅器104は、希土類添加光ファイバを有する。この希土類添加光ファイバは、シングルモードの光ファイバのコア部分にイッテルビウム(Yb)や、エルビウム(Er)等の希土類(光増幅媒体)が添加された光ファイバである。光増幅媒体は、励起用レーザ光源102からの光により励起され、光を増幅する。
本実施形態では、例えば、波長1550nm付近で大きな利得を有するエルビウム(Er)添加光ファイバを使用する。
Next, the optical device 1 was mounted on the mode-locked laser apparatus 100 shown in FIG.
The mode-locked laser device 100 includes a resonator 101 including a gain region and an excitation laser light source 102 for generating an optical gain in the gain region.
The resonator 101 includes an isolator 103, an optical amplifier (gain region) 104 to which pumping light from the pumping laser light source 102 is supplied, a polarization plane controller 105, and an optical fiber 106 that connects these in a ring shape. .
The optical amplifier 104 has a rare earth doped optical fiber. This rare earth-doped optical fiber is an optical fiber in which a rare-earth (light amplification medium) such as ytterbium (Yb) or erbium (Er) is added to the core portion of a single mode optical fiber. The optical amplification medium is excited by light from the excitation laser light source 102 and amplifies the light.
In this embodiment, for example, an erbium (Er) -doped optical fiber having a large gain in the vicinity of a wavelength of 1550 nm is used.

励起用レーザ光源102からの光は、光増幅器104に導入され、光ファイバ106、アイソレータ103を介して、偏波面コントローラ105に導入される。偏波面コントローラ105からの光は、光ファイバ106を介して、光デバイス1の導波路131に導入される。光デバイス1に入射した光は、導波路131を通り、3dBカプラ108からその一部が共振器101の外部に取り出される。カプラ108から取り出された光は、第二の光増幅器109を介して、出力される。
一方、カプラ108からの他の一部の光は、光ファイバ106、107、アイソレータ103を介し、再度、光増幅器104に導入されることとなる。
なお、図17中、符号107は、シングルモードファイバ(SMF)である。
Light from the pumping laser light source 102 is introduced into the optical amplifier 104 and is introduced into the polarization plane controller 105 through the optical fiber 106 and the isolator 103. Light from the polarization plane controller 105 is introduced into the waveguide 131 of the optical device 1 through the optical fiber 106. A part of the light incident on the optical device 1 passes through the waveguide 131 and is extracted from the 3 dB coupler 108 to the outside of the resonator 101. The light extracted from the coupler 108 is output via the second optical amplifier 109.
On the other hand, another part of the light from the coupler 108 is again introduced into the optical amplifier 104 via the optical fibers 106 and 107 and the isolator 103.
In FIG. 17, reference numeral 107 denotes a single mode fiber (SMF).

ここで、モード同期レーザ装置100に電源を投入した当初では、モード同期レーザ装置100内を循環する光の強度が弱いため、不安定な多モード発振が行われる。
光がモード同期レーザ装置100内を循環するにつれて、光の強度が大きくなる。そして、カーボンナノチューブの可飽和吸収特性が出現するパワーに達すると、カーボンナノチューブの可飽和吸収特性の回復時間に依存して、モード同期状態となり、安定なパルス発振状態に達する。
Here, at the beginning when the mode-locked laser apparatus 100 is turned on, the intensity of light circulating in the mode-locked laser apparatus 100 is weak, and unstable multimode oscillation is performed.
As the light circulates in the mode-locked laser device 100, the intensity of the light increases. When the power at which the saturable absorption characteristic of the carbon nanotube appears is reached, depending on the recovery time of the saturable absorption characteristic of the carbon nanotube, a mode-locked state is reached and a stable pulse oscillation state is reached.

図18にモード同期レーザ装置100から出力された光のスペクトルを示す。3dBスペクトルの幅は、1.7nm以下である。
また、図19に、SHG(Second Harmonic Generation)により測定した自己相関波形を示す。半値全幅(Full Width Half Maximum)は、2.12psであった。
さらに、図20に出力波形を示す。図20から繰り返し周波数は、1.55MHzであることがわかる。
FIG. 18 shows a spectrum of light output from the mode-locked laser apparatus 100. The width of the 3 dB spectrum is 1.7 nm or less.
FIG. 19 shows an autocorrelation waveform measured by SHG (Second Harmonic Generation). The full width at half maximum was 2.12 ps.
Further, FIG. 20 shows an output waveform. It can be seen from FIG. 20 that the repetition frequency is 1.55 MHz.

このように光デバイス1を用いたモード同期レーザ装置100において、パルス発振を得ることができ、モード同期レーザ装置として、充分な特性を示すものが得られることがわかった。
なお、本実施例のモード同期レーザ装置100は、光デバイス1にかえて、従来のガラス基板上にCNT領域を形成したデバイスを使用したモード同期レーザ装置と同等の特性を示している。
Thus, in the mode-locked laser apparatus 100 using the optical device 1, it was found that pulse oscillation can be obtained, and a mode-locked laser apparatus that exhibits sufficient characteristics can be obtained.
Note that the mode-locked laser apparatus 100 of the present embodiment exhibits the same characteristics as a mode-locked laser apparatus using a device in which a CNT region is formed on a conventional glass substrate instead of the optical device 1.

これは、以下の理由によるものである。
本実施例の光デバイス1では、カーボンナノチューブと、エバネッセント波との相互作用長を10mmとしている。この相互作用長は、導波路131からのエバネッセント波の染み出し量と、CNT領域14の厚みと、従来(特許文献1)のガラス基板上にCNT領域を形成した光デバイスにおけるCNT領域の厚みとを考慮して決定されたものである。すなわち、光デバイス1は、ガラス基板上にCNT領域を形成した光デバイスと、同等の可飽和吸収特性を示す光デバイスとなっている。
従って、光デバイス1におけるカーボンナノチューブと、エバネッセント波との相互作用長をさらに長くすれば、従来の光デバイスと同等以上の性能を有する光デバイスを提供することも可能であることがわかり、本実施例の結果はこれを示唆するものであるといえる。
This is due to the following reason.
In the optical device 1 of the present embodiment, the interaction length between the carbon nanotube and the evanescent wave is 10 mm. This interaction length includes the amount of evanescent wave oozing from the waveguide 131, the thickness of the CNT region 14, and the thickness of the CNT region in the conventional optical device in which the CNT region is formed on the glass substrate (Patent Document 1). Is determined in consideration of That is, the optical device 1 is an optical device that exhibits saturable absorption characteristics equivalent to that of an optical device in which a CNT region is formed on a glass substrate.
Therefore, it can be seen that if the interaction length between the carbon nanotube and the evanescent wave in the optical device 1 is further increased, it is possible to provide an optical device having performance equal to or higher than that of the conventional optical device. The example results suggest this.

本発明の第一実施形態にかかる光デバイスを示す斜視図である。1 is a perspective view showing an optical device according to a first embodiment of the present invention. 第一実施形態にかかる光デバイスの断面図である。It is sectional drawing of the optical device concerning 1st embodiment. 光デバイスの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of an optical device. 本発明の第二実施形態にかかる光デバイスの断面図である。It is sectional drawing of the optical device concerning 2nd embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態にかかる光デバイスの断面図である。It is sectional drawing of the optical device concerning 3rd embodiment of this invention. 本発明の第四実施形態にかかる光デバイスの斜視図である。It is a perspective view of the optical device concerning 4th embodiment of this invention. 第四実施形態にかかる光デバイスの断面図である。It is sectional drawing of the optical device concerning 4th embodiment. 本発明の第五実施形態にかかる光デバイスの断面図である。It is sectional drawing of the optical device concerning 5th embodiment of this invention. 本発明の第六実施形態にかかる光デバイスの断面図である。It is sectional drawing of the optical device concerning 6th embodiment of this invention. 本発明の第七実施形態にかかる光デバイスの断面図である。It is sectional drawing of the optical device concerning 7th embodiment of this invention. 本発明の第八実施形態にかかる光デバイスの断面図である。It is sectional drawing of the optical device concerning 8th embodiment of this invention. 本発明の変形例にかかる光デバイスの断面図である。It is sectional drawing of the optical device concerning the modification of this invention. 本発明の変形例にかかる光デバイスの斜視図である。It is a perspective view of the optical device concerning the modification of this invention. 本発明の変形例にかかる光デバイスの断面図である。It is sectional drawing of the optical device concerning the modification of this invention. 実施例における光デバイスの透過スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the transmission spectrum of the optical device in an Example. 実施例における光デバイスの可飽和吸収特性を示す図である。It is a figure which shows the saturable absorption characteristic of the optical device in an Example. 実施例におけるモード同期レーザ装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the mode synchronous laser apparatus in an Example. 実施例のモード同期レーザ装置から出力された光のスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the spectrum of the light output from the mode synchronous laser apparatus of an Example. 実施例のモード同期レーザ装置のSHG自己相関波形を示す。The SHG autocorrelation waveform of the mode synchronous laser apparatus of an Example is shown. 実施例のモード同期レーザ装置の出力波形を示す。The output waveform of the mode synchronous laser apparatus of an Example is shown.

符号の説明Explanation of symbols

1 光デバイス
2 光デバイス
3 光デバイス
4 光デバイス
5 光デバイス
5’ 光デバイス
6 光デバイス
7 光デバイス
8 光集積回路素子(光デバイス)
9 光デバイス
11 基板
12 クラッド層
13 コア層
14 CNT領域(カーボンナノチューブを含有する領域)
15 導波路
16 クラッド層
23 導波路
33 コア層
41 コア部
42 クラッド部
51 コア部
51’ コア部
52 クラッド部
52’ クラッド部
61 コア部
62 クラッド部
71 コア部
72 クラッド部
100 モード同期レーザ装置
101 共振器
102 励起用レーザ光源
103 アイソレータ
104 光増幅器
105 偏波面コントローラ
106 光ファイバ
107 光ファイバ
108 カプラ
109 光増幅器
131 導波路
132 他の部分
331 基部
332 導波路
421 平面部(切り欠き部)
521 孔
611 孔
711 テーパ部
712 大径部
721 テーパ部
722 大径部
831C 入射側導波路
831D 出射側導波路
831 導波路
831A 第一の導波路
831B 第二の導波路
833 導波路
931 第一の導波路
933 第二の導波路
L1 距離
L2 距離
S1 透過スペクトル
S2 透過スペクトル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical device 2 Optical device 3 Optical device 4 Optical device 5 Optical device 5 'Optical device 6 Optical device 7 Optical device 8 Optical integrated circuit element (optical device)
9 Optical device 11 Substrate 12 Clad layer 13 Core layer 14 CNT region (region containing carbon nanotubes)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Waveguide 16 Clad layer 23 Waveguide 33 Core layer 41 Core part 42 Clad part 51 Core part 51 'Core part 52 Clad part 52' Clad part 61 Core part 62 Clad part 71 Core part 72 Clad part 100 Mode synchronous laser apparatus 101 Resonator 102 Excitation laser light source 103 Isolator 104 Optical amplifier 105 Polarization plane controller 106 Optical fiber 107 Optical fiber 108 Coupler 109 Optical amplifier 131 Waveguide 132 Other portion 331 Base 332 Waveguide 421 Plane portion (notch portion)
521 Hole 611 Hole 711 Tapered portion 712 Large diameter portion 721 Tapered portion 722 Large diameter portion 831C Incident side waveguide 831D Output side waveguide 831 Waveguide 831A First waveguide 831B Second waveguide 833 Waveguide 931 First Waveguide 933 Second waveguide L1 Distance L2 Distance S1 Transmission spectrum S2 Transmission spectrum

Claims (9)

導波路と、
前記導波路の光軸に沿って配置されるとともに、前記導波路近傍に設けられたカーボンナノチューブを含有する領域と、
を有することを特徴とする光デバイス。
A waveguide;
A region containing carbon nanotubes disposed along the optical axis of the waveguide and provided in the vicinity of the waveguide;
An optical device comprising:
請求項1に記載の光デバイスにおいて、
基板と、
この基板上に形成されたクラッド層と、を有し、
このクラッド層上に設けられ、前記クラッド層よりも屈折率の高い前記導波路と、
前記導波路の光軸に沿って配置されるとともに、前記導波路近傍に設けられたカーボンナノチューブを含有する領域と、
を有することを特徴とする光デバイス。
The optical device according to claim 1.
A substrate,
A clad layer formed on the substrate,
The waveguide provided on the cladding layer and having a higher refractive index than the cladding layer;
A region containing carbon nanotubes disposed along the optical axis of the waveguide and provided in the vicinity of the waveguide;
An optical device comprising:
請求項1に記載の光デバイスにおいて、
光ファイバを含んで構成され、
前記光ファイバは、前記導波路を構成するコア部と、
このコア部の外周側に設けられたクラッド部と、
前記コア部の光軸に沿って配置されるとともに、前記コア部近傍に設けられたカーボンナノチューブを含有する領域と、
を有することを特徴とする光デバイス。
The optical device according to claim 1.
Comprising an optical fiber,
The optical fiber includes a core part constituting the waveguide;
A clad portion provided on the outer peripheral side of the core portion;
A region containing carbon nanotubes disposed along the optical axis of the core portion and provided in the vicinity of the core portion;
An optical device comprising:
請求項3に記載の光デバイスにおいて、
前記クラッド部には、前記コア部の光軸に沿って切り欠かれた切り欠き部が形成され、
この切り欠き部は、前記コア部近傍に位置しており、
前記切り欠き部上に、前記カーボンナノチューブを含有する領域が設けられていることを特徴とする光デバイス。
The optical device according to claim 3.
The clad part is formed with a notch cut out along the optical axis of the core part,
This notch is located in the vicinity of the core,
An optical device characterized in that a region containing the carbon nanotube is provided on the notch.
請求項3に記載の光デバイスにおいて、
前記クラッド部の前記コア部近傍には、前記コア部の光軸に沿って延びる孔が形成されており、
前記孔の内部に前記カーボンナノチューブを含有する領域が設けられていることを特徴とする光デバイス。
The optical device according to claim 3.
In the vicinity of the core portion of the cladding portion, a hole extending along the optical axis of the core portion is formed,
An optical device characterized in that a region containing the carbon nanotube is provided inside the hole.
請求項3に記載の光デバイスにおいて、
前記コア部には、その中心部に前記コア部の光軸に沿って延びる孔が形成されており、
前記孔の内部に前記カーボンナノチューブを含有する領域が設けられていることを特徴とする光デバイス。
The optical device according to claim 3.
A hole extending along the optical axis of the core portion is formed in the center portion of the core portion,
An optical device characterized in that a region containing the carbon nanotube is provided inside the hole.
請求項3に記載の光デバイスにおいて、
前記クラッド部は、その径が前記コア部の光軸に沿って漸減した後、拡大するテーパ部を有し、
前記カーボンナノチューブを含有する領域は、少なくとも、前記テーパ部の最も径が小さい部分の外周面を覆うように設けられていることを特徴とする光デバイス。
The optical device according to claim 3.
The clad part has a taper part that expands after its diameter gradually decreases along the optical axis of the core part,
The region containing the carbon nanotube is provided so as to cover at least the outer peripheral surface of the portion having the smallest diameter of the tapered portion.
請求項1乃至7のいずれかに記載の光デバイスにおいて、
当該光デバイスは、光スイッチであり、
前記導波路の一部に対し、光学的な交差が生じる位置関係で配置された第二の導波路を有することを特徴とする光デバイス。
The optical device according to any one of claims 1 to 7,
The optical device is an optical switch,
An optical device comprising: a second waveguide disposed in a positional relationship where an optical intersection occurs with respect to a part of the waveguide.
請求項8に記載の光デバイスにおいて、
前記第二の導波路の光出射側の端部は、前記導波路の光出射側の端部に接続されるとともに、前記第二の導波路の光入射側の端部は、前記導波路の光入射側の端部に接続されており、
前記第二の導波路および前記導波路に光を入射するための入射側導波路と、
前記第二の導波路および前記導波路からの光を出射する出射側導波路と、
が設けられていることを特徴とする光デバイス。

The optical device according to claim 8.
The end of the second waveguide on the light output side is connected to the end of the waveguide on the light output side, and the end of the second waveguide on the light incident side is connected to the end of the waveguide. Connected to the end of the light incident side,
An incident-side waveguide for entering light into the second waveguide and the waveguide;
An exit-side waveguide that emits light from the second waveguide and the waveguide; and
An optical device is provided.

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