JP2022170743A - マルチチャネル光結合器アレイ - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2017年3月15日に出願された米国特許出願第15/459730号(代理人整理番号CHIRA.020A)“マルチチャネル光結合器アレイ”の優先権の利益を主張するものであり、さらに、2016年11月3日に出願された米国仮出願第62/417,180号(代理人整理番号CHIRA.020PR)“マルチチャネル光結合器アレイ”の利益を主張するものであり、この段落で参照された各出願の内容は、参照として明確に本出願に取り込まれる。
実施形態
1.複数の光ファイバと光学的に結合するための第1の端部、及び光デバイスと光学的に結合する第2の端部を有する細長い光エレメントを備える、前記複数の光ファイバを前記光デバイスに光学的に結合するためのマルチチャネル光結合器アレイであって、
前記光エレメントは、共通の単一結合器ハウジング構造;各導波路が所定のモードフィールドプロファイルの少なくとも1つの光モードに対するキャパシティを有するとともに、前記共通の単一結合器ハウジング構造内に埋設され、それぞれ互いに離隔して位置する複数の細長い導波路を有し、
前記少なくとも1つのバニシングコア導波路は、第1の屈折率(N-1)及び前記第1の端部において第1の内部コアサイズ(ICS-1)、前記第2の端部において第2の内部コアサイズ(ICS-2)を有する内部バニシングコア;当該内部バニシングコアを長さ方向に囲み、第2の屈折率(N-2)及び前記第1の端部で第1の外部コアサイズ(OCS-1)、前記第2の端部において第2の外部コアサイズ(OCS-2)を有する外部コア;当該外部コアを長さ方向に囲み、第3の屈折率(N-3)及び前記第1の端部で第1のクラッドサイズ、前記第2の端部で第2のクラッドサイズを有する外部クラッドを備え、
前記共通の単一結合器ハウジング構造は、前記複数の導波路を囲む第4の屈折率(N-4)を有する横方向に連続した媒体を備え、
前記第1の屈折率、前記第2の屈折率、前記第3の屈折率及び前記第4の屈折率(それぞれN-1,N-2,N-3,N-4)の所定の相対的な大きさは、N-1>N-2>N-3の関係を備え、
前記共通の単一結合器ハウジング構造の前記媒体の全体積は、前記共通の単一結合器ハウジング構造内に閉じ込められた前記バニシングコア導波路の前記内部コア及び前記外部コアの全体積よりも大きく、
前記第1の内部コアサイズ(ICS-1)、前記第1の外部コアサイズ(OCS-1)
及び前記複数の導波路間の隙間は、前記光エレメントに沿った前記第1の端部及び前記第2の端部の間の、所定の減少プロファイルにしたがって、前記第2の内部コアサイズ(ICS-2)及び前記第2の外部コアサイズ(OCS-2)に到達するまで、同時かつ徐々に減少し、
前記第2の内部コアサイズ(ICS-2)は光を伝播させるのに不十分な大きさとし、前記第2の外部コアサイズ(OCS-2)は少なくとも1つの光モードを伝播させるのに十分な大きさとし、これによって、前記第1の端部から前記第2の端部に伝播する光は、前記第2の端部に近接した箇所において、前記内部バニシングコアから前記外部バニシングコアに漏えいし、前記第2の端部から前記第1の端部に伝播する光は、前記第1の端部に近接した箇所において前記外部コアから前記内部バニシングコアに移動し、
前記第1の端部に近接した箇所における前記共通の単一結合器ハウジング構造は、前記複数の導波路を囲むリング、あるいは複数の孔を有する横方向に連続した構造の断面形態であって、前記少なくとも1つの孔は前記導波路の少なくとも1つを含むことを特徴とする、マルチチャネル光結合器アレイ。
2.複数の光ファイバ、光デバイス及びこれらの組み合わせと光学的に結合するための第1の端部及び第2の端部を有する細長い光エレメントを備えるマルチチャネル光結合器アレイであって、
前記光エレメントは、結合器ハウジング構造と、各導波路が少なくとも1つの光モードに対してするキャパシティを有するとともに、前記ハウジング構造内に埋設された、互いに配設されてなる複数の導波路を備え、
前記複数の導波路は、少なくとも1つのバニシングコア導波路を備え、
前記少なくとも1つのバニシングコア導波路は、第1の屈折率(N-1)及び内部コアサイズを有する内部バニシングコア;当該内部バニシングコアを長さ方向に囲み、第2の屈折率(N-2)及び外部コアサイズを有する外部コア;当該外部コアを長さ方向に囲み、第3の屈折率(N-3)及びクラッドサイズを有する外部クラッドを備え、
前記結合器ハウジング構造は、前記複数の導波路を囲む第4の屈折率(N-4)を有する媒体を備え、N-1>N-2>N-3であり、
前記内部コアサイズ、前記外部コアサイズ及び前記複数の導波路間の隙間は、前記光エレメントに沿った前記第1の端部から前記第2の端部までの間で減少して、前記第2の端部において、前記内部コアサイズは光を伝播させるのに不十分な大きさとし、前記外部コアサイズは少なくとも1つの光モードを伝播させるのに十分な大きさとし、
前記第1の端部に近接した箇所における前記結合器ハウジング構造は、前記複数の導波路を囲むリングであって、前記リングと前記複数の導波路との間に隙間を有する当該リング、あるいは複数の孔を有する構造であって、前記少なくとも1つの孔が前記導波路の少なくとも1つを含むことを特徴とする、マルチチャネル光結合器アレイ。
3.前記結合器ハウジング構造は、共通の単一結合器ハウジング構造であることを特徴とする、実施形態2に記載の光結合器アレイ。
4.前記第1の端部の近傍において、前記複数の導波路の内の1つが、前記結合器ハウジング構造の外部に延在していることを特徴とする、実施形態1から3の何れかの光結合器アレイ。
5.前記第1の端部の近傍において、前記複数の導波路の内の1つが、前記結合器ハウジング構造内に位置し、前記結合器ハウジング構造の外部に延在していないことを特徴とする、実施形態1から4の何れかの光結合器アレイ。
6.前記第1の端部の近傍において、前記複数の導波路の内の1つが、前記結合器ハウジング構造の外部断面境界領域に位置し、前記結合器ハウジング構造の外部に延在していないことを特徴とする、実施形態1から5の何れかの光結合器アレイ。
7.前記媒体は、横方向に連続した媒体であることを特徴とする、実施形態2から6の何れかの光結合器アレイ。
8.前記結合器ハウジング構造の前記媒体の全体積が、前記結合器ハウジング構造内に閉じ込められた前記少なくとも1つのバニシングコア導波路の内部コア及び外部コアの全ての全体積よりも大きいことを特徴とする、実施形態2から7の何れかの光結合器アレイ。
9.前記内部コアサイズ、前記外部コアサイズ、及び前記複数の導波路間の隙間
は、前記第1の端部から前記第2の端部に向けて同時かつ徐々に減少することを特徴とする、実施形態2から8の何れかの光結合器アレイ。
10.前記第2の端部の近傍において、前記結合器アレイは、前記結合器ハウジング構造及び前記複数の導波路間に実質的にギャップを有しないことを特徴とする、実施形態1から9の何れかの光結合器アレイ。
11.前記断面形態の前記1つは、前記複数の導波路を囲む前記リングであることを特徴とする、実施形態1から10の何れかの光結合器アレイ。
12.前記複数の導波路は、六角形アレンジメントであることを特徴とする、実施形態11の光結合器アレイ。
13.前記リングは、円形の内部断面を有することを特徴とする、実施形態11から12の何れかの光結合器アレイ。
14.前記リングは、非円形の内部断面を有することを特徴とする、実施形態11から12の何れかの光結合器アレイ。
15.前記内部断面は、六角形であることを特徴とする、実施形態14に記載の光結合器アレイ。
16.前記内部断面は、D形であることを特徴とする、実施形態14に記載の光結合器アレイ。
17.前記リングは、円形の外部断面を有することを特徴とする、実施形態11から16の何れかの光結合器アレイ。
18.前記リングは、非円形の外部断面を有することを特徴とする、実施形態11から16の何れかの光結合器アレイ。
19.前記外部断面は、六角形であることを特徴とする、実施形態18の光結合器アレイ。
20.前記外部断面は、D形であることを特徴とする、実施形態18の光結合器アレイ。
21.前記断面形態の前記1つは、複数の孔を有する構造であることを特徴とする、実施形態1から10の何れかの光結合器アレイ。
22.前記孔は六角形アレンジメントであることを特徴とする、実施形態21の光結合器アレイ。
23.前記孔は矩形アレンジメントであることを特徴とする、実施形態21の光結合器アレイ。
24.前記複数の孔は、XYアレイで画定されていることを特徴とする、実施形態21の光結合器アレイ。
25.少なくとも1つの孔は、非導波路材料を含むことを特徴とする、実施形態21から24の何れかの光結合器アレイ。
26.少なくとも1つの孔は、円形の断面を有することを特徴とする、実施形態21から25の何れかの光結合器アレイ。
27.少なくとも1つの孔は、非円形の断面を有することを特徴とする、実施形態21から26の何れかの光結合器アレイ。
28.前記非円形の断面はD形であることを特徴とする、実施形態27の光結合器アレイ。
29.前記孔の少なくとも1つは、他の孔と異なる大きさを有することを特徴とする、実施形態21から28の何れかの光結合器アレイ。
30.前記孔の少なくとも1つは、他の孔と異なる形状を有することを特徴とする、実施形態21から29の何れかの光結合器アレイ。
31.前記孔は分離していることを特徴とする、実施形態21から30の何れかの光結合器アレイ。
32.前記孔のいくつかは結合していることを特徴とする、実施形態21から30の何れかの光結合器アレイ。
33.前記少なくとも1つのバニシングコア導波路はシングルモードファイバを含むことを特徴とする、実施形態1から32の何れかの光結合器アレイ。
34.前記少なくとも1つのバニシングコア導波路はマルチモードファイバを含むことを特徴とする、実施形態1から32の何れかの光結合器アレイ。
35.前記少なくとも1つのバニシングコア導波路は定偏波ファイバを含むことを特徴とする、実施形態1から32の何れかの光結合器アレイ。
36.複数の光ファイバ、光デバイス及びこれらの組み合わせと光学的に結合するための第1の端部及び第2の端部を有する細長い光エレメントを備えるマルチチャネル光結合器アレイであって、
前記光エレメントは、結合器ハウジング構造と、各導波路が少なくとも1つの光モードに対するキャパシティを有するとともに、前記ハウジング構造内に埋設された、互いに配列されてなる複数の導波路を備え、
前記複数の導波路は、少なくとも1つのバニシングコア導波路を備え、
前記少なくとも1つのバニシングコア導波路は、第1の屈折率(N-1)及び内部コアサイズを有する内部バニシングコア;当該内部バニシングコアを長さ方向に囲み、第2の屈折率(N-2)及び外部コアサイズを有する外部コア;当該外部コアを長さ方向に囲み、第3の屈折率(N-3)及びクラッドサイズを有する外部クラッドを備え、
前記結合器ハウジング構造は、前記複数の導波路を囲む第4の屈折率(N-4)を有する媒体を備え、N-1>N-2>N-3であり、
前記内部コアサイズ、前記外部コアサイズ及び前記複数の導波路間の隙間は、前記光エレメントに沿った前記第1の端部から前記第2の端部までの間で減少して、前記第2の端部において、前記内部コアサイズは光を伝播させるのに不十分な大きさとし、前記外部コアサイズは少なくとも1つの光モードを伝播させるのに十分な大きさとし、
前記第1の端部に近接した箇所における前記結合器ハウジング構造は少なくとも1つの孔を有するとともに、当該少なくとも1つの孔は前記複数の導波路の少なくとも1つを含み、
前記孔は前記複数の導波路の前記少なくとも1つよりも大きく、前記複数の導波路の前記少なくとも1つが前記結合器ハウジング構造に関して、横方向に移動可能としたことを特徴とする、マルチチャネル光結合器アレイ。
37.前記結合器ハウジング構造は、共通の単一結合器ハウジング構造であることを特徴とする、実施形態36に記載の光結合器アレイ。
38.前記第1の端部の近傍において、前記複数の導波路の内の1つが、前記結合器ハウジング構造の外部に延在していることを特徴とする、実施形態36から37の何れかの光結合器アレイ。
39.前記第1の端部の近傍において、前記複数の導波路の内の1つが、前記結合器ハウジング構造内に位置することを特徴とする、実施形態36から38の何れかの光結合器アレイ。
40.前記媒体は、横方向に連続した媒体であることを特徴とする、実施形態36から39の何れかの光結合器アレイ。
41.前記結合器ハウジング構造の前記媒体の全体積が、前記結合器ハウジング構造内に閉じ込められた前記少なくとも1つのバニシングコア導波路の内部コア及び外部コアの全ての全体積よりも大きいことを特徴とする、実施形態36から40の何れかの光結合器アレイ。
42.前記内部コアサイズ、前記外部コアサイズ、及び前記複数の導波路間の隙間は、前記第1の端部から前記第2の端部に向けて同時かつ徐々に減少することを特徴とする、実施形態36から41の何れかの光結合器アレイ。
43.前記第2の端部の近傍において、前記結合器アレイは、前記結合器ハウジング構造及び前記複数の導波路間にギャップを実質的に有しないことを特徴とする、実施形態36から42の何れかの光結合器アレイ。
44.前記少なくとも1つの孔は単一の孔であって、前記複数の導波路の前記少なくとも1つは複数の導波路を含むことを特徴とする、実施形態36から43の何れかの光結合器アレイ。
45.前記複数の導波路は、六角形アレンジメントであることを特徴とする、実施形態44の光結合器アレイ。
46.前記単一の孔は、円形の断面を有することを特徴とする、実施形態44から45の何れかの光結合器アレイ。
47.前記単一の孔は、非円形の断面を有することを特徴とする、実施形態44から45の何れかの光結合器アレイ。
48.前記非円形の断面は、六角形であることを特徴とする、実施形態47に記載の光結合器アレイ。
49.前記非円形の断面は、D形であることを特徴とする、実施形態47に記載の光結合器アレイ。
50.前記結合器ハウジング構造は、円形の外部断面を有することを特徴とする、実施形態44から49の何れかの光結合器アレイ。
51.前記結合器ハウジング構造は、非円形の外部断面を有することを特徴とする、実施形態44から49の何れかの光結合器アレイ。
52.前記外部断面は、六角形であることを特徴とする、実施形態51の光結合器アレイ。
53.前記外部断面は、D形であることを特徴とする、実施形態51の光結合器アレイ。
54.前記少なくとも1つの孔は、複数の孔を含むことを特徴とする、実施形態36から43の何れかの光結合器アレイ。
55.前記複数の孔は六角形アレンジメントであることを特徴とする、実施形態54の光結合器アレイ。
56.前記複数の孔は矩形アレンジメントであることを特徴とする、実施形態54の光結合器アレイ。
57.前記複数の孔は、XYアレイで画定されていることを特徴とする、実施形態54の光結合器アレイ。
58.前記複数の孔の1以上は、非導波路材料を含むことを特徴とする、実施形態54から57の何れかの光結合器アレイ。
59.前記複数の孔の1以上は、円形の断面を有することを特徴とする、実施形態54から58の何れかの光結合器アレイ。
60.前記複数の孔の1以上は、非円形の断面を有することを特徴とする、実施形態54から59の何れかの光結合器アレイ。
61.前記非円形の断面はD形であることを特徴とする、実施形態60の光結合器アレイ。
62.前記複数の孔の1以上は、他の孔と異なる大きさを有することを特徴とする、実施形態54から61の何れかの光結合器アレイ。
63.前記複数の孔の1以上は、他の孔と異なる形状を有することを特徴とする、実施形態54から62の何れかの光結合器アレイ。
64.前記孔は分離していることを特徴とする、実施形態54から63の何れかの光結合器アレイ。
65.前記孔のいくつかは結合していることを特徴とする、実施形態54から63の何れかの光結合器アレイ。
66.前記少なくとも1つのバニシングコア導波路はシングルモードファイバを含むことを特徴とする、実施形態54から65の何れかの光結合器アレイ。
67.前記少なくとも1つのバニシングコア導波路はマルチモードファイバを含むことを特徴とする、実施形態54から66の何れかの光結合器アレイ。
68.前記少なくとも1つのバニシングコア導波路は定偏波ファイバを含むことを特徴とする、実施形態54から67の何れかの光結合器アレイ。
追加の実施形態
1.複数の光ファイバと光学的に結合するための第1の端部、及び光デバイスと光学的に結合する第2の端部を有する細長い光エレメントを備える、前記複数の光ファイバを前記光デバイスに光学的に結合するためのマルチチャネル光結合器アレイであって、
前記光エレメントは、共通の単一結合器ハウジング構造;各導波路が所定のモードフィールドプロファイルの少なくとも1つの光モードに対するキャパシティを有するとともに、前記共通の単一結合器ハウジング構造内に埋設され、それぞれ互いに離隔して位置する複数の細長い導波路を有し、
前記複数の導波路の少なくとも1つはバニシングコア導波路であり、
前記少なくとも1つのバニシングコア導波路は、第1の屈折率(N-1)及び前記第1の端部において第1の内部コアサイズ(ICS-1)、前記第2の端部において第2の内部コアサイズ(ICS-2)を有する内部バニシングコア;当該内部バニシングコアを長さ方向に囲み、第2の屈折率(N-2)及び前記第1の端部で第1の外部コアサイズ(OCS-1)、前記第2の端部において第2の外部コアサイズ(OCS-2)を有する外部コア;当該外部コアを長さ方向に囲み、第3の屈折率(N-3)及び前記第1の端部で第1のクラッドサイズ、前記第2の端部で第2のクラッドサイズを有する外部クラッドを備え、
前記共通の単一結合器ハウジング構造は、前記複数の導波路を囲む第4の屈折率(N-4)を有する横方向に連続した媒体を備え、
前記第1の屈折率、前記第2の屈折率、前記第3の屈折率及び前記第4の屈折率(それぞれN-1,N-2,N-3,N-4)の所定の相対的な大きさは、N-1>N-2>N-3の関係を備え、
前記共通の単一結合器ハウジング構造の前記媒体の全体積は、前記共通の単一結合器ハウジング構造内に閉じ込められた、前記バニシングコア導波路の前記内部コア及び前記外部コア全ての全体積よりも大きく、
前記第1の内部コアサイズ(ICS-1)、前記第1の外部コアサイズ(OCS-1)及び前記複数の導波路間の隙間は、前記光エレメントに沿った前記第1の端部及び前記第2の端部の間の、所定の減少プロファイルにしたがって、前記第2の内部コアサイズ(ICS-2)及び前記第2の外部コアサイズ(OCS-2)に到達するまで、同時かつ徐々に減少し、
前記第2の内部コアサイズ(ICS-2)は光を伝播させるのに不十分な大きさとし、前記第2の外部コアサイズ(OCS-2)は少なくとも1つの光モードを伝播させるのに十分な大きさとし、これによって、前記第1の端部から前記第2の端部に伝播する光は、前記第2の端部に近接した箇所において、前記内部バニシングコアから前記外部バニシングコアに漏えいし、前記第2の端部から前記第1の端部に伝播する光は、前記第1の端部に近接した箇所において前記外部コアから前記内部バニシングコアに移動し、
前記第1の端部に近接した箇所における前記共通の単一結合器ハウジング構造は、前記複数の導波路を囲むリング、あるいは複数の孔を有する横方向に連続した構造の断面形態であって、少なくとも1つの孔は前記導波路の少なくとも1つを含むことを特徴とする、マルチチャネル光結合器アレイ。
2.複数の光ファイバと光学的に結合するための第1の端部、及び光デバイスと光学的に結合する第2の端部を有する細長い光エレメントを備える、前記複数の光ファイバを前記光デバイスに光学的に結合するためのマルチチャネル光結合器アレイであって、
前記光エレメントは、結合器ハウジング構造;各導波路が少なくとも1つの光モードに対するキャパシティを有するとともに、前記結合器ハウジング構造内に埋設され、それぞれ互いに離隔して位置する複数の細長い導波路を有し、
前記複数の導波路の少なくとも1つはバニシングコア導波路であり、
前記少なくとも1つのバニシングコア導波路は、第1の屈折率(N-1)及び前記第1の端部において第1の内部コアサイズ(ICS-1)、前記第2の端部において第2の内部コアサイズ(ICS-2)を有する内部バニシングコア;当該内部バニシングコアを長さ方向に囲み、第2の屈折率(N-2)及び前記第1の端部で第1の外部コアサイズ(OCS-1)、前記第2の端部において第2の外部コアサイズ(OCS-2)を有する外部コア;当該外部コアを長さ方向に囲み、第3の屈折率(N-3)及び前記第1の端部で第1のクラッドサイズ、前記第2の端部で第2のクラッドサイズを有する外部クラッドを備え、
前記結合器ハウジング構造は、前記複数の導波路を囲む第4の屈折率(N-4)を有する媒体を備え、
前記第1の屈折率、前記第2の屈折率、前記第3の屈折率及び前記第4の屈折率(それぞれN-1,N-2,N-3,N-4)の所定の相対的な大きさは、N-1>N-2>N-3の関係を備え、
前記第1の内部コアサイズ(ICS-1)、前記第1の外部コアサイズ(OCS-1)及び前記複数の導波路間の隙間は、前記光エレメントに沿った前記第1の端部及び前記第2の端部の間において、前記第2の内部コアサイズ(ICS-2)及び前記第2の外部コアサイズ(OCS-2)に到達するまで減少し、
前記第2の内部コアサイズ(ICS-2)は光を伝播させるのに不十分な大きさとし、前記第2の外部コアサイズ(OCS-2)は少なくとも1つの光モードを伝播させるのに十分な大きさとし、これによって、前記第1の端部から前記第2の端部に伝播する光は、前記第2の端部に近接した箇所において、前記内部バニシングコアから前記外部コアに漏えいし、前記第2の端部から前記第1の端部に伝播する光は、前記第1の端部に近接した箇所において前記外部コアから前記内部バニシングコアに移動し、
前記第1の端部に近接した箇所における前記結合器ハウジング構造は、前記複数の導波路を囲むリング、あるいは複数の孔を有する構造であって、少なくとも1つの孔は前記導波路の少なくとも1つを含むことを特徴とする、マルチチャネル光結合器アレイ。
・自由空間光デバイス
・少なくとも1つの入力/出力エッジ結合ポートを有する光回路
・垂直結合エレメントを備える少なくとも1つの光ポートを有する光回路
・マルチモード(MM)光ファイバ
・両面クラッド光ファイバ
・マルチコア(MC)光ファイバ
・広モード域(LMA)ファイバ
・両面クラッドマルチコア光ファイバ
・標準/汎用光ファイバ
・カスタム光ファイバ
・追加の光結合器アレイ
(a)非光学材料(光が導波路コアの内部に集中しないため)
(b)吸収材料あるいは散乱材料、若しくはチャネル間のクロストークを減少させる、あるいは増大させるために、標準/汎用ファイバの屈折率よりも大きな屈折率を有する材料
(c)純シリカ(大部分の標準/汎用ファイバクラッドに用いられているものと同じ材料であって、容易に溶解してマルチコア、両面クラッド、多重モードファイバを製造する
但し、これらに限定されるものではない。
を選択することによって決定することができる。それらは、結合器アレイ10Aの各端部での相対的な開口数に基づいて選択され、次の関係を有する。
NA-1/NA-2の所望の相対値 N1,N2,N3間の関係
NA-1(大径端部)>NA-2(小径端部) (N1-N2>N2-N3)
NA-1(大径端部)=NA-2(小径端部) (N1-N2=N2-N3)
NA-1(大径端部)<NA-2(小径端部) (N1-N2<N2-N3)
・光の伝播を妨害するような性質の材料
・光吸収の光学特性を有する材料
・光分散の光学特性を有する材料
・第4の屈折率N-4が、第3の屈折率N-3より大きくなるように選択された光学特性を有する材料
・第4の屈折率N-4が、第3の屈折率N-3と実質的に等しくなるように選択された光学特性を有する材料
に示された複数の非VC導波路を備えている。ここで、複数の非VC導波路の少なくとも一部は、異なる型及び/又は異なる特性(例えば、シングルモード、マルチモード、定偏波モードなど)である。例えば、非VC導波路32C-1及び32C-2は、非VC導波路32C-aと異なる型あるいは異なる特性とする。VCあるいは非VC導波路(例えば、非VC導波路32C-a)は、結合器アレイ10Cの共通のハウジング構造から所定の長さだけ延在して、近接して配設された光デバイスと接合することができる。
ためのエンドキャップとして機能することができる。変形例において、コアレスエレメントは、タルボットキャビティジオメトリにおける結合器導波路の位相同期のためのタルボットミラーとして機能することもできる。
・結合器アレイ導波路アレンジメントの視認(結合器アレイの端部の少なくとも1つにおいて)
・少なくとも1つの光デバイスに対して、光結合器端部の少なくとも1つのパッシブアライメントを容易にする
但し、有用な特性は上記のものに限定されるものではない。
・光結合器アレイの、特に偏向軸アライメントモード(例えば、以下の図3Hから図3Lに関連して)の視認
・光結合器アレイのPM導波路の1以上の偏向軸の、アライメントに関するジオメトリカルな参照点
・光結合器におけるPM導波路偏向軸の、他のPM導波路の偏向軸に対する軸アライメント(PM導波路が中心軸からずれている場合):光結合器における横方向断面(ジオメトリック)位置に対するPM導波路偏向軸の軸アライメント
・光結合器の単一な共通ハウジング構造が非円形の形状を有する場合(図3Lの実施形態に示すような場合):共通ハウジング構造のジオメトリックな特徴に対するPM導波路偏向軸の軸アライメント
・図3Jから図3Lに関連して以下に説明するように、1以上の導波路アレンジメント指標を有する光結合器の場合:アレンジメント指標の少なくとも1つのジオメトリック特性に対するPM導波路偏向軸の軸アライメント
・図3Aに関連して上述したように、少なくとも1つのフィデューシャルエレメント210Aを備える光結合器の場合:少なくとも1つのフィデューシャルエレメント210Aのジオメトリックな位置に対するPM導波路偏向軸の軸アライメント
・次の信号チャネルの少なくとも1つ:少なくとも1つの所定の信号波長あるいはレーザ波長において、シングルモードアンプファイバに対する結合度合いを増大あるいは最適化するように構成されたシングルモード信号チャネル、少なくとも1つの所定の信号波長あるいはレーザ波長において、マルチモードアンプファイバに対する結合度合いを増大あるいは最適化するように構成されたマルチモード信号チャネル
・次のポンピングチャネルの少なくとも1つ:少なくとも1つの所定のポンピング波長において、シングルモード励起光源に対する結合度合いを増大あるいは最適化するように構成された単一モードポンピングチャネル、所定のポンピング波長において、マルチモード励起光源に対する結合度合いを増大あるいは最適化するように構成されたマルチモードポンピングチャネル
a.それぞれが、結合器アレイ構造の所定の位置に配置された少なくとも1つの信号チャネル
b.それぞれが、結合器アレイ構造の所定の位置に配置された少なくとも1つのポンピングチャネル
c.選択的-信号伝達や励起以外の少なくとも1つの付加的な目的(例えば、アライメントや、欠陥検知、データ伝送のためのフィデューシャルマーカーなど)のための少なくとも1つの追加の導波路
・急激に減少したチャネル間隔及びデバイスフットプリント(公知の物と比較して)
・スケーラブルなチャネルカウント
・全ガラス光路
・レンズ、エアーギャップあるいはビーム拡大媒体のない、高密度な突合せ結合あるいは接合
・セミオートマチックな製造工程を通じて製造できること
・広範囲なパラメータのカスタマイズ:波長、モードフィールドサイズ、チャネル間隔、アレイ形態、ファイバタイプ
・導波路との結合:
・PICあるいはPCBベース(シングルモードあるいはマルチモード)
・マルチコアファイバ
・チップエッジ(1D)あるいはチップフェース(2D)結合
・以下の事項を要因に含める用途に対して最適化されたNA
・パッケージアライメント
・チップ加工/導波路のアップテーパリング(up-tapering)
・定偏波特性が直ちに構成できる
・チップベースデバイスとの結合:例えば、VCSEL、フォトダイオード、垂直結合格子
・レーザダイオード結合
・高密度装置の入出力(I/O)
・従来にない密度
・低損失結合(≦0.5dB)
・操作上の安定性
・形状因子サポート(Form factor support)
・広範囲なスペクトル範囲
・NAのマッチング
・スケーラブルなチャネルカウント
・定偏波
大きい。また、ある場合、N-4はN-3と等しい。媒体1140は、ここで述べたような任意の媒体(例えば、純シリカ)を含むことができる。媒体は、結合器アレイ450が全ガラス結合器アレイとなるように、ガラスを含むことができる。導波路1100は、ハウジング構造1060の媒体1040中に埋設することができる。実施形態において、結合器ハウジング構造1060の媒体1140の全体積は、結合器ハウジング構造1060内に閉じ込められたVC導波路の内部コア及び外部コア1110、1120、1122の全体積よりも大きくすることができる。
0及び/又は光デバイス3000と結合させることができる。光ファイバ2000及び光デバイス3000は異なる端部にあるので、第1の端部1010及び第2の端部1020は、それぞれ光ファイバ2000あるいは光デバイス3000を結合するように構成することができる。例えば、第1の端部1010及び/又は第2の端部1020におけるVC導波路のMFDは、結合させる光ファイバ2000あるいは光デバイス3000のMFDと合致あるいは実質的に合致させるように構成する(例えば、コアの大きさを用いて)ことができる。また、第1の端部1010及び/又は第2の端部1020におけるVC導波路のNAは、結合させる光ファイバ2000あるいは光デバイス3000のNAと合致あるいは実質的に合致させるように構成する(例えば、屈折率を用いて)ことができる。屈折率は、公知の任意の方法(例えば、導波路ガラスにドーピングする)で、あるいは開発中の任意の方法で変更することができる。実施形態において、ここで記載したように、差(N-1マイナスN-2)を差(N-2マイナスN-2A)よりも大きくし、第1の端部1010におけるNAが第2の端部1020のNAよりも大きくなるようにする。他の実施形態において、差(N-1マイナスN-2)を差(N-2マイナスN-2A)よりも小さくして、第1の端部1010におけるNAが第2の端部1020のNAよりも小さくなるようにする。さらに他の実施形態において、差(N-1マイナスN-2)を差(N-2マイナスN-2A)と等しくして、第1の端部1010におけるNAが第2の端部1020のNAと等しくなるようにする。VC導波路は、シングルモードファイバ、マルチモードファイバ、及び/又は定偏波ファイバなどを含むが、これらに限定されない任意の型のファイバを含むことができる。
グ構造851内に挿入することができる(例えば、xy平面において、光結合器アレイの長さ方向に垂直な断面において見られるように)。ここで、導波路855は、ハウジング構造851内にパッシブアライメントすることができる。エアーギャップのようなギャップが、光ハウジング構造851及び導波路855間に形成され、導波路が、結合器ハウジング構造851に関して横方向(x及び/又はy方向)に動けるようにしている。密な導波路パッケージアレンジメント(例えば六角形)の場合、このような動きが、製造後の第2の端部における断面内の位置決めをより正確に行う。
Claims (30)
- 複数の光ファイバと光学的に結合するための第1の端部、及び光デバイスと光学的に結合する第2の端部を有する細長い光エレメントを備える、前記複数の光ファイバを前記光デバイスに光学的に結合するためのマルチチャネル光結合器アレイであって、
前記光エレメントは、共通の単一結合器ハウジング構造;各導波路が所定のモードフィールドプロファイルの少なくとも1つの光モードに対するキャパシティを有するとともに、前記共通の単一結合器ハウジング構造内に埋設され、それぞれ互いに離隔して位置する複数の細長い導波路を有し、
前記少なくとも1つのバニシングコア導波路は、第1の屈折率(N-1)及び前記第1の端部において第1の内部コアサイズ(ICS-1)、前記第2の端部において第2の内部コアサイズ(ICS-2)を有する内部バニシングコア;当該内部バニシングコアを長さ方向に囲み、第2の屈折率(N-2)及び前記第1の端部で第1の外部コアサイズ(OCS-1)、前記第2の端部において第2の外部コアサイズ(OCS-2)を有する外部コア;当該外部コアを長さ方向に囲み、第3の屈折率(N-3)及び前記第1の端部で第1のクラッドサイズ、前記第2の端部で第2のクラッドサイズを有する外部クラッドを備え、
前記共通の単一結合器ハウジング構造は、前記複数の導波路を囲む第4の屈折率(N-4)を有する横方向に連続した媒体を備え、
前記第1の屈折率、前記第2の屈折率、前記第3の屈折率及び前記第4の屈折率(それぞれN-1,N-2,N-3,N-4)の所定の相対的な大きさは、N-1>N-2>N-3の関係を備え、
前記共通の単一結合器ハウジング構造の前記媒体の全体積は、前記共通の単一結合器ハウジング構造内に閉じ込められた前記バニシングコア導波路の、前記内部コア及び前記外部コアの全体積よりも大きく、
前記第1の内部コアサイズ(ICS-1)、前記第1の外部コアサイズ(OCS-1)及び前記複数の導波路間の隙間は、前記光エレメントに沿った前記第1の端部及び前記第2の端部の間の、所定の減少プロファイルにしたがって、前記第2の内部コアサイズ(ICS-2)及び前記第2の外部コアサイズ(OCS-2)に到達するまで、同時かつ徐々に減少し、
前記第2の内部コアサイズ(ICS-2)は光を伝播させるのに不十分な大きさとし、前記第2の外部コアサイズ(OCS-2)は少なくとも1つの光モードを伝播させるのに十分な大きさとし、これによって、前記第1の端部から前記第2の端部に伝播する光は、前記第2の端部に近接した箇所において、前記内部バニシングコアから前記外部バニシングコアに漏えいし、前記第2の端部から前記第1の端部に伝播する光は、前記第1の端部に近接した箇所において前記外部コアから前記内部バニシングコアに移動し、
前記第1の端部に近接した箇所における前記共通の単一結合器ハウジング構造は、少なくとも1つの孔を有する横方向に連続した構造の断面形態を備え、
前記少なくとも1つの孔は、前記結合器ハウジング構造と前記複数の導波路の少なくとも1つの間にギャップを形成する、当該少なくとも1つの導波路を備える、
ことを特徴とする、マルチチャネル光結合器アレイ。 - 前記第1の端部の近傍において、前記複数の導波路の内の1つが、前記結合器ハウジング構造の外部に延在していることを特徴とする、請求項1に記載の光結合器アレイ。
- 前記第1の端部の近傍において、前記複数の導波路の内の1つが、前記結合器ハウジング構造内に位置し、前記結合器ハウジング構造の外部に延在していないことを特徴とする、請求項1に記載の光結合器アレイ。
- 前記第1の端部の近傍において、前記複数の導波路の内の1つが、前記結合器ハウジン
グ構造の外部断面境界領域に位置し、前記結合器ハウジング構造の外部に延在していないことを特徴とする、請求項1に記載の光結合器アレイ。 - 前記第2の端部の近傍において、前記結合器アレイは、前記結合器ハウジング構造及び前記複数の導波路間にギャップを有しないことを特徴とする、請求項1に記載の光結合器アレイ。
- 前記断面形態は、前記複数の導波路を囲むリングを含むことを特徴とする、請求項1に記載の光結合器アレイ。
- 前記複数の導波路は、六角形アレンジメントであることを特徴とする、請求項6に記載の光結合器アレイ。
- 前記リングは、円形の内部断面を有することを特徴とする、請求項6に記載の光結合器アレイ。
- 前記リングは、非円形の内部断面を有することを特徴とする、請求項6に記載の光結合器アレイ。
- 前記内部断面は、六角形であることを特徴とする、請求項9に記載の光結合器アレイ。
- 前記内部断面は、D形であることを特徴とする、請求項9に記載の光結合器アレイ。
- 前記リングは、円形の外部断面を有することを特徴とする、請求項6に記載の光結合器アレイ。
- 前記リングは、非円形の外部断面を有することを特徴とする、請求項6に記載の光結合器アレイ。
- 前記外部断面は、六角形であることを特徴とする、請求項13に記載の光結合器アレイ。
- 前記外部断面は、D形であることを特徴とする、請求項13に記載の光結合器アレイ。
- 前記断面形態は、複数の孔を有する構造を含むことを特徴とする、請求項1に記載の光結合器アレイ。
- 前記孔は六角形アレンジメントであることを特徴とする、請求項16に記載の光結合器アレイ。
- 前記孔は矩形アレンジメントであることを特徴とする、請求項16に記載の光結合器アレイ。
- 前記複数の孔は、XYアレイで画定されていることを特徴とする、請求項16に記載の光結合器アレイ。
- 少なくとも1つの孔は、非導波路材料を含むことを特徴とする、請求項16に記載の光結合器アレイ。
- 少なくとも1つの孔は、円形の断面を有することを特徴とする、請求項16に記載の光結合器アレイ。
- 少なくとも1つの孔は、非円形の断面を有することを特徴とする、請求項16に記載の光結合器アレイ。
- 前記非円形の断面はD形であることを特徴とする、請求項22に記載の光結合器アレイ。
- 前記孔の少なくとも1つは、他の孔と異なる大きさを有することを特徴とする、請求項16に記載の光結合器アレイ。
- 前記孔の少なくとも1つは、他の孔と異なる形状を有することを特徴とする、請求項16に記載の光結合器アレイ。
- 前記孔は分離していることを特徴とする、請求項16に記載の光結合器アレイ。
- 前記孔のいくつかは結合していることを特徴とする、請求項16に記載の光結合器アレイ。
- 前記少なくとも1つのバニシングコア導波路はシングルモードファイバを含むことを特徴とする、請求項1に記載の光結合器アレイ。
- 前記少なくとも1つのバニシングコア導波路はマルチモードファイバを含むことを特徴とする、請求項1に記載の光結合器アレイ。
- 前記少なくとも1つのバニシングコア導波路は定偏波ファイバを含むことを特徴とする、請求項1に記載の光結合器アレイ。
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