JP2010211192A - テーパ光ファイバ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ファイバの一部の直径が、長手方向に沿って変化するテーパ部を有するテーパ光ファイバにおいて、前記テーパ部が、光の干渉効果を誘起するように、光の伝搬方向に沿って周期的に屈折率が変調されている、テーパ光ファイバを提供する。好ましくは、前記テーパ部の形状は、光の干渉効果を誘起する周期的な構造を有する。
【選択図】図2
Description
[1]ファイバの一部の直径が、長手方向に沿って変化するテーパ部を有する光ファイバにおいて、前記テーパ部が、光の干渉効果を誘起するように、光の伝搬方向に沿って周期的に屈折率が変調されている、テーパ光ファイバ。
[2]前記テーパ部の形状が、光の干渉効果を誘起する周期的な構造を有する、[1]に記載のテーパ光ファイバ。
[3]前記テーパ部の片側または両側に、テーパ部に連続するコアとクラッドを含む光ファイバを有する、[1]または[2]に記載のテーパ光ファイバ。
[4]前記テーパ部の直径が、5μm未満である、[1]〜[3]のいずれかに記載のテーパ光ファイバ。
[5]前記テーパ部の直径が、前記光ファイバを伝搬する光の波長と同程度かそれ以下である、[1]〜[4]のいずれかに記載のテーパ光ファイバ。
[6]前記テーパ光ファイバの材質はガラスである、[1]〜[5]のいずれかに記載のテーパ光ファイバ。
[7]前記周期的な構造が、ファイバの延伸方向に沿って、一定間隔毎にテーパ部の周囲に設けられた畝状の凹凸である、[2]に記載のテーパ光ファイバ。
[8]前記周期的な構造が、特定範囲の波長を反射する反射鏡として作用する、[2]に記載のテーパ光ファイバ。
[9]前記周期的な構造が、特定範囲の波長を透過し、かつ他の特定範囲の波長の光を反射する周波数フィルターとして作用する、[2]に記載のテーパ光ファイバ。
[10]前記周期的な構造中に欠陥部を有し、前記欠陥部において、特定範囲の波長の光の密度を高めることができる、[2]に記載のテーパ光ファイバ。
[11][10]に記載のテーパ光ファイバと、前記欠陥部の近傍に設けられたレーザ媒質とを有する、レーザ発振器。
[12][2]に記載のテーパ光ファイバを製造する方法であって:コアおよびクラッドを有する光ファイバを用意するステップと;前記光ファイバの一部を加熱溶融して、かつ引き延ばしてテーパ部を形成するステップと;前記テーパ部の形状を加工して、周期構造を形成するステップと、を含む製造方法。
本発明のテーパ光ファイバは、テーパ部Aを有し、さらに光入射部Bまたは光出射部B’を有する(図1参照)。光入射部Bまたは光出射部B’は、両方あってもよいし、一方だけであってもよい。テーパ部Aは、光入射部Bおよび光出射部B’よりも、その直径が小さいことを特徴する。本発明のテーパ光ファイバの材質は特に制限されないが、一般的には無機物であり、例えばガラスである。
本発明のテーパ光ファイバは、特に限定されないが、まず、コアとクラッドを有する光ファイバを用意し;その一部を加熱溶融して、かつ引き延ばしてテーパ部を形成し;形成されたテーパ部の形状を、ナノ加工することにより製造されうる。
1)集束イオンビーム(FIB)法によって、テーパ部をナノスパッタリングすることによって、所望の形状に加工したり、
2)光リソグラフィ法によって、テーパ部を加工してもよい。つまり、テーパ部にレジスト膜を形成し;レジスト膜を光照射によりパターニングして;パターンにしたがってテーパ部をエッチングすればよい。
まず、テーパ部の直径dを1.0μm、周期のインターバルΛを600nm、周期構造の繰り返し数Nを1000に固定して;凹凸Pの高さhを、0nm(図4A)、50nm(図4B)、60nm(図4C)または100nm(図4D)に設定した。図4B〜図4Dの上のグラフは、伝搬光の波長(横軸)と、伝搬光の透過率または反射率(透過率と反射率の和を1とする)を示し;下のグラフは、上のグラフの透過率と反射率を対数化して示している。
次に、テーパ部の直径dを1.0μm、凹凸Pの高さhを50nm、周期のインターバルΛを600nmに固定し;周期構造の繰り返し数Nを、300(図5A)、500(図5B)または1000(図5C)に設定した。図5A〜Cの上のグラフは、伝搬光の波長(横軸)と、伝搬光の透過率または反射率(透過率と反射率の和を1とする)を示し;下のグラフは、上のグラフの透過率と反射率を対数化して示している。
次に、凹凸Pの高さhを50nm、周期のインターバルΛを600nm、周期構造の繰り返し数Nを1000に固定し;テーパ部の直径dを、1.0μm、2.0μmまたは5.0μmに設定した。
図13Aに示すようなテーパ部をシミュレーションターゲットとして、実施例1〜3と同様にして、シミュレーションした。図13Aに示されるターゲットは、直径dを1.0μm、周期のインターバルΛを600nm、周期構造の繰り返し数Nを400、凹凸Pの高さhを50nmとしたテーパを2つ、接続部G900nmを介して接続しているテーパ部である。つまり、接続部Gに欠陥が導入されており、Λの半周期分の300nm(=G−Λ)のギャップ幅が設けられている。
次に、図13Aに示すようなテーパ部において、凹凸Pの高さhを50nm、周期のインターバルΛを600nm、各テーパにおける周期構造の繰り返し数Nを400、接続部Gを900nm(ギャップ幅300nm)に固定し;テーパ部の直径dを、1.0μmまたは2.0μmに設定した。
B 光入射部
B’ 光出射部
C コア
D クラッド
1 エバネッセント波
d テーパ部の直径
Λ 周期のインターバル
P 凹凸
h 凹凸Pの高さ
X 欠陥部
G 接続部
Claims (12)
- ファイバの一部の直径が、長手方向に沿って変化するテーパ部を有するテーパ光ファイバにおいて、
前記テーパ部が、光の干渉効果を誘起するように、光の伝搬方向に沿って周期的に屈折率が変調されている、テーパ光ファイバ。 - 前記テーパ部の形状が、光の干渉効果を誘起する周期的な構造を有する、請求項1に記載のテーパ光ファイバ。
- 前記テーパ部の片側または両側に、テーパ部に連続するコアとクラッドを含む光ファイバを有する、請求項1に記載のテーパ光ファイバ。
- 前記テーパ部の直径が、5μm未満である、請求項1に記載のテーパ光ファイバ。
- 前記テーパ部の直径が、前記光ファイバを伝搬する光の波長と同程度かそれ以下である、請求項1に記載のテーパ光ファイバ。
- 前記テーパ光ファイバの材質はガラスである、請求項1に記載のテーパ光ファイバ。
- 前記周期的な構造が、ファイバの延伸方向に沿って、一定間隔毎にテーパ部の周囲に設けられた畝状の凹凸である、請求項2に記載のテーパ光ファイバ。
- 前記周期的な構造が、特定範囲の波長を反射する反射鏡として作用する、請求項2に記載のテーパ光ファイバ。
- 前記周期的な構造が、特定範囲の波長を透過し、かつ他の特定範囲の波長の光を反射する周波数フィルターとして作用する、請求項2に記載のテーパ光ファイバ。
- 前記周期的な構造中に欠陥部を有し、
前記欠陥部において、特定範囲の波長の光の密度を高めることができる、請求項2に記載のテーパ光ファイバ。 - 請求項10に記載のテーパ光ファイバと、前記欠陥部の近傍に設けられたレーザ媒質とを有する、レーザ発振器。
- 請求項2に記載のテーパ光ファイバを製造する方法であって、
コアおよびクラッドを有する光ファイバを用意するステップと、
前記光ファイバの一部を加熱溶融して、かつ引き延ばしてテーパ部を形成するステップと、
前記テーパ部の形状を加工して、周期構造を形成するステップと、を含む製造方法。
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