JP5367820B2 - 表面プラズモン型光変調器 - Google Patents
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Description
「水平(横)」、「垂直(縦)」、「前」、「後」、「入力」、「出力」、「内」、「外」、等のような語句及びデカルト座標の使用は、図面を参照するため及び説明を容易にするために用いられ、説明または特許請求の範囲において絶対的な方位及び/または方向として厳密に限定することは目的とされていない。用語「導波路」は「光導波路」を意味し、光ファイバには限定されないが、本発明は光ファイバの形態の光導波路に特に良く適する。記号「〜」は「ほぼ」を意味する略号として以下で用いられる。
図1は、中心光軸A1,入力側12I及び出力側12Oを有するブロッホ表面プラズモン型光変調器(BPSO変調器)10の一実施形態例の簡略な斜視図である。参照のためにデカルト座標が示されている。末端72及びコア領域(コア)73を有する導波路70とインターフェースされたBPSO変調器10が示されている。説明のため、導波路70は以下で詳細に説明されるようにそれぞれが出力光100I及び(変調された)出力光100Oを伝送する入力導波路70I及び出力導波路70Oとして識別され、いくつかの場合にはそのように称される。図1において、コア73を囲むクラッド領域(クラッド)74は、クラッドを囲むバッファ層(図3を見よ)と同様に、図示を容易にするため、省かれている。
図7A及び7Bは、図1と同様であるが、EO基板30で隔てられた2つのP-M格子20を用い、2つの誘電体基板110が光軸A1に沿って2つのP-M格子20を挟み込んでいる、BSPO変調器10の実施形態例の簡略な側面図である。EO基板表面32及び2つのP-M格子20が、BSPO変調器10が「オン」状態にあるときにBSPをそれぞれがサポートする、2つの対応する格子-基板界面GSIを形成する。
図9は、誘電体区画26Dで隔てられた金属区画26Mのモザイク格子配列を有する、二次元P-M格子20の実施形態例の上面図である。一般に金属区画26Mと誘電体区画26Dの大きさは異なる。このP-M格子20の二次元実施形態例は図2の一次元版と類似しているが、この場合、格子はX方向の周期ΛX及びY方向の周期ΛYを有する。図9の二次元P-M格子20は上で論じたBSPO変調器10の実施形態のいずれにも用いることができる。P-M格子20に対するこの幾何学的構造によってBSPO変調器10は実質的に偏光不感になり、これは非偏波保存導波路70が用いられ得ることを意味する。
図11は、本発明のBSPO変調器10を(光源の直接変調とは対照的に)外部変調器として用いる、光システム200の略図である。光システム200は、入力導波路70Iの区画に光結合されたレーザ源210を備える。入力導波路70I及び出力導波路70Oはハウジング150に収められたBSPO変調器10の入力側12I及び出力側12O(図3)に光結合される。変調器10は電気配線62を介して電圧源60に電気的に接続される。電圧源60は続いて、レーザ源210にも接続され、光システム200の動作を制御するように構成された、コントローラ/プロセッサ230に電気的に接続される。光システム200は電圧源60の駆動に用いられる電圧コントローラ信号S60のソース250も備えることができ、あるいはそのようなソース250に接続することができる。あるいは、電圧コントローラ信号S60はコントローラ/プロセッサ230によって内部で発生させることもできる。
本発明のBSPO変調器10は多くの重要な利点を有し得る。第1の利点は、変調器の断面寸法が光ファイバのような一般的な導波路のコア73の寸法とほぼ同じであるように変調器を非常にコンパクトに作成し得ることである。BSPO変調器10は屈折率整合層40の使用により低結合損失を有するように作成することもできる。さらに、BSPO変調器10は、位相変調に続いて強度変調への変換が必要な干渉計型変調器とは対照的に、光の直接変調を提供する。さらに、BSPO変調器10は、斜め入射角を与える必要がなく、垂直入射光を変調する。
20 誘電率変調(P-M)格子
30 電気光学(EO)基板
40 屈折率整合層
60 電圧源
64 電極
100I 入力光
100O 出力光
SM 変調電圧信号
Claims (5)
- 中心光軸を有し、前記中心光軸に沿って入射する入力光を変調するために動作波長においてブロッホ表面プラズモン(BSP)効果を用いる、光変調器において、
表面及び、前記表面に垂直で前記光軸に実質的に合わせられた、中心軸を有する誘電率変調(P-M)格子であって、前記格子の表面を定め、変調された誘電率を定める、金属区画及び/または金属区画と誘電体区画の周期配列を有する、P-M格子、及び
第1及び第2の電気光学(EO)基板であって、それぞれが印加電圧に応答して変化し得る屈折率を有し、前記P-M格子を挟み込んで前記EO基板の少なくとも一方に前記印加電圧がかけられたときと、前記EO基板のいずれにも前記印加電圧がかけられていないときとのいずれか一方において、前記動作波長において前記BSPを励起する構成を形成するように、前記光軸に沿って配置される、第1及び第2のEO基板、
を備えることを特徴とする光変調器。 - 前記P-M格子が、
(a)前記周期配列が一次元であるように配向されたストリップの形態にある、交互する金属区画及び誘電体区画、
(b)前記周期配列が二次元であるように構成された金属区画及び誘電体区画、
(c)相異なる誘電率を有する第1及び第2の金属を含み、前記周期配列が一次元であるように配向された、第1及び第2の金属ストリップ、及び
(d)相異なる誘電率を有する第1及び第2の金属を含み、前記周期配列が二次元であるような、第1及び第2の金属区画、
の内の1つを有することを特徴とする請求項1に記載の光変調器。 - 前記印加電圧を発生するように適合され、前記第1及び第2のEO基板の少なくとも1つの上に動作可能な態様で配置された電極を介して前記EO基板の少なくとも1つに電気的に結合された、電圧源をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の光変調器。
- 前記第1及び第2のEO基板が前記光軸に実質的に垂直な表面を有し、前記P-M格子が前記第1及び第2のEO基板表面の1つの上に形成されることを特徴とする請求項1から3いずれか1項に記載の光変調器。
- 前記光軸に沿って前記第1及び第2のEO基板の少なくとも1つに光結合された少なくとも1つの導波路をさらに備えることを特徴とする請求項1から4いずれか1項に記載の光変調器。
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