JP2008277547A - Method for manufacturing optical amplifier - Google Patents

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Kenichi Yamashita
兼一 山下
Kunishige Oe
邦重 尾江
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing an optical amplifier which can actualize the optical amplifier having low connection loss with high precision by a comparatively easy technique. <P>SOLUTION: The method for manufacturing an optical amplifier 10 includes a step to arrange a light hardening material in which optical amplification material is mixed in the vicinity of end surface of an optical fiber 20, and a step to propagate a laser light to the optical fiber 20 and to harden the light hardening material by the irradiation of the laser light emitted from the end surface of the optical fiber 20. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、自己形成導波路(self-written waveguide)の技術を用いた光増幅器の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an optical amplifier using a self-written waveguide technique.

従来、光通信の分野において、ガラスに添加したEr(エルビウム)イオンの遷移を利用した光増幅器(EDFA: Erbium Doped Fiber Amplifier)が広く採用されている。   Conventionally, in the field of optical communication, an optical amplifier (EDFA: Erbium Doped Fiber Amplifier) using transition of Er (erbium) ions added to glass has been widely adopted.

しかしながら、このEDFAは含有できるEr原子の数(Er濃度)が低いことから、実用的な利得を得るためには、ファイバ増幅器の全長は数m以上にする必要がある。そのため、小型な用途、例えば、光集積回路への応用には不向きである。   However, since the number of Er atoms (Er concentration) that can be contained in this EDFA is low, the total length of the fiber amplifier needs to be several meters or more in order to obtain a practical gain. Therefore, it is not suitable for small applications, for example, application to optical integrated circuits.

EDFAの代替として、半導体光増幅器も開発されている。半導体光増幅器は、小型化が容易であるが、端面無反射コート処理が困難であり、しかも光増幅器の導波路とファイバとの整合性が悪く、パッケージ化が困難である。   Semiconductor optical amplifiers have also been developed as an alternative to EDFAs. The semiconductor optical amplifier can be easily downsized, but it is difficult to perform the non-reflective coating on the end face, and the alignment between the waveguide of the optical amplifier and the fiber is poor, so that the packaging is difficult.

これに対して有機色素を用いた光増幅器は、小型で高い利得が期待できることから、下記特許文献1〜4に示すような光増幅器が提案されている。   On the other hand, since optical amplifiers using organic dyes can be expected to be small and have high gain, optical amplifiers as shown in Patent Documents 1 to 4 below have been proposed.

特開2004−256393号公報JP 2004-256393 A 特開2004−214571号公報JP 2004-214571 A 特開平9−244082号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-240482 特開2006−222403号公報JP 2006-222403 A 特開2004−246335号公報JP 2004-246335 A IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 17, No. 4, pp.786-788, 2005IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 17, No. 4, pp.786-788, 2005

上記特許文献には、光増幅器として使用可能な有機色素や蛍光体などの材料について言及されているが、実用化の際に問題となる、光ファイバなどの光導波路との実際の接続法について全く言及がない。   In the above-mentioned patent document, materials such as organic dyes and phosphors that can be used as an optical amplifier are mentioned, but the actual connection method with an optical waveguide such as an optical fiber, which is a problem in practical use, is completely described. There is no mention.

将来、有機色素や蛍光体などを用いた光増幅器が実用化された場合、光ファイバなどの光導波路と光増幅器との接続技術が極めて重要になる。   In the future, when optical amplifiers using organic dyes or phosphors are put into practical use, connection technology between optical waveguides such as optical fibers and optical amplifiers will be extremely important.

本発明の目的は、高精度で低い接続損失を持つ光増幅器を比較的簡単な手法で実現できる光増幅器の製造方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide an optical amplifier manufacturing method capable of realizing an optical amplifier having high accuracy and low connection loss by a relatively simple method.

上記目的を達成するために、本発明に係る光増幅器の製造方法は、光増幅材料が混合された光硬化性材料を、光導波路の端面近傍に配置するステップと、
光導波路にレーザ光を伝搬させ、光導波路の端面から出射されるレーザ光の照射により光硬化性材料を硬化させるステップと、とを含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an optical amplifier manufacturing method according to the present invention includes a step of disposing a photocurable material mixed with an optical amplification material in the vicinity of an end face of an optical waveguide;
And propagating a laser beam to the optical waveguide, and curing the photocurable material by irradiating the laser beam emitted from the end face of the optical waveguide.

また、本発明に係る光増幅器の製造方法は、第1光導波路の第1端面と第2光導波路の第2端面を対向させるステップと、
光増幅材料が混合された光硬化性材料を、第1端面および第2端面の近傍に配置するステップと、
第1光導波路および第2光導波路の一方または両方にレーザ光を入射し、第1端面および第2端面の一方または両方からレーザ光を出射して、光硬化性材料を硬化させるステップと、とを含むことを特徴とする。
Further, the method of manufacturing an optical amplifier according to the present invention includes a step of causing the first end surface of the first optical waveguide to face the second end surface of the second optical waveguide;
Disposing a photocurable material mixed with a light amplification material in the vicinity of the first end face and the second end face;
Laser light is incident on one or both of the first optical waveguide and the second optical waveguide, and laser light is emitted from one or both of the first end surface and the second end surface to cure the photocurable material; and It is characterized by including.

本発明において、光硬化性材料は、光重合開始剤を含むアクリル酸化合物、カチオン重合性のエポキシ化合物やポリイミド化合物、シリコーン化合物などからなるモノマーもしくはオリゴマー、またはモノマーとオリゴマーの混合物であることが好ましい。   In the present invention, the photocurable material is preferably a monomer or oligomer composed of an acrylic acid compound containing a photopolymerization initiator, a cationic polymerizable epoxy compound, a polyimide compound, a silicone compound, or the like, or a mixture of a monomer and an oligomer. .

本発明において、光増幅材料は、低分子有機色素、発光性高分子および希土類イオン化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。   In the present invention, the light amplification material is preferably at least one selected from the group consisting of a low molecular weight organic dye, a light emitting polymer and a rare earth ion compound.

本発明において、光導波路は、光ファイバであってもよい。   In the present invention, the optical waveguide may be an optical fiber.

本発明によれば、光増幅器の接続対象となる光導波路にレーザ光を伝搬させて、光導波路の端面から出射されるレーザ光の照射により光硬化性材料を硬化させることによって、レーザ光の光軸に沿って光増幅器の本体を自己整合的に形成することができる。従って、光導波路と光増幅器の間の光軸ずれがほぼ皆無であり、高精度で低い接続損失を持つ光増幅器を簡単に実現することができる。   According to the present invention, laser light is propagated to an optical waveguide to be connected to an optical amplifier, and the photocurable material is cured by irradiation of the laser light emitted from the end face of the optical waveguide. The body of the optical amplifier can be formed in a self-aligned manner along the axis. Therefore, there is almost no optical axis deviation between the optical waveguide and the optical amplifier, and an optical amplifier having high accuracy and low connection loss can be easily realized.

図1は、本発明に係る光増幅器の製造方法の一例を示す斜視図である。光硬化性材料に光増幅材料を混合して、光増幅用組成物2を得た後、ガラス板などの基板1の上に適量を滴下する。   FIG. 1 is a perspective view showing an example of a method for manufacturing an optical amplifier according to the present invention. After a light amplifying material is mixed with a photocurable material to obtain a light amplifying composition 2, an appropriate amount is dropped onto a substrate 1 such as a glass plate.

次に、光増幅器の接続対象となる光導波路として光ファイバ20を用いて、光ファイバ20の先端を光増幅用組成物2の中に浸漬する。このとき、光ファイバ20は基板1から浮いた状態で、基板1の主面とほぼ平行に保ち、光ファイバ20の端面近傍に充分な量の光増幅用組成物2が存在するようにする。   Next, the optical fiber 20 is used as an optical waveguide to be connected to the optical amplifier, and the tip of the optical fiber 20 is immersed in the optical amplification composition 2. At this time, the optical fiber 20 is floated from the substrate 1 and is kept substantially parallel to the main surface of the substrate 1 so that a sufficient amount of the optical amplification composition 2 exists in the vicinity of the end surface of the optical fiber 20.

次に、光硬化性材料が硬化する波長のレーザ光Lcを発生するレーザ発振器40、例えば、波長488nmのArレーザをCWで動作させ、レンズ等の集光光学系30を用いて、レーザ光Lcを光ファイバ20の他端から入射させる。レーザ光Lcが光ファイバ20の中を伝搬して、光ファイバ20の端面から出射すると、端面近傍に存在している光硬化性材料を局所的に照射する。光硬化性材料のうちレーザ光Lcが照射された部分では、光重合などの硬化反応が開始し、レーザ光Lcの光軸に沿って線状に硬化する。一方、レーザ光Lcが照射されない部分は、未硬化のままである。   Next, a laser oscillator 40 that generates a laser beam Lc having a wavelength at which the photocurable material is cured, for example, an Ar laser having a wavelength of 488 nm is operated by CW, and the laser beam Lc is collected using a condensing optical system 30 such as a lens Is incident from the other end of the optical fiber 20. When the laser light Lc propagates through the optical fiber 20 and is emitted from the end face of the optical fiber 20, the photocurable material existing near the end face is irradiated locally. In the portion of the photocurable material that has been irradiated with the laser beam Lc, a curing reaction such as photopolymerization starts, and is cured linearly along the optical axis of the laser beam Lc. On the other hand, the part which is not irradiated with the laser beam Lc remains uncured.

硬化した線状部分が所望の長さに到達した時点で、レーザ光Lcの照射を停止し、光増幅用組成物から取り出して洗浄すると、光増幅器10が得られる。   When the cured linear portion reaches a desired length, the irradiation with the laser beam Lc is stopped, and the optical amplifier 10 is obtained by removing from the composition for optical amplification and washing.

図2は、光ファイバ20の端部における硬化の状態を示す説明図である。まず、図2(a)に示すように、コア20aとクラッド20bを有する光ファイバ20の端部近傍に光増幅用組成物を配置する。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing the state of curing at the end of the optical fiber 20. First, as shown in FIG. 2A, an optical amplification composition is disposed in the vicinity of an end portion of an optical fiber 20 having a core 20a and a clad 20b.

次に、図2(b)に示すように、レーザ光Lcを光ファイバ20に入射させると、コア20aの端面に接する部分で硬化反応が開始する。図2(c)に示すように、レーザ光Lcの照射時間が経過するにつれて、硬化部分が徐々に成長する。   Next, as shown in FIG. 2B, when the laser beam Lc is incident on the optical fiber 20, a curing reaction starts at a portion in contact with the end face of the core 20a. As shown in FIG. 2C, the cured portion gradually grows as the irradiation time of the laser beam Lc elapses.

次に、図2(d)に示すように、硬化部分が必要な長さになった時点で、レーザ光Lcの照射を停止する。   Next, as shown in FIG. 2D, the irradiation of the laser beam Lc is stopped when the cured portion has a required length.

このとき、光ファイバ20がステップインデックス型のマルチモードファイバである場合、レーザ光は、光ファイバ20の端面から複数スポットのビーム形状で出射する。そのため、光増幅用組成物の硬化部分は、複雑な形状になる可能性がある。一方、光ファイバ20が、グレーデッドインデックス型のマルチモードファイバ、あるいはレーザ光Lcにとってシングルモード伝搬可能なシングルモードファイバである場合、レーザ光は、光ファイバ20の端面から単一スポットのビーム形状で出射する。そのため、光増幅用組成物の硬化部分は、単一ロッド形状になる。従って、挿入損失の低減化のため、使用する光ファイバ20は、グレーデッドインデックス型のマルチモードファイバ、あるいはレーザ光Lcにとってシングルモード伝搬可能なシングルモードファイバであることが好ましい。   At this time, when the optical fiber 20 is a step index type multimode fiber, the laser light is emitted from the end face of the optical fiber 20 in a beam shape of a plurality of spots. Therefore, the cured portion of the optical amplification composition may have a complicated shape. On the other hand, when the optical fiber 20 is a graded index type multimode fiber or a single mode fiber capable of single mode propagation for the laser light Lc, the laser light has a single spot beam shape from the end face of the optical fiber 20. Exit. Therefore, the cured portion of the optical amplification composition has a single rod shape. Therefore, in order to reduce insertion loss, the optical fiber 20 to be used is preferably a graded index type multimode fiber or a single mode fiber capable of single mode propagation for the laser light Lc.

図3は、本発明に係る光増幅器の製造方法の他の例を示す説明図である。ここでは、2本の光ファイバの間に光増幅器を形成する例を説明する。   FIG. 3 is an explanatory view showing another example of a method of manufacturing an optical amplifier according to the present invention. Here, an example in which an optical amplifier is formed between two optical fibers will be described.

まず、図3(a)に示すように、光増幅器の接続対象となる光導波路として、コア21a,22aとクラッド21b,22bをそれぞれ有する光ファイバ21,22を用いて、これらの端面が所定の間隙を隔てて対向するように位置決めする。位置決めの際、V字溝治具や他のアライメント器具を使用して、コア21a,22aの中心を正確に一致させる。この状態で、上述した光増幅用組成物を両者の間隙に適量滴下して、光ファイバ21,22の各端面近傍に配置する。   First, as shown in FIG. 3A, optical fibers 21 and 22 having cores 21a and 22a and clads 21b and 22b, respectively, are used as optical waveguides to which optical amplifiers are to be connected. Position so as to face each other with a gap. At the time of positioning, the centers of the cores 21a and 22a are accurately matched using a V-shaped groove jig or other alignment tool. In this state, an appropriate amount of the above-described optical amplification composition is dropped into the gap between the two, and is disposed in the vicinity of each end face of the optical fibers 21 and 22.

次に、図3(b)に示すように、レーザ光Lcを光ファイバ21に入射させると、コア21aの端面に接する部分で硬化反応が開始し、レーザ光Lcの照射時間が経過するにつれて、硬化部分が徐々に成長する。そして、硬化部分の先端が他方の光ファイバ22の端面に到達する寸前でレーザ光Lcの照射を停止し、硬化反応を止める。   Next, as shown in FIG. 3B, when the laser light Lc is incident on the optical fiber 21, a curing reaction starts at a portion in contact with the end face of the core 21a, and as the irradiation time of the laser light Lc elapses. Hardened part grows gradually. Then, the irradiation of the laser beam Lc is stopped just before the leading end of the cured portion reaches the end face of the other optical fiber 22, and the curing reaction is stopped.

次に、図3(c)に示すように、今度はレーザ光Lcを光ファイバ22に入射させ、コア22aの端面に接する部分で硬化反応を開始させる。そして、硬化部分の全体形状がほぼ左右対称となった時点で、レーザ光Lcの照射を停止し、硬化反応を止める。こうして単一ロッド形状の光増幅器10が得られる。   Next, as shown in FIG. 3C, this time, the laser beam Lc is incident on the optical fiber 22, and a curing reaction is started at a portion in contact with the end face of the core 22a. Then, when the entire shape of the cured portion becomes substantially bilaterally symmetric, the irradiation of the laser beam Lc is stopped and the curing reaction is stopped. Thus, a single rod-shaped optical amplifier 10 is obtained.

次に、図3(d)に示すように、光増幅器10および光ファイバ21,22の表面に付着した光増幅用組成物を洗浄した後、クラッド用硬化性材料を光増幅器10の周囲に配置する。そして、クラッド用硬化性材料を硬化させることによって、光ファイバ21,22と一体化した光増幅器10が得られる。   Next, as shown in FIG. 3 (d), after the optical amplification composition adhering to the surfaces of the optical amplifier 10 and the optical fibers 21 and 22 is washed, a curable material for cladding is disposed around the optical amplifier 10. To do. Then, the optical amplifier 10 integrated with the optical fibers 21 and 22 is obtained by curing the curable material for cladding.

クラッド用硬化性材料は、光増幅用組成物と同じ光硬化性材料でもよく、異なる光硬化性材料でもよく、あるいは別種の硬化反応を利用した材料、例えば、熱硬化性材料であっても構わない。一般には、コアとクラッドの密着性の点で、クラッド用硬化性材料として、光増幅用組成物と同じ光硬化性材料を使用することが好ましい。   The clad curable material may be the same photocurable material as the optical amplification composition, may be a different photocurable material, or may be a material utilizing a different kind of curing reaction, for example, a thermosetting material. Absent. In general, from the viewpoint of adhesion between the core and the clad, it is preferable to use the same photocurable material as the optical amplification composition as the clad curable material.

また、光増幅用組成物を硬化させる際、光ファイバ21からのレーザ照射と光ファイバ22からのレーザ照射とを別々のタイミングで行う場合を説明したが、両方のレーザ照射を同時に行ってもよく、あるいはいずれか一方のレーザ照射だけを行っても構わない。   Moreover, when hardening the composition for optical amplification, the case where the laser irradiation from the optical fiber 21 and the laser irradiation from the optical fiber 22 are performed at different timings has been described, but both laser irradiations may be performed simultaneously. Alternatively, only one of the laser irradiations may be performed.

図4aは、図2に示した方法で得られた光増幅器の一例を示す側面図である。光ファイバの端面から同軸でロッド状の光増幅器が延出している様子が判る。   FIG. 4A is a side view showing an example of an optical amplifier obtained by the method shown in FIG. It can be seen that a coaxial rod-shaped optical amplifier extends from the end face of the optical fiber.

図4bは、図3に示した方法で得られた光増幅器の一例を示す側面図である。図4cは、図3(c)に対応した拡大図である。図4dは、図3(d)に対応した拡大図である。2本の光ファイバの間に同軸で形成された光増幅器が、光ファイバの各端面を連結している様子が判る。また、光ファイバ同士の間隙に応じて、光増幅器の長さも変化するため、光増幅器の設計長さに正確に一致させることも容易である。   FIG. 4B is a side view showing an example of an optical amplifier obtained by the method shown in FIG. FIG. 4c is an enlarged view corresponding to FIG. FIG. 4d is an enlarged view corresponding to FIG. It can be seen that an optical amplifier formed coaxially between the two optical fibers connects the end faces of the optical fiber. Further, since the length of the optical amplifier also changes according to the gap between the optical fibers, it is easy to make it exactly match the design length of the optical amplifier.

上述した光増幅器の製造方法において、母材として用いる光硬化性材料は、光重合開始剤を含むアクリル酸化合物、カチオン重合性のエポキシ化合物やポリイミド化合物、シリコーン化合物などからなるモノマーもしくはオリゴマー、またはモノマーとオリゴマーの混合物であり、その中でもアクリル酸化合物が好ましい。例えば、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、エポキシアクリル酸、エポキシアクリル酸エステル、ウレタンアクリル酸、ウレタンアクリル酸エステルなどが使用でき、具体的な製品として、例えば、PAK−01(東洋合成工業)、DF−803N(日本化薬)などが挙げられる。   In the optical amplifier manufacturing method described above, the photocurable material used as a base material is a monomer or oligomer made of an acrylic acid compound containing a photopolymerization initiator, a cationic polymerizable epoxy compound, a polyimide compound, a silicone compound, or the like, or a monomer Among them, an acrylic acid compound is preferable. For example, acrylic acid, acrylic acid ester, methacrylic acid, methacrylic acid ester, epoxy acrylic acid, epoxy acrylic acid ester, urethane acrylic acid, urethane acrylic acid ester and the like can be used. Specific products such as PAK-01 ( Toyo Gosei) and DF-803N (Nippon Kayaku).

光硬化性材料に添加する光重合開始剤として、例えば、ベンゾイン及びベンゾインアルキルエーテル類、アセトフェノン類、アミノアセトフェノン類、アントラキノン類、チオキサントン類、ケタール類、ベンゾフェノン類又はキサントン類などが使用できる。   Examples of the photopolymerization initiator added to the photocurable material include benzoin and benzoin alkyl ethers, acetophenones, aminoacetophenones, anthraquinones, thioxanthones, ketals, benzophenones, and xanthones.

光硬化性材料に混合する光増幅材料は、低分子有機色素、発光性高分子および希土類イオン化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。   The light amplifying material mixed with the photocurable material is preferably at least one selected from the group consisting of a low molecular weight organic dye, a light emitting polymer and a rare earth ion compound.

低分子有機色素として、例えば、ローダミン6G、ローダミンB、クマリン153、クマリン307などが使用でき、その他に、過塩素酸塩系色素(例えば、NK−2807(林原生物化学研究所))やヨウ化物系色素(例えば、NK−125(林原生物化学研究所))などが使用できる。   For example, rhodamine 6G, rhodamine B, coumarin 153, coumarin 307, and the like can be used as the low molecular organic dye. In addition, perchlorate dyes (for example, NK-2807 (Hayashibara Biochemical Research Institute)) and iodides can be used. System dyes (for example, NK-125 (Hayashibara Biochemical Research Institute)) and the like can be used.

発光性高分子として、ポリフェニレンビニレンまたはその誘導体(例えば、CN−PPV)などが使用できる。   As the light-emitting polymer, polyphenylene vinylene or a derivative thereof (for example, CN-PPV) can be used.

希土類イオン化合物として、有機希土類錯体や希土類金属複合アルコキシドなどの有機母材に可溶なものが使用できる。   As the rare earth ion compound, those soluble in an organic base material such as an organic rare earth complex or a rare earth metal composite alkoxide can be used.

母材材料と光増幅材料の組合せに関して、可溶性の観点から、DF−803NとNK−125の組合せ、PAK−01とローダミン6G、ローダミンB、クマリン153、クマリン307またはCN−PPVの組合せ、メチルメタクリレートとNK−2807の組合せ、メチルメタクリレートと有機希土類錯体または希土類金属複合アルコキシドの組合せ等が好ましい。   Regarding the combination of the base material and the light amplification material, from the viewpoint of solubility, a combination of DF-803N and NK-125, a combination of PAK-01 and rhodamine 6G, rhodamine B, coumarin 153, coumarin 307 or CN-PPV, methyl methacrylate And a combination of NK-2807, methyl methacrylate and an organic rare earth complex or a rare earth metal composite alkoxide.

図5は、光増幅器の発光スペクトルの測定方法の一例を示す構成図である。光増幅器10は、エタノールを用いた溶媒置換により光硬化性モノマー(製品名:DF−803N)と発光色素NK−125を混合した光増幅用組成物を用いて、上述のような自己形成法によって製作した。光増幅器10の導波路長は、0.83mm,0.96mm,1.18mm,1.20mm,1.32mmのものを準備した。   FIG. 5 is a configuration diagram showing an example of a method for measuring the emission spectrum of the optical amplifier. The optical amplifier 10 uses a composition for light amplification in which a photocurable monomer (product name: DF-803N) and a luminescent dye NK-125 are mixed by solvent replacement using ethanol, and the self-forming method as described above. Produced. The optical amplifier 10 was prepared with waveguide lengths of 0.83 mm, 0.96 mm, 1.18 mm, 1.20 mm, and 1.32 mm.

光ファイバ20の端面に形成された光増幅器10をステージ50の上に固定し、光ファイバ20の他端を分光計51に光学接続し、光増幅器10の発光スペクトルをPC(パーソナルコンピュータ)52で解析した。   The optical amplifier 10 formed on the end face of the optical fiber 20 is fixed on the stage 50, the other end of the optical fiber 20 is optically connected to the spectrometer 51, and the emission spectrum of the optical amplifier 10 is measured by a PC (personal computer) 52. Analyzed.

励起光として、波長723nmの色素レーザ60をパルス発振させ、NDフィルタ61、シリンドリカルレンズ62を通して、光増幅器10を側方から照射した。   A dye laser 60 having a wavelength of 723 nm was oscillated as excitation light, and the optical amplifier 10 was irradiated from the side through an ND filter 61 and a cylindrical lens 62.

図6(a)は、光増幅器10の発光スペクトルの一例を示すグラフである。縦軸は、光強度(任意単位)であり、横軸は、波長(nm)である。使用した光増幅器10の導波路長は1.32mmである。   FIG. 6A is a graph showing an example of the emission spectrum of the optical amplifier 10. The vertical axis represents light intensity (arbitrary unit), and the horizontal axis represents wavelength (nm). The waveguide length of the used optical amplifier 10 is 1.32 mm.

励起光の強度を、162,270,324,378,432,486,540(μJ/cm)に変化させたところ、光増幅器10の発光強度が徐々に増加し、特に、486(μJ/cm)から540(μJ/cm)に変化すると、波長770nm付近の発光強度が急激に増加し、増幅された自然放出光(ASE)が発生していることが判る。 When the intensity of the pumping light was changed to 162, 270, 324, 378, 432, 486, 540 (μJ / cm 2 ), the emission intensity of the optical amplifier 10 gradually increased, and in particular, 486 (μJ / cm 2 ) to 540 (μJ / cm 2 ), the emission intensity in the vicinity of the wavelength of 770 nm increases abruptly, and it can be seen that amplified spontaneous emission light (ASE) is generated.

図6(b)は、光増幅器10における発光強度と励起光強度との関係を示すグラフである。縦軸は、規格化した発光強度であり、横軸は、励起光強度(μJ/cm)である。カーブは、光増幅器10の導波路長0.83mm,0.96mm,1.18mm,1.20mm,1.32mmにそれぞれ対応している。 FIG. 6B is a graph showing the relationship between the emission intensity and the excitation light intensity in the optical amplifier 10. The vertical axis represents normalized emission intensity, and the horizontal axis represents excitation light intensity (μJ / cm 2 ). The curves correspond to the waveguide lengths 0.83 mm, 0.96 mm, 1.18 mm, 1.20 mm, and 1.32 mm of the optical amplifier 10, respectively.

このグラフを見ると、短い導波路長の光増幅器10では、発光強度が励起光強度に対して単調に増加しているが、導波路長1.20mm,1.32mmの光増幅器10では、励起光強度が486(μJ/cm)を超えると発光強度が急激に増加して、増幅された自然放出光(ASE)が観測されていることが判る。 As can be seen from the graph, in the optical amplifier 10 having a short waveguide length, the light emission intensity monotonously increases with respect to the excitation light intensity. It can be seen that when the light intensity exceeds 486 (μJ / cm 2 ), the emission intensity rapidly increases and amplified spontaneous emission light (ASE) is observed.

図7は、光増幅器の利得スペクトルの測定方法の一例を示す構成図である。光増幅器10は、図5で用いたものと同じ構成である。光増幅器10は、光ファイバ21と光ファイバ22の間に介在させた。信号光として、LD(半導体レーザ)70から波長770nmのCW光を発生して、レンズ71を介して光ファイバ21の前側端面に入射した。光ファイバ22の後側端面は、分光計51に光学接続し、光増幅器10の利得スペクトルをPC(パーソナルコンピュータ)52で解析した。   FIG. 7 is a configuration diagram illustrating an example of a method for measuring a gain spectrum of an optical amplifier. The optical amplifier 10 has the same configuration as that used in FIG. The optical amplifier 10 is interposed between the optical fiber 21 and the optical fiber 22. As signal light, CW light having a wavelength of 770 nm was generated from an LD (semiconductor laser) 70 and incident on the front end face of the optical fiber 21 via the lens 71. The rear end face of the optical fiber 22 was optically connected to a spectrometer 51, and the gain spectrum of the optical amplifier 10 was analyzed by a PC (personal computer) 52.

励起光として、波長723nmの色素レーザ60をパルス幅1nsでパルス発振させ、シリンドリカルレンズ62を通して、光増幅器10を側方から照射した。   As excitation light, a dye laser 60 having a wavelength of 723 nm was pulse-oscillated with a pulse width of 1 ns, and the optical amplifier 10 was irradiated from the side through a cylindrical lens 62.

図8は、光増幅器10の光増幅作用の一例を示すグラフである。縦軸は、光強度(任意単位)であり、横軸は、波長(nm)である。カーブaは、励起光の照射を停止した状態で、0.1秒間時間積算した信号光の透過スペクトルを示す。カーブbは、0.1秒間の時間積算の間に、1nsの励起光をワンパルス照射した状態で、ASEと信号光の合計からASEを引き算したスペクトルを示す。   FIG. 8 is a graph showing an example of the optical amplification action of the optical amplifier 10. The vertical axis represents light intensity (arbitrary unit), and the horizontal axis represents wavelength (nm). A curve a indicates a transmission spectrum of signal light that is integrated for 0.1 seconds with the excitation light irradiation stopped. A curve b shows a spectrum obtained by subtracting ASE from the total of ASE and signal light in a state where 1 ns of excitation light is irradiated with one pulse during time integration of 0.1 seconds.

カーブaとカーブbを比較すると、波長770nm付近で約1.2倍の利得が得られていることが判る。これは、1nsの間のパルス照射時での利得に換算すると、1.7×10(72.3dB)に相当する。 Comparing curve a and curve b shows that a gain of about 1.2 times is obtained near the wavelength of 770 nm. This corresponds to 1.7 × 10 7 (72.3 dB) in terms of gain at the time of pulse irradiation for 1 ns.

以上の説明では、光増幅器の接続対象として光ファイバを用いた例を示したが、本発明は、基板上に形成された導波路同士を接続するように光増幅器を設けてもよく、光集積回路などへ応用も可能である。   In the above description, an example in which an optical fiber is used as a connection target of an optical amplifier is shown. However, in the present invention, an optical amplifier may be provided so as to connect waveguides formed on a substrate. Application to circuits is also possible.

本発明は、高精度で低い接続損失を持つ光増幅器を比較的簡単な手法で実現できる点で、産業上極めて有用である。   The present invention is extremely useful industrially in that an optical amplifier having high accuracy and low connection loss can be realized by a relatively simple method.

本発明に係る光増幅器の製造方法の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the manufacturing method of the optical amplifier which concerns on this invention. 光ファイバの端部における硬化の状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of hardening in the edge part of an optical fiber. 本発明に係る光増幅器の製造方法の他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of the manufacturing method of the optical amplifier which concerns on this invention. 図2に示した方法で得られた光増幅器の一例を示す側面図である。It is a side view which shows an example of the optical amplifier obtained by the method shown in FIG. 図3に示した方法で得られた光増幅器の一例を示す側面図である。It is a side view which shows an example of the optical amplifier obtained by the method shown in FIG. 図3(c)に対応した拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view corresponding to FIG. 図3(d)に対応した拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view corresponding to FIG. 光増幅器の発光スペクトルの測定方法の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the measuring method of the emission spectrum of an optical amplifier. 図6(a)は、光増幅器の発光スペクトルの一例を示すグラフであり、図6(b)は、発光強度と励起光強度との関係を示すグラフである。FIG. 6A is a graph showing an example of the emission spectrum of the optical amplifier, and FIG. 6B is a graph showing the relationship between the emission intensity and the excitation light intensity. 光増幅器の利得スペクトルの測定方法の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the measuring method of the gain spectrum of an optical amplifier. 光増幅器の利得スペクトルの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the gain spectrum of an optical amplifier.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 光増幅用組成物
10 光増幅器
20,21,22 光ファイバ
20a,21a,22a コア
20b,21b,22b クラッド
30 集光光学系
40 レーザ発振器
50 ステージ
51 分光計
52 PC(パーソナルコンピュータ)
60 色素レーザ
61 NDフィルタ
62 シリンドリカルレンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Composition for optical amplification 10 Optical amplifier 20, 21, 22 Optical fiber 20a, 21a, 22a Core 20b, 21b, 22b Clad 30 Condensing optical system 40 Laser oscillator 50 Stage 51 Spectrometer 52 PC (personal computer)
60 Dye laser 61 ND filter 62 Cylindrical lens

Claims (5)

光増幅材料が混合された光硬化性材料を、光導波路の端面近傍に配置するステップと、
光導波路にレーザ光を伝搬させ、光導波路の端面から出射されるレーザ光の照射により光硬化性材料を硬化させるステップと、とを含むことを特徴とする光増幅器の製造方法。
Arranging a photocurable material mixed with a light amplification material in the vicinity of an end face of the optical waveguide;
And a step of propagating the laser beam to the optical waveguide and curing the photocurable material by irradiation of the laser beam emitted from the end face of the optical waveguide.
第1光導波路の第1端面と第2光導波路の第2端面を対向させるステップと、
光増幅材料が混合された光硬化性材料を、第1端面および第2端面の近傍に配置するステップと、
第1光導波路および第2光導波路の一方または両方にレーザ光を入射し、第1端面および第2端面の一方または両方からレーザ光を出射して、光硬化性材料を硬化させるステップと、とを含むことを特徴とする光増幅器の製造方法。
Opposing the first end face of the first optical waveguide and the second end face of the second optical waveguide;
Disposing a photocurable material mixed with a light amplification material in the vicinity of the first end face and the second end face;
Laser light is incident on one or both of the first optical waveguide and the second optical waveguide, and laser light is emitted from one or both of the first end surface and the second end surface to cure the photocurable material; and An optical amplifier manufacturing method comprising:
光硬化性材料は、光重合開始剤を含むアクリル酸化合物からなるモノマーもしくはオリゴマー、またはモノマーとオリゴマーの混合物であることを特徴とする請求項1または2記載の光増幅器の製造方法。   3. The method of manufacturing an optical amplifier according to claim 1, wherein the photocurable material is a monomer or an oligomer made of an acrylic acid compound containing a photopolymerization initiator, or a mixture of a monomer and an oligomer. 光増幅材料は、低分子有機色素、発光性高分子および希土類イオン化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1または2記載の光増幅器の製造方法。   3. The method of manufacturing an optical amplifier according to claim 1, wherein the light amplification material is at least one selected from the group consisting of a low molecular organic dye, a light emitting polymer, and a rare earth ion compound. 光導波路は、光ファイバであることを特徴とする請求項1または2記載の光増幅器の製造方法。   3. The method of manufacturing an optical amplifier according to claim 1, wherein the optical waveguide is an optical fiber.
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