JPS61213802A - 光カプラ - Google Patents
光カプラInfo
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- JPS61213802A JPS61213802A JP5432685A JP5432685A JPS61213802A JP S61213802 A JPS61213802 A JP S61213802A JP 5432685 A JP5432685 A JP 5432685A JP 5432685 A JP5432685 A JP 5432685A JP S61213802 A JPS61213802 A JP S61213802A
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- grating lens
- optical coupler
- pattern
- grating
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1876—Diffractive Fresnel lenses; Zone plates; Kinoforms
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
- G02B6/4206—Optical features
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、例えば光波を複数個の光ファイバに分岐した
り、複数個の光源若しくは光ファイバからの光岐を一つ
の光ファイバに合波する光カプラＣ二関する。
り、複数個の光源若しくは光ファイバからの光岐を一つ
の光ファイバに合波する光カプラＣ二関する。
近時、分岐・合波用の光カプラとして第２０図に示すよ
うなホロカプラが報告されている（ ＩＥＥＥＪ、 Ｑ
ＵＡＮ’Ｉ’ＵＭ ＥＩＪＣ’ｒＲＯＮ、 ＱＥ−１１
（１９７５）７９４−７９６）。これは図示の如くホハ
カプラ（１００） Ｃ；より一本の光ファイバ（１０２
）からの光を二本の光ファイバ（ＩＱ４）ζ：分岐する
ものである。このようなホロカプラ（１００）は、第２
１図に示すように一点から発散する光（１０６）と複数
個の点Ｃ二収束する光（１０ｇ）、（１１０）との干渉
パターンを記録基板（１１２）にホログラフィックＣ二
記録することにより作製される。この場合、記録基板（
１１２）として厚い乳剤層を持つ記録材料を用いれば比
較的高い回折効率のホロカプラ（１００）を得ることが
できる。しかしながら、ホログラフィックＣ二記録して
ホロカプラ（Ｚｏｏ）を作製する方法では、使用する波
長とホログラム記録（；用いる波長が異なる場合にはそ
れによる収差が問題となる。例えば光通信Ｃ二層いられ
る１μｍ〜１．６μｍの波長帯ではホログラム記録材料
として適当なものがなく、そのため記録（＝は可視光の
波長を用いることになるが、この波長の違いＣ二よる収
差があるため回折光は一点Ｃ；収束されず、従って光フ
ァイバへ光結合する際Ｃ二高い効率が得られないことＣ
：なる。また、この結合効率の低下は％（：、単一モー
ドファイバを用いる場合に顕著となる。さらＣ二、ホロ
グラフィックな方法では記録の際Ｃ二精密な光学系調整
が必要とされ、量産には適さない。
うなホロカプラが報告されている（ ＩＥＥＥＪ、 Ｑ
ＵＡＮ’Ｉ’ＵＭ ＥＩＪＣ’ｒＲＯＮ、 ＱＥ−１１
（１９７５）７９４−７９６）。これは図示の如くホハ
カプラ（１００） Ｃ；より一本の光ファイバ（１０２
）からの光を二本の光ファイバ（ＩＱ４）ζ：分岐する
ものである。このようなホロカプラ（１００）は、第２
１図に示すように一点から発散する光（１０６）と複数
個の点Ｃ二収束する光（１０ｇ）、（１１０）との干渉
パターンを記録基板（１１２）にホログラフィックＣ二
記録することにより作製される。この場合、記録基板（
１１２）として厚い乳剤層を持つ記録材料を用いれば比
較的高い回折効率のホロカプラ（１００）を得ることが
できる。しかしながら、ホログラフィックＣ二記録して
ホロカプラ（Ｚｏｏ）を作製する方法では、使用する波
長とホログラム記録（；用いる波長が異なる場合にはそ
れによる収差が問題となる。例えば光通信Ｃ二層いられ
る１μｍ〜１．６μｍの波長帯ではホログラム記録材料
として適当なものがなく、そのため記録（＝は可視光の
波長を用いることになるが、この波長の違いＣ二よる収
差があるため回折光は一点Ｃ；収束されず、従って光フ
ァイバへ光結合する際Ｃ二高い効率が得られないことＣ
：なる。また、この結合効率の低下は％（：、単一モー
ドファイバを用いる場合に顕著となる。さらＣ二、ホロ
グラフィックな方法では記録の際Ｃ二精密な光学系調整
が必要とされ、量産には適さない。
また、光カプラの特性として、分岐された光強度が一定
、或いは場合によって所定の分岐比に再現性良く分岐さ
れることが要求されるが、上述の方法では分岐比を精度
良くコントロールすることが困難である。
、或いは場合によって所定の分岐比に再現性良く分岐さ
れることが要求されるが、上述の方法では分岐比を精度
良くコントロールすることが困難である。
本発明の目的は、各種波長帯の光を使用する場合Ｃ二も
収差が少なく、また分岐比のコントロールも可能でかつ
量産に連した光カプラを提供することＣ二ある。
収差が少なく、また分岐比のコントロールも可能でかつ
量産に連した光カプラを提供することＣ二ある。
本発明は、入射光或いは導波光を回折するグレーティン
グレンズを有し、このグレーティングレンズのパターン
が、回折光を略一点（：収束させるグレーティングレン
ズのパターンを表わす関数Ｃ；対し略周期的に変化する
関数でオフセットを与えられた関数−二よって形成され
た光カプラを提供することにある。
グレンズを有し、このグレーティングレンズのパターン
が、回折光を略一点（：収束させるグレーティングレン
ズのパターンを表わす関数Ｃ；対し略周期的に変化する
関数でオフセットを与えられた関数−二よって形成され
た光カプラを提供することにある。
本発明（；よればグレーティングレンズの周期に周期関
数のオフセットを与えることで任意の分岐数及び分岐比
を持った光カプラを容易に実現することができる。しか
も本発明Ｃ二よる光カプラはフォトマスク等を用いて容
易Ｃ：裏造でき量産化Ｃ二連している。また、光導波路
に本発明におけるグレーティングレンズを設けることＣ
；より、分岐数。
数のオフセットを与えることで任意の分岐数及び分岐比
を持った光カプラを容易に実現することができる。しか
も本発明Ｃ二よる光カプラはフォトマスク等を用いて容
易Ｃ：裏造でき量産化Ｃ二連している。また、光導波路
に本発明におけるグレーティングレンズを設けることＣ
；より、分岐数。
分岐比の制卸された光導波路型の光カプラを得ることが
できる。
できる。
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図は本発明の第１の実施例を示すものである。これは半
導体レーザ（２）から出射された光がグレーティングレ
ンズ（４）を有する光カプラ（６）により回折されて等
間隔Ｃ二並んだ複数の光ファイバ（８）１：入射される
ようシ：なっている。以下、図示の如き光カプラ（６）
の原理を第２図及びＭ３図を参照しで説明する。ここで
は、第２図に示すように第１図と同様の光カプラ（３）
のグレーティングレンズ（４）面とこのレンズの焦点面
αＩにそれぞれＸ７座標とξり座標をとっている。この
光カプラ（６）は同心円状のグレーティング模様を有し
ており、このグレーティングレンズ（４）の位相Ω（ｘ
、ｙ）は、次式で与えられている。
図は本発明の第１の実施例を示すものである。これは半
導体レーザ（２）から出射された光がグレーティングレ
ンズ（４）を有する光カプラ（６）により回折されて等
間隔Ｃ二並んだ複数の光ファイバ（８）１：入射される
ようシ：なっている。以下、図示の如き光カプラ（６）
の原理を第２図及びＭ３図を参照しで説明する。ここで
は、第２図に示すように第１図と同様の光カプラ（３）
のグレーティングレンズ（４）面とこのレンズの焦点面
αＩにそれぞれＸ７座標とξり座標をとっている。この
光カプラ（６）は同心円状のグレーティング模様を有し
ており、このグレーティングレンズ（４）の位相Ω（ｘ
、ｙ）は、次式で与えられている。
Ω（ｘｅｙ）＝Ωｏ（ｘｓｙ）十Ω１（Ｘ） ・・・
・・・・・・■ここで、Ωｏ（ｘｅｙ）は光源ａ３から
出射された光Ｉと焦点（１！に収束する光α槌とのｘｙ
面における位相差であり、Ω、（Ｘ）は位相のオフセッ
トを与える関数でＸ方向の周期がＡの周期関数である。
・・・・・・■ここで、Ωｏ（ｘｅｙ）は光源ａ３から
出射された光Ｉと焦点（１！に収束する光α槌とのｘｙ
面における位相差であり、Ω、（Ｘ）は位相のオフセッ
トを与える関数でＸ方向の周期がＡの周期関数である。
このように本発明は光カプラのグレーティングレンズの
位相関数が周期的に変化する関数でオフセットを与えら
れでいることを特徴としている。このような構成におい
て焦点面αＩｉ−の点Ｑ（ξ、η）Ｃ；おける光カプラ
（６）の回折光の強度工（ξ、η）は近軸近似を用いる
と次式で表わされる。
位相関数が周期的に変化する関数でオフセットを与えら
れでいることを特徴としている。このような構成におい
て焦点面αＩｉ−の点Ｑ（ξ、η）Ｃ；おける光カプラ
（６）の回折光の強度工（ξ、η）は近軸近似を用いる
と次式で表わされる。
・・・・・・■
（ｓｉｎｃｘ ｗａｘ ｓｉｎ ｘ／ｘ ）ここで、λ
は光の波長、ｆはグレーティングレンズ（２）と焦点面
α呻との距離、ｎ（１はグレーティングレンズ（２）と
焦点面（１（Ｉとの間にある媒質の屈折率、人及びＢは
Ｘ方向及びｙ方向のグレーティングレンズの大きさく長
さ）、またＭ及びｄは次式で与えられる量である。
は光の波長、ｆはグレーティングレンズ（２）と焦点面
α呻との距離、ｎ（１はグレーティングレンズ（２）と
焦点面（１（Ｉとの間にある媒質の屈折率、人及びＢは
Ｘ方向及びｙ方向のグレーティングレンズの大きさく長
さ）、またＭ及びｄは次式で与えられる量である。
Ｍ＝ム／Ａ ・・・・・・■
ｄ＝λｆ／（ｎｏＡ）＝・・・・■
また、０式中のａ（！１は位相関数Ωｍ（ｘ）により決
まる関数で次式で与えられる。
まる関数で次式で与えられる。
ａ（ａ＝ ” ｆ’ ｅ）Ｑ） （１（ｆｌｔ＋ 茄夢
ζｘ ） ） ｄｘ−−−−−−■Ｏ ０式で示されるよう４：Ｉ（ξ、η）は（ｍｄ、ｏ）
においでピークを持つ関数である（ ｍ＝Ｑ 、±１．
±２．・・・）。
ζｘ ） ） ｄｘ−−−−−−■Ｏ ０式で示されるよう４：Ｉ（ξ、η）は（ｍｄ、ｏ）
においでピークを持つ関数である（ ｍ＝Ｑ 、±１．
±２．・・・）。
すなわち、８４面上では距離ｄで等間隔Ｃ；位置する複
数個の点に回折光が収束することＣ二なる。従って、こ
のような構造のグレーティングレンズにより第１図（：
示したような１：Ｎの分岐あるいは配置を逆にするとＮ
：ｌの合波の機能を持つ光カプラが実現できる。この場
合、複数個の焦点の間隔ｄと関数Ω、の周期Ａとは０式
の関係で与えられる。
数個の点に回折光が収束することＣ二なる。従って、こ
のような構造のグレーティングレンズにより第１図（：
示したような１：Ｎの分岐あるいは配置を逆にするとＮ
：ｌの合波の機能を持つ光カプラが実現できる。この場
合、複数個の焦点の間隔ｄと関数Ω、の周期Ａとは０式
の関係で与えられる。
第３図に焦点面１：おけばξ方向の強度分布を示す。こ
の図で実線は５ｉｎｃ”（Ｍｒｌ／ｄ）／５ｉｎＣ”（
ｇｌ／ｄ）、破線は１ａ（Ｉ′）ｌの分布を表わしてお
り、実際の強度分布は両者の績になる。ξ＝ ｍｄ （
ｍ＝Ｑ、±１．±２．・・・）において５ｉｎＣ”（Ｍ
ｇξ：／ｄ）／５ｉｎｃ”（ｇξｌ／ｄ）は１となるか
ら、結局各焦点Ｃ：収束する光の強度比はＩａ（ｍｄ）
ｌ”で決まることＩ：なる。ａ（のは山を用いて０式で
表わされるので、関数Ω、を変えるととＣ：より、様々
な分岐強度比の光カプラを設計できる。
の図で実線は５ｉｎｃ”（Ｍｒｌ／ｄ）／５ｉｎＣ”（
ｇｌ／ｄ）、破線は１ａ（Ｉ′）ｌの分布を表わしてお
り、実際の強度分布は両者の績になる。ξ＝ ｍｄ （
ｍ＝Ｑ、±１．±２．・・・）において５ｉｎＣ”（Ｍ
ｇξ：／ｄ）／５ｉｎｃ”（ｇξｌ／ｄ）は１となるか
ら、結局各焦点Ｃ：収束する光の強度比はＩａ（ｍｄ）
ｌ”で決まることＩ：なる。ａ（のは山を用いて０式で
表わされるので、関数Ω、を変えるととＣ：より、様々
な分岐強度比の光カプラを設計できる。
第４図（ａ）はΩ１（Ｘ） ＝ Ｏすなわち、位相のオ
フセットがない場合のパターンの一例で、入射光を一点
Ｃ二のみ収束させるグレーティングレンズのパターンＣ
：相当する。この場合の関数Ω８の具体的な与見方の一
例としては第４図（ｂ） （：：示すようにＮ等分した
ものがある。このＮ等分した各区間ではΩ、＝αａ
（ｎ＝ｏ〜Ｎ−１） −−−−−−−−−■とし
た場合を考える。第４図（ｂ）に示すパターンのΩ１は
、α。、α１．・・・、ａ４から構成され第４図（Ｃ）
（：示すようＣ二なる。一般Ｉ：は、０式と０式より
ここで、分岐数Ｎを例えば第４図に示すようにＮ＝５と
すると、０式を用いて Ｉａ（−２ｄ）Ｉ”＝ｌ！ （−ｄ） １戸１ａ（０）
げ＝ｌａ（ｄ）Ｉ”＝ｌａ（２ｄ）Ｉ” ・（りを解く
ことＣ二よりα１が求まる。
フセットがない場合のパターンの一例で、入射光を一点
Ｃ二のみ収束させるグレーティングレンズのパターンＣ
：相当する。この場合の関数Ω８の具体的な与見方の一
例としては第４図（ｂ） （：：示すようにＮ等分した
ものがある。このＮ等分した各区間ではΩ、＝αａ
（ｎ＝ｏ〜Ｎ−１） −−−−−−−−−■とし
た場合を考える。第４図（ｂ）に示すパターンのΩ１は
、α。、α１．・・・、ａ４から構成され第４図（Ｃ）
（：示すようＣ二なる。一般Ｉ：は、０式と０式より
ここで、分岐数Ｎを例えば第４図に示すようにＮ＝５と
すると、０式を用いて Ｉａ（−２ｄ）Ｉ”＝ｌ！ （−ｄ） １戸１ａ（０）
げ＝ｌａ（ｄ）Ｉ”＝ｌａ（２ｄ）Ｉ” ・（りを解く
ことＣ二よりα１が求まる。
位相のオフセットの関数Ω鵞の他の例としては第５図（
ａ）、［有］）に示すようなものもある。この場合、第
５図Φ）のようなΩ１（ｘ）とすればグレーティングレ
ンズのパターンは第５図（ａ）のような斜線パターンと
なる。このとき周期Ａ内のＸｌ、Ｘ１点のパターンの０
１（Ｘ）＝０のときに対するそれぞれのずれδ（ｘ函δ
（Ｘρ は、グレーティングレンズのピッチをＬ （ｘ
）とすると δ（Ｘｓ） ” Ｌ（Ｘｌ） ”Ωｔ（ｘ＊）／２ｇδ
（Ｘｓ）＝Ｌ（ＸＪ ・ Ω１（Ｘ電）／２πで与え
られる。
ａ）、［有］）に示すようなものもある。この場合、第
５図Φ）のようなΩ１（ｘ）とすればグレーティングレ
ンズのパターンは第５図（ａ）のような斜線パターンと
なる。このとき周期Ａ内のＸｌ、Ｘ１点のパターンの０
１（Ｘ）＝０のときに対するそれぞれのずれδ（ｘ函δ
（Ｘρ は、グレーティングレンズのピッチをＬ （ｘ
）とすると δ（Ｘｓ） ” Ｌ（Ｘｌ） ”Ωｔ（ｘ＊）／２ｇδ
（Ｘｓ）＝Ｌ（ＸＪ ・ Ω１（Ｘ電）／２πで与え
られる。
この他、関数Ω、の例としては第６図（＝示すようなも
のでありでも良い。
のでありでも良い。
次Ｃ；第７図は、第４図に示すような光カプラＣ；よる
回折光強度分布のシミュレーション結果を示したもので
ある。同様にα、を調整して分岐数を３とした場合の結
果を第８図Ｃ二示す。第７図、第８図を比較して判るよ
うに、分岐数に対してＡの分割数Ｎが多いほど自由度が
増すため、所要の分岐以外への回折光パワーを小さくす
ることができる。
回折光強度分布のシミュレーション結果を示したもので
ある。同様にα、を調整して分岐数を３とした場合の結
果を第８図Ｃ二示す。第７図、第８図を比較して判るよ
うに、分岐数に対してＡの分割数Ｎが多いほど自由度が
増すため、所要の分岐以外への回折光パワーを小さくす
ることができる。
さらＣ二必要Ｃ；応じて各分岐への強度比を異なるよう
に設計することも可能である。
に設計することも可能である。
尚、第７図、第８図では５分岐、３分岐の場合を示した
が、この各分岐された光強度は、適宜制御することがで
きる。この分岐比の制卸は、０式で各焦点の光強度に任
意の比を与えてα、を得ることにより吋能である。
が、この各分岐された光強度は、適宜制御することがで
きる。この分岐比の制卸は、０式で各焦点の光強度に任
意の比を与えてα、を得ることにより吋能である。
また、グレーティングレンズのパターンとしては振幅型
のバイナリ−パターンでも良く、また第９ 図１：：示
すように、レリーフ型（位相型）バイナリ−パターンす
なわち、グレーティングレンズ基板翰の厚さをグレーテ
ィングの位相書二応じて変えたパターンとしでも臭い。
のバイナリ−パターンでも良く、また第９ 図１：：示
すように、レリーフ型（位相型）バイナリ−パターンす
なわち、グレーティングレンズ基板翰の厚さをグレーテ
ィングの位相書二応じて変えたパターンとしでも臭い。
このようなパターンは電子ビーム露光による直接描画あ
るいはフォトマスクＣ二よるレジストの露光、現像ζ二
よって作製可能であり、またレプリカによる量産Ｃ：も
適しでいる。
るいはフォトマスクＣ二よるレジストの露光、現像ζ二
よって作製可能であり、またレプリカによる量産Ｃ：も
適しでいる。
第１０図はさらに回折効率を向上させるため、ブレーズ
化したレリーフ型グレーティングとした例である。この
ような形状の場合にもレプリカ複製が可能である。
化したレリーフ型グレーティングとした例である。この
ような形状の場合にもレプリカ複製が可能である。
次Ｉ：本発明の第２の実施例を第１１図（：示す。この
図に本した光カプラ（２）は光ファイバ■から出射され
た光を２次元的１＝並べられた光ファイバ（ハ）へ結合
させる。この場合グレーティングレンズ（至）の位相：
；オフセットを与える関数０重は、Ｘ方向だけでなくＸ
方向にも周期的１；変化する関数となっている。
図に本した光カプラ（２）は光ファイバ■から出射され
た光を２次元的１＝並べられた光ファイバ（ハ）へ結合
させる。この場合グレーティングレンズ（至）の位相：
；オフセットを与える関数０重は、Ｘ方向だけでなくＸ
方向にも周期的１；変化する関数となっている。
また上述の例では光分岐の機能を示したが、入出力を逆
（：すると光合波も実現できる。第１２図は本発明の第
３の実施例を示したものである。この例では複数の半導
体レーザ（７）から出射された光が光カプラ（至）Ｃ；
より一本の光ファイバ（至）に結合される。このように
本発明による光カプラを合波器として用いる場合Ｉ：は
光源の波長誤差の許容度を比較的大きくとれるという利
点がある。これはグレーティングレンズがインライン型
であることζ；よる。従って同一波長だけでなく、２０
〜５０Ａ程度の狭い波長間°隔で並入だ光源からの光を
光ファイバＣ二結合させる波長多重用合波器としても使
用できる０ また以上示した透過型グレーティングとしての使用の他
に、金属蒸着などにより反射型のグレーティングを用い
た光カプラの設計も可能である。
（：すると光合波も実現できる。第１２図は本発明の第
３の実施例を示したものである。この例では複数の半導
体レーザ（７）から出射された光が光カプラ（至）Ｃ；
より一本の光ファイバ（至）に結合される。このように
本発明による光カプラを合波器として用いる場合Ｉ：は
光源の波長誤差の許容度を比較的大きくとれるという利
点がある。これはグレーティングレンズがインライン型
であることζ；よる。従って同一波長だけでなく、２０
〜５０Ａ程度の狭い波長間°隔で並入だ光源からの光を
光ファイバＣ二結合させる波長多重用合波器としても使
用できる０ また以上示した透過型グレーティングとしての使用の他
に、金属蒸着などにより反射型のグレーティングを用い
た光カプラの設計も可能である。
尚、０式は近軸近似（＝よる式であるが、焦点距離Ｃ二
比較してグレーティングレンズの大きさがそれほど大き
くなり場合Ｃ：は、この近似を用いても大きな収差は生
じない。開口数が大きい場合および焦点の間隔が大きい
場合Ｃ：はグレーティングレンズの外周である程度の収
差が生ずる０この場合例えば分岐数が２の場合Ｃ二対し
て収差を押えるには以下のようにすれば良い。すなわち
第１３図に示すように２つの焦点Ｆ、、Ｆ、に対し、オ
フセットを−与える関数Ωｔ （ｘｔｙ）を次式で与え
る。
比較してグレーティングレンズの大きさがそれほど大き
くなり場合Ｃ：は、この近似を用いても大きな収差は生
じない。開口数が大きい場合および焦点の間隔が大きい
場合Ｃ：はグレーティングレンズの外周である程度の収
差が生ずる０この場合例えば分岐数が２の場合Ｃ二対し
て収差を押えるには以下のようにすれば良い。すなわち
第１３図に示すように２つの焦点Ｆ、、Ｆ、に対し、オ
フセットを−与える関数Ωｔ （ｘｔｙ）を次式で与え
る。
Ω重 （Ｘ ｔＹ） ＝””’ （ＩＢ−を茸） ・・
・・・・・・・■λ ここでｔ□、ｅ、は点（ｘｔｙ）とＦ！およびＦ、との
距離で・ある。このときΩ重（”ｓｙ）＝ｍλ（ｍ：整
数）となる等位相線（至）は次式で表わされるような双
曲線となる。
・・・・・・・■λ ここでｔ□、ｅ、は点（ｘｔｙ）とＦ！およびＦ、との
距離で・ある。このときΩ重（”ｓｙ）＝ｍλ（ｍ：整
数）となる等位相線（至）は次式で表わされるような双
曲線となる。
４（（ｎｏｄ）”−（ｍλ）”） ！”−４（ｍλ）５
ζ（ｍλ）”［４（ｎｏｆ）”＋（ｎｏｄ）”−（ｍλ
）勺・・・Ｏ ｆが大きい場合にはｄ（（ｆ、ｍλ（ｆより上式はλｆ 。。、 ・・・・・・■ となり、一周期分の間隔はＡ＝λｆ／（ｎｏｄ）すなわ
ち０式で表わされる関係となる。
ζ（ｍλ）”［４（ｎｏｆ）”＋（ｎｏｄ）”−（ｍλ
）勺・・・Ｏ ｆが大きい場合にはｄ（（ｆ、ｍλ（ｆより上式はλｆ 。。、 ・・・・・・■ となり、一周期分の間隔はＡ＝λｆ／（ｎｏｄ）すなわ
ち０式で表わされる関係となる。
次に本発明の第３の実施例を第１４図を参照して説明す
る。この例では誘電体基板（５の上に形成された２次元
導波路層（５２）及びこの導波路上に形成された導波路
グレーティングレンズ（５４） Ｅ；より光カプラが構
成されている。これＣ；よれば半導体レーザ（５６）か
ら出射された光は、光導波路層（５２）を伝搬する導波
光（５８）となり、さらにこの導波光（５８）は導波路
グレーティングレンズ（５４） ｔ：より［Ｆされて導
波路端面（６の上Ｃ二位置する複数個の焦点Ｃ：収束し
、それぞれの収束光が複数本のファイバ（６２）に結合
される。さらＣ二第１５図（ｂ） （：、第１４図に示
したグレーティングレンズ（５４）のパターン例を示す
。
る。この例では誘電体基板（５の上に形成された２次元
導波路層（５２）及びこの導波路上に形成された導波路
グレーティングレンズ（５４） Ｅ；より光カプラが構
成されている。これＣ；よれば半導体レーザ（５６）か
ら出射された光は、光導波路層（５２）を伝搬する導波
光（５８）となり、さらにこの導波光（５８）は導波路
グレーティングレンズ（５４） ｔ：より［Ｆされて導
波路端面（６の上Ｃ二位置する複数個の焦点Ｃ：収束し
、それぞれの収束光が複数本のファイバ（６２）に結合
される。さらＣ二第１５図（ｂ） （：、第１４図に示
したグレーティングレンズ（５４）のパターン例を示す
。
第１５図（ａ）に示したパターンはΩ重（Ｘ）＝０すな
わち、位相のオフセットがない場合のパターンで、入射
導波光を一点のみｉ二収束されるグレーティングレンズ
のパターン？；相当する。一方布側に示したのがΩ、（
Ｘ）として周期Ａのある周期関係をとったもので、格子
の位相で場所により、もとのパターン、とはずれている
。このずれδ（Ｘ）はグレーティングピッチＬ （ｘ）
を用いて、 δ（Ｘ） ＝ Ｌ（Ｘ）−Ωｔ（ｘ）／（２ｇ）
−−−−−−０で与えられる。
わち、位相のオフセットがない場合のパターンで、入射
導波光を一点のみｉ二収束されるグレーティングレンズ
のパターン？；相当する。一方布側に示したのがΩ、（
Ｘ）として周期Ａのある周期関係をとったもので、格子
の位相で場所により、もとのパターン、とはずれている
。このずれδ（Ｘ）はグレーティングピッチＬ （ｘ）
を用いて、 δ（Ｘ） ＝ Ｌ（Ｘ）−Ωｔ（ｘ）／（２ｇ）
−−−−−−０で与えられる。
第１５図のようなパターンは電子ビーム露光Ｃ：よる直
接描画あるいはフォトマスクＣ二よるレジストの露光、
現像Ｃ：よって形成可能である。
接描画あるいはフォトマスクＣ二よるレジストの露光、
現像Ｃ：よって形成可能である。
光導波路Ｃ二形成するグレーティングレンズ形状の他の
例を第１６図に示す。この例では導波光の進行方向のレ
ンズ厚さを変えることＣ：より位相を付加し、ている。
例を第１６図に示す。この例では導波光の進行方向のレ
ンズ厚さを変えることＣ：より位相を付加し、ている。
第１７図に示す例では光ファイバ（６４）より入射され
た光はグレーティングレンズ（６６）により回折され、
基板（５ｏ）中を伝搬する放射モードとなって基板端面
（６８）に接続された複数の光ファイバ（７のに結合さ
れる。この場合の位相Ｃニオフセットを与える関数Ω、
（Ｘ、ｆ・）の等位相線を第１８図に実線で示す。図中
破線はオフセットを与えない場合のグレーティングレン
ズパターンを表わす。この場合、第１７図の光ファイバ
（７のが並んでいる直線からｆだけ離れた直線σ２）上
Ｃ二おける等位相線の間隔Ａは光ファイバの間隔ｄに対
して０式の関係で与えられる。ただしこの場合ｎ０は基
板（１）の屈折率を表わすことになる。２の値により、
距離ｆが異なるので等位相線は第１８図Ｃ：示したよう
な曲線となる。
た光はグレーティングレンズ（６６）により回折され、
基板（５ｏ）中を伝搬する放射モードとなって基板端面
（６８）に接続された複数の光ファイバ（７のに結合さ
れる。この場合の位相Ｃニオフセットを与える関数Ω、
（Ｘ、ｆ・）の等位相線を第１８図に実線で示す。図中
破線はオフセットを与えない場合のグレーティングレン
ズパターンを表わす。この場合、第１７図の光ファイバ
（７のが並んでいる直線からｆだけ離れた直線σ２）上
Ｃ二おける等位相線の間隔Ａは光ファイバの間隔ｄに対
して０式の関係で与えられる。ただしこの場合ｎ０は基
板（１）の屈折率を表わすことになる。２の値により、
距離ｆが異なるので等位相線は第１８図Ｃ：示したよう
な曲線となる。
第１９図は本発明の第３の実施例を示したものである。
この例では光ファイバ（７４）は２次元的に並べられて
おり、Ω、もそれに対応して２方向で周期的に車わる関
数となっている。
おり、Ω、もそれに対応して２方向で周期的に車わる関
数となっている。
以上は光分岐の例を示したが、入出力を逆にすると光合
波も実現できる。
波も実現できる。
第１図は本発明Ｃ：よる光カプラの一例を示す図、第２
図乃至第１３図は光学基板Ｃ：形成した光カブラを示す
図、第１４図乃至第１９図は光導波路Ｃ：形成した光カ
プラを示す図、第２０図及び第２１図は従来例を示す図
である。 ２．１２．３０ｓ ５６・・・光源 ４．５４．６６・・・グレーティングレンズ６．２２．
３２ ・・・光カプラ ８．２４．２６．３０＃３４．６２，６４，７０．７４
・・・光ファイバ１０・・・焦点蘭 １６・・・焦点 ５２・・・光導波路層 代理人弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名）第１図 り 第２図 第 ３ 図 第 ４ 図 第 ５ 図 第 ７ 図 第８図 第９図 第１１図 第１２図 第１３図 第１４図 Ｕ 第１５図 第１６図 第１７図 第１８図 第１９図
図乃至第１３図は光学基板Ｃ：形成した光カブラを示す
図、第１４図乃至第１９図は光導波路Ｃ：形成した光カ
プラを示す図、第２０図及び第２１図は従来例を示す図
である。 ２．１２．３０ｓ ５６・・・光源 ４．５４．６６・・・グレーティングレンズ６．２２．
３２ ・・・光カプラ ８．２４．２６．３０＃３４．６２，６４，７０．７４
・・・光ファイバ１０・・・焦点蘭 １６・・・焦点 ５２・・・光導波路層 代理人弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名）第１図 り 第２図 第 ３ 図 第 ４ 図 第 ５ 図 第 ７ 図 第８図 第９図 第１１図 第１２図 第１３図 第１４図 Ｕ 第１５図 第１６図 第１７図 第１８図 第１９図
Claims (4)
- （１）入射光を回折するグレーティングレンズを有し、
このグレーティングレンズのパターンが、回折光を略一
点に収束させるグレーティングレンズのパターンを表わ
す第１の関数に対し略周期的に変化する第２の関数でオ
フセットを与えられた第３の関数によつて形成されてい
ることを特徴とする光カプラ。 - （２）前記第２の関数の周期Λは、 Λ＝λｆ／（ｎ＿０ｄ） 但しλ：使用する光の波長 ｄ：第３の関数により形成されたグレー ティングレンズの焦点の間隔 ｆ：第３の関数により形成されたグレー ティングレンズのパターン面と焦点 との距離 ｎ＿０：第３の関数により形成されたグレーティングレ
ンズのパターン面と焦点 との間にある媒質の屈折率 で表わされることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の光カプラ。 - （３）前記第２の関数の周期は前記第３の関数により形
成されたグレーティングレンズのパターンの２方向で異
なることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光カ
プラ。 - （４）基板上に形成された光導波路に、この光導波路を
伝搬する導波光を回折するグレーティングレンズを有し
、このグレーティングレンズのパターンが、回折光を略
一点に収束させるグレーティングレンズのパターンを表
わす第１の関数に対し略周期的に変化する第２の関数で
オフセットを与えられた第３の関数によつて形成されて
いることを特徴とする光カプラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5432685A JPS61213802A (ja) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | 光カプラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5432685A JPS61213802A (ja) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | 光カプラ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61213802A true JPS61213802A (ja) | 1986-09-22 |
| JPH0422481B2 JPH0422481B2 (ja) | 1992-04-17 |
Family
ID=12967464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5432685A Granted JPS61213802A (ja) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | 光カプラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61213802A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH021802A (ja) * | 1987-12-21 | 1990-01-08 | Physical Opt Corp | 光接続器 |
| US6021000A (en) * | 1996-07-09 | 2000-02-01 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Beam splitting diffractive optical element |
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| US7573638B2 (en) | 2002-09-19 | 2009-08-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Diffractive optical element and method of its formation |
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| US9377623B2 (en) | 2014-08-11 | 2016-06-28 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Waveguide eye tracking employing volume Bragg grating |
| US9494799B2 (en) | 2014-09-24 | 2016-11-15 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Waveguide eye tracking employing switchable diffraction gratings |
| CN106443902A (zh) * | 2016-06-30 | 2017-02-22 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种大功率激光器及其衍射透镜制作方法 |
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| WO2020066981A1 (ja) * | 2018-09-25 | 2020-04-02 | Ｓｃｉｖａｘ株式会社 | 回折光学素子およびこれを用いたドットプロジェクタ等の光学系装置 |
Citations (1)
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| JPS59137908A (ja) * | 1983-01-28 | 1984-08-08 | Toshiba Corp | 複合グレ−テイングレンズ |
-
1985
- 1985-03-20 JP JP5432685A patent/JPS61213802A/ja active Granted
Patent Citations (1)
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| US7181106B2 (en) | 2002-12-16 | 2007-02-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fiber capped at end with diffractive film, and manufacturing method therefor |
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| CN106443902B (zh) * | 2016-06-30 | 2019-03-22 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种大功率激光器及其衍射透镜制作方法 |
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| US11215770B2 (en) | 2017-04-19 | 2022-01-04 | Luxtera Llc | Method and system for two-dimensional mode-matching grating couplers |
| WO2020066981A1 (ja) * | 2018-09-25 | 2020-04-02 | Ｓｃｉｖａｘ株式会社 | 回折光学素子およびこれを用いたドットプロジェクタ等の光学系装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0422481B2 (ja) | 1992-04-17 |
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