JP2003504659A - 光学的結合 - Google Patents

光学的結合

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アーデル・アーセー
ベングト・サールグレン
ラウール・ステューベ
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プロクシミオン・フィーベル・オプティックス・アクチエボラーグ
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Abstract

(57)【要約】 光導波路へ／から光を結合する方法及び装置において、光の特定の波長成分を結合することが意図された導波路の部分に、特定の波長に対する局所的な共振が形成される。導波路への／からの光結合は、局所的な共振をする部分で生じる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導波路へ／から光を結合するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光導波路における光導波、特に、光ファイバにおける光導波は、エネルギー及
び情報を光の形態で運ぶためのよく知られた技術である。例えば、光ファイバの
場合のように、一次元光導波路は、円筒対称の媒質での光導波に基づく。光導波
は、屈折率が低い媒質、いわゆる、クラッド（cladding）で囲まれたコアで行わ
れ、簡易モデルによる光導波は、コアとクラッドとの間の全反射が繰り返される
ことによって得られる。しかしながら、光は、光の伝搬に関連して満たす必要が
ある所定の位相条件によって定義される、ある決められた方向（いわゆる、モー
ド）でのみ伝搬できる。標準モデルによると、これらのモードは、存在する円筒
境界条件を適用したマックスウェル方程式の固有解からなる。
【０００３】 コアの断面寸法が充分小さければ、光は、単一の前述のモードでのみ伝搬でき
る。この特性を有する光導波路は、モノモード光導波路と呼ばれる。モノモード
導波路は、複数のモードを許す導波路（マルチモード導波路）に比べて、ある重
要な利点を有する。例えば、モノモード光ファイバ（多くの場合、シングルモー
ド光ファイバと呼ばれる）の情報伝送容量は、長いファイバを通して光が導かれ
る場合、マルチモードファイバよりはるかに大きくなる。シングルモードファイ
バなどのモノモード導波路の別の重要な利点は、曖昧さがないということである
。光の偏光状態は別として、光の特性が導波路全体に沿って明確になる。具体的
には、光の強度分布が、導波路全体に沿って明確になる。このことは、導波路ベ
ースのコンポーネントの動作を予想可能にするのに、非常に重要である。シング
ルモードファイバの特性については、例えば、L.B. Jeunhommeによる「Single-m
ode fiber optics: Principles and applications」(Marcel Dekker, New York
(1990)）において、詳細に説明されている。
【０００４】 一般に、光導波路の伝送容量を増加させるために、複数の異なるチャネルが利
用され、各チャネルは特定の光波長からなる。この技術は、通常、波長多重伝送
又はＷＤＭ（波長分割多重）と呼ばれる。ＷＤＭ技術の概要は、G.E. Keiserに
よる「A review of WDM technology and applications」(Opt. Fiber Technol,
5, pp. 3-39, (1999)）に述べられている。ＷＤＭに関連して、単一のチャネル
、すなわち、単一の光波長を導波路へ加えること、及び、導波路から取り去るこ
とができることが望ましい。
【０００５】 光の伝搬方向を波長選択的に変更するためのよく知られた技術は、光位相回折
格子（optical phase gratings）を利用する。光位相回折格子は、光学的に透明
な媒質における基本的に周期的に屈折率が変化する構造体である。本技術につい
ては、例えば、M.C. Hutleyによる「Diffraction gratings」（Academic Press,
London (1982)）で概説されている。光が光位相回折格子に入射すると、入射光
のわずかな部分が各回折格子素子（周期）によって反射される。複数の回折格子
素子が連続して配置されると（すなわち、位相回折格子に配置されると）、反射
光の総量は、これら別々の反射すべての合計になる。各回折格子素子によって反
射される入射光の部分は、位相回折格子の屈折率変調の深さ（振幅）、すなわち
、回折格子素子の屈折率の差に依存する。変調が大きければ大きいほど、各位相
素子によって反射される入射光の部分がより大きくなる。位相回折格子に入射す
る光の伝搬方向が回折格子と、すなわち、回折格子素子の法線と基本的に垂直で
あれば、回折格子は、ブラッグ・ドメインで動作しているといわれ、ブラッグ回
折格子と呼ばれる。垂直入射の結果、光は、基本的に入射方向に平行に（すなわ
ち、反対の伝搬方向に）反射される。このように、各回折格子素子によって反射
された光は、他のすべての回折格子素子によって反射された光と重なり合い、干
渉を生じさせる。モノモード導波路においては、所定の角度の円錘内のすべての
反射は、導波路によって許される唯一のモード（伝搬方向）に結合する。これら
の反射が同位相である波長の場合は、強めあう干渉（constructive interferenc
e）が起き、各回折格子素子は、低強度反射を与えるだけあるが、回折格子全体
から、この波長についてかなりの反射が得られる。回折格子全体からかなりの反
射が得られるこの波長は、ブラッグ波長λbraggと呼ばれ、(垂直入射に関して) λbragg＝２ｎΛ で与えられる。ここで、ｎは屈折率の平均値であり、Λは位相回折格子の周期で
ある。ブラッグ波長に対する反射率は、 Ｒbragg＝tanh2κＬ で与えられる。ここで、Ｌはブラッグ回折格子の光の伝搬方向の長さであり、κ
は、
【数１】 で定義される。ここで、Δｎは屈折率変調の振幅である。屈折率変調Δｎは通常
小さい（１０-5〜１０-3）ので、反射率の前式は、べき級数に展開でき、それに
よって、反射率は、Δｎの二乗にほぼ比例するということがわかる。
【０００６】 位相回折格子への光の入射角が垂直でない場合、すなわち、回折格子面が傾け
られている場合は、光は、入射方向に反射されない。それゆえ、各回折格子素子
によって反射された光は、他の回折格子素子によって反射された光と部分的にの
み重なり合い、これにより、干渉効果は、ブラッグ・ドメインにおけるものより
、目立たなくなる。
【０００７】 光導波路に位相回折格子を設ける方法は、例えば、Glennらの米国特許４,７２
５,１１０号からわかる。本方法によると、導波路は、干渉計を介して、紫外光
によって照射され、その結果、導波路が周期的に照射され、導波路での屈折率の
周期的変化が生じる。この屈折率変化は、照射後も導波路に残る。干渉する紫外
光線間の角度を制御することによって、所望のブラッグ波長が得られるように、
周期を選択できる。導波路の伝搬軸に対して基本的に直角にその面が向けられる
回折格子素子を設けるため、干渉する紫外光線の入射角は、通常、導波路の伝搬
軸に関して、対称に配置されるように選択され、これにより回折格子は、ブラッ
グ・ドメインで動作する。この技術は、導波路構造がケイ酸ゲルマニウム（germ
anium silicate）で構成される導波路、すなわち、導波路構造が、所定量のゲル
マニウムが加えられた石英から構成される導波路に最も効果的であることがわか
った。
【０００８】 Meltzらの米国特許５,０４２,８９７号には、傾けられた（傾斜した）回折格
子、すなわち、導波路の伝搬方向と９０度以外の角度でその面が交差する回折格
子素子（屈折率変動）を有する位相回折格子を用いて、導波路からの光を結合す
る装置が記載されている。これらの傾けられた回折格子は、前述したように干渉
計を導波路の伝搬軸に関して、ある角度に向けることによって提供される。導波
路から光が結合される角度は、導波路の伝搬軸に関する回折格子素子の傾斜角（
横位相整合条件）及び波長（縦位相整合条件）によって決められる。例えば、R.
Kashyapによる「Fiber Bragg Gratings」（Academic Press, London (1999)）
を参照されたい。傾けられた回折格子素子は、小さい、ほぼ完全に透明なミラー
として機能する。ミラー（回折格子素子）の直径は、基本的に、導波路構造の直
径と等しい。例えば、シングルモードファイバでは、導波路構造は、ファイバの
コア（これは、通常、約１０マイクロメートルの直径を有する）から構成される
。この直径は、光の波長に比べてさほど大きくないので、ミラー（回折格子素子
）は、反射光の回折を生じさせる。その結果、反射光は、回折格子素子の傾斜角
によって規定される角度のまわりに円錐状に広がる。横位相整合条件により、こ
の角度は、傾斜角の約２倍になる。回折格子素子は、部分的に重なり合う光を反
射するので、連続する回折格子素子のそれぞれからの光が、前の回折格子素子か
らの光と同位相であるときのみ、所定の波長が強めあう干渉を生じさせる。これ
は、ある決められた角度で生じ、それは、縦位相整合条件
【数２】 によって与えられる。ここで、Ｎeff及びｎcladは、それぞれ、導波路構造（コ
ア）及び基板（クラッド）の屈折率であり、基板は、前記式では、無限の広さを
有するものと仮定されており、φLは、クラッドでの出力結合角で、θgは、傾斜
角である。
【０００９】 傾けられた回折格子を有する前記装置を更に発展させたものが、Meltzらの米
国特許５,０６１,０３２号に記載されている。この装置においては、傾けられた
回折格子の周期は一定ではなく、むしろ、導波路の伝搬軸に沿って変化する。例
えば、回折格子の周期は、導波路に沿って、線形に（又は、他の数学的関数に従
って）増加又は減少しうる。このように、その周期が単調に変化する回折格子は
、「チャープ（chirped）」回折格子（チャープ＝周波数掃引）と呼ばれる。カ
スタマイズされたチャープ機能を利用することにより、所定の波長の出力結合を
生じさせ、導波路を横切って伸びる焦線を与えることが可能になる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
傾けられた回折格子を用いて導波路からの光を結合する前記方法では、基板（
クラッド）と周囲の物質（外被）との間での全反射の発生を防ぐため、出力結合
角が充分大きいことが必要とされる。光ファイバの典型例では、出力結合角φL
は、約４４°より大きくなければならず、これにより、傾斜角θgは、少なくと
も約２２°であることが必要とされる。回折格子の所定の変調（振幅）について
は、その効率は、傾斜角が増加するにつれて減少する。更なる欠点は、出力結合
が極度に偏光依存になるということである。これらの欠点を回避することを目指
した一つのアプローチが、Strasserらによる米国特許５,８３２,１５６号に記載
されている。本文献によると、ファイバのクラッドと同じ屈折率を有するプリズ
ムを利用することができ、プリズムは、接触液を用いて、ファイバと光学的に接
触するようにされる。この技術により、１５°未満の傾斜角が可能になり、それ
によって、前記欠点をある程度回避できる。プリズムは、プリズムの分散を用い
た、出力結合波長の空間的な分離にも使われる。しかしながら、この出力結合に
は、いくつかの欠点が残っている。第一に、チャープ機能は、ある波長に対して
のみ、その意図された目的に資するので、波長の分解能が制限される。第二に、
チャープ回折格子の長さが限られているため、小さな傾斜角に関して、かなりの
回折が生じる。第三に、結合効率は、異なる波長に対して異なることになる。
【００１１】 従って、前述の問題を本質的に回避する、光を光導波路へ／から結合する改善
された装置及び方法に対するニーズがある。 本発明の主要な目的は、光導波路へ／から光を結合する実現性を改善すること
にある。この目的は、添付の特許請求の範囲に述べられた種類の光結合をする装
置及び方法を使用することで達成される。 本発明の特定の目的は、光導波路へ／から波長選択的な光結合をする装置であ
って、先行技術によって可能になるものより、大幅に高いスペクトル分解能を有
するものを提供することにある。
【００１２】 本発明の別の目的は、例えば、光導波路を伝搬する複数の波長成分を有する信
号を、信号全体としては、さほどの影響を与えることなく分析できるように、結
合効率を維持しつつ、先行技術に関して、より弱くより精密な結合機構を可能に
する、光導波路へ／から光結合をする装置を提供することにある。 本発明の更なる目的は、製造が容易で機械的に丈夫な、光導波路へ／から光結
合をする装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光導波路での共振により、導波路に関して光を結合する実現性を改
善するという洞察に基づいている。特定の波長成分は、導波路の特定の部分で共
振するので、より効率的な共振波長成分の結合が得られるだけではなく、共振部
分での集中（局所的なパワー密度の増加）によって、他の波長成分から空間的に
分離もされる。このことを別のやり方で説明すると、ある波長成分の結合強度は
、この波長成分が導波路へ／から結合される際、この波長成分に共振する導波路
部分で、著しく増大する。導波路を伝搬する光の波長成分は、それぞれ光の特定
の波長成分に共振する複数の共振部分を導波路に設けることによって、空間的に
分離できる。共振は、特定の波長成分の、対応する共振部分での結合強度を増大
させる。したがって、波長選択性は、前記共振部分が空間的に分離されることに
よって、及び、各波長成分の結合効率が、対応する共振部分で増大することによ
って達成される。その結果、特定の波長成分の導波路への／からの結合を、前記
共振部分において非常に都合よく行うことができる。
【００１４】 ある観点によると、本発明は、複数の波長成分が伝搬している光導波路からの
特定の波長成分の出力結合を、結合されない波長成分に重大な影響を与えること
なく可能にする。導波路における波長特有の局所的共振は、関連する波長成分の
局所的なパワー密度の増加に帰着し、その結果、ほとんどの応用において、本来
のパワー密度を有する波長成分への影響は無視できるくらい弱い結合の利用が可
能になる。
【００１５】 別の観点によると、本発明は、異なる波長成分が空間的に離れた部分で導波路
へ／から結合される、光導波路への／からの光の結合を可能にする。これは、導
波路に沿って伸びる検出器マトリックスを用いて、出力結合された光における異
なる導波路成分を検出する可能性や、導波路に沿って伸びる光源（例えば、異な
る放射波長を有するレーザ）のマトリックスを用いた異なる波長成分の入力結合
など、多数の非常に際立った利点を有する。本発明は、また、各導波路成分の、
対応する共振部分での関連する接続導波路への非常になめらかな結合も可能にす
る。
【００１６】 したがって、本発明の主要な利点は、異なる導波路成分を、導波路に沿った異
なる場所で光ファイバなどの光導波路へ／から結合できるということである。 したがって、本発明による装置は、少なくとも一つの光導波路と、光導波路へ
又は光導波路から光を結合する手段とを備え、特定の導波路成分に局所的に共振
する部分を光導波路に設ける手段が設けられる。更に、前記波長成分を導波路構
造へ又は導波路構造から光結合する前記手段は、前記波長成分に対応する共振部
分で、光を結合するように適合される。
【００１７】 本発明の特に好ましい実施形態によると、導波路構造は、光ファイバ（好まし
くは、シングルモード光ファイバ）内のファイバコアであり、ファイバコアに配
置される位相回折格子によって、局所的な共振部分が設けられる。本質的な特徴
は、回折格子の変調深さ（modulation depth）、すなわち、屈折率振幅（index
amplitude）が、共振、及び、それによる局所的なパワー密度の増加を生じさせ
るのに充分に大きいということである。位相回折格子は、好ましくは、周期が単
調に増加又は減少するブラッグ回折格子、いわゆるチャープ・ブラッグ回折格子
である。したがって、ブラッグ波長は、回折格子の異なる部分において異なり、
その結果として、異なる波長成分は、回折格子の異なる部分でのブラッグ波長に
一致する。このことは、光が、この部分で回折格子によって少なくとも部分的に
反射され、行ったり来たりすることによって、局所的なブラッグ波長に一致する
波長が、共振、そして、パワー密度の増大を局所的に示すということを意味する
。それによって、ファイバコア内を伝搬する光が、光の一部を形成する所定の波
長成分への共振を示す複数の空間的に離れた部分が、チャープ回折格子の広がり
に沿って得られる。チャープ回折格子の屈折率変調が深ければ深いほど、各波長
成分は、対応する共振部分により集中する。 本発明の他の目的及び利点は、複数の本発明の好ましい実施形態についての下
記の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
では、本発明について、添付図面を参照しつつ、複数の好ましい実施形態によ
って、より詳細に説明する。 図面では、同様な又は対応する部分は、同じ参照符号によって示されている。 導入として、本発明の第一の好ましい実施形態にひそむ原理について、図１〜
３に示した先行技術を出発点として使い、図４及び５を参照して説明する。
【００１９】 この実施形態によると、光導波路、例えば、シングルモード光ファイバ１には
、チャープ・ブラッグ回折格子２が設けられる。回折格子２は、先行技術によっ
て製造される。回折格子は、単調に増加又は減少する周期を有するように形成さ
れる、すなわち、チャープされることにより、異なるブラッグ波長が、回折格子
に沿った異なった部分で得られる。より具体的には、ブラッグ波長は、回折格子
の周期に従って、回折格子に沿った縦方向の位置の関数として、単調に増大又は
減少する。説明のため、導波路を伝搬する光は、図面で参照符号１１、１２及び
１３によって示される３つの波長成分λ１、λ２及びλ３から構成されると任意
に仮定している。回折格子１がチャープされていることにより、異なる波長成分
１１、１２、１３は、回折格子に沿った異なる部分２１、２２、２３で、回折格
子のブラッグ波長に一致する。これらの部分で、各波長成分について強い反射が
得られ、その結果として、例えば、波長成分１１は、参照符号２１で示される領
域で、チャープ回折格子によって反射される。しかしながら、反射は、反対方向
から入射する光の場合にも同様に効率的であり、その結果として、反射された光
は、前記領域２１において、回折格子によって再び反射される。前記領域２１で
の局所的ブラッグ波長に一致する波長成分について、パワー密度を局所的に増加
させる共振効果が発生する。同様に、他の波長成分１２、１３についても、対応
する回折格子の共振部分２２、２３で共振が得られる。本発明によると、これら
の共振部分でパワー密度を増大させる目的は、各部分で、導波路に隣接して配置
された（又は、作用的に接続された）出力結合手段を使って、波長選択的に、導
波路から光を結合できるということである。本発明による光学的結合の主要な利
点は、共振しない（パワー密度が増加しない）波長は基本的に影響されないくら
い、結合係数を弱くできるということである。別の主要な利点は、各波長成分に
ついての共振部分が回折格子に沿った異なる場所に位置するので、異なる波長を
、回折格子に沿った異なる場所で出力結合できるということである。対応して、
光の入力結合を波長選択的に行うことができ、それによって、回折格子が局所的
に共振する波長だけが導波路に結合される。図５は、光を光導波路へ／から結合
する前記手段が、導波路構造の伝搬軸と９０度とは異なる角度でその面が交差す
る回折格子素子を有する位相回折格子（すなわち、傾けられた回折格子）３で構
成される本発明の第一の好ましい実施形態を示す。この傾けられた回折格子は、
チャープ回折格子が共振しない位置及び波長で出力結合が無視できるように形成
される。しかしながら、共振する（パワー密度が増大する）領域２１、２２、２
３では、効率的な結合が得られる。各波長成分は、各部分において循環するので
、光は、２方向３１ａｂ、３２ａｂ、３３ａｂに出力結合される。傾けられた回
折格子を使った出力結合は、偏光に依存するものであり、その結果として、この
場合、出力結合は、主に、光の２つの偏光方向のうちのひとつについて起こる。
２つの傾けられた回折格子を導波路構造に都合よく配置することができ、ひとつ
の回折格子は、導波路構造の伝搬軸のまわりを９０度回転され、出力結合される
光は、２つ一組で互いに反対に位置する４つのローブ（不図示）で得られる。し
たがって、ローブの向かい合う組のそれぞれは、同じ偏光の光を含む。
【００２０】 図６は、本発明の第二の好ましい実施形態を示す。この場合、結合手段は、回
折格子を横切って減少する屈折率変調を有するブラッグ回折格子４を備える。し
たがって、振幅（変調深さ）は、回折格子の一端４１で、反対の端４２より、（
半径方向に）低くなる。このことは、光は、回折格子で反射される際、入射方向
とは少し異なる伝搬方向を有するということを意味する。この応用分野では、こ
のタイプの回折格子は、横非対称位相回折格子（transversally asymmetrical p
hase grating）と呼ばれる。横変調深さ変動が充分に大きければ、横非対称位相
回折格子を用いて、導波路へ／から光を結合することが可能になる。好ましくは
、図面に示すように、チャープ・ブラッグ回折格子２、すなわち、局所的な共振
（局所的なパワー密度の増大）を与える手段と、横非対称位相回折格子４とは、
同じ回折格子である。前述の傾けられた回折格子もまた、横非対称位相回折格子
であることができ、光ファイバへ／から光結合を行うためには、傾きがあまり顕
著でないことが必要とされる。これにより、結合の偏光依存度が低くなり、この
ことは、いくつかの応用例において利点になる。
【００２１】 図７は、本発明の第三の好ましい実施形態を示す。先の実施形態と同様に、局
所的な波長特有の共振２１、２２、２３は、導波路１に配置されたチャープ位相
回折格子２によって引き起こされる。光導波路は、好ましくは、光ファイバであ
り、とくに好ましくは、シングルモード光ファイバである。この実施形態におい
ては、光ファイバへ／から光を結合する前記手段は、前記ファイバへ／から光を
エバネッセント結合する手段６１、６２、６３から構成される。導波路構造５（
コア）は、取り囲むクラッド６が、コアの選択された面で、ファイバコア６ａへ
／からエバネッセント結合できるくらい充分に薄くなるように、ファイバに配置
される。したがって、結合手段６１、６２、６３を、クラッド６ａと光学的に接
触させて配置することにより、前記クラッドの外側に及んでいるエバネッセント
場を捕らえることによって、ファイバからの光を出力結合させることができる。
対応して、前記結合手段からファイバコア内へ及んでいるエバネッセント場によ
って、光をファイバへ入力結合させることもできる。それぞれの共振部分に配置
される別々のエバネッセント結合手段６１、６２、６３を使用することにより、
ファイバコアへ／から光を波長分離結合でき、各結合手段６１、６２、６３は、
所定の波長成分だけを結合する。例えば、波長成分１１は、結合手段６１によっ
て、共振部分２１で導波路へ／から結合される等々である。
【００２２】 前記実施形態の好ましい変形では、前記エバネッセント結合手段６１、６２、
６３は、ファブリ−ペロ型のファイバ・エタロンを備える。これにより、光結合
は、エタロンとチャープ回折格子の関連する共振部分の両方で共振を示す波長に
ついてのみ得られる。このように、光導波路へ／から光を結合する際、本発明を
使うことによって、きわめて高い波長選択性を得ることができる。
【００２３】 本発明の第四の実施形態が図８に示されている。この実施形態によると、光フ
ァイバなどの光導波路１へ／から光を結合する際、副導波路構造５ａが媒介手段
として使われる。好ましくは、副導波路構造５ａは、主導波路５に配置される回
折格子２と同じタイプの回折格子２ａを備える。これらの回折格子が２つのチャ
ープ回折格子であれば、ある特定の位相条件に対して、副導波路構造５ａと主導
波路５との間の結合強度が大幅に増加する。光の出力又は入力結合のための適当
な手段６１、６２、６３は、適切に、前記副導波路構造へ隣接して配置される（
又は、作用的に接続される）。図面では、エバネッセント結合手段として示され
ているが、もちろん、任意の適当な手段を備えることができ、前記実施形態は、
その例である。前述したように副導波路構造５ａを用いて導波路１へ／から光を
結合する重要な利点は、結合されている波長成分を別にすれば、主導波路を伝搬
している光に結合が重大な影響を与えないということである。エバネッセント結
合は、意図しない波長成分の結合が基本的に無視できることを保証するよう、充
分に弱くすることができる。この実施形態の別の利点は、前記位相回折格子の深
い屈折率変調の要求が厳しくないということであり、このことは、いくつか場合
には、製造面から見て利点になる。更に、変調深さは異なるが、他の点では同じ
である前記回折格子（チャープ回折格子）を設けるのが有利なこともある。この
ように、光学的結合操作は、所定の応用に対して、さらにより精密にカスタマイ
ズすることができる。
【００２４】 光導波路へ光を入力結合する本発明による好ましい実施形態が、図９に示され
ている。この場合も、局所的な波長特有共振部分を生成する前記手段は、チャー
プ位相回折格子２によって表されている。同図において、光導波路へ／から光を
結合する前記手段は、傾けられた回折格子３によって表されている。同図は、光
の３つの異なる波長成分１１、１２、１３を放射する３つの別々の光源（例えば
、レーザ）７１、７２、７３を示している。放射された光は、各波長成分に対応
する共振部分２１、２２、２３で、導波路１へ結合される。あるタイプの集光光
学系８１、８２、８３が、適切に、この入力結合に使われる。導波路の各共振部
分２１、２２、２３が、レーザにおけるキャビティ・ミラーのひとつの機能を果
たすことが特に好ましい。その場合、前記光源７１、７２、７３は、光発生媒質
及びレーザキャビティのミラーのひとつを備え、フィードバック、よって、レー
ザ動作が、レーザのフィードバック・キャビティ・ミラーとして働く導波路での
共振を用いて提供される。この実施形態の主要な利点は、レーザの放射波長が、
導波路の対応部分が共振する波長に固定される（この波長でのみ充分なフィード
バックが生じるため）ということである。もちろん、別々の外部レーザを使うこ
ともでき、レーザの放射波長は、この波長に共振する部分で導波路に結合される
。
【００２５】 光の出力結合を実現する代わりの方法は、前記導波路を曲げ、それにより、導
波路構造からの光の制御された漏れが得られるものである。そして、導波路に沿
った所定の位置で導波路から結合される導波路成分は、曲げを変えることで、制
御できる。光ファイバを、例えば、円柱体に巻き付けることができ、前記制御は
、円柱体を膨張又は収縮させることで達成される。技術的な面からは、やや難し
いが、原理的には、光ファイバを曲げることによる光の入力結合も可能である。
【００２６】 上述した波長成分は、必須ではないが、それら自身が、いくつかの別個の波長
を備えることができるということに留意されたい。例えば、ひとつの入射光ファ
イバ内の信号が、３つの出射光ファイバへ分けられ、第一出射ファイバへ結合さ
れる信号が第一波長成分の部分を形成等する光学的結合を使うことが考えられる
。
【図面の簡単な説明】
【図１】 先行技術による傾斜位相回折格子を用いた光ファイバからの出力結合を示す。
【図２】 出力結合された光の焦線を得るため、先行技術によるチャープ傾斜位相回折格
子を用いた光ファイバからの出力結合を示す。
【図３】 先行技術による、傾斜角を小さくできるようにするためプリズムが使用された
チャープ傾斜位相回折格子を用いた光ファイバからの出力結合を示す。
【図４】 チャープ・ブラッグ回折格子を用いて、光導波路の異なる部分で、任意に選択
された３つの波長成分に対して、いかに共振部分が生成されるかを示す概略図で
ある。
【図５】 本発明の第一の好ましい実施形態による導波路からの光の波長選択的な出力結
合を示す概略図である。
【図６】 本発明の第二の好ましい実施形態による導波路からの光の波長選択的な出力結
合を示す概略図である。
【図７】 本発明の第三の好ましい実施形態による導波路からの光の波長選択的な出力結
合を示す概略図である。
【図８】 出力結合に関して副導波路が媒介手段として利用される好ましい実施形態によ
る導波路からの光の波長選択的な出力結合を示す概略図である。
【図９】 導波路の回折格子構造が光発生手段（例えば、レーザ）の一部を形成する本発
明による導波路への光の入力結合を示す概略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ラウール・ステューベ スウェーデン国エス−182 75ストックス ンド．コーンヴェーゲン21 Ｆターム(参考） 2H037 BA00 CA33 2H047 KA03 KB06 LA03 MA01 2H049 AA06 AA41 AA62 AA66

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光導波路（１）へ又は光導波路（１）から光を結合する方法
    であって、光の特定の波長成分（１１、１２、１３）を結合することが意図され
    た前記導波路の部分に、前記波長成分に対する局所的な共振（２１、２２、２３
    ）を確立するステップと、局所的な共振をする前記部分で、光導波路へ又は光導
    波路から前記波長成分を結合するステップとを包含する方法。
  2. 【請求項２】 異なる波長成分に対して局所的な共振をする複数の空間的に
    離れた部分が光導波路に確立される請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 光の一部を形成する複数の波長成分から選択される特定の波
    長成分に対する局所的な共振が、前記特定の波長成分を結合することが意図され
    た部分に確立される請求項１又は請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 導波路に沿った波長特有の部分に分配される、波長成分の連
    続体に対する局所的な共振が確立される請求項１〜３のいずれか一項に記載の方
    法。
  5. 【請求項５】 前記局所的な共振は、前記導波路にチャープ回折格子（２）
    を設けることによって確立される請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 光導波路への又は光導波路からの光の結合は、導波路構造の
    伝搬軸と９０度以外の角度でその面が交差する回折格子素子を有する位相回折格
    子（３）によって行われる請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 【請求項７】 光導波路への又は光導波路からの光の結合は、横非対称位相
    回折格子（４）によって行われる請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
  8. 【請求項８】 光導波路への又は光導波路からの光の結合は、光導波路の曲
    げを使って行われる請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
  9. 【請求項９】 光導波路への又は光導波路からの光の結合は、エバネッセン
    ト光結合によって行われる請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 光導波路への又は光導波路からの光の結合は、ファブリ−
    ペロ型のファイバ・エタロンを光導波路に隣接して配置することによって行われ
    、それによって、前記ファイバ・エタロンの共振条件を満たす波長成分のみの光
    導波路への又は光導波路からの光結合が可能になる請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記光導波路へ又は前記光導波路から光を結合する際、副
    導波路構造（５ａ）が、媒介手段として利用される請求項１〜１０のいずれか一
    項に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 副導波路構造と前記光導波路との間の結合は、エバネッセ
    ント結合である請求項１１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 予め決められた伝搬軸に沿って光を導くように適合された
    導波路構造を有する少なくとも一つの光導波路（１）と、光導波路へ又は光導波
    路から光を結合する手段とを備えた光結合装置であって、特定の波長成分に対す
    る共振に関連づけられている光導波路の部分に、前記光の特定の波長成分（１１
    、１２、１３）に対する局所的な共振（２１、２２、２３）をもたらす手段を備
    え、光導波路へ又は光導波路から光を結合する手段は、波長成分に関連づけられ
    た共振部分で、光導波路へ又は光導波路から前記波長成分を結合するように適合
    されていることを包含する光結合装置。
  14. 【請求項１４】 部分に局所的な共振をもたらす手段は、導波路構造に配置
    された位相回折格子（２）を備える請求項１３に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 位相回折格子は、チャープ回折格子であり、チャープ回折
    格子に沿った波長特有の部分で、波長成分の連続体に対して共振がもたらされる
    請求項１４に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 光導波路へ又は光導波路から光を結合する手段は、導波路
    構造の伝搬軸と９０度以外の角度でその面が交差する回折格子素子を有する位相
    回折格子（３）を備える請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 光導波路へ又は光導波路から光を結合する手段は、横非対
    称位相回折格子（４）を備える請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の装置。
  18. 【請求項１８】 光導波路へ又は光導波路から光を結合する手段は、光導波
    路への又は光導波路からの光のエバネッセント結合をする手段（６１、６２、６
    ３）を備える請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 光導波路へ又は光導波路から光を結合する手段は、光導波
    路の曲げを備える請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の装置。
  20. 【請求項２０】 光導波路へ又は光導波路から光を結合する手段は、光導波
    路に隣接して配置され、ファイバ・エタロンと光導波路との間にエバネッセント
    光結合を提供するファブリ−ペロ型のファイバ・エタロンを備え、それによって
    、ファイバ・エタロンの共振条件を満たす波長成分のみの光導波路への又は光導
    波路からの光結合を可能にする請求項１８に記載の装置。
  21. 【請求項２１】 光が結合される副導波路構造（５ａ）を更に備え、前記副
    導波路構造は、前記導波路へ又は前記導波路から光を結合する際、媒介手段を構
    成する請求項１３〜２０のいずれか一項に記載の装置。
  22. 【請求項２２】 副導波路構造（５ａ）と主光導波路（１）は共に、チャー
    プ回折格子（２、２ａ）を備える請求項２１に記載の装置。
  23. 【請求項２３】 光導波路は、光ファイバである請求項１３〜２２のいずれ
    か一項に記載の装置。
  24. 【請求項２４】 光ファイバは、シングルモードファイバである請求項２３
    に記載の装置。
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