JP2017519247A - レーザスラブ用の改善された反射／吸収コーティング - Google Patents

Abstract

電磁波をガイドする光導波路が開示される。光導波路の一例は、導波路基体と、該導波路基体の表面上に形成された少なくとも１層の低屈折率光学コーティングと、該少なくとも１層の低屈折率光学コーティングの表面上に形成された薄層の金属とを有し、上記少なくとも１層の低屈折率光学コーティングが上記導波路基体と上記薄層の金属との間に配置されている。上記薄層の金属は、約５ｎｍから約２０ｎｍの範囲内の厚さを有し得る。一例において、上記薄層の金属はクロムである。

Description

光導波路は、光スペクトル内の電磁波をガイドする物理構造であり、様々な距離での光の閉じ込め及び伝送のための基本的要素のうちの１つであると考えられている。これらのデバイスは、集積光回路、長距離光波通信、及び生物医学撮像を含む数多くの技術分野で一般的に使用されている。

１つのタイプの光導波路は、それを通して例えばレーザビームなどの光を伝送することが可能な固体物体であって、この伝送を、光ビームを該固体物体の特定の領域に閉じ込めながら行う固体物体、として構築される。スラブ導波路としても知られるプレーナ導波路は、当該導波路内の平面領域に光ビームを閉じ込め、それにより一方向のみに光をガイドする。

コンベンショナルな固体光導波路は、その中に光が閉じ込められるコアと、該コアを取り囲むクラッド又は基体とで構成される。ガイドされる波は、導波路内をその長手方向に沿って伝播する。例えば、コンベンショナルなスラブ導波路は、三層の材料を含み得る。光が中央の層に側面から投入されるとき、光は反射によって中央層に閉じ込められ得る。これが起こるのは、中央層の屈折率が周囲層のそれよりも大きいときである。コアとクラッドとの間で屈折率プロファイルが急峻な変化を持つ導波路はステップインデックス導波路と呼ばれており、屈折率プロファイルが徐々に変わるものはグレーデッドインデックス導波路と呼ばれている。

プレーナ導波路内を伝播する光通信は、該導波路がポンプレーザと組み合わせて使用されるとき、増幅され得る。ポンプレーザは電子遷移を誘導し、それにより、通信信号が導波路を通過するときに該通信信号が増幅される。このエネルギーを導波路内に保持するために、１つ以上の追加の材料層が導波路に付加され得る。この材料は、コア及び／又はクラッドへの光の吸収及び反射を行うことができる能力を含め、幾つかの特性を有するべきである。加えて、この材料は、導波路を構築するその他の材料及び／又は層とインタフェースすることを可能にする良好な接合特性及び堅牢な機械特性を有するべきである。

態様及び実施形態が、薄い金属の層を組み入れた光プレーナ導波路に向けられる。より詳細に後述するように、特定の実施形態によれば、薄層の金属はクロムである。クロムは、堆積するのが容易であり、数多くの他の材料に良好に接着し、且つ機械的に堅牢である。態様及び実施形態は、クロム材料が所望の機能的特性を導波路に提供することができることを含め、数多くの利益を提供し得る。例えば、クロムを含めることは、幾つかの望ましい光学特性を導波路に授ける。例えば、クロム層は、１つ以上の波長の光を良好に吸収するとともに、特定の入射角で低い反射率を示し、光がいっそう容易に導波路中を伝播することを可能にする。例えばグラファイトなどの、熱的光学的インタフェースとともに用いられるとき、薄層のクロムは、グラファイト材料とクロムとの間に存在し得る空隙の存在下であっても、特定の入射角で反射を抑制することができる。これは、不所望の光がクロム層及びグラファイトによって吸収されることを可能にするとともに、熱を伝え去る。また、所望の光学特性を達成するのにクロムの薄い層が必要とされるのみであり、それにより、導波路に関連する処理及び材料のコストが低減される。

一部の実施形態は、これらの特徴のうちの一部又は全ての恩恵を受けることもあるし、これらの特徴のうちの何れの恩恵も受けないこともある。他の利益又は技術的利点が、当業者によって直ちに突き止められ得る。

様々な態様及び実施形態によれば、光導波路が提供される。当該光導波路は、導波路基体と、該導波路基体の表面上に形成された少なくとも１層の低屈折率の光学コーティングと、該少なくとも１層の低屈折率の光学コーティングの表面上に形成された薄層の金属とを有し、上記少なくとも１層の低屈折率の光学コーティングが、上記導波路基体と上記薄層の金属との間に配置される。

一例において、上記薄層の金属は、約５ｎｍから約２０ｎｍの範囲内の厚さを持つ。他の一例において、上記薄層の金属は、約１０ｎｍの厚さを持つ。一例において、上記薄層の金属は、上記少なくとも１層の低屈折率光学コーティング上に堆積されている。一例において、上記薄層の金属はクロムである。当該光導波路は更に、上記薄層の金属の表面と熱的に連通した熱的光学的インタフェースを有することができ、上記金属の薄層が、上記少なくとも１層の低屈折率光学コーティングと上記熱的光学的インタフェースとの間に配置される。一例において、上記熱的光学的インタフェースはグラファイトの層である。一例において、上記薄層の金属は、１０３０ｎｍの波長で少なくとも３の吸光係数を持つ。一例において、上記少なくとも１層の低屈折率光学コーティングは、約３０００ｎｍの厚さを持つＡｌ_２Ｏ_３である。一例において、上記導波路基体は、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）のスラブである。

他の一実施形態によれば、光導波路装置が提供される。当該光導波路装置は、光導波路を有し、該光導波路は、導波路基体と、該導波路基体の表面上に形成された低屈折率光学コーティングの層と、該低屈折率光学コーティングの層の表面上に形成された薄い金属の層とを含み、上記低屈折率光学コーティングの層が上記導波路基体と上記薄い金属の層との間に配置される。当該光導波路装置は更に、上記光導波路の側面に配置されて上記光導波路の長さ方向に上記光導波路内にポンプ光を放つように構成された少なくとも１つの光源を有する。

一例において、上記少なくとも１つの光源は、約１０００ｎｍから約１１００ｎｍの範囲内の波長のポンプ光を放つ。他の一例において、上記ポンプ光は約１０３０ｎｍの波長にある。一例において、上記少なくとも１つの光源は、上記光導波路に対して７０°未満の入射角で上記ポンプ光を放つように構成される。一例において、上記薄い金属の層は、４０％未満の反射率を持つ。一例において、上記薄い金属の層は、少なくとも３の吸光係数を持つ。一例において、上記薄い金属の層は、約５ｎｍから約２０ｎｍの範囲内の厚さを持つ。他の一例において、上記薄い金属の層は、約１０ｎｍの厚さを持つ。一例において、上記薄い金属の層はクロムである。一例において、当該光導波路装置は更に、上記薄い金属の層の表面と熱的に連通した熱的光学的インタフェースを有し、上記薄い金属の層が、上記低屈折率光学コーティングの層と上記熱的光学的インタフェースとの間に配置される。これら態様及び実施形態の例の更なる他の態様、実施形態、及び利点が、以下にて詳細に説明される。また、理解されるべきことには、以上の情報及び以下の詳細な説明はどちらも、様々な態様及び実施形態のうちの単なる例示的な例であり、特許請求される態様及び実施形態の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することを意図したものである。ここに開示される実施形態は、他の実施形態と組み合わされてもよく、“実施形態”、“例”、“一部の実施形態”、“一部の例”、“代替実施形態”、“様々な実施形態”、“一実施形態”、“少なくとも１つの実施形態”、“この及びその他の実施形態”、又はこれらに類するものへの言及は、必ずしも相互に排他的なものではなく、記載される特定の特徴、構造、又は特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれ得ることを指し示すことを意図したものである。ここにこれらの用語が現れることは、必ずしも全てが同じ実施形態に言及しているわけではない。

以下、縮尺通りに描くことは意図していない添付の図面を参照して、少なくとも１つの実施形態の様々な態様を説明する。図面は、様々な態様及び実施形態の例示及び更なる理解を提供するために含められており、本明細書に組み込まれてその一部を構成するが、何らかの特定の実施形態の限定を規定するものとして意図したものではない。図面は、本明細書の残りの部分とともに、記述されて特許請求される態様及び実施形態の原理及び動作を説明する役割を果たす。図面において、様々な図に示される同じ又は略同じ構成要素は各々、似通った参照符号によって表される。明瞭さの目的のため、全ての図で全ての構成要素にラベルを付すことはしていない場合がある。
本発明の態様に従った光導波路の一例の側面図である。 本発明の態様に従った光導波路の第２の例の側面図である。 本発明の態様に従った実験モデル導波路についての反射率データのグラフである。 本発明の態様に従った第２の実験モデル導波路についての反射率データのグラフである。 本発明の態様に従った第３の実験モデル導波路についての反射率データのグラフである。 本発明の態様に従った第４の実験モデル導波路についての反射率データのグラフである。 本発明の態様に従った第５の実験モデル導波路についての反射率データのグラフである。

プレーナ光導波路は、しばしば、集積された光回路と半導体レーザを構築するために使用される。矩形導波路は、１層以上の材料であって、導波路の端面に結合された光ビームを反射によってこれらの層のうちの１つ以上に閉じ込めるように設計された１層以上の材料、を含み得る。これは、それらの材料をそれらの光学特性（例えば、その材料を通過する光波をその材料が減速させる程度を指し示すものである屈折率（ｎ）、その材料を通過する光波をその材料が吸収する程度を指し示すものである吸光係数（ｋ）、及び、入射電磁パワーのうちの界面で反射される割合である反射率など）のうちの１つ以上に基づいて積層することによって行われ得る。

特定の態様によれば、導波路と熱接触する１つ以上のクーラ（冷却器）の使用を介して、余分な熱が消散され得る。クーラは、導波路の外表面に接触する熱的光学的インタフェース（thermal optical interface；ＴＯＩ）を介して、導波路と相互作用し得る。ＴＯＩと導波路の光伝播層との間に１層以上の材料が配置されて、寄生の及びその他不所望のエミッションが導波路から脱け出てＴＯＩによって吸収されることを可能にし得る。従って、１つ以上の実施形態は、寄生的な光が導波路を出てＴＯＩによって吸収されることを可能にする光学特性と機械特性を持つ材料の層を含んだ導波路に向けられる。

本発明に従ってここに開示される態様は、それらの適用において、以下の記載に説明され又は添付図面に図示される構成の詳細及び構成要素の配置に限定されるものではない。これらの態様は、他の実施形態を想定することができ、また、様々なやり方で実施あるいは実行されることができる。具体的な実装の例が、単に例示の目的でここに提供されるが、限定することを意図したものではない。特に、何れか１つ以上の実施形態に関連して説明される行為、構成要素、要素、及び特徴が、何らかの他の実施形態における同様の役割から排除されるようなことは意図されていない。

また、ここで使用される言葉遣い及び用語は、記述の目的でのものであり、限定するものとして見なされるべきでない。ここで単数形で参照されるシステム及び方法の例、実施形態、構成要素、要素又は行為への如何なる参照も、複数を含む実施形態をも包含することがあり、また、ここでの何れかの実施形態、構成要素、要素又は行為への複数形での如何なる参照も、１つであることのみを含む実施形態をも包含することがある。単数形又は複数形での参照は、ここに開示されるシステム又は方法、それらの構成要素、行為又は要素を限定することを意図していない。“含む”、“有する”、“持つ”、“含有する”、“伴う”及びこれらの変形のここでの使用は、その後に挙げられる品目及びそれらの均等物並びに更なる品目を含む意味である。“又は”への言及は、“又は”を用いて記載される項目が、記載される項目のうちの、単一の、１つよりも多くの、及び全ての、の何れかを指し示し得るように、包含的なものとして解釈され得る。さらに、この文書と参照によりここに援用される文献との間で一致しない用語の使用法がある場合、援用される参照文献での用語の使用法は、この文書でのそれに対して補足的なものであり、相容れない不一致の場合には、この文書での用語の使用法が支配する。また、タイトル及びサブタイトルは、本明細書において読者の便宜のために使用されており、本発明の範囲に何らの影響も及ぼさない。

ここに開示される態様及び実施形態は、光導波路に関する。その光導波路は、固体のプレーナ導波路すなわちスラブ導波路とし得る。導波路中を伝えられる光が、この固体物体の特定の平面領域に閉じ込められる。一部の実施形態によれば、プレーナ導波路は、赤外（ＩＲ）領域内の波長域で動作するように構成された光増幅器として機能し得る。例えば、この光導波路は、１０３０ｎｍの波長を含む１０００−１１００ｎｍの波長域で動作し得る。ここに開示されるシステムはまた、４００−２０００ｎｍの波長を含むものである電磁スペクトルの可視領域又は近ＩＲ領域を含むその他の波長で動作することが可能である。増幅器として、光導波路は、或る特定の波長の例えばレーザなどの光を増幅するように機能する。

光導波路は、様々な波長を持つポンプレーザによって励起（ポンピング）され得る。特定の実施形態によれば、ポンプレーザの波長は、導波路を成す材料の（１つ以上の）吸収波長によって決定され、これは、放射波長よりも短いものである。ポンプレーザに関する入射角は、所望の用途に従って選定され、また、エネルギー効率に関する検討に従って選定される。１つ以上の実施形態によれば、ポンプレーザは、導波路に対して７０°未満の入射角でスラブの側面（エッジ）から位置付けられ得る。様々な実施形態において、ポンプレーザは、ドープされた導波路材料の中に導かれる。他の実施形態によれば、ポンプレーザは、ドープされていない導波路材料の中に導かれる。例えば、ポンプレーザは、ドープされたＹＡＧ材料の中に導かれることができ、あるいはそれに代えて、ドープされていないＹＡＧ材料の中に導かれることができる。他の例において、ポンプレーザは、ドープされたサファイア材料の中に導かれ得る。

図１を参照するに、大まかに１００で指し示されて、光導波路の一例が示されている。１つ以上の実施形態によれば、光導波路１００は導波路基体１０５を含んでいる。１つ以上の実施形態において、導波路基体は単結晶基板とし得る。少なくとも１つの実施形態において、導波路基体はイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）である。１つ以上の実施形態によれば、導波路基体は、ドープされることが可能で、それ故にポンプレーザからの光を吸収してこの光を再放出することができる如何なる材料ともし得る。また、導波路基体は、４００−２０００ｎｍの波長を含む電磁スペクトルの可視から近ＩＲの領域で動作することが可能な如何なるドープト材料ともし得る。特定の実施形態において、導波路基体は、約１．５から約２．０の範囲内の屈折率を持ち得る。他の実施形態において、導波路基体は、２．０よりも大きい屈折率を持っていてもよい。一部の実施形態によれば、導波路基体は、１層以上の材料を有し得る。導波路基体の厚さは、約０．０５ｍｍから約２ｍｍまでの範囲とすることができ、この厚さは、ポンプレーザの設計に依存する。当業者によって認識されるように、導波路基体の厚さは、ここに開示される導波路基体の様々な機能を果たす如何なる厚さのものであってもよい。

光導波路１００は更に、導波路基体１０５の表面上に配置された１層以上の低屈折率の光学コーティング１１０を含み得る。特定の態様によれば、低屈折率光学コーティング１１０は、導波路効果を生み出すように機能する。１つ以上の実施形態において、低屈折率光学コーティング１１０は、シリカ、アルミナ、又は酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）（非結晶のＡｌ_２Ｏ_３を含めて）とし得る。低屈折率光学コーティング１１０の層の厚さは、約１０００ｎｍから約５０００ｎｍまでの範囲とし得る。少なくとも１つの実施形態において、低屈折率光学コーティング１１０は３０００ｎｍの厚さを持つ。一部の実施形態によれば、低屈折率光学コーティング１１０は、導波路基体１０５よりも低い屈折率を持ち得る。例えば、少なくとも１つの実施形態において、導波路基体１０５は、（１０３０ｎｍの波長で）１．８１５の屈折率を有するＹＡＧ材料であり、低屈折率光学コーティング１１０は、（１０３０ｎｍの波長で）１．７５５の屈折率を有するＡｌ_２Ｏ_３の層である。他の実施形態によれば、低屈折率光学コーティング１１０は、２．０未満、又は１．５未満の屈折率を持ち得る。更なる他の一例において、低屈折率光学コーティングは、約１．５から約２．０の範囲内の屈折率を持ち得る。

導波路基体１０５及び低屈折率光学コーティング１１０は、更に後述するように、その上に他の材料が堆積され得る基盤を形成し得る。導波路基体１０５及び低屈折率光学コーティング１１０は、例えば気相化学成長（ＣＶＤ）、イオンアシスト蒸着、及びスパッタリングなどの、何れか１つ以上の様々な周知のプロセスによって形成され得る。例えば、低屈折率光学コーティング１１０は、電子線蒸着又はスパッタ堆積法を用いて真空条件下で、導波路基体１０５上に堆積され得る。

再び図１を参照するに、１つ以上の実施形態において、低屈折率光学コーティング１１０の表面上に薄い金属の層１１５が形成され得る。用語“薄い”は、金属の層１１５を指してここで使用されるとき、約５ｎｍから約２０ｎｍの範囲内の厚さを指し示す。例えば、薄層の金属１１５の厚さは、約５ｎｍから約１０ｎｍの範囲内とし得る。少なくとも１つの実施形態において、薄層の金属１１５の厚さは約１０ｎｍとし得る。しかしながら、当業者が理解するように、この開示の利益を所与として、薄層の金属１１５の厚さは、以上の例に限定されるものではなく、ここに説明される機能を果たすのに適した如何なる厚さのものであってもよい。薄層の金属１１５は、スパッタリング、蒸着、又は化学成長技術を含め、数ある異なる周知の方法のうちの何れか１つ以上を用いて堆積され得る。一部の実施形態によれば、薄層の金属１１５は、低屈折率光学コーティング１１０に、これら２層の材料間に空隙が実質的に存在しないように付着されるように構成される。

薄層の金属１１５は、１つ以上の機能的特性を持ち得る。例えば、薄層の金属１１５は、導波路内での後方反射信号の増幅を防止する光アイソレータとして機能し得る。また、薄層の金属１１５は、その機能性に向けて寄与する１つ以上の物理特性を持ち得る。例えば、薄層の金属１１５は、低屈折率光学コーティング１１０及び／又は導波路基体１０５の中を伝播する光エネルギーをこの金属材料が吸収することを可能にする高い吸光係数ｋを持ち得る。例えば、一部の実施形態において、薄層の金属１１５は、１０３０ｎｍの波長で、少なくとも３の吸光係数を持つ。薄層の金属１１５はまた、低い反射率を持ち得る。例えば、１０００ｎｍの波長で、薄層の金属１１５は、約４０％未満の反射率を持ち得る。他の一例によれば、薄層の金属１１５は、導波路に対して７０°未満である入射角で、４０％未満の反射率を持ち得る。また、様々な実施形態によれば、薄層の金属１１５は、例えば低屈折率光学コーティング１１０などの導波路内のその他の材料と良好に接着あるいはその他の方法で接合し得る。例えば、薄層の金属１１５は、低屈折率光学コーティング１１０に、これら２層の材料間に空隙が実質的に存在しないように接着し得る。薄層の金属１１５はまた、堅牢な機械的構造を有することができ、それ自身を機械的損傷を受けにくいものにする。例えば、薄層の金属１１５は、硬質の金属又は合金とし得る。

少なくとも１つの実施形態において、薄層の金属１１５はクロムとし得る。このクロムは、少なくとも１０ｎｍ厚とすることができ、光導波路からの低い出口角で高い吸収と低い反射率とを有する。更に後述するように、クロムは、それが光導波路の性能を高めることを可能にする反射特性、吸収特性、及び接合特性を持ち得る。

特定の態様によれば、光導波路内をガイドされて伝播する波のパワーが増大されるとき、光導波路の温度も上昇する。故に、光導波路１００は更に、光導波路１００の構造の中又は上に形成された熱的光学的インタフェース（ＴＯＩ）１２０を含み得る。例えば、再び図１を参照するに、ＴＯＩ１２０は、薄層の金属１１５の表面と熱的に接触し得る。一部の例によれば、ＴＯＩ１２０は、例えば機械的な接触を介してなどで、薄層の金属１１５の表面と連通し得る。ＴＯＩ１２０はまた、光導波路に対して外部の構造として構成される（１つ以上の）クーラ１３０とも熱接触することができ、これは、ＴＯＩ１２０と（１つ以上の）クーラ１３０との間の破線によって図１に示されている。

特定の態様によれば、薄層の金属１１５は、低い入射角にある光が反射されて導波路内に戻されることを最小化するように機能する。例えば、薄層の金属１１５によって吸収されるエネルギーは、除去のために、ＴＯＩ１２０を介してクーラ１３０に熱伝導され得る。一実施形態によれば、ＴＯＩ１２０はグラファイト材料とし得る。このグラファイト材料は、例えばフラーレン、グラフェン、及びカーボンナノチューブなど、炭素を含有する数ある異なる材料のうちの何れか１つを含み得る。例えば、グラファイト材料は、（オハイオ州レイクウッドのグラフテック社から入手可能な）ＧＲＡＦ（登録商標）ＨｉＴｈｅｒｍ（登録商標）１２０５を含み得る。

次に図２を参照するに、ＴＯＩ１２０についてのグラファイト材料の使用は、空隙２２５につながることがある。図２は、大まかに２００で指し示された光導波路を示しており、上述のように、導波路基体１０５と、低屈折率光学コーティング１１０と、薄層の金属１１５とを有している。空隙２２５は、光導波路２００を成す材料の１つ以上の外面層に対してグラファイト材料が一様に接触することを不可能にしてしまい得る。特定の例において、空隙２２５は、ＴＯＩに使用されるグラファイト材料の層につきものであり、故に、薄層の金属１１５とＴＯＩ１２０との間に１つ以上の空隙２２５が存在し得る。特定の態様によれば、以下の例で更に説明するように、薄層の金属１１５は、空隙２２５が存在していても反射を抑制する。

例
多数の異なる導波路構造について、（オレゴン州ポートランドのソフトウェアスペクトラ社から入手可能な）ＴＦＣａｌｃ（登録商標）３．５．１２を用いて薄膜モデリングを実行した。図３は、薄層の金属を含まない導波路についての入射角（ｘ軸）に対する反射率（％）（ｙ軸）を例示するグラフである。図３−７で使用した波長は１０３０ｎｍである。このモデリングで使用した導波路は、導波路基体としてＹＡＧを含み、低屈折率光学コーティングの層として３０００ｎｍのＡｌ_２Ｏ_３を含み、そして、ＴＯＩとして１０ミクロンのグラファイトの層を含んでいる。第１のシナリオにおいて、グラファイトとＡｌ_２Ｏ_３との間に空隙を含め、空隙の厚さは５００ｎｍから１００００ｎｍまでの範囲とした。第２のシナリオにおいて、空隙を省略した。図３に示した結果は、第１のシナリオにおける特徴である空隙が３３°と６８°との間の入射角で反射を生じさせたことを指し示している。さらに、空隙はまた、１０°の入射角でのピークを含め、その他の入射角でも反射の増大を生じさせた。空隙のない第２のシナリオは、有意に少ない反射を指し示した。

図４は、グラファイトの層とＡｌ_２Ｏ_３との間への１５ｎｍのクロム層の挿入を含む導波路での、図３と同じ情報を例示するグラフである。この結果は、１０ミクロンの空隙厚さを有していても、クロム材料の層が３３°と６８°との間の入射角での反射を抑制することができたことを指し示している。図５は、図４における特徴であるクロムの層について同様の結果を示しているが、この例では、クロムを１０ｎｍ厚であるとしてモデル化するとともに、空隙を１００００ｎｍとした。この例は、１００００ｎｍの厚さにモデル化された空隙を含むが、空隙の存在が結果につながるものであるので、例えば１００００ｎｍ未満の厚さ又は更には１ｎｍなど、その他の厚さを有する空隙を用いても同様の結果が得られることになる。

これらの実験的なモデリングの結果は、ＴＯＩとしてグラファイトを用いるときに導波路構造内に存在する有意な空隙に対して、アブソーバ層としてのクロムの使用が、３３°と６８°との間の入射角で反射を抑制することを指し示した。

更なる一例において、図６は、基体及び低屈折率光学コーティング材料としてそれぞれやはりＹＡＧ及びＡｌ_２Ｏ_３を含む導波路について、５ｎｍから２０ｎｍまでの範囲に及ぶ６つの異なる厚さのクロムの、入射角（ｘ軸）に対する反射率（％）（ｙ軸）を例示するグラフである。図示のように、３０°と約６８°との間の入射角において、クロムの反射率は４０％よりも低かった。図７は、図６のうち１０ｎｍのクロム層を有するものと同じ導波路を例示している。比較の目的で、図７は更に、３０００ｎｍのゲルマニウム層についての反射率データを含んでいる。図６及び７はどちらも、上述したのと同じモデリングソフトウェアを用いてモデル化されたものである。この例は、例えばクロムなどの金属の遥かに薄い層を用いて、反射率における同様の結果を達成できることを指し示している。故に、特定の例において、例えばクロムなどの金属の、より薄い層を用いることは、例えば、より短い処理時間及びより低い処理コストなど、特定の優位さを有し得る。

故に、態様及び実施形態は、例えばクロムなどの金属の薄層を組み入れたプレーナ導波路を提供する。クロムは、堆積するのが容易であり、導波路内で使用される材料を含め、他の材料に良好に接着し、且つ機械的に堅牢であって、それ自身を機械的損傷を受けにくいものにする。クロムの薄層は、１つ以上の望ましい光学特性を導波路に提供し得る。例えば、薄層のクロム層は、高度に吸収性であり、導波路に対して７０°未満の入射角で低い反射率を示す。これは、導波路中を光がいっそう容易に伝播することを可能にするとともに、不所望の光がクロムと熱的光学的インタフェースとの組み合わせによって吸収されることを可能にする。クロムの層と熱接触する例えばグラファイトなどの熱的光学的インタフェースを導波路が含む実施形態において、クロムは、導波路に対して７０°未満の入射角での反射を抑制する。この能力は、グラファイト材料とクロムとの間に発生し得る空隙の存在下であっても保存され、故に、クロムの存在は、光がグラファイト材料に突き抜けないようにするよう機能する。クロムの機械特性がまた、それがグラファイト材料と良好にインタフェースすることを可能にする。さらに、所望の光学特性を達成するのにクロムの薄層のみが必要とされ、それにより、導波路に関連する処理及び材料のコストが低減される。例えば、一部の実施形態において、クロムの層は訳０ｎｍの厚さを持つ。これは、例えばゲルマニウムを６００ｎｍ以上の厚さで含むことがある一部の従来導波路よりも遥かに薄い。

このように、少なくとも１つの実施形態の幾つかの態様を記述してきたが、理解されるように、当業者には様々な改変、変更、及び改良が容易に浮かぶであろう。例えば、ここに開示された例はまた、他の状況で使用されてもよい。そのような改変、変更、及び改良は、この開示の一部であることが意図され、また、ここに説明された例の範囲内であることが意図される。従って、以上の説明及び図面は単に例によるものである。

Claims (20)

1. 導波路基体と、
   前記導波路基体の表面上に形成された少なくとも１層の低屈折率光学コーティングと、
   前記少なくとも１層の低屈折率光学コーティングの表面上に形成された薄層の金属であり、前記少なくとも１層の低屈折率光学コーティングが前記導波路基体と当該薄層の金属との間に配置されている、薄層の金属と、
   を有する光導波路。
2. 前記薄層の金属は、約５ｎｍから約２０ｎｍの範囲内の厚さを持つ、請求項１に記載の光導波路。
3. 前記薄層の金属は、約１０ｎｍの厚さを持つ、請求項２に記載の光導波路。
4. 前記薄層の金属は、前記少なくとも１層の低屈折率光学コーティング上に堆積されている、請求項１に記載の光導波路。
5. 前記薄層の金属はクロムである、請求項１に記載の光導波路。
6. 当該光導波路は更に、前記薄層の金属の表面と熱的に連通した熱的光学的インタフェースを有し、前記金属の薄層が、前記少なくとも１層の低屈折率光学コーティングと前記熱的光学的インタフェースとの間に配置されている、請求項１に記載の光導波路。
7. 前記熱的光学的インタフェースはグラファイトの層である、請求項６に記載の光導波路。
8. 前記薄層の金属は、１０３０ｎｍの波長で少なくとも３の吸光係数を持つ、請求項１に記載の光導波路。
9. 前記少なくとも１層の低屈折率光学コーティングは、約３０００ｎｍの厚さを持つＡｌ_２Ｏ_３である、請求項１に記載の光導波路。
10. 前記導波路基体は、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）のスラブである、請求項１に記載の光導波路。
11. 光導波路であり、
    導波路基体と、
    前記導波路基体の表面上に形成された低屈折率光学コーティングの層と、
    前記低屈折率光学コーティングの層の表面上に形成された薄い金属の層であり、前記低屈折率光学コーティングの層が前記導波路基体と当該薄い金属の層との間に配置されている、薄い金属の層と、
    を含む光導波路、及び
    前記光導波路の側面に配置され、前記光導波路の長さ方向に前記光導波路内にポンプ光を放つように構成された少なくとも１つの光源、
    を有する光導波路装置。
12. 前記少なくとも１つの光源は、約１０００ｎｍから約１１００ｎｍの範囲内の波長のポンプ光を放つ、請求項１１に記載の光導波路装置。
13. 前記ポンプ光は約１０３０ｎｍの波長にある、請求項１２に記載の光導波路装置。
14. 前記少なくとも１つの光源は、前記光導波路に対して７０°未満の入射角で前記ポンプ光を放つように構成されている、請求項１３に記載の光導波路装置。
15. 前記薄い金属の層は、４０％未満の反射率を持つ、請求項１４に記載の光導波路装置。
16. 前記薄い金属の層は、少なくとも３の吸光係数を持つ、請求項１５に記載の光導波路装置。
17. 前記薄い金属の層は、約５ｎｍから約２０ｎｍの範囲内の厚さを持つ、請求項１１に記載の光導波路装置。
18. 前記薄い金属の層は、約１０ｎｍの厚さを持つ、請求項１７に記載の光導波路装置。
19. 前記薄い金属の層はクロムである、請求項１１に記載の光導波路装置。
20. 当該光導波路装置は更に、前記薄い金属の層の表面と熱的に連通した熱的光学的インタフェースを有し、前記薄い金属の層が、前記低屈折率光学コーティングの層と前記熱的光学的インタフェースとの間に配置されている、請求項１１に記載の光導波路装置。

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