JP2019095485A - ハイブリッド光回路 - Google Patents
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Abstract
Description
また、本発明のハイブリッド光回路の1構成例において、前記石英系光回路の前記二次非線形導波路との接続端面のうち、光が伝播する前記第1の導波路が形成された領域と前記二次非線形導波路の接続端面との間隙に、高耐光性屈折率整合性樹脂が充填されていることを特徴とするものである。
また、本発明のハイブリッド光回路の1構成例において、前記石英系光回路の前記二次非線形導波路との接続端面のうち、光が伝播する前記第1の導波路が形成された領域と前記二次非線形導波路の接続端面とに反射防止膜コートがなされていることを特徴とするものである。
また、本発明のハイブリッド光回路の1構成例において、前記ファイバアレイブロックの前記二次非線形導波路との接続端面のうち、光が伝播する前記光ファイバが配置された領域と前記二次非線形導波路の接続端面との間隙、および前記ファイバアレイブロックの前記石英系光回路との接続端面のうち、光が伝播する前記光ファイバが配置された領域と前記石英系光回路の接続端面との間隙に、高耐光性屈折率整合性樹脂が充填されていることを特徴とするものである。
また、本発明のハイブリッド光回路の1構成例において、前記接着剤は、紫外線硬化型接着剤である。
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。図1は、本発明の第1の実施例に係るハイブリッド光回路の構成を示す斜視図である。ハイブリッド光回路は、石英系光回路1と、石英系光回路1に直接接合されたPPLN導波路2(二次非線形導波路)とを備える。
PPLN導波路2は、少なくとも一部に周期分極反転構造を有するニオブ酸リチウム(二次非線形光学材料)を主たる材料とするOPA用PPLN導波路200(第3の導波路)と、同じく周期分極反転構造を有するニオブ酸リチウムを主たる材料とするSHG用PPLN導波路201(第2の導波路)とを含む。
一方、PPLN導波路2は、直接接合とエッチングを用いて作製することができる。具体的には、Znを添加したLiNbO3の基板をコア層として、このLiNbO3基板に先に分極反転を施し、この周期分極反転構造を有するLiNbO3基板とクラッド層となるLiTaO3基板とを直接接合し、その後LiNbO3基板を薄膜化して、ダイシングにより横方向の閉じ込めを行いリッジ型の光導波路構造とする(例えば非特許文献5参照)。上記のとおり、PPLN導波路2内には、光パラメトリック増幅用のPPLN導波路200(図8のPPLN導波路114に相当)と波長変換用のPPLN導波路201(図8のPPLN導波路124に相当)とが設けられている。
図2は、図1の石英系光回路1のPPLN導波路2との接続端面を拡大した斜視図である。上記のようにチップ状に加工した石英系光回路1の上面と下面に、加工時の補強材として、パイレックス(登録商標)の厚板を張り付け、PPLN導波路2と接続する側の端面10aの所望の位置、具体的には、石英系光回路1の接続端面10aのうち、光が伝播する導波路が形成された領域11とその両側の光が伝播しない領域12とを分断するように、接続端面10aから光回路内側に向かう溝6を石英系光回路1の厚さ方向に沿って2箇所形成した。この溝6の形成には、今回、ダイシングソーを用いた。
この接続端面10aの領域11とPPLN導波路2の接続端面との間には、紫外線硬化型接着剤13の厚さ分の僅かな間隙がある。そこで、紫外線硬化型接着剤13の硬化後、この間隙に高耐光性屈折率整合性樹脂14を充填することにより、石英系光回路1とPPLN導波路2の間隙で反射が発生することを抑制した。
前述のとおり、溝6は、PPLN導波路2との接続端面10aのポート34,35,36(導波路46,47,37)の外側に設けてある。
一方、信号光は、ファイバカプラ53を通過した後、光ファイバ4bを伝播して石英系光回路1に入射する。ファイバカプラ53を設けた理由は、信号光の一部を取り出して、信号光の強度をフォトディテクター54を用いて測定するためである。
図5は、本実施例のハイブリッド光回路の小信号利得の時間経過に対する安定性を評価した結果を示している。図5の縦軸は利得、横軸は時間である。ここでは、パラメトリック増幅の励起光の元となる基本波光の強度を、+30dBmで一定とした。図5の58は本実施例のハイブリッド光回路の小信号利得(増幅率)を示している。図5によれば、外部共振器型波長可変半導体レーザー50の光出力開始から2000時間経過後も、小信号利得が安定して約11dBが得られていることが分かる。
次に、本発明の第2の実施例について説明する。本実施例では、V溝に光ファイバを並べたファイバアレイブロックを第1の実施例のファイバブロック3a,3bと同様に作製し、このファイバアレイブロックを用いて石英系光回路とPPLN導波路とを接続する。
PPLN導波路2とファイバブロック3a,3bの構成、PPLN導波路2とファイバブロック3a(光ファイバ4a)との接続方法、石英系光回路1aとファイバブロック3b(光ファイバ4b)との接続方法は、第1の実施例で説明したとおりである。本実施例の石英系光回路1aは、PPLN導波路2側の接続端面に第1の実施例で説明した溝6が無い点のみ石英系光回路1と異なる。
石英系光回路1aに付加工程を要しない作製方法は、種々の石英系PLCとのハイブリッド光回路を作製する量産時に、特に生産効率を高め、且つ、溝作製部を石英系PLCに設ける必要がないことから、設計自由度を制限しないという利点を有している。
Claims (8)
- 石英系ガラスを主たる材料として形成された第1の導波路を含む石英系光回路と、
周期分極反転構造を有する二次非線形光学材料からなり、基本波光の第2高調波光を発生させる第2の導波路と、前記第2高調波光を励起光として用いて信号光のパラメトリック増幅を行う第3の導波路とを含む二次非線形導波路とを備え、
前記石英系光回路は、前記二次非線形導波路との接続端面に、光が伝播する前記第1の導波路が形成された領域と光が伝播しない領域とを分断するように形成された溝を有することを特徴とするハイブリッド光回路。 - 請求項1記載のハイブリッド光回路において、
前記石英系光回路の溝は、前記二次非線形導波路との接続端面のうち、光が伝播する前記第1の導波路が形成された領域とその両側の前記光が伝播しない領域とを分断するように少なくとも2箇所形成され、
前記石英系光回路の前記二次非線形導波路との接続端面のうち、前記光が伝播しない領域に設けられた接着剤により、前記石英系光回路の接続端面とこれと向かい合う前記二次非線形導波路の接続端面とが接着されていることを特徴とするハイブリッド光回路。 - 請求項1または2記載のハイブリッド光回路において、
前記石英系光回路の前記二次非線形導波路との接続端面のうち、光が伝播する前記第1の導波路が形成された領域と前記二次非線形導波路の接続端面との間隙に、高耐光性屈折率整合性樹脂が充填されていることを特徴とするハイブリッド光回路。 - 請求項1または2記載のハイブリッド光回路において、
前記石英系光回路の前記二次非線形導波路との接続端面のうち、光が伝播する前記第1の導波路が形成された領域と前記二次非線形導波路の接続端面とに反射防止膜コートがなされていることを特徴とするハイブリッド光回路。 - 石英系ガラスを主たる材料として形成された第1の導波路を含む石英系光回路と、
周期分極反転構造を有する二次非線形光学材料からなり、基本波光の第2高調波光を発生させる第2の導波路と、前記第2高調波光を励起光として用いて信号光のパラメトリック増幅を行う第3の導波路とを含む二次非線形導波路と、
前記石英系光回路と前記二次非線形導波路とを光ファイバを介して接続するファイバアレイブロックとを備え、
前記ファイバアレイブロックは、前記石英系光回路との接続端面および前記二次非線形導波路との接続端面のそれぞれに、光が伝播する前記光ファイバが配置された領域と光が伝播しない領域とを分断するように形成された溝を有することを特徴とするハイブリッド光回路。 - 請求項5記載のハイブリッド光回路において、
前記ファイバアレイブロックの溝は、前記二次非線形導波路との接続端面のうち、光が伝播する前記光ファイバが配置された領域とその両側の前記光が伝播しない領域とを分断するように少なくとも2箇所形成されると共に、前記石英系光回路との接続端面のうち、光が伝播する前記光ファイバが配置された領域とその両側の前記光が伝播しない領域とを分断するように少なくとも2箇所形成され、
前記ファイバアレイブロックの前記二次非線形導波路との接続端面のうち、前記光が伝播しない領域に設けられた接着剤により、前記ファイバアレイブロックの接続端面とこれと向かい合う前記二次非線形導波路の接続端面とが接着され、前記ファイバアレイブロックの前記石英系光回路との接続端面のうち、前記光が伝播しない領域に設けられた接着剤により、前記ファイバアレイブロックの接続端面とこれと向かい合う前記石英系光回路の接続端面とが接着されていることを特徴とするハイブリッド光回路。 - 請求項5または6記載のハイブリッド光回路において、
前記ファイバアレイブロックの前記二次非線形導波路との接続端面のうち、光が伝播する前記光ファイバが配置された領域と前記二次非線形導波路の接続端面との間隙、および前記ファイバアレイブロックの前記石英系光回路との接続端面のうち、光が伝播する前記光ファイバが配置された領域と前記石英系光回路の接続端面との間隙に、高耐光性屈折率整合性樹脂が充填されていることを特徴とするハイブリッド光回路。 - 請求項2または6記載のハイブリッド光回路において、
前記接着剤は、紫外線硬化型接着剤であることを特徴とするハイブリッド光回路。
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