JP6066876B2 - 表面ナノスケール・アキシャル・フォトニックデバイスを製造する方法 - Google Patents
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Description
本願は、2012年9月25日出願の米国仮出願第61/705258号の特典を主張し、参照により本明細書に組み込まれる。
r(z)−r0=Δr(z)
上式で、r0は公称ファイバ半径であり、zはファイバ軸と定義される。マイクロファイバ14によって励起されるWGMは、以下によって定義される波長の近傍で共振を受ける。
λ=λq=2πneffr0/q
上式で、qは大きい正の整数であり、neffはWGMの実効屈折率である。この解析では、マイクロファイバ14は、共振の近くの波長λcを有し、すなわち|λc−λq|<<λq/qである、位置z=z1のデバイス・ファイバ10の表面で放射されるコヒーレント光の点光源であるとみなされる。図2に示す構成について、半径変動Δr(z)が完全に局所化された状態(「ボトル状態」とも呼ばれる)をサポートすることも示すことができる。上記で定義されるのと同一のパラメータを有する従来の光ファイバでは、図2の構成により、2pm程度のΔλFSRの値が得られる。
Claims (21)
- 別々の光マイクロデバイスの長い連鎖として形成された複数の別々の光マイクロデバイスを備える表面ナノスケール・アキシャル・フォトニック(SNAP)デバイスの有効半径変動を特徴付け、補正する方法であって、
製造されたままのSNAPデバイスを特徴付け、前記長い連鎖に沿った前記複数の別々の光マイクロデバイスの局所有効半径値を求めること、
前記製造されたままのSNAPデバイスを較正し、単一の所定の時間依存有効半径変更処理に関連する有効半径の変化と定義される補正係数を求めること、および
いくつかの有効半径変更処理の適用によって前記別々の光マイクロデバイスの長い連鎖に沿った前記別々の光マイクロデバイスのそれぞれを補正することであって、前記別々の光マイクロデバイスのそれぞれに適用される処理数が、その光マイクロデバイスに必要な有効半径補正量および前記較正するステップで求めた前記補正係数によって求められる、補正すること
を含む方法。 - 前記較正するステップが、
前記別々の光マイクロデバイスの長い連鎖に沿ったいくつかの前記別々の光マイクロデバイスに所定の数の処理を適用することであって、各光マイクロデバイスが、異なる数の処理を受ける、適用すること、
処理した前記光マイクロデバイスのそれぞれの前記局所有効半径値を測定すること、および
初期の製造されたままの前記光マイクロデバイスの局所有効半径値と、処理後の局所有効半径値との差に基づいて補正係数を求めること
を含む請求項1に記載の方法。 - 前記適用するステップの間に、各光マイクロデバイスに適用される処理数が増分式に増加する請求項2に記載の方法。
- 前記処理数が1つずつ増加する請求項3に記載の方法。
- 前記SNAPデバイスを形成する各光マイクロデバイスが、較正するステップの間に処理される請求項2に記載の方法。
- 前記有効半径変更処理が、局所半径の物理的変化を導入する時間依存アニーリング・プロセスである請求項1に記載の方法。
- レーザ源が、前記時間依存アニーリング・プロセスを実施するのに使用され、前記レーザ源アウトプットの持続時間および出力が、局所光マイクロデバイスで生み出される半径変化量を定義するように制御される請求項6に記載の方法。
- CO2レーザ源が使用される請求項7に記載の方法。
- 前記SNAPデバイスが感光性デバイスであり、前記有効半径変更処理が、屈折率変化を導入し、有効半径の変化を生み出す時間依存UV放射プロセスである請求項1に記載の方法。
- UV源の持続時間および出力が、局所光マイクロデバイスで生み出される屈折率変化量を定義するように制御される請求項9に記載の方法。
- 前記SNAPデバイスが光ファイバの長さに沿って形成される請求項1に記載の方法。
- 前記SNAPデバイスが、数十μm程度の公称半径を有する空芯光ファイバの長さに沿って形成される請求項11に記載の方法。
- 前記SNAPデバイスが、複数の別々の光マイクロ共振器を含むように形成される請求項1に記載の方法。
- 前記特徴付けするステップが、各光マイクロ共振器について製造されたままの前記光マイクロ共振器の共振波長を求めるのに使用される請求項13に記載の方法。
- 前記較正するステップおよび補正するステップが所定の回数反復される請求項1に記載の方法。
- 前記較正するステップおよび補正するステップが、1オングストロオーム未満の有効半径変動誤差が達成されるまで反復される請求項15に記載の方法。
- 別々の光マイクロデバイスの長い連鎖として形成された複数の別々の光マイクロデバイスを備える表面ナノスケール・アキシャル・フォトニック(SNAP)デバイスの共振特性の特徴付けおよび補正を実施する装置であって、
前記長い連鎖に沿って形成された前記別々の光マイクロデバイスのそれぞれについて局所共振波長値を測定する特徴付けステージと、
前記長い連鎖に沿って形成された前記別々の光マイクロデバイスのそれぞれに所定の数の有効半径変更処理を適用する露光ステージであって、前記所定の処理数が、個々の処理の既知のエネルギーおよび持続時間に関連し、単一の有効半径変更処理に関連する有効半径の既知の変化に基づいて計算される露光ステージと
を備える装置。 - 前記特徴付けステージが光源および検出器を含み、光マイクロファイバがそれらの間に、前記光源から前記検出器への光信号の伝播をサポートするように配設され、前記光マイクロファイバが、前記SNAPデバイスの長さに沿った離間した位置と接触し、伝播する光信号の一部を前記SNAPデバイスとエバネッセントに結合し、前記検出器が前記長い連鎖に沿って形成された前記複数の別々の光マイクロデバイスの局所有効半径値を測定する方式で前記伝播信号を摂動するウィスパリング・ギャラリー・モード(WGM)を導入する請求項17に記載の装置。
- 前記露光ステージがレーザ源、制御ビーム・シャッタ、および放物型レンズを含み、前記レーザ源が、SNAPデバイスの表面に向けられる所定の出力のアニーリング・レーザ・ビームを供給するためのものであり、前記制御ビーム・シャッタが、SNAPデバイス表面上のレーザ・ビームの出力レベルおよび露光時間を制御するのに使用され、前記放物型レンズが、SNAPデバイス表面上の前記レーザ・ビームのスポット・サイズを求めるのに使用される請求項17に記載の装置。
- 前記制御ビーム・シャッタが、マイクロ秒の長さのアニーリング・ビーム・パルスを生み出す請求項19に記載の装置。
- 前記露光ステージが、UV放射源、制御ビーム・シャッタ、および放物型レンズを含み、前記UV放射源が、SNAPデバイスの表面に向けられる所定のパワーのビームを供給するためのものであり、前記制御ビーム・シャッタが、SNAPデバイス表面上のUV放射の出力レベルおよび露光時間を制御するのに使用され、前記放物型レンズが、SNAPデバイス表面上の放射のスポット・サイズを求めるのに使用される請求項17に記載の装置。
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