JP4885744B2

JP4885744B2 - Optical waveguide structure, manufacturing method thereof, mode-locked optical fiber laser device, particle deposition method, and particle extraction method.

Info

Publication number: JP4885744B2
Application number: JP2007010536A
Authority: JP
Inventors: 真司山下; 謙柏木
Original assignee: Alnair Labs Corp
Current assignee: Alnair Labs Corp
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2027-01-19
Also published as: JP2008176135A

Description

本発明は、光導波路構造体およびその製造方法、モード同期光ファイバレーザ装置、微粒子堆積方法および微粒子抽出方法に関する。 The present invention relates to an optical waveguide structure and a manufacturing method thereof, a mode-locked optical fiber laser device, a particle deposition method, and a particle extraction method.

近年、光分野において、カーボンナノチューブは、応用が期待される新しい材料となっている。特許文献１には、カーボンナノチューブの可飽和吸収機能を利用した、光スイッチ、可飽和吸収ミラー、波形成型器、あるいは超解像光ディスクといった光学素子が報告されている。また、特許文献２には、カーボンナノチューブを可飽和吸収体として用いることにより、光通信における信号光の雑音を低減した雑音低減装置が報告されている。 In recent years, carbon nanotubes have become a new material expected to be applied in the optical field. Patent Document 1 reports an optical element such as an optical switch, a saturable absorption mirror, a waveform shaper, or a super-resolution optical disk that utilizes the saturable absorption function of carbon nanotubes. Patent Document 2 reports a noise reduction apparatus that reduces noise of signal light in optical communication by using carbon nanotubes as a saturable absorber.

カーボンナノチューブの可飽和吸収機能を好適に発現させるためには、光学素子や光学材料表面にカーボンナノチューブを堆積させた薄膜を作製することが必要である。この薄膜を作製する方法として、特許文献１には、スプレー法、電気泳動製膜法、ポリマー分散法等が例示されている。
スプレー法によれば、カーボンナノチューブを分散媒体に分散させて得られた分散液を光学材料にスプレー塗布することによってカーボンナノチューブの薄膜が作製される。
また、ポリマー分散法によれば、精製されたカーボンナノチューブをポリスチレン等のポリマーの有機溶媒溶液中に分散し、スピンコーター等の任意の塗布手段で被塗布表面に塗布される。 In order to suitably exhibit the saturable absorption function of the carbon nanotube, it is necessary to produce a thin film in which the carbon nanotube is deposited on the surface of the optical element or the optical material. As a method for producing this thin film, Patent Document 1 exemplifies a spray method, an electrophoretic film forming method, a polymer dispersion method and the like.
According to the spray method, a carbon nanotube thin film is produced by spray-coating a dispersion obtained by dispersing carbon nanotubes in a dispersion medium onto an optical material.
Further, according to the polymer dispersion method, the purified carbon nanotubes are dispersed in an organic solvent solution of a polymer such as polystyrene and applied to the surface to be coated by an arbitrary coating means such as a spin coater.

その他の方法として、特許文献１には、カーボンナノチューブ製造装置内に基板等の被塗布物を挿入し、直接被塗布物表面にカーボンナノチューブを捕集する方法も記載されている。この場合、製膜後に、空気中酸化法により不純物であるアモルファスカーボンを除去し、真空中高温加熱昇華法により金属触媒を除去することにより、純度の高いカーボンナノチューブに精製することが可能であり、利用可能なカーボンナノチューブの薄膜を得ている。 As another method, Patent Document 1 also describes a method in which an object to be coated such as a substrate is inserted into a carbon nanotube production apparatus and carbon nanotubes are directly collected on the surface of the object to be coated. In this case, after film formation, it is possible to purify the carbon nanotubes with high purity by removing the amorphous carbon which is an impurity by an in-air oxidation method and removing the metal catalyst by a high temperature heating sublimation method in vacuum, A carbon nanotube thin film is available.

以上、カーボンナノチューブの可飽和吸収機能に関する技術の一例を示したが、カーボンナノチューブの応用技術は、これに限定されるものではない。カーボンナノチューブは、その幾何学的、物理学的特徴を利用することにより、複合材料、電子材料、電子源、ナノテクノロジー、バイオテクノロジー、医薬、エネルギー及び化学といったさまざま分野に応用されている。
特開２００３−１２１８９２号公報特開２００３−２４８２５１号公報 As mentioned above, although an example of the technique regarding the saturable absorption function of a carbon nanotube was shown, the application technique of a carbon nanotube is not limited to this. Carbon nanotubes are applied to various fields such as composite materials, electronic materials, electron sources, nanotechnology, biotechnology, medicine, energy and chemistry by utilizing their geometric and physical characteristics.
JP 2003-121892 A JP 2003-248251 A

しかしながら、上記の従来技術は、以下の改善の余地を有していた。
まず、これらの手法では、位置選択的にカーボンナノチューブの薄膜を作製することが困難である。
例えば、光ファイバレーザ装置の場合、端面に露出させた、光路となる部分（コア部分）がカーボンナノチューブで覆われることにより、カーボンナノチューブの可飽和吸収機能を発揮させることができる。
しかしながら、上記の従来技術を用いて光ファイバ端面上にカーボンナノチューブの薄膜を作製する場合、コア部に選択的にカーボンナノチューブを配置することができず、クラッド部にもカーボンナノチューブが配置されてしまう。したがって、光路となる位置をカーボンナノチューブの薄膜で覆うためには、過剰なカーボンナノチューブが必要となり、カーボンナノチューブの利用効率を低下させてしまう。 However, the above prior art has room for the following improvements.
First, with these techniques, it is difficult to produce a carbon nanotube thin film in a position-selective manner.
For example, in the case of an optical fiber laser device, the saturable absorption function of the carbon nanotube can be exhibited by covering the portion (core portion) that becomes an optical path exposed on the end face with the carbon nanotube.
However, when a carbon nanotube thin film is formed on the end face of the optical fiber using the above-described conventional technique, the carbon nanotube cannot be selectively disposed in the core portion, and the carbon nanotube is also disposed in the cladding portion. . Therefore, in order to cover the position that becomes the optical path with the thin film of carbon nanotubes, an excessive amount of carbon nanotubes is required, and the utilization efficiency of the carbon nanotubes is reduced.

また、カーボンナノチューブには、カーボンナノチューブどうしの強い相互の凝集力（ファンデルワールス力）を有することから、カーボンナノチューブが束状および縄状になったり、被塗物表面でカーボンナノチューブが凝集し、大きな塊になる等、取り扱いが困難である。このようなカーボンナノチューブの性質は、カーボンナノチューブの利用効率をさらに低下させることとなる。 In addition, since carbon nanotubes have a strong mutual cohesion force (van der Waals force) between carbon nanotubes, the carbon nanotubes form bundles and ropes, or the carbon nanotubes aggregate on the surface of the coating, It is difficult to handle such as a large lump. Such properties of the carbon nanotube further reduce the utilization efficiency of the carbon nanotube.

以上、光ファイバ端面にカーボンナノチューブ薄膜を作製する技術を例に挙げて説明したが、これに限らず、光導波路構造体にカーボンナノチューブ薄膜を作製する場合や、カーボンナノチューブ、アモルファスカーボン粒子、カーボンナノホーン、フラーレン等のナノカーボン、金属微粒子等の微粒子を用いた場合にも共通の課題が挙げられる。 As described above, the technique for producing the carbon nanotube thin film on the end face of the optical fiber has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the carbon nanotube thin film is produced in the optical waveguide structure, or the carbon nanotube, amorphous carbon particle, carbon nanohorn. A common problem is also caused when nanocarbons such as fullerene and fine particles such as metal fine particles are used.

本発明は、取り扱いが困難であったカーボンナノチューブをはじめとする微粒子を容易に必要な場所に堆積・配置することを可能とする。 The present invention makes it possible to easily deposit and arrange fine particles including carbon nanotubes, which have been difficult to handle, at a necessary place.

本発明によれば、
光導波路であるコア部を備え、前記コア部および前記コア部周縁を含む端面を有する光導波路構造体を用意する工程と、
微粒子を分散させた媒体中に前記端面を浸積した状態で、前記コア部からレーザ光を出射し、前記コア部または前記コア部周縁に、前記微粒子を位置選択的に堆積させる工程と、
を含み、
前記微粒子を位置選択的に堆積させる前記工程において、前記端面における光の反射率を測定し、前記反射率の経時変化に基づいて、前記端面への前記微粒子の堆積を制御することを特徴とする光導波路構造体の製造方法が提供される。 According to the present invention,
A step of including a core portion, providing a waveguide structure having including end face beauty front SL core portion periphery Oyo said core portion is an optical waveguide,
While immersed the end face in a medium in which fine particles are dispersed, the laser beam emitted from the core portion, the core portion or in the core portion periphery, a step of regioselectively depositing the fine particles ,
Including
In the step of selectively depositing the fine particles, the reflectance of light on the end face is measured, and the deposition of the fine particles on the end face is controlled based on a change with time of the reflectance. A method for manufacturing an optical waveguide structure is provided.

本発明の製造方法によれば、光導波路の端面から出射されたレーザ光は、導波路の端面から出射して拡がっていく。このとき、導波路の端面には、光ピンセットの原理により、「捕捉する力」が働くことになる。一方、端面は、微粒子を分散させた媒体に浸積されている。したがって、媒体中に浮遊する微粒子は、光ピンセットの「捕捉する力」によって、導波路の端面に捕捉されることとなり、導波路の端面および／またはその周縁に微粒子を位置選択的に堆積させることが可能となる。 According to the manufacturing method of the present invention, the laser light emitted from the end face of the optical waveguide is emitted from the end face of the waveguide and spreads. At this time, “capturing force” acts on the end face of the waveguide by the principle of optical tweezers. On the other hand, the end face is immersed in a medium in which fine particles are dispersed. Therefore, the fine particles floating in the medium are captured by the end face of the waveguide by the “capturing force” of the optical tweezers, and the fine particles are deposited selectively on the end face of the waveguide and / or the periphery thereof. Is possible.

また、本発明によれば、
光導波路であるコア部を備え、前記コア部および前記コア部周縁を含む端面を有する光導波路構造体を用意する工程と、
微粒子を分散させた媒体中に前記端面を浸積した状態で、前記コア部からレーザ光を出射し、前記コア部または前記コア部周縁に、前記微粒子を位置選択的に堆積させる工程と、
を含み、
前記微粒子を位置選択的に堆積させる前記工程において、前記端面における光の反射率を測定し、前記反射率の経時変化に基づいて、前記端面への前記微粒子の堆積を制御する、微粒子堆積方法が提供される。 Moreover, according to the present invention,
A step of including a core portion, providing a waveguide structure having including end face beauty front SL core portion periphery Oyo said core portion is an optical waveguide,
While immersed the end face in a medium in which fine particles are dispersed, the laser beam emitted from the core portion, the core portion or in the core portion periphery, a step of regioselectively depositing the fine particles ,
Including
In the step of depositing the fine particles in a position-selective manner, there is provided a fine particle deposition method, wherein the reflectance of light on the end face is measured, and the deposition of the fine particles on the end face is controlled based on the change in reflectance over time. Provided.

また、本発明によれば、
光導波路であるコア部と、前記コア部の周囲に設けられたクラッド部とを備え、前記コア部および前記コア部周縁を含む端面を有する光ファイバの前記端面を、カーボンナノチューブを分散させた媒体中に浸積させた状態で、前記コア部からレーザ光を出射し、前記コア部または前記コア部周縁に、前記カーボンナノチューブを位置選択的に堆積させて、球状のカーボンナノチューブ超構造を作製する方法が提供される。
また、本発明によれば、
レーザ光源を有するとともに、
前記レーザ光源からの光が供給される光増幅領域が形成され、
前記光増幅領域から出射された光の一部を再度、前記光増幅領域に導入するとともに、前記光増幅領域から出射された光の他の一部を出力するモード同期光ファイバレーザ装置の製造方法であって、
上記の方法で球状のカーボンナノチューブ超構造を作製し、前記光増幅領域に、前記球状のカーボンナノチューブ超構造を設けることを特徴とするモード同期光ファイバレーザ装置の製造方法の方法が提供される。 Also, according to the present invention,
A core portion is an optical waveguide, and a cladding portion provided around the core portion, the end face of an optical fiber having a including the end face of beauty front SL core portion periphery Oyo said core portion, the carbon nanotube in a state of being immersed in dispersed media, the laser beam emitted from the core portion, the core portion or in the core portion periphery, by depositing the carbon nanotube regioselectively, spherical carbon A method of making a nanotube superstructure is provided.
Moreover, according to the present invention,
Having a laser light source,
An optical amplification region to which light from the laser light source is supplied is formed,
A method of manufacturing a mode-locked optical fiber laser device that reintroduces a part of the light emitted from the light amplification area into the light amplification area and outputs another part of the light emitted from the light amplification area Because
A method of manufacturing a mode-locked optical fiber laser device is provided, characterized in that a spherical carbon nanotube superstructure is produced by the above method, and the spherical carbon nanotube superstructure is provided in the light amplification region.

本発明によれば、微粒子を分散させた媒体中に、レーザ光の出射端面を浸積させることにより、微粒子を位置選択的に堆積することができ、微粒子の堆積物を簡易に効率よく作製することができる。 According to the present invention, by immersing the laser light emission end face in a medium in which fine particles are dispersed, fine particles can be selectively deposited, and a fine particle deposit is easily and efficiently produced. be able to.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、すべて図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, similar constituent elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

（第１の実施形態）
本実施形態では、光導波路構造体の一例として光ファイバを用い、微粒子の一例として、カーボンナノチューブを用いる。
光ファイバは、光導波路であるコア部と、コア部の周囲を取り囲む光閉じこめ層であるクラッド部と、レーザ光の出射する端面を備える。カーボンナノチューブを分散させた液体にこの光ファイバ端面を浸積し、光ファイバ端面からレーザ光を出射させることにより、液体中に分散させたカーボンナノチューブをコア部及びコア・クラッド境界の周囲に位置選択的に堆積させる。 (First embodiment)
In this embodiment, an optical fiber is used as an example of an optical waveguide structure, and a carbon nanotube is used as an example of fine particles.
The optical fiber includes a core portion that is an optical waveguide, a clad portion that is an optical confinement layer surrounding the periphery of the core portion, and an end face from which laser light is emitted. The optical fiber end face is immersed in a liquid in which carbon nanotubes are dispersed, and laser light is emitted from the end face of the optical fiber, so that the position of the carbon nanotubes dispersed in the liquid is selected around the core and the core / cladding boundary. Deposit.

図１は、本実施形態に係る光導波路構造体の製造方法の概略構成を示す図である。
具体的には、この装置は、レーザ光源１０１と、レーザ光源１０１からのレーザ光が供給される光増幅器１０２と、光ファイバ１０３と、カーボンナノチューブを分散させた液体１０４とを備える。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a method for manufacturing an optical waveguide structure according to the present embodiment.
Specifically, this apparatus includes a laser light source 101, an optical amplifier 102 to which laser light from the laser light source 101 is supplied, an optical fiber 103, and a liquid 104 in which carbon nanotubes are dispersed.

レーザ光源１０１の出力は、ここでは、光ファイバを経由して取り出されるが、光路の構造は、特に限定されるものではなく空間系や平面導波路系であってもよい。
レーザ光源１０１は、波長１５６０ｎｍのレーザ光を出力するが、レーザ光の波長は、これに限定されるものではない。レーザ光の波長は、短波長のレーザ光であっても、長波長のレーザ光であってもよいが、実用性を考えると、短波長のレーザ光が好ましい。 Here, the output of the laser light source 101 is extracted via an optical fiber, but the structure of the optical path is not particularly limited, and may be a spatial system or a planar waveguide system.
The laser light source 101 outputs laser light having a wavelength of 1560 nm, but the wavelength of the laser light is not limited to this. The wavelength of the laser light may be a short wavelength laser light or a long wavelength laser light, but in view of practicality, a short wavelength laser light is preferable.

光増幅器１０２は、希土類ドープ光ファイバ増幅器を用いることができる。この希土類ドープ光ファイバ増幅器は、希土類添加光ファイバを有している。希土類添加光ファイバとは、シングルモードの光ファイバのコア部にイッテルビウム（Ｙｂ）や、エルビウム（Ｅｒ）等の希土類（光増幅媒体）が添加された光ファイバである。光増幅媒体は、レーザ光源からの光により励起され、光を増幅する。
本実施形態では、エルビウム（Ｅｒ）添加光ファイバを使用するが、これに限定されるものではなく、光ファイバラマン増幅器であってもよい。 As the optical amplifier 102, a rare earth-doped optical fiber amplifier can be used. This rare earth doped optical fiber amplifier has a rare earth doped optical fiber. The rare earth doped optical fiber is an optical fiber in which a rare earth (optical amplification medium) such as ytterbium (Yb) or erbium (Er) is added to the core of a single mode optical fiber. The optical amplification medium is excited by light from the laser light source and amplifies the light.
In this embodiment, an erbium (Er) -doped optical fiber is used, but the present invention is not limited to this, and an optical fiber Raman amplifier may be used.

光ファイバ１０３は、コア・クラッド構造を持つものであれば、何でもよいが、たとえば、単一モード光ファイバや分散シフトファイバを用いることができる。光ファイバの材料も特に限定されず、石英光ファイバであってもよいし、プラスチック光ファイバであってもよい。光ファイバ１０３の一方の端面は、光軸（光ファイバの長手方向）に対して９０度に切られている。光ファイバ１０３の他端は、光増幅器１０２に接続されている。 The optical fiber 103 may be anything as long as it has a core / cladding structure. For example, a single mode optical fiber or a dispersion shifted fiber can be used. The material of the optical fiber is not particularly limited, and may be a quartz optical fiber or a plastic optical fiber. One end face of the optical fiber 103 is cut at 90 degrees with respect to the optical axis (longitudinal direction of the optical fiber). The other end of the optical fiber 103 is connected to the optical amplifier 102.

液体は、カーボンナノチューブを適当に分散させるものであれば何でもよい。好ましくは、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、ジクロロエタン、アルコール等を用いることができ、ＤＭＦを用いることがより好ましい。この液体には、界面活性剤等を添加したものであってもよいし、２種類以上の液体を混合させた混合溶媒であってもよい。 Any liquid can be used as long as the carbon nanotubes are appropriately dispersed. Preferably, DMF (dimethylformamide), dichloroethane, alcohol and the like can be used, and it is more preferable to use DMF. This liquid may be obtained by adding a surfactant or the like, or may be a mixed solvent in which two or more kinds of liquids are mixed.

カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブであってもよいし、多層カーボンナノチューブであってもよい。また、カーボンナノチューブは、装飾されていても、未装飾であってもよい。装飾したカーボンナノチューブを用いる場合、端部がカルボキシル基あるいはヒドロキシ基により装飾されたオープンエンドのカーボンナノチューブであることが好ましい。このような装飾したカーボンナノチューブは、溶媒中に分散させやすい。カーボンナノチューブは、従来公知の製造方法を採用して製造することができる。 The carbon nanotube may be a single-walled carbon nanotube or a multi-walled carbon nanotube. The carbon nanotubes may be decorated or undecorated. When the decorated carbon nanotube is used, it is preferably an open-ended carbon nanotube whose end is decorated with a carboxyl group or a hydroxy group. Such decorated carbon nanotubes are easy to disperse in a solvent. Carbon nanotubes can be produced by employing a conventionally known production method.

まず、光ファイバ１０３を光軸方向に直角に切断し、コア部とクラッド部を露出させて、レーザ光の出射端面を作製する。
続いて、カーボンナノチューブを分散させた液体１０４に、作製した光ファイバ端面を浸す。レーザ光源１０１から出射した連続光を光増幅器１０２により増幅し、光ファイバ端面から出射して、カーボンナノチューブを光ファイバ端面に堆積させる。 First, the optical fiber 103 is cut at right angles to the optical axis direction to expose the core portion and the clad portion, thereby producing a laser light emission end face.
Subsequently, the end face of the produced optical fiber is immersed in the liquid 104 in which the carbon nanotubes are dispersed. The continuous light emitted from the laser light source 101 is amplified by the optical amplifier 102, emitted from the end face of the optical fiber, and carbon nanotubes are deposited on the end face of the optical fiber.

ここで、光強度を調節すれば、安定して光ファイバ端面にカーボンナノチューブを位置選択的に堆積させることができる。
光強度とカーボンナノチューブ堆積の位置選択性の関係は、カーボンナノチューブの凝集の大きさや分散によって、異なるものである。また、カーボンナノチューブの種類によっても変化する。したがって、光強度は、カーボンナノチューブの状態に応じて適宜設定されるものであり、カーボンナノチューブの分散溶媒毎に調整することにより、安定してカーボンナノチューブを堆積させることができる。光強度の上限は、溶媒の沸点に依存し、熱的に溶媒が蒸発しない程度に設定することができる。また、光強度の下限は、低い方が好ましく、堆積可能な閾値とすると、より安定してカーボンナノチューブを堆積させることができる。たとえば、５ｄＢｍ以上４０ｄＢｍ以下の範囲では、コア部、及びコア・クラッド境界の周囲に位置選択的にカーボンナノチューブを堆積させることができる。 Here, if the light intensity is adjusted, the carbon nanotubes can be stably and selectively deposited on the end face of the optical fiber.
The relationship between the light intensity and the position selectivity of carbon nanotube deposition varies depending on the size and dispersion of the carbon nanotubes. It also varies depending on the type of carbon nanotube. Therefore, the light intensity is appropriately set according to the state of the carbon nanotubes, and the carbon nanotubes can be deposited stably by adjusting the dispersion solvent for each carbon nanotube. The upper limit of the light intensity depends on the boiling point of the solvent and can be set to such an extent that the solvent does not evaporate thermally. Further, the lower limit of the light intensity is preferably low, and the carbon nanotubes can be deposited more stably when the deposition threshold is set. For example, in the range of 5 dBm or more and 40 dBm or less, carbon nanotubes can be selectively deposited around the core part and the core / cladding boundary.

以下に、光強度を変えて、単一モード光ファイバ（ＳＭＦ）の端面にカーボンナノチューブを堆積させた例を示す。
図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、ＳＭＦの端面に堆積したカーボンナノチューブの図である。また、図２（ｄ）（ｅ）（ｆ）は、堆積したカーボンナノチューブのラマンスペクトルである。ラマンスペクトル中の２５０ｃｍ^−１近傍に存在する小さなピーク（ＲＢＭ、ＲａｄｉｄａｌＢｌｅａｔｈｉｎｇＭｏｄｅ）は、カーボンナノチューブの存在を示す。図とラマンスペクトルを取得した位置の対応関係を円とピークの線種で示している。円は、直径２ミクロンであり、図上の実線の円は、ＳＭＦのコア部分に相当する。
レーザ光の光強度は、２０．０、２１．５、２２．０ｄＢｍとした。
２１．５ｄＢｍの入射光では、ＳＭＦ端面の中心のコア近傍にカーボンナノチューブが堆積した（図２（ｂ）（ｅ））。２０．０ｄＢｍの入射光では、光ピンセットによるカーボンナノチューブの堆積は認められず、偶発的に端の方に堆積したカーボンナノチューブが検出された（図２（ａ）（ｄ））。一方、入射光強度が２２．０ｄＢｍの場合には、ＳＭＦ端面のコア近傍にはカーボンチューブが堆積されず、コア・クラッド境界の周縁にカーボンナノチューブが堆積した（図２（ｃ）（ｆ））。 An example in which carbon nanotubes are deposited on the end face of a single mode optical fiber (SMF) by changing the light intensity is shown below.
2A, 2B, and 2C are diagrams of carbon nanotubes deposited on the end face of the SMF. 2D, 2E, and 2F are Raman spectra of the deposited carbon nanotubes. A small peak (RBM, Radial Breathing Mode) in the vicinity of 250 cm ⁻¹ in the Raman spectrum indicates the presence of carbon nanotubes. The correspondence between the figure and the position where the Raman spectrum was acquired is indicated by the line type of circle and peak. The circle is 2 microns in diameter, and the solid circle in the figure corresponds to the core portion of the SMF.
The light intensity of the laser light was 20.0, 21.5, 22.0 dBm.
In the incident light of 21.5 dBm, carbon nanotubes were deposited near the core at the center of the SMF end face (FIGS. 2B and 2E). With incident light of 20.0 dBm, no carbon nanotubes were deposited due to optical tweezers, and carbon nanotubes that were accidentally deposited toward the ends were detected (FIGS. 2A and 2D). On the other hand, when the incident light intensity is 22.0 dBm, no carbon tube is deposited near the core of the SMF end face, and carbon nanotubes are deposited at the periphery of the core / cladding boundary (FIGS. 2C and 2F). .

以下に、光強度を変えて、分散シフトファイバ（ＤＳＦ）の端面にカーボンナノチューブを堆積させた例を示す。

図３（ａ）は、ＤＳＦに堆積したカーボンナノチューブの図である。また、図３（ｂ）は、ＤＳＦに堆積したカーボンナノチューブのラマンスペクトルである。ラマンスペクトルは、光ファイバ端面のコア部について測定したものである。入射光は、１９．０ｄＢｍとした。図３（ｂ）のラマンスペクトル中の２５０ｃｍ^−１近傍に小さなピークが存在することから、ＤＳＦ端面へのカーボンナノチューブの堆積が検出された。
入射光の強度を１９．０〜２０．０ｄＢｍとすると、ＤＳＦ端面の中心のコア近傍にカーボンナノチューブが堆積した。また、１８．５ｄＢｍ未満の入射光にすると、光ピンセットによるカーボンナノチューブの堆積は認められなかった。一方、入射光強度を２１．５ｄＢｍより高くすると、ＤＭＦ端面のコア近傍にはカーボンチューブが堆積されず、コア部とクラッド部の境界から外側にカーボンナノチューブが堆積した。 An example in which carbon nanotubes are deposited on the end face of a dispersion shifted fiber (DSF) by changing the light intensity will be described below.

FIG. 3A is a diagram of carbon nanotubes deposited on the DSF. FIG. 3B shows a Raman spectrum of the carbon nanotubes deposited on the DSF. The Raman spectrum is measured for the core portion of the end face of the optical fiber. Incident light was 19.0 dBm. Since a small peak exists in the vicinity of 250 cm ^{−1 in} the Raman spectrum of FIG. 3B, deposition of carbon nanotubes on the end face of the DSF was detected.
When the intensity of incident light was 19.0 to 20.0 dBm, carbon nanotubes were deposited near the core at the center of the DSF end face. In addition, when the incident light was less than 18.5 dBm, carbon nanotubes were not deposited by optical tweezers. On the other hand, when the incident light intensity was higher than 21.5 dBm, no carbon tube was deposited near the core on the end face of the DMF, and carbon nanotubes were deposited on the outside from the boundary between the core part and the clad part.

また、本実施形態には、光リフレクトメトリを導入することができる。
光リフレクトメトリとは、光の反射光から様々な情報を測定する技術である。
図４は、光リフレクトメトリを導入した本実施形態の装置を示す。
図４に示す装置は、基本的には、図１と同様であるが、２つのパワーメータ４０５、４０６と、減衰器４０７と、サーキュレータ４０８を備える。 Moreover, optical reflectometry can be introduced into this embodiment.
Optical reflectometry is a technique for measuring various information from reflected light.
FIG. 4 shows the apparatus of this embodiment in which optical reflectometry is introduced.
The apparatus shown in FIG. 4 is basically the same as that shown in FIG. 1, but includes two power meters 405 and 406, an attenuator 407, and a circulator 408.

以下に、光リフレクトメトリを導入した本実施形態の実施例を示す。
光ファイバ１０３として、単一モード光ファイバを用いた。
光増幅器の出射光を１０％分岐し、パワーメータ４０５で測定し、光ファイバ１０３端面の入力光強度をモニタした。高強度の光からパワーメータ４０５を保護するため、２０ｄＢの減衰器４０７をパワーメータ４０５の前に挿入した。光増幅器１０２の出射光のうち残りの９０％の光は、サーキュレータ４０８を通り、９０度にカットした光ファイバ１０３端面を通して、カーボンナノチューブを分散した液体１０４に入射させた。光ファイバと液体の界面で反射された光はサーキュレータ４０８を通して、もう一方のパワーメータ４０６でその強度を測定した。パワーメータ４０５、４０６の値は、５００ミリ秒毎に記録した。また、液体には、ＤＭＦを用いた。 Examples of the present embodiment in which optical reflectometry is introduced are shown below.
A single mode optical fiber was used as the optical fiber 103.
The light emitted from the optical amplifier was branched by 10%, measured with a power meter 405, and the input light intensity at the end face of the optical fiber 103 was monitored. A 20 dB attenuator 407 was inserted in front of the power meter 405 to protect the power meter 405 from high intensity light. The remaining 90% of the light emitted from the optical amplifier 102 passes through the circulator 408 and enters the liquid 104 in which the carbon nanotubes are dispersed through the end face of the optical fiber 103 cut at 90 degrees. The intensity of the light reflected at the interface between the optical fiber and the liquid was measured with the other power meter 406 through the circulator 408. The values of the power meters 405 and 406 were recorded every 500 milliseconds. Moreover, DMF was used for the liquid.

光ファイバとＤＭＦの屈折率差は小さいため、カーボンナノチューブ堆積前の反射率は、−４０ｄＢ程度であった。入射光強度は、２２ｄＢ程度に上げて一定にした。光強度を上げた後、すぐには堆積が開始されなかったが、ある一定の時間が経った後に、カーボンナノチューブの堆積が開始した。
図５（ａ）は、堆積開始後８秒程度で光入力を止めた場合、入力光強度と反射率波形の関係を示すグラフである。図５（ｂ）は、光ファイバ端面に堆積したカーボンナノチューブを示す図である。図５（ｂ）で示すように、カーボンナノチューブ層は薄く堆積した。
図６（ａ）は、堆積開始後３００秒ほど光入力を続けた場合の入力光強度と反射率波形の関係を示すグラフである。図６（ｂ）は、光ファイバ端面に堆積したカーボンナノチューブを示す図である。図６（ｂ）で示すように、光ファイバ端面のカーボンナノチューブ層は厚く堆積した。
したがって、カーボンナノチューブの堆積時間の長さによってカーボンナノチューブの厚さを調整することが示された。 Since the difference in refractive index between the optical fiber and DMF is small, the reflectance before carbon nanotube deposition was about −40 dB. Incident light intensity was raised to about 22 dB and made constant. The deposition did not start immediately after increasing the light intensity, but after a certain period of time, the deposition of carbon nanotubes started.
FIG. 5A is a graph showing the relationship between the input light intensity and the reflectance waveform when the light input is stopped about 8 seconds after the start of deposition. FIG. 5B is a diagram showing carbon nanotubes deposited on the end face of the optical fiber. As shown in FIG. 5B, the carbon nanotube layer was thinly deposited.
FIG. 6A is a graph showing the relationship between the input light intensity and the reflectance waveform when light input is continued for about 300 seconds after the start of deposition. FIG. 6B is a view showing carbon nanotubes deposited on the end face of the optical fiber. As shown in FIG. 6B, the carbon nanotube layer on the end face of the optical fiber was deposited thick.
Therefore, it was shown that the thickness of the carbon nanotube is adjusted according to the length of the carbon nanotube deposition time.

次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態では、光デバイスの光路を通過する光の光ピンセットによりカーボンナノチューブを堆積することができる。これにより、光路から大きく逸脱する箇所への堆積・拡散もなく、カーボンナノチューブは効率的に利用され、堆積時間も大幅に短縮することができる。 Next, the effect of this embodiment will be described.
In the present embodiment, carbon nanotubes can be deposited by optical tweezers of light passing through the optical path of the optical device. As a result, carbon nanotubes can be used efficiently and the deposition time can be greatly shortened without deposition / diffusion to a location greatly deviating from the optical path.

光ピンセットとは、光子の持つ運動量を元にした運動量保存則に基づく対象物の捕捉手法である。図７に光ピンセット原理の模式図を示す。
光が物質に入射して屈折することは、運動量ベクトルが変化したことを意味し、運動量保存則の観点から屈折した逆方向へ物質を押していることになる。この「押す力」は、図７（ａ）で示すように、光を集光することにより「ひく力」「捕捉する力」とすることができる。したがって、レンズの集光点近傍が対象物を捕らえる点となり、図７（ｂ）で示すように、集光点に対象物が捕捉される。通常はその力が小さいため観測されないが、対象物が微小であり、光強度が強い場合には、対象物をとらえることができる。また、光軸から対象物がずれた場合でも、ある程度であれば、図７（ｃ）で示すように復元力が働き、集光点に戻される。この点を利用して、集光点を掃引することにより、対象物も操作することが可能である。
以上のような説明は、対象物が光の波長と同程度以上の大きさの場合に成り立つ。対象物がそれ以下のサイズであった場合は、対象物を電気双極子と仮定して、光強度勾配により発生するローレンツ力により集光点に対象物を捕捉することが出来る。 Optical tweezers is a method for capturing an object based on a momentum conservation law based on the momentum of a photon. FIG. 7 shows a schematic diagram of the principle of optical tweezers.
When light is incident on the material and refracted, it means that the momentum vector has changed, and the material is pushed in the opposite direction refracted from the viewpoint of the momentum conservation law. As shown in FIG. 7A, this “pushing force” can be set to “pushing force” and “capturing force” by collecting light. Therefore, the vicinity of the condensing point of the lens becomes a point for capturing the object, and the object is captured at the condensing point as shown in FIG. Usually, since the force is small, it is not observed, but when the object is minute and the light intensity is high, the object can be captured. Further, even when the object is displaced from the optical axis, if it is to some extent, a restoring force acts as shown in FIG. By using this point, the object can also be manipulated by sweeping the condensing point.
The above description is valid when the object has a size equal to or larger than the wavelength of light. When the object has a size smaller than that, the object is assumed to be an electric dipole, and the object can be captured at the condensing point by the Lorentz force generated by the light intensity gradient.

本実施形態では、光ファイバに入射したレーザ光は、光ファイバ内部を進み、光ファイバ端面のコア部から出射して液体中に拡がっていく。したがって、光ファイバ端面のコア部全体に、光ピンセットの原理により、「捕捉する力」が働くことなる。この「捕捉する力」は、コア部の中心点でもっとも強く働き、中心点から外側に向かって弱くなっていくと考えられる。 In this embodiment, the laser light incident on the optical fiber travels inside the optical fiber, is emitted from the core portion of the end face of the optical fiber, and spreads in the liquid. Therefore, the “capturing force” acts on the entire core portion of the end face of the optical fiber by the principle of optical tweezers. This “capturing force” is considered to work most strongly at the center point of the core portion and weaken from the center point toward the outside.

本実施形態は、カーボンナノチューブを液体に適切に分散させ、この媒体に光ファイバ端面を浸積させたことに大きな特徴を有する。これにより、媒体中に浮遊する微粒子は、光ピンセットの「捕捉する力」によって、光ファイバ端面のコア部に選択的に捕捉されることとなる（図８）。そして、光を連続して出射することにより、光ファイバ端面のコア部及びコア・クラッド境界の周辺に微粒子を堆積させることが可能となる。 This embodiment has a great feature in that carbon nanotubes are appropriately dispersed in a liquid, and the end face of the optical fiber is immersed in this medium. Thereby, the fine particles floating in the medium are selectively captured by the core portion of the end face of the optical fiber by the “capturing force” of the optical tweezers (FIG. 8). Then, by emitting light continuously, it is possible to deposit fine particles around the core portion and the core / cladding boundary of the end face of the optical fiber.

コア・クラッド境界の周辺にカーボンナノチューブが堆積する理由は、明らかではないが、端面から出射したレーザ光の熱によって液体の対流が生ずることが一因と推測される。また、後述するが、レーザ光の強度を上げることにより、カーボンナノチューブが端面で球状に堆積することが明らかとなっている。つまり、球状のカーボンナノチューブの堆積物がコア部を覆うことにより、コア部への堆積が阻害される結果、コア・クラッド境界の周辺に微粒子が堆積するとも考えられる。 The reason why carbon nanotubes are deposited around the core / cladding boundary is not clear, but it is presumed that liquid convection is caused by the heat of the laser light emitted from the end face. Further, as will be described later, it is clear that the carbon nanotubes are deposited in a spherical shape on the end face by increasing the intensity of the laser beam. In other words, it is considered that the deposits of spherical carbon nanotubes cover the core portion, and as a result, the deposition on the core portion is hindered, and as a result, fine particles are deposited around the core / cladding boundary.

本実施形態によれば、コア部とコア部の同心円上に位置選択的にカーボンナノチューブを堆積することができ、カーボンナノチューブの利用効率を向上させることができる。カーボンナノチューブが堆積する領域を光ファイバの断面積の５０％にすれば、使用するカーボンナノチューブを節約でき、カーボンナノチューブが堆積する領域を光ファイバの断面積の２０％とすれば、さらにカーボンナノチューブの使用量を節約することができる。 According to the present embodiment, carbon nanotubes can be selectively deposited on the concentric circles of the core part and the core part, and the utilization efficiency of the carbon nanotubes can be improved. If the area where the carbon nanotubes are deposited is 50% of the cross-sectional area of the optical fiber, the carbon nanotubes used can be saved, and if the area where the carbon nanotubes are deposited is 20% of the cross-sectional area of the optical fibers, Consumption can be saved.

また、本実施形態は、光路にカーボンナノチューブを集める技術であることから、カーボンナノチューブの堆積の位置調整が不必要となる。必要となる設備も基本的には光源だけであり、装置の単純化にも貢献することができる。 In addition, since the present embodiment is a technique for collecting carbon nanotubes in the optical path, it is not necessary to adjust the position of carbon nanotube deposition. Necessary equipment is basically only a light source, which can contribute to simplification of the apparatus.

また、単一モード光ファイバよりも開口数の大きい分散シフトファイバを用いることにより、単一モード光ファイバより少ない光強度でカーボンナノチューブを堆積することができる。また、コア部に選択的に堆積できる光強度の範囲も拡げることが可能となる。 Further, by using a dispersion shifted fiber having a larger numerical aperture than a single mode optical fiber, carbon nanotubes can be deposited with a light intensity lower than that of the single mode optical fiber. In addition, the range of light intensity that can be selectively deposited on the core can be expanded.

さらに、本実施形態には、光リフレクトメトリを導入することができる。光リフレクトメトリとは、光の反射光から様々な情報を測定する技術である。光ファイバ、ＤＭＦ等の溶媒または空気、カーボンナノチューブの屈折率はそれぞれ異なる（光ファイバ：１．４６、ＤＭＦ：１．４２、空気：１．０、カーボンナノチューブ：〜３．０）ことから、光ファイバ端面にカーボンナノチューブが堆積することにより、反射率が変化する。これにより、カーボンナノチューブの堆積開始時間を検知することができる。 Furthermore, optical reflectometry can be introduced into this embodiment. Optical reflectometry is a technique for measuring various information from reflected light. Optical fibers, DMF and other solvents or air, and carbon nanotubes have different refractive indexes (optical fiber: 1.46, DMF: 1.42, air: 1.0, carbon nanotubes: ~ 3.0). When carbon nanotubes are deposited on the end face of the fiber, the reflectance changes. Thereby, the deposition start time of the carbon nanotube can be detected.

光ピンセットによる光ファイバ端面へのカーボンナノチューブの堆積は、光ファイバ端の近傍に偶然浮遊してきたカーボンナノチューブを捕捉することにより開始する。一度カーボンナノチューブが堆積されれば、それを核としてカーボンナノチューブ同士が絡まる効果により、堆積が持続的に行われる。したがって、光リフレクトメトリによって堆積開始時間が定まることから、堆積時間から堆積量を調整することが可能となる。 The deposition of the carbon nanotubes on the end face of the optical fiber by the optical tweezers is started by capturing the carbon nanotubes that have accidentally floated in the vicinity of the end of the optical fiber. Once the carbon nanotubes are deposited, the deposition is continuously performed due to the effect that the carbon nanotubes are entangled with each other. Therefore, since the deposition start time is determined by optical reflectometry, the deposition amount can be adjusted from the deposition time.

また、図６（ａ）のグラフでは、カーボンナノチューブの堆積開始時には、反射率の揺らぎが大きかったものが、次第に揺らぎが小さくなっている。これは、カーボンナノチューブが堆積されるにつれて、次第に層が均一になっていることを示すものである。したがって、光リフレクトメトリによって、カーボンナノチューブ層の均一性を測定することができる。 Further, in the graph of FIG. 6A, when the deposition of the carbon nanotube is started, the fluctuation of the reflectance is large, but the fluctuation is gradually reduced. This indicates that the layers are becoming increasingly uniform as the carbon nanotubes are deposited. Therefore, the uniformity of the carbon nanotube layer can be measured by optical reflectometry.

以上のことから、光リフレクトメトリを導入することにより、カーボンナノチューブの堆積層の厚さの制御およびその均一性を見積もることが可能となる。また、カーボンナノチューブの堆積を媒体から光ファイバを取り出すことなく確認できるため、堆積条件、特に入力光強度を調整しながら、最適化を行うことができる。
また、再現よく、光ファイバ端面へカーボンナノチューブを堆積させることができる。 From the above, by introducing optical reflectometry, it is possible to control the thickness of the carbon nanotube deposition layer and estimate its uniformity. Further, since the deposition of carbon nanotubes can be confirmed without taking out the optical fiber from the medium, optimization can be performed while adjusting the deposition conditions, particularly the input light intensity.
In addition, carbon nanotubes can be deposited on the end face of the optical fiber with good reproducibility.

（第２の実施形態）
図９は、本実施形態に係る受動モード同期光ファイバレーザ装置の概略構成を示す図である。
レーザ光源を有するとともに、レーザ光源からの光が供給される光増幅領域９０２が形成されている。光増幅領域９０２から出射された光の一部を再度、光増幅領域９０２に導入する。光増幅領域９０２から出射された光の他の一部を出力する。光増幅領域９０２に光導波路構造体として増幅用光ファイバを備える。
具体的には、この受動モード同期光ファイバレーザ装置は、励起用レーザ光源と増幅用光ファイバを内蔵する光増幅領域９０２と、光ファイバ９０３と、アイソレータ９０７と、偏波コントローラ（ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：ＰＣ）９０８とカプラ９０９を備える。
光ファイバ９０３の出射端面は、カーボンナノチューブ層９０６を備える。このカーボンナノチューブ層９０６を作成する方法として、カーボンナノチューブを分散させた媒体中に光ファイバ端面を浸積し、光ファイバ端面からレーザ光を出射し、媒体中に分散させたカーボンナノチューブを、光ファイバのコア部及びコア・クラッド境界の周囲に位置選択的に堆積させる方法が用いられている。 (Second Embodiment)
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of the passive mode-locked optical fiber laser apparatus according to the present embodiment.
An optical amplification region 902 having a laser light source and supplied with light from the laser light source is formed. Part of the light emitted from the light amplification region 902 is introduced again into the light amplification region 902. The other part of the light emitted from the light amplification region 902 is output. The optical amplification region 902 includes an amplification optical fiber as an optical waveguide structure.
Specifically, this passive mode-locked optical fiber laser device includes an optical amplification region 902 that incorporates an excitation laser light source and an amplification optical fiber, an optical fiber 903, an isolator 907, and a polarization controller (PC). 908 and a coupler 909.
The emission end face of the optical fiber 903 includes a carbon nanotube layer 906. As a method of creating the carbon nanotube layer 906, an end face of an optical fiber is immersed in a medium in which carbon nanotubes are dispersed, a laser beam is emitted from the end face of the optical fiber, and the carbon nanotube dispersed in the medium is converted into an optical fiber. A method of selectively depositing around the core part and the core-cladding boundary is used.

光増幅領域９０２と、アイソレータ９０７と、偏波コントローラ９０８は、光ファイバ９０３によりリング上に接続されている。光ファイバ９１０は、単一モード光ファイバであり、共振器内の分散を調整する。
レーザ光源からの光が供給される光増幅領域９０２から出射された光の一部は、リングを１周して再度、光増幅領域９０２に導入される。また、光増幅領域９０２から出射された残りの光は、カプラ９０９を通じて出力される。 The optical amplification region 902, the isolator 907, and the polarization controller 908 are connected on the ring by an optical fiber 903. The optical fiber 910 is a single mode optical fiber and adjusts dispersion in the resonator.
A part of the light emitted from the optical amplification region 902 to which the light from the laser light source is supplied goes around the ring once and is introduced into the optical amplification region 902 again. Further, the remaining light emitted from the optical amplification region 902 is output through the coupler 909.

光ファイバ９０３の端面には、フェルール９０４が取り付けられている。本実施形態では、単一モード光ファイバが用いられている。
フェルール９０４は、光ファイバ９０３の一方の端部が挿入されるものであり、光ファイバ９０３は、カーボンナノチューブ層９０６を介して接続され、スリーブ９０５で覆われている。 A ferrule 904 is attached to the end face of the optical fiber 903. In this embodiment, a single mode optical fiber is used.
The ferrule 904 is inserted into one end of an optical fiber 903, and the optical fiber 903 is connected via a carbon nanotube layer 906 and covered with a sleeve 905.

光ファイバ９０３の端面は、次のように加工される。
まず、光ファイバ９０３の一対の端部にそれぞれ、フェルール９０４を取り付ける。
次に、フェルール９０４端面にカーボンナノチューブ層９０６を形成させる。
カーボンナノチューブを媒体に分散させ、フェルール９０４の端面を浸積し、フェルール９０４の端面からレーザ光を出射し、媒体中に分散させたカーボンナノチューブを、光ファイバ９０３のコア部及びコア・クラッド境界の周囲に位置選択的に堆積させる。
なお、カーボンナノチューブを分散させる溶媒としては、ＤＭＦ、ジクロロメタン、アルコール等があげられるが、なかでも、ＤＭＦを使用することが好ましい。 The end face of the optical fiber 903 is processed as follows.
First, the ferrule 904 is attached to each of the pair of ends of the optical fiber 903.
Next, a carbon nanotube layer 906 is formed on the end face of the ferrule 904.
The carbon nanotubes are dispersed in the medium, the end face of the ferrule 904 is immersed, the laser light is emitted from the end face of the ferrule 904, and the carbon nanotube dispersed in the medium is dispersed between the core portion of the optical fiber 903 and the core / cladding boundary. Deposited selectively around the periphery.
Examples of the solvent in which the carbon nanotubes are dispersed include DMF, dichloromethane, alcohol, etc. Among them, it is preferable to use DMF.

図１０（ａ）は、カーボンナノチューブを堆積されたフェルール端の図を示す。また、図１０（ｂ）は、コア部分／クラッド部分のラマンスペクトルを示す。コア部分のラマンスペクトル中には、２５０ｃｍ^−１近傍に存在する小さなピークが検出されている。一方、クラッド部分には、２５０ｃｍ^−１近傍にピークは検出されていない。したがって、コア部分に、位置選択的にカーボンナノチューブが堆積していることが示されている。なお、図１０（ａ）とラマンスペクトル（図１０（ｂ））を取得した位置の対応関係は、円とピークの線種で示されている。 FIG. 10 (a) shows a view of the ferrule end on which carbon nanotubes are deposited. FIG. 10B shows the Raman spectrum of the core portion / cladding portion. A small peak existing in the vicinity of 250 cm ⁻¹ is detected in the Raman spectrum of the core portion. On the other hand, no peak is detected in the vicinity of 250 cm ⁻¹ in the cladding portion. Therefore, it is shown that carbon nanotubes are deposited in the core portion in a position-selective manner. In addition, the correspondence of the position which acquired Fig.10 (a) and a Raman spectrum (FIG.10 (b)) is shown by the line | wire type of a circle and a peak.

このようにフェルール端にカーボンナノチューブを堆積することにより、残留溶媒をファイバの外側へ容易に逃がすことが可能であり、カーボンナノチューブ層のムラの発生とＤＭＦ分子の残留を防止することができる。また、さらに調整を加えることなく、そのまま受動モード同期光ファイバレーザ装置に使用することができる。カーボンナノチューブ層９０６は、可飽和吸収体として用いられる。 By depositing the carbon nanotubes on the ferrule end in this manner, the residual solvent can be easily released to the outside of the fiber, and the occurrence of unevenness of the carbon nanotube layer and the residual DMF molecules can be prevented. Further, it can be used in a passive mode-locked optical fiber laser device as it is without further adjustment. The carbon nanotube layer 906 is used as a saturable absorber.

カーボンナノチューブは、モード同期光ファイバレーザ装置から出射される光の波長領域で可飽和吸収特性を示すものであればよい。カーボンナノチューブは、端部がカルボキシル基あるいはヒドロキシ基により装飾されたオープンエンドのカーボンナノチューブであることが好ましい。端部がカルボキシル基、あるいは、ヒドロキシ基により装飾されたオープンエンドのカーボンナノチューブは、溶媒中に分散させやすい。 The carbon nanotube may be any carbon nanotube that exhibits saturable absorption characteristics in the wavelength region of light emitted from the mode-locked optical fiber laser device. The carbon nanotubes are preferably open-ended carbon nanotubes whose ends are decorated with carboxyl groups or hydroxy groups. Open-ended carbon nanotubes whose ends are decorated with carboxyl groups or hydroxy groups are easy to disperse in a solvent.

増幅用光ファイバには、希土類添加光ファイバを用いることができる。この希土類添加光ファイバは、シングルモードの光ファイバのコア部分にイッテルビウム（Ｙｂ）や、エルビウム（Ｅｒ）等の希土類（光増幅媒体）が添加された光ファイバである。前記光増幅媒体は、レーザ光源からの光により励起され、光を増幅する。
本実施形態では、たとえば、１５５０ｎｍ付近で大きな利得を有するエルビウム（Ｅｒ）添加光ファイバを使用することができる。 A rare earth-doped optical fiber can be used for the amplification optical fiber. This rare earth-doped optical fiber is an optical fiber in which a rare-earth (light amplification medium) such as ytterbium (Yb) or erbium (Er) is added to the core portion of a single mode optical fiber. The optical amplification medium is excited by light from a laser light source and amplifies the light.
In this embodiment, for example, an erbium (Er) -doped optical fiber having a large gain near 1550 nm can be used.

偏波コントローラ９０８は、共振器内の偏波を調整する。アイソレータ９０７は、レーザ発振を一方向に定める。カプラ９０９は、合波、分波を行う。共振器内の分散を調整するために２０ｍの光ファイバ９０３が挿入され、カプラ９０９から出力される。 The polarization controller 908 adjusts the polarization in the resonator. The isolator 907 determines laser oscillation in one direction. The coupler 909 performs multiplexing and demultiplexing. In order to adjust dispersion in the resonator, a 20 m optical fiber 903 is inserted and output from the coupler 909.

次に、本実施形態のモード同期光ファイバレーザ装置を用いたレーザ発振について説明する。
モード同期光ファイバレーザ装置の電源が投入され、レーザ光源に電流が加えられると、レーザ光が出力され、アイソレータ９０７内に導入される。そして、この光は、偏波コントローラ９０８により調整され、光増幅領域９０２に導入される。光増幅領域９０２では、光の増幅が行われ、増幅された光は、光ファイバ９０３を介してレーザ光として出力される。
ここで、モード同期光ファイバレーザ装置に電源を投入した当初では、モード同期光ファイバレーザ装置内を循環する光の強度が弱いため、不安定な多モード発振が行われる。
光がモード同期光ファイバレーザ装置内を循環するにつれて、光の強度が大きくなる。そして、カーボンナノチューブの可飽和吸収特性が出現するパワーに達すると、カーボンナノチューブの可飽和吸収特性の回復時間に依存して、モード同期状態となり、パルス発振状態に達する。 Next, laser oscillation using the mode-locked optical fiber laser device of this embodiment will be described.
When the mode-synchronous optical fiber laser device is turned on and a current is applied to the laser light source, laser light is output and introduced into the isolator 907. This light is adjusted by the polarization controller 908 and introduced into the optical amplification region 902. In the optical amplification region 902, light is amplified, and the amplified light is output as laser light via the optical fiber 903.
Here, at the beginning when the power is supplied to the mode-locked optical fiber laser device, the intensity of light circulating in the mode-locked optical fiber laser device is weak, so unstable multimode oscillation is performed.
As light circulates through the mode-locked optical fiber laser device, the intensity of the light increases. When the power at which the saturable absorption characteristic of the carbon nanotube appears is reached, depending on the recovery time of the saturable absorption characteristic of the carbon nanotube, a mode-locked state is reached and a pulse oscillation state is reached.

以下に、モード同期光ファイバレーザ装置を用いてレーザ発振を行った例を示す。
図１１（ａ）は、光スペクトル（分散能０．１ｎｍ）を示す。図１１（ｂ）は、正規化光スペクトル（分散能：０．１ｎｍ）を示す。図１１（ｃ）は、自己相関波形（分解能：５０ｆｓ）である。
図１１（ａ）（ｂ）で示すように、短パルスレーザ特有の広い光スペクトルが見られた。また、図１１（ｃ）から、４００ｆｓのパルス出力が得られたことが示された。 An example in which laser oscillation is performed using a mode-locked optical fiber laser device will be described below.
FIG. 11A shows an optical spectrum (dispersion power 0.1 nm). FIG. 11B shows a normalized light spectrum (dispersion power: 0.1 nm). FIG. 11C shows an autocorrelation waveform (resolution: 50 fs).
As shown in FIGS. 11A and 11B, a wide light spectrum peculiar to the short pulse laser was observed. Moreover, from FIG.11 (c), it was shown that the pulse output of 400 fs was obtained.

（第３の実施形態）
本実施形態は、光ピンセットによる球状のカーボンナノチューブ超構造作製に関するものである。図１２は、本実施形態に係る光導波路構造体の製造方法の概略構成を実現するための装置の概略構成を示す図である。
この装置は、レーザ光源１０１と、レーザ光源１０１からのレーザ光を供給される光増幅器１０２と、光ファイバ１０３と、カーボンナノチューブを分散させた液体１０４とを備える。また、２つのパワーメータ４０５、４０６と、減衰器４０７と、サーキュレータ４０８を備える。ここでは、光ファイバ１０３として、単一モード光ファイバを用いている。光増幅器の出射光を１０％分枝し、パワーメータ４０５で測定し、光ファイバ１０３端面の入力光強度をモニタする。高強度の光からパワーメータ４０５を保護するため、２０ｄＢの減衰器４０７をパワーメータ４０５の前に挿入する。光増幅器１０２の出射光のうち残りの９０％の光は、サーキュレータ４０８を通り、光軸方向に９０度にカットした光ファイバ１０３端面を通して、カーボンナノチューブを分散した液体１０４に入射される。光ファイバと液体の界面で反射された光はサーキュレータ４０８を通して、もう一方のパワーメータ４０６でその強度が測定される。光ファイバ１０３の先端を観察するために、顕微鏡２１９を備えており、光ファイバ１０３を水平にスライドガラス２２０上に固定して上方から顕微鏡２１９で観測できる構成となっている。スライドガラス２２０上にカーボンナノチューブを分散させた液体１０４を滴下して使用する。溶媒は、たとえば、ＤＭＦを用いることができる。 (Third embodiment)
This embodiment relates to the production of a spherical carbon nanotube superstructure using optical tweezers. FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of an apparatus for realizing a schematic configuration of the method for manufacturing an optical waveguide structure according to the present embodiment.
This apparatus includes a laser light source 101, an optical amplifier 102 to which laser light from the laser light source 101 is supplied, an optical fiber 103, and a liquid 104 in which carbon nanotubes are dispersed. Two power meters 405 and 406, an attenuator 407, and a circulator 408 are provided. Here, a single mode optical fiber is used as the optical fiber 103. The light emitted from the optical amplifier is branched by 10%, measured by a power meter 405, and the input light intensity at the end face of the optical fiber 103 is monitored. A 20 dB attenuator 407 is inserted in front of the power meter 405 to protect the power meter 405 from high intensity light. The remaining 90% of the light emitted from the optical amplifier 102 passes through the circulator 408 and enters the liquid 104 in which the carbon nanotubes are dispersed through the end face of the optical fiber 103 cut at 90 degrees in the optical axis direction. The intensity of the light reflected at the interface between the optical fiber and the liquid is measured by the other power meter 406 through the circulator 408. In order to observe the tip of the optical fiber 103, a microscope 219 is provided, and the optical fiber 103 is horizontally fixed on the slide glass 220 and can be observed with the microscope 219 from above. The liquid 104 in which carbon nanotubes are dispersed is dropped on the slide glass 220 and used. For example, DMF can be used as the solvent.

上記装置を使用し、カーボンナノチューブを分散させた液体１０４に光ファイバ１０３の端面を浸積し、光ファイバ１０３の端面からレーザ光を出射させることにより、液体中に分散させたカーボンナノチューブを光ファイバ１０３のコア部及びコア・クラッド境界の周囲に位置選択的に堆積させる。 By using the above apparatus, the end face of the optical fiber 103 is immersed in the liquid 104 in which the carbon nanotubes are dispersed, and laser light is emitted from the end face of the optical fiber 103, whereby the carbon nanotubes dispersed in the liquid are optical fiber. It is deposited selectively around the core part 103 and the core-cladding boundary.

図１３は、カーボンナノチューブが経時的に堆積され、球状のカーボンナノチューブ超構造が作製される様子を示す図である。このとき、用いた光ファイバ１０３は、直径１２５μｍであるが、この光ファイバ１０３と比較することにより、２０μｍ程度の直径を持つ球が形成されたことがわかる。図１３は球状のカーボンナノチューブの１０秒ごとの変化を示している。 FIG. 13 is a diagram showing a state in which carbon nanotubes are deposited over time to produce a spherical carbon nanotube superstructure. At this time, although the used optical fiber 103 has a diameter of 125 μm, it can be seen that a sphere having a diameter of about 20 μm was formed by comparing with the optical fiber 103. FIG. 13 shows changes in spherical carbon nanotubes every 10 seconds.

カーボンナノチューブ球は、直径２００μｍを超える程度の大きさも作製可能である。このカーボンナノチューブ球は比較的安定であり、弾性を示すことから、図１４（ａ）に示すように巨視的操作が可能である。また、図１４（ｂ）で示すように、球が付着しているファイバを回転させることもできる。また、このカーボンナノチューブ球は、図１４（ｃ）で示すように一定の時間が経過すると、崩壊する。
このように、本実施形態によれば、カーボンナノチューブや微粒子を捕捉したり、移動させて目的の場所に設置したりすることができる。 The carbon nanotube sphere can be manufactured to have a size exceeding 200 μm in diameter. Since the carbon nanotube sphere is relatively stable and exhibits elasticity, a macroscopic operation is possible as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 14B, the fiber to which the sphere is attached can be rotated. Further, as shown in FIG. 14C, the carbon nanotube sphere collapses after a certain period of time.
Thus, according to the present embodiment, carbon nanotubes and fine particles can be captured or moved to be installed at a target location.

（第４の実施形態）
図１５は、カーボンナノチューブ球を光ファイバレーザ中に挿入した本実施形態に係る受動モード同期ファイバレーザ装置を示す図である。装置の構成は、第２の実施形態と同様であり、共振器中の一カ所に対向する２本の光ファイバ９０３間にカーボンナノチューブ球９０６が作製されている。 (Fourth embodiment)
FIG. 15 is a diagram showing a passively mode-locked fiber laser device according to this embodiment in which carbon nanotube spheres are inserted into an optical fiber laser. The configuration of the apparatus is the same as that of the second embodiment, and a carbon nanotube sphere 906 is formed between two optical fibers 903 facing one place in the resonator.

本実施形態で用いられる球状のカーボンナノチューブは、以下のようにして、共振器中に挿入される。共振器中の一カ所に対向する２本の光ファイバ間に５μｍ程度の間隙を加えた後、カーボンナノチューブを分散させたＤＭＦ溶媒中に浸す。そして、レーザ発振している共振器中の光によりカーボンナノチューブ球を作製する。 The spherical carbon nanotube used in the present embodiment is inserted into the resonator as follows. A gap of about 5 μm is added between two optical fibers facing one place in the resonator, and then immersed in a DMF solvent in which carbon nanotubes are dispersed. Then, a carbon nanotube sphere is produced by the light in the resonator that is lasing.

図１６にその作製したカーボンナノチューブ球の図を示す。レーザ中の光強度はカーボンナノチューブ球が５μｍ程度に維持されるように調整した。図１７は、このカーボンナノチューブ球により受動モード同期が起こった際の出力の光スペクトルを示すものであり、短パルスレーザ特有の広い光スペクトルが見られる。これにより、受動モード同期が起こっていることが示されている。 FIG. 16 shows a diagram of the produced carbon nanotube sphere. The light intensity in the laser was adjusted so that the carbon nanotube sphere was maintained at about 5 μm. FIG. 17 shows the optical spectrum of the output when passive mode locking occurs with this carbon nanotube sphere, and a wide optical spectrum peculiar to the short pulse laser can be seen. This indicates that passive mode synchronization is occurring.

（第５の実施形態）
本実施形態は、複数種類の微粒子を分散させた液体から特定の微粒子を抽出する方法に係るものである。本実施形態では、光導波路構造体の一例として光ファイバを用い、特定の微粒子の一例として、カーボンナノチューブを用いる。
光ファイバは、導波路であるコア部と、コア部の周囲を取り囲む光閉じこめ層であるクラッド部と、レーザ光を出射する端面を備える。カーボンナノチューブを分散させた液体にこの光ファイバ端面を浸積させる。
本実施形態は、図１または図３に示す装置を用いることにより、実現することができる。 (Fifth embodiment)
The present embodiment relates to a method for extracting specific fine particles from a liquid in which a plurality of types of fine particles are dispersed. In this embodiment, an optical fiber is used as an example of an optical waveguide structure, and a carbon nanotube is used as an example of specific fine particles.
The optical fiber includes a core portion that is a waveguide, a cladding portion that is a light confinement layer surrounding the periphery of the core portion, and an end face that emits laser light. The end face of the optical fiber is immersed in a liquid in which carbon nanotubes are dispersed.
This embodiment can be realized by using the apparatus shown in FIG. 1 or FIG.

液体には、カーボンナノチューブのほかに不要な微粒子が含まれている。不要な微粒子としては、たとえば、金属微粒子を用いることができる。金属微粒子としては、金、銀、ニッケル又はコバルトが例示される。 The liquid contains unnecessary fine particles in addition to the carbon nanotubes. As unnecessary fine particles, for example, metal fine particles can be used. Examples of the metal fine particles include gold, silver, nickel, and cobalt.

光ファイバ端面からレーザ光を出射し、光ファイバのコア部およびコア・クラッド境界の周辺に位置選択的にカーボンナノチューブのみを堆積させることができる。このとき、不要な微粒子は、光ファイバ端面に堆積されない。
このようにして、光ファイバ端面に堆積させたカーボンナノチューブを剥離することによって、目的のカーボンナノチューブのみを得ることができる。 Laser light is emitted from the end face of the optical fiber, and only the carbon nanotubes can be selectively deposited around the core portion and the core-cladding boundary of the optical fiber. At this time, unnecessary fine particles are not deposited on the end face of the optical fiber.
Thus, only the target carbon nanotube can be obtained by peeling off the carbon nanotube deposited on the end face of the optical fiber.

光ピンセットは、対象物の屈折率やその電気的な特性に捕捉可能性が大きく依存する。したがって、液体中に分散された電気的特性の異なるカーボンナノチューブと金属微粒子を分離し、目的のカーボンナノチューブのみを抽出することが可能となる。 Optical tweezers are highly dependent on the refractive index of an object and its electrical characteristics. Accordingly, it is possible to separate the carbon nanotubes and the metal fine particles dispersed in the liquid and having different electrical characteristics, and extract only the target carbon nanotube.

本実施形態では、光ファイバに変えて種々の光デバイスを用いることもできる。また、カーボンナノチューブに変えて、アモルファスカーボン粒子を用いてもよい。 In this embodiment, various optical devices can be used instead of the optical fiber. Further, amorphous carbon particles may be used instead of carbon nanotubes.

以上、本発明の構成について説明したが、本発明は、これに限られず様々な態様を含む。以下はその例示である。 As mentioned above, although the structure of this invention was demonstrated, this invention is not restricted to this, Various aspects are included. The following is an example.

たとえば、用いるレーザ光は、連続光であってもよいし、パルス光であってもよい。
実施形態では、光路として光ファイバ系を用いたが、光路の構造は、特に限定されるものでなく、空間系や平面導波路系であってもよい。
また、実施形態では、光ファイバ端面へのカーボンナノチューブを堆積する技術を提案したが、光ファイバ端面に限らず、ガラス基板などのその他の箇所にも堆積することが可能である。 For example, the laser beam used may be continuous light or pulsed light.
In the embodiment, an optical fiber system is used as the optical path. However, the structure of the optical path is not particularly limited, and may be a spatial system or a planar waveguide system.
In the embodiment, a technique for depositing carbon nanotubes on the end face of the optical fiber has been proposed. However, the technique can be deposited not only on the end face of the optical fiber but also on other places such as a glass substrate.

光ピンセットはエバネッセント波成分によっても実現されている。これを用いることによって、エバネッセント波成分が空気中に染み出している導波路構造では、その側面に沿ってカーボンナノチューブを堆積することが可能である。図１８にその模式図を示す。この場合には、エバネッセント波成分が染み出している構造（ａ）であればどのようなものにでも適用可能であり、上部クラッドのないスラブ構造（ｂ）、リッジ構造（ｃ）、リブ型構造（ｄ）などの平面導波路構造や、Ｄ−ｓｈａｐｅファイバ（ｅ）、ｈｏｌｅｙファイバまたはフォトニック結晶ファイバ（ｆ）、穴あきコアファイバ（ｇ）、テーパードファイバ（ｈ）などのファイバ構造などが挙げられる。また、溶媒の浸す範囲を選択することにより、堆積範囲の選択が可能である。また、堆積位置も、堆積後に光圧により動かすことが可能である。 Optical tweezers are also realized by evanescent wave components. By using this, in the waveguide structure in which the evanescent wave component oozes out into the air, it is possible to deposit carbon nanotubes along the side surface. FIG. 18 shows a schematic diagram thereof. In this case, the structure can be applied to any structure (a) in which the evanescent wave component is exuded, and includes a slab structure (b) without an upper cladding, a ridge structure (c), and a rib-type structure. Planar waveguide structures such as (d), fiber structures such as D-shape fibers (e), holey fibers or photonic crystal fibers (f), perforated core fibers (g), and tapered fibers (h). It is done. In addition, the deposition range can be selected by selecting the range in which the solvent is immersed. Also, the deposition position can be moved by light pressure after deposition.

光ピンセットは、対象物の屈折率やその電気的な特性に捕捉可能性が大きく依存する。そのため、金属型カーボンナノチューブと半導体型カーボンナノチューブの分離が可能である。通常、ＤＭＦ溶媒中で分散されたカーボンナノチューブは互いに絡まり合っているために分離困難である。界面活性剤やＤＮＡなどで個々のカーボンナノチューブを取り囲んだり、カーボンナノチューブを超音波破砕機により短くすることで絡まりづらくしたりするなどにより、カーボンナノチューブは一本一本分離することが出来る。このような状態のカーボンナノチューブであれば、分離が可能である。究極的には、カーボンナノチューブはそのカイラリティにより特性が異なり、これら個々の種類のカーボンナノチューブを分離することも可能である。分離の後は、それぞれの種類の混合比率の調整など、カーボンナノチューブデバイスの更なる高機能化に適用することができる。 Optical tweezers are highly dependent on the refractive index of an object and its electrical characteristics. Therefore, it is possible to separate metallic carbon nanotubes from semiconducting carbon nanotubes. Normally, carbon nanotubes dispersed in a DMF solvent are difficult to separate because they are entangled with each other. The individual carbon nanotubes can be separated one by one by surrounding the individual carbon nanotubes with a surfactant or DNA, or by making the carbon nanotubes less tangled by shortening them with an ultrasonic crusher. Separation is possible with such a carbon nanotube. Ultimately, carbon nanotubes have different characteristics depending on their chirality, and it is possible to separate these individual types of carbon nanotubes. After the separation, it can be applied to further enhancement of the function of the carbon nanotube device such as adjustment of the mixing ratio of each type.

個々に分離されたカーボンナノチューブの軸方向を調整することも可能である。カーボンナノチューブは電場の方向に向きやすいという性質を持つ上に、光ピンセットの原理から光の電界方向に向いた状態で捕捉することが可能であると考えられ、軸方向の調整されたカーボンナノチューブの堆積が可能である。 It is also possible to adjust the axial direction of the individually separated carbon nanotubes. Carbon nanotubes have the property of being easily oriented in the direction of the electric field, and in addition to the principle of optical tweezers, it is thought that they can be captured in the direction of the electric field of light. Deposition is possible.

光ピンセットは、一点に対象物を集めるだけの技術ではなく、ホログラフィックに光強度の分布を作製することにより、周期的なカーボンナノチューブの堆積も可能となる。また、レンズなどの組み合わせにより、周期的ではなくてもパターニングが可能である。 Optical tweezers are not only a technique for collecting objects at a single point, but also by creating a light intensity distribution in a holographic manner, periodic carbon nanotubes can be deposited. Moreover, patterning is possible even if not periodic by a combination of lenses or the like.

カーボンナノチューブ超構造は、水素貯蔵などカーボンナノチューブを大量に密に配置するような際に有用である。 The carbon nanotube superstructure is useful when a large number of carbon nanotubes are densely arranged such as hydrogen storage.

また、微粒子は、カーボンナノチューブに限定されるものではなく、種々の微粒子を用いることもできる。たとえば、アモルファスカーボン粒子を用いてもよい。金属微粒子や半導体微粒子を用いてもよい。 The fine particles are not limited to carbon nanotubes, and various fine particles can also be used. For example, amorphous carbon particles may be used. Metal fine particles or semiconductor fine particles may be used.

第１の実施形態を説明する装置を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the apparatus explaining 1st Embodiment. 第１の実施形態を説明する図とラマンスペクトルである。It is a figure explaining a 1st embodiment, and a Raman spectrum. 第１の実施形態を説明する図とラマンスペクトルである。It is a figure explaining a 1st embodiment, and a Raman spectrum. 第１の実施形態を説明する装置を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the apparatus explaining 1st Embodiment. （ａ）第１の実施形態を説明するグラフである。（ｂ）第１の実施形態を説明する図である。(A) It is a graph explaining 1st Embodiment. (B) It is a figure explaining 1st Embodiment. （ａ）第１の実施形態を説明するグラフである。（ｂ）第１の実施形態を説明する図である。(A) It is a graph explaining 1st Embodiment. (B) It is a figure explaining 1st Embodiment. 第１の実施形態の効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of a 1st embodiment. 第１の実施形態の効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of a 1st embodiment. 第２の実施形態のモード同期光ファイバレーザ装置である。It is a mode-locked optical fiber laser apparatus according to the second embodiment. （ａ）第２の実施形態を説明する図である。（ｂ）第２の実施形態を説明するグラフである。(A) It is a figure explaining 2nd Embodiment. (B) It is a graph explaining 2nd Embodiment. （ａ）第２の実施形態を説明する光スペクトルである。（ｂ）第２の実施形態を説明する光スペクトルである。（ｃ）第２の実施形態を説明するグラフである。(A) It is an optical spectrum explaining 2nd Embodiment. (B) It is an optical spectrum explaining 2nd Embodiment. (C) It is a graph explaining 2nd Embodiment. 第３の実施形態を説明する装置を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the apparatus explaining 3rd Embodiment. 第３の実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 3rd Embodiment. （ａ）第３の実施形態を説明する図である。（ｂ）第３の実施形態を説明する図である。（ｃ）第３の実施形態を説明する図である。(A) It is a figure explaining 3rd Embodiment. (B) It is a figure explaining 3rd Embodiment. (C) It is a figure explaining 3rd Embodiment. 第４の実施形態のモード同期光ファイバレーザ装置である。It is a mode synchronous optical fiber laser apparatus of 4th Embodiment. 第４の実施形態を説明する図である。It is a figure explaining 4th Embodiment. 第４の実施形態を説明する光スペクトルである。It is an optical spectrum explaining 4th Embodiment. 本発明の実施形態を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０１レーザ光源
１０２光増幅器
１０３光ファイバ
１０４カーボンナノチューブを分散させた液体
１０６カーボンナノチューブ
２１９顕微鏡
２２０スライドガラス
４０５パワーメータ
４０６パワーメータ
４０７減衰器
４０８サーキュレータ
９０２光増幅領域
９０３光ファイバ
９０４フェルール
９０５スリーブ
９０６カーボンナノチューブ層
９０７アイソレータ
９０８偏波コントローラ
９０９カプラ
９１０光ファイバ DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Laser light source 102 Optical amplifier 103 Optical fiber 104 Liquid in which carbon nanotubes are dispersed 106 Carbon nanotube 219 Microscope 220 Slide glass 405 Power meter 406 Power meter 407 Attenuator 408 Circulator 902 Optical amplification region 903 Optical fiber 904 Ferrule 905 Sleeve 906 Carbon nanotube Layer 907 isolator 908 polarization controller 909 coupler 910 optical fiber

Claims

光導波路であるコア部を備え、前記コア部および前記コア部周縁を含む端面を有する光導波路構造体を用意する工程と、
微粒子を分散させた媒体中に前記端面を浸積した状態で、前記コア部からレーザ光を出射し、前記コア部または前記コア部周縁に、前記微粒子を位置選択的に堆積させる工程と、
を含み、
前記微粒子を位置選択的に堆積させる前記工程において、前記端面における光の反射率を測定し、前記反射率の経時変化に基づいて、前記端面への前記微粒子の堆積を制御することを特徴とする光導波路構造体の製造方法。 A step of including a core portion, providing a waveguide structure having including end face beauty front SL core portion periphery Oyo said core portion is an optical waveguide,
While immersed the end face in a medium in which fine particles are dispersed, the laser beam emitted from the core portion, the core portion or in the core portion periphery, a step of regioselectively depositing the fine particles ,
Including
In the step of selectively depositing the fine particles, the reflectance of light on the end face is measured, and the deposition of the fine particles on the end face is controlled based on a change with time of the reflectance. Manufacturing method of optical waveguide structure.

前記微粒子を位置選択的に堆積させる前記工程において、前記端面に前記微粒子を堆積させる前記反射率が所定の閾値を超えて変化したとき、前記コア部または前記コア部周縁への前記微粒子の堆積開始時間を検知し、前記微粒子の堆積時間を計測することで、前記端面への前記微粒子の堆積量を制御する、請求項１に記載の光導波路構造体の製造方法。 In the step of depositing said particulate regioselectively, the reflectance of depositing the fine particles on the end surface when the change exceeds a predetermined threshold, the core part or the of the fine particles to the core portion periphery 2. The method of manufacturing an optical waveguide structure according to claim 1, wherein the deposition amount of the fine particles on the end face is controlled by detecting the deposition start time and measuring the deposition time of the fine particles.

前記微粒子を位置選択的に堆積させる前記工程において、前記微粒子が堆積を開始したときの前記端面における反射率の揺らぎと、前記微粒子を持続的に堆積させた状態で所定時間経過後の前記端面における反射率の揺らぎとを対比し、前記反射率の揺らぎが所定の閾値以下になるまで前記微粒子を前記端面に堆積させて、前記端面に前記微粒子の堆積層を形成する、請求項１又は２に記載の光導波路構造体の製造方法。 In the step of depositing the fine particles in a position-selective manner, a fluctuation in reflectance at the end face when the fine particles start to be deposited, and the end face after elapse of a predetermined time in a state where the fine particles are continuously deposited. 3. Contrast with reflectance fluctuation, and depositing the fine particles on the end face until the reflectance fluctuation becomes a predetermined threshold value or less to form a deposited layer of the fine particles on the end face. The manufacturing method of the optical waveguide structure of description.

前記媒体が、少なくとも、ジメチルホルムアミドを含む、請求項１乃至３いずれか１項に記載の光導波路構造体の製造方法。 The method for manufacturing an optical waveguide structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the medium includes at least dimethylformamide.

前記微粒子は、カーボンナノチューブまたはアモルファスカーボン粒子である、請求項１乃至４いずれか１項に記載の光導波路構造体の製造方法。 The method for manufacturing an optical waveguide structure according to claim 1, wherein the fine particles are carbon nanotubes or amorphous carbon particles.

前記微粒子は、金属微粒子または半導体微粒子である、請求項１乃至４いずれか１項に記載の光導波路構造体の製造方法。 The method for manufacturing an optical waveguide structure according to claim 1, wherein the fine particles are metal fine particles or semiconductor fine particles.

前記光導波路構造体は、光ファイバである、請求項１乃至５いずれか１項に記載の光導波路構造体の製造方法。 The method for manufacturing an optical waveguide structure according to claim 1, wherein the optical waveguide structure is an optical fiber.

光導波路であるコア部を備え、前記コア部および前記コア部周縁を含む端面を有する光導波路構造体を用意する工程と、
微粒子を分散させた媒体中に前記端面を浸積した状態で、前記コア部からレーザ光を出射し、前記コア部または前記コア部周縁に、前記微粒子を位置選択的に堆積させる工程と、
を含み、
前記微粒子を位置選択的に堆積させる前記工程において、前記端面における光の反射率を測定し、前記反射率の経時変化に基づいて、前記端面への前記微粒子の堆積を制御する、微粒子堆積方法。 A step of including a core portion, providing a waveguide structure having including end face beauty front SL core portion periphery Oyo said core portion is an optical waveguide,
While immersed the end face in a medium in which fine particles are dispersed, the laser beam emitted from the core portion, the core portion or in the core portion periphery, a step of regioselectively depositing the fine particles ,
Including
In the step of depositing the fine particles in a position-selective manner, a method of depositing the fine particles on the end surface is measured based on a change in the reflectance over time by measuring a reflectance of light on the end surface.

光導波路であるコア部と、前記コア部の周囲に設けられたクラッド部とを備え、前記コア部および前記コア部周縁を含む端面を有する光ファイバの前記端面を、カーボンナノチューブを分散させた媒体中に浸積させた状態で、前記コア部からレーザ光を出射し、前記コア部または前記コア部周縁に、前記カーボンナノチューブを位置選択的に堆積させて、球状のカーボンナノチューブ超構造を作製する方法。 A core portion is an optical waveguide, and a cladding portion provided around the core portion, the end face of an optical fiber having a including the end face of beauty front SL core portion periphery Oyo said core portion, the carbon nanotube in a state of being immersed in dispersed media, the laser beam emitted from the core portion, the core portion or in the core portion periphery, by depositing the carbon nanotube regioselectively, spherical carbon A method of making a nanotube superstructure.

レーザ光源を有するとともに、
前記レーザ光源からの光が供給される光増幅領域が形成され、
前記光増幅領域から出射された光の一部を再度、前記光増幅領域に導入するとともに、前記光増幅領域から出射された光の他の一部を出力するモード同期光ファイバレーザ装置の製造方法であって、
請求項９記載の方法で球状のカーボンナノチューブ超構造を作製し、前記光増幅領域に、前記球状のカーボンナノチューブ超構造を設けることを特徴とするモード同期光ファイバレーザ装置の製造方法。 Having a laser light source,
An optical amplification region to which light from the laser light source is supplied is formed,
A method of manufacturing a mode-locked optical fiber laser device that reintroduces a part of the light emitted from the light amplification area into the light amplification area and outputs another part of the light emitted from the light amplification area Because
A method for manufacturing a mode-locked optical fiber laser device, comprising: producing a spherical carbon nanotube superstructure by the method according to claim 9; and providing the spherical carbon nanotube superstructure in the optical amplification region.