WO2006049324A1 - 導波型ビームパラメータ積制御光回路及び光集積回路 - Google Patents

導波型ビームパラメータ積制御光回路及び光集積回路 Download PDF

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optical circuit
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Akio Sato
Kazuhisa Mikame
Kazuo Hasegawa
Hiroyuki Matsubara
Tadashi Ichikawa
Mitsutoshi Maeda
Hiroshi Ito
Original Assignee
Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho
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    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
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    • 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

Definitions

  • the present invention can convert a beam parameter product without causing a loss of laser light, and can realize a highly efficient junction between optical elements.
  • the present invention relates to a parameter product control optical circuit, and an optical integrated circuit using the waveguide beam parameter product control optical circuit.
  • Optical communication technologies use optical elements such as semiconductor laser light sources, lenses, optical branching couplers, optical multiplexers / demultiplexers, optical switches, optical attenuators, optical modulators, and optical filters.
  • the optical element is an element that performs some control on the state of incident light incident from the light input port and emits the controlled light from the light output port.
  • the controlled light states include phase, light intensity, wavelength, and polarization.
  • the beam parameter product is a physical quantity that represents the quality of the beam, expressed as the product of the light beam width and the light beam divergence angle.
  • high-efficiency connection between optical elements is realized by controlling the orthogonal B P P x and B P P y values without loss.
  • a beam parameter product (BPP) control (conversion) element is used.
  • the beam parameter product control element is simply a large object and image like a lens. It is not an element that converts the pitch, but an element that has the function of converting (controlling) between BPPX in the X-axis direction and BPP y in the Y-axis direction in the XY orthogonal coordinate system.
  • An optical circuit (element) that controls (converts) the beam parameter product is essential to connect optical elements with different aperture shapes (or cross-sectional shapes in the propagation direction) without loss.
  • Fig. 3 shows an example of beam parameter product control.
  • the incident light to the beam parameter control optical circuit has a large BPPX in the X-axis direction and a small BPP y in the Y-axis direction.
  • the beam parameter product of the two approaches so that the beam parameters of the laser light propagated through the waveguide can be reduced without any loss of laser light. It can be converted to isotropic.
  • a step mirror is a BPP control technology composed of a Balta optical system (microoptics). It is a copper part that has been cut and polished, or a micro part in which a dielectric multilayer film is deposited on the surface of an optical glass.
  • the BPP is controlled (converts BPP in the X-axis and y-axis directions), so the light wave propagating in the waveguide structure
  • it is necessary to extract the light wave outside the waveguide structure once, which causes problems such as complicating the optical system and increasing unnecessary conversion loss and coupling loss.
  • an object of the present invention is to provide a beam parameter product control optical circuit (element) having a novel mechanism suitable for an optical integrated circuit, which has a small conversion loss, instead of a step mirror.
  • the present inventors have found that the above problem can be solved by controlling the beam parameter product with an optical waveguide having a specific structure, and have reached the present invention.
  • the present invention is an invention of a waveguide-type beam parameter product control optical circuit, characterized in that a vertical section with respect to the propagation direction of the light wave in the waveguide is formed in a non-rectangular shape.
  • the non-rectangular vertical section includes all shapes whose vertical section is not rectangular.
  • the side wall of the waveguide is formed in a curved shape such as a circular shape, an oval shape, or a partially curved shape, or a trapezoidal shape where the side wall is straight but not vertical.
  • a case of an inverted trapezoid is preferably exemplified.
  • the vertical cross section is rectangular, almost no transformation of the beam parameter product can be expected.
  • the waveguide has a tapered shape in which the cross-sectional area is reduced (down-tapered) or enlarged (up-tapered) in the light wave propagation direction.
  • the taper shape by making the taper shape a down taper where the cross-sectional area decreases in the propagation direction, the amount of conversion of the beam parameter product can be increased over a shorter distance than when the entrance surface and the exit surface are the same type. .
  • the material of the waveguide is not particularly limited, and a conventionally known material is used. Specifically, it is most preferable to use quartz to which ions for controlling the refractive index are added. However, inorganic optical materials such as BK7 and organic materials having good optical properties such as PMMA You may comprise with a molecular material. Preferred examples of the ions added to quartz include tantalum, niobium, zirconium, titanium, aluminum, germanium, phosphorus, boron, and fluorine.
  • the waveguide is preferably formed on a flat substrate. This makes it possible to match other optical elements. Integration ⁇ Can be integrated and manufactured.
  • this invention is invention of the manufacturing method of the said waveguide type beam parameter product control optical circuit, and is manufactured with the following method.
  • a waveguide core made of an inorganic optical material is heat-treated and deformed to form a non-rectangular cross section perpendicular to the light wave propagation direction of the waveguide.
  • a core material made of a polymer material is spin-coated to form a non-rectangular cross section perpendicular to the light wave propagation direction of the waveguide.
  • the present invention is an optical integrated circuit in which a plurality of optical elements are optically coupled by the waveguide type beam parameter product control optical circuit.
  • the beam parameter product By forming a non-rectangular section perpendicular to the light wave propagation direction in the waveguide, the beam parameter product can be converted between orthogonal coordinate components. This makes it possible to control the beam width while maintaining the beam quality, which is very favorable for designing an optical system.
  • the waveguide-type beam parameter product control optical circuit of the present invention is necessary to connect optical elements having different aperture shapes or cross-sectional shapes in the propagation direction without loss.
  • FIG. 1 shows an example of a waveguide type beam parameter product control optical circuit according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the principle that the beam quality is isotropic according to the present invention.
  • Fig. 3 shows an example of beam parameter product control.
  • 4A, 4B, and 4C show examples of the waveguide-type beam parameter product control optical circuit of the present invention suitable for a planar optical circuit.
  • FIG. 5A, FIG. 5B and FIG. 5C show examples of the waveguide beam parameter product control optical circuit of the present invention suitable for a planar optical circuit.
  • Figure 6 shows the waveguide beam parameters of the present invention suitable for planar optical circuits.
  • 2 shows an example of a product control optical circuit.
  • FIGS 7A, 7B, and 7C show examples of fiber-type (three-dimensional) guided beam parameter product control optical circuits.
  • Figures 8A and 8B show examples of fiber-type (three-dimensional) guided beam parameter product control optical circuits.
  • FIG. 9 shows an example in which the waveguide type beam parameter product control optical circuit of the present invention is applied to an optical waveguide type condensing system.
  • Fig. 1 OA shows a down-tapered waveguide beam parameter product control optical circuit with a right-side wall and a rectangular cross-section used for isotropic simulation.
  • Fig. 10 B shows the present invention.
  • a down-tapered waveguide beam parameter product control optical circuit with a rounded sidewall is shown.
  • Figure 11 shows the characteristics of the incident beam used in the isotropic simulation.
  • Figure 12 shows the beam characteristics and the output efficiency (light emitted from the rectangular side wall taper, horizontal BPP on the left and vertical BPP on the right) from the rectangular side wall taper.
  • Figure 13 shows the beam characteristics and output efficiency from the round side wall taper (the left side is the BPP in the horizontal direction and the right is the BPP in the right direction from the rectangular side wall taper).
  • FIG. 1 shows an example of a waveguide type beam parameter product control optical circuit of the present invention.
  • it consists of a straight portion, a down taper portion, and a straight portion.
  • incident light with an aperture shape of 1:16 can be converted into an aperture shape with a 4: 4 ratio (aperture shape conversion), and incident light with a beam parameter product of 1:16 It is possible to convert 4: 4 with high efficiency (BPP conversion).
  • Figure 2 illustrates the principle of beam quality isotropic by forming a non-rectangular section perpendicular to the light wave propagation direction in the waveguide. If the incident light beam AX is reflected on the rounded side wall, the reflected light beam has the X component BX and the y component By. As schematically shown in Fig. 3, as the light propagates through the conversion element, the incident light with more X component gradually decreases in X component, and BPPX and BPP y gradually become isotropic.
  • BPPX and BPP y are isotropic means that the laser beam is focused on the object. It is possible to squeeze and irradiate and is preferable in handling. However, it is also possible to decentralize one or both without making the design and making BPP x and BPP y isotropic.
  • Figures 4A to 6 show examples of waveguide-type beam parameter product control optical circuits suitable for planar optical circuits.
  • Fig. 4A shows a trapezoidal cross section perpendicular to the propagation direction
  • Fig. 4B shows a circular shape of the side wall
  • Fig. 4C shows a circular shape of the upper side wall.
  • Figures 5A, 5B, and 5C show a down taper shape in which the cross-sectional area decreases in the propagation direction of the light wave.
  • Fig. 6 shows the case where the middle part of the element has a down taper shape.
  • Fig. 7A, Fig. 7B, Fig. 7C, Fig. 8A and Fig. 8B illustrate fiber type (three-dimensional) guided beam parameter product control optical circuits.
  • the emission part is circular
  • the incident part is circular, so that the joining with the optical fiber can be made efficient.
  • the component ratio of B P P x and B P P y can be reversed at the entrance and exit.
  • Figures 8A and 8B show an optical fiber that is deformed at the end or part of an optical fiber having a circular cross section.
  • FIG. 9 shows an example in which the waveguide type beam parameter product control optical circuit of the present invention is applied to an optical waveguide type condensing system.
  • BPP x is 1 mm.mrad and BPP y is 16 mm.
  • BPP y is BPP converted to 4 mm.mrad, and the condensing is BPP y force S 4 8 mm.mrad when BPP x is 4 mm.mrad.
  • the waveguide-type beam parameter product control optical circuit is not coupled, the B P P X force S l mm. M r a d becomes the B P P y force S i 9 2 mm. M r a d.
  • the guided beam parameter product control optical circuit of the present invention the beam quality has been improved more than four times.
  • FIG. 1 OA The results of isotropic simulation are shown in Fig. 1 OA to Fig. 13.
  • the side wall as shown in Fig. 1 OA is perpendicular to the characteristics of the incident beam as shown in Fig. 1 (left BPP in the horizontal direction and right BPP in the vertical direction).
  • Figure 12 shows the characteristics and efficiency of the emitted beam for a down taper with a rectangular cross-section and a down taper with a rounded side wall as shown in Fig. 10B.
  • the left light is a horizontal BPP and the right is a vertical BPP) and Figure 13 (the light emitted from the round side wall taper is a horizontal BPP and the right is a vertical BPP). Show.
  • Figs. 1 OA The side wall as shown in Fig. 1 OA is perpendicular to the characteristics of the incident beam as shown in Fig. 1 (left BPP in the horizontal direction and right BPP in the vertical direction).
  • Figure 12 shows the characteristics and efficiency of the emitted beam for
  • the horizontal axis represents the case where W 1 is changed to 60, 40, 20 ⁇ m. From the results in Fig. 12, the beam parameter product in the vertical direction does not change at all for the down taper with a rectangular cross section. Furthermore, as the emission width becomes narrower, the radiation loss increases and the emission efficiency becomes lower. In the horizontal direction, a large beam parameter component is emitted, and the beam parameter is apparently small.
  • the down-taper with a round cross-section has a smaller beam parameter product in the horizontal direction and a larger beam parameter product in the vertical direction. Also, the narrower the output width, the closer the beam parameter product in the vertical and horizontal directions. On the other hand, it can be confirmed that the output efficiency does not decrease so much even if the output width of the taper is narrowed.
  • Beam parameter product (B P P) control is realized with a waveguide type element, enabling integration in a planar optical circuit, contributing to the development of planar optical circuits instead of conventional step mirrors.

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Abstract

　導波路の光波の伝播方向に対する垂直断面が非矩形状に形成した導波型ビームパラメータ積制御光回路により、変換損失が少なく、光集積回路に適した、新規なメカニズムのビームパラメータ積制御光回路を提供する。

Description

導波型ビームパラメータ積制御光回路及び光集積回路 技術分野
本発明は、 レーザ光の損失を伴う ことなく ビームパラメータ積の変換 を行うことができ、 光学素子間の高効率な接合を実現する導波型ビーム 明
パラメータ積制御光回路、 及び、 該導波型ビームパラメータ積制御光回 路を用いた光集積回路に関する。
書
背景技術
光通信技術では、 半導体レーザ光源、 レンズ、 光分岐結合器、 光合分 波器、 光スィ ッチ、 光減衰器、 光変調器、 及び光フィルタなどの光学素 子が利用される。 光学素子は、 光入力ポートから入射された入射光の状 態に対して何らかの制御を行い、 その制御された光を光出力ポートから 射出させる素子である。 この制御される光の状態と しては、 位相、 光強 度、 波長、 偏波がある。
システムの安定化およびコス トダウンなどを図るため、 各種の光学素 子を一体化する研究 . 開発が進められ、 この一体化技術と して、 導波路 型光回路 （P L C、 pl anar l i ghtwave c ircui t) などの光集積回路があ る。
ところで、 光学特性の異なる光学棄子と光学素子を高効率に接続する 4こま、 ヒ、、一ムノ ラメータ積（B P P ： Beam Paramet er Product)を操作し、 接続する必要がある。 ビームパラメータ積とは、 光ビーム幅と光ビーム の発散角の積で表され、 ビームの品質を表す物理量である。 直交座標系 においては、 直交する B P P x と B P P y値を損失なく制御することに より、 光学素子間の高効率接続を実現する。
そこで、 ビームパラメータ積（B P P )制御（変換）素子が用いられる。 ビームパラメータ積制御素子とは、 レンズのように単純に物体と像の大 きさを変換するような素子でなく、 X— Y直交座標系における X軸方向 の B P P Xと Y軸方向の B P P yの間で相互に変換（制御）するような機 能を有する素子である。 開口形状（あるいは、 伝搬方向の断面形状）の異 なる光学素子間を、 損失なく接続するには、 ビームパラメータ積を制御 (変換）する光回路 （素子） が必須である。
第 3図に、 ビームパラメータ積の制御例を示す。 第 1図の制御例の場 合、 ビームパラメータ制御光回路への入射光は X軸方向の B P P Xが大 きく Y軸方向の B P P yが小さかったものが、 ビームパラメータ制御素 子中で X軸方向の B P P Xは小さくなり Y軸方向の B P P yが大きくな ることによって、 両者のビームパラメータ積が近づく結果、 導波路を伝 播するレーザ光のビームパラメ一タをレーザ光の損失を伴うことなく、 より等方形に変換することができる。
I E E E J . o f Q E V. 2 8 , p p . 1 0 8 8— 1 1 0 0 ( 1 9 9 2 ) には， 光波が空間伝搬する微小光学系において、 直交する B P P Xと B P P yの特性を制御する装置と して 『ステップミラー』 という + 機構が、 F r a u n h o f e r— I L Tによ り提案されている。 発明の開示
ステップミラーは、 バルタ光学系 （マイクロォプテイ クス） で構成さ れた B P P制御技術であり、 切削 ·研磨した銅部品、 あるいは、 光学ガ ラスの表面に誘電体多層膜を蒸着した微小部品で、階段状の鏡を構成し、 その階段状鏡を組み合わせることで、 B P Pの制御 （ X軸方向と y軸方 向の B P Pを変換） する構成をとつているので、 導波路構造を伝播する 光波の B P Pを制御するためには、 一度、 導波路構造の外部に光波を取 り出す必要があり、 光学系を複雑にしたり、 不要な変換損失や結合損失 を増加させるという問題がある。 又、 ステップミラーは、 主に、 半導体 レーザバー （アレイ状レーザ光源） の B P Pを変換する目的で、 提案さ れており、 微小光学部品であるので、 平面光回路 （光導波路） との整合 性は悪く、 集積化することは困難であった。 そこで、 本発明は、 ステップミラーに代わって、 変換損失が少なく、 光集積回路に適した、 新規なメカニズムのビームパラメータ積制御光回 路 （素子） を提供することを目的とする。
本発明者らは、 ビームパラメータ積を特定の構造を有する光導波路で 制御することによって、 上記課題が解決されることを見出し、 本発明に 到達した。
即ち、 第 1に、 本発明は、 導波型ビームパラメータ積制御光回路の発 明であり、 導波路の光波の伝播方向に対する垂直断面が非矩形状に形成 されていることを特徴とする。 ここで、 垂直断面が非矩形状とは、 垂直 断面が矩形でないすべての形状を含む。例えば、側壁が円形化した形状、 楕円化した形状、 部分的に曲線化した形状等の導波路の側壁が曲線状に 形成され場合や、 側壁が直線ではあるが垂直ではなく傾いた台形状や逆 台形状の場合が好ましく例示される。 垂直断面が矩形状の場合では、 ビ ームパラメータ積の変換'はほとんど期待できない。
本発明の導波型ビームパラメータ積制御光回路では、 導波路が光波の 伝播方向に向け断面積が縮小 (ダウンテーパ) 又は拡大 （アップテーパ） していくテーパ形状であることが好ましい。 特に、 テーパ形状が伝播方 向に向け断面積が縮小していくダウンテーパとすることで、 入射面と出 射面が同型である場合より も、 短い距離でビームパラメータ積の変換量 を大きくできる。
導波路の材料と しては特に制限されず、 従来より知られたものが用い られる。 具体的には、 屈折率を制御するためのイオンを添加した石英を 用いるのが最も好ましいが、 B K 7等の無機光学材料や、 P MM Aゃポ リイ ミ ド等、 光学特性の良い有機高分子材料で構成しても良い。 石英に 添加されるイオンと しては、 タンタル、 ニオブ、 ジルコニウム、 チタン、 アルミニウム、 ゲルマニウム、 リン、 ホウ素、 フッ素等が好ましく例示 される。
本発明の導波型ビームパラメータ積制御光回路は、 導波路が平面基板 の上に形成されていることが好ましい。 これにより、 他の光学素子と一 体化 ·集積化して製作できる。
第 2に、 本発明は、 上記導波型ビームパラメータ積制御光回路の製造 方法の発明であり、 以下の方法により製造される。
( 1 ) 無機光学材料で形成された導波路のコアを熱処理して変形させる ことにより、 該導波路の光波の伝播方向に対する垂直断面を非矩形状に 形成する。
( 2 ) 導波路を光学材料をエッチングすることによって形成する際に、 化学的エッチング量が物理的ェツチング量より も大きくなるようにして、 該導波路の光波の伝播方向に対する垂直断面を非矩形状に形成する。
( 3 ) 導波路を光学材料をエッチングすることによって形成した後に、 ポリマー材料からなるコァ材をスピンコートすることによって、 該導波 路の光波の伝播方向に対する垂直断面を非矩形状に形成する。
第 3に、 本発明は、 上記導波型ビームパラメータ積制御光回路によつ て複数の光学素子が光学的に結合された光集積回路である。
導波路の光波の伝播方向に対する垂直断面を非矩形状に形成すること によ り、直交する座標成分間でビームパラメータ積を変換することが可 能である。これによ り、ビーム品質を維持したままビーム幅を制御でき、 光学系を設計する上で、 非常に好ましい。 本発明の導波型ビームパラメ ータ積制御光回路は、 開口形状又は伝播方向の断面形状の異なる光学素 子間を損失なく接続する上で必要である。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の導波型ビームパラメータ積制御光回路の一例を示 す。 第 2図は、 本発明により ビーム品質が等方化する原理を説明する図 を示す。 第 3図は、 ビームパラメータ積の制御例を示す。 第 4 A図、 第 4 B図及び第 4 C図は、 平面光回路に適した本発明の導波型ビームパラ メータ積制御光回路の例を示す。 第 5 A図、 第 5 B図及び第 5 C図は、 平面光回路に適した本発明の導波型ビームパラメータ積制御光回路の例 を示す。 第 6図は、 平面光回路に適した本発明の導波型ビームパラメ一 タ積制御光回路の例を示す。 第 7 A図、 第 7 B図及び第 7 C図は、 ファ ィバ型 （立体型） の導波型ビームパラメータ積制御光回路の例を示す。 第 8 A図及び第 8 B図は、 ファイバ型 （立体型） の導波型ビームパラメ ータ積制御光回路の例を示す。 第 9図は、 本発明の導波型ビームパラメ ータ積制御光回路を光導波型集光系へ応用した例を示す。第 1 O A図は、 等方化シミユレーションに用いた側壁が直角で断面形状が矩形であるダ ゥンテーパの導波型ビームパラメータ積制御光回路を示し、 第 1 0 B図 は、 本発明の側壁が丸型であるダウンテーパの導波型ビームパラメータ 積制御光回路を示す。 図 1 1は、 等方化シミ ュレーショ ンに用いた入射 ビームの特性を示す。 第 1 2図は、 矩形側壁テーパからの出射光のビー ムの特性と出射効率 （矩形側壁テーパからの出射光で左が水平方向の B P Pで右が垂直方向の B P P ) を示す。 第 1 3図は丸型側壁テーパから の出射光のビームの特性と出射効率 （矩形側壁テーパからの出射光で左 が水平方向の B P Pで右が垂直方向の B P P ) を示す。 発明を実施するための最良の形態
第 1図に、 本発明の導波型ビームパラメータ積制御光回路の一例を挙 げる。この例では、直線部分とダウンテーパ部分と直線部分とからなる。 これにより、 例えば、 開口形状が 1 ： 1 6の入射光を、 高効率で開口形 状 4 ： 4に変換すること （開口形状変換） や、 ビームパラメータ積が 1 ： 1 6の入射光を、 高効率で 4 ： 4に変換すること （B P P変換） が可能 である。
第 2図に、 導波路の光波の伝播方向に対する垂直断面を非矩形状に形 成することでビーム品質が等方化する原理をィメージ化して説明する。 第 1図と同様の形状を有し、 丸みを帯びた側壁に入射光線 A Xが反射す ると、 反射光線は X成分 B X と y成分 B yを有する。 第 3図に模式化す るよ うに、 変換素子中を伝播するにつれ、 X成分が多かった入射光は次 第に X成分が減少し、 次第に B P P X と B P P yは等方化する。 B P P X と B P P yが等方化するということは、 レーザビームが対象物に集光 化して絞って照射できることになり、 取り扱い上好ましい。 ただし、 設 計上、 B P P x と B P P yを等方化しないでどちらか一方又は双方を分 散化することも可能である。
第 4 A図〜第 6図に、 平面光回路に適した導波型ビームパラメータ積 制御光回路を例示する。 第 4 A図は、 伝播方向に対する垂直断面が台形 状であり、 第 4 B図は、 側壁が円形化した形状であり、 第 4 C図は、 上 部側壁が円形化した形状である。 第 5 A図、 第 5 B図、 第 5 C図は、 光 波の伝播方向に向け断面積が縮小していくダウンテーパ形状である。 第 6図は、 素子の中間部がダウンテーパ形状である場合である。
第 7 A図、 第 7 B図、 第 7 C図、 第 8 A図及び第 8 B図に、 ファイバ 型 （立体型） の導波型ビームパラメータ積制御光回路を例示する。 第 7 A図は、 出射部が円形であり、 第 7 B図は、 入射部が円形であって、 光 ファイバとの接合を効率化することができる。 第 7 C図は、 入射部と出 射部で B P P x と B P P yの成分比を逆転させることができる。 第 8 A 図及び第 8 B図は、 光ファイバを用い、 断面が円形の光ファイバの端部 又は一部を変形させたものである。
第 9図は、 本発明の導波型ビームパラメータ積制御光回路を光導波型 集光系へ応用した例を示す。 1 2個のレーザ発光器にそれぞれ導波型ビ ームパラメータ積制御素子を結合した結果、 B P P xが l mm. m r a dで B P P yが 1 6 mm. m r a dの発振光が B P P xが 4 m m . m r a dで B P P yが 4 mm. m r a dに B P P変換され、 集光は B P P x が 4 mm. m r a dで B P P y力 S 4 8 mm. m r a d となる。 もし、 導 波型ビームパラメータ積制御光回路を結合しなかった場合には、 B P P X力 S l mm. m r a dで B P P y力 S i 9 2 mm. m r a d となる。 本発 明の導波型ビームパラメータ積制御光回路を用いることにより、 ビーム 品質が 4倍以上に向上したことになる。
等方化のシミュ レーション結果を第 1 O A図〜第 1 3図に示す。 第 1 1図に示されるような入射ビームの特性 （左が水平方向の B P Pで右が 垂直方向の B P P) に対して、 第 1 O A図に示されるような側壁が直角 で断面形状が矩形であるダウンテーパと、 第 1 0 B図に示されるような 側壁が丸型であるダウンテーパにおける、 出射後のビームの特性と出射 効率を第 1 2図 （矩形側壁テ一パからの出射光で左が水平方向の B P P で右が垂直方向の B P P) 及び第 1 3図 （丸型側壁テーパからの出射光 で左が水平方向の B P Pで右が垂直方向の B P P ) に示す。 第 1 2図及 び第 1 3図で、横軸は W 1を 6 0、 4 0、 2 0 μ mに変えた場合である。 第 1 2図の結果より、 断面形状が矩形であるダウンテーパでは、 垂直 方向のビームパラメータ積は全く変化していない。 さらに、 出射幅が狭 くなるにつれて、 放射損失が増加して、 出射効率が低くなつている。 水 平方向で、 ビームパラメータの大きな成分が放射されることにより、 見 かけ上、 ビームパラメータが小さくなっている。
第 1 3図の結果より、 断面形状が丸型であるダウンテーパでは、 水平 方向のビームパラメータ積が小さくなり、 垂直方向のビームパラメータ 積が大きくなる。 また、 出射幅が狭いものほど、 垂直方向と水平方向の ビームパラメータ積が近くなる。 一方、 出射効率はテーパの出射幅を狭 く しても、 それほど低下しない様子が確認できる。 産業上の利用可能性
導波型素子でビームパラメータ積 （B P P) 制御を実現するので、 平 面光回路中への集積化が可能となり、従来のステップミラーに代わって、 平面光回路の発展に貢献する。

Claims

請 求 の 範 囲
導波路の光波の伝播方向に対する垂直断面が非矩形状に形成された導 波型ビームパラメータ積制御光回路。
2 .
前記導波路の側壁が曲線状に形成されたことを特徴とする請求の範囲 第 1項に記載の導波型ビームパラメータ積制御光回路。
3 .
前記導波路の断面が台形状に形成されたことを特徴とする請求の範囲 第 1項に記載の導波型ビームパラメータ積制御光回路。
4 .
前記導波路が光波の伝播方向に向け断面積が縮小又は拡大していくテ ーパ形状であることを特徴とする請求の範囲第 1項乃至第 3項のいずれ かに記載の導波型ビームパラメータ積制御光回路。
5 .
前記テーパ形状が光波の伝播方向に向け断面積が縮小していく ダウン テーパであることを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の導波型ビーム パラメータ積制御光回路。
6 .
前記導波路が平面基板の上に形成されていることを特徴とする請求の 範囲第 1項乃至第 5項いずれかに記載の導波型ビームパラメータ積制御 光回路。
7 .
無機光学材料で形成された導波路のコアを熱処理することにより、 該 導波路の光波の伝播方向に対する垂直断面を非矩形状に形成することを 特徴とする導波型ビームパラメータ積制御光回路の製造方法。
8 .
導波路を光学材料をエッチングすることによって形成する際に、 化学 的エッチング量が物理的エッチング量より も大きくなるよ うにして、 該 導波路の光波の伝播方向に対する垂直断面を非矩形状に形成することを 特徴とする導波型ビームパラメータ積制御光回路の製造方法。
9 .
導波路を光学材料をエッチングすることによって形成した後に、 コア 材をスピンコートすることによって、 該導波路の光波の伝播方向に対す る垂直断面を非矩形状に形成することを特徴とする導波型ビームパラメ ータ積制御光回路の製造方法。
1 0 .
請求の範囲第 1項乃至第 6項のいずれかに記載の導波型ビームパラメ ータ積制御光回路によって複数の光学素子が光学的に結合された光集積 回路。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107771299A (zh) * 2015-06-23 2018-03-06 特拉迪欧德公司 用于改变激光输送系统中的光束参数乘积的光学元件布置
US10018850B2 (en) 2013-12-23 2018-07-10 3M Innovative Properties Company Integrated optical component and method of making

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103869477B (zh) * 2014-01-26 2016-09-07 浙江工业大学 基于流体光波导的可调谐光波分束器
JP6384871B2 (ja) * 2015-06-09 2018-09-05 日本電信電話株式会社 モード合分波器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07318740A (ja) * 1994-05-23 1995-12-08 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 反射部を有する光導波路の製造方法
JP2000180648A (ja) * 1998-12-21 2000-06-30 Sharp Corp 光導波路素子の加工方法
JP2002156539A (ja) * 2001-09-28 2002-05-31 Nec Corp 光導波路
JP2002267861A (ja) * 2001-03-13 2002-09-18 Toshiba Corp 光導波路、光モジュール、光ファイバレーザ装置
JP2003021739A (ja) * 2001-07-10 2003-01-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光導波路部品およびその製造方法
JP2003163394A (ja) * 2001-10-26 2003-06-06 Jenoptik Laser Optik Systeme Gmbh 異方性レーザー結晶をポンピングするための装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07318740A (ja) * 1994-05-23 1995-12-08 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 反射部を有する光導波路の製造方法
JP2000180648A (ja) * 1998-12-21 2000-06-30 Sharp Corp 光導波路素子の加工方法
JP2002267861A (ja) * 2001-03-13 2002-09-18 Toshiba Corp 光導波路、光モジュール、光ファイバレーザ装置
JP2003021739A (ja) * 2001-07-10 2003-01-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光導波路部品およびその製造方法
JP2002156539A (ja) * 2001-09-28 2002-05-31 Nec Corp 光導波路
JP2003163394A (ja) * 2001-10-26 2003-06-06 Jenoptik Laser Optik Systeme Gmbh 異方性レーザー結晶をポンピングするための装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10018850B2 (en) 2013-12-23 2018-07-10 3M Innovative Properties Company Integrated optical component and method of making
US10379369B2 (en) 2013-12-23 2019-08-13 3M Innovative Properties Company Integrated optical component and method of making
US10488673B2 (en) 2013-12-23 2019-11-26 3M Innovative Properties Company Integrated optical component and method of making
CN107771299A (zh) * 2015-06-23 2018-03-06 特拉迪欧德公司 用于改变激光输送系统中的光束参数乘积的光学元件布置
CN107771299B (zh) * 2015-06-23 2021-11-19 特拉迪欧德公司 用于改变激光输送系统中的光束参数乘积的光学元件布置

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