KR100326582B1 - 비선형광학특성을갖는도파관을구비한광학장치 - Google Patents

비선형광학특성을갖는도파관을구비한광학장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100326582B1
KR100326582B1 KR1019950701418A KR19950701418A KR100326582B1 KR 100326582 B1 KR100326582 B1 KR 100326582B1 KR 1019950701418 A KR1019950701418 A KR 1019950701418A KR 19950701418 A KR19950701418 A KR 19950701418A KR 100326582 B1 KR100326582 B1 KR 100326582B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
waveguide
core
optical
light source
Prior art date
Application number
KR1019950701418A
Other languages
English (en)
Other versions
KR950703748A (ko
Inventor
왈터마굴리스
안네잉그리드버지타리드가드
Original Assignee
텔레폰아크티에볼라게트 엘엠 에릭슨
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 텔레폰아크티에볼라게트 엘엠 에릭슨 filed Critical 텔레폰아크티에볼라게트 엘엠 에릭슨
Publication of KR950703748A publication Critical patent/KR950703748A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100326582B1 publication Critical patent/KR100326582B1/ko

Links

Classifications

    • 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
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • 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
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2821—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using lateral coupling between contiguous fibres to split or combine optical signals
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/365—Non-linear optics in an optical waveguide structure

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

광학 장치는 도파관 (1) 및 막 또는 매우 높은 비선형 광학 특성을 갖는 재료, 특히 반도체 재료의 층(7)을 포함한다. 이 막(7)은 도파관 코어(3)에 인접하여 배치되어 상기 도파관(1)을 따라 전파되는 광의 소멸장이 막(7)까지 확장되도록 한다. 이 광학 장치에서, 특히 반도체 재료의 큰 비선형 특성은 도파관(1)의 광학 특성에 영향을 미친다. 유사한 D-섬유를 따라 위치할 때 이 장치는 비교적 약한 광 신호(Pc)에 의해 제어되는 섬유를 토대로 하는 비선형 커플러로서 이용될 수 있다. 이 장치는 레이저 소자로서 사용될 수 있고 각종 다른 용도로 사용될 수 있다.

Description

비선형 광학 특성을 갖는 도파관을 구비한 광학 장치
[발명의 분야]
본 발명은 특정한 종류 및 특정한 재료의 비선형 광학 효과를 이용하도록 채택된 광 파장 및 이에 근접한 광 파장용 도파관에 관한 것이다.
본 출원은 스웨덴 특허출원 1993년 8월 13일자로 출원된 제9302634-2호로부터 우선권 주장하였고, 이 출원이 본원에 참조되어 있다.
[발명의 배경]
광학 유리 섬유는 비선형 광학에 응용할 수 있는 저렴한 도파관 매체이다. 그러나, 용융 석영은 반도체와 같은 재료에 비해 비선형 계수가 작다. 이것이 광학 스위칭과 같은 응용시 섬유의 사용을 상당히 제한시키는데, 그 이유는 제어 신호의 광 전력이 높게되어 인지할 수 있을 정도로 섬유의 특성을 변경시키기 때문이다. All-optical Waveguide Switching ", G.I. Stegeman, E.M. Wright, Optical and Quantum Electronics 22 (1990), pps. 95-122를 참조하라. 이것이 LiNbO3및 GaAs 를 토대로 한 이산 소자(discrete components)를 사용하게 한다. "Integrated Optics in LiNb3: Recent Developments in Devices for Telecommunications ", L. Thylen, Journal of Lightwave Tech., 6 (1988) pps. 847-861, " Integrated Optic Devices Based on Nonlinear Optical Polymers ", E.V. Tomme, F.P van Daele,R.G. Baets, P. E. Lagasse, IEEE Journal of Quantum Electronics vol. 27, March 1991 and "Physical Concepts of Materials for Novel Optoelectronic Device Applications II : Device Physics and Applications ", Proceedings SPIE 1362 (1990)를 참조하라. 그리고 반도체 도핑된 유리로 성취되는 고 선형성을 갖는 광섬유를 찾기 위해선, : "Optical Nonlinearity and Applications of semiconductor-doped Glass Fiber ", D. Cotter, B.J. Ainslie, M.G. Burt,S.T. Davey, R.J. Manning ", Proceedings CLEO'91, CTuE7, p. 92, and " Efficient non-linear optical fibers and their application ", S. Sudo, H. Itoh, Optical and Quantum Electronics 22 (1990) pps. 187-212를 참조하라. 그러나, 이것은 제조하기가 어렵다. 다른 한편으로, 광통신의 발달에 따라 간단한 섬유를 토대로 한 광 제어 커플러가 필요하게 되었다. 이러한 장치로 인해, 전송망의 하나 또는 여러 채널에 광섬유로 전송된 신호의 조정 가능한 부분을 유도할 수 있다. 섬유를 토대로 한 비선형 광 커플러는 또한 고전력 신호의 스위칭을 약한 신호로 제어할 수 있는 광 트랜지스터 및 논리 케이트에 중요하게 이용된다는 것을 알았다.
최근의 기술 발달로 인해 비원통형 기하형태를 갖는 유리 섬유, 특히 소위 D-형 섬유를 제조할 수 있게 되었다. " Fabrication and Characterization of D-fibers with a Range of Accurately Controlled Core/Flat Distances ", Electronics Letters 22, March 1986을 참조하라. 여기서, 광은 종래의 섬유에서처럼 유도되지만 전자장은 유리-대기(glass-air) 인터페이스로 확산된다. 이것은 소멸장(evanescent field)을 통해서 D-형 섬유의 평탄면에 증착된 어떤 재료와 상호작용하도록 하는 기회를 제공한다. 이 상호작용은 섬유를 따라 종방향으로 발생하기 때문에, 이것은 비선형 광학에 이용될 수 있는 매우 바람직한 기하형태이다.
Dyott 씨의 특허 US-A 4,557,551에 중심 구조의 대항측에 평행하게 위치된 타원 단면의 2 개의 편광 유지 광섬유를 갖는 비선형 광섬유 커플러가 제안되어 있다. 이 중심 구조는 2 개의 대향 배치된 아크 단면으로 형성된 렌즈 형상의 단면을 갖는다. 이 중간 구조의 중심 두께는 섬유의 직경보다 수배 크고 섬유의 코어의 직경보다 수배 크다. 또한, 지지 구조가 섬유를 소망의 형태로 유지하기 위해 이용된다. 이 중간 구조는 비중심 대칭 결정 구조의 전기-광학 재료의 단결정이다. 상술된 재료는 전기 절연체인 유기형 재료이다. 활용되는 물리적 효과는 전기-광학 효과를 토대로 하고, 재료의 굴절율은 입사하는 광파, 즉 펌프 파(pump wave)의 전계와 상호 작용함으로써 변경된다.
Leland Stanford Junior University의 이사회의 유럽 특허출원 제 EP-A2 0 164 212 호에서 광섬유 포화 흡수제(fiber optic saturable absorber)가 서술되어 있다. 광섬유는 평면을 따라 다소 구부러진 섬유를 연마함으로써 제거되는 클래딩(cladding) 부분을 갖는다. 비선형 광 흡수특성을 지닌 광 흡수 물질, 특히 염료가 연마된 표면에 도포되어 광섬유에 전파되는 광이 제어된 방식으로 흡수되도록 한다.
특허 US-A 4,927,223호에 서술된 바와 같은 광섬유 상관기에서, D-섬유는 자신의 평탄면에서 비중심 대칭(non-centro-symmetrical)인 재료와 접촉하여 주파수를 2배로 한다. 대향하는 섬유 단부에는 동일한 파장을 D-섬유에 조사하는 레이저다이오드가 접속되어 있다. 이 층에 의해 방출되는 광은 수집되어 레이저 다이오드로부터의 신호의 상관을 찾는다.
유럽 특허 출원 EP-Al 0 254 509호에 서술된 광학 장치에서, 광학 D-섬유의 평탄면상에 층이 제공되고, 이 층은 광 강도에 따라 변하는 굴절율을 갖는 재료이다. 이 층의 자유면은 코히어런트 광빔(coherent light beam)에 의해 조사되어 이 층에서 변조된 굴절율의 정재파를 형성하여 굴절율이 변조된 격자를 발생시킨다.
[발명의 요약]
본원에서 반도체 재료의 큰 비선형성과 광섬유의 안내 특성(guiding properties)을 결합한 장치를 서술하고 있다. 이 장치는 비교적 약한 광 신호에 의해 제어되는 섬유를 토대로 한 비선형 광 커플러로서 이용될 수 있다. 이 장치는 레이저로서 사용될 수 있고 그 외 다른 여러 용도로 이용될 수 있다.
따라서, 본 발명은 코어를 지닌 도파관을 구비하는 광학 장치에 관한 것이며, 층은 균일한 두께로 그리고 이 코어에 평행하고 이 코어로부터 일정한 거리를 두고 배치되어 있다. 이 거리는 도파관을 따라 전파되는 광의 소멸 전자장을 층으로 확장시키도록 되어있다. 광파에 영향을 미치기 위하여, 층의 재료는 비선형 광학 특성을 갖도록 선택된다. 이 도파관은 단지 하나의 파장만의 광을, 즉 단일 모드(monomode)의 광을 전파하는 크기로 되는 것이 바람직하다.
이 재료는 광학적으로 균질하거나 중심 대칭인 것이 바람직하다. 이 재료는 고려된 파장을 갖고 도파관을 따라서 전파하는데 적합한 제1 종류의 광에 대한 굴절율을 가질 수 있는데, 특히 제1 종류의 광의 파장에 근접한 광에 대한 굴절율의값은 어떤 방식으로 상기 재료와 상호 작용하도록 배치되고 상기 제1 광의 파장과 다른 파장을 갖는 제2 종류의 광에 좌우되는데, 즉, 제 2 광이 변화할 때 제 1 광의 파장에 근접한 파장에 대한 재료의 굴절율이 상당히 변화한다는 것이다. 특히, 굴절율의 간은 제2 종류의 강도에 의존한다.
이 재료는 본 실시예에서 대역갭(bandgap)을 갖는 반도체이다. 상술된 바와 같이, 제 1 광은 도파관을 따라서 전파되고, 제 2 광은 층에서 반도체 재료와 상호작용 하도록 배치된다. 이 경우에, 제 2 광의 파장은 대역 갭을 충분히 초과하는 에너지 값에 대응하는데, 이 결과 제 2 광의 광자가 정공 쌍을 발생시키는 재료에 흡수된다. 그리고 나서, 제 1 광의 파장은 대역갭의 에너지 값보다 상당히 낮은 에너지 값에 대응하는 값을 갖도록 선택되는데, 이 결과 정공 쌍은 반드시 제 1 광의 흡수에 의해 발생되지 않는다.
장치의 크기에 대해선, 층에서 도파관의 코어까지의 거리가 층으로 확장되는 소멸장의 조건을 충족시키기 위하여 코어의 직경보다 작아야 한다. 층의 두께는 도파관에 양호한 접착을 허용하기 위하여 일반적으로 작게 되고 특히 도파관의 코어의 직경은 작은 비율(small fraction)로 되는데, 특히 1/8 ∼ 1/80 범위, 보다 바람직하게는 1/16 ∼ 1/80 범위로 된다.
일 실시예에서, 도파관은 종래와 같이 원형 실린더의 표면의 일부분에 해당하는 곡면, 통상, 실질적으로 반원통형 표면 및 평탄면을 갖는 제1의 광 D-섬유를 포함한다. 그리고 나서, 평탄면은 D-섬유의 코어와 평행하게 그리고 코어와 약간의 거리를 두고 위치하고, 이 층은 평탄면에 배치되어야만 된다.
간섭계 장치에서, 통상적으로 제 1 측에서 제 1 및 제 2 병렬 포트를 제 2 측에서 제 1 및 제 2 포트를 지닌 광 커플러가 배치되어 있다. 일측의 2 개의 포트는 도파관에 의해 결합되고 제 1 광원은 신호광을 다른 측의 포트에 제공한다. 그리고 나서, 이 층은 결합 도파관의 세그먼트에 배치되어 신호 광을 제어한다. 그러므로, 제2 광원은 제어광을 제공하여 층의 재료와 상호작용 시키도록 배치된다. 제1 대안으로서, 제2 광원은 제어광을 층의 자유면에 직접 향하도록 배치되어 있다. 제 2 대안으로서, 제 2 광원은 대신에 제어광을 커플러의 다른측의 한 포트에 제공하도록 배치되어 있다. 그리고 나서, 위상 지연 장치는 결합 도파관에 배치되어 신호광으로부터 유도된 광을 지연시켜 온-오프 방식으로 제어광을 작동시키고, 커플러의 다른 측의 포트중 어느 한 포트로의 신호광을 제어한다.
코팅된 D-섬유로 구성된 장치는 어떤 사용을 위하여 본질적으로 반원통면 및 평탄면을 갖는 제 2 광 D-섬유, 예를 들어 제 1 광섬유와 동일한 종류로 완성될 수 있다. 그리고 나서, 제 2 D-섬유의 평탄면은 층의 자유면, 즉 제 1 D-섬유에 대향되는 면에 대해 배치된다.
이와 같은 이중 D-섬유장치는 결합 목적으로 이용될 수 있다. 그리고 나서, 제 1 광원은 신호광을 제공하는데, 이 광원은 신호광을 제 1 D-섬유의 제 1 단부에 제공하도록 배치되어 있다. 제 2 광원은 제어광을 제공하여, 이 제어광이 제 2 D-섬유의 제 1 단부에 입력되도록 한다. D-섬유의 제 1 단부는 신호 및 제어광을 서로 평행하게 그리고 동일한 방향으로 D-섬유의 코어를 따라서 전파시키는 두 개의 단부가 되도록 규정되는 것이 바람직하지만, 신호 및 제어광이 대항하는 방향으로전파되는 것으로 제1 단부를 규정할 수 도 있다. D-섬유의 제 2 단부는 본래 제 1 단부에 대향되는 단부이다. 그리고 나서, 제 2 단부는 신호광 수신 및 또는 전송 수단에 부착된다. 또한, 제어광은 제 1 D-섬유의 제 1 단부에 제공되는데, 즉 신호광과 동일한 단부에 제공된다.
2 개의 병렬의 D-섬유를 포함하는 구성은 일반적으로 서두에 언급한 코어 이외에 기본적인 도파관이 제 1 코어에 병렬로 확장되는 또 다른 코어를 구비하는 것을 특징으로 한다. 그리고 나서, 이 층은 2 개의 코어로부터 동일하면서 균일한 거리로 배치됨으로써 2 개의 코어를 따라 전파되는 광의 소멸 전자장이 층으로 확장된다.
특정 실시예에서, 제 1 D-섬유는 상호 평행하고 평탄면에 평행하게 확장되고 상기 평탄면에서 동일한 거리로 그리고 D-섬유에서 대칭적으로 위치되는 두 개의 코어를 갖는 제1 D-섬유가 존재한다. 또 다른 실시예에서, 이 장치는 평면 구조를 포함하는데, 이 구조에서 2 개의 코어는 기판의 평탄면에 배치되어 있다. 이 표면은 기판과 실질적으로 동일한 굴절율을 갖는 층으로 커버되어 있다. 그리고 나서, 이 층의 표면은 상술된 바와 같이 비선형 광학 특성을 갖는 재료의 층으로 코팅된다.
이들 트윈-코어(twin-core) 장치는 이중 D-섬유로서 결합하는데 이용될 수 있다.
레이저로서 이용하기 위하여, 상술된 바와 같은 일반적인 장치는 펌프광을 제공하는 광원을 구비한다. 이 광원은 펌프광을 도파관의 제 1 단에 주입시켜 이펌프광을 코어를 따라 층이 코어에 인접하여 위치된 영역으로 전파시킨다. 펌프광은 층의 재료에서 광을 자극하여 방출시키는 파장과 강도를 갖도록 선택된다. 그리고 나서, 제 1 단부에 대향되는 도파관의 제 2 단부로부터 자극 방출에 의해 발생된 광은 어떤 다른 장치로 향하게 된다.
층의 크기에 대하여, 특히 레이저 영역의 제한을 위하여, 이 층은 도파관 코어의 종방향에 대한 횡방향 및 도파관의 표면에 평행인 크기의 폭을 갖는데, 이 폭은 단지 코어의 직경, 특히 최대로 3 개 코어의 직경 및 최소로 하나의 코어 직경의 수배에 대응한다. 그리고 나서, 이 층은 도파관의 평탄면에 위치하거나 도파관 재료의 홈에 위치하는데, 여기서 이 홈은 도파관 코어에 평행하게 확장된다.
간섭계 장치는 또한 제1 및 제2 쌍의 광학 통신 포트를 갖는 결합 수단을 구비하는데, 이 수단에서 한쌍의 포트에 수신되는 광학 펄스 신호는 실질적으로 다른 쌍의 각각의 포트에 실질적으로 동등하게 결합된다. 간섭계 장치는 또한 제 2 쌍의 포트를 함께 광학적으로 결합하는 광 도파관을 구비한다. 광 도파관은 자신에 전파되는 광의 비선형 굴절율을 감지하는 부분을 포함하고, 이 부분은 코어 및 통상적으로 상기에서 " 층 "이라 언급되는 재료편(a piece of material)을 갖는 도파관을 구비하며, 이 도파관 및 자신의 코어에 따라 전파된 광의 소멸 전자장이 이 재료로 확장되도록 코어로부터 거리를 두고 위치해 있다. 이 재료는 비선형 광학 특성을 나타내야만 한다.
이 재료편 또는 " 층 " 은 자유면을 갖고 있고, 광원이 이 자유면에 제어광을 제공하여 재료와 상호 작용하도록 배치된다. 대안적으로, 광원은 제어광을 제 1쌍의 한 포트에 제공하도록 배치되어 있다.
결합 목적에 사용되는 광학 장치는 일반적으로 코어중 각각 하나의 코어를 따라서 광파를 안내하기 위해 2 개의 코어를 지닌 도파관을 구비하는 것으로 서술되어 있는데, 재료편은 코어로부터 이와 같은 거리에 위치하고, 각각의 도파관 코어를 따라 전파되는 광의 소멸 전자장은 재료편으로 확장된다. 상술된 바와 같이, 이의 재료는 비선형 광학 특성을 갖아야만 된다.
이와 같은 2 개의 코어 장치를 포함하는 광학적으로 제어되는 커플러시스템, 스위칭 또는 변조 시스템은 제 1 및 제 2 쌍의 광 통신 포트를 구비하는 커플링 수단을 일반적으로 포함한다. 또한, 이 커플러 시스템은 신호광을 제 1 쌍의 포트중 제 1 포트에 제공하는 제 1 광원 및 제어광을 제 1 쌍의 포트중 제 1 및 제 2 포트에 제공하는 제 2 광원을 구비한다. 제 2쌍의 포트는 상술된 바와 같이 각각의 신호광 수신 및/또는 전송 수단에 각각 부착되어 있다. 커플링 수단은 코어 및 재료편, 즉 삼기 코어로부터 이와 같은 거리에 위치된 상기 "층"중 각각 하나를 따라 광파를 안내하기 위한 2 개의 코어를 갖는 도파관을 구비하여, 각각의 도파관 코어를 따라 전파되는 광의 소멸 전자장이 재료편으로 확장되도록 한다, 상기와 마찬가지로, 이 재료는 비선형 광학 특성을 갖아야한 한다.
상술된 바와 같은 광학적으로 펌프된 레이저 구조는 일반적으로 코어를 갖는 도파관을 포함한다. 이것은 또한 코어로부터 이와 같은 거리에 위치한 재료편 또는 층을 포함하고, 도파관을 따라 전파되는 광의 소멸 전자장은 재료편 또는 층으로 확장된다. 이 재료는 비선형 광학 특성을 갖아야만 된다. 도파관의 한 단부는 광원으로부터 펌프광을 수신하도록 적응되고, 다른 단부는 자극 방출에 의해 얻어진 광을 재료편에 방출하도록 적응된다.
또한, 이 경우에 도파관은 제 2 코어를 가져, 광파가 2 개의 코어중 각각 하나의 코어를 따라 전파되도록 한다. 그리고 나서, 재료편은 코어로부터 이와 같은 거리에 위치되어, 도파관 코어중 각각의 하나의 코어를 따라 전파되는 광의 소멸 전자장이 재료편으로 확장되도록 한다.
재료편 또는 층은 레이저 구조에서 광원으로부터의 펌프광을 수신하도록 적응되는 자유면을 구비할 수 있다.
제 1 도는 부분적으로 코팅된 D-섬유의 도면.
제 2 도는 간섭계 장치에 이용되는 것으로서 제 1 도의 섬유를 도시한 도면.
제 3a 도는 막을 지닌 이중 D-섬유 구조를 도시한 도면.
제 3b 도는 광 커플러에 이용되는 것으로서 제 3a 도의 구조를 도시한 개략도.
제 4a도는 트윈-코어 타입의 코팅된 D-섬유 구조를 도시한 도면.
제 4b 도는 비선형 광학 재료의 층을 지닌 평면 도파관 구조를 도시한 도면.
제 5a 도는 레이저로서 이용하기 위하여 부분적으로 코팅된 D-섬유를 도시한 도면.
제 5b 도 및 제 5c 도는 레이저로서 이용하기 적합한 또 다른 코팅 구조를 도시한 도면.
제 6 도는 코팅된 D-섬유를 이용하는 레이저 구조의 개략도.
제 7도는 2 개의 도파관 코어를 지닌 구조를 이용하는 레이저 구조의 개략도.
단일의 D-섬유
제 1 도는 코어(3) 및 클래딩(5)을 갖는 D-형 섬유(1)를 도시한 것으로 이 섬유의 일부 길이상의 평탄면상에 반도체와 같은 매우 높은 비선형성인 재료로 이루어진 얇은 층(7)이 코팅되어 있다. 이 섬유의 종방향의 코팅 길이는 도시된 바와 같이 대략 D-섬유의 외부 직경에 대응하고 이 코팅은 횡방향의 섬유의 전체 평탄면을 덮는다. 그러나, 이 길이는 후술될 소망의 효과를 얻기 위하여 사용되는 재료 및 특정 이용 분야에 적응된다. D-섬유(1)는 통상적인 단일 모드 통신 섬유와 정합하는 크기를 갖는데, 예를들어 약 125 mm 의 외부 클래딩 직경 및 8 ∼ 10 ㎛ 의 코어 직경을 갖고 또한 이상적으로 관심 파장에서 단일 모드가 되어야만 한다.
D-형 섬유(1)의 코어-평탄면 거리(d)는 섬유(1)를 통해 전파되는 광의 소멸장이 막(7)과 상호 작용할 수 있도록 되어야만 되는데, 이것은 코어 - 평탄면 거리(d)가 코어 직경의 매우 작은 부분이라는 것을 의미한다. 그리고 나서, 사용될 D-섬유는 실질적인 경우에 수 마이크로미터 이하의 코어-대기(core-air) 길이(d)를 갖는데, 즉, 섬유(1)의 코어(3)에서 평탄면까지의 거리(d)는 예를 들어 2 ㎛ 정도의 크기로 될 수 있다.
코팅 막(7)의 두께는 균일하고 통상적으로 코어의 직경보다 훨씬 작다. 이것은 통상적으로 1 ㎛ 이하, 예를 들어 0.1 ∼ 0.5 ㎛ 일 수 있다. 보다 두꺼운 막은 사용될 수 없는데, 그 이유는 팽창 계수로 인해 D-섬유의 평탄면에 영구히 부착되지 않기 때문이다.
층(7)의 코팅 재료는 GaAs, InP, InGaAsP 및 그외다른 III-V족 반도체, 즉 실리콘 및 게르마늄을 토대로한 재료, 가령 비정질Si, 비정질Ge, 실리콘 카바이드, 다공질의 Si등과, Cdte, Cds, Cdse와 같은 II-VI족 반도체 및 복합물과, LiF, NaF, NaCl 및 그외 다른 할로겐 알칼리드(alkalides)와 같은 재료일 수 있다. 많은 장치의 막(flim)용으로 선호되는 재료는 비정질Si 일 수 있다. 이 재료는 어떤 CVD 기술과 같은 어떤 통상적인 방법에 의해 증착될 수 있고 이 재료를 일반적으로 원래의 위치에 성장시킬 필요가 없다. 또한, 이 재료는 이온 또는 e-빔 폭격 또는 UV 조사에 의해 처리될 수 있다. 이 장치의 제조는 또한 증착된 재료를 가열하고 나서 주위 온도로 냉각시켜 전하 캐리어의 재결합 시간과 같은 재료의 특성을 변경시키는 어닐링 공정을 포함할 수 있다. III-V 또는 그외 다른 반도체의 단일 또는 다수의 양자 우물 구조와 같은 다수의 박막을 포함하는 구조가 또한 섬유(1)의 평탄면상에 증착되어 매우 높은 비선형 매체로서 작용한다. 증착된 재료는 비정질이거나 결정질중 하나일 수 있다. 희토류 금속(rare-earth metals) 의 막과 같은 관심이 있는 다른 재료가 이용될 수 있다. 이하에서, 막 (7)이 반도체 재료로 만들어진다라고 언급하였지만, 상술된 그 외 모든 다른 재료가 본 발명에 이용될 수 있다. 이 장치를 반도체 코팅된 섬유(SCF)라고 한다.
물리적 공정
반도체, 금속 또는 유전체 재료(7) 등이 D-형 섬유(1)의 평탄면에 증착될 때, 섬유(1)의 종방향에서 전파되는 파는 재료(7)로 확장되는 장(field)을 갖는다. 이 경우에, 전파광의 횡 모드는 막(7)의 재료의 선형 및 비선형 민감도의 실제 및 허상 부분에 의존한다. 코어(3) 및 클래딩(5)의 굴절율, 코어(3)의 반경 및 거리 d 의 코어 평탄면과 같은 섬유의 파라미터와 함께, 재료의 특성은 섬유에서 전파되는 광, 색분산, 흡수, 이득, 편광 특성 및 광의 위상 변조 및 주파수 변환과 같은 비선형 효과에 의해 격게되는 유효 굴절율을 결정한다.
신호 및 제어광
본원에 설명된 장치의 다수의 응용에서, "신호" 광 및 "제어"이라 칭하는 2 개의 상이한 파장의 광이 이용된다(용어, "제 1 광" 및 "제 2 광"에 대응). 일반적으로 (반드시 필요하지는 않지만), 신호광은 균형 상태 (저 이동도) 에서 전도대(고 이동도)까지 전자를 증진시키는데 필요한 에너지에 근접하거나 그보다 작은 광자 에너지를 갖는데, 즉 증착된 재료는 신호광에 투명하게 된다. 다른 한편, 제어광의 경우에, 광자 에너지는 재료의 에너지 대역갭을 초과한다. 예를 들어, 파장이 0.85 ㎛의 광이 InGaAs의 막용 제어광으로서 이용될 수 있다 (예를 들어, 대역갭은 1.3 ∼ 1.55 ㎛). 이 경우에, 제어광 광자의 흡수는 재료에서 이동 전자를 발생시켜 일시적으로 특성에 영향을 미친다. 이것은 굴절율을 강하게 변경시키고 또한 스타크 (stark) 효과를 통해 대역갭을 시프트 시킨다. 심지어 열에 의한 이동 전자의 발생이 굴절율의 변경을 초래할 수 있다.
따라서, 어떤 방식, 예를 들어 상술된 바와 같은 전자-정공 쌍을 발생시키는광자를 흡수함으로써, 재료내에서 발생하는 열을 흡수하여 온도를 증가시킴으로써 재료가 제어광과 상호 작용할 때 특정 파장에 대해서, 즉 신호광의 파장이 변경되는 광학 특성을 지닌 재료가 사용된다. 바람직한 재료는 손쉽고 저렴하게 제조될 수 있는 구조의 광학적으로 균질한 예를 들어 비정질이다.
간섭계
코팅 재료의 굴절율 변화는 특히 스위칭, 변조 및 모드-록킹(mode-locking) 레이저에 이용된다. 특히, US-A 4,973,122 및 US-A 4,962,987에 서술된 간섭계를 이용하는 것이 바람직하다, 제어광이 커플러의 포트중 하나의 포트에 공급되고, 2 개의 병렬 포트가 루프에 의해 결합되는 광 교차 결합된 간섭계가 제안되어 있다. 입사 광은 (일반적으로 동일한 전력의) 2 개의 부분으로 분할되는데, 이것은 제어광의 존재에 따라 상이한 위상 시프트를 겪는다. 이들이 재결합될 때, 심지어 제어광의 영향이 작을지라도 방출되는 신호광의 진폭에 크게 영향을 미칠 수 있다.
사용될 수 있는 장치의 일예가 제 2 도에 도시되어 있는데, 이 도면에서 소위 비선형 루프 미러 구성이 사용된다. 커플러(9)는 한측에서 2 개의 병렬 포트(A 및 D)와 타측에서 2 개의 병렬 포트(B 및 C)를 갖는다. 신호광(Ps)을 거의 동일한 전력의 두 개의 성분, 즉 커플러의 타측에서의 포트(B 및 C)로 분할하는 커플러(9)의 포트(A)에 신호광(Ps)이 결합된다. 제 1 도에 도시된 종류의 장치(11)는 일단에서 이들 포트중 하나의 포트(B)에 접속된다. 장치(11)의 타단은 동일한 측에서의 다른 병렬 포트(C)에 결합된다. 이 방식으로, 커플러(9)에 남아 있는 신호광의 절반은 제 1 포트 (B), 장치(11), 포트 (C)를 통해서 이동한다. 다른 신호광의 절반은 먼저 포트(C), 그리고 나서 장치 (11)를 통과하여 포트(B)로 다시 되돌아온다. 그리고 나서, 두개의 광 성분은 커플러(9)에서 재결합한다. company BT&D 사에 의해 제조된 수동 편광 제어기로 명명된 섬유 스트레이너(fiber strainer)(13) 세트가 경로중 하나의 경로, 예를 들어 도시된 바와 같이, 포트(C)와 장치(11)를 결합하는 경로에 제공될 수 있다.
제어광이 없는 경우, 섬유 스트레이너(13)는 모든 신호광이 커플러(9)에서 재결합되고 입력포트(A)를 통해 리턴하도록 조정된다. 이 상태에서, 어떠한 신호광도 포트(D), 즉 포트(A)와 병렬이고 커플러의 동일한 측에 있는 포트를 통해서 방출되지 않는다. 그러나, 레이저(13) 및 렌즈 시스템(15)을 포함하는 광원으로부터 얻어지고 장치(11)의 막 표면을 조사하는 제어광(Pc)이 존재하는 경우에, 장치(11)의 코팅막의 증착된 재료의 굴절율이 변경된다. 소정의 제어광 전력에 대해, 신호광 성분간에 발생된 상대적인 위상 시프트는 커플러(9)에서 재결합하는 모든 신호광이 포트(D)로 향하도록 한다. 루프 결합 포트(B 및 C)에서 장치(11)의 정확한 위치는 특히, 제어광이 연속이고 펄스되지 않는 경우 중요하다.
제어광은 또한 장치(11)의 코팅 굴절율의 동일한 변화를 발생시키는 포트(A 및 D)에 의해 입사될 수 있다.
비선형 커플러 - 변조기
상술된 장치는 단일의 SCF 를 이용한다, 2 개의 D형 섬유(1)는 또한 등을 서로 맞댄 배열로 평탄면에 배치될 수 있는데, 반도체 막(7)은 제 3a 도에 도시된 바와 같이 2 개의 코어(3)사이에 놓여 있다. 이를 이중 구조 SCF라고 한다. 서로 병렬이고 최소 거리의 2개의 코어를 갖는 섬유를 도시된 바와 같이 위치시키기 위해, 2 개의 고정물(fixture)이 이용되는데, 각각의 고정물은 하나의 섬유를 갖는다. 이 고정물은 플라스틱 재료 또는 유연성이 있는 금속과 같은 유리보다 유연성이 있는 재료로 만들어져 있다.
이 고정물을 만드는 한가지 가능한 방법은 고정물의 액상 용액을 위한 성형으로서 D-섬유를 이용하는 것이다. 이 D-섬유는 직선 형태로 유지되어야 한다. 이 용액을 응고한 후, 이 고정물은 이중 구조 SCF에 이용되는 D-섬유중 하나의 섬유를 수용하도록 준비된다. 이 섬유가 도 3a에 도시된 바와 같이 병렬인 코어(3)와 함께 위치되면, 이 고정물은 함께 아교 접착될 수 있다.
반도체 막(7)의 비선형성은 이 경우에 한 단에서 포트(A 및 D) 및 다른 단에서 포트(B 및 C)를 갖는 제 3b 도와 비교하여 제어된 커플러(17)로서 사용되는 제3a도에 도시된 바와 같은 장치의 입력 제어 포트(D)를 통해서 적절한 파장의 제어광(Pc)을 전송함으로써 이용될 수 있다. 상술된 제어광(Pc)과 평행하게 포트(A)에 입사되는 신호광(Ps)은 포트(A)에 입사되는 제어광(Pc)에 의해 영향받을 수 있다. 제어광(Pc)이 존재하지 않는 경우에, 신호광(Ps)은 종래의 커플러처럼 장치(17)에서 포트(B 또는 C)중 한 포트로 방출되는데, 이에 대해선 " Optical Waveguide Theory ", A.W. Snyder, J.D. Love, Chapman and Hall London 1983, pps. 387-399, 568-574를 참조하라. 제어광(Pc)이 존재하는 경우, 포트(B 및 C)로 방출되는 광이 제어될 수 있다. 심지어 약한 신호(Pc) 조차도 실질적으로 커플러의 전달 함수를 수정할 수 있어서, 약한 신호(Pc)가 트랜지스터에서처럼 강한신호(Pc)를 제어할 수 있다.
상술된 비선형 커플러는 고속 광 변조기로서 이용될 수 있다. 장치의 포트(A)에 결합된 연속 파 신호(신호광)(Ps)는 포트(D)에 결합된 제어광 펄스(Pc)에 의해 포트(B 및 C)에서 스위치 온 및 오프될 수 있다. 변조 깊이가 충분히 클 때, 장치는 스위치로서 작동한다. 장치가 제어광(Pc)의 파장에 비교적 민감하기 때문에, 심지어 심하게 처프된 광 펄스(chirped light pulses) 조차도 포트(A)에 결합된 스펙트럼적으로 순수한 신호(Ps)(spectrally pure signal)를 제어하는데 이용될 수 있다. 장치의 고속은 제어광 펄스의 흡수에 의한 장치(17)의 막(7)의 반도체에서 광 유도된 자유 캐리어가 급격하게 완화되어 수 Gbits/s 의 비트 레이트가 성취된다는 점을 토대로 한 것이다. 그러므로, 장치에서 포트 (B) 및 (C)를 통해 방출되는 광 신호는 협 대역폭이고 고속 변조된다.
집적된 트윈-코어 구조
상술된 특정 기하 형태가 여러 응용에 편리할지라도, 또 다른 배열이 동일한 원리로 이용될 수 있다. 예를 들어, 트윈-코어 D-형 섬유는 제 4a 도에 도시된 바와 같은 반도체 막의 활성화에 의하여 제어되는 커플링 특성을 갖는다. D-섬유(19)는 두 개의 코어(3', 3")를 갖는데, 이들 코어는 상기 섬유(19)의 원형-원통형 외부 표면의 중심선에 근접하며 대칭적으로 그리고 중심적으로 병렬로 배치되어 있다. 또한, 광 코여(3', 3")중 하나의 코어에서 전파하는 제어광의 소멸장은 평탄면상에 코팅된 반도체 막(7)을 투과하고 이의 특성을 변경함으로써 신호광의 전파 특성이 또 다른 코어에 이동한다. 제 4a 도의 트윈-코어 구조는 제 3a 도의 이중 D-섬유, 예를 들어 제 3b 도에 도시된 커플러와 같이 이용될 수 있다.
평면 구조
매립된 도파관을 갖는 유리 기판을 토대로 한 이산 소자조차도 제어 커플링, 스위칭 및 변조용으로 이용된다, 제 4b 도에 도시된 바와 같이, 한쌍의 도파관은 이온 주입 또는 열 확산에 의해 유리 기판(23)상에 제조될 수 있다. 실리콘 산화물 SiO/SiO2층(25)을 증발시켜 도파관(21)을 유리 매트릭스에 매립된 채로 남아있도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 나서, 반도체 재료의 막(7)은 매립된 도파관(21)의 최상부면에 증착되어, 도파관(21) 의 광의 소멸장이 반도체 재료(7)로 확장되도록 한다. 하나의 채널로부터 여러 채널로의 스위칭이 가능하고 스위칭된 신호의 부분이 광에 의해 제어되고, 도파관을 따라 이동하거나 외측으로부터 장치에(예를 들어, 수직으로) 입사된다. 제 4b 도의 매립된 도파관의 구조는 제 3a 도의 이중 D-섬유 와 같이 이용될 수 있다.
유사한 개념이 kawachi가 " Silica Waveguides on Silicon and their Application to Integrated-Optic Components ", Optical and Quantum Electronics 22 (1990), pps. 391-416에 제안하였지만, 이 경우에 도파관은 반도체 재료 예를 들어 실리콘의 최상부에 제조된다.
레이저
지금까지 설명한 SCF를 구비하는 장치는 재료의 감쇠율 및 굴절율을 유효하게 변경시키는 제어광 입력을 이용한다. 다른 한편, 반도체는 레이저 재료로 널리이용된다. 일반적으로, 레이저 펌핑은 전기적이지만, 광은 펌프 레이저 구조에 이용된다. 펌프 광은 막에 의해 흡수될 만큼 충분한 광자 에너지를 갖고, 여기된 상태에서 과잉 전자 및 저 에너지 대역에서 과잉 전공을 생성한다. 방사 재결합할 때, 반도체는 발광한다. 펌프광이 충분히 강하면, 반도체 막에서 자극 방출과 레이저 작용을 야기한다. 반도체 재료의 고 굴절율은 반도체 막의 평면으로 광을 안내하는데 바람직하게 된다. 이득 안내(gain guiding)는 종종 장치가 레이저 임계값 이상으로 작동하도록 하는데 충분하게 된다. 펌프장(pump field)이 섬유의 코어에 이웃하는 영역에서만 반도체 막을 중첩하기 때문에, 레이저 작동이 발생하는 막의 폭이 약 10 ㎛ 이하로 제한된다. 제 1 도에 도시된 구조와 유사한 구조가 제 5a 도에 도시된 바와 같이 이용될 수 있다.
장(field)을 섬유의 코어에 인접한 펌프 영역으로 한정시키기 위하여, 반도체의 펌프되지 않은 영역은 제 5b 도에 도시된 바와 같이 석판 인쇄 공정에 의해 제거된다. D-섬유(1)의 평탄면상에는 섬유 코어(3)에 평행하게 면에 중심으로 확장되는 반도체 재료의 협대역 또는 스트립(7') 만이 제공되어 있다. 또한, D형 섬유는 제 5c 도에 도시된 바와 같이 변경된 단면 프로파일(profile)을 갖는다. D-섬유 (1')의 평탄면에는 섬유 코어(3)에 인접하고 평행한 얕은 홈이 제공되고, 반도체 막(7")은 홈(27)에 증착된다. 이것이 반도체 재료의 협 스트립(7' 또는 7" ) 만이광을 안내하도록 한다.
제 5b 도 및 제 5c 도의 구조는 이득이 충분한 경우 엔드 미러(end mirror)가 존재하지 않는 경우조차도 레이저 작용을 제공할 수 있다. 그렇지 않다면, 엔드미러는 코팅된 섬유 또는 코팅되지 않은 섬유 단면을 이용함으로써 또는 Bragg 반사에 의해 제공될 수 있다. 레이저의 활성 길이는 코팅(7)의 종 길이에 해당하는 수 센티미터만큼 길게 될 수 있다(제 5a 도). 이용되는 일반적인 재료는 발광을 위하여 양자 효율이 높은 재료일 수 있다. MOVCD 또는 MBE 기술에 의해 증착된 GaAs와 같은 III-V 반도체 뿐만 아니라 3성분 화합물이 사용될 수 있다. 레이저 작동을 위한 파장은 재료 아니라 3성분 화합물이 사용될 수 있다. 레이저 작동을 위한 파장은 재료 대역갭(예를 들어, GaAs 인 경우, 0.85 ㎛)과 관련이 있다. 또 다른 관심이 있는 재료는 LiF 또는 LiI의 f-중심과 같은 칼러 중심을 지닌 할로겐 알칼리드 막이다. 이와 같은 재료는 가시 및 이와 근접한 적외선에서 다수의 발광 피크를 갖는다. 이와 같은 레이저에서 발생된 광은 막을 따라 안내되지만, 섬유의 로어의 인접한 존재가 또한 코어로 광을 안내하게 한다.
레이저 배치가 제 6 도에 개략 도시되어 있다. (33)로 도시된 바와 같은 렌즈 시스템에 의해 포커스된 적절한 소오스(31)로부터의 펌프광(29)은 D-섬유(1)의 한단부에 입사된다. 성분 및 파라미터를 적절히 선택하면, 레이저 광(35)은 D-섬유의 타단으로부터 방출되고 (37)로 도시된 바와 같은 렌즈 시스템에 의해 평행하게 될 수 있다.
제 3a 도 및 제 3b 도 또는 제 4a 도 및 제 4b 도에 도시된 바와 같은 2개의 병렬 도파관 코어를 지닌 기하형태가 레이저 장치로서 이용되는데, 여기서 레이저 출력은 제 7 도를 참조하면 출력포트(B 및 C)를 따라 수집되는데, 펌프광은 포트(A)를 따라 입사된다. 펌프광 (Pp)은 커플러(17')의 반도체 막(7)에 의해 흡수될 때, 상술된 바와 같이 파라미터와 재료의 적절한 선택에 의해 여기 상태에서 과잉 전자와 저 에너지 대역에서 과잉 전자를 발생시킬 수 있다. 방사 재결합시, 반도체 재료는 발광한다.
상술된 구성은 실용적인 장치의 관점에서 편리할지라도, 제 1 도 및 제 2 도를 참조하여 서술된 종류의 단일-구조의 반도체 코팅된 섬유를 외부적으로 펌핑하는 것과 같은 또 다른 펌핑 기하형태가 고려될 수 있다.

Claims (39)

  1. 광학 장치에 있어서,
    실질적으로 원통형의 제1 코어를 갖는 도파관 및,
    균일한 두께를 갖고 상기 제1 코어와 평행하고 일정한 거리를 두고 위치되는 층을 구비하며,
    상기 거리는 상기 도파관을 따라서 전파되는 광의 소멸 전자장이 상기 층으로 확장되도록 하고, 상기 층은 비선형 광학 특성을 갖는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 도파관은 단지 하나의 파장만의 광을 전파하도록 구성된 단일 모드인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 재료는 광학적으로 균질하고, 중심 대칭인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 재료는 상기 도파관을 따라 전파되는 파장의 제1 광에 대한 굴절율을 갖는데, 상기 굴절율 값은 상기 재료와 상호작용하고 상이한 파장을 갖는 제2광에 좌우되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 재료는 상기 도파관을 따라 전파되는 파장의 제 1 광에 대한 굴절율을 갖는데, 상기 굴절율의 값은 상기 재료와 상호 작용하는 제 2 광의 강도에 좌우되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 재료는 대역갭을 갖는 반도체이며, 상기 제 1 광은 도파관을 따라 전파되며, 상기 제 2 광은 상기 층에서 반도체 재료와 상호 작용하도록 배치되며, 상기 제2광의 파장은 상기 대역갭을 충분히 초과하는 에너지 값에 대응하여 상기 제2광의 광자가 전자-정공 쌍을 생성하는 재료에 흡수되도록 하며, 상기 제1 광의 파장은 상기 대역갭의 에너지 값보다 상당히 낮은 에너지 값에 대응하는 값을 갖도록 하여 전자-정공 쌍이 실질적으로 상기 제1 광의 흡수에 의해 생성되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 층에서 상기 도파관의 제1 코어까지의 거리는 상기 제1 코어의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 층의 두께는 상기 도파관의 제1 코어의 직경보다 작은 비율인데, 상기 비율은 1/8 내지 1/80의 범위이며, 가장 바람직하게는 1/16 내지 1/80의 범위인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 도파관은 실질적으로 반원통형 및 평탄면을 갖는제1 광학 D-섬유를 구비하며, 상기 평탄면은 상기 D-섬유의 코어와 평행하고 상기 코어로부터 작은 거리를 두고 위치되고 상기 층은 상기 평탄면 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 제1 측에서 제1 및 제2 병렬 포트를 갖고 제2 측에서 제1 및 제2 포트를 갖는 광 커플러를 더 구비하며, 상기 제1 측에서의 제1 및 제2 병렬 포트는 결합 도파관에 의해 결합되며, 제1 광원은 신호광을 상기 제2 측에서의 상기 제1 및 제2 포트중 한 포트에 제공하도록 배치되고 상기 층은 결합 도파관 부분에 배치되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 층의 재료와 상호 작용하도록 제어광을 향하게 하도록 배치된 제2 광원을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 2 광원은 제어광을 층의 자유면에 직접 향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 제 2 광원은 제어광을 상기 광 커플러의 제 2 측에서의 상기 제1 및 제2 포트중 한 포트에 제어광을 제공하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 결합 도파관에 배치된 위상 지연 장치를 더 구비하며, 상기 위상 지연 장치는 상기 신호광으로부터 도출된 광을 지연시키는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  15. 제 9 항에 있어서, 실질적으로 반원통형 및 평탄면을 갖는 제2 광학 D-섬유를 더 구비하며, 상기 평탄면은 상기 제1 D-섬유와 대향되는 층의 표면에 대하여 배치되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 신호광을 상기 제1 D- 섬유의 제1 단부에 제공하도록 배치된 제1 광원과,
    제어광을 상기 제2 D-섬유의 제1 단부에 제공하도록 배치되는 제2 광원 및,
    상기 각각의 제1 단부에 대향되고 신호광을 수신 및/또는 전송하는 수단에 부착된 상기 제1 및 제2 D- 섬유의 제2 단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 D-섬유의 제1 단부와,
    신호광을 상기 제1 D-섬유의 제 1 단부에 제공하도록 배치된 제1 광원과,
    제어광을 상기 제1 D-섬유의 제1 단부에 제공하도록 배치된 제2 광원 및,
    상기 제1 단부와 대향되고 신호광을 수신 및/또는 전송하는 수단에 부착된 상기 제1 및 제2 D-섬유의 제2 단부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  18. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 D-섬유는 서로 그리고 상기 평탄면에 평행하게 확장되는 2 개의 코어를 갖고, 상기 코어는 상기 평탄면으로부터 동일한 거리를 두고 상기 제1 D- 섬유에서 대칭적으로 위치되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 도파관은 상기 제 1 코어에 평행하게 확장되는 제2 코어를 더 구비하고, 상기 층은 상기 제1 및 제2 코어로부터 동일한 일정한 거리를 두고 위치되어 상기 제1 및 제2 코어를 따라서 전파되는 광의 소멸 전자장이 상기 층으로 확장되도록 하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 광학 장치는 평활한 구조를 가지며, 상기 제1 및 제2 코어는 기판의 평탄면에 배치되며, 상기 평탄면은 상기 기판의 굴절율과 실질적으로 동일한 굴절율을 갖고 비선형 광학 특성을 갖는 재료로 코팅되는 층에 의해 커버되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  21. 제 19 항에 있어서, 신호광을 제공하며, 상기 신호광을 상기 도파관으로 입사시켜 상기 신호광이 상기 제1 코어의 제1 단부에서 상기 도파관의 제1 코어를 따라서 전파되도록 배치되는 제1 광원과,
    제어광을 제공하며, 상기 제어광을 상기 도파관으로 입사시켜 상기 제어광이 상기 제2 코어의 제1 단부로부터 상기 도파관의 제2 코어를 따라서 전파되도록 배치되는 제2 광원 및,
    상기 각각의 제1 단부에 대향되고 신호광을 수신 및/또는 전송하는 각각의 수단에 부착되는 상기 제1 및 제2 코어의 제2 단부로서, 상기 각각의 수신 및 전송 수단은 상기 제1 및 제2 코어중 자신의 각각의 코어를 따라서 전파되는 광을 수신하는, 상기 제2 단부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  22. 제 19 항에 있어서, 신호광을 제공하며, 상기 신호광을 상기 도파관으로 입사시켜 상기 신호광이 상기 제1 단부로부터 상기 도파관의 제1 코어를 따라서만 전파되도록 배치되는 제1 광원과,
    제어광을 제공하며, 상기 제어광을 상기 도파관으로 입사시켜 상기 제어광이 상기 제1 단부에서 상기 도파관의 제1 코어를 따라서 전파되도록 배치되는 제2 광원 및,
    상기 제1 단부에 대향되고 신호광을 수신 및 전송하는 두 개의 수단에 부착되는 상기 도파관의 제2 단부로서, 상기 두 개의 수신 및/또는 전송 수단은 상기 제1 및 제2 코어중 대응하는 하나의 코어를 따라서 전파되는 광을 수신하는, 상기 제2 단부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  23. 제 1 항에 있어서, 펌프광을 제공하는 광원을 더 구비하며, 상기 광원은 상기 도파관의 한 단부에 펌프 광을 입사시켜 상기 펌프 광이 상기 제 1 코어를 따라서 상기 층이 상기 제1 코어에 인접하여 위치되는 영역으로 전파되도록 배치되며,상기 펌프 광은 상기 층의 재료에서 광을 자극 방출하는 강도 및 파장을 갖고 상기 도파관의 한 단부는 자극 방출에 의해 발생된 광을 출력하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  24. 제 1 항에 있어서, 상기 층은 상기 제1 코어의 직경과 적어도 실질적으로 동일하고 상기 제1 코어의 직경보다 실질적으로 최대 3배의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  25. 제 19 항에 있어서, 상기 층은 상기 도파관의 재료의 홈에 위치되고 상기 홈은 상기 제1 및 제2 코어에 평행하게 확장되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  26. 간섭계 장치에 있어서,
    제1 쌍 및 제2 쌍의 광학 통신 포트를 구비하여 실질적으로 동일한 상기 제1 및 제2 쌍의 한 쌍의 포트에서 수신되는 광학 펄스 신호를 상기 제1 및 제2 쌍의 또다른 쌍의 각각의 포트에 결합시키는 수단 및,
    상기 제2 쌍의 포트 모두를 광학적으로 결합시키는 광 도파관으로서, 상기 광 도파관은 자신에 전파되는 광의 비선형 굴절율을 감지하는 부분을 구비하며, 상기 부분은 코어 및 상기 코어로부터 거리를 두고 위치된 재료편을 구비하여 상기 도파관 및 코어를 따라서 전파되는 광의 소멸 전자장이 상기 재료로 확장되도록 하고 상기 재료는 비선형 광학 특성을 갖는, 상기 광 도파관을 구비하는 것을 특징으로 하는 간섭계 장치.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 재료는 자유면을 갖고, 상기 간섭계 장치는 제어광을 제공하는 광원을 구비하며, 상기 광원은 상기 재료와 상호 작용하도록 상기 제어광을 상기 자유면으로 향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 간섭계 장치.
  28. 제 26 항에 있어서, 상기 광원은 제어광을 제 1 쌍중 하나의 포트에 제공하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 간섭계 장치.
  29. 광학 장치에 있어서,
    각각의 코어를 따라서 광 파를 안내하기 위하여 두 개의 실질적으로 원통형의 코어를 갖는 도파관 및,
    비선형 광학 특성을 갖고, 각각의 코어를 따라서 전파되는 광의 소멸 전자장이 재료편으로 확장되도록 상기 코어로부터 거리를 두고 위치되는 재료편을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 도파관은 상기 재료편의 양측상에 배치된 두 개의 광학 D-섬유를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  31. 제 29 항에 있어서, 상기 도파관은 2 개의 코어를 갖는 광학 D-섬유를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  32. 제 29 항에 있어서, 상기 도파관은 제 1 부분에 평행하게 확장되는 2 개의 코어를 갖는 평면 구조를 구비하고, 상기 재료편은 상기 제1 부분의 표면상에 위치되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 제1 부분은 표면에 배치된 두 개의 코어를 갖는 기판을 구비하고 상기 표면은 상기 기판의 재료와 광학적으로 유사한 물질 층에 의해 커버되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  34. 결합, 스위칭 및 변조를 제어하는 기능중 하나 이상의 기능을 수행하는 광학적으로 제어되는 시스템에 있어서,
    제1 쌍 및 제2 쌍의 광학 통신 포트와, 광파를 각각의 코어를 따라서 안내하기 위하여 두 개의 코어를 갖는 도파관과, 비선형 광학 특성을 갖고 각각의 코어를 따라서 전파되는 광의 소멸 전자장이 재료편으로 학장되도록 상기 코어로부터 거리를 두고 위치되는 재료편을 구비하는 결합 수단과,
    상기 제1 쌍의 포트중 제1 포트에 신호광을 제공하는 제1 광원과,
    상기 제1 쌍의 포트중 상기 제1 포트 또는 제2 포트에 제어광을 제공하는 제2 광원으로서, 상기 제2 쌍의 포트 각각은 신호광을 수신 및/또는 전송하는 각각의 수단에 부착되는, 상기 제2 광원을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학적으로 제어되는 시스템.
  35. 광학적으로 펌프되는 레이저 구조체에 있어서,
    코어를 갖는 도파관 및,
    비선형 광학 특성을 갖고 상기 도파관을 따라서 전파되는 광의 소멸 전자장이 재료편으로 확장되도록 상기 코어로부터 거리를 두고 위치되는 재료편을 구비하며,
    상기 도파관의 한 단부는 광원으로부터 펌프광을 수신하도록 적응되며, 상기 도파관의 적어도 한 단부는 상기 재료편에서 자극 방출에 의해 얻어지는 광을 방출하도록 적응되는 것을 특징으로 하는 광 펌프 레이저 구조체.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 도파관은 D-섬유를 포함하고, 상기 재료편은 상기 D-섬유의 평탄면상에 위치되는 것을 특징으로 하는 광 펌프 레이저 구조체.
  37. 제 35 항에 있어서, 상기 도파관은 D-섬유를 구비하고, 상기 재료편은 상기 D-섬유의 평탄면의 홈에 위치되는 것을 특징으로 하는 광 펌프 레이저 구조체.
  38. 광학적으로 펌프되는 레이저 구조체에 있어서,
    제1 코어 및 제2 코어를 갖는 도파관으로서, 광파는 각각의 코어를 따라서 전파될 수 있는, 상기 도파관 및,
    비선형 광학 특성을 갖고 상기 코어를 따라서 전파되는 광의 소멸 전자장이 상기 재료편으로 확장되도록 상기 제1 및 제2 코어로부터 거리를 두고 위치되는 재료편을 구비하며,
    상기 도파관의 한 단부는 상기 도파관의 한 단부에 위치된 제1 코어의 한 단부에서 광원으로부터의 펌프광을 수신하도록 적응되며, 상기 도파관의 또다른 단부는 상기 도파관의 다른 단부에 위치된 상기 제1 및 제2 코어의 단부에서 상기 재료편에 자극 방출에 의해 얻어진 광을 방출하도록 적응되는 것을 특징으로 하는 광 펌프 레이저 구조체.
  39. 광학적으로 펌프되는 레이저 구조체에 있어서,
    코어를 갖는 도파관 및,
    비선형 특성을 갖고 상기 도파관을 따라서 전파되는 광의 소멸 전자장이 상기 재료된으로 확장되도록 상기 코어로부터 거리를 두고 위치되는 재료편을 구비하며, 상기 재료편은 광원으로부터의 펌프광을 수신하도록 적응되는 자유면을 갖고 상기 도파관의 적어도 한 단부는 상기 재료편에 자극방출에 의해 얻어지는 광을 방출하도록 적응되는 것을 특징으로 하는 광 펌프 레이저 구조체.
KR1019950701418A 1993-08-13 1994-08-15 비선형광학특성을갖는도파관을구비한광학장치 KR100326582B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9302634-2 1993-08-13
SE9302634A SE514675C2 (sv) 1993-08-13 1993-08-13 Optisk kopplare eller modulator samt laser innefattande en vågledare
PCT/SE1994/000745 WO1995005617A1 (en) 1993-08-13 1994-08-15 Enhancing the nonlinearity of an optical waveguide

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR950703748A KR950703748A (ko) 1995-09-20
KR100326582B1 true KR100326582B1 (ko) 2002-07-27

Family

ID=20390787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019950701418A KR100326582B1 (ko) 1993-08-13 1994-08-15 비선형광학특성을갖는도파관을구비한광학장치

Country Status (15)

Country Link
US (1) US5642453A (ko)
EP (1) EP0664894B1 (ko)
JP (1) JP3718523B2 (ko)
KR (1) KR100326582B1 (ko)
CN (1) CN1047238C (ko)
AT (1) ATE197194T1 (ko)
AU (1) AU690574B2 (ko)
DE (1) DE69426190T2 (ko)
DK (1) DK0664894T3 (ko)
ES (1) ES2151931T3 (ko)
GR (1) GR3034673T3 (ko)
NZ (1) NZ271160A (ko)
PT (1) PT664894E (ko)
SE (1) SE514675C2 (ko)
WO (1) WO1995005617A1 (ko)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AUPN694595A0 (en) * 1995-12-01 1996-01-04 University Of Sydney, The Method for inducing broad-band resonant nonlinearities in optical fibre and apparatus for use thereof
US5920582A (en) * 1996-12-19 1999-07-06 Northern Telecom Limited Cladding mode pumped amplifier
US6026205A (en) * 1997-01-21 2000-02-15 Molecular Optoelectronics Corporation Compound optical waveguide and filter applications thereof
US5966493A (en) 1998-02-20 1999-10-12 Molecular Optoelectronics Corporation Fiber optic attenuators and attenuation systems
US6191224B1 (en) 1998-08-25 2001-02-20 Molecular Optoelectronics Corporation Dispersion-controlled polymers for broadband fiber optic devices
US6205280B1 (en) 1998-08-25 2001-03-20 Molecular Optoelectronics Corporation Blockless fiber optic attenuators and attenuation systems employing dispersion controlled polymers
US6785461B2 (en) 1998-08-25 2004-08-31 Molecular Optoelectronics Corp. Blockless fiber optic attenuators and attenuation systems employing dispersion tailored polymers
GB9903790D0 (en) * 1999-02-19 1999-04-14 Protodel International Limited Optical fibre attenuator and method of attenuating light transmitted through an optical fibre
US6301426B1 (en) 1999-03-16 2001-10-09 Molecular Optoelectronics Corporation Mechanically adjustable fiber optic attenuator and method employing same
US6483981B1 (en) 2000-06-28 2002-11-19 Molecular Optoelectronics Corp. Single-channel attenuators
US6489399B1 (en) 2000-07-31 2002-12-03 Molecular Optoelectronics Corp. Dye-appended polymers for broadband fiber optic devices
FR2818755B1 (fr) * 2000-12-26 2004-06-11 Ion Beam Services Dispositif optiquement actif comportant un canal sur un substrat optique
US6681073B2 (en) 2001-03-19 2004-01-20 Molecular Optoelectronics Corporation Fiber optic power control systems and methods
US6611649B2 (en) 2001-03-19 2003-08-26 Molecular Optoelectronics Corporation Variable optical attenuator with polarization maintaining fiber
US6710366B1 (en) 2001-08-02 2004-03-23 Ultradots, Inc. Nanocomposite materials with engineered properties
US20030066998A1 (en) * 2001-08-02 2003-04-10 Lee Howard Wing Hoon Quantum dots of Group IV semiconductor materials
US6819845B2 (en) 2001-08-02 2004-11-16 Ultradots, Inc. Optical devices with engineered nonlinear nanocomposite materials
US6794265B2 (en) * 2001-08-02 2004-09-21 Ultradots, Inc. Methods of forming quantum dots of Group IV semiconductor materials
US7005669B1 (en) 2001-08-02 2006-02-28 Ultradots, Inc. Quantum dots, nanocomposite materials with quantum dots, devices with quantum dots, and related fabrication methods
JP2006184345A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Keio Gijuku 光スイッチ、光シリアル−パラレル変換器、並列ビット遅延可変・波長変換回路及び光時間スイッチ
DE102005006635A1 (de) 2005-01-31 2006-08-10 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optisches Element und Verfahren zu dessen Herstellung
WO2008141290A1 (en) * 2007-05-11 2008-11-20 Ch2M Hill, Inc. Low phosphorous water treatment methods and systems
US20100154877A1 (en) * 2008-12-18 2010-06-24 Venkata Adiseshaiah Bhagavatula Semiconductor Core, Integrated Fibrous Photovoltaic Device
US9588298B2 (en) * 2015-06-04 2017-03-07 Elenion Technologies, Llc Edge coupler
CN105676485B (zh) * 2016-03-22 2019-01-22 北京交通大学 一种基于d型双芯光纤的全光纤型电光调制器
CN109405858A (zh) * 2018-12-14 2019-03-01 东北大学 一种新型d型微结构光纤传感器及其制备方法
US11940714B2 (en) * 2020-12-08 2024-03-26 University Of Maryland, College Park Ultra-low-noise, on-chip quantum devices

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4557551A (en) * 1983-09-28 1985-12-10 Andrew Corporation Non-linear optical fiber coupler and a method of making same
US4778237A (en) * 1984-06-07 1988-10-18 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Single-mode fiber optic saturable absorber
EP0254509B1 (en) * 1986-07-22 1992-05-06 BRITISH TELECOMMUNICATIONS public limited company Wavelength sensitive optical devices
CA1298112C (en) * 1986-10-20 1992-03-31 Nicholas John Doran Optical device
FR2618278B1 (fr) * 1987-07-17 1989-12-01 Thomson Csf Correlateur a fibre optique.
GB8728854D0 (en) * 1987-12-10 1988-01-27 British Telecomm Optical device
US4815817A (en) * 1988-04-06 1989-03-28 Raynet Corporation D-shaped fiber
IT1248844B (it) * 1990-06-13 1995-01-30 Telettra Spa Sistema e dispositivo per il controllo ottico dell'accoppiamento / disaccoppiamento fra guide d'onda dielettriche
GB9119734D0 (en) * 1991-09-16 1991-10-30 British Telecomm Optical grating device
US5285508A (en) * 1992-01-14 1994-02-08 Pioneer Electronic Corporation Optical wavelength converter
DE4220135A1 (de) * 1992-06-15 1993-12-16 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Ankoppeln von Photoelementen an integriert-optische Schaltungen in Polymertechnologie

Also Published As

Publication number Publication date
DK0664894T3 (da) 2000-11-20
GR3034673T3 (en) 2001-01-31
JP3718523B2 (ja) 2005-11-24
SE9302634L (sv) 1995-02-14
KR950703748A (ko) 1995-09-20
CN1047238C (zh) 1999-12-08
AU7470194A (en) 1995-03-14
EP0664894A1 (en) 1995-08-02
ATE197194T1 (de) 2000-11-15
PT664894E (pt) 2001-04-30
DE69426190D1 (de) 2000-11-30
US5642453A (en) 1997-06-24
ES2151931T3 (es) 2001-01-16
WO1995005617A1 (en) 1995-02-23
AU690574B2 (en) 1998-04-30
DE69426190T2 (de) 2001-03-22
SE514675C2 (sv) 2001-04-02
CN1113394A (zh) 1995-12-13
NZ271160A (en) 1998-02-26
JPH08502607A (ja) 1996-03-19
EP0664894B1 (en) 2000-10-25
SE9302634D0 (sv) 1993-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100326582B1 (ko) 비선형광학특성을갖는도파관을구비한광학장치
Lipson Guiding, modulating, and emitting light on silicon-challenges and opportunities
JP4299240B2 (ja) 半導体基板におけるブラッグ格子およびレーザを用いた可同調波長変換の為の方法および装置
CA2276489A1 (en) Stable nonlinear mach-zehnder fiber switch
Helman et al. Misalignment-tolerant surface-normal low-voltage modulator for optical interconnects
JP5728693B2 (ja) 光ゲートスイッチ
JP5164897B2 (ja) 光フィルタ
Nakatsuhara et al. GaInAsP-InP distributed feedback waveguides for all-optical switching
US4776658A (en) Fiber optic modulator
TAJIMA et al. Ultrafast hybrid-integrated symmetric Mach-Zehnder all-optical switch and its 168 Gbps error-free demultiplexing operation
Preble et al. Optically controlled photonic crystal nanocavity in silicon
Mao et al. GaAs/AlGaAs multiple-quantum-well in-line fiber intensity modulator
US9041996B2 (en) Controlling absorption of light in a cavity
Kusko Design of based silicon waveguide reflective modulators
JP2971419B2 (ja) 光スイッチ
Burger et al. The Energy-Limiting Characteristics of a Polarization-Maintaining Sagnac InterferometerWith an Intraloop Compressively Strained Quantum-Well Saturable Absorber
Ibrahim et al. All-optical switching in microring devices by carrier injection
Mitschke et al. Components for Fiber Technology
Normandin et al. Advances in integrated optics
Zalevsky Integrated Silicon Nanophotonic Data Processing Devices: A Brief Review
Jones et al. Tunable waveguide based external cavity laser using a silicon/poly-silicon Bragg grating
Hussain et al. Active and passive devices based on silicon-on-insulator waveguides
Ahmed et al. All-Optical Frequency Shifting
Wood et al. Multiple quantum well waveguide modulators
Liu Silicon-based optical waveguide modulators and mode-locked titanium: sapphire laser dynamics

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20080215

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee