JP4018344B2 - 光パスの熱−光作用を制御するための結晶材料の使用 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に光デバイスに関し、特に、このようなデバイスおよびシステム内の光パスの熱−光作用の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
一般に、光デバイスの特性は、その温度の変化に対して感度がある。たとえば、半導体レーザーの出力波長、光パワー出力および電流スレショールドは、温度に対して感度がある。同様に、半導体またはガラス導波路における光モードの伝搬定数も、温度と共に変化する。典型的に、光デバイスおよびシステムは、少なくとも、デバイス／システムの適切な性能にとって最も重要なこれらのデバイス／システムパラメータにおいて、このような熱誘導シフトを考慮に入れて設計される。
【０００３】
たとえば、現在指数関数的な成長モードにある光ネットワーク化を考察されたい。新しい密波長分割多重（ＤＷＤＭ）システムの設計および展開は、１本の光ファイバで送信できる情報量を非常に拡大することによって帯域幅の利用可能性と使用に絶大なる影響を及ぼしている。このようなシステムはとても新しいので、ここ数年内に生じた発達のほとんどは、ＤＷＤＭネットワークの運転の態様を改善するまたは簡単にするサブシステムの一助となる機会がある。この改善または簡単化を提供する１つの方法は、動作範囲ΔＴにわたってシステムコンポーネントの熱−光作用を制御できることである。
【０００４】
ＤＷＤＭシステムにおいて、チャンネル波長は、最小間隔で互いにパックされている。したがって、（キャリア信号源として使用される）レーザーの出力波長における何か相当なドリフトは、重大な問題である。波長ドリフトの原因の１つは、レーザーの老化である。老化に起因する波長変化は、熱電冷却器／加熱器（ＴＥＣ）によりレーザーの温度を変えることによって補正することができる。各レーザーの波長は、周波数弁別器として使用されるエタロンで制御できるが、エタロンの光パス長も、温度に対して感度がある。したがって、レーザーの温度の変化は、２つのデバイスが同一パッケージ内にある場合は、エタロンの温度も変えるかもしれない。しかしながら、他の現象、たとえば、（１）レーザーを予め決められた温度と予め決められた出力波長に維持するのに使用される温度制御回路の老化や、（２）ＴＥＣが典型的にエタロンのベースに配置されるためエタロンを横切って生じる温度勾配が、エタロンの温度に影響を及ぼすこともある。
【０００５】
その結果、周波数弁別器において、対応する光システムの温度動作範囲にわたって本質的に温度感度のないエタロンの必要性がある。
また、光システムにおいて、たとえば、１つのパラメータを他のパラメータに対して補正するまたはバランスさせるか、あるいは選択されたパラメータを高めることによって、光パスの熱−光作用を制御できる必要性がある。後者は、温度センサにおける応用を見出しているが、前者は、上述のエタロンばかりでなく、望遠鏡からマッハ＝ゼンダー干渉計までの範囲の光学装置の広いスペクトラムにおける応用も見出している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によれば、温度範囲ΔＴにわたって光パスの熱−光作用を制御する方法は、光パスの性能指数（Ｆｉｇｕｒｅ−ｏｆ−ｍｅｒｉｔ（ＦＯＭ））を決定するステップと、ＦＯＭで指定される条件を満足させることができる結晶材料からなる本体をパス内に含めるステップとからなる。結晶材料は、パス中を伝搬する放射線の波長λで非常に透明になり、熱膨張係数（ＣＴＥ）とｄｎ／ｄＴが範囲ΔＴにわたってＦＯＭを満足させるのに相互に適合されるように、あるＣＴＥとある屈折率ｎを有している。一実施例において、エタロンのＣＴＥとｄｎ／ｄＴは、範囲ΔＴにわたって本質的に温度感度のない周波数弁別を行うように、互いに補正する。光学エタロンの好適な実施例において、結晶材料はＬｉＣａＡｌＦ_６からなる。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、製造物（たとえば、装置、デバイス、サブアセンブリ、サブシステム、システム）は、波長λの放射線が伝搬する光パスと、パス中に配置され、ＦＯＭで指定される条件を満足させることができる結晶材料からなる本体とからなる。結晶材料は、パス中を伝搬する放射線の波長λで非常に透明になり、熱膨張係数（ＣＴＥ）とｄｎ／ｄＴが範囲ΔＴにわたってＦＯＭを満足させるのに相互に適合されるように、あるＣＴＥとある屈折率ｎを有している。一実施例において、エタロンのＣＴＥとｄｎ／ｄＴは、範囲ΔＴにわたって本質的に温度感度のない周波数弁別器を構成するように、互いに補正する。エタロンの好適な実施例において、結晶材料はＬｉＣａＡｌＦ₆ からなる。
本発明は、その種々の特徴および利点と共に、添付図面に関して行われる以下の詳細な説明から容易に理解される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
明快さと簡明のために、図１〜６および９は、縮尺されていない。
次に、図１を参照すると、放射線ソース１２と、ユーティリティデバイス１４と、これらを互いに接続する伝送媒体１８とで定義される光パス１１を含む製造物１０（たとえば、デバイス、装置、サブアセンブリ、サブシステム、システム等）が示されている。本発明の一態様にしたがって、性能指数（ＦＯＭ）は、光パスに関して定義され、結晶材料からなる本体１６は、ＦＯＭが満足されるようにパス中に配置される。より詳細には、結晶材料は、パス１１を伝搬する放射線の波長λで非常に透明になり、熱膨張係数（ＣＴＥ）とｄｎ／ｄＴが範囲ΔＴにわたってＦＯＭを満足させるのに相互に適合されるように、あるＣＴＥとある屈折率ｎを有している。
【０００９】
一般に、ソース１２は、能動デバイス（たとえば、半導体レーザー）または受動デバイス（たとえば、光放射線信号が伝搬する光導波路、もしくは光放射線が反射もしくは散乱する物体）、あるいは能動および受動デバイスの組み合わせを含むことができる。同様に、ユーティリティデバイス１４は、光検出器、光受信機、光導波路、光遮断器、光結合器もしくはマルチプレクサ、端末機器の一部、またはこれらの組み合わせを含むことができる。一方、伝送媒体１９は、たとえば、エアパス、光ファイバ、または（たとえば、シリコン光ベンチの平坦導波路もしくは半導体技術におけるような）集積光導波路を含むことができる。
【００１０】
これらのコンポーネントのいくつかを組み込んだ典型的な光送信機９０は、図９に示されている。調整可能なソース９２は、光ファイバ９１を介して利用デバイス９４に接続される。レーザー出力の一部は、結合器９３でタップされ、周波数弁別器９６の入力が供給される。後者は、技術上周知のように、主フィルタ素子としてエタロンを含む。周波数弁別器の出力は、マイクロプロセッサ９８に供給され、マイクロプロセッサ９８は、誤差信号を発生して、ソース９２の波長を（たとえば、その温度および／またはその駆動電流により）制御する。このように、結合器、弁別器およびマイクロプロセッサは、ソース波長を制御するフィードバックループを形成する。このタイプの送信機は、１９９９年６月６日に出願された同時係属出願許可された特許出願第０９／３３０，３８９号においてディー・エイ・アッカーマン（Ｄ．Ａ．Ａｃｋｅｒｍａｎ）によりもっと詳細に説明されている。この出願は、本件の譲受人に譲渡されており、参照によりここに含まれる。
【００１１】
光エタロン実施例
再び図１を参照すると、製造物１０は、周波数弁別機能を提供し、すなわち、ソース１２は、典型的に半導体レーザーからなり、ユーティリティデバイス１４は、典型的に、光受信機の一部としての光検出器からなり、伝送媒体は空気であり、結晶材料からなる本体はエタロンをサーブする。技術上周知のように、エタロンは、本質的に、長さＬの共振器を形成する平行な入力および出力表面１６．１および１６．２を含む。これらの表面は、典型的に、ソース１２からの放射線に対して部分的に透過性になりかつ部分的に反射性になるようにコーティングされている。この放射線が、入力表面１６．１を通ってエタロン中に入ると、二頭の矢印１９で示されるように、定常波パターンが形成される。その結果、エタロンの伝送特性は、図２に示される良く認められるくし状関数で特徴付けられる。したがって、エタロンを通る放射線の最大伝送は、ｃ／２ｎＬだけ離れた間隔の一定の波長でのみ生じる。ここで、ｃは真空中の光の速度、ｎは本体１６の結晶材料の群屈折率、Ｌは、この場合には、その中を通る放射線伝搬の方向に沿って測定された場合の表面の間隔である。最大伝送間にある波長では、エタロン中を伝送される放射線の量は、劇的に減少する。
【００１２】
したがって、光エタロンは、エタロン伝送特性における最大伝送と一致するかまたはそれに近い波長以外の波長の信号をろ波するように動作し、これは、ソース１２の波長を安定にするのに使用できる。しかしながら、エタロンは、温度変化の影響を受け、図２に示されるように、伝送特性のシフトが生じる。ここで、Ｔ₁の符号が付けられた曲線は、エタロンの温度がＴ₁からＴ₂まで増加した場合に、長い方の波長（Ｔ₁の符号が付けられた曲線）にシフトする。同様に、温度の減少は、曲線を短い方の波長へシフトせしめる。このような温度変化は、種々の原因から生じる。たとえば、エタロンが配置されているシステムの周囲温度は、自然の原因（たとえば、気象）により変化することがある。あるいは、レーザー（エタロンと同じパッケージ内に配置されることがある）の温度は、（たとえば、ＷＤＷＭシステムにおける）波長調整プロトコルの一部として計画的に変えることができ、その結果、エタロンの温度も変わる。あるいは、温度制御回路は、その老化に起因してゆっくり不十分なものになったり、急に変化して不十分なものになったりすることがある。いずれの場合にも、エタロンの伝送特性における温度誘導シフトは、かなりのシフトが、システム性能をシステム仕様外の水準まで劣化させる限りは、望ましくない。
【００１３】
本発明の一実施例によれば、熱膨張に起因するエタロン中の光パス長の変化は、ｄｎ／ｄＴで与えられるその屈折率の温度誘導変化によってバランスされ、またはほぼバランスされる。すなわち、エタロンは、本質的に温度感度のないように作られる。我々は、以下により与えられる光パス長Ｌ₀ に関する式を用いてこのバランスを表わす。
Ｌ₀＝ｎＬ （１）
ここで、我々は、この場合、光パスを、（図１に示されるパス１１全体ではなく）エタロン自身で定義されるパス部分のみであると見なす。次いで、我々は、温度に対する式（１）の導関数を得る。

しかし、定義により、
ＣＴＥ＝（１/Ｌ）（ｄＬ/ｄＴ） （４）
したがって、
ｄＬ₀/ｄＴ＝ｎＬ[ＣＴＥ＋(１/ｎ）(ｄｎ/ｄＴ）］ （５）
最後に、我々は、ＦＯＭを、次の通り、温度に対する光パス長のわずかな変化として定義する。
ＦＯＭ＝（１/Ｌ₀）（ｄＬ₀/ｄＴ） （６）
次いで、式（１）および（５）を式（６）に代入して、
ＦＯＭ＝ＣＴＥ＋（１／ｎ）（ｄｎ／ｄＴ） （７）
を得る。これは、ｐｐｍ／Ｋ（すなわち、絶対温度当たりの１００万分の１）の単位を有する。温度に対して感度がなくなるエタロンの結晶材料について、ＦＯＭ＝０となり、これは、式（７）を
ＣＴＥ＝−（１／ｎ）（ｄｎ／ｄＴ） （８）
に換算する。
【００１４】
したがって、理想的な場合は、結晶材料のＣＴＥと（１／ｎ）（ｄｎ／ｄＴ）は、同じ大きさで反対の符号からなる。しかしながら、システム要件に依存して、完全でない品質を受け入れることもできる。さらに、この材料は、エタロンの予め決められた動作波長範囲Δλにわたって非常な透明度を持つべきであり、ｄｎ／ｄＴは、温度と波長に対して比較的感度が悪くなるべきである。すなわち、ｄ／ｄＴ（ｄｎ／ｄＴ）とｄ／ｄλ（ｄｎ／ｄＴ）は、本質的に、当該動作範囲にわたって一定となるべきである。
【００１５】
たとえば、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ半導体レーザーで発生する１３００ｎｍおよび１５５０ｎｍの波長で動作するものを含む、１〜２μｍの範囲の波長で動作するシステムを考察されたい。この場合には、エタロンの結晶材料として、約９０％を超える透明度を持つことが望ましい。このようなエタロンの実際の実行のために、ＦＯＭは、典型的な先行技術のエタロン材料である溶融シリカ（ａ−ＳｉＯ₂としても知られている）からなるものよりかなり小さくされるべきである。我々は、約６．２５ｐｐｍ／ＫのＦＯＭを持つ溶融シリカを測定した。したがって、約±２ｐｐｍ／Ｋ以下のＦＯＭを有する結晶材料が好適である。
【００１６】
このタイプのほとんどの応用に対して、結晶材料は、理想的には、等方性の特性（たとえば、アモルファス構造、または三次対称を有する結晶構造）を持つべきである。しかしながら、この理想を満足できない場合は、次にベストな選択は、この材料に対して、単軸結晶系（たとえば、正方晶系や六方晶系）において結晶化させて、ソース１２からのエタロンへ入射する放射線の複屈折の影響を減らすことである。一般に、普通の光線に関して比較的低いＦＯＭを有する単軸結晶は、主軸が、伝搬方向と整列されるように方向付けられ、この場合には、偏光は、論点ではない。しかしながら、異常な光線に関して比較的低いＦＯＭを有するソースの偏光が（たとえば、ＴＥ偏光されるように設計されるかもしれない半導体レーザーのように）演繹的に知られている場合、二軸結晶および単軸結晶は、好適なＦＯＭを伴う方向が伝搬方向と整列されると共に、第２の軸が複屈折を減らすために偏光方向と整列されるように、方向付けられる。適当な結晶材料は、下記の結晶材料と題する段落で説明されるＬｉＣａＡｌＦ₆およびＣａＷＯ₄を含む。しかしながら、ソースの偏光が（たとえば、標準的な光ファイバのように）演繹的に知られていない場合は、結晶は、好適には、偏光依存性を持つべきでない。しかしながら、いくつかの応用に関しては、ソースが偏光された放射線を発生する場合、この制約は軽減される。
【００１７】
他の実施例
次に、我々は、光パスが、温度に対して感度のないパスの特別なケースを含む予め決められた熱−光作用を持つように選択された２つ以上の異なる材料を含む光パスの場合を考察する。たとえば、パスは、それぞれ、有効屈折率および長さｎ_ｉおよびＬ_ｉ（ｉ＝１，２，３）を有する３つの異なる材料Ｍ１，Ｍ２およびＭ３を含むと仮定する。このような配置に例示的に賦課される特別な必要条件は、３つの材料による光パスの長さの温度誘導変化は、長さＬ_１および材料Ｍ１からなる空洞の温度誘導変化に等しくすべきであるということである。ＦＯＭを算出するための上述のタイプの分析を使用して、材料Ｍ３の特性が以下の式で指定されることを示すことができる。
ＦＯＭ_３＝−(ｎ_２Ｌ_２/ｎ_３Ｌ_３)ＦＯＭ_２ （９）
また、ＦＯＭ ₂ は、次式（９ａ）
ＦＯＭ ₂ ＝［ ( ｎ ₁ Ｌ ₁ )/( ｎ ₂ Ｌ ₂ ) ］ＦＯＭ ₁ （９ａ）
で与えられ、
さらに、ＦＯＭ ₁ は次式（９ｂ）
ＦＯＭ ₁ ＝ ( ｎ ₁ Ｌ ₁ ) ^-1 ｄ / ｄＴ（ｎ ₁ Ｌ ₁ ） （９ｂ）
で与えられるため、数式（９ｂ）を数式（９ａ）に代入することにより、ＦＯＭ ₂ についての数式
ＦＯＭ _２ ＝ ( ｎ _２ Ｌ _２ ) ^−１ ｄ / ｄＴ ( ｎ ₁ Ｌ ₁ ) （１０）
を得る。
【００１８】
このような配置の図解は、図３に示される。図３は、補正用結晶層５４（材料Ｍ３に対応する）を介してガラス回折格子５６（材料Ｍ２に対応する）に接続された半導体レーザー５２（材料Ｍ１に対応する）を含む光サブシステム５０を示す。同様のサブシステムは、図示しないが、シリカ導波路（たとえば、シリコン光ベンチ技術で使用されるタイプの集積導波路）とガーネット本体（たとえば、光遮断器で使用されるファラディー回転体）の間に配置される補正層を含む。
このような配置の他の図解は図４に示される。図４は、一方のアームまたは分岐にある、導波路４２（材料Ｍ１に対応する）と、遅延素子４４（材料Ｍ２に対応する）と、これらの間に配置された補正層４６（層Ｍ３に対応する）を含むマッハ＝ゼンダー干渉計４０を示す。
【００１９】
全コンポーネントが縦に一列に配置されている上述の実施例と対照的に、本発明の他の実施例は、たとえば図５に示されるような折り畳まれた光パスを含む。ここで、光パスの一部は、光導波路２２と、導波路２２の一方の端部２２．１に配置された適当な結晶材料からなる熱−光補正層２６と、補正層２６上に配置された反射器２８とを含む。図示しないソースから到来する放射線ビームは、導波路２２の他方の端部２２．２に結合され、導波路に沿って補正層２６を通って伝搬し、反射器２８で層２６に反射され、次いで、導波路２２に反射される。このビームは、端部２２．２から出てくる。伝搬の双方向性質は、ビーム２１の二頭矢印で示されている。上述の分析と同じ分析を使用して、この折り畳まれたパスのＦＯＭが算出され、層２６の材料は、パスが望ましい熱−光作用を持つように選択される。
【００２０】
システムまたはサブシステムの光パスは、自由空間パスを構成する部分を含むことができ、補正材料は、光パス全体が、温度に対して感度がなくなるように、あるいは、なにか他の望ましい熱−光作用を持つように配置される。空間に固定された一点から光構成要素を介して空間に固定された他の点まで延長した、温度に対して感度のない光パスの特殊な場合として、図６に示されるタイプの望遠鏡を考察されたい。ここで、レンズ３６は、固定間隔を有する対物面３２と映像面３４の間に配置されている。しかしながら、レンズ３６は、本発明による結晶材料からなる。より詳細には、光パス全体の温度誘導変化は、技術上周知の手段でゼロまたはゼロに近く整えられていると仮定すると、
Ｌ_a1＋Ｌ_a2＋Ｌ₁＝Ｌ＝一定 （１１）
となる。さらに、ｎ_a＝１およびｄｎ_a／ｄＴ＝０と仮定すると、ＦＯＭは、以下の通り、レンズの結晶材料に関して定義することができる。
（ｎ₁−１）ＣＴＥ₁＝−ｄｎ₁/ｄＴ （１２）
ここで、ｎ₁およびＣＴＥ₁は、レンズ３６の結晶材料の屈折率とＣＴＥである。
【００２１】
結晶材料
以下の表は、特定の応用に依存する、たとえば、動作波長、コンポーネントで賦課される偏光状態、望ましい補正度合いに依存する本発明の種々の実施例における使用を見出す結晶材料の種類を示す。たとえば、表に記載された材料は、ＰｂＳおよびＺｎＧｅＰ₂を除いた全部が、約１．２〜１．７μｍの範囲の波長で動作する通信システムにおける使用に適している。しかし、エタロン応用には、ほぼ±２ｐｐｍ／Ｋの範囲のＦＯＭを有する結晶材料が好適であり、すなわち、ＡｇＣｌ、ＬｉＣａＡｌＦ₆、ＬｉＩＯ₃、ＣａＣＯ₃およびＣａＷＯ₄が好適である。他の要件、たとえば、加工、安定性および水溶性は、わずかに高いＦＯＭを有するこれらの材料のうちの１つが、多少低いＦＯＭを有する他の材に勝って好適であることを指示している。たとえば、ＬｉＣａＡｌＦ₆は、最低のＦＯＭ（絶対値）を持っていないが、安定で、水蒸気を免れ、光に対して感度がなく、加工が比較的容易なので、依然として現在好適とされている。ＬｉＣａＡｌＦ₆ は、−２．３（算出値）および−１．５５（測定値）のＦＯＭを有する。このグループの他の材料は全て、より小さいＦＯＭ（絶対値）を有する。
【００２２】
以下の表に記載されたＦＯＭは、文献で入手できるデータから算出されている。データは、可視波長での室温動作に関して取られた。しかしながら、我々は、ＦＯＭが、典型的な動作範囲（たとえば、−４０℃乃至＋８５℃）内の他の温度でかなり異なり、近赤外波長で改善しそうであると予想している。この予言は、約１．５ｅＶより大きいバンドギャップエネルギーを有する材料に関して、ｄｎ／ｄＴは、温度に対してより感度があり、また紫外線に近づくにつれて波長に対してより感度があり、逆に近赤外線では感度がなくなる傾向があるという認識に一部基づいている。
【００２３】
比較の目的で、従来技術のエタロン材料（ａ−ＳｉＯ₂または溶融シリカ）は、表に含まれている。
【表１】

この表から、我々は、以下の観察を行う。
【００２４】
（１）ハロゲン化物固溶体：ＦＯＭは、ＫＢｒとＣｓＢｒ間およびＫＣｌとＣｓＣｌ間で正から負まで変わる。したがって、我々は、Ｋ_1-xＣｓ_xＣｌかＫ_1-xＣｓ_xＢｒ（０≦ｘ≦１）のどちらかの固体溶液で、ＦＯＭは、エタロン応用で望まれるようにゼロまで、または、他の応用で必要とされるかもしれないように約−５と＋１４間のなにか他のＦＯＭまで調整できると、期待している。同様のコメントは、表に記載されている他のハロゲン化物、すなわち、ＡｇＣｌ、ＮａＢｒおよびＮａＣｌとの組み合わせにも適用する。
【００２５】
（２）モリブデン酸塩固溶体：上記のハロゲン化物と同様に、ＦＯＭは、ＣａＭｏＯ₄とＰｂＭｏＯ₄の間で正から負まで変わることにより、Ｃａ_xＰｂ_1-xＭｏＯ₄（０≦ｘ≦１）を、エタロン応用に望ましいようにゼロのＦＯＭに、または他の応用で必要かもしれないように、−１５と＋１７間のいずれかの他のＦＯＭ値に調整することが可能になる。しかしながら、これらの材料は、単斜晶系構造（単軸ではない）に結晶化し、したがって、偏光の制御が重要ではない応用にのみ使用されるべきである。
【００２６】
（３）ＲＣＯ₃：この炭酸塩材料では、Ｒは、ＣａおよびＳｒ、または両方からなるグループから選択された構成要素である。カルシウム炭酸塩ＣａＣＯ₃は、−５．８という小さい負のＣＴＥが＋１０．５という小さい正のｄｎ／ｄＴとほぼバランスしている異常な方向で、１．３の小さいＦＯＭを示す。Ｓｒは、炭酸塩のＣＴＥとｄｎ／ｄＴを望ましい値に調整するためにＣａの一部と置換することができる。
【００２７】
（４）ＬｉＲＱＦ₆：純化合物であるこれらの材料では、パラメータＲは、Ｃａ、Ｓｒまたは両方からなるグループから選択された構成要素であり、Ｑは、ＡｌおよびＧａ、または両方からなるグループから選択された構成要素である。好適には、これらの材料は、六方晶系構造に結晶化する遮断用フッ化物であるＬｉＣａＡｌＦ₆を含む。ＬｉＣａＡｌＦ₆では、１．０という小さい正のＣＴＥが、−４．６という小さい負のｄｎ／ｄＴによりほぼバランスされ、その結果、（正方晶系および六方晶系システムで見出されるような独特な結晶軸に沿った）普通の方向でアモルファス（溶融）ＳｉＯ₂ＦＯＭ（算出値７．３、測定値６．２５）よりかなり小さいＦＯＭ（算出値−２．３、測定値−１．５５）を生じる。したがって、ＬｉＣａＡｌＦ₆は、約１．２〜１．７μｍの通信システム波長でエタロンに使用するのに好適な材料である。温度感度のないエタロン応用に対するＬｉＣａＡｌＦ₆の効力は、図７で示唆される。図７は、１５４８〜１５５０ｎｍの範囲の種々の波長および２５〜５５℃の範囲の種々の温度でエタロンを通る放射線の伝送強度を示す。一群の曲線は、温度が増加するにつれて、伝送曲線が、−０．０７２ｎｍ／３０℃（−０．３ＧＨｚ／Ｋ）の量だけ低い方の波長へシフトすることを示している。対照的に、溶融シリカエタロンは、もっと大きなシフト（０．２９ｎｍ／３０Ｃ＝１．２ＧＨｚ／Ｋ）を示し、このシフトは、図８に示されるように高い方の波長へのものとなる。対照的に、この材料のＣａの代わりにＳｒを用いると、−１１．９という多少多い負のＦＯＭを有するＬｉＳｒＡｌＦ₆を生じる。
【００２８】
（５）ＬｉＲＲ'ＱＱ'Ｆ₆：ＬｉＣａＡｌＦ₆の組成をわずかに変えることに基づき（たとえば、Ｒ＝Ｃａに代えてＲ'＝Ｓｒおよび／またはＱ＝Ａｌに代えてＱ'＝Ｇａのわずかな量を用いることにより）、固溶体を形成することによって、我々は、温度感度のないエタロンに望ましい特性である本質的にゼロにシフトを減らすことができることを期待する。したがって、この材料へのＳｒおよび／またはＧａの追加により、そのＦＯＭは、エタロン応用のために最適化されるおよび／または他の応用のために調整されることが可能になる。
【００２９】
（６）ＬｉＩＯ₃：この材料では、比較的大きい負のｄｎ／ｄＴ（−９４）が、比較的大きい正のＣＴＥ（５０）とほぼバランスして、−０．８のＦＯＭを生じる。
【００３０】
（７）結晶ＳｉＯ₂ ：この材料は、石英ＳｉＯ₂としても知られているが、溶融アモルファス変形ではなく、３．５のＦＯＭを持つと算出されたのに対して、測定値は８．８であった。
【００３１】
（８）鉛硫化物：ＰｂＳは、−２１００というその大きな負のｄｎ／ｄＴのため、−４９３という大きな負のＦＯＭを有する。その結果、この材料は、温度感度のない応用における有用性を持つことが期待される。
【００３２】
（９）ＺｎＧｅＰ₂：この材料は、その正のｄｎ／ｄＴ（１５１）とその正のＣＴＥ（１５．９）のため、大きい正のＦＯＭ（６３．６）を有する。その結果、これは、さらに、温度感度のある応用における有用性を持つことも期待される。
【００３３】
上述の配置は、本発明の原理の応用を表わすように発明される多くのあり得る特的に実施例の単なる例示であることが理解されるべきである。多くの変更された他の配置が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者によってこれらの原理にしたがって発明され得る。特に、用語屈折率は、多層および／または同質でない本体（たとえば、多層導波路）のより複雑な有効屈折率ｎ_effばかりでなく、本質的に同質の単一層本体の簡単なｎの両方を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による周波数弁別器として使用できるエタロンを含む製造物の概略ブロック図である。
【図２】温度関数としてのエタロンのくし状周波数特性の略図である。
【図３】本発明の他の実施例による回折格子に接続された半導体レーザーを含む光サブアセンブリの略図である。
【図４】本発明のさらに他の実施例によるマッハ＝ゼンダー干渉計の略図である。
【図５】本発明の他の実施例による折り曲げられた光パスを含む光サブアセンブリの略図である。
【図６】本発明のさらに他の実施例による望遠鏡の略図である。
【図７】温度関数としてのＬｉＣａＡｌＦ₆ エタロンの伝送特性のグラフを示す図である。
【図８】温度関数としての先行技術の溶融シリカエタロンの伝送特性のグラフを示す図である。
【図９】本発明の一実施例による光送信機のブロック図である。

Claims (8)

1. 光パスの性能を温度の関数として示す性能指数（ＦＯＭ）により特徴付けられる光パスと、
   上記パス中に配置された結晶材料からなる本体であって、この結晶材料が、上記パス中を伝搬する放射線の波長で非常に透明であると共に、ある温度範囲にわたって上記ＦＯＭを満足させるために相互に適合される、熱膨張係数（ＣＴＥ）及び温度に対する屈折率変化（ｄｎ／ｄＴ）とを有する本体とを含み、
   前記結晶材料が、
   （１）ＲＣＯ_３であって、ＲがＣａ及びＳｒ又は両方よりなる群より選択され、
   （２）ＲＷＯ_３であって、ＲがＣａ及びＳｒ又は両方よりなる群より選択され、
   （３）Ｋ，Ｃｓ又は両方のハロゲン化物、及び
   （４）モリブデン酸塩
   よりなる群より選択されることを特徴とする製造物。
2. 請求項１記載の製造物において、前記光パスは、温度感度のないエタロンで定義され、前記ＦＯＭは、ＣＴＥ＝−（１／ｎ）（ｄｎ／ｄＴ）となるように決定され、ここで、ｎは、前記エタロンの結晶材料の屈折率である製造物。
3. 請求項１記載の製造物において、前記光パスは、それぞれ、長さＬ_１，Ｌ_２およびＬ_３と屈折率ｎ_１，ｎ_２およびｎ_３を有する第１、第２および第３の部分を含む製造物。
4. 請求項３記載の製造物において、前記第１の部分はガラス導波路からなり、前記第２の部分は結晶デバイスからなる製造物。
5. 光パスの性能を温度の関数として示す性能指数（ＦＯＭ）により特徴付けられる光パスと、
   上記パス中に配置された結晶材料からなる本体であって、この結晶材料が、上記パス中を伝搬する放射線の波長で非常に透明であると共に、ある温度範囲にわたって上記ＦＯＭを満足させるために相互に適合される、熱膨張係数（ＣＴＥ）及び温度に対する屈折率変化（ｄｎ／ｄＴ）とを有する本体とを含み、
   前記結晶材料が、
   ＬｉＲＱＦ_６であって、ＲがＣａ及びＳｒ又は両方よりなる群より選択され、ＱがＧａ及びＡｌ又は両方よりなる群より選択されるＬｉＲＱＦ₆から成ることを特徴とする製造物。
6. ある温度範囲にわたって動作するＷＤＭ光送信機であって、
   複数の異なる波長のうちのいずれか１つの波長の出力信号を発生するソースと、
   前記ソースの波長を上記複数の波長のうちの予め決められた波長に調整する温度制御器と、
   周波数弁別器を含み、前記ソースの波長を前記予め決められた波長に安定化するフィードバックループであって、前記弁別器がエタロンを含むフィードバックループと、から成るＷＤＭ光送信機において、
   前記送信機は請求項１又は請求項５に記載の製造物を含み、
   前記エタロンはＦＯＭ＝ＣＴＥ＋（１／ｎ）（ｄｎ／ｄＴ）で与えられる前記ＦＯＭを有し、
   前記エタロンは、結晶材料を含むＷＤＭ光送信機。
7. 請求項６記載のＷＤＭ光送信機において、ｄｎ／ｄＴは、当該動作範囲にわたって温度と波長に対して比較的鈍感であり、前記ＦＯＭは本質的にゼロであるＷＤＭ光送信機。
8. 請求項７記載のＷＤＭ光送信機において、前記材料はＬｉＣａＡｌＦ_６からなるＷＤＭ光送信機。

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