JP7309142B2 - Optical waveguide device, optical module, laser device, and method for manufacturing optical waveguide device - Google Patents
Optical waveguide device, optical module, laser device, and method for manufacturing optical waveguide device Download PDFInfo
- Publication number
- JP7309142B2 JP7309142B2 JP2019023396A JP2019023396A JP7309142B2 JP 7309142 B2 JP7309142 B2 JP 7309142B2 JP 2019023396 A JP2019023396 A JP 2019023396A JP 2019023396 A JP2019023396 A JP 2019023396A JP 7309142 B2 JP7309142 B2 JP 7309142B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- core
- monomer
- nanocarbon
- optical
- optical waveguide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
本発明は、ナノカーボン材料が添加された光導波路デバイス、光モジュール、レーザ装置、及び光導波路デバイスの作製方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical waveguide device, an optical module, a laser device, and a method for manufacturing an optical waveguide device to which a nanocarbon material is added.
モード同期超短パルスレーザは、物質内部の超高速現象の観察、スーパーコンティニウム光の発生など、幅広い分野に適用されている。超短パルスレーザは、次世代の超高速光通信への応用も期待されている。特に昨今、情報通信量の急激な増大にともなって、電気処理回路での消費電力が増大し続けているうえ、光通信では光と電気の間の変換が必要不可欠となるため、光ネットワークでの波長変換、光クロックの生成等に用いられるレーザにも、低消費電力化が求められている。 Mode-locked ultrashort pulse lasers are applied to a wide range of fields, such as observation of ultrafast phenomena inside materials and generation of supercontinuum light. Ultrashort pulse lasers are also expected to be applied to next-generation ultrafast optical communications. Especially in recent years, with the rapid increase in the amount of information communication, the power consumption of electrical processing circuits continues to increase, and optical communication requires conversion between light and electricity. Low power consumption is also required for lasers used for wavelength conversion, optical clock generation, and the like.
変調器を用いた能動モード同期デバイスは、外部電源を必要としコストが高いので、非線形光学効果を利用した受動モード同期が主流になっている。近年では、非線形性に優れるカーボンナノチューブ(CNT:carbon nanotube)が、受動モード同期フェムト秒レーザにおける可飽和吸収体として期待されている。 Active mode-locking devices using modulators require an external power supply and are expensive, so passive mode-locking using nonlinear optical effects has become mainstream. In recent years, carbon nanotubes (CNT), which are excellent in nonlinearity, are expected as saturable absorbers in passive mode-locked femtosecond lasers.
フォトニクスデバイスへのCNTの応用として、Dシェイプ光ファイバの研磨面に、スプレー法でCNT薄膜を形成する技術が知られている(たとえば、非特許文献1参照)。また、石英シングルモードファイバに張力をかけて延伸し、くびれたウエスト部またはテーパ部にカーボンナノチューブを含むポリマーをコーティングする方法が提案されている(たとえば、非特許文献2参照)。さらに、超音波攪拌によりクラッドモノマー中にCNTを分散させたクラッド層にニードルを突き刺して、コアモノマーを吐出しながらニードルを走査して導波路パターンを形成する手法も提案されている(たとえば、非特許文献3参照)。この方法はニードル走査法、またはモスキート法と呼ばれている。 As an application of CNTs to photonics devices, a technique of forming a CNT thin film on the polished surface of a D-shaped optical fiber by a spray method is known (see, for example, Non-Patent Document 1). A method has also been proposed in which a quartz single-mode fiber is stretched under tension, and the constricted waist portion or tapered portion is coated with a polymer containing carbon nanotubes (see, for example, Non-Patent Document 2). Furthermore, a technique has been proposed in which a needle is pierced into a clad layer in which CNTs are dispersed in the clad monomer by ultrasonic agitation, and the needle is scanned while ejecting the core monomer to form a waveguide pattern (for example, non See Patent Document 3). This method is called needle scanning method or mosquito method.
Dシェイプ光ファイバへのCNT塗布は、機械的強度が不十分である。石英ファイバの延伸部分にCNTコートする方法は、延伸部の径、長さ、CNT膜厚等を正確に制御することが難しく、再現性が低い。CNTを分散させたクラッドモノマーにニードルでコア材料を注入して導波路を形成する方法は、機械的強度に優れている。しかし、本願の発明者らは、コアの分散状態によっては再現性が低下することを見出した。 CNT coating on D-shaped optical fiber has insufficient mechanical strength. In the method of coating the elongated portion of the quartz fiber with CNTs, it is difficult to accurately control the diameter, length, CNT film thickness, etc. of the elongated portion, resulting in low reproducibility. The method of forming a waveguide by injecting a core material into a clad monomer in which CNTs are dispersed using a needle is excellent in mechanical strength. However, the inventors of the present application have found that the reproducibility deteriorates depending on the dispersion state of the cores.
図1に示すように、クラッドモノマー中にCNT凝集体が存在すると、コアが蛇行し、チャネルによっては出力が低下する。コアの形成は、ニードル走査のプログラムで制御されるが、ニードル周りの圧力、粘度等の影響を受ける。特に、ニードルの軌跡上にCNT凝集体が存在する場合、図1のように、CNT凝集体を避けるようにニードルが走査されるため、コアが蛇行する。蛇行したチャネルでは過剰損失が生じ、モード同期しにくくなる。 As shown in FIG. 1, the presence of CNT aggregates in the cladding monomers meanders the core and reduces the output power in some channels. Core formation is controlled by the needle scanning program and is affected by pressure, viscosity, etc. around the needle. In particular, when CNT aggregates are present on the trajectory of the needle, the core meanders because the needle is scanned so as to avoid the CNT aggregates, as shown in FIG. A meandering channel introduces excess loss and makes mode-locking difficult.
本発明は、再現性良くモード同期して安定かつ高効率にパルス光を発生させる技術を実現することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to realize a technique for stably and highly efficiently generating pulsed light by mode-locking with good reproducibility.
上記の目的を実現するため、光導波路デバイスの材料となるモノマーへのナノカーボン材料の分散を改善する。 In order to achieve the above object, the dispersion of the nanocarbon material in the monomer that is the material of the optical waveguide device is improved.
本発明の第1の態様では、光導波路デバイスは、
所定量のナノカーボン材料と、前記ナノカーボン材料の分散安定剤とを含む第1のモノマーで形成されるクラッド層と、
前記第1のモノマーと異なる第2のモノマーで形成される導波路コアと、
を有する。
In a first aspect of the invention, an optical waveguide device comprises:
a cladding layer formed of a first monomer containing a predetermined amount of nanocarbon material and a dispersion stabilizer for the nanocarbon material;
a waveguide core formed of a second monomer different from the first monomer;
have
第2の態様では、光導波路デバイスは、
第1のモノマーで形成されるクラッド層と、
所定量のナノカーボン材料と前記ナノカーボン材料の分散安定剤とを含む第2のモノマーで形成される導波路コアと、
を有する。
In a second aspect, the optical waveguide device comprises:
a clad layer formed of a first monomer;
a waveguide core formed of a second monomer containing a predetermined amount of a nanocarbon material and a dispersion stabilizer for the nanocarbon material;
have
上記の構成を用いることで、再現性良くモード同期して安定かつ高効率にパルス光を発生することができる。 By using the above configuration, it is possible to stably and highly efficiently generate pulsed light by mode-locking with good reproducibility.
実施形態では、ポリマー光導波路を形成する際に、コア材料とクラッド材料の少なくとも一方に、CNT、グラフェン等のナノカーボン材料とともに、適量の分散安定剤を加える。これにより均一な分散を実現して、再現性良く、安定かつ高効率のパルス光の発生を可能にする。 In embodiments, an appropriate amount of a dispersion stabilizer is added to at least one of the core material and the clad material together with a nanocarbon material such as CNT or graphene when forming a polymer optical waveguide. This realizes uniform dispersion and enables generation of pulsed light with good reproducibility, stability and high efficiency.
光導波路デバイスを構成するクラッドモノマーにナノカーボン材料とともに分散安定剤を加えることで、クラッドでのナノカーボンの凝集を抑制し、導波路コアを安定して形成することができる。コアモノマーにナノカーボン材料と分散安定剤を加えることで、凝集抑制効果に加えて、所望のパルス設計を行うことができる。「光導波路デバイス」とは光導波路が形成されている光学部品であるが、本発明では光導波路デバイスを可飽和吸収体または非線形光学部品として有効に用いることができる。以下で、具体的な実施形態を説明する。 By adding a dispersion stabilizer together with the nanocarbon material to the clad monomer constituting the optical waveguide device, aggregation of the nanocarbon in the clad can be suppressed and the waveguide core can be stably formed. By adding a nanocarbon material and a dispersion stabilizer to the core monomer, desired pulse design can be achieved in addition to the effect of suppressing aggregation. An "optical waveguide device" is an optical component in which an optical waveguide is formed. In the present invention, an optical waveguide device can be effectively used as a saturable absorber or nonlinear optical component. Specific embodiments are described below.
<第1実施形態>
第1実施形態では、クラッドモノマーにナノカーボン材料と分散安定剤を添加する。ナノカーボン材料の分散安定剤としては、ジメチルホルムアミド(DMF)、N-メチルピロリドン(NMP)、ベンジルベンゾエード(BEN)等を用いることができる。
<First embodiment>
In the first embodiment, a nanocarbon material and a dispersion stabilizer are added to the clad monomer. Dimethylformamide (DMF), N-methylpyrrolidone (NMP), benzylbenzoate (BEN), and the like can be used as the dispersion stabilizer for the nanocarbon material.
図2は、第1実施形態の光導波路デバイスの導波路状態を従来構成と比較して示す光学顕微画像である。図2(A)は、クラッドモノマーにナノカーボン材料であるCNTのみを添加した導波路、図2(B)はクラッドモノマーにCNTとともに、分散安定剤であるDMFを添加した導波路である。 FIG. 2 is an optical microscope image showing the waveguide state of the optical waveguide device of the first embodiment in comparison with the conventional configuration. FIG. 2A shows a waveguide in which only CNTs, which are nanocarbon materials, are added to the clad monomer, and FIG. 2B shows a waveguide in which DMF, a dispersion stabilizer, is added to the clad monomer together with CNTs.
図2(A)では、クラッドモノマーとして、日産化学(株)製の有機・無機ハイブリッド樹脂NP-210(屈折率1.559)を用い、クラッドモノマーの質量に対して50ppmのCNTを添加している。図2(B)では、図2(A)と同量のCNTを添加し、かつ、2.0wt.%のDMFを添加している。 In FIG. 2A, as the clad monomer, an organic-inorganic hybrid resin NP-210 (refractive index 1.559) manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd. is used, and 50 ppm of CNT is added to the mass of the clad monomer. there is In FIG. 2(B), the same amount of CNT as in FIG. 2(A) was added, and 2.0 wt. % DMF is added.
図2(A)、図2(B)ともに、コアのモノマー材料は、日産化学(株)製の有機・無機ハイブリッド樹脂NP-005(屈折率1.576)である。コアは、公知のニードル走査法またはモスキート法により、コア径が10μm程度になるように設計された走査速度と吐出圧力で形成されている。 In both FIGS. 2A and 2B, the core monomer material is an organic/inorganic hybrid resin NP-005 (refractive index 1.576) manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. FIG. The core is formed by a known needle scanning method or mosquito method at a scanning speed and an ejection pressure designed to obtain a core diameter of about 10 μm.
図2(A)のDMFを添加していない導波路では、上面図で50μm程度のCNT凝集体が点在しているのに対し、図2(B)のDMFを添加した導波路では、凝集体の存在が抑制され、凝集体のサイズも10μm以下に低減されている。 In the waveguide to which DMF was not added in FIG. 2(A), CNT aggregates of about 50 μm were scattered in the top view, whereas in the waveguide to which DMF was added in FIG. The existence of aggregates is suppressed, and the size of aggregates is also reduced to 10 μm or less.
断面図をみると、図2(A)のDMFを添加していない導波路ではコアがぼやけて見える。これはCNT凝集体での光の散乱やコアの蛇行により、コアから出射する光強度が下がってコントラストが減少したためと考えられる。一方、図2(B)でDMFを添加した導波路では、直径10μm程度の円形コアが維持されている。DMFを添加したことによるコア形状への影響はみられず、CNT凝集体の抑制効果が得られている。 Looking at the cross-sectional view, the core of the waveguide not doped with DMF in FIG. 2(A) appears blurred. This is probably because light scattering in the CNT aggregates and meandering of the core reduced the intensity of light emitted from the core, resulting in a decrease in contrast. On the other hand, in the DMF-doped waveguide shown in FIG. 2B, a circular core with a diameter of about 10 μm is maintained. Addition of DMF did not affect the core shape, and an effect of suppressing CNT aggregates was obtained.
図3は、添加するCNTの濃度とDMFの分量を変えて作製されたクラッド層の光学顕微画像である。図2と同じクラッドモノマーを用い、この例ではクラッドモノマーの質量に対して40ppmのCNTを添加している。図3(B)では、図3(A)と同量のCNTを添加し、かつ、3.2wt.%のDMFを添加している。 FIG. 3 shows optical microscopic images of clad layers prepared by varying the concentration of CNTs and the amount of DMF added. The same clad monomer as in FIG. 2 is used, and 40 ppm of CNTs are added to the mass of the clad monomer in this example. In FIG. 3(B), the same amount of CNT as in FIG. 3(A) was added, and 3.2 wt. % DMF is added.
図3(A)では、大きさが50μmを超えるCNT凝集体が点在するのに対し、図3(B)では、CNT凝集体の形成自体が抑制され、局所的に凝集が発生しても、10μm以下のサイズに低減されている。 In FIG. 3(A), CNT aggregates with a size exceeding 50 μm are scattered, whereas in FIG. , has been reduced to a size of 10 μm or less.
図4は、添加するCNTの濃度とDMFの分量を変えて作製されたさらに別の光導波路の光学顕微画像である。図4(A)では、図2及び図3と同じクラッドモノマーを用い、クラッドモノマーの質量に対して25ppmのCNTを添加し、0.7wt.%のDMFを添加している。図4(B)では、DMFの添加なしに、25ppmのCNTを添加している。 FIG. 4 is an optical microscope image of still another optical waveguide fabricated by varying the concentration of CNTs and the amount of DMF added. In FIG. 4(A), the same clad monomer as in FIGS. 2 and 3 was used, 25 ppm of CNTs were added to the mass of the clad monomer, and 0.7 wt. % DMF is added. In FIG. 4(B), 25 ppm of CNTs are added without adding DMF.
図4(A)では、10μmの径を有するコアの断面が明確に観察されるのに対し、図4(B)では、コントラストが低下してコアがぼやけて見える。 In FIG. 4(A), the cross section of the core with a diameter of 10 μm is clearly observed, whereas in FIG. 4(B) the contrast is reduced and the core appears blurred.
図5は、図4で作製した2つの光導波路の挿入損失を比較する図である。横軸は露光待機時間(秒)、縦軸は挿入損失(dB)である。露光待機時間が長いものほど、ニードル走査による導波路コアの形成の順序が早く、露光待機時間が短いほどコアの形成順序が後である。横軸に沿った各データ点を、隣接するチャネル番号に読み替えてもよい。 FIG. 5 is a diagram comparing the insertion loss of the two optical waveguides produced in FIG. The horizontal axis is exposure waiting time (seconds), and the vertical axis is insertion loss (dB). The longer the waiting time for exposure, the earlier the order of forming the waveguide core by needle scanning, and the shorter the waiting time for exposure, the later the order of forming the core. Each data point along the horizontal axis may be translated into its adjacent channel number.
図4で作製した8チャネルの光導波路コアの一端側から、シングルモードファイバでレーザ光を入射し、コアの他端からの出力光をパワーメータで測定する。各チャネルの導波路長は1.5cmである。 A laser beam is injected through a single-mode fiber from one end of the 8-channel optical waveguide core produced in FIG. 4, and the output light from the other end of the core is measured with a power meter. The waveguide length of each channel is 1.5 cm.
DMF添加ありの光導波路では、露光待機時間が経過しても挿入損失はそれほど大きくならず、隣接するチャネル間での損失ばらつきが小さい。これに対し、DMF添加なしの光導波路では、露光待機時間の経過とともに挿入損失が増大するだけではなく、隣接チャネル間での損失ばらつきが大きい。 In the DMF-doped optical waveguide, the insertion loss does not increase so much even after the exposure waiting time elapses, and the loss variation between adjacent channels is small. On the other hand, in an optical waveguide without DMF addition, not only does the insertion loss increase as the exposure waiting time elapses, but also the loss variation between adjacent channels is large.
これは、CNT凝集体の影響で、チャネルによってコアの蛇行状態や、光吸収および光散乱の程度が異なるためと考えられる。0.7wt.%のDMFを添加することで、CNTの凝集が効果的に抑制されていることがわかる。 It is considered that this is because the meandering state of the core and the degree of light absorption and light scattering differ depending on the channel under the influence of CNT aggregates. 0.7 wt. % DMF effectively suppresses CNT aggregation.
図6は、添加するCNTの濃度とDMFの分量を変えて作製されたさらに別の光導波路の光学顕微画像である。図2~図4と同じクラッドモノマーを用い、クラッドモノマーの質量に対して10ppmのCNTを添加し、0.7wt.%のDMFを添加している。ニードルの走査条件は、図4と同じである。 FIG. 6 is an optical microscope image of still another optical waveguide fabricated by varying the concentration of CNTs and the amount of DMF added. Using the same clad monomer as in FIGS. 2 to 4, adding 10 ppm of CNT to the mass of the clad monomer, 0.7 wt. % DMF is added. The needle scanning conditions are the same as in FIG.
CNTの添加量を10ppmにしたときも、各チャネルでコア径が10μm程度に維持されている。導波路長1.8cmでこれら3つのチャネルの挿入損失を測定したところ、それぞれ5.44dB、5.94dB、6.66dBであり、導波路長が若干長くなっても、図4と同等の効果が得られている。なお、これらのチャネルを導波路長が1.2cmになるまでカットして挿入損失を測定すると、5dB以下になる。 Even when the amount of CNTs added is 10 ppm, the core diameter is maintained at about 10 μm in each channel. When the insertion loss of these three channels was measured with a waveguide length of 1.8 cm, they were 5.44 dB, 5.94 dB, and 6.66 dB, respectively. is obtained. When these channels are cut to a waveguide length of 1.2 cm and the insertion loss is measured, it is 5 dB or less.
図2~図6から、クラッドモノマーに適量のCNTと分散安定剤を添加することでCNTの凝集が抑制され、コアの配置形状が良好に維持されて光学損失が抑制されることがわかる。 From FIGS. 2 to 6, it can be seen that by adding appropriate amounts of CNTs and a dispersion stabilizer to the clad monomer, CNT aggregation is suppressed, the core arrangement shape is well maintained, and optical loss is suppressed.
添加されるナノカーボン材料の量は、たとえば、クラッドモノマーの質量に対して10ppm~100ppmである。ナノカーボン材料の量が多すぎると、分散安定剤を添加してもナノカーボン材料が半固体化して、分散されにくくなる。カーボンナノ材料の量が少なすぎると、所望の可飽和吸収特性または非線形性が得られない。十分な可飽和吸収特性または非線形性が得られ、かつモノマー中に分散され得る量として、クラッドモノマーへの10ppm~100ppmのナノカーボン材料の添加が望ましい。 The amount of nanocarbon material added is, for example, 10 ppm to 100 ppm with respect to the mass of the clad monomer. If the amount of the nanocarbon material is too large, the nanocarbon material becomes semi-solid and difficult to disperse even if the dispersion stabilizer is added. If the amount of carbon nanomaterial is too low, the desired saturable absorption properties or nonlinearity will not be obtained. Addition of 10 ppm to 100 ppm of nanocarbon material to the cladding monomer is desirable as the amount provides sufficient saturable absorption properties or nonlinearity and can be dispersed in the monomer.
添加される分散安定剤の量は、たとえば、0.5wt.%~5.0wt.%である。分散安定剤はクラッドモノマーにとって不純物であり、添加量が多すぎると過剰損失になり得るので、ナノカーボン材料を分散させるのに必要最低限の量であることが望ましい。また、分散安定剤の添加量が多すぎるとクラッドの粘度が低下し、コアとクラッドの親和性に影響する。分散安定剤の量が少なすぎると、CNTを十分に分散させることができず、凝集抑制効果を期待できない。CNTの凝集を抑制し、かつ過剰損失やコアへの影響を与えない範囲として、0.5wt.%~5.0wt.%の分散安定剤を添加するのが望ましい。 The amount of dispersion stabilizer added is, for example, 0.5 wt. % to 5.0 wt. %. The dispersion stabilizer is an impurity in the cladding monomer, and excessive loss may occur if the amount added is too large. On the other hand, if the amount of dispersion stabilizer added is too large, the viscosity of the clad will decrease, affecting the affinity between the core and the clad. If the amount of the dispersion stabilizer is too small, the CNTs cannot be sufficiently dispersed, and the anti-agglomeration effect cannot be expected. As a range that suppresses aggregation of CNTs and does not affect excessive loss or affect the core, 0.5 wt. % to 5.0 wt. % dispersion stabilizer.
ナノカーボン材料と分散安定剤が添加されたクラッド材料で形成される光導波路デバイスは、可飽和吸収体、またはモード同期デバイスとして用いることができる。 An optical waveguide device formed of a nanocarbon material and a clad material doped with a dispersion stabilizer can be used as a saturable absorber or a mode-locking device.
図7A~図7Eは、第1実施形態の光導波路デバイスの作製工程図である。まず、図7Aで、ナノカーボン添加クラッドモノマー20を準備して、クラッド層を形成する。ナノカーボン添加クラッドモノマー20は、所定の屈折率を有するモノマーにナノカーボン材料と分散安定剤を添加した混合物を、2~3時間、超音波攪拌して生成される。
7A to 7E are manufacturing process diagrams of the optical waveguide device of the first embodiment. First, in FIG. 7A, a nanocarbon-added
生成されたナノカーボン添加クラッドモノマー20を、基板101上に形成された枠102内に流し込み、必要に応じてガラスプレート等を用いて表面を平坦化する。枠102は、たとえば厚さ500μmのシリコーンシートで形成され、1cm×10cmの領域を形成する。枠102内に流し込まれたクラッドモノマーを平坦な場所で約1時間、静置する。
The produced nanocarbon-added
図7Bで、シリンジ41にコアモノマー30を充填し、枠102内のクラッド層21にニードル42を挿入する。コアモノマー30は、硬化後の屈折率がクラッド層21よりも高いモノマーで形成される。第1実施形態では、コアモノマー30にナノカーボン材料は添加されていない。
In FIG. 7B,
図7Cで、ニードル42の先端からコアモノマー30を吐出しながらニードル42を水平方向に走査して導波路コア31を形成する。導波路コア31はチャネル数に応じて複数本形成されてもよい。導波路コア31の径は、ニードル42の内径、走査速度、吐出圧力等によって制御することができる。
In FIG. 7C, the
図7Dで、紫外線露光を行って、コアモノマーとクラッドモノマーを重合硬化させる。 In FIG. 7D, UV exposure is performed to polymerize and cure the core and cladding monomers.
図7Eで、基板101上の枠102を取り除き、ブレード等でポリマー導波路を基板101から剥離する。150°の空気浴内で20分間ポストベイクを行い、応力を均一にしつつ完全に硬化させる。これによりナノカーボン添加クラッド25に導波路コア31が形成された光導波路デバイス10が得られる。必要に応じて、光軸方向でクラッドの両端を切り落として、導波路コア31の端面を露出させてもよい。
In FIG. 7E, the
光導波路デバイス10では、ナノカーボン添加クラッド25における凝集が抑制されており、コアの配置形状が良好に維持されている。コア蛇行による過剰損失が抑制され、高い再現性でモード同期することができる。
In the
図8は、第1実施形態の光導波路デバイス10を適用したレーザ装置1Aの模式図である。レーザ装置1Aは、リング共振器型受動モード同期ファイバレーザである。受動モード同期デバイスまたは可飽和吸収体として、光導波路デバイス10を用いている。
FIG. 8 is a schematic diagram of a
励起光源2として、たとえば980nm帯のレーザ光源を用い、石英系のエルビウムドープ光ファイバ(EDF)7を利得媒質として用いる。光導波路デバイス10は、シングルモードファイバ6とともにリング共振器内に直接挿入される。共振器長は、たとえば20mである。共振器内の偏波を調整して直線偏向を維持するために偏波コントローラ5が挿入されている。
A 980 nm band laser light source, for example, is used as the
励起光源2から出力された光は、カプラ3を通ってEDF7で増幅され、光アイソレータ8b及び8bによってリング内を一方向に周回する。10/90カプラ4を用いて90%の光を共振器内にフィードバックし、残りの10%を、光アイソレータ8cを介して出力として取り出す。
Light output from the
共振器内で、増幅された高強度の励起光は、光導波路デバイス10を透過し、強度の低い光成分は吸収される。実施形態の光導波路デバイス10は、後述するように、緩和時間(飽和回復時間)が高速であり、広い出力スペクトルレンジを有する。
In the resonator, the amplified high-intensity pumping light is transmitted through the
図9は、レーザ装置1Aで用いた光導波路デバイス10のチャネル断面図である。クラッドモノマーは日産化学(株)製のNP-211、CNTの濃度は25ppm、DMFの添加割合は1.5wt.%である。導波路長は1.4cmである。いずれも10μm径の円形断面を有している。
FIG. 9 is a channel sectional view of the
図10は、図9の2つのチャネルの出力波形を示す図である。いずれのチャネルでも、繰り返し周波数が10MHz(周期100ナノ秒)のシングルパルスが観測される。パルスの時間幅を見積もるために、オートコリレータで自己相関関数を計算すると、チャネル#1のパルス幅は1.47ps、チャネル#2のパルス幅は1.34psである。
10 is a diagram showing the output waveforms of the two channels of FIG. 9. FIG. A single pulse with a repetition frequency of 10 MHz (period of 100 nanoseconds) is observed in any channel. When the autocorrelation function is calculated by the autocorrelator to estimate the time width of the pulse, the pulse width of
光導波路デバイス10を用いることで、複数のチャネル間でモード同期が得られ、狭パルス幅のパルス発振が得られる。
By using the
図11は、レーザ装置1Aの出力スペクトルである。いずれのチャネルでも広い出力スペクトルが得られている。チャネル#1のFWHM(Fill Width Half Maximum:半値全幅)は2.0nm、チャネル#2のFWHMは1.9nmである。このような広い波長スペクトルは、モード同期時に特有のスペクトルである。
FIG. 11 shows the output spectrum of the
以上から、第1実施形態の光導波路デバイス10は、受動モード同期デバイスとして機能し、狭パルス幅のレーザ装置1Aを実現できる。
As described above, the
<第2実施形態>
第1実施形態の光導波路デバイス10は、クラッド中のナノカーボン材料の凝集を抑制し、良好なパルス発振を促進することができる。しかしニードルの走査軌跡によっては、軌跡上に存在する比較的小さな凝集の影響を受ける場合もあり得る。
<Second embodiment>
The
第2実施形態では、パルス発振の再現性をさらに高めるために、コア材料にナノカーボン材料を添加する。第1実施形態と同様に、ナノカーボン材料の凝集を抑制するため、適量の分散安定剤を添加する。 In the second embodiment, a nanocarbon material is added to the core material in order to further improve the reproducibility of pulse oscillation. As in the first embodiment, an appropriate amount of dispersion stabilizer is added to suppress aggregation of the nanocarbon material.
図12は第2実施形態の光導波路デバイス60の作製工程図である。図12(A)において、基板101上に形成された枠102内にクラッドモノマーを流し込んで、クラッド層61を形成する。この例では、クラッドモノマーにナノカーボン材料は添加されていない。クラッドモノマーとしては硬化後の屈折率がコアの屈折率よりも低い適切なモノマーを用いることができ、たとえば、日産化学(株)社製のNP-211を用いることができる。
FIG. 12 is a manufacturing process diagram of the
一方で、コアモノマーに所定量のナノカーボン材料と分散安定剤を添加して、ナノカーボン添加コアモノマー50を生成する。生成されたナノカーボン添加コアモノマー50をシリンジ41に充填し、枠102内のクラッド層61にニードル42を挿入する。ニードル42の先端からナノカーボン添加コアモノマー50を吐出しながらニードル42を水平方向に走査して、ナノカーボン添加導波路コア51を形成する。ナノカーボン添加導波路コア51はチャネル数に応じて複数本形成されてもよい。ナノカーボン添加導波路コア51の径は、ニードル42の内径、走査速度、吐出圧力等によって制御することができる。
Meanwhile, a predetermined amount of nanocarbon material and a dispersion stabilizer are added to the core monomer to produce a nanocarbon-added
図12(B)で、紫外線露光を行って、コアモノマーとクラッドモノマーを重合硬化させた後、基板101上の枠102を取り除いて、ポリマー導波路を基板101から剥離する。150°の空気浴内で20分間ポストベイクを行い、応力を均一にしつつ完全に硬化させる。これによりクラッド65にナノカーボン添加導波路コア51が形成された光導波路デバイス60が得られる。必要に応じて、光軸方向でクラッドの両端を切り落として、端面にナノカーボン添加導波路コア51を露出させてもよい。
In FIG. 12B, the polymer waveguide is separated from the
光導波路デバイス60は、ナノカーボン添加導波路コア51を有することで、高い再現性でモード同期することができる。コアにナノカーボン材料を添加することで、クラッドへのナノカーボン材料の添加よりも紫外線露光が容易になる。コア径は微細なのでナノカーボン材料を添加しても紫外線吸収の影響が少なく、露光強度や露光時間を増大させる必要がない。また、ナノカーボン材料の添加濃度の幅を変えやすく設計の自由度が高い。
Since the
図13は、第2実施形態のナノカーボン添加コアの光導波路デバイスと、第1実施形態のナノカーボン添加クラッドの光導波路デバイスの相互作用の相違を説明する図である。図13(A)において、ナノカーボン材料、たとえばCNTが添加されたコアでは、伝搬光とCNTが直接相互作用する。CNTが可飽和吸収体として働き、コアを伝搬する高強度の光のみを透過させ、低強度の光を吸収する。これにより、パルス発振が促進される。 FIG. 13 is a diagram for explaining the difference in interaction between the nanocarbon-doped core optical waveguide device of the second embodiment and the nanocarbon-doped clad optical waveguide device of the first embodiment. In FIG. 13(A), in the core to which the nanocarbon material, for example, CNT is added, the propagating light directly interacts with the CNT. CNTs act as saturable absorbers, transmitting only high intensity light propagating through the core and absorbing low intensity light. This promotes pulse oscillation.
図13(B)のナノカーボン材料、たとえばCNTが添加クラッドでは、クラッド中に分散されたCNTのうち、特にコア周辺に存在するCNTと、コアからのエバネッセント光が相互作用する。コア周りで可飽和吸収が起きて、パルス発振が促進されるが、図13(A)の方がより直接的な相互作用であり、パルス発振効果が改善される。 In the nanocarbon material of FIG. 13B, for example, the CNT-added clad, among the CNTs dispersed in the clad, the CNTs existing especially around the core interact with the evanescent light from the core. Saturable absorption occurs around the core to promote pulsation, but FIG. 13A is a more direct interaction, improving the pulsation effect.
図14は、第2実施形態の光導波路デバイス60を用いたレーザ装置1Bの模式図である。挿入されるモード同期デバイスがナノカーボン添加コアを有する光導波路デバイス60に替わっただけで、その他の構成と動作は、第1実施形態のレーザ装置1Aと同じである。同じ構成要素には同じ符号が付けられており、重複する説明を省略する。
FIG. 14 is a schematic diagram of a
図15は、第2実施形態の光導波路デバイス60のチャネル状態を示す光学顕微画像である。ここでは、コアモノマーの質量に対して1.9ppmのCNTを添加し、4wt.%のDMFを添加している。クラッドに添加物が含まれず、隣接するチャネル間(Ch.#1とCh.#2)でコア形状及びサイズが揃っている。
FIG. 15 is an optical microscope image showing the channel state of the
図16は、図15の光導波路デバイスを用いたレーザ装置1Bの出力波形である。チャネル1とチャネル2の双方でモード同期によるパルス波が観察され、複数のチャネルで再現性よくモード同期が得られる。
FIG. 16 shows output waveforms of a
図17は、レーザ装置1Bの出力スペクトルである。チャネル1とチャネル2の双方で波長スペクトルが広がり、FWHMが数nmになっている。これはモード同期時に特有の波長スペクトルである。
FIG. 17 shows the output spectrum of the
図18A~図18Cは、光導波路デバイス60への入力光の強度を変えて測定した損失スペクトルと入力光スペクトルを示す。図18Aの入力光強度は12.6dBm、図18Bの入力光強度は13.0dBm、図18Cの入力光強度は13.4dBmである。
18A to 18C show loss spectra and input light spectra measured by changing the intensity of input light to the
入力光の強度が強いほど損失が小さくなり、可飽和吸収が効率的に起きていることがわかる。図18Cでは、特に損失が小さくなる領域の幅が広くなって可能和吸収が強く働いている。 It can be seen that the higher the intensity of the input light, the smaller the loss, and the more efficient saturable absorption occurs. In FIG. 18C, the width of the region where the loss becomes particularly small is widened, and the potential sum absorption works strongly.
図19は、CNT濃度とパルス幅の関係を示す図である。CNT濃度を、0.95ppm、1.9ppm、3.2ppm、4.3ppmと変えて、複数の導波路長でパルス幅(ps)を測定する。 FIG. 19 is a diagram showing the relationship between CNT concentration and pulse width. The CNT concentration is varied from 0.95 ppm, 1.9 ppm, 3.2 ppm, 4.3 ppm and the pulse width (ps) is measured at multiple waveguide lengths.
CNT濃度が0.9ppm~4.5ppmの範囲で、狭パルス幅が達成され、特にCNT濃度が2±0.2ppmのときに狭いパルス発振が実現する。 In the range of CNT concentration from 0.9 ppm to 4.5 ppm, narrow pulse width is achieved, especially when CNT concentration is 2±0.2 ppm.
パルス幅はコア長の影響も受ける。コア中のCNTと光の相互作用を得るために、コア長はある程度の長さが必要であるが、長すぎると伝搬損失が蓄積するので、2.5cm~7cmが望ましい。 Pulse width is also affected by core length. A certain length is necessary for the core length in order to obtain interaction between the CNTs in the core and the light.
可飽和吸収に関与するパラメータとしてCNT濃度とコア長がある。CNT濃度の方がより直接的にパルス幅に影響するが、コア長を調整することによってもパルス幅を最適化することができる。 CNT concentration and core length are parameters related to saturable absorption. Although the CNT concentration more directly affects the pulse width, the pulse width can also be optimized by adjusting the core length.
図20は、非線形光学効果によるパルス圧縮を説明する図である。図20(B)に示すように、2次以上の高次の光パルスでは、基本パルス間の非線形干渉により、パルス圧縮とピーク増大が生じる。光ファイバによる分散(またはパルス広がり)と非線形光学効果によるパルス圧縮がバランスすると、図20(A)に示すように、安定な孤立波が波形を保ったままファイバ中を伝搬する。このような高ピークパワーかつ超短パルスのレーザ光は、高速光通信ネットワークでの光増幅や光クロック生成だけではなく、超微細加工にも適している。 FIG. 20 is a diagram for explaining pulse compression by nonlinear optical effects. As shown in FIG. 20(B), the optical pulses of higher orders of 2nd order or higher cause pulse compression and peak increase due to nonlinear interference between fundamental pulses. When the dispersion (or pulse broadening) by the optical fiber and the pulse compression by the nonlinear optical effect are balanced, a stable solitary wave propagates through the fiber while maintaining its waveform, as shown in FIG. 20(A). Such high peak power and ultrashort pulse laser light is suitable not only for optical amplification and optical clock generation in high-speed optical communication networks, but also for ultrafine processing.
図21は、レーザ装置1Bのピークパワー特性を示す図である。図21(A)はパルス幅とピークパワーの関係を示し、図21(B)は励起電流とピークパワーの関係を示す。
FIG. 21 is a diagram showing peak power characteristics of the
図21(A)では、CNT添加量と導波路長によって決まるパルス幅と、ピークパワーとの関係には、明確な傾向はみられない。図21(B)からは、励起電流が大きいほどピークパワーが大きくなることがわかる。そうすると、図19で説明したように、CNT濃度と導波路長を最適化して狭パルス幅を実現し、一方で励起電流を制御することで所望の出力パワーが得られるように、レーザ光を設計することができる。 In FIG. 21(A), no clear tendency is observed in the relationship between the pulse width determined by the amount of CNTs added and the waveguide length and the peak power. It can be seen from FIG. 21B that the peak power increases as the excitation current increases. Then, as explained in FIG. 19, the CNT concentration and waveguide length are optimized to achieve a narrow pulse width, while the laser light is designed so that the desired output power can be obtained by controlling the excitation current. can do.
図22は、CNT濃度とモード同期に必要な閾値電流(励起光源2への注入電流)の関係を示す図である。光導波路デバイス60のコアに添加するCNT濃度を、0.95ppm、1.9ppm、3.2ppm、4.3ppmと変えて、レーザ装置1Bの閾値電流を測定する。すべてのサンプルでクラッド材料はNP-211、コア材料はNP-005、導波路長は4cmである。
FIG. 22 is a diagram showing the relationship between the CNT concentration and the threshold current (injection current to the excitation light source 2) required for mode locking. The threshold current of the
いずれのサンプルでも100mA未満の低電流でモード同期してパルス発振することができ、レーザ装置1Bの消費電力を低減することができる。特に、CNT濃度が0.95ppmと1.9ppmのサンプルでは、75mA以下の低い閾値電流が実現されている。
In any sample, mode-locked pulse oscillation can be performed at a low current of less than 100 mA, and the power consumption of the
ここから、コアにナノカーボン材料と分散安定剤を添加することで、光とCNTの直接的な相互作用を生じさせて、低電力でパルス発振を促進できることがわかる。 From this, it can be seen that by adding a nanocarbon material and a dispersion stabilizer to the core, a direct interaction between light and CNTs can be generated, and pulse oscillation can be promoted at low power.
図23と図24は、励起光と出力の関係を説明する図である。図23において、励起光源2からEDF7(図14参照)に供給される励起光の強度が閾値電流Ithよりも小さいと、レーザ発振せずに連続波が出力される。励起光の強度が強すぎると、マルチモード発振して、出力が不安定になる。また、コヒーレンスが低下する。
23 and 24 are diagrams for explaining the relationship between excitation light and output. In FIG. 23, when the intensity of the excitation light supplied from the
発明が目的とするところは、図24に示すように、閾値電流Ithをできるだけ低くし、かつシングルパルス発振できる範囲をできるだけ広くすることである。閾値電流Ithを下げることで、レーザ装置の消費電力を全体的に低減することができる。閾値電流Ithの低減は、上述のようにCNTの濃度と導波路長を最適化することで実現される。 An object of the invention is to make the threshold current Ith as low as possible and widen the range in which single-pulse oscillation can be performed as much as possible, as shown in FIG. By lowering the threshold current Ith, the power consumption of the laser device can be reduced as a whole. Reduction of the threshold current Ith is achieved by optimizing the CNT concentration and the waveguide length as described above.
閾値電流Ithを引き下げることで、シングルパルス発振モードの領域を拡張することができる。この領域が広くなると、シングルパルス発振モードを維持しつつ、励起電流を制御してピークパワーを増大できる。これにより高効率で安定したパルス発振が実現する。また、コアにナノカーボン材料が添加されているので、ナノカーボン材料と光の直接的な相互作用を生じさせることができる。また、チャネル間でモード同期の再現性が高い。 By lowering the threshold current Ith, the single-pulse oscillation mode region can be expanded. When this region is widened, the peak power can be increased by controlling the excitation current while maintaining the single-pulse oscillation mode. This realizes highly efficient and stable pulse oscillation. Moreover, since the nanocarbon material is added to the core, direct interaction between the nanocarbon material and light can be generated. In addition, reproducibility of mode locking is high between channels.
<光導波路デバイスのモジュール化>
図25は、光導波路デバイスと光ファイバのモジュール構成を示す図である。第1実施形態の光導波路デバイス10と、第2実施形態の光導波路デバイス60の双方が、モジュール構成に適している。
<Modularization of optical waveguide device>
FIG. 25 is a diagram showing a module configuration of an optical waveguide device and an optical fiber. Both the
図25(A)は、光モジュール70の斜視図である。光導波路デバイス10または60(以下、「光導波路デバイス10」と略称する)の導波路コア31またはナノカーボン添加導波路コア51(以下、「導波路コア31」と略称する)の両側に、ファイバ保持基板73とファイバ保持基板74を固定して、光モジュール70を構成する。
FIG. 25A is a perspective view of the
ファイバ保持基板73は光ファイバ75を保持し、光学接着剤71により、光導波路デバイス10の光軸方向の一方の端面に固定されている。ファイバ保持基板74は光ファイバ76を保持し、光学接着剤72により、光導波路デバイス10の光軸方向の他方の端面に固定されている。光ファイバ75、76は、レーザ装置1Aまたは1Bでリングファイバ共振器を構成するシングルモードファイバである。
The fiber holding substrate 73 holds the
図25(B)の断面図に示すように、ファイバ保持基板73は、基板731に形成されたV溝732と、V溝732内の光ファイバ75を抑えるカバー733を有する。ファイバ保持基板74も同じ構成を有する。基板731は、加工しやすい適切な基板を用いることができ、一例としてシリコーンの基板を用いる。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 25B, the fiber holding substrate 73 has a V-groove 732 formed in the substrate 731 and a cover 733 that holds down the
光ファイバ75の端面と導波路コア31の一方端面を、たとえばアクティブアライメントにより位置合わせし、光ファイバ76の端面と導波路コア31の他方の端面を位置合わせする。導波路コア31とのアライメントのために、光ファイバ75、76として、ベアファイバを用いてもよい。
The end face of the
図25(C)は、実際に作製された光モジュール70の画像である。光ファイバ75及び76の光学接着側と反対側の端部はAPC(angled physical contact:斜めPC)研磨されてファイバフェルールまたはコネクタに保持されていてもよい。ファイバ保持基板73及び74を光学接着剤71及び72で光導波路デバイス10に固定してモジュールとすることで、取扱いと組み立てが容易になる。なお、光導波路デバイス60を用いて光モジュール70を形成してもよいことは上述したとおりである。
FIG. 25(C) is an image of the
図26は、図25の光モジュール70を用いたレーザ装置1Cの模式図である。レーザ装置1Cでは、光アイソレータ8aと8bの間に光モジュール70が挿入されている。光モジュール70に固定された光ファイバ75が光アイソレータ8aに接続され、光ファイバ76が光アイソレータ8bに接続されている。
FIG. 26 is a schematic diagram of a
この構成では、アライメントずれによる接続損失が防止され、ナノカーボン材料添加にによる光導波路デバイス60の可飽和吸収効果を十分に働かせることができる。
In this configuration, connection loss due to misalignment is prevented, and the saturable absorption effect of the
レーザ装置1Cのその他の構成は、レーザ装置1A及び1Bと同じであり、重複する説明を省略する。
Other configurations of the
図27は、図26のレーザ装置の出力波形を示す図である。アライメントずれが抑制され、安定したパルス発振が得られている。 27 is a diagram showing an output waveform of the laser device of FIG. 26. FIG. Alignment deviation is suppressed, and stable pulse oscillation is obtained.
図28は、図26のレーザ装置の出力スペクトルである。モード同期に特有の広い波長スペクトルが得られている。 FIG. 28 is the output spectrum of the laser device of FIG. A wide wavelength spectrum characteristic of mode-locking is obtained.
以上述べたように、ポリマー光導波路のクラッドまたはコアに適切な量のナノカーボン材料と分散安定剤を添加することで、再現性良くモード同期を実現し、安定して超短パルスを発生することができる。 As described above, by adding an appropriate amount of nanocarbon material and dispersion stabilizer to the cladding or core of a polymer optical waveguide, mode-locking can be achieved with good reproducibility and ultrashort pulses can be stably generated. can be done.
本発明は上記の特定の実施形態に限定されない。たとえば、ナノカーボン材料としてCNTに替えて、グラフェンを用いてもよい。グラフェンの取得は、グラファイトからグラフェンを分散させるトップダウン法を用いてもよいし、基板上にグラフェンを成長するボトムアップ法を用いてもよい。本発明では、グラフェンをクラッドまたはコアに分散させるため、トップダウン法の中でも、グラファイトをDMF、NMP、BEN等の有機溶媒に添加して超音波攪拌する溶液分散法を用いてもよい。有機溶媒中の超音波攪拌により、グラファイトの層間に働くファンデルワールス力が絶たれて、溶媒中にグラファイトとグラフェンが分散する。遠心分離によりグラファイトとグラフェンを分離して、グラフェンの分散液を取り出してもよい。 The invention is not limited to the specific embodiments described above. For example, graphene may be used as the nanocarbon material instead of CNT. Graphene may be obtained by using a top-down method of dispersing graphene from graphite or a bottom-up method of growing graphene on a substrate. In the present invention, in order to disperse graphene in the clad or core, among the top-down methods, a solution dispersion method may be used in which graphite is added to an organic solvent such as DMF, NMP, or BEN and ultrasonically stirred. Ultrasonic agitation in an organic solvent eliminates van der Waals forces acting between graphite layers, dispersing graphite and graphene in the solvent. Graphite and graphene may be separated by centrifugation to obtain a graphene dispersion.
導波路コアのコア径は10μmに限定されず、ニードルの内径、吐出圧力、走査速度を適切に制御することで、所望のサイズの導波路コアを形成することができる。シングルモードファイバとの光学接続の観点からは導波路コアの径は10μm前後であることが望ましいが、接続端に向かうほどコア径がテーパ状に拡がる形状であってもよい。なお、コア径というときは、モードフィールド径をいうものとする。 The core diameter of the waveguide core is not limited to 10 μm, and a waveguide core of a desired size can be formed by appropriately controlling the inner diameter of the needle, ejection pressure, and scanning speed. From the viewpoint of optical connection with a single mode fiber, the diameter of the waveguide core is desirably about 10 μm, but the core diameter may be tapered toward the connection end. Note that the core diameter means the mode field diameter.
コアとクラッドの双方にナノカーボン材料を添加してもよい。この場合、コアでのナノカーボン材料と伝搬光との直接的な相互作用と、コア近傍のクラッドでのエバネッセント光とナノカーボン材料との相互作用の双方により、モード同期によるパルス発振がさらに促進され得る。 A nanocarbon material may be added to both the core and the clad. In this case, both the direct interaction between the nanocarbon material and the propagating light in the core and the interaction between the evanescent light and the nanocarbon material in the cladding near the core further promote mode-locking pulse oscillation. obtain.
1A、1B、1C レーザ装置
2 励起光源
7 EDF(利得媒質)
10、60 光導波路デバイス
20 ナノカーボン添加クラッドモノマー
21 クラッド層
25 ナノカーボン添加クラッド
31 導波路コア
50 ナノカーボン添加コアモノマー
51 ナノカーボン添加導波路コア
65 クラッド
70 光モジュール
73、74 ファイバ保持基板
75、76 光ファイバ
1A, 1B,
10, 60
Claims (7)
前記第1のモノマーと異なる第2のモノマーの重合体である導波路コアと、
を有し、
前記クラッド層は面内方向に広がる所定の厚さの層であり、前記導波路コアは前記クラッド層の内部に延びる断面が円形の円形コアであり、
前記第1のモノマーの重合体の質量に対する前記ナノカーボン材料の濃度は10ppm~100ppm、前記分散安定剤の割合は0.5wt.%~5.0wt.%である
光導波路デバイス。 a clad layer that is a polymer of a first monomer containing a predetermined amount of nanocarbon material and a dispersion stabilizer for the nanocarbon material;
a waveguide core that is a polymer of a second monomer different from the first monomer;
has
The cladding layer is a layer with a predetermined thickness extending in an in-plane direction, and the waveguide core is a circular core with a circular cross section extending inside the cladding layer,
The concentration of the nanocarbon material with respect to the mass of the polymer of the first monomer is 10 ppm to 100 ppm, and the proportion of the dispersion stabilizer is 0.5 wt. % to 5.0 wt. % optical waveguide device.
所定量のナノカーボン材料と前記ナノカーボン材料の分散安定剤とを含む第2のモノマーの重合体で形成されている導波路コアと、
を有し、
前記クラッド層は面内方向に広がる所定の厚さの層であり、前記導波路コアは前記クラッド層の内部に延びる断面が円形のシングルモードの円形コアであり、
前記第2のモノマーの重合体の質量に対する前記ナノカーボン材料の濃度は0.9ppm~4.5ppmである
光導波路デバイス。 a clad layer formed of a polymer of a first monomer;
a waveguide core formed of a polymer of a second monomer containing a predetermined amount of a nanocarbon material and a dispersion stabilizer for the nanocarbon material;
has
The cladding layer is a layer with a predetermined thickness extending in the in-plane direction, and the waveguide core is a single-mode circular core with a circular cross section extending inside the cladding layer,
The optical waveguide device, wherein the concentration of the nanocarbon material with respect to the mass of the polymer of the second monomer is 0.9ppm to 4.5ppm.
前記光導波路デバイスの一端側で前記導波路コアと光学的に接続される第1の光ファイバを保持する第1保持基板と、
前記光導波路デバイスの他端側で前記導波路コアと光学的に接続される第2の光ファイバを保持する第2保持基板と、
を有し、前記導波路コアと、前記第1の光ファイバ及び前記第2の光ファイバは接着固定されている光モジュール。 An optical waveguide device according to claim 1 or 2;
a first holding substrate holding a first optical fiber optically connected to the waveguide core on one end side of the optical waveguide device;
a second holding substrate holding a second optical fiber optically connected to the waveguide core on the other end side of the optical waveguide device;
and wherein the waveguide core, the first optical fiber and the second optical fiber are adhesively fixed.
励起光を出力する励起光源と、
前記励起光を前記光導波路デバイスに入力する光ファイバと、
前記光導波路デバイスを透過した光の少なくとも一部を外部に取り出す光カプラと、
を有するレーザ装置。 An optical waveguide device according to claim 1 or 2;
an excitation light source that outputs excitation light;
an optical fiber that inputs the excitation light to the optical waveguide device;
an optical coupler that extracts at least part of the light transmitted through the optical waveguide device to the outside;
A laser device having
前記ナノカーボン添加クラッドモノマーで面内方向に広がる所定の厚さのクラッド層を形成し、
前記クラッド層にニードルを挿入し、前記第1のモノマーと異なるコアモノマーを前記ニードルの先端から吐出しながら前記ニードルを走査して円形コアの導波路コアを形成し、
前記第1のモノマーの質量に対する前記ナノカーボン材料の濃度を10ppm~100ppm、前記分散安定剤の割合を0.5wt.%~5.0wt.%とする
ナノカーボン添加光導波路デバイスの作製方法。 adding a predetermined amount of a nanocarbon material and a dispersion stabilizer for the nanocarbon material to the first monomer to produce a nanocarbon-added clad monomer;
Forming a clad layer with a predetermined thickness that spreads in the in-plane direction with the nanocarbon-added clad monomer,
inserting a needle into the cladding layer and scanning the needle while ejecting a core monomer different from the first monomer from the tip of the needle to form a circular waveguide core;
The concentration of the nanocarbon material with respect to the mass of the first monomer is 10 ppm to 100 ppm, and the proportion of the dispersion stabilizer is 0.5 wt. % to 5.0 wt. %, and a method for fabricating a nanocarbon-doped optical waveguide device.
前記ナノカーボン添加コアモノマーと異なるクラッドモノマーで面内方向に広がる所定の厚さのクラッド層を形成し、
前記クラッド層にニードルを挿入し、前記ナノカーボン添加コアモノマーを前記ニードルの先端から吐出しながら前記ニードルを走査してシングルモードの円形コアの導波路コアを形成し、
前記ナノカーボン添加コアモノマーの質量に対する前記ナノカーボン材料の濃度を0.9ppm~4.5ppmとする
ナノカーボン添加光導波路デバイスの作製方法。
producing a nanocarbon-loaded core monomer containing a predetermined amount of a nanocarbon material and a dispersion stabilizer for the nanocarbon material;
Forming a clad layer with a predetermined thickness extending in the in-plane direction with a clad monomer different from the nanocarbon-added core monomer,
inserting a needle into the cladding layer and scanning the needle while ejecting the nanocarbon-added core monomer from the tip of the needle to form a single-mode circular core waveguide core;
A method for fabricating a nanocarbon-doped optical waveguide device in which the concentration of the nanocarbon material with respect to the mass of the nanocarbon-doped core monomer is 0.9 ppm to 4.5 ppm.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019023396A JP7309142B2 (en) | 2019-02-13 | 2019-02-13 | Optical waveguide device, optical module, laser device, and method for manufacturing optical waveguide device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019023396A JP7309142B2 (en) | 2019-02-13 | 2019-02-13 | Optical waveguide device, optical module, laser device, and method for manufacturing optical waveguide device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020134552A JP2020134552A (en) | 2020-08-31 |
JP7309142B2 true JP7309142B2 (en) | 2023-07-18 |
Family
ID=72278445
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019023396A Active JP7309142B2 (en) | 2019-02-13 | 2019-02-13 | Optical waveguide device, optical module, laser device, and method for manufacturing optical waveguide device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7309142B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7441780B2 (en) * | 2020-12-21 | 2024-03-01 | 浜松ホトニクス株式会社 | Optical pulse generation device and optical pulse generation method |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003057487A (en) | 2001-07-24 | 2003-02-26 | Samsung Electronics Co Ltd | Packaging device for optical waveguide element |
JP2007094065A (en) | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Tohoku Univ | Method for manufacturing swnt saturable absorption optical material, pulse laser apparatus and all-optical type optical switch device |
US20150023643A1 (en) | 2013-07-17 | 2015-01-22 | State of Oregon acting by and through the State Board of Higher Education on behalf of the Univers | Gradient optical polymer nanocomposites |
JP2016027121A (en) | 2014-06-27 | 2016-02-18 | 株式会社ダイセル | Monomer composition, and curable composition comprising the same |
WO2016035823A1 (en) | 2014-09-02 | 2016-03-10 | 国立大学法人九州大学 | Low-resistance cladding material and electro-optic polymer optical waveguide |
JP2018097012A (en) | 2016-12-07 | 2018-06-21 | 学校法人慶應義塾 | Spot size converter, and method for manufacturing the same |
-
2019
- 2019-02-13 JP JP2019023396A patent/JP7309142B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003057487A (en) | 2001-07-24 | 2003-02-26 | Samsung Electronics Co Ltd | Packaging device for optical waveguide element |
JP2007094065A (en) | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Tohoku Univ | Method for manufacturing swnt saturable absorption optical material, pulse laser apparatus and all-optical type optical switch device |
US20150023643A1 (en) | 2013-07-17 | 2015-01-22 | State of Oregon acting by and through the State Board of Higher Education on behalf of the Univers | Gradient optical polymer nanocomposites |
JP2016027121A (en) | 2014-06-27 | 2016-02-18 | 株式会社ダイセル | Monomer composition, and curable composition comprising the same |
WO2016035823A1 (en) | 2014-09-02 | 2016-03-10 | 国立大学法人九州大学 | Low-resistance cladding material and electro-optic polymer optical waveguide |
JP2018097012A (en) | 2016-12-07 | 2018-06-21 | 学校法人慶應義塾 | Spot size converter, and method for manufacturing the same |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
UCHIDA, Sho et al.,Carbon Nanotube-doped Polymer Optical Fiber: Fabrication and Application to Passively Mode-Locked Laser,21st Annual Meeting of the IEEE Lasers and Electro-Optics Society, LEOS,IEEE,2008年,WDD4,pp. 665 - 666 |
吉田翔,受動モード同期デバイスへ向けたカーボンナノチューブドープポリマー光導波路,信学技報,OPE2015-220,日本,一般社団法人電気情報通信学会,2016年,第7頁-第11頁 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020134552A (en) | 2020-08-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Liu et al. | Carbon-nanotube-based passively Q-switched fiber laser for high energy pulse generation | |
Liu et al. | Graphene-clad microfibre saturable absorber for ultrafast fibre lasers | |
He et al. | Saturable absorber based on graphene-covered-microfiber | |
Osellame et al. | Lasing in femtosecond laser written optical waveguides | |
US8194709B2 (en) | High-repetition-rate guided-mode femtosecond laser | |
Chang et al. | Active Q-switching in an erbium-doped fiber laser using an ultrafast silicon-based variable optical attenuator | |
CN111490446A (en) | Dissipative soliton resonance fiber laser | |
JP7309142B2 (en) | Optical waveguide device, optical module, laser device, and method for manufacturing optical waveguide device | |
Liu et al. | Passively Q-switched pulses generation from Erbium-doped fiber laser based on microfiber coated PbS quantum dots | |
JP2005322864A (en) | Short pulse light source | |
Kim et al. | Tunable microsecond Q-switched fiber laser using an all-fiber deionized water saturable-absorber | |
Hua et al. | Passively mode-locked fiber laser based on graphene covered single-mode fiber with inner short waveguides | |
CN109361140B (en) | 2 mu m dissipation soliton resonance mode-locked fiber laser | |
Prince et al. | Comprehensive Analysis of Dual Core Photonic Crystal Fibers for Optimizing Optical Properties Towards Highly Coherent Supercontinuum Generation | |
Chen et al. | Normal dispersion thulium fiber for ultrafast near-2 μm fiber laser | |
Huang et al. | High energy switchable pulsed High-order Mode beams in a mode-locking Raman all-fiber laser with high efficiency | |
Dai et al. | Mode-locked fiber laser generating cylindrical vector beams based on an all-polarization-maintaining fiber structure | |
Xie et al. | Wavelength switchable mode-locked fiber laser with tapered two-mode fiber | |
Kashiwagi et al. | Novel cost effective carbon nanotubes deposition technique using optical tweezer effect | |
Liu et al. | Generation of dissipative soliton resonance and pulse burst in an Nd-doped all-fiber mode-locked laser operating at 910 nm | |
Chen et al. | Gold Metasurfaces as Saturable Absorbers for All-Normal-Dispersion Ytterbium-Doped Mode-Locked Fiber Laser | |
Gerosa et al. | New method for the fabrication of films incorporating carbon nanotubes for mode-locked Erbium-doped fiber lasers | |
Inoue et al. | Highly nonlinear fiber devices for optical networks | |
Xu et al. | Supercontinuum Generation in an All-Normal Dispersion Tellurite Photonic Crystal Fiber | |
Fuse et al. | Stability enhancement of carbon-nanotube-based mode-locked fiber laser by Nitrogen sealing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220202 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221108 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221115 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230104 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230221 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230405 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230606 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230627 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7309142 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |