光学装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于，提供一种能够放宽在光学装置中使用的光波导的制作条件的光学装置。光学装置(500)具有：光波导(200)，其具有被光学耦合的芯区及包层；以及温度控制单元(600)，其控制光波导的温度，光波导具有以如下方式形成的所述芯区及所述包层：在芯区的折射率表现为比包层的折射率大的折射率的温度范围内，针对在光波导中传播的光规定的归一化频率跨越由光波导的构造决定的导模的截止频率而变化。温度控制单元构成为，在如下的温度范围中控制光波导的温度，该温度范围跨越归一化频率与截止频率相等的温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般而言涉及光学装置，尤其涉及具有光波导的光学装置。
技术介绍
光波导是指使用具有光学特性的物质(以下，记述为光学材料)制作的、使用光作为传输对象的传输路径。光波导具有如下的构造：折射率比芯区低的包层与沿光的传播方向延伸的芯区的外侧光耦合，芯区主要发挥光路的作用。在光波导的情况下，包含各种构造的光波导，如所谓光纤那样的同轴型构造的光波导、以及具有板状构造的光波导等。并且，光波导不仅有只传播光的光波导，而且也有装配了传输所需的电气元件和/或光路的分支或者耦合用的构造的光波导。在此处及以下的说明中，在使用词语“构造”的情况下，除光波导的尺寸这样的机械意义上的构造以外，也用作包含所使用的材料及其特性的概念。作为容易理解的现有光波导的例子，已知有形状呈片状或者平板状的光波导(以下，记述为平面波导)(非专利文献1)。现有技术文献非专利文献非专利文献1：フォトニクスシリーズ(光子学系列)13光導波路の基礎(光波导的基础)，冈本胜就著，科罗娜出版社，1992年，14～27页
技术实现思路
专利技术要解决的问题在制作平面波导型的光波导时，主要需要预先设定(1)在光波导中传播的光的波长、(2)芯区的光学材料的折射率、(3)包层的光学材料的折射率以及(4)芯区的厚度。并且，取决于所制作的光波导的构造，将光封闭在光波导中进行传播时的传播形式(以下记述为导模(guidedmode))仅允许特定的传播形式，阶数被用作用于区分各导模的参数之一。平面波导型的光波导的导模是取决于按照下式定义的归一化频率v而确定的。其中，π表示圆周率，t表示芯区的厚度，λ表示光的波长，ncore表示芯区的折射率，nclad表示包层的折射率。另外，通过根据上述非专利文献1的图2.2将(2.14)的式子以t＝2a置换变形，而求得与上式(1)相同的式子。并且，根据下式给出与某种导模的光是否被容许的边界对应的频率即截止频率。其中，m表示导模的阶数。例如，在V大于Vm的情况下，将成为能够传播零阶～m阶的导模的光的光波导。另一方面，一般而言，在光波导的应用领域中往往期望在光波导中传播的光是低阶的导模。但是，根据上式(1)可知，当在限定为更低阶数的制作条件下制作光波导时，需要使芯区1的厚度t更薄。因此，在制作具有厚度t较薄的芯区的光波导的情况下，存在需要确保尺寸精度等制作条件更加严格的问题。因此，可以预想到存在如下问题：由于光波导的加工精度降低或者批量生产性(成品率)降低，进而使用光波导的光学装置的性能及(或)批量生产性降低。另外，对于光纤等其它构造的光波导，也同样能够求出归一化频率、导模、截止频率。例如，对于光纤，在上式(1)中能够替代芯区的厚度t而将纤芯的直径作为参数来规定归一化频率，当要在与更低阶数对应的制作条件下进行制作时，需要进一步减小纤芯的直径。本专利技术正是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够放宽在光学装置中使用的光波导的制作条件的光学装置。用于解决问题的手段本专利技术的光学装置具有：光波导，其具有被光学耦合的芯区及包层；以及温度控制单元，其控制所述光波导的温度，该光学装置的特征在于，所述光波导具有以如下方式形成的所述芯区及所述包层：在所述芯区的折射率表现为比所述包层的折射率大的折射率的第1温度范围内，针对在所述光波导中传播的光规定的归一化频率跨越由所述光波导的构造决定的导模的截止频率而变化，所述温度控制单元构成为，在第2温度范围中控制所述光波导的温度，所述第2温度范围跨越所述归一化频率与所述截止频率相等的温度。专利技术效果根据本专利技术的光学装置，能够提供可以放宽在光学装置中使用的光波导的制作条件的光学装置。附图说明图1是示出本专利技术的实施方式1的光学装置的内部结构的概要图。图2是示出本专利技术的实施方式1的光波导的立体图。图3是示出本专利技术的实施方式1的光波导的截面图。图4是示出本专利技术的实施方式1的芯区及包层的折射率的温度依赖性的示意图。图5是示出本专利技术的实施方式1的归一化频率的温度依赖性的示意图。图6是示出本专利技术的实施方式2的芯区及包层的折射率的温度依赖性的图。图7是示出本专利技术的实施方式2的归一化频率的温度依赖性的图。图8是示出本专利技术的实施方式2的归一化频率的温度依赖性的变形例的图。图9是示出本专利技术的实施方式3的芯区及包层的折射率的温度依赖性的图。图10是示出本专利技术的实施方式3的归一化频率的温度依赖性的图。图11是示出本专利技术的实施方式3的归一化频率的温度依赖性的变形例的图。图12是示出本专利技术的实施方式4的芯区及包层的折射率的温度依赖性的图。图13是示出本专利技术的实施方式4的归一化频率的温度依赖性的图。图14是示出本专利技术的实施方式4的归一化频率的温度依赖性的变形例的图。图15是示出本专利技术的实施方式5的芯区及包层的折射率的温度依赖性的图。图16是示出本专利技术的实施方式5的归一化频率的温度依赖性的图。图17是示出本专利技术的实施方式5的归一化频率的温度依赖性的变形例的图。图18是示出本专利技术的实施方式6的光波导的截面图。图19是示出本专利技术的实施方式6的芯区及包层的折射率的温度依赖性的图。图20是示出本专利技术的实施方式6的归一化频率的温度依赖性的图。图21是示出本专利技术的实施方式7的芯区及包层的折射率的温度依赖性的图。图22是示出本专利技术的实施方式7的归一化频率的温度依赖性的图。图23是示出本专利技术的实施方式8的光波导的截面图。图24是示出本专利技术的实施方式8的芯区及包层的折射率的温度依赖性的图。图25是示出本专利技术的实施方式8的归一化频率的温度依赖性的图。图26是示出本专利技术的实施方式9的芯区及包层的折射率的温度依赖性的图。图27是示出本专利技术的实施方式9的归一化频率的温度依赖性的图。图28是示出本专利技术的实施方式10的光波导的截面图。图29是示出本专利技术的实施方式10的芯区及包层的折射率的温度依赖性的图。图30是示出本专利技术的实施方式10的归一化频率的温度依赖性的图。具体实施方式下面，使用附图说明本专利技术的各个实施方式。另外，在下面的各个实施方式的附图中，对同一乃至同样的部分标注同一乃至同样的标号，在各实施方式的说明中存在对其说明进行部分省略的情况。并且，为了容易理解本专利技术，在下面的各实施方式的附图中，以如下情况为例进行说明：(1)光波导是截面呈对称构造的平面波导型光波导，(2)芯区对在光波导中传播的光具有放大作用，(3)光学装置是在光波导中传播激光的激光装置。另外，存在将具有对激光的放大作用的芯区称为激光介质的情况。实施方式1下面，使用图1～图5说明本专利技术的各实施方式1。图1是示出本专利技术的实施方式1的光学装置的内部结构的概要图。在图中，100表示激励光源，200表示光波导，300表示温度控制元件，400表示温度控制部，500表示光学装置，600表示温度控制单元，箭头示出光、信号或者信息以及它们的传输方向。另外，在安装光学装置500时，也能够定义各种包含未图示的结构要素的广义的光学装置500，例如能够包含(1)激光光源、(2)谐振器、(3)以反射镜、透镜及棱镜为例示出的被动光学元件、(4)电源、(5)通信单元和(6)各种接口。另外，温度控制元件300及温度控制部400构成温度控制单元600。图2是示出本专利技术的实施方式1的光波导200的立体图。在图中，1表示芯区，2a及2b表示包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学装置，其设有：光波导，其具有被光学耦合的芯区及包层；以及温度控制单元，其控制所述光波导的温度，其中，所述光波导具有以如下方式形成的所述芯区及所述包层：在所述芯区的折射率表现为比所述包层的折射率大的折射率的第1温度范围内，针对在所述光波导中传播的光规定的归一化频率跨越由所述光波导的构造决定的导模的截止频率而变化，所述温度控制单元构成为，在第2温度范围中控制所述光波导的温度，所述第2温度范围跨越所述归一化频率与所述截止频率相等的温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.26 JP 2014-1076571.一种光学装置，其设有：光波导，其具有被光学耦合的芯区及包层；以及温度控制单元，其控制所述光波导的温度，其中，所述光波导具有以如下方式形成的所述芯区及所述包层：在所述芯区的折射率表现为比所述包层的折射率大的折射率的第1温度范围内，针对在所述光波导中传播的光规定的归一化频率跨越由所述光波导的构造决定的导模的截止频率而变化，所述温度控制单元构成为，在第2温度范围中控制所述光波导的温度，所述第2温度范围跨越所述归一化频率与所述截止频率相等的温度。2.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述芯区及所述包层的折射率在所述第1温度范围内存在如下的关系：随着所述光波导的温度的提高或者降低，所述芯区的折射率与所述包层的折射率之间的平方差减小，使得所述光波导的所述归一化频率跨越所述截止频率而变化。3.根据权利要求1或2所述的光学装置，其中，所述芯区是利用如下的光学材料形成的，该光学材料针对在所述光波导中传播的光具有对光衰减的降低作用或者光的放大作用。4.根据权利要求1～3中任意一项所述的光学装置，其中，所述芯区及所述包层中的至少一方是利用玻璃状的光学材料形成的。5.根据权利要求1～3中任意一项所述的光学装置，其中，所述包层是利用具有双折射特性的光学材料形成的。6.根据权利要求1～5中任意一项所述的光学装置，其中，所述芯区具有平板状的形状，所述包层在所述芯区的至少一个主面与所述芯区光学耦合。7.根据权利要求3～6中任意一项所述的光学装置，其中，所述光学装置还具有用于对所述芯区赋予所述光的放大作用的激励单元，在所述芯区中，通过所述激励单元对在所述光波导中传播的光产生所述放大作用，所述光波导在被所述激励单元激励的所述芯区中，对在所述光波导中传播的激光进行放大。8.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述芯区是利用Er：Yb：玻璃、Nd：玻璃、Er：玻璃、Yb：玻璃、Pr：玻璃、Nd：YLF、Yb：YLF、Er：YLF、Pr：YLF、Ho：YLF、Tm：YLF、Tm：Ho：YLF、Yb：KYW、Yb：KGW、Cr：LiSAF、Yb：YAG、Nd：YAG、Er：YAG、Er：Yb：YAG、Cr：Tm：Ho：YAG、Tm：Ho：YAG、Tm：YAG、Ho：YAG或Pr：YAG形成的。9.根据权利要求8所述的光学装置，其中，所述玻璃是磷酸盐玻璃、石英玻璃或者氟化物玻璃。10.根据权利要求7所述的光学装置，其中，所述芯区是利用Er：玻璃形成的，所述包层是利用玻璃状的光学材料形成的，该光学材料具有如下的折射率特性：在所述第1温度范围内，随着所述光波导的温度变化，所述包层与所述芯区之间的折射率的平方差变化，使得所述光波导的所述归一化频率跨越所述截止频率而变化。11.根据权利要求7所述的光学装置，其中，所述芯区是利用Er/Yb共掺磷酸盐玻璃形成的，所述包层是利用玻璃状的光学材料形成的，该光学材料具有如下的折射率特性：在所述第1温度范围内，随着所述光波导的温度变化，所述包层与所述芯区之间的折射率的平方差变化，使得所述光波导的所述归一化频率跨越所述截止频率而变化。12.根据权利要求7所述的光学装置，其中，所述芯区是利用Nd：玻璃形成的，所述包层是利用玻璃状的光学材料形成的，该光学材料具有如下的折射率特性：在所述第1温度范围内，随着所述光波导的温度变化，所述包层与所述芯区之间的折射率的平方差变化，使得所述光波导的所述归一化频率跨越所述截止频率而变化。13.根据权利要求7所述的光学装置，其中，所述芯区是利用掺Nd石英...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边洋次郎，崎村武司，柳泽隆行，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP