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光共振器並びに光周波数コム発生器 実績あり

国内特許コード P110002960
整理番号 V210P017
掲載日 2011年6月9日
出願番号 特願2002-038839
公開番号 特開2003-202609
登録番号 特許第3848883号
出願日 平成14年2月15日(2002.2.15)
公開日 平成15年7月18日(2003.7.18)
登録日 平成18年9月1日(2006.9.1)
優先権データ
  • 特願2001-334299 (2001.10.31) JP
発明者
  • 中山 義宣
  • 興梠 元伸
  • 仲本 修
  • 三澤 成嘉
  • バンバン ウイディヤトモコ
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 株式会社光コム
発明の名称 光共振器並びに光周波数コム発生器 実績あり
発明の概要 【課題】 導波路内を伝搬する光の損失を低減し、フィネスを高めた高効率の光共振器を提供する。
【解決手段】 入射側光ファイバ19の先端に形成された入射側端面、及び出射側光ファイバ30の先端に形成された出射側端面に、互いに屈折率が異なる材料を交互に積層した誘電体多層膜23,33を形成させ、当該誘電体多層膜23,33を導波路12へ突き当てて構成することにより、導波路12内部を伝搬する光を共振させる。
従来技術、競合技術の概要


光共振器は、例えば光周波数測定や、光通信における微小信号検出等、様々な光応用技術に適用される。特に近年の光エレクトロニクスの発展に伴い、周波数多重通信のためのレーザ光制御や、広範囲に分布する吸収線の周波数測定の要請に応えるべく、導波路に閉じ込めた光を共振させる導波路型光共振器が多用されるようになっている。



かかる導波路型光共振器における従来の構成例について詳細に説明する。



図17は、従来における導波路型光共振器7を示している。この導波路型光共振器7は、基板71と、導波路72と、入射側反射膜73と、出射側反射膜74とを備える。



基板71は、例えば引き上げ法により育成された3~4インチ径のLiNbOやGaAs等の大型結晶をウェハ状に切り出したものである。この切り出した基板71上では、プロトン交換やチタン拡散等により導波路72を成長させるため、機械研磨や化学研磨等の処理が施される場合もある。



導波路72は、入射側反射膜73を介して入射された光を伝搬させるために、基板71を含む他の層より屈折率が高めに設定される。このため、導波路72へ入射された光は、屈折率勾配による蛇行を繰り返しながら伝搬し、出射側反射膜74を介して外部へ出射する。なお、導波路72は、伝搬モードがシングルモードであることが望ましい。



入射側反射膜73及び出射側反射膜74は、それぞれ導波路端面に形成されたいわゆる反射ミラーであり、導波路72を伝搬する光を往復反射させることにより共振させる。ちなみにこの入射側反射膜73及び出射側反射膜74は、例えば100%に近い反射率を有する誘電体多層膜であり、屈折率が大小異なる薄膜を交互に重ねて蒸着することにより得られる。なお共振させた光を外部に取り出すため、出射側反射膜74の反射率は、100%よりやや低めに設定する。



この光共振器の外部には入射側光ファイバ8及び/又は出射側光ファイバ9が配される場合がある。



入射側光ファイバ8は、クラッド層81の内側に形成されたコア層82を通じて光を出射する。この出射された光は、入射側反射膜73を介して導波路型光共振器7における導波路72内部を伝搬する。



出射側光ファイバ9は、導波路型光共振器7から出射側反射膜74を介して光が入射される。出射側光ファイバ9は、該入射された光を、クラッド層91内側に形成されたコア層92を通じて伝播する。



ちなみに、入射側光ファイバ8,出射側光ファイバ9と、導波路72との光結合は、図17に示すような間隙を介して光を入出射する場合のみならず、入射側光ファイバ8,出射側光ファイバ9と導波路72とを接触することにより構成しても良く、また図示しない非球面レンズを介して光を入出射する場合や、各光ファイバ先端に図示しない先球レンズを設けて光のスポットサイズを調整する場合もある。



なお、この光導波路を用いた導波路型光共振器7の応用例として、光周波数コム発生器(Optical Frequency Comb Generator)等が挙げられる。この光周波数コム発生器は、周波数軸上で等間隔に配置された櫛状のサイドバンドを広帯域にわたり発生させる。そして、発生させたサイドバンドと被測定光をヘテロダイン検波することにより、数THzに亘る広帯域ヘテロダイン検波系を構築することが可能となる。



図18は、この従来における光周波数コム発生器30の原理的な構造を示している。



この光周波数コム発生器30は、光位相変調器311と、この光位相変調器311を介して互いに対向するように設置された反射鏡312,313を備える光共振器310が使用されている。



この光共振器310は、反射鏡312を介して僅かな透過率で入射した光Linを、反射鏡312,313間で共振させ、その一部の光Loutが反射鏡313を介して出射する。光位相変調器311は、電界を印加することにより屈折率が変化する光位相変調のための電気光学結晶からなり、この光共振器310を通過する光に対して、電極316に印加される周波数fmの電気信号に応じて位相変調をかける。



この光周波数コム発生器30において、光が光共振器311内を往復する時間に同期した電気信号を電極316から光位相変調器311へ駆動入力とすることにより、光位相変調器311を1回だけ通過する場合に比べ、数十倍以上の深い位相変調をかけることが可能となる。これにより、高次のサイドバンドを数百本生成することができ、隣接したサイドバンドの周波数間隔fm は全て入力された電気信号の周波数fmと同等になる。

産業上の利用分野


本発明は、光共振器並びに光周波数コム発生器に関し、光通信、光CT、光周波数標準器など多波長でコヒーレンス性の高い標準光源、又は、各波長間のコヒーレンス性も利用できる光源を必要とする分野に適用される。

特許請求の範囲 【請求項1】
反射膜が形成された入射側端面を介して光を出射する入射側光ファイバと、上記入射側光ファイバから出射された光を伝搬させる光導波路と、反射膜が形成された出射側端面を有し、上記出射側端面により上記光導波路を伝搬する光を上記入射側端面と往復反射できるように、上記導波路を介して上記入射側光ファイバと対向するように配された出射側光ファイバと、所定の周波数の変調信号を発振する発振手段を備え、上記入射側端面及び上記出射側端面は、上記光導波路を伝搬する光を共振させ、上記光導波路は、電界を印加することにより屈折率が変化する電気光学結晶からなり、上記発振手段から供給された上記変調信号に応じて上記光導波路において共振された光の位相を変調し、上記入射側光ファイバから出射された光の周波数を中心としたサイドバンドを上記変調信号の周波数の間隔で生成する光共振器であって、
上記出射側端面は、生成したサイドバンドを平坦化させるように、サイドバンドの光強度に応じて、各周波数毎に透過率を設定したことを特徴とする光共振器。

【請求項2】
上記入射側端面及び/又は上記出射側端面を、上記光導波路の端面に接触させて構成することを特徴とする請求項1記載の光共振器。

【請求項3】
上記入射側端面に形成された反射膜及び/又は上記出射側端面に形成された反射膜は、互いに屈折率が異なる材料を交互に積層した誘電体多層膜により構成されることを特徴とする請求項1記載の光共振器。

【請求項4】
上記入射側端面は、上記入射側光ファイバから出射された光の周波数において最大の透過率を有することを特徴とする請求項1記載の光共振器。

【請求項5】
所定の周波数の変調信号を発振する発振手段と、
互いに平行な入射側反射鏡及び出射側反射鏡から構成され、入射側反射鏡を介して入射された光を共振させる共振手段と、
電界を印加することにより屈折率が変化する電気光学結晶からなり、上記入射側反射鏡と上記出射側反射鏡間に配され、上記発振手段から供給された上記変調信号に応じて上記共振手段において共振された光の位相を変調し、上記入射された光の周波数を中心としたサイドバンドを上記変調信号の周波数の間隔で生成する光変調手段とを備え、
上記出射側端面は、生成したサイドバンドを平坦化させるように、サイドバンドの光強度に応じて、各周波数毎に透過率を設定したことを特徴とする光周波数コム発生器。

【請求項6】
上記入射側反射鏡及び出射側反射鏡は、上記光変調手段の入射側端面又は/及び出射側端面に形成した反射膜であることを特徴とする請求項5記載の光周波数コム発生器。

【請求項7】
上記入射側端面は、上記入射側光ファイバから出射された光の周波数において最大の透過率を有することを特徴とする請求項5記載の光周波数コム発生器。

【請求項8】
所定の周波数の変調信号を発振する発振手段と、
互いに平行な入射側反射膜及び出射側反射膜から構成され、入射側反射膜を介して入射された光を共振させる共振手段と、
電界を印加することにより屈折率が変化する電気光学結晶からなり、上記入射側反射膜と上記出射側反射膜間に配され、上記発振手段から供給された上記変調信号に応じて上記共振手段において共振された光の位相を変調し、上記入射された光の周波数を中心としたサイドバンドを上記変調信号の周波数の間隔で生成する光変調手段とを備え、
上記入射された光は、端面に高反射膜を形成した光ファイバから出射され、当該高反射膜と上記入射側反射膜との間で共振した光であり、
上記入射側反射鏡は、上記入射された光の周波数において最大の透過率を有し、
上記出射側端面は、生成したサイドバンドを平坦化させるように、サイドバンドの光強度に応じて、各周波数毎に透過率を設定したことを特徴とする光周波数コム発生器。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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