JP2011002793A - Optical waveguide, method for fabricating the optical waveguide, and nonlinear optical device - Google Patents

Optical waveguide, method for fabricating the optical waveguide, and nonlinear optical device Download PDF

Info

Publication number
JP2011002793A
JP2011002793A JP2009148096A JP2009148096A JP2011002793A JP 2011002793 A JP2011002793 A JP 2011002793A JP 2009148096 A JP2009148096 A JP 2009148096A JP 2009148096 A JP2009148096 A JP 2009148096A JP 2011002793 A JP2011002793 A JP 2011002793A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical waveguide
optical
light
core
nonlinear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009148096A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirohisa Kanbara
浩久 神原
Junya Kobayashi
潤也 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP2009148096A priority Critical patent/JP2011002793A/en
Publication of JP2011002793A publication Critical patent/JP2011002793A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce nonuniformity of a solid medium resulting from a lengthened size, in a method for fabricating an optical waveguide which has a core constructed with the solid medium.SOLUTION: A claddingd material 402 is applied to an original plate 401 (Fig.4(a)). A first cladding sheet 403 is applied thereto with a lamination method (Fig.4(b)). After lamination, the excessive solvent etc. are removed with heating and the first cladding sheet 403 is peeled off from the original plate 401, and a soft stamper 404 which has a recessed section 404A is obtained (Fig.4(c)). A second cladding sheet 405 is stuck to the soft stamper 404A with a lamination method (Fig.4(d)), and a cladding section 406A, having a hollow section 406B is obtained (Fig.4(e)). Finally, an UV resin is sealed in the hollow section 406B by using a capillary phenomenon; and when it is successively subjected to ultraviolet irradiation, the core 406B' is solidified; and the optical waveguide 400 having the cladding section 406A and the core 406B' is obtained (Fig.4(f)).

Description

本発明は、光導波路、光導波路の作製方法、及び非線形光学装置に関する。特に、光データ処理、情報処理、光通信システム等に用いられる光スイッチ、光メモリ、光信号演算処理装置等として有用な非線形光学装置に関する。   The present invention relates to an optical waveguide, a method for manufacturing the optical waveguide, and a nonlinear optical device. In particular, the present invention relates to a non-linear optical device useful as an optical switch, an optical memory, an optical signal arithmetic processing device or the like used for optical data processing, information processing, an optical communication system, and the like.

非線形光学効果を利用した光スイッチ等の非線形光学装置として、例えば、光カーシャッタ型光スイッチ、マッハ・チェンダー型光スイッチ、方向性結合器型光スイッチ等が種々知られている。   As a nonlinear optical device such as an optical switch using a nonlinear optical effect, for example, various optical Kerr shutter type optical switches, Mach-Cender type optical switches, directional coupler type optical switches, and the like are known.

光カーシャッタ型光スイッチは、図1に模式的に示すように、偏光軸を互いに直交させたクロスニコル配置で偏光子及び検光子を配置し、非線形光学媒質(カー媒質)を偏光子と検光子との間に介在させている。入力光(プローブ光)は、ゲート光のパルスでゲーティングされ、ゲートパルスの時間波形に対応した出力光となる。この構成では、ゲート光が入射している間だけ、偏光子を通過したプローブ光の直線偏波がカー媒質内に生じた屈折率変化によって楕円偏波に変わる。そのため、プローブ光の一部が直交した検光子を通過でき、ゲート光のパルスによってプローブ光が光スイッチされる。   As schematically shown in FIG. 1, the optical Kerr shutter type optical switch has a polarizer and an analyzer arranged in a crossed Nicol arrangement in which polarization axes are orthogonal to each other, and a nonlinear optical medium (Kerr medium) is detected as a polarizer. It is interposed between photons. Input light (probe light) is gated by a pulse of gate light, and becomes output light corresponding to the time waveform of the gate pulse. In this configuration, only while the gate light is incident, the linearly polarized light of the probe light that has passed through the polarizer is changed to elliptically polarized light by the change in the refractive index generated in the Kerr medium. Therefore, a part of the probe light can pass through the orthogonal analyzer, and the probe light is optically switched by the pulse of the gate light.

検光子を通過するプローブ光の透過率は、ゲート光Pgとプローブ光Piの直線偏波のなす角がπ/4のとき最大となる。このときのプローブ光Piの透過率Tは式(1)で与えられる。   The transmittance of the probe light passing through the analyzer becomes maximum when the angle formed by the linearly polarized light of the gate light Pg and the probe light Pi is π / 4. The transmittance T of the probe light Pi at this time is given by Expression (1).

Figure 2011002793
Figure 2011002793

但し、n2Bはカー定数と呼ばれている非線形屈折率、Lはカー媒質の長さ、Ig(=4Pg/πD2)は、ゲート光Pgのパワ密度、Dはビームのスポットサイズである。導波路媒質ではDをコア径と見做すことができる。 However, n 2B is the nonlinear refractive index called Kerr constant, L is the length of the Kerr medium, Ig (= 4 Pg / πD 2 ) is the power density of the gate light Pg, and D is the beam spot size. In the waveguide medium, D can be regarded as the core diameter.

従来の代表例の石英ファイバに代わって、高効率なガラスや有機材料を用いる光カーシャッタ型光スイッチが報告されており、例えば、4−(N,N−ジエチルアミノ)−β−ニトロスチレン(以下「DEANST」という。)をカー媒質に用いた光カーシャッタ実験において、ピコ秒という比較的高速な応答に加えて、比較的高効率な光スイッチング動作が実現されている(特許文献1参照)。   An optical Kerr shutter type optical switch using high-efficiency glass or organic material in place of the conventional representative example of the silica fiber has been reported. For example, 4- (N, N-diethylamino) -β-nitrostyrene (hereinafter referred to as “4- (N, N-diethylamino) -β-nitrostyrene”). In an optical car shutter experiment using “DEANST” as a car medium, in addition to a relatively high-speed response of picoseconds, a relatively high-efficiency optical switching operation is realized (see Patent Document 1).

しかしながら、特許文献1で主に示されているカー媒質は、その形態が溶液であるために、取り扱いが難しいという問題がある。また溶液材料では、光カー効果を起こす要因として、超高速な非線形分極効果に若干速度の劣る分子配向効果が加わるため、完全なフェムト秒クラスでの高速な応答の実現には分子設計等が必要になるという問題もある。そこで、カー媒質として分子長の非常に長い有機分子を溶解させた溶液を用いることにより分子配向効果を抑制させる必要があり、材料の選択の幅が狭くなっていた(特許文献2参照)。   However, the Kerr medium mainly shown in Patent Document 1 has a problem that it is difficult to handle because its form is a solution. In addition, in solution materials, the molecular Kerr effect, which is slightly inferior to the ultra-high-speed nonlinear polarization effect, is added as a factor causing the optical Kerr effect, so molecular design is required to achieve a high-speed response in the complete femtosecond class. There is also the problem of becoming. Therefore, it is necessary to suppress the molecular orientation effect by using a solution in which organic molecules having a very long molecular length are dissolved as a Kerr medium, and the selection range of materials has been narrowed (see Patent Document 2).

分子配向効果を押さえる有効な手段の一つは固体材料の適用である。しかしながら、固体材料自体の効率が十分でないので、たとえば小型レーザで駆動させるためには長尺化せざるを得ないが、従来、長尺化した固体光学媒質を作製することは困難であり、高々10センチオーダに止まっていた。   One effective means of suppressing molecular orientation effects is the application of solid materials. However, since the efficiency of the solid material itself is not sufficient, for example, it is unavoidable to make it long in order to be driven by a small laser, but conventionally, it has been difficult to produce a long solid optical medium. It stopped at the order of 10 centimeters.

図2は、マッハ・チェンダー型光スイッチの従来の代表例を示す図である。これは、ニオブ酸リチウムの電気光学効果を利用したものであり、コアはニオブ酸リチウム基板にチタンを熱拡散して作製される。ニオブ酸リチウムは、電気光学効果を有する光学結晶であって、電界をかけることによりその屈折率を変化させることができる。このため、図2に示すような構成をとると、コア中を伝搬する光の伝搬係数が電界による屈折率変化に伴い変化し、分岐された2つの光を合波する際に位相差が生ずる。位相差に応じて出力される光強度が干渉により変化するため、電極に加える電位を変化させることによりスイッチとして働くこととなる。   FIG. 2 is a diagram showing a conventional representative example of a Mach-Cender type optical switch. This utilizes the electro-optic effect of lithium niobate, and the core is produced by thermally diffusing titanium on a lithium niobate substrate. Lithium niobate is an optical crystal having an electro-optic effect, and its refractive index can be changed by applying an electric field. For this reason, when the configuration shown in FIG. 2 is adopted, the propagation coefficient of light propagating in the core changes as the refractive index changes due to the electric field, and a phase difference occurs when the two branched lights are combined. . Since the intensity of the light output according to the phase difference changes due to interference, it acts as a switch by changing the potential applied to the electrode.

しかしながら、このような電気光学効果を用いるスイッチは電気回路的な浮遊容量などによる制限のため、高速スイッチとして用いるには不向きであるという欠点がある。したがって、こうした制限のないマッハ・チェンダー型光スイッチが望まれているが、図1に示した光カーシャッタ型光スイッチと同様に、高効率な材料がないことが問題となっている。   However, a switch using such an electro-optic effect has a drawback that it is not suitable for use as a high-speed switch due to limitations due to electric circuit-like stray capacitance. Therefore, there is a demand for a Mach-Cender optical switch that does not have such restrictions. However, as with the optical Kerr shutter optical switch shown in FIG. 1, there is a problem that there is no highly efficient material.

そこで、非線形光学効果が大きく動作に必要な光強度が小さい光学媒質が熱望され、活発な研究開発が進められた結果、半導体の微粒子を添加したガラスを素材とした光ファイバや、高効率な有機結晶を封入した光ファイバなどが開発されたものの、これらにおいても、光の透過率、光導波構造などの点に数々の問題がある。半導体の微粒子を添加したガラスを素材とした光ファイバの場合、非線形光学効果は、SiO2に比べて104〜105倍大きいのであるが、動作波長での光の吸収率が大きいために素子長は極めて短くせざるを得ず、結局のところ、大きな非線形光学効果を得るのが難しい。有機結晶を封入した光ファイバの場合には、単位長当たりの非線形光学効果が石英ガラスに比べて102以上大きく、また、動作波長での光の吸収率も小さいという利点を有するが、有機結晶の不均一性などに起因して光透過率や入射光の直線偏波保持に劣る。また、光ファイバのコア部とクラッド部との屈折率差の微細な調整を全範囲にわたり一様に行なうことが困難であり、このため、適正な光導波構造を形成して光強度を高めるのが難しい。 Therefore, an optical medium with a large nonlinear optical effect and a low light intensity required for operation was eagerly awaited, and as a result of active research and development, an optical fiber made of glass containing semiconductor fine particles and a highly efficient organic material were developed. Although optical fibers encapsulating crystals have been developed, these also have a number of problems with respect to light transmittance and optical waveguide structure. In the case of an optical fiber made of glass added with semiconductor fine particles, the nonlinear optical effect is 10 4 to 10 5 times larger than that of SiO 2 , but the optical absorptance at the operating wavelength is large. The length must be extremely short, and after all, it is difficult to obtain a large nonlinear optical effect. In the case of an optical fiber encapsulating an organic crystal, the nonlinear optical effect per unit length is 10 2 or more larger than that of quartz glass, and the light absorption rate at the operating wavelength is small. Due to the non-uniformity of the light, it is inferior to the light transmittance and the linear polarization maintenance of the incident light. In addition, it is difficult to finely adjust the refractive index difference between the core portion and the clad portion of the optical fiber uniformly over the entire range. For this reason, an appropriate optical waveguide structure is formed to increase the light intensity. Is difficult.

図3は、方向性結合器型光スイッチの従来例を示す図である。この光スイッチは、2本の光導波路を十分に近付けたとき一方の光導波路(非線形光導波路)に入射された光波モードが他方の光導波路(通常の媒質からなる光導波路)に結合し、両モード間で伝送光エネルギーの移動が起こり、結果として出射端からの光エネルギーがオン・オフされる現象を利用している。入力光P0のパワが小さな領域では、出力P1のパワは、出力P2のパワに比べて圧倒的に大きいが、入力光P0のパワを次第に大きくしていくと、両モード間で伝送光エネルギーの移動が起こり、その結果、出力P1のパワが減少し、代わって、出力P2のパワが次第に増大していくというスイッチング動作が起こる。   FIG. 3 is a diagram showing a conventional example of a directional coupler type optical switch. In this optical switch, when two optical waveguides are sufficiently close to each other, a light wave mode incident on one optical waveguide (nonlinear optical waveguide) is coupled to the other optical waveguide (an optical waveguide made of a normal medium). A phenomenon is used in which the transmission light energy moves between the modes, and as a result, the light energy from the emission end is turned on and off. In the region where the power of the input light P0 is small, the power of the output P1 is overwhelmingly larger than the power of the output P2, but as the power of the input light P0 is gradually increased, the transmission light energy between the two modes is reduced. As a result, a switching operation occurs in which the power of the output P1 decreases and, instead, the power of the output P2 gradually increases.

しかしながら、方向性結合器型光スイッチにおいても上述の光カーシャッタ型光スイッチ及びマッハ・チェンダー型光スイッチと同様の問題を抱えており、材料の効率が低いことから実用的でない。また、長尺化すれば材料自体の効率の低さの問題は軽減できるものの、長尺化や媒質の均一性に限界があった。   However, the directional coupler type optical switch has the same problems as the optical Kerr shutter type optical switch and the Mach-Cender type optical switch described above, and is not practical because the material efficiency is low. In addition, although the problem of inefficiency of the material itself can be reduced if the length is increased, there is a limit to the lengthening and the uniformity of the medium.

特開平05−005909号公報JP 05-005909 A 特開平07−234424号公報Japanese Patent Laid-Open No. 07-234424 特開2008−058531号公報JP 2008-058531 A

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その第1の目的は、固体媒質で構成されたコア部を有する光導波路において、長尺化した際の固体媒質の不均一性を低減することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and a first object of the present invention is to provide a non-uniform solid medium when the optical waveguide having a core portion made of a solid medium is elongated. It is to reduce the property.

また、本発明の第2の目的は、固体媒質で構成されたコア部を有する光導波路の作製方法において、長尺化した際の固体媒質の不均一性を低減することにある。   A second object of the present invention is to reduce the non-uniformity of the solid medium when the length is increased in the method of manufacturing an optical waveguide having a core portion made of a solid medium.

また、本発明の第3の目的は、長尺化した際の固体媒質の不均一性を低減した光導波路を備える非線形光学装置を提供することにある。   A third object of the present invention is to provide a nonlinear optical device including an optical waveguide in which non-uniformity of a solid medium is reduced when the length is increased.

このような目的を達成するために、本発明の第1の態様は、樹脂性のクラッド部と、固体媒質で構成されたコア部とを有する光導波路であって、前記固体媒質は紫外線硬化性樹脂であることを特徴とする。   In order to achieve such an object, a first aspect of the present invention is an optical waveguide having a resinous cladding portion and a core portion made of a solid medium, and the solid medium is ultraviolet curable. It is a resin.

また、本発明の第2の態様は、第1の態様において、前記紫外線硬化性樹脂に、非線形光学効果を呈する有機材料が混入していることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the ultraviolet curable resin is mixed with an organic material exhibiting a nonlinear optical effect.

また、本発明の第3の態様は、樹脂性のクラッド部と、固体媒質で構成された第1及び第2のコア部とを有する光導波路であって、前記固体媒質は紫外線硬化性樹脂であり、前記第1のコア部の固体媒質のみに非線形光学効果を呈する有機材料が混入していることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an optical waveguide having a resinous cladding part and first and second core parts made of a solid medium, wherein the solid medium is an ultraviolet curable resin. And an organic material exhibiting a nonlinear optical effect is mixed only in the solid medium of the first core portion.

また、本発明の第4の態様は、樹脂性のクラッド部と、固体媒質で構成されたコア部とを有する光導波路の作製方法であって、中空部を有する樹脂性のクラッド部を設けるステップと、前記中空部に、紫外線硬化性樹脂を毛管現象により導入するステップと、前記中空部に導入された紫外線硬化性樹脂を紫外線照射により固化してコア部を形成するステップとを含むことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for producing an optical waveguide having a resinous clad part and a core part made of a solid medium, the step of providing a resinous clad part having a hollow part. And introducing a UV curable resin into the hollow part by capillary action, and solidifying the UV curable resin introduced into the hollow part by ultraviolet irradiation to form a core part. And

また、本発明の第5の態様は、第4の態様において、前記紫外線硬化性樹脂に、非線形光学効果を呈する有機材料を混入することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, an organic material exhibiting a nonlinear optical effect is mixed into the ultraviolet curable resin.

また、本発明の第6の態様は、第4又は5の態様において、前記中空部を有する前記樹脂性のクラッド部を設けるステップは、原板の上に樹脂を塗布するステップと、前記樹脂の上に第1の樹脂シートをラミネート法により塗布して、凹部を有するソフトスタンパを作製するステップと、前記ソフトスタンパの前記凹部が形成された面に第2の樹脂シートを張り合わせて、前記中空部を有する前記クラッド部を設けるステップとを含むことを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the fourth or fifth aspect, the step of providing the resinous clad portion having the hollow portion includes a step of applying a resin on an original plate, The first resin sheet is applied to the surface by a laminating method to produce a soft stamper having a recess, and the second resin sheet is bonded to the surface of the soft stamper where the recess is formed, so that the hollow portion is formed. Providing the clad part.

また、本発明の第7の態様は、偏光子を介した入射光と共にゲート光が光導波路に入射され、前記光導波路を通過した前記入射光が、検光子を介して出射光として取り出される非線形光学装置において、前記光導波路は、第2の態様の光導波路であることを特徴とする。   In addition, according to the seventh aspect of the present invention, the gate light is incident on the optical waveguide together with the incident light that has passed through the polarizer, and the incident light that has passed through the optical waveguide is extracted as outgoing light through the analyzer. In the optical device, the optical waveguide is the optical waveguide according to the second aspect.

また、本発明の第8の態様は、入射したレーザ光を分波し、非線形材料を含む第1のコア部に分波された一方の光波を通過させて位相シフトを与え、非線形材料を含まない第2のコア部に分波された位相シフトを与えていない他方の光波と合波させて、入力光に変調が加わった出力光を得る非線形光学装置において、前記第1のコア部及び第2のコア部は、第3の態様の光導波路が有する第1及び第2のコア部であることを特徴とする。   The eighth aspect of the present invention includes a nonlinear material that demultiplexes incident laser light and passes one of the demultiplexed light waves to the first core portion including the nonlinear material to give a phase shift. In the nonlinear optical device that obtains output light in which the input light is modulated by combining with the other light wave that has not been subjected to the phase shift that has been demultiplexed to the second core part that is not present, The second core portion is the first and second core portions of the optical waveguide of the third aspect.

また、本発明の第9の態様は、近接した第1及び第2のコア部のうちの前記第1のコア部のみが非線形材料を含み、一方のコア部に入射された光波モードが他方のコア部に入射された光波モードと結合し、両モード間で起きる伝送光エネルギーの移動により出射端からの光エネルギーをオン・オフする非線形光学装置において、前記第1のコア部及び第2のコア部は、第3の態様の光導波路が有する第1及び第2のコア部であることを特徴とする。   Further, according to the ninth aspect of the present invention, only the first core part of the first and second core parts adjacent to each other includes a nonlinear material, and the light wave mode incident on one core part is the other. In the nonlinear optical device that couples with the light wave mode incident on the core part and turns on / off the light energy from the output end by the movement of the transmitted light energy occurring between the two modes, the first core part and the second core The parts are first and second core parts of the optical waveguide of the third aspect.

本発明の光導波路によれば、光導波路のコア部を紫外線硬化性樹脂で構成したので、長尺化した際の固体媒質の不均一性を低減することができる。また、本発明の光導波路の作製方法によれば、クラッド部の中空部に紫外線硬化性樹脂を毛管現象により導入することにより、長尺化した際の固体媒質の不均一性を低減することができる。また、本発明の非線形光学装置によれば、コア部の固体媒質が紫外線硬化性樹脂であり、少なくとも一部のコア部に非線形材料が混入した光導波路を用いることにより、長尺化した際の固体媒質の不均一性を低減した光導波路を備える非線形光学装置を提供することができる。   According to the optical waveguide of the present invention, since the core portion of the optical waveguide is made of the ultraviolet curable resin, the non-uniformity of the solid medium when the length is increased can be reduced. In addition, according to the method for producing an optical waveguide of the present invention, by introducing an ultraviolet curable resin into the hollow portion of the cladding portion by capillary action, the non-uniformity of the solid medium when lengthened can be reduced. it can. Further, according to the nonlinear optical device of the present invention, the solid medium of the core part is an ultraviolet curable resin, and at least part of the core part is used by using an optical waveguide mixed with a nonlinear material. A nonlinear optical device including an optical waveguide with reduced non-uniformity of a solid medium can be provided.

光カーシャッタ型光スイッチの従来例を示す図である。It is a figure which shows the prior art example of an optical Kerr shutter type | mold optical switch. マッハ・チェンダー型光スイッチの従来例を示す図である。It is a figure which shows the prior art example of a Mach-Cender type | mold optical switch. 方向性結合器型光スイッチの従来例を示す図である。It is a figure which shows the prior art example of a directional coupler type | mold optical switch. (a)〜(f)は、本発明の実施形態にかかる光導波路の作製方法を示す図である。(A)-(f) is a figure which shows the preparation methods of the optical waveguide concerning embodiment of this invention. 図4を参照して説明した作製方法により作製した直線状の光導波路を示す図である。It is a figure which shows the linear optical waveguide produced with the production method demonstrated with reference to FIG. 実施例1−1による光カーシャッタ型光スイッチを示す図である。It is a figure which shows the optical Kerr shutter type | mold optical switch by Example 1-1. 実施例1−1による光カーシャッタ型光スイッチのプローブ光通過率とゲート光パワとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the probe light transmission rate of the optical Kerr shutter type | mold optical switch by Example 1-1, and gate optical power. 実施例1−2に係る光導波路を示す図である。It is a figure which shows the optical waveguide which concerns on Example 1-2. 実施例2−1によるマッハ・チェンダー型光スイッチ用の2層光導波路を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the two-layer optical waveguide for Mach-Cender type | mold optical switches by Example 2-1. (a)は実施例2−1に係る2層光導波路の導波路1の下面図であり、(b)は実施例2−1の2層光導波路の側面図である。(A) is a bottom view of the waveguide 1 of the two-layer optical waveguide according to Example 2-1, and (b) is a side view of the two-layer optical waveguide of Example 2-1. (a)は実施例2−1に係る2層光導波路の導波路2の上面図であり、(b)は実施例2−1の2層光導波路の側面図である。(A) is a top view of the waveguide 2 of the two-layer optical waveguide which concerns on Example 2-1, (b) is a side view of the two-layer optical waveguide of Example 2-1. 実施例2−1に係る2層光導波路におけるビームの伝搬の様子を3次元的に示す図である。It is a figure which shows the mode of the propagation of the beam in the two-layer optical waveguide which concerns on Example 2-1 in three dimensions. 実施例2−1によるマッハ・チェンダー型光スイッチの光スイッチング実験の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the optical switching experiment of the Mach-Cender type | mold optical switch by Example 2-1. (a)は実施例2−2に係る2層光導波路の導波路1の下面図であり、(b)は実施例2−2の2層光導波路の側面図である。(A) is the bottom view of the waveguide 1 of the two-layer optical waveguide which concerns on Example 2-2, (b) is a side view of the two-layer optical waveguide of Example 2-2. (a)は実施例2−2に係る2層光導波路の導波路2の上面図であり、(b)は実施例2−2の2層光導波路の側面図である。(A) is a top view of the waveguide 2 of the two-layer optical waveguide which concerns on Example 2-2, (b) is a side view of the two-layer optical waveguide of Example 2-2. (a)は実施例3−1に係る2層光導波路の導波路1の下面図であり、(b)は実施例3−1の2層光導波路の側面図である。(A) is a bottom view of the waveguide 1 of the two-layer optical waveguide according to Example 3-1, and (b) is a side view of the two-layer optical waveguide of Example 3-1. (a)は実施例3−1に係る2層光導波路の導波路2の上面図であり、(b)は実施例3−1の2層光導波路の側面図である。(A) is a top view of the waveguide 2 of the two-layer optical waveguide which concerns on Example 3-1, (b) is a side view of the two-layer optical waveguide of Example 3-1. 実施例3−1に係る2層光導波路におけるビームの伝搬の様子を3次元的に示す図である。It is a figure which shows the mode of the propagation of the beam in the two-layer optical waveguide which concerns on Example 3-1 in three dimensions. 実施例3−1による方向性結合器型光スイッチの出力光パワと入力光パワとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the output optical power of the directional coupler type | mold optical switch by Example 3-1, and input optical power. (a)は実施例3−2に係る2層光導波路の導波路1の下面図であり、(b)は実施例3−2の2層光導波路の側面図である。(A) is a bottom view of the waveguide 1 of the two-layer optical waveguide according to Example 3-2, and (b) is a side view of the two-layer optical waveguide of Example 3-2. (a)は実施例3−2に係る2層光導波路の導波路2の上面図であり、(b)は実施例3−2の2層光導波路の側面図である。(A) is a top view of the waveguide 2 of the two-layer optical waveguide which concerns on Example 3-2, (b) is a side view of the two-layer optical waveguide of Example 3-2.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図4(a)〜(f)は、本発明の実施形態にかかる光導波路の作製方法を示しており、図4(f)が最終的な光導波路の構造である。光導波路400は、樹脂性のクラッド部406Aの中に、紫外線硬化性樹脂(以下「UV樹脂」ともいう。)で構成されたコア部406B’が埋め込まれている構造である。コア部406B’を構成するUV樹脂には、非線形光学効果を持たせるために非線形光学効果を呈する有機材料(以下「非線形材料」ともいう。)を混入させてもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
4A to 4F show a method of manufacturing an optical waveguide according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4F shows the final optical waveguide structure. The optical waveguide 400 has a structure in which a core portion 406B ′ made of an ultraviolet curable resin (hereinafter also referred to as “UV resin”) is embedded in a resinous cladding portion 406A. The UV resin constituting the core portion 406B ′ may be mixed with an organic material that exhibits a nonlinear optical effect (hereinafter also referred to as “nonlinear material”) in order to have a nonlinear optical effect.

本発明の実施形態にかかる作製方法は以下の通りである。まず、原版401の上にクラッド材402を塗布する(図4(a))。その上に、ラミネート法により第1のクラッドシート403(「第1の樹脂シート」に対応)を塗布する(図4(b))。ラミネート法とは一般に、ローラーによって加圧することによって、導波路を張り合わせる導波路の作製方法をいう。第1のクラッドシート403は、例えば、PETフィルム(ポリエチレンテレフタレート樹脂からなる高分子フィルム)403A上に原版401に塗布したのと同じクラッド材403Bを、ブレードコート法等により予め塗布したものからなる。クラッドシート403は、透明なシートであればよく、PETに限定されない。ラミネート後、加熱して余分な溶媒等を除去し、原版401から第1のクラッドシート403を剥離させると、光導波路のコア部に相当する部分が凹部404Aとなったソフトスタンパ404が作製される(図4(c))。本明細書において「ソフトスタンパ」とは、シリコン原版等を始めとするハード(文字通り硬い)スタンパではなく、柔らかい、つまりソフトであることを特徴とするスタンパをいう。ソフトスタンパ法は、導波路パターン転写時に押圧分布の影響を受けにくく導波路の大面積化が容易である。また、ソフトスタンパ法は工程が簡易であるという特長を有する。ソフトスタンパ法の詳細は、特許文献3に開示されている。   The manufacturing method according to the embodiment of the present invention is as follows. First, the clad material 402 is applied on the original plate 401 (FIG. 4A). A first clad sheet 403 (corresponding to “first resin sheet”) is applied thereon by a laminating method (FIG. 4B). The laminating method generally refers to a method for producing a waveguide in which waveguides are bonded together by applying pressure with a roller. The first clad sheet 403 is formed, for example, by previously applying the same clad material 403B as applied to the original plate 401 on a PET film (polymer film made of polyethylene terephthalate resin) 403A by a blade coating method or the like. The clad sheet 403 may be a transparent sheet and is not limited to PET. After the lamination, heating is performed to remove excess solvent and the first clad sheet 403 is peeled off from the original 401, so that a soft stamper 404 having a concave portion 404A corresponding to the core portion of the optical waveguide is produced. (FIG. 4 (c)). In this specification, the “soft stamper” is not a hard (literally hard) stamper such as a silicon original plate but a soft, that is, soft stamper. The soft stamper method is not easily affected by the pressure distribution when the waveguide pattern is transferred, and it is easy to increase the area of the waveguide. The soft stamper method has a feature that the process is simple. Details of the soft stamper method are disclosed in Patent Document 3.

ソフトスタンパ404Aに対して、第2のクラッドシート405(「第2の樹脂シート」に対応)をラミネート法により張り合わせれば(図4(d))、中空部406Bを有するクラッド部406Aが出来上がることとなる(図4(e))。最後に、中空部406Bを有するクラッド部406Aの一端を、UV樹脂を満たした溶液に浸しておけば、毛管現象により自動的にUV樹脂が中空部406Bに封入されるので、溶液の封入完了後、この状態のまま紫外線照射を行えば、コア部406B’の固化が行われ、クラッド部406A及びコア部406B’を有する光導波路400が得られる(図4(f))。   When the second clad sheet 405 (corresponding to the “second resin sheet”) is bonded to the soft stamper 404A by the laminating method (FIG. 4D), the clad part 406A having the hollow part 406B is completed. (FIG. 4E). Finally, if one end of the cladding portion 406A having the hollow portion 406B is immersed in a solution filled with the UV resin, the UV resin is automatically enclosed in the hollow portion 406B by capillary action. If ultraviolet irradiation is performed in this state, the core portion 406B ′ is solidified, and the optical waveguide 400 having the clad portion 406A and the core portion 406B ′ is obtained (FIG. 4F).

光導波路400の端面処理については、通常の研磨加工により端面研磨を行うことが可能である。この方法により作製されたコア部の媒質は光学的な均一性が得られ、従来の有機結晶を用いた光導波路と比較して格段に光学特性が向上している。コア部に導入するUV樹脂に非線形光学効果を呈する有機材料を混入することにより、コア部に非線形光学効果を持たせることができる。   Regarding the end face processing of the optical waveguide 400, it is possible to polish the end face by a normal polishing process. The medium of the core part manufactured by this method has optical uniformity, and the optical characteristics are remarkably improved as compared with a conventional optical waveguide using an organic crystal. By mixing an organic material exhibiting a nonlinear optical effect into the UV resin introduced into the core part, the core part can have a nonlinear optical effect.

UV樹脂としては、UV硬化性の樹脂であれば基本的にはいかなるものでもよく、市販のUV硬化樹脂、例えば、NTTアドバンストテクノロジ社のエポキシ樹脂、スリーボンド社の可視光硬化性樹脂、日立化成工業社のUV硬化樹脂、デュポン社あるいは三菱レイヨン社のUV樹脂等を用いることができる。これらのどれを用いても、毛管現象を利用すれば満遍なくクラッド部406Aの中空部406Bに材料を封入できることが可能である。材料選択の自由度が増すということも本発明に係る作製方法の大きな利点である。   The UV resin may be basically any UV curable resin, such as a commercially available UV curable resin, for example, an epoxy resin from NTT Advanced Technology, a visible light curable resin from Three Bond, Hitachi Chemical. For example, UV curable resin manufactured by the company, UV resin manufactured by DuPont or Mitsubishi Rayon can be used. Any of these can be used to uniformly enclose the material in the hollow portion 406B of the cladding portion 406A by utilizing capillary action. An increase in the degree of freedom in material selection is also a great advantage of the manufacturing method according to the present invention.

非線形光学効果を有する有機材料としては、上述のDEANSTのほか、イオン性結晶材料である4’−ジメチルアミノ−N−メチル−4−スチルバゾリウムのメトスルホネート塩(以下「DMSM」という。)、三環系のベンジリデンアニリン誘導体であるテレフタル−ビス[(p−ジエチルアミノ)アニリン](以下「SBAC」という。)を用いることができる。さらに、分子性結晶材料である、4−ニトロアニリン(p−NA)、4−(N,N−ジエチルアミノ)ニトロベンゼン(p−DEANB)、2−メチル−4−ニトロアニリン(MNA)、4−ニトロフェニルプロリノール(NPP)、4−シクロオクチルアミノニトロベンゼン(COANB)、N−シアノメチル−N−メチル−4−ニトロアニリン(CMMNA)などのニトロアニリンおよびその誘導体、4−シクロオクチルアミノニトロピリジン(COANP)、4−アダマンタンアミノニトロピリジン(AANP)、2−(N−プロピノール)−5−ニトロピリジン(PNP)などのニトロピリジン誘導体、4−メトキシ−4’−ニトロスチルベン(MNS)、4−ブロモ−4’−ニトロスチルベン(BNS)、4−(N,N−ジメチルアミノ)−4’−ニトロスチルベン(DMANS0、4−(N,N−ジエチルアミノ)−4’−ニトロスチルベン(DEANS)、4−(N,N−ジプロピルアミノ)−4’−ニトロスチルベン(DPANS)、3−メチル−4−メトキシ−4’−ニトロスチルベン(MMNS)などのニトロスチルベン誘導体、4−(N,N−ジメチルアミノ)−4’−ニトロアゾベンゼン(DMANAB)、4−(N,N−ジエチルアミノ)−4’−ニトロアゾベンゼン(DEANAB)などのパラアミノニトロアゾベンゼ導体、5−ニトロインドール(5NIN)やクロロニトロベンゾオキサジアゾール(NBD−CI)などのベンゾ複素環誘導体、あるいは、イオン性結晶材料である4’−ジエチルアミノ−N−メチル−4−スチルバゾリウムのメトスルホネート塩(DESM)、4’−ジエチルアミノ−N−メチル−4−スチルバゾリウムのヨウ素塩(DESI)などのジアルキルアミノスチルバゾリウム誘導体、および表1に示す構造式で表されるピリジニウム誘導体、アズレニウム誘導体、キノリウム誘導体、あるいは、π電子共役系ポリマー材料であるポリジアセチレン誘導体、ポリ(パラフェニレンビニレン)やポリ(2,5−チェニレンビニレン)に代表されるポリアリレンビニレンなど、およびこれらのポリマーの基本単位を構成成分とするオリゴマー材料など、および、これらの分子を構成する水素を重水素化あるいはフッ素化したものを用いることが可能である。   As the organic material having a nonlinear optical effect, in addition to the above-mentioned DEANST, ionic crystal material 4′-dimethylamino-N-methyl-4-stilbazolium methosulfonate salt (hereinafter referred to as “DMSM”), tricycle. The benzylidene aniline derivative terephthal-bis [(p-diethylamino) aniline] (hereinafter referred to as “SBAC”) can be used. Furthermore, molecular crystal materials such as 4-nitroaniline (p-NA), 4- (N, N-diethylamino) nitrobenzene (p-DEANB), 2-methyl-4-nitroaniline (MNA), 4-nitro Nitroaniline and its derivatives such as phenylprolinol (NPP), 4-cyclooctylaminonitrobenzene (COANB), N-cyanomethyl-N-methyl-4-nitroaniline (CMMNA), 4-cyclooctylaminonitropyridine (COANP) Nitropyridine derivatives such as 4-adamantanaminonitropyridine (AANP), 2- (N-propinol) -5-nitropyridine (PNP), 4-methoxy-4′-nitrostilbene (MNS), 4-bromo-4 '-Nitrostilbene (BNS), 4- (N, N-dimethyl) Mino) -4′-nitrostilbene (DMANS0, 4- (N, N-diethylamino) -4′-nitrostilbene (DEANS), 4- (N, N-dipropylamino) -4′-nitrostilbene (DPANS) Nitrostilbene derivatives such as 3-methyl-4-methoxy-4′-nitrostilbene (MMNS), 4- (N, N-dimethylamino) -4′-nitroazobenzene (DMANAB), 4- (N, N— Paraaminonitroazobenze conductors such as diethylamino) -4′-nitroazobenzene (DEANAB), benzoheterocyclic derivatives such as 5-nitroindole (5NIN) and chloronitrobenzooxadiazole (NBD-CI), or ionic crystals Metho of 4′-diethylamino-N-methyl-4-stilbazolium as material Dialkylaminostilbazolium derivatives such as sulfonate salt (DESM), iodine salt of 4′-diethylamino-N-methyl-4-stilbazolium (DESI), and pyridinium derivatives and azulenium derivatives represented by the structural formulas shown in Table 1 , Quinolium derivatives, or polydiacetylene derivatives that are π-electron conjugated polymer materials, polyarylene vinylenes typified by poly (paraphenylene vinylene) and poly (2,5-chenylene vinylene), and the like of these polymers It is possible to use an oligomer material having a basic unit as a constituent, and deuterated or fluorinated hydrogen constituting these molecules.

光カーシャッタ型光スイッチ、マッハ・チェンダー型光スイッチおよび方向性結合器型光スイッチにおいて本実施形態の光導波路400を使えば、光導波路の大面積化・長尺化が容易に行え、かつ、コア部406B’の媒質は均一性に優れるので、従来の問題であった長尺化および光学媒質の均一化という2つの問題を同時に解決することができることとなる。   If the optical waveguide 400 of this embodiment is used in an optical car shutter type optical switch, a Mach-Cender type optical switch, and a directional coupler type optical switch, the optical waveguide can be easily increased in area and length, and Since the medium of the core portion 406B ′ is excellent in uniformity, it is possible to simultaneously solve the two problems that have been the conventional problems, ie, lengthening and homogenization of the optical medium.

Figure 2011002793
Figure 2011002793

以上に説明したように、本発明の光導波路は、フレキシブルスタンパ技術に加えて、新たに毛管現象を利用した作製プロセスを経て作製されることから、従来にない長尺化のみならず、固体媒質で構成されたコア部において十分な光学均一性を獲得している。また、フレキシブルスタンパ技術によれば、大面積で多彩なパターンを描くことが可能であるが、毛管現象を利用すれば、いかなる形状の光導波路であっても満遍なくUV樹脂が中空部に封入されるという特長も有する。しかも45度ミラーを設置すれば2層化あるいはそれ以上の多層化も可能であり、三次元導波路への可能性も開くものである。なお、「長尺」とは一般に使用される用語であり厳密な定義はないが、たとえば、ポリマ導波路の場合10cm以上であれば長尺の領域に属する。   As described above, the optical waveguide according to the present invention is manufactured through a manufacturing process using a capillary phenomenon in addition to the flexible stamper technology. A sufficient optical uniformity is obtained in the core portion constituted by In addition, according to the flexible stamper technology, it is possible to draw a wide variety of patterns in a large area. However, if the capillary phenomenon is used, the UV resin is uniformly enclosed in the hollow portion regardless of the shape of the optical waveguide. It also has the feature. Moreover, if a 45-degree mirror is installed, it is possible to make two layers or more layers and open up the possibility of a three-dimensional waveguide. “Long” is a commonly used term and has no strict definition. For example, in the case of a polymer waveguide, if it is 10 cm or more, it belongs to a long region.

本発明の光導波路を用いた非線形光学装置は、高能率に動作することは勿論、良好な光学特性等を備えていることから光情報処理や光通信分野で重用される。また、平面型の光導波路であることから、光ファイバ型と異なり、PLC(Planar Lightwave Circuit)との接続等、広い展開を図ることも可能である。しかも、本発明に従った非線形光学装置は、純粋な電子分極効果による非線形メカニズムを利用しているので、通信波長帯を含む広い波長範囲でフェムト秒での高速動作を実現できる。更に、本発明の光導波路及びこれを用いた非線形光学装置は、前述したような純粋な三次非線形光学効果を利用する光デバイスだけではなく、他の非線形光学効果、たとえば二次の非線形光学効果を用いた光スイッチ等にも転用できる。   The nonlinear optical device using the optical waveguide of the present invention is used not only in high efficiency but also in good optical characteristics and the like, so that it is used in the fields of optical information processing and optical communication. In addition, since it is a planar optical waveguide, it can be widely developed such as connection with a PLC (Planar Lightwave Circuit) unlike the optical fiber type. Moreover, since the nonlinear optical device according to the present invention uses a nonlinear mechanism due to a pure electronic polarization effect, it can realize high-speed operation in femtoseconds in a wide wavelength range including a communication wavelength band. Furthermore, the optical waveguide of the present invention and the nonlinear optical apparatus using the same are not limited to optical devices that utilize the pure third-order nonlinear optical effect as described above, but other nonlinear optical effects such as a second-order nonlinear optical effect. It can also be diverted to the optical switch used.

以下、実施例を示す。   Examples are shown below.

実施例1として、光カーシャッタ型光スイッチを示す。   As Example 1, an optical Kerr shutter type optical switch is shown.

実施例1−1
図5は、図4を参照して説明した作製方法により作製した直線状の光導波路を示している。導波路長は25cm、コアサイズは5μm×5μmとした。光導波路500はシングルモード導波路とすべく、屈折率の調整を行った。クラッド部500Aの材料には、NTTアドバンストテクノロジ社のUV硬化性エポキシ樹脂を用いた。コア部500Bの材料には、UV樹脂にDEANSTを徐々に混入したものを用い、シングルモードになる濃度となるものを用いることとした。DEANST濃度を種々変えて導波パターンを詳細に調べた結果、DEANSTの濃度が13.5重量%のときに最も特性が良くなることが判明した。光導波路500のコア部500BはUV照射による固化後も、十分は光学特性を有していることが確認できた。直線偏波の偏光保持率は、光カーシャッタ実験に必要な20dB以上を確保できていた。
Example 1-1
FIG. 5 shows a linear optical waveguide manufactured by the manufacturing method described with reference to FIG. The waveguide length was 25 cm and the core size was 5 μm × 5 μm. The refractive index was adjusted so that the optical waveguide 500 was a single mode waveguide. As the material of the clad portion 500A, a UV curable epoxy resin manufactured by NTT Advanced Technology was used. As the material of the core portion 500B, a material in which DEANST is gradually mixed into a UV resin is used, and a material that has a concentration to become a single mode is used. As a result of examining the waveguide pattern in detail by varying the DEANST concentration, it was found that the characteristics were best when the DEANST concentration was 13.5% by weight. It was confirmed that the core portion 500B of the optical waveguide 500 has sufficient optical characteristics even after solidification by UV irradiation. The polarization maintaining rate of the linearly polarized wave was able to ensure 20 dB or more necessary for the optical Kerr shutter experiment.

図6は、光カーシャッタ型光スイッチの光学系を示す。ゲート光には、OPA(optical parametric amplifier)を通過した波長0.78μmのチタンサファイアレーザ光(150fs,1kHz)を使用し、プローブ光には、ゲート光パルスに同期させた波長0.83μm、パルス幅10nsの半導体レーザ光を用いた。プローブ光は、λ/2波長板により直線偏波の偏光方向をゲート光の直線偏波の偏光方向に対してπ/4だけ傾けられ、偏光子、ミラー、レンズを通過して光導波路に至らしめた。   FIG. 6 shows an optical system of an optical Kerr shutter type optical switch. The gate light is a titanium sapphire laser light (150 fs, 1 kHz) having a wavelength of 0.78 μm that has passed through an optical parametric amplifier (OPA), and the probe light is a wavelength of 0.83 μm synchronized with the gate light pulse. A semiconductor laser beam having a width of 10 ns was used. The probe light is tilted by π / 4 with respect to the polarization direction of the linearly polarized light of the gate light by the λ / 2 wavelength plate, passes through the polarizer, mirror, and lens and reaches the optical waveguide. Squeezed.

この光学系では、ミラーによりゲート光とプローブ光がコリニア系(共軸系)になっているので、光導波路の媒体をカー媒質として使用することが可能となる。プローブ光は、光導波路を通過した後、更にレンズ、フィルタ、検光子を経て検出器に送られる。検出器には、光電子増倍管やフォトダイオード等を使用した。ゲート光は、フィルタで遮られ、検出器まで達しなかった。ゲート光の遮断には、フィルタに替えて分光器を使用することもできる。ゲート光のパワを調整しスイッチング動作を調査したところ、プローブ光の通過率Tが式(1)に従った挙動を示し、図7にみられるように正しく光カーシャッタ動作を示していることが確認された。位相変化量πも実現され、この結果から本実施例1−1で使用したDEANSTからなるコア材のカー定数n2Bが2×10-15 cm2 /Wと算出された。本実施例1−1の実験での波長帯には大きな吸収がなく、また、二光子吸収の影響もみられなかった。 In this optical system, since the gate light and the probe light are collinear (coaxial) by the mirror, the medium of the optical waveguide can be used as the Kerr medium. After passing through the optical waveguide, the probe light is further sent to the detector via a lens, a filter, and an analyzer. For the detector, a photomultiplier tube, a photodiode or the like was used. The gate light was blocked by the filter and did not reach the detector. In order to block the gate light, a spectroscope can be used instead of the filter. When the switching operation was investigated by adjusting the power of the gate light, the probe light passing rate T showed a behavior according to the equation (1), and the optical Kerr shutter operation was correctly shown as shown in FIG. confirmed. A phase change amount π was also realized, and from this result, the Kerr constant n 2B of the core material made of DEANST used in Example 1-1 was calculated to be 2 × 10 −15 cm 2 / W. There was no significant absorption in the wavelength band in the experiment of Example 1-1, and no influence of two-photon absorption was observed.

通信波長帯(1.3μm、1.5μm)での使用については、材料の重水素化やフッ素化を行えば、吸収を効果的に低減したスイッチングが可能となる(本実施例の波長域でも重水素化やフッ素化はより吸収を下げる効果がある)。繰り返し周波数も、本実施例1では熱効果の混入を考慮して十分な低繰り返し(=1kHz)としたが、これ以上の高繰り返しの周波数で実験することも十分可能である。   For use in the communication wavelength band (1.3 μm, 1.5 μm), if the material is deuterated or fluorinated, switching with effectively reduced absorption becomes possible (even in the wavelength range of this embodiment). Deuteration and fluorination have the effect of lowering absorption). The repetition frequency is set to a sufficiently low repetition rate (= 1 kHz) in consideration of the mixing of the thermal effect in the first embodiment, but it is also possible to perform an experiment at a higher repetition frequency than this.

実施例1−2
実施例1−1では、大型のチタンサファイアレーザのOPAを経たレーザ光を光源とした。しかし、これに拘束されることなく、大面積化が可能なフレキシブルスタンパ技術を用いれば、小型レーザをゲート光として駆動させることも可能である。本実施例1−2では、図8に示すパターンの光導波路を作製した。コアサイズは5μm×5μm、導波路長は本発明の特長を活かして長尺の1mとした。ゲート光には、市販の半導体レーザ(波長0.83μm、出力100mW、パルス幅10ns、繰返し周波数1kHz)を用い、プローブ光にも、その出力をゲート光の1/100倍とした半導体レーザを用いた。非線形材料およびUV樹脂は、実施例1−1と同じとした。
Example 1-2
In Example 1-1, the laser light that passed through the OPA of a large titanium sapphire laser was used as the light source. However, it is possible to drive a small laser as gate light by using a flexible stamper technology capable of increasing the area without being restricted by this. In Example 1-2, an optical waveguide having the pattern shown in FIG. 8 was produced. The core size was 5 μm × 5 μm, and the waveguide length was 1 m, taking advantage of the present invention. A commercially available semiconductor laser (wavelength 0.83 μm, output 100 mW, pulse width 10 ns, repetition frequency 1 kHz) is used for the gate light, and a semiconductor laser whose output is 1/100 times that of the gate light is also used for the probe light. It was. The nonlinear material and the UV resin were the same as those in Example 1-1.

本実施例1−2でも、光カーシャッタ動作が確認され、位相変化量π/4が達成され、光学系が大幅にコンパクト化された。本発明に従った光カーシャッタ型光スイッチでは、DEANSTの他、DMSMあるいは、SBAC等を用いても、同様の結果が得られることが判明した。図8に示す通り、光導波路は直線だけでなく大きなカーブも有しているが、ビームがそこを通過しても、導波特性が劣化することはなかった。   Also in Example 1-2, the optical Kerr shutter operation was confirmed, the phase change amount π / 4 was achieved, and the optical system was greatly downsized. In the optical car shutter type optical switch according to the present invention, it has been found that the same result can be obtained even if DMSM or SBAC is used in addition to DEANST. As shown in FIG. 8, the optical waveguide has not only a straight line but also a large curve. However, even when the beam passes therethrough, the waveguide characteristics are not deteriorated.

本実施例1−2で用いた光電子増倍管又はフォトダイオードでは、それ自体の応答速度がナノ秒で止まってしまう。そこで、プローブ光パルスをゲート光パルスに対して遅延を掛ける一般的な測定手法により、光カーシャッタ型光スイッチの応答速度を調査した。測定の結果、スイッチング速度は、入射したゲート光のパルス幅と同程度以下であり、固体媒質の特長である高速な電子分極効果により光スイッチングが生じていることが確認された。また、二光子吸収や熱効果による低速化、群遅延分散による低速化等も排除されていた。本実施例1−2で採用した光カーシャッタスイッチは、サブピコ秒以下のスイッチングスピードをもつため、信号光に100GHz以上の変調をかける変調機能、100GHz以上の繰返し周波数をもつ信号光パルス列から任意の信号パルスを取り出し、低繰返しのパルス列に変換するデマルチプレクシング機能,幾つかの低繰返し光パルス列を100GHz以上の光パルス列に多重化するマルチプレクシング機能等を備えた光カーシャッタ型光スイッチとなる。   In the photomultiplier tube or photodiode used in Example 1-2, its own response speed stops in nanoseconds. Therefore, the response speed of the optical Kerr shutter type optical switch was investigated by a general measurement method in which the probe light pulse is delayed with respect to the gate light pulse. As a result of the measurement, the switching speed was equal to or less than the pulse width of the incident gate light, and it was confirmed that optical switching occurred due to the high-speed electronic polarization effect that is a feature of the solid medium. In addition, speed reduction due to two-photon absorption and thermal effects, speed reduction due to group delay dispersion, and the like have been eliminated. Since the optical Kerr shutter switch employed in the present embodiment 1-2 has a switching speed of sub picoseconds or less, it can be arbitrarily selected from a modulation function that modulates signal light to 100 GHz or more and a signal light pulse train having a repetition frequency of 100 GHz or more. An optical car shutter type optical switch having a demultiplexing function for extracting signal pulses and converting them into a low repetition pulse train, a multiplexing function for multiplexing several low repetition optical pulse trains into an optical pulse train of 100 GHz or more, and the like.

実施例2として、マッハ・チェンダー型光スイッチを示す。   As a second embodiment, a Mach-Cender type optical switch is shown.

実施例2−1
本発明の作製方法によって作られた光導波路は、光学接着剤によって、容易に張り合わせて2層化することが可能であることから、この2層光導波路を用いれば、マッハツェンダー型光スイッチを高効率に行うことが可能となる。
Example 2-1
Since the optical waveguide produced by the manufacturing method of the present invention can be easily laminated into two layers with an optical adhesive, the Mach-Zehnder type optical switch can be increased by using this two-layer optical waveguide. It becomes possible to carry out efficiently.

図9に、マッハ・チェンダー型光スイッチ用の2層光導波路の作製工程を示す。図4に示した手順に従ってマッハ・チェンダー型光スイッチ用のコアパターンを設けた光導波路を2つ用意するが、このうち一方には、実施例1−1と同じUV樹脂のみを封入し(これを光導波路1とする。)、もう一方にはUV樹脂にDEANST等の非線形材料を混合させた溶液を封入する(これを光導波路2とする。)。その後、図9に示す位置にダイシング技術等によって2つの光導波路1及び2に45度ミラーを設け、その光導波路を張り合わせることで完成する。ただし、各々の光導波路に封入する材料と45度ミラーの位置は異なっている。ここで、45度ミラーとは、その全反射機能よって、ビームの層間移動を可能にするために設けたものである。   FIG. 9 shows a manufacturing process of a two-layer optical waveguide for a Mach-Cender type optical switch. In accordance with the procedure shown in FIG. 4, two optical waveguides provided with a core pattern for a Mach-Cender optical switch are prepared. One of them is filled with only the same UV resin as in Example 1-1 (this) And the other is filled with a solution in which a nonlinear material such as DEANST is mixed with UV resin (this is referred to as an optical waveguide 2). Thereafter, a 45-degree mirror is provided on the two optical waveguides 1 and 2 at a position shown in FIG. 9 by a dicing technique or the like, and the optical waveguides are bonded together to complete. However, the position of the 45-degree mirror is different from the material encapsulated in each optical waveguide. Here, the 45-degree mirror is provided to enable the beam to move between layers by its total reflection function.

図10(a)及び11(a)に、光導波路のパターン、45度ミラーの設置の位置および封入する材料を光導波路1及び2についてそれぞれ示した。図10(b)及び11(b)は、本実施例2−1の2層光導波路の側面図である。光導波路2では、2本のコア部を設けるが一方にのみ非線形材料を封入する。光導波路1にビームを入力させると、図10(b)に示すように導波する。この構成では、光導波路2でのみ、非線形屈折率変化を起こさせ、それによって生じる屈折率変化により、2つの分岐された光を合波する際に起こる位相差を得ている。光導波路1のコア部は、いわば単なる伝送路だけの役割を担っている。   FIGS. 10 (a) and 11 (a) show the pattern of the optical waveguide, the position of the 45-degree mirror, and the material to be sealed for the optical waveguides 1 and 2, respectively. FIGS. 10B and 11B are side views of the two-layer optical waveguide of Example 2-1. In the optical waveguide 2, two core portions are provided, but the nonlinear material is enclosed only in one. When a beam is input to the optical waveguide 1, it is guided as shown in FIG. In this configuration, a nonlinear refractive index change is caused only in the optical waveguide 2, and a phase difference that occurs when two branched lights are combined is obtained by the refractive index change caused thereby. The core part of the optical waveguide 1 plays the role of a mere transmission line.

ビームの伝搬の様子を3次元的に図示したのが図12である。光導波路1のコア部に導入したビームは、暫く光導波路1の中を導波した後、二手に分波し、一方は、45度ミラーによって光導波路2に移ったのち非線形材料の中を導波し、再び光導波路1に戻る(ビームA)。もう一方は、45度ミラーによって光導波路2に移るが通常のUV樹脂のみを通過した後、再び光導波路1に戻り(ビームB)、ビームAとビームBは再び合波する。当然、ビームAとビームBとには位相差が生じているので、これを起因として光スイッチング動作が起こることとなる。   FIG. 12 shows the state of beam propagation in a three-dimensional manner. The beam introduced into the core portion of the optical waveguide 1 is guided in the optical waveguide 1 for a while and then split into two hands. One of the beams is transferred to the optical waveguide 2 by a 45-degree mirror and then guided into the nonlinear material. Waves return to the optical waveguide 1 again (beam A). The other is moved to the optical waveguide 2 by a 45-degree mirror, but after passing through only ordinary UV resin, returns to the optical waveguide 1 again (beam B), and the beams A and B are combined again. Of course, there is a phase difference between the beam A and the beam B, and this causes an optical switching operation.

本実施例2−1では、マッハ・チェンダー型光スイッチ用光導波路について、非線形光学効果を起こす光導波路2内の光導波路長は10cm、コアサイズは5μm×5μmとした。クラッド材およびコア材には、実施例1−1と同じものを用いた。本実施例2−1でも、導波パターンを詳細に調べた結果、DEANSTの濃度が13.5重量%のときに最も特性が良くなることが判明した。UV光照射による固化を行ったコア部を有する光導波路であっても、十分は光学特性を有していることも確認できた。直線偏波の偏光保持率はマッハ・チェンダースイッチ実験に必要な20dB以上を確保できていた。45度ミラーも必要な全反射機能を備えており、ビームの層間移動も実験に十分なレベルを得ることができた。   In Example 2-1, the optical waveguide length in the optical waveguide 2 causing the nonlinear optical effect was 10 cm, and the core size was 5 μm × 5 μm. The same clad material and core material as in Example 1-1 were used. Also in Example 2-1, as a result of examining the waveguide pattern in detail, it was found that the characteristics were the best when the concentration of DEANST was 13.5% by weight. It was also confirmed that even an optical waveguide having a core portion solidified by UV light irradiation has sufficient optical characteristics. The polarization maintenance rate of linearly polarized waves was able to ensure 20 dB or more necessary for the Mach-Cender switch experiment. The 45-degree mirror also has the necessary total reflection function, and the inter-layer movement of the beam was able to obtain a level sufficient for the experiment.

本実施例2−1では、OPA(optical parametric amplifier)を通過した波長0.78μmのチタンサファイアレーザ光(150fs,1kHz)を用い、光電子増倍管又はフォトダイオードを検出器として使用した。図13に光スイッチング実験の結果を示したが、図13にみられるように、当初80%であった出力光が三次の非線形光学効果によって変調を受けた結果、20%まで変化しており、光スイッチング動作が実現されていることが分かった。実験の波長帯には大きな吸収がなく、二光子吸収の影響もみられなかった。   In Example 2-1, a titanium sapphire laser beam (150 fs, 1 kHz) having a wavelength of 0.78 μm that passed through an OPA (optical parametric amplifier) was used, and a photomultiplier tube or a photodiode was used as a detector. FIG. 13 shows the result of the optical switching experiment. As shown in FIG. 13, the output light, which was initially 80%, was modulated by the third-order nonlinear optical effect, and as a result, changed to 20%. It was found that optical switching operation was realized. There was no significant absorption in the experimental wavelength band, and no effect of two-photon absorption was observed.

通信波長帯(1.3μm、1.5μm)での使用については、材料の重水素化やフッ素化を行えば、吸収を効果的に低減したスイッチングが可能となる(本実施例2−1の波長域でも重水素化やフッ素化はより吸収を下げる効果がある。)。繰り返し周波数も、本実施例2−1では熱効果の混入を考慮して十分な低繰り返し(=1kHz)としたが、これ以上の高繰り返しの周波数で実験することも十分可能である。   For use in the communication wavelength band (1.3 μm, 1.5 μm), if the material is deuterated or fluorinated, switching with effectively reduced absorption becomes possible (as in Example 2-1). Even in the wavelength range, deuteration and fluorination have the effect of lowering absorption.) The repetition frequency is set to a sufficiently low repetition rate (= 1 kHz) in consideration of the mixing of the thermal effect in the present Example 2-1, but it is also possible to perform an experiment at a higher repetition frequency than this.

なお、本実施例2−1で示した45度ミラーを設けるという技術を使えば、2層に限らず3層以上の多層化も可能である。即ち、光導波路のコア部に45度ミラーを設けた単層の光導波路を用意しておき、これらを光学接着剤によって張り合わせて行けば、次々とビームが層間移動できる3次元光導波路への展開を図ることが可能である。この多層化は、光導波路長の長さを層の数だけ倍々に増やせるので、材料自体の効率を長尺化によって補う場合に特に有効な手法となる。   In addition, if the technique of providing the 45 degree | times mirror shown in the present Example 2-1 is used, not only two layers but three or more layers are also possible. In other words, if a single-layer optical waveguide with a 45-degree mirror provided at the core of the optical waveguide is prepared, and these are bonded together with an optical adhesive, the beam can be developed into a three-dimensional optical waveguide that can move between layers one after another. Can be achieved. This multilayering is a particularly effective method for increasing the efficiency of the material itself by increasing the length because the length of the optical waveguide can be increased by the number of layers.

実施例2−2
本発明のマッハ・チェンダー型光スイッチにおいても、実施例1−2と同様の考えを進めれば、小型レーザでの駆動が可能である。本実施例2−2では、図14及び15に示すような構造の光導波路を作製したビームの伝搬は実施例2−1と同様であるが、実施例1−2と同様にフレキシブルスタンパ技術の特長を活かして長尺化を行った。光導波路2のポート1には実施例1−1と同じUV樹脂にDEANSTを混入させた溶液を封入し、ポート1にはUV樹脂のみを封入してある。DENAST等からなる非線形光導波路の実効的な導波長は、本発明の特長を活かして1mとした。光導波路1には全てUV樹脂のみを封入した。光源は、市販の半導体レーザ(波長0.83μm、出力100mW、パルス幅10ns、繰返し周波数1kHz)を用いた。本実施例2−2の光導波路においては、直線偏波の偏光保持率はマッハ・チェンダースイッチ実験に必要な20dB以上を確保できていた。
Example 2-2
The Mach-Cender type optical switch of the present invention can be driven by a small laser if the same idea as in Example 1-2 is advanced. In Example 2-2, the propagation of the beam in which the optical waveguide having the structure shown in FIGS. 14 and 15 is manufactured is the same as that in Example 2-1, but the flexible stamper technology is the same as in Example 1-2. Utilizing the features, the length has been increased. The port 1 of the optical waveguide 2 is filled with the same UV resin mixed with DEANST as in Example 1-1, and the port 1 is filled with only the UV resin. The effective waveguide length of the nonlinear optical waveguide made of DENAST or the like is set to 1 m taking advantage of the present invention. Only the UV resin was enclosed in the optical waveguide 1. As the light source, a commercially available semiconductor laser (wavelength 0.83 μm, output 100 mW, pulse width 10 ns, repetition frequency 1 kHz) was used. In the optical waveguide of Example 2-2, the polarization maintaining rate of linearly polarized waves was able to ensure 20 dB or more necessary for the Mach-Cender switch experiment.

本実施例2−2でも、マッハ・チェンダースイッチ動作が確認され、光学系が大幅にコンパクト化されることが分かった。本発明に従ったマッハ・チェンダー型光スイッチでも、DEANSTの他、DMSMあるいは、SBAC等を用いても、同様の結果が得られることが判明した。本実施例2−2も、固体化の特長を活かし、二光子吸収や熱効果による低速化や群遅延分散による低速化等が排除された純粋な電子分極効果による高速応答が可能であった。図15(a)に示す通り、光導波路は直線だけでなく大きなカーブも有しているが、ビームがそこを通過しても、導波特性が劣化することはなかった。   Also in Example 2-2, the operation of the Mach-Cender switch was confirmed, and it was found that the optical system was greatly downsized. It has been found that even with a Mach-Cender type optical switch according to the present invention, similar results can be obtained by using DMSM or SBAC in addition to DEANST. This Example 2-2 also made use of the characteristics of solidification, and was capable of high-speed response due to a pure electronic polarization effect in which speed-down due to two-photon absorption and thermal effects, speed-down due to group delay dispersion, and the like were eliminated. As shown in FIG. 15A, the optical waveguide has not only a straight line but also a large curve. However, even if the beam passes through the waveguide, the waveguide characteristics are not deteriorated.

実施例3として、方向性結合器型光スイッチを示す。   Example 3 shows a directional coupler type optical switch.

実施例3−1
方向性結合器型光スイッチにおいても、2層光導波路を用いれば、高効率なスイッチング行うことが可能となる。方向性結合器型光スイッチでも、図4に示した手順に従って、方向性結合器型光スイッチ用のコアパターンを設けた光導波路を2つ用意し、このうち一方には、UV樹脂のみを封入し(これを光導波路1とする。)、もう一方にはUV樹脂にDEANST等の非線形材料を混合させた溶液を封入する(これを光導波路2とする。)。その後、図5に示す位置にダイシング技術等によって二つの光導波路に45度ミラーを設け、その光導波路を張り合わせることで完成する。ただし、各々の光導波路に封入する材料と45度ミラーの位置は異なっている。
Example 3-1
Also in the directional coupler type optical switch, if a two-layer optical waveguide is used, highly efficient switching can be performed. In the directional coupler type optical switch, two optical waveguides provided with a core pattern for the directional coupler type optical switch are prepared according to the procedure shown in FIG. 4, and only one of them is sealed with UV resin. (This is referred to as an optical waveguide 1), and the other is filled with a solution in which a nonlinear material such as DEANST is mixed with UV resin (this is referred to as an optical waveguide 2). After that, a 45-degree mirror is provided on the two optical waveguides at a position shown in FIG. 5 by a dicing technique or the like, and the optical waveguides are attached to complete. However, the position of the 45-degree mirror is different from the material encapsulated in each optical waveguide.

図16(a)及び17(a)に、光導波路のパターン、45度ミラーの設置位置および封入する材料を光導波路1及び2についてそれぞれ示した。光導波路2では、2本のコア部を設けるが一方にのみ非線形材料を封入する。光導波路1にビームを入力させると、図図16(b)に示すように導波する。この構成では、光導波路2でのみ、非線形屈折率変化を起こさせ、それによって光波モードを他方に結合させ、両モード間で伝送光エネルギーの移動を起こしている。光導波路1のコアは、いわば単なる伝送路としての役割を担っている。   FIGS. 16A and 17A show the pattern of the optical waveguide, the installation position of the 45-degree mirror, and the material to be sealed for the optical waveguides 1 and 2, respectively. In the optical waveguide 2, two core portions are provided, but the nonlinear material is enclosed only in one. When a beam is input to the optical waveguide 1, it is guided as shown in FIG. In this configuration, the nonlinear refractive index change is caused only in the optical waveguide 2, thereby coupling the light wave mode to the other, and causing the transmission light energy to move between the two modes. The core of the optical waveguide 1 plays a role as a mere transmission path.

ビームの伝搬の様子を3次元的に図示したのが図18である。光導波路1のポート1からコア部に導入したビームは、暫く光導波路1内を導波した後、45度ミラーによって光導波路2に移ったのち非線形材料の中を導波し、再び光導波路1に戻る(ビームA)。光導波路1のポート2からコア部に導入したビームは、暫く光導波路1内を導波した後、45度ミラーによって光導波路2に移り通常のUV樹脂のみを通過した後、再び光導波路1に戻る(ビームB)。光導波路2内での非線形光導波路の存在により、光波モードの結合による両モード間で伝送光エネルギーの移動を起こり、これを起因として光スイッチング動作が起こることとなる。   FIG. 18 shows the state of beam propagation in a three-dimensional manner. The beam introduced from the port 1 of the optical waveguide 1 to the core portion is guided in the optical waveguide 1 for a while, then moved to the optical waveguide 2 by a 45-degree mirror, and then guided in the nonlinear material. Return to (Beam A). The beam introduced from the port 2 of the optical waveguide 1 to the core portion is guided through the optical waveguide 1 for a while, then moved to the optical waveguide 2 by a 45-degree mirror, passes only normal UV resin, and then enters the optical waveguide 1 again. Return (Beam B). The presence of the nonlinear optical waveguide in the optical waveguide 2 causes the transmission light energy to move between the two modes due to the coupling of the light wave modes, and this causes an optical switching operation.

本実施例3−1では、方向性結合器型光スイッチ用光導波路について、非線形光学効果を起こす光導波路2内の光導波路長は10cm、コアサイズは5μm×5μmとした。クラッド材およびコア材には、実施例1−1と同じものを用いた。本実施例3−1でも、導波パターンを詳細に調べた結果、DEANSTの濃度が13.5重量%のときに最も特性が良くなることが判明した。UV光照射による固化を行ったコア部を有する光導波路であっても、十分は光学特性を有していることも確認できた。直線偏波の偏光保持率はマッハ・チェンダースイッチ実験に必要な20dB以上を確保できていた。   In Example 3-1, the optical waveguide length in the optical waveguide 2 causing the nonlinear optical effect was 10 cm and the core size was 5 μm × 5 μm for the directional coupler type optical switch optical waveguide. The same clad material and core material as in Example 1-1 were used. Also in Example 3-1, as a result of examining the waveguide pattern in detail, it was found that the characteristics were best when the concentration of DEANST was 13.5% by weight. It was also confirmed that even an optical waveguide having a core portion solidified by UV light irradiation has sufficient optical characteristics. The polarization maintenance rate of linearly polarized waves was able to ensure 20 dB or more necessary for the Mach-Cender switch experiment.

本実施例3−1では、OPA(optical parametric amplifier)を通過した波長0.78μmのチタンサファイアレーザ光(150fs,1kHz)を用い、光電子増倍管又はフォトダイオードを検出器として使用した。図19に示す実験結果にみられるように、非線形光導波路ポート3における出力は当初67%であったが、三次の非線形光学効果によって結合が起こった結果、53%にまで減少した。逆に、他方のポート4における出力は当初33%であったが、結合によって47%に増加した。これらの出力の変化は、方向性結合器型の光スイッチング動作が起こっていることを示している。実験の波長帯には大きな吸収がなく、二光子吸収の影響もみられなかった。   In Example 3-1, a titanium sapphire laser beam (150 fs, 1 kHz) having a wavelength of 0.78 μm that passed through an OPA (optical parametric amplifier) was used, and a photomultiplier tube or a photodiode was used as a detector. As seen in the experimental results shown in FIG. 19, the output at the nonlinear optical waveguide port 3 was initially 67%, but decreased to 53% as a result of coupling caused by the third-order nonlinear optical effect. Conversely, the output at the other port 4 was initially 33%, but increased to 47% due to coupling. These changes in output indicate that a directional coupler type optical switching operation is occurring. There was no significant absorption in the experimental wavelength band, and no effect of two-photon absorption was observed.

通信波長帯(1.3μm、1.5μm)での使用については、材料の重水素化やフッ素化を行えば、吸収を効果的に低減したスイッチングが可能となる(本実施例3−1の波長域でも重水素化やフッ素化はより吸収を下げる効果がある。)。繰り返し周波数も、本実施例3−1では熱効果の混入を考慮して十分な低繰り返し(=1kHz)としたが、これ以上の高繰り返しの周波数で実験することも十分可能である。   For use in the communication wavelength band (1.3 μm, 1.5 μm), if deuteration or fluorination of the material is performed, switching with effectively reduced absorption becomes possible (in Example 3-1). Even in the wavelength range, deuteration and fluorination have the effect of lowering absorption.) The repetition frequency is also set to a sufficiently low repetition rate (= 1 kHz) in consideration of the mixing of the thermal effect in Example 3-1, but it is also possible to perform an experiment at a higher repetition frequency than this.

実施例3−2
本発明の方向性結合器型光スイッチにおいても、実施例1−2および実施例2−2と同様の考えを進めれば、小型レーザでの駆動が可能である。本実施例3−2では、図20及び21に示すような構造の光導波路を作製した。ビームの伝搬は実施例3−1と同様であるが、実施例1−2および実施例2−2と同様にフレキシブルスタンパ技術の特長を活かして長尺化を行った。光導波路2のポート1には実施例1−1と同じUV樹脂にDEANSTを混入させた溶液を封入し、ポート1にはUV樹脂のみを封入してある。DENASTからなる非線形光導波路の実効的な導波長は、本発明の特長を活かして1mとした。光導波路1には全てUV樹脂のみを封入した。光源は、市販の半導体レーザ(波長0.83μm、出力100mW、パルス幅10ns、繰返し周波数1kHz)を用いた。本実施例3−2の光導波路においては、直線偏波の偏光保持率はマッハ・チェンダースイッチ実験に必要な20dB以上を確保できていた。
Example 3-2
The directional coupler type optical switch of the present invention can also be driven by a small laser if the same idea as in Example 1-2 and Example 2-2 is advanced. In Example 3-2, an optical waveguide having a structure as shown in FIGS. 20 and 21 was produced. The propagation of the beam is the same as in Example 3-1, but the length was increased by utilizing the features of the flexible stamper technology as in Example 1-2 and Example 2-2. The port 1 of the optical waveguide 2 is filled with the same UV resin mixed with DEANST as in Example 1-1, and the port 1 is filled with only the UV resin. The effective waveguide length of the nonlinear optical waveguide made of DENAST is set to 1 m taking advantage of the present invention. Only the UV resin was enclosed in the optical waveguide 1. As the light source, a commercially available semiconductor laser (wavelength 0.83 μm, output 100 mW, pulse width 10 ns, repetition frequency 1 kHz) was used. In the optical waveguide of Example 3-2, the polarization maintaining rate of linearly polarized waves was able to ensure 20 dB or more necessary for the Mach-Cender switch experiment.

本実施例3−2でも、方向性結合器型スイッチ動作が確認され、光学系が大幅にコンパクト化されることが分かった。本発明に従った方向性結合器型光スイッチでも、DEANSTの他、DMSMあるいは、SBAC等を用いても、同様の結果が得られることが判明した。本実施例3−2も、固体化の特長を活かし、二光子吸収や熱効果による低速化や群遅延分散による低速化等が排除された純粋な電子分極効果による高速応答が可能であった。   Also in Example 3-2, the directional coupler type switch operation was confirmed, and it was found that the optical system was greatly downsized. It has been found that the same result can be obtained even with the directional coupler type optical switch according to the present invention using DMSM or SBAC in addition to DEANST. Also in this Example 3-2, by utilizing the feature of solidification, a high-speed response was possible by a pure electronic polarization effect in which a low-speed due to two-photon absorption and a thermal effect, a low-speed due to group delay dispersion, and the like were eliminated.

400 光導波路
401 原版
402 クラッド材
403 第1のクラッドシート(「第1の樹脂シート」に対応)
403A PETフィルム
403B クラッド材
404 ソフトスタンパ
405 第2のクラッドシート(「第2の樹脂シート」に対応)
406A クラッド部
406B 中空部
406B’ コア部
500、800 光導波路
500A、800A クラッド部
500B、800B コア部
400 optical waveguide 401 original plate 402 clad material 403 first clad sheet (corresponding to “first resin sheet”)
403A PET film 403B Clad material 404 Soft stamper 405 Second clad sheet (corresponding to “second resin sheet”)
406A Clad part 406B Hollow part 406B 'Core part 500, 800 Optical waveguide 500A, 800A Clad part 500B, 800B Core part

Claims (9)

樹脂性のクラッド部と、固体媒質で構成されたコア部とを有する光導波路であって、前記固体媒質は紫外線硬化性樹脂であることを特徴とする光導波路。   An optical waveguide having a resinous cladding portion and a core portion made of a solid medium, wherein the solid medium is an ultraviolet curable resin. 前記紫外線硬化性樹脂に、非線形光学効果を呈する有機材料が混入していることを特徴とする請求項1に記載に光導波路。   The optical waveguide according to claim 1, wherein an organic material exhibiting a nonlinear optical effect is mixed in the ultraviolet curable resin. 樹脂性のクラッド部と、固体媒質で構成された第1及び第2のコア部とを有する光導波路であって、
前記固体媒質は紫外線硬化性樹脂であり、前記第1のコア部の固体媒質のみに非線形光学効果を呈する有機材料が混入していることを特徴とする光導波路。
An optical waveguide having a resinous cladding and first and second cores made of a solid medium,
An optical waveguide, wherein the solid medium is an ultraviolet curable resin, and an organic material exhibiting a nonlinear optical effect is mixed only in the solid medium of the first core portion.
樹脂性のクラッド部と、固体媒質で構成されたコア部とを有する光導波路の作製方法であって、
中空部を有する樹脂性のクラッド部を設けるステップと、
前記中空部に、紫外線硬化性樹脂を毛管現象により導入するステップと、
前記中空部に導入された紫外線硬化性樹脂を紫外線照射により固化してコア部を形成するステップと
を含むことを特徴とする作製方法。
A method for producing an optical waveguide having a resinous cladding part and a core part made of a solid medium,
Providing a resinous cladding having a hollow portion;
Introducing a UV curable resin into the hollow portion by capillary action;
And a step of solidifying the ultraviolet curable resin introduced into the hollow part by ultraviolet irradiation to form a core part.
前記紫外線硬化性樹脂に、非線形光学効果を呈する有機材料を混入することを特徴とする請求項4に記載の作製方法。   The manufacturing method according to claim 4, wherein an organic material exhibiting a nonlinear optical effect is mixed in the ultraviolet curable resin. 前記中空部を有する前記樹脂性のクラッド部を設けるステップは、
原板の上に樹脂を塗布するステップと、
前記樹脂の上に第1の樹脂シートをラミネート法により塗布して、凹部を有するソフトスタンパを作製するステップと、
前記ソフトスタンパの前記凹部が形成された面に第2の樹脂シートを張り合わせて、前記中空部を有する前記クラッド部を設けるステップと
を含むことを特徴とする請求項4又は5に記載の作製方法。
The step of providing the resinous clad part having the hollow part includes:
Applying a resin on the original plate;
Applying a first resin sheet on the resin by a laminating method to produce a soft stamper having a recess;
6. The method according to claim 4, further comprising: pasting a second resin sheet to a surface of the soft stamper on which the concave portion is formed, and providing the clad portion having the hollow portion. .
偏光子を介した入射光と共にゲート光が光導波路に入射され、前記光導波路を通過した前記入射光が、検光子を介して出射光として取り出される非線形光学装置において、前記光導波路は、請求項2に記載の光導波路であることを特徴とする非線形光学装置。   In a nonlinear optical device in which gate light is incident on an optical waveguide together with incident light through a polarizer, and the incident light that has passed through the optical waveguide is extracted as outgoing light through an analyzer, the optical waveguide includes: A non-linear optical device, which is the optical waveguide according to 2. 入射したレーザ光を分波し、非線形材料を含む第1のコア部に分波された一方の光波を通過させて位相シフトを与え、非線形材料を含まない第2のコア部に分波された位相シフトを与えていない他方の光波と合波させて、入力光に変調が加わった出力光を得る非線形光学装置において、前記第1のコア部及び第2のコア部は、請求項3に記載の光導波路が有する第1及び第2のコア部であることを特徴とする非線形光学装置。   The incident laser beam is demultiplexed, one of the demultiplexed light waves is passed through the first core portion including the nonlinear material, a phase shift is applied, and the light is demultiplexed into the second core portion not including the nonlinear material. 4. The nonlinear optical device that obtains output light in which input light is modulated by being combined with the other light wave that has not been given a phase shift, wherein the first core part and the second core part are described in claim 3. A nonlinear optical device comprising first and second core portions of the optical waveguide. 近接した第1及び第2のコア部のうちの前記第1のコア部のみが非線形材料を含み、一方のコア部に入射された光波モードが他方のコア部に入射された光波モードと結合し、両モード間で起きる伝送光エネルギーの移動により出射端からの光エネルギーをオン・オフする非線形光学装置において、前記第1のコア部及び第2のコア部は、請求項3に記載の光導波路が有する第1及び第2のコア部であることを特徴とする非線形光学装置。   Of the adjacent first and second core portions, only the first core portion includes a nonlinear material, and the light wave mode incident on one core portion is combined with the light wave mode incident on the other core portion. 4. The optical waveguide according to claim 3, wherein the first core portion and the second core portion are optical waveguides that turn on and off light energy from an emission end by movement of transmitted light energy that occurs between both modes. 5. A non-linear optical device, characterized in that the first and second core portions of the non-linear optical device.
JP2009148096A 2009-06-22 2009-06-22 Optical waveguide, method for fabricating the optical waveguide, and nonlinear optical device Pending JP2011002793A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009148096A JP2011002793A (en) 2009-06-22 2009-06-22 Optical waveguide, method for fabricating the optical waveguide, and nonlinear optical device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009148096A JP2011002793A (en) 2009-06-22 2009-06-22 Optical waveguide, method for fabricating the optical waveguide, and nonlinear optical device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011002793A true JP2011002793A (en) 2011-01-06

Family

ID=43560761

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009148096A Pending JP2011002793A (en) 2009-06-22 2009-06-22 Optical waveguide, method for fabricating the optical waveguide, and nonlinear optical device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011002793A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130293812A1 (en) * 2011-01-11 2013-11-07 Konica Minolta, Inc. Optical film, polarizing plate equipped with the optical film, process for manufacture of the polarizing plate, and liquid crystal display device
WO2014030505A1 (en) 2012-08-22 2014-02-27 旭硝子株式会社 Prepolymer, curable material, coating composition, non-linear optical material, optical waveguide and light control device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130293812A1 (en) * 2011-01-11 2013-11-07 Konica Minolta, Inc. Optical film, polarizing plate equipped with the optical film, process for manufacture of the polarizing plate, and liquid crystal display device
US9223070B2 (en) * 2011-01-11 2015-12-29 Konica Minolta, Inc. Optical film, polarizing plate equipped with the optical film, process for manufacture of the polarizing plate, and liquid crystal display device
WO2014030505A1 (en) 2012-08-22 2014-02-27 旭硝子株式会社 Prepolymer, curable material, coating composition, non-linear optical material, optical waveguide and light control device
US9575246B2 (en) 2012-08-22 2017-02-21 Asahi Glass Company, Limited Prepolymer, curable material, coating composition, non-linear optical material, optical waveguide and light control device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cong et al. All-optical active THz metasurfaces for ultrafast polarization switching and dynamic beam splitting
EP1215528A2 (en) Optical switch having a saturable absorber
US6571028B1 (en) Optical switch having a saturable absorber
EP3108296B1 (en) Polarization independent electro-optically induced waveguide
Wu et al. Recoverable and rewritable waveguide beam splitters fabricated by tailored femtosecond laser writing of lithium tantalate crystal
TW588162B (en) Fiber-optic tunable filters and intensity modulators
JP2011002793A (en) Optical waveguide, method for fabricating the optical waveguide, and nonlinear optical device
JPH05216079A (en) Waveguide type nonlinear optical element and production thereof
Kuriakose et al. Elements of optical solitons: An overview
CN101598883A (en) The implementation method of many defectives one-dimensional photonic crystal all-optical switch of output state stable and controllable
JPH10288799A (en) Optical waveguide circuit and nonlinear optical device
Zhang et al. Enhanced Kerr nonlinear performance in graphene oxide-coated silicon and silicon nitride waveguides
RU2456648C1 (en) Optical switching element based on multilayer dielectric selective mirror
JP2006251090A (en) Optical modulator, method for manufacturing the same, and optical communication system
Xu et al. Polymer planar waveguide device using inverted channel structure with upper liquid crystal cladding
Jin et al. Optical fabrication of large area photonic microstructures by spliced lens
Freude et al. Silicon-organic hybrid (SOH) devices for nonlinear optical signal processing
JP2007226072A (en) Optical device
Le et al. Wideband optical logic gates based on a 3× 3 multi-mode interference coupler
JP2011257442A (en) Organic waveguide and electro-optic element using the same
Pyajt et al. Novel wavelength selective switch based on electro-optical polymer microrings
JP3213260B2 (en) Organic waveguide optical modulator
Sharma et al. $1\times 2$ Optical Switch Based on Nematic Liquid Crystal Core Waveguide
Tsai et al. Voltage-controlled multiguide directional coupler formed in a planar nematic liquid crystal film
Ghar et al. Electro optic effect measurements for waveguide inscribed in X-cut LiNbO3 substrate using femtosecond laser direct writing process