JP5354605B2 - テーパ光ファイバ - Google Patents
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Description
[1]ファイバの一部の直径が、長手方向に沿って変化するテーパ部を有する光ファイバにおいて、前記テーパ部が、光の干渉効果を誘起するように、光の伝搬方向に沿って周期的に屈折率が変調されている、テーパ光ファイバ。
[2]前記テーパ部の形状が、光の干渉効果を誘起する周期的な構造を有する、[1]に記載のテーパ光ファイバ。
[3]前記テーパ部の片側または両側に、テーパ部に連続するコアとクラッドを含む光ファイバを有する、[1]または[2]に記載のテーパ光ファイバ。
[4]前記テーパ部の直径が、5μm未満である、[1]〜[3]のいずれかに記載のテーパ光ファイバ。
[5]前記テーパ部の直径が、前記光ファイバを伝搬する光の波長と同程度かそれ以下である、[1]〜[4]のいずれかに記載のテーパ光ファイバ。
[6]前記テーパ光ファイバの材質はガラスである、[1]〜[5]のいずれかに記載のテーパ光ファイバ。
[7]前記周期的な構造が、ファイバの延伸方向に沿って、一定間隔毎にテーパ部の周囲に設けられた畝状の凹凸である、[2]に記載のテーパ光ファイバ。
[8]前記周期的な構造が、特定範囲の波長を反射する反射鏡として作用する、[2]に記載のテーパ光ファイバ。
[9]前記周期的な構造が、特定範囲の波長を透過し、かつ他の特定範囲の波長の光を反射する周波数フィルターとして作用する、[2]に記載のテーパ光ファイバ。
[10]前記周期的な構造中に欠陥部を有し、前記欠陥部において、特定範囲の波長の光の密度を高めることができる、[2]に記載のテーパ光ファイバ。
[11][10]に記載のテーパ光ファイバと、前記欠陥部の近傍に設けられたレーザ媒質とを有する、レーザ発振器。
[12][2]に記載のテーパ光ファイバを製造する方法であって:コアおよびクラッドを有する光ファイバを用意するステップと;前記光ファイバの一部を加熱溶融して、かつ引き延ばしてテーパ部を形成するステップと;前記テーパ部の形状を加工して、周期構造を形成するステップと、を含む製造方法。
本発明のテーパ光ファイバは、テーパ部Aを有し、さらに光入射部Bまたは光出射部B’を有する(図1参照)。光入射部Bまたは光出射部B’は、両方あってもよいし、一方だけであってもよい。テーパ部Aは、光入射部Bおよび光出射部B’よりも、その直径が小さいことを特徴する。本発明のテーパ光ファイバの材質は特に制限されないが、一般的には無機物であり、例えばガラスである。
本発明のテーパ光ファイバは、特に限定されないが、まず、コアとクラッドを有する光ファイバを用意し;その一部を加熱溶融して、かつ引き延ばしてテーパ部を形成し;形成されたテーパ部の形状を、ナノ加工することにより製造されうる。
1)集束イオンビーム(FIB)法によって、テーパ部をナノスパッタリングすることによって、所望の形状に加工したり、
2)光リソグラフィ法によって、テーパ部を加工してもよい。つまり、テーパ部にレジスト膜を形成し;レジスト膜を光照射によりパターニングして;パターンにしたがってテーパ部をエッチングすればよい。
まず、テーパ部の直径dを1.0μm、周期のインターバルΛを600nm、周期構造の繰り返し数Nを1000に固定して;凹凸Pの高さhを、0nm(図4A)、50nm(図4B)、60nm(図4C)または100nm(図4D)に設定した。図4B〜図4Dの上のグラフは、伝搬光の波長(横軸)と、伝搬光の透過率または反射率(透過率と反射率の和を1とする)を示し;下のグラフは、上のグラフの透過率と反射率を対数化して示している。
次に、テーパ部の直径dを1.0μm、凹凸Pの高さhを50nm、周期のインターバルΛを600nmに固定し;周期構造の繰り返し数Nを、300(図5A)、500(図5B)または1000(図5C)に設定した。図5A〜Cの上のグラフは、伝搬光の波長(横軸)と、伝搬光の透過率または反射率(透過率と反射率の和を1とする)を示し;下のグラフは、上のグラフの透過率と反射率を対数化して示している。
次に、凹凸Pの高さhを50nm、周期のインターバルΛを600nm、周期構造の繰り返し数Nを1000に固定し;テーパ部の直径dを、1.0μm、2.0μmまたは5.0μmに設定した。
図13Aに示すようなテーパ部をシミュレーションターゲットとして、実施例1〜3と同様にして、シミュレーションした。図13Aに示されるターゲットは、直径dを1.0μm、周期のインターバルΛを600nm、周期構造の繰り返し数Nを400、凹凸Pの高さhを50nmとしたテーパを2つ、接続部G900nmを介して接続しているテーパ部である。つまり、接続部Gに欠陥が導入されており、Λの半周期分の300nm(=G−Λ)のギャップ幅が設けられている。
次に、図13Aに示すようなテーパ部において、凹凸Pの高さhを50nm、周期のインターバルΛを600nm、各テーパにおける周期構造の繰り返し数Nを400、接続部Gを900nm(ギャップ幅300nm)に固定し;テーパ部の直径dを、1.0μmまたは2.0μmに設定した。
B 光入射部
B’ 光出射部
C コア
D クラッド
1 エバネッセント波
d テーパ部の直径
Λ 周期のインターバル
P 凹凸
h 凹凸Pの高さ
X 欠陥部
G 接続部
Claims (8)
- ファイバの一部の直径が、長手方向に沿って変化するテーパ部を有するテーパ光ファイバにおいて、
前記テーパ部は、前記ファイバにおけるコアおよびクラッドを有する光入射部になだらかな形状で接続し、
前記テーパ部の直径が、5μm未満であり、
前記テーパ部の形状が、光の伝搬方向に沿って周期的に実効屈折率が変調されて光の干渉効果を誘起するように、前記ファイバの延伸方向に沿って、一定間隔毎に前記テーパ部の周囲の全周または一部に設けられた畝状の凹凸を有する、テーパ光ファイバ。 - 前記テーパ部の直径が、前記光ファイバを伝搬する光の波長と同程度かそれ以下である、請求項1に記載のテーパ光ファイバ。
- 前記テーパ光ファイバの材質はガラスである、請求項1または2に記載のテーパ光ファイバ。
- 前記周期的な構造が、特定範囲の波長を反射する反射鏡として作用する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のテーパ光ファイバ。
- 前記周期的な構造が、特定範囲の波長を透過し、かつ他の特定範囲の波長の光を反射する周波数フィルターとして作用する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のテーパ光ファイバ。
- 前記周期的な構造中に欠陥部を有し、
前記欠陥部において、特定範囲の波長の光の密度を高めることができる、請求項1〜4のいずれか一項に記載のテーパ光ファイバ。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載のテーパ光ファイバと、前記欠陥部の近傍に設けられたレーザ媒質とを有する、レーザ発振器。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載のテーパ光ファイバを製造する方法であって、
コアおよびクラッドを有する光ファイバを用意するステップと、
前記光ファイバの一部を加熱溶融して、かつ引き延ばしてテーパ部を形成するステップと、
前記テーパ部の形状を加工して、周期構造を形成するステップと、を含む製造方法。
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