JPH01503573A - 光学装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 光学装置 本発明は光学装置に関する。

例えばファイバレーザ内の帰還及び濾波素子に用いられる高反射率格子フィルタ の使用は、一般に重要な関心事である。現在、高反射率格子フィルタの類いは、 研磨された方向性結合器の表面上のフォトレジスト内に形成されたエツチング格 子を含み、且つ下側にある導波路と屈折率整合したオイルからなる上側の層を備 えている。これの−例は°Ｈｉｇｈ−Ｒｅｆ’１ｅｅｔｉｖｉｔｙ　Ｍｏｎｏｉ ｌｏｄｅ−Ｆｉｂｒｅ　Ｇｒａｔｉｎｇ　Ｆｉｌｔｅｒｓ　−Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、１３ｔｈ　Ｍａｒｃｈ　１９ＢＢ、Ｖｏｌ、２２．Ｎ ｏ、θ、ｐａｇｅｓ　８４１−３４３に述べられている。

これらのフィルタの生成は、避けがた（、かつ高価な複雑な組立て方法を含んで いる。

本発明による光学装置は、導波路の実効屈折率より高い屈折率を持つ材料からな り、導波路の下側における伝搬モードより高いオーダーであるが、伝搬モードの 位相速度に整合する少なくとも一つの伝搬モードを維持し、案内することができ る平面導波路を形成する第１層の下側に設けられた光導波路と、前記第１層の少 なくとも一つの表面上にまたはこれに近接して設けられた回折格子とを具備し、 選択された波長の光信号が前記導波路から前記第１層に結合され、前記回折格子 に突当り、前記導波路内に戻って結合されるような配置を有する。

本発明は、高屈折率被覆構造に格子を施すことによって、導波路の直接上の格子 のエツチングに対する選択的アプローチを提供する。選択される波長は予め決め ることができるが、ある場合には物質からなる第１層の屈折率が調整され得る。

これは、もし第１層の材質が電気光学（例えば液晶）であったならば可能であろ う。

多くの場合には、いくつかの光学モードは第１層の中に結合され、一つのみが反 射される。しかし、他の場合にはちょうど一つの光学モードが第１層内で結合さ れるであろう。

回折格子は好ましくは第１層の表面上に、またはこれに近接して設けられる。こ れは回折格子が装置の残りと独立して作られることを可能とする。しかしながら 、それは導波路に近接した表面に設けられ得るか、または２つの回折格子が各表 面上に一つ設けられる。

好ましくは、本装置は第１層に重なる第２層（または上層）を更に含み、第１層 に対面する第２層の表面は回折格子を有する。

典型的には、第２層は、実質的に平坦な面と、与えられた伝搬モードに対して第 １層の実効屈折率より低い屈折率を持つ案内を行なわない上層を形成する。

第１層と上層は好ましくは密に接触する。これは第１層と上層との間の屈折率整 合液の必要性を避ける。導波路及び第１層もまた好ましくは密に接触するが、僅 かな距離離して設けられる。効果的な結合のために、導波路と第１層との密接は 、第１層内に電界の横制限度を与える強い電界結合のために要求される。

導波路は通常、光ファイバ、好ましくは光重−モードファイバを含む。

本発明の他の態様によれば、前記導波路は、集積化された光学装置と連結される か、またはその光学装置の一部を形成する導波路を含む。

本発明による光学装置は種々の応用に広く使用され得るが、特にファイバレーザ 内の帰還または濾波素子として使用するのに適している。

回折格子は好ましくは反射回折格子を含むけれども、反射層無しの位相格子もま た用いられる。

回折格子における反射は、次式に示すブラッグ条件が満足される時に生じる。

λ−２ｎ　ｅＤ ここで、λは自由空間波長、ｎｅは第１層内の導波モードの実効屈折率、Ｄは回 折格子の周期である。

導波路と第１層との間の光学モードでの結合についての全論文は・　“Ｅｘｐｏ ｓｅｄ−Ｃｏｒｅ　Ｓｌｎｇｌｅ−河ｏｄｅ　Ｆｉｂｒｅ　Ｃｈａｎｎｅｌ−Ｄ ｒｏｐｐｉｎｇ　Ｆｉｌｔｅｒ　Ｌｌｓｉｎｇ　ａ　Ｈｉｇｈ−Ｉｎｄｅｘ　０ ｖｅｒｌａｙνａｖｅｇｕｉｄｅ−ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ　ｉｎ　０ｐｔｉｃｓ　 Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ａｐｒｉｌ　１９Ｂ？、ｖｏｌ　Ｌ２．Ｎｏ、４゜ｆｒｏｍ　 ｐａｇｅ　２８４に含まれている。

物質の屈折率（ｎ）は、ここでは例えばアツベの屈折計を用いて決定されるよう な物質のバルク屈折率と理解される。実効廟折率（ｎ　ｅ）は、関連する導波モ ードの位相速度（ｖ　ｐ）に対する真空中の光速（Ｃ）の比である。

第１層の屈折率は前記導波路の実効屈折率より少なくとも１％、好ましくは少な くとも１５％大きい。しかし、第１層の屈折率が導波路の実効屈折率より６０％ 高い場合でさえも効果的な結合が得られることが推定されていた。

本発明による光学装置の一例は、貼付図面を参照することによって示されるであ ろう。

第１図は装置の概略断面図、 第２Ａ及び第２Ｂ図はそれぞれ装置の伝送及び反射レスポンスを示す。

第１図に示される光学装置は、単一モードファイバガイド１１を含み、かつ薄膜 ２により形成された第１層の下にある研磨された光フアイバ半結合器〕により構 成される。溶融されたシリカ・スライド３の形態の基板が薄膜２の表面及びスペ ーサ５の上に搭載されている。露出ファイバ長は、おおよそ５２０μｍである。

また、ファイバ及び被覆の密接は、良好な結合を確保する。このタイプの光フア イバ半結合器は、例えばＢ、Ｎａｙｅｒ、　”Ｉｎｔ　０ｐｔｉｃｓ’　、Ｅｄ ｓ、Ｎｏｌｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｌｌｌｒｉｅｈ。

Ｓｐｒｉｎｇｅｒ　Ｓｅｒ　ｅｓ　ｔｎ　Ｏｐｔ、Ｓｃ、、Ｖｏｌ　４ｇ、Ｓｐ ｒｉｎｇｅｒ　ｖｅｒｌａｇ　１９８５゜で述べられている。このような研磨さ れた半結合器の構造それ自体は本発明に不可欠ではないため、ここでは詳細には 述べない。本目的のためには、ファイバ１１は標準ブリティッシュ・テレコム（ Ｂｒｆｆｉｔｊｓｈ　Ｔｅｌｅｃｏｍ）タイプＢ’の単一モードファイバであり 、半結合器内のファイバの曲率半径は２５ＣＩ１１であり、そしてファイバ１１ のクラツディングはファイバコア１２の１μｍ内まで研磨することによって取除 かれることに注目することが十分である。

半結合器の製作において使用されるそれらのような光フ７イバは、名目の波長が １．５μｍにおいて、おおよそ１．４５の実効屈折率を持つ。

薄膜被覆２は例えばＣｏｒｇｉｌｌｅ　Ｉｎｃ、ｏｆ　５５　Ｃｅｄａｒ　Ｇｒ ｏｖｅ、ＮｅｗＪｅｒｓｅｙ、ＵＳＡによって供給されるような特許の屈折率液 からなる薄い被覆である。薄膜被覆２を付けた基板３の表面は、−例として２４ ００ライン／　１１１１１の回折格子４が設けられている。

これは膜被覆２と約３關の相互作用長りをもって結合器１の上にプレス加工され る。薄膜被覆２の屈折率は、この例では１．６０に選定されている。

装置のレスポンスをテストした実験においては、１．２０８９ミクロンの波長に おいてチャンネルドロッピングが生じるように膜２の厚さく１）を調整するだけ で、白色光か光フアイバ１１内に注入され、１周して戻った反射信号Ｒは１．２ ０８９　ミクロンの波長において観測された。第２Ａ図は波長に対する送信信号 Ｔの強度変化を示し、第２Ｂ図は波長に対する反射信号Ｒの強度変化を示す。図 ２より、１゜２０８９ミクロンにおける反射信号強度にピークが見られている。

他の例（図示せず）においては、スペーサ５はより薄く、または省略されるのと 同等にできる。

ｌｍｅ％ｍＭＩ　＆１．ｐ　＠＠、”τ／ＧＢ　８Ｂ１００３３３国際調査報告 ＧＢ　８８００３３３

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．導波路の実効屈折率より高い屈折率を有し、下側に設けられる導波路におけ る伝搬モードより高いオーダーであるが、伝搬モードの位相速度に整合する少な くとも一つの伝搬モードを維持し、案内することができる平面導波路を形成する 物質の第１層の下側に設けられる光導波路と、前記第１層の少なくとも一つの表 面上にまたはこれに近接して設けられた回折格子とにより構成され、前記導波路 から前記第１層に結合される光信号が、前記回折格子に射突し、前記導波路に戻 り結合されるような配置である光学装置。
2. ２．前記回折格子は前記第１層の前記導波路から離れた表面上またはこれに近接 して設けられている請求の範囲１に従った光学装置。
3. ３．前記回折格子を備えた前記第１層にその表面を向けて前記第１層の上側に設 けられた第２層を更に含む請求項２に従った装置。
4. ４．前記第２層は、実質的に平坦な面と、与えられた伝搬モードに対して前記第 １層の実効屈折率より低い屈折率を持つ案内をしない上層を形成する請求項３に 従った装置。
5. ５．前記第１層と前記上層は密に接触する請求項４に従った装置。
6. ６．前記導波路及び前記第１層は密に接触する先行した請求項のいずれかに従っ た装置。
7. ７．前記第１層は薄膜を含む請求項１〜６にいずれかに従った装置。
8. ８．前記回折格子は反射回折格子を含む先行した請求項のいずれかに従った装置 。
9. ９．前記第１層の屈折率は前記導波路の実効屈折率より少なくとも１％大きい先 行した請求項のいずれかに従った装置。
10. １０．前記第１層の屈折率は前記導波路の実効屈折率より少なくとも１５％大き い請求項１〜８のいずれかに従った装置。
11. １１．前記第１層の屈折率は前記導波路の実効屈折率より少なくとも６０％高い 請求項１〜８のいずれかに従った装置。
12. １２．貼付図面を参照して実質的に上に述べられた光学装置。