JPH0422481B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0422481B2 JPH0422481B2 JP60054326A JP5432685A JPH0422481B2 JP H0422481 B2 JPH0422481 B2 JP H0422481B2 JP 60054326 A JP60054326 A JP 60054326A JP 5432685 A JP5432685 A JP 5432685A JP H0422481 B2 JPH0422481 B2 JP H0422481B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- function
- grating lens
- pattern
- light
- optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1876—Diffractive Fresnel lenses; Zone plates; Kinoforms
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
- G02B6/4206—Optical features
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、例えば光波を複数個の光フアイバに
分岐したり、複数個の光源若しくは光フアイバか
らの光岐を一つの光フアイバに合波する光カプラ
に関する。
分岐したり、複数個の光源若しくは光フアイバか
らの光岐を一つの光フアイバに合波する光カプラ
に関する。
近時、分岐・合波用の光カプラとして第２０図
に示すようなホロカプラが報告されている
（IEEE J.QUANTUM ELECTR0N.QE−11
（1975）794−796）。これは図示の如くホハカプラ
１００により一本の光フアイバ１０２からの光を
二本の光フアイバ１０４に分岐するものである。
このようなホロカプラ１００は、第２１図に示す
ように一点から発散する光１０６と複数個の点に
収束する光１０８，１１０との干渉パターンを記
録基板１１２にホログラフイツクに記録すること
により作製される。この場合、記録基板１１２と
して厚い乳剤層を持つ記録材料を用いれば比較的
高い回析効率のホロカプラ１００を得ることがで
きる。しかしながら、ホログラフイツクに記録し
てホロカプラ１００を作製する方法では、使用す
る波長とホログラム記録に用いる波長が異なる場
合にはそれによる収差が問題となる。例えば光通
信に用いられる1μm〜1.6μmの波長帯ではホログ
ラム記録材料として適当なものがなく、そのため
記録には可視光の波長を用いることになるが、こ
の波長の違いによる収差があるため回析光は一点
に集束されず、従つて光フアイバへ光結合する際
に高い効率が得られないことになる。また、この
結合効率の低下は特に単一モードフアイバを用い
る場合に顕著となる。さらに、ホログラフイツク
な方法では記録の際に精密な光学系調整が必要と
され、量産には適さない。また、光カプラの特性
として、分岐された光強度が一定、或いは場合に
よつて所定の分岐比に再現性良く分岐されること
が要求されるが、上述の方法では分岐比を精度良
くコントロールすることが困難である。
に示すようなホロカプラが報告されている
（IEEE J.QUANTUM ELECTR0N.QE−11
（1975）794−796）。これは図示の如くホハカプラ
１００により一本の光フアイバ１０２からの光を
二本の光フアイバ１０４に分岐するものである。
このようなホロカプラ１００は、第２１図に示す
ように一点から発散する光１０６と複数個の点に
収束する光１０８，１１０との干渉パターンを記
録基板１１２にホログラフイツクに記録すること
により作製される。この場合、記録基板１１２と
して厚い乳剤層を持つ記録材料を用いれば比較的
高い回析効率のホロカプラ１００を得ることがで
きる。しかしながら、ホログラフイツクに記録し
てホロカプラ１００を作製する方法では、使用す
る波長とホログラム記録に用いる波長が異なる場
合にはそれによる収差が問題となる。例えば光通
信に用いられる1μm〜1.6μmの波長帯ではホログ
ラム記録材料として適当なものがなく、そのため
記録には可視光の波長を用いることになるが、こ
の波長の違いによる収差があるため回析光は一点
に集束されず、従つて光フアイバへ光結合する際
に高い効率が得られないことになる。また、この
結合効率の低下は特に単一モードフアイバを用い
る場合に顕著となる。さらに、ホログラフイツク
な方法では記録の際に精密な光学系調整が必要と
され、量産には適さない。また、光カプラの特性
として、分岐された光強度が一定、或いは場合に
よつて所定の分岐比に再現性良く分岐されること
が要求されるが、上述の方法では分岐比を精度良
くコントロールすることが困難である。
本発明の目的は、各種波長帯の光を使用する場
合にも収差が少なく、また分岐比のコントロール
も可能である量産に適した光カプラを提供するこ
とにある。
合にも収差が少なく、また分岐比のコントロール
も可能である量産に適した光カプラを提供するこ
とにある。
第１の発明は、入射光を回析するグレーテイン
グレンズを有し、このグレーテイングレンズのパ
ターンが、回析光を略一点に収束させるグレーテ
イングレンズのパターンを表わす第１の関数に対
し略周期的に変化する第２の関数でオフセツトを
与えられた第３の関数によつて形成され、且つ前
記グレーテイングレンズの焦点から見た２次元平
面に描かれていることを特徴とする光カプラを提
供するものである。
グレンズを有し、このグレーテイングレンズのパ
ターンが、回析光を略一点に収束させるグレーテ
イングレンズのパターンを表わす第１の関数に対
し略周期的に変化する第２の関数でオフセツトを
与えられた第３の関数によつて形成され、且つ前
記グレーテイングレンズの焦点から見た２次元平
面に描かれていることを特徴とする光カプラを提
供するものである。
また、第２の発明は、基板上に形成された光導
波路に、この光導波路を伝搬する導波光を回析す
るグレーテイングレンズを有し、このグレーテイ
ングレンズのパターンが、回析光を略一点に収束
させるグレーテイングレンズのパターンを表わす
第１の関数に対し略周期的に変化する第２の関数
でオフセツトを与えられた第３の関数によつて形
成され、且つ前記グレーテイングレンズの焦点か
ら見た２次元平面に描かれていることを特徴とす
る光カプラを提供するものである。
波路に、この光導波路を伝搬する導波光を回析す
るグレーテイングレンズを有し、このグレーテイ
ングレンズのパターンが、回析光を略一点に収束
させるグレーテイングレンズのパターンを表わす
第１の関数に対し略周期的に変化する第２の関数
でオフセツトを与えられた第３の関数によつて形
成され、且つ前記グレーテイングレンズの焦点か
ら見た２次元平面に描かれていることを特徴とす
る光カプラを提供するものである。
本発明によればグレーテイングレンズの周期に
周期関数のオフセツトを与えることで任意の分岐
数及び分岐比を持つた光カプラを容易に実現する
ことができる。しかも本発明による光カプラはフ
オトマスク等に用いて容易に製造でき量産化に適
している。また、光導波路に本発明におけるグレ
ーテイングレンズを設けることにより、分岐数、
分岐比の制御された光導波路型の光カプラを得る
ことができる。
周期関数のオフセツトを与えることで任意の分岐
数及び分岐比を持つた光カプラを容易に実現する
ことができる。しかも本発明による光カプラはフ
オトマスク等に用いて容易に製造でき量産化に適
している。また、光導波路に本発明におけるグレ
ーテイングレンズを設けることにより、分岐数、
分岐比の制御された光導波路型の光カプラを得る
ことができる。
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。第１図は本発明の第１の実施例を示すもので
ある。これは半導体レーザ２から出射された光が
グレーテイングレンズ４を有する光カプラ６によ
り回析されて等間隔に並んだ複数の光フアイバ８
に入射されるようになつている。以下、図示の如
き光カプラ６の原理を第２図及び第３図を参照し
て説明する。ここでは、第２図に示すように第１
図と同様の光カプラ３のグレーテイングレンズ４
面とこのレンズの焦点面１０にそれぞれxy座標
とξη座標をとつている。この光カプラ６は同心
円状のグレーテイング模様を有しており、このグ
レーテイングレンズ４の位相Ω（ｘ，ｙ）は、次
式で与えられている。
る。第１図は本発明の第１の実施例を示すもので
ある。これは半導体レーザ２から出射された光が
グレーテイングレンズ４を有する光カプラ６によ
り回析されて等間隔に並んだ複数の光フアイバ８
に入射されるようになつている。以下、図示の如
き光カプラ６の原理を第２図及び第３図を参照し
て説明する。ここでは、第２図に示すように第１
図と同様の光カプラ３のグレーテイングレンズ４
面とこのレンズの焦点面１０にそれぞれxy座標
とξη座標をとつている。この光カプラ６は同心
円状のグレーテイング模様を有しており、このグ
レーテイングレンズ４の位相Ω（ｘ，ｙ）は、次
式で与えられている。
Ω（ｘ，ｙ）＝Ω0（ｘ，ｙ）＋Ω1（ｘ） ……
ここで、Ω0（ｘ，ｙ）は光源１２から出射され
た光１４と焦点１６に収束する光１８とのxy面
における位相差であり、Ω1（ｘ）は位相のオフセ
ツトを与える関数でｘ方向の周期がΛの周期関数
である。このように本発明は光カプラのグレーテ
イングレンズの位相関数が周期的に変化する関数
でオフセツトを与えられていることを特徴として
いる。このような構成において焦点面１０上の点
Ｑ（ξ，η）における光カプラ６の回析光の強度
Ｉ（ξ，η）は近軸近似を用いると次式で表わさ
れる。
た光１４と焦点１６に収束する光１８とのxy面
における位相差であり、Ω1（ｘ）は位相のオフセ
ツトを与える関数でｘ方向の周期がΛの周期関数
である。このように本発明は光カプラのグレーテ
イングレンズの位相関数が周期的に変化する関数
でオフセツトを与えられていることを特徴として
いる。このような構成において焦点面１０上の点
Ｑ（ξ，η）における光カプラ６の回析光の強度
Ｉ（ξ，η）は近軸近似を用いると次式で表わさ
れる。
Ｉ（ξ，η）∝｛｜ａ（ξ）｜2sinC2（Mπξ／ｄ）
／sinC2（πξ／ｄ）｝sinC2（πn0Ｂ／λfη）…… （sinCx≡sinx／ｘ） ここで、λは光の波長、ｆはグレーテイングレ
ンズ２と焦点面１０との距離、n0はグレーテイン
グレンズ２と焦点面１０との間にある媒質の屈折
率、Ａ及びＢはｘ方向及びｙ方向のグレーテイン
グレンズの大きさ（長さ）、またＭ及びｄは次式
で与えられる量である。
／sinC2（πξ／ｄ）｝sinC2（πn0Ｂ／λfη）…… （sinCx≡sinx／ｘ） ここで、λは光の波長、ｆはグレーテイングレ
ンズ２と焦点面１０との距離、n0はグレーテイン
グレンズ２と焦点面１０との間にある媒質の屈折
率、Ａ及びＢはｘ方向及びｙ方向のグレーテイン
グレンズの大きさ（長さ）、またＭ及びｄは次式
で与えられる量である。
Ｍ＝Ａ／Λ ……
ｄ＝λf／（n0Λ） ……
また、式中のａ（ξ）は位相関数Ω1（ｘ）に
より決まる関数で次式で与えられる。
より決まる関数で次式で与えられる。
ａ（ξ）＝１／ΛA Oexp｛ｉ（Ω1＋2πn0／λfξx）
｝dx …… 式で示されるようにＩ（ξ，η）は（md，
０）においてピークを持つ関数である（ｍ＝０，
±１，±２，…）。すなわち、ξη面上では距離ｄ
で等間隔に位置する複数個の点に回析光が収束す
ることになる。従つて、このような構造のグレー
テイングレンズにより第１図に示したような１：
Ｎの分岐あるいは配置を逆にするとＮ：１の合波
の機能を持つ光カプラが実現できる。この場合、
複数個の焦点の間隔ｄと関数Ω1の周期Λとは
式の関係で与えられる。
｝dx …… 式で示されるようにＩ（ξ，η）は（md，
０）においてピークを持つ関数である（ｍ＝０，
±１，±２，…）。すなわち、ξη面上では距離ｄ
で等間隔に位置する複数個の点に回析光が収束す
ることになる。従つて、このような構造のグレー
テイングレンズにより第１図に示したような１：
Ｎの分岐あるいは配置を逆にするとＮ：１の合波
の機能を持つ光カプラが実現できる。この場合、
複数個の焦点の間隔ｄと関数Ω1の周期Λとは
式の関係で与えられる。
第３図に焦点面におけばξ方向の強度分布を示
す。この図で実線はsinC2（Mπξ／ｄ）／sinC2
（πξ／ｄ）、破線は｜ａ（ξ）｜2の分布を表わして
おり、実際の強度分布は両者の績になる。ξ＝
md（ｍ＝０，±１，±２，…）においてsinC2
（Mπξ／ｄ）／sinC2（πξ／ｄ）は１となるから、
結局各焦点に収束する光の強度比は｜ａ（md）｜2
で決まることになる。ａ（ξ）はΩ1を用いて式
で表わされるので、関数Ω1を変えることにより、
様々な分岐強度比の光カプラを設計できる。
す。この図で実線はsinC2（Mπξ／ｄ）／sinC2
（πξ／ｄ）、破線は｜ａ（ξ）｜2の分布を表わして
おり、実際の強度分布は両者の績になる。ξ＝
md（ｍ＝０，±１，±２，…）においてsinC2
（Mπξ／ｄ）／sinC2（πξ／ｄ）は１となるから、
結局各焦点に収束する光の強度比は｜ａ（md）｜2
で決まることになる。ａ（ξ）はΩ1を用いて式
で表わされるので、関数Ω1を変えることにより、
様々な分岐強度比の光カプラを設計できる。
第４図ａはΩ1（ｘ）＝０すなわち、位相のオフ
セツトがない場合のパターンの一例で、入射光を
一点にのみ収束させるグレーテイングレンズのパ
ターンに相当する。この場合の関数Ω1の具体的
な与え方の一例としては第４図ｂに示すようにＮ
等分したものがある。このＮ等分した各区間では Ω1＝αo （ｎ＝０〜Ｎ−１）…… とした場合を考える。第４図ｂに示すパターンの
Ω1は、α0，α1，…、α4から構成され第４図ｃに
示すようになる。一般には、式と式より ｜ａ（md）｜2＝１／N2sinC2mπ／Ｎ｜N-1 〓n=0 exp｛ｉ（2πnm／Ｎ＋αo）｝｜2 …… ここで、分岐数Ｎを例えば第４図に示すように
Ｎ＝５とすると、式を用いて ｜ａ（−2d）｜2＝｜ａ（−ｄ）｜2＝｜ａ（ｏ）｜2＝
｜ａ（ｄ）｜2＝｜ａ（2d）｜2 …… を解くことによりαoが求まる。
セツトがない場合のパターンの一例で、入射光を
一点にのみ収束させるグレーテイングレンズのパ
ターンに相当する。この場合の関数Ω1の具体的
な与え方の一例としては第４図ｂに示すようにＮ
等分したものがある。このＮ等分した各区間では Ω1＝αo （ｎ＝０〜Ｎ−１）…… とした場合を考える。第４図ｂに示すパターンの
Ω1は、α0，α1，…、α4から構成され第４図ｃに
示すようになる。一般には、式と式より ｜ａ（md）｜2＝１／N2sinC2mπ／Ｎ｜N-1 〓n=0 exp｛ｉ（2πnm／Ｎ＋αo）｝｜2 …… ここで、分岐数Ｎを例えば第４図に示すように
Ｎ＝５とすると、式を用いて ｜ａ（−2d）｜2＝｜ａ（−ｄ）｜2＝｜ａ（ｏ）｜2＝
｜ａ（ｄ）｜2＝｜ａ（2d）｜2 …… を解くことによりαoが求まる。
位相のオフセツトの関数Ω1の他の例としては
第５図ａ，ｂに示すようなものもある。この場
合、第５図ｂのようなΩ1（ｘ）とすればグレーテ
イングレンズのパターンは第５図ａのような斜線
パターンとなる。このとき周期Λ内のx1，x2点の
パターンのΩ1（ｘ）＝０のときに対するそれぞれ
のずれδ（x1），δ（x2）は、グレーテイングレン
ズのピツチをＬ（ｘ）とすると δ（x1）＝Ｌ（x1）・Ω1（x1）／2π δ（x2）＝Ｌ（x2）・Ω1（x2）／2π で与えられる。
第５図ａ，ｂに示すようなものもある。この場
合、第５図ｂのようなΩ1（ｘ）とすればグレーテ
イングレンズのパターンは第５図ａのような斜線
パターンとなる。このとき周期Λ内のx1，x2点の
パターンのΩ1（ｘ）＝０のときに対するそれぞれ
のずれδ（x1），δ（x2）は、グレーテイングレン
ズのピツチをＬ（ｘ）とすると δ（x1）＝Ｌ（x1）・Ω1（x1）／2π δ（x2）＝Ｌ（x2）・Ω1（x2）／2π で与えられる。
この他、関数Ω1の例としては第６図に示すよ
うなものであつても良い。
うなものであつても良い。
次に第７図は、第４図に示すような光カプラに
よる回析光強度分布のシミユレーシヨン結果を示
したものである。同時にαoを調整して分岐数を３
とした場合の結果を第８図に示す。第７図、第８
図を比較して判るように、分岐数に対してΛの分
割数Ｎが多いほど自由度が増すため、所要の分岐
以外への回析光パワーを小さくすることができ
る。さらに必要に応じて各分岐への強度比を異な
るように設計することも可能である。
よる回析光強度分布のシミユレーシヨン結果を示
したものである。同時にαoを調整して分岐数を３
とした場合の結果を第８図に示す。第７図、第８
図を比較して判るように、分岐数に対してΛの分
割数Ｎが多いほど自由度が増すため、所要の分岐
以外への回析光パワーを小さくすることができ
る。さらに必要に応じて各分岐への強度比を異な
るように設計することも可能である。
尚、第７図、第８図では５分岐、３分岐の場合
を示したが、この各分岐された光強度は、適宜制
御することができる。この分岐比の制御は、式
で各焦点の光強度に任意の比を与えてαoを得るこ
とにより可能である。
を示したが、この各分岐された光強度は、適宜制
御することができる。この分岐比の制御は、式
で各焦点の光強度に任意の比を与えてαoを得るこ
とにより可能である。
また、グレーテイングレンズのパターンとして
は振幅型のバイナリーパターンでも良く、また第
９図に示すように、レリーフ型（位相型）バイナ
リーパターンすなわち、グレーテイングレンズ基
板２０の厚さをグレーテイングの位相に応じて変
えたパターンとしても良い。このようなパターン
は電子ビーム露光による直接描画あるいはフオト
マスクによるレジストの露光、現象によつて作製
可能であり、またレプリカによる量産にも適して
いる。
は振幅型のバイナリーパターンでも良く、また第
９図に示すように、レリーフ型（位相型）バイナ
リーパターンすなわち、グレーテイングレンズ基
板２０の厚さをグレーテイングの位相に応じて変
えたパターンとしても良い。このようなパターン
は電子ビーム露光による直接描画あるいはフオト
マスクによるレジストの露光、現象によつて作製
可能であり、またレプリカによる量産にも適して
いる。
第１０図はさらに回析効率を向上させるため、
ブレーズ化したレリーフ型グレーテイングとした
例である。このような形状の場合にもレプリカ複
製が可能である。
ブレーズ化したレリーフ型グレーテイングとした
例である。このような形状の場合にもレプリカ複
製が可能である。
次に本発明の第２の実施例を第１１図に示す。
この図に示した光カプラ２２は光フアイバ２４か
ら出射された光を２次元的に並べられた光フアイ
バ２６へ結合される。この場合グレーテイングレ
ンズ２８の位相にオフセツトを与える関数Ω1は、
ｘ方向だけでなくｙ方向にも周期的に変化する関
数となつている。
この図に示した光カプラ２２は光フアイバ２４か
ら出射された光を２次元的に並べられた光フアイ
バ２６へ結合される。この場合グレーテイングレ
ンズ２８の位相にオフセツトを与える関数Ω1は、
ｘ方向だけでなくｙ方向にも周期的に変化する関
数となつている。
また上述の例では光分岐の機能を示したが、入
出力を逆にすると光合波も実現できる。第１２図
は本発明の第３の実施例を示したものである。こ
の例では複数の半導体レーザ３０から出射された
光が光カプラ３２により一本の光フアイバ３４に
結合される。このように本発明による光カプラを
合波器として用いる場合には光源の波長誤差の許
容度を比較的大きくとれるという利点がある。こ
れはグレーテイングレンズがインライン型である
ことによる。従つて同一波長だけでなく、20〜50
Å程度の狭い波長間隔で並人だ光源からの光を光
フアイバに結合させる波長多重用合波器としても
使用できる。
出力を逆にすると光合波も実現できる。第１２図
は本発明の第３の実施例を示したものである。こ
の例では複数の半導体レーザ３０から出射された
光が光カプラ３２により一本の光フアイバ３４に
結合される。このように本発明による光カプラを
合波器として用いる場合には光源の波長誤差の許
容度を比較的大きくとれるという利点がある。こ
れはグレーテイングレンズがインライン型である
ことによる。従つて同一波長だけでなく、20〜50
Å程度の狭い波長間隔で並人だ光源からの光を光
フアイバに結合させる波長多重用合波器としても
使用できる。
また以上示した透過型グレーテイングとしての
使用の他に、金属蒸着などにより反射型のグレー
テイングを用いた光カプラの設計も可能である。
使用の他に、金属蒸着などにより反射型のグレー
テイングを用いた光カプラの設計も可能である。
尚、式は近軸近似による式であるが、焦点距
離に比較してグレーテイングレンズの大きさがそ
れほど大きくなり場合には、この近似を用いても
大きな収差は生じない。開口数が大きい場合およ
び焦点の間隔が大きい場合にはグレーテイングレ
ンズの外周である程度の収差が生ずる。この場合
例えば分岐数が２の場合に対して収差を押えるに
は以下のようにすれば良い。すなわち第１３図に
示すように２つの焦点F1，F2に対し、オフセツ
トを与える関数Ω1（ｘ，ｙ）を次式で与える。
離に比較してグレーテイングレンズの大きさがそ
れほど大きくなり場合には、この近似を用いても
大きな収差は生じない。開口数が大きい場合およ
び焦点の間隔が大きい場合にはグレーテイングレ
ンズの外周である程度の収差が生ずる。この場合
例えば分岐数が２の場合に対して収差を押えるに
は以下のようにすれば良い。すなわち第１３図に
示すように２つの焦点F1，F2に対し、オフセツ
トを与える関数Ω1（ｘ，ｙ）を次式で与える。
Ω1（ｘ，ｙ）＝2πn0／λ（l1−l2）……
ここでl1，l2は点（ｘ，ｙ）とF1およびF2との
距離である。このときΩ1（ｘ，ｙ）＝mλ（ｍ：整
数）となる等位相線３６は次式で表わされるよう
な双曲線となる。
距離である。このときΩ1（ｘ，ｙ）＝mλ（ｍ：整
数）となる等位相線３６は次式で表わされるよう
な双曲線となる。
４｛（n0ｄ）2−（mλ）2｝x2−４（mλ）2y2＝（mλ
）2
｛４（n0ｆ）2＋（n0ｄ）2−（mλ）2｝ …… ｆが大きい場合にはｄ≪ｆ、mλ≪ｆより上式
は ｘ＝ｍλf／n0ｄ…… となり、一周期分の間隔はΛ＝λf／（n0ｄ）すな
わち式で表わされる関係となる。
）2
｛４（n0ｆ）2＋（n0ｄ）2−（mλ）2｝ …… ｆが大きい場合にはｄ≪ｆ、mλ≪ｆより上式
は ｘ＝ｍλf／n0ｄ…… となり、一周期分の間隔はΛ＝λf／（n0ｄ）すな
わち式で表わされる関係となる。
次に本発明の第３の実施例を第１４図を参照し
て説明する。この例では誘電体基板５０上に形成
された２次元導波路層５２及びこの導波路上に形
成された導波路グレーテイングレンズ５４により
光カプラが構成されている。これによれば半導体
レーザ５６から出射された光は、光導波路層５２
を伝搬する導波光５８となり、さらにこの導波光
５８は導波路グレーテイングレンズ５４により回
析されて導波路端面６０上に位置する複数個の焦
点に収束し、それぞれの収束光が複数本のフアイ
バ６２に結合される。さらに第１５図ｂに第１４
図に示したグレーテイングレンズ５４のパターン
例を示す。第１５図ａに示したパターンはΩ1
（ｘ）＝０すなわち、位相のオフセツトがない場合
のパターンで、入射導波光を一点のみに収束され
るグレーテイングレンズのパターンに相当する。
一方右側に示したのがΩ1（ｘ）として周期Λのあ
る周期関係をとつたもので、格子の位相て場所に
より、もとのパターンとはずれている。このずれ
δ（ｘ）はグレーテイングピツチＬ（ｘ）用いて、 δ（ｘ）＝Ｌ（ｘ）・Ω1（ｘ）／（2π）…… で与えられる。
て説明する。この例では誘電体基板５０上に形成
された２次元導波路層５２及びこの導波路上に形
成された導波路グレーテイングレンズ５４により
光カプラが構成されている。これによれば半導体
レーザ５６から出射された光は、光導波路層５２
を伝搬する導波光５８となり、さらにこの導波光
５８は導波路グレーテイングレンズ５４により回
析されて導波路端面６０上に位置する複数個の焦
点に収束し、それぞれの収束光が複数本のフアイ
バ６２に結合される。さらに第１５図ｂに第１４
図に示したグレーテイングレンズ５４のパターン
例を示す。第１５図ａに示したパターンはΩ1
（ｘ）＝０すなわち、位相のオフセツトがない場合
のパターンで、入射導波光を一点のみに収束され
るグレーテイングレンズのパターンに相当する。
一方右側に示したのがΩ1（ｘ）として周期Λのあ
る周期関係をとつたもので、格子の位相て場所に
より、もとのパターンとはずれている。このずれ
δ（ｘ）はグレーテイングピツチＬ（ｘ）用いて、 δ（ｘ）＝Ｌ（ｘ）・Ω1（ｘ）／（2π）…… で与えられる。
第１５図のようなパターンは電子ビーム露光に
よる直接描画あるいはフオトマスクによるレジス
トの露光、現象によつて形成可能である。
よる直接描画あるいはフオトマスクによるレジス
トの露光、現象によつて形成可能である。
光導波路に形成するグレーテイングレンズ形状
の他の例を第１６図に示す。この例では導波光の
進行方向のレンズ厚さを変えることにより位相を
付加している。第１７図に示す例では光フアイバ
６４より入射された光はグレーテイングレンズ６
６により回析され、基板５０中を伝搬する放射モ
ードとなつて基板端面６８に接続された複数の光
フアイバ７０に結合される。この場合の位相にオ
フセツトを与える関数Ω1（ｘ，ｙ）の等位相線を
第１８図に実線で示す。図中破線はオフセツトを
与えない場合のグレーテイングレンズパターンを
表わす。この場合、第１７図の光フアイバ７０が
並んでいる直線からｆだけ離れた直線７２上にお
ける等位相線の間隔Λは光フアイバの間隔ｄに対
して式の関係で与えられる。ただしこの場合n0
は基板１の屈折率を表わすことになる。Ｚの値に
より、距離ｆが異なるので等位相線は第１８図に
示したような曲線となる。
の他の例を第１６図に示す。この例では導波光の
進行方向のレンズ厚さを変えることにより位相を
付加している。第１７図に示す例では光フアイバ
６４より入射された光はグレーテイングレンズ６
６により回析され、基板５０中を伝搬する放射モ
ードとなつて基板端面６８に接続された複数の光
フアイバ７０に結合される。この場合の位相にオ
フセツトを与える関数Ω1（ｘ，ｙ）の等位相線を
第１８図に実線で示す。図中破線はオフセツトを
与えない場合のグレーテイングレンズパターンを
表わす。この場合、第１７図の光フアイバ７０が
並んでいる直線からｆだけ離れた直線７２上にお
ける等位相線の間隔Λは光フアイバの間隔ｄに対
して式の関係で与えられる。ただしこの場合n0
は基板１の屈折率を表わすことになる。Ｚの値に
より、距離ｆが異なるので等位相線は第１８図に
示したような曲線となる。
第１９図は本発明の第３の実施例を示したもの
である。この例では光フアイバ７４は２次元的に
並べられており、Ω1もそれに対応して２方向で
周期的に変わる関数となつている。
である。この例では光フアイバ７４は２次元的に
並べられており、Ω1もそれに対応して２方向で
周期的に変わる関数となつている。
以上は光分岐の例を示したが、入出力を逆にす
ると光合波も実現できる。
ると光合波も実現できる。
第１図は本発明による光カプラの一例を示す
図、第２図乃至第１３図は光学基板に形成した光
カプラを示す図、第１４図乃至第１９図は光導波
路に形成した光カプラを示す図、第２０図及び第
２１図は従来例を示す図である。 ２，１２，３０，５６……光源、４，５４，６
６……グレーテイングレンズ、６，２２，３２…
…光カプラ、８，２４，２６，３０，３４，６
２，６４，７０，７４……光フアイバ、１０……
焦点面、１６……焦点、５２……光導波路層。
図、第２図乃至第１３図は光学基板に形成した光
カプラを示す図、第１４図乃至第１９図は光導波
路に形成した光カプラを示す図、第２０図及び第
２１図は従来例を示す図である。 ２，１２，３０，５６……光源、４，５４，６
６……グレーテイングレンズ、６，２２，３２…
…光カプラ、８，２４，２６，３０，３４，６
２，６４，７０，７４……光フアイバ、１０……
焦点面、１６……焦点、５２……光導波路層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 入射光を回析するグレーテイングレンズを有
し、このグレーテイングレンズのパターンが、回
析光を略一点に収束させるグレーテイングレンズ
のパターンを表わす第１の関数に対し略周期的に
変化する第２の関数でオフセツトを与えられた第
３の関数によつて形成され、且つ前記グレーテイ
ングレンズの焦点から見た２次元平面に描かれて
いることを特徴とする光カプラ。 ２ 前記第２の関数の周期Λは、 Λ＝λf／（n0ｄ） 但し λ：使用する光の波長 ｄ：第３の関数により形成されたグレーテイン
グレンズの焦点の間隔 ｆ：第３の関数により形成されたグレーテイン
グレンズのパターン面と焦点との距離 n0：第３の関数により形成されたグレーテイン
グレンズのパターン面と焦点との間にある媒
質の屈折率 で表わされることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の光カプラ。 ３ 前記第２の関数の周期は前記第３の関数によ
り形成されたグレーテイングレンズのパターンの
２方向で異なることを特徴とする特許請求の範囲
第２項記載の光カプラ。 ４ 基板上に形成された光導波路に、この光導波
路を伝搬する導波光を回析するグレーテイングレ
ンズを有し、このグレーテイングレンズのパター
ンが、回析光を略一点に収束させるグレーテイン
グレンズのパターンを表わす第１の関数に対し略
周期的に変化する第２の関数でオフセツトを与え
られた第３の関数によつて形成され、且つ前記グ
レーテイングレンズの焦点から見た２次元平面に
描かれていることを特徴とする光カプラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5432685A JPS61213802A (ja) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | 光カプラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5432685A JPS61213802A (ja) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | 光カプラ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61213802A JPS61213802A (ja) | 1986-09-22 |
| JPH0422481B2 true JPH0422481B2 (ja) | 1992-04-17 |
Family
ID=12967464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5432685A Granted JPS61213802A (ja) | 1985-03-20 | 1985-03-20 | 光カプラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61213802A (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4838630A (en) * | 1987-12-21 | 1989-06-13 | Physical Optics Corporation | Holographic planar optical interconnect |
| US6021000A (en) | 1996-07-09 | 2000-02-01 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Beam splitting diffractive optical element |
| CA2465085A1 (en) | 2002-09-19 | 2004-04-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Diffractive optical device and method for producing same |
| JP4207554B2 (ja) * | 2002-12-12 | 2009-01-14 | 住友電気工業株式会社 | 光射出面上に回折光学膜を有する発光素子とその製造方法 |
| JP3818255B2 (ja) | 2002-12-16 | 2006-09-06 | 住友電気工業株式会社 | 端部に回折光学膜を有する光ファイバとその製造方法 |
| JP2006091285A (ja) * | 2004-09-22 | 2006-04-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 発光装置 |
| US9459451B2 (en) | 2013-12-26 | 2016-10-04 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Eye tracking apparatus, method and system |
| US9377623B2 (en) | 2014-08-11 | 2016-06-28 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Waveguide eye tracking employing volume Bragg grating |
| US9494799B2 (en) | 2014-09-24 | 2016-11-15 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Waveguide eye tracking employing switchable diffraction gratings |
| CN106443902B (zh) * | 2016-06-30 | 2019-03-22 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种大功率激光器及其衍射透镜制作方法 |
| EP3612876A4 (en) * | 2017-04-19 | 2020-12-30 | Luxtera, Inc. | METHOD AND SYSTEM FOR LATTICE COUPLER FOR ADAPTING TWO-DIMENSIONAL MODES |
| WO2020066981A1 (ja) * | 2018-09-25 | 2020-04-02 | Ｓｃｉｖａｘ株式会社 | 回折光学素子およびこれを用いたドットプロジェクタ等の光学系装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59137908A (ja) * | 1983-01-28 | 1984-08-08 | Toshiba Corp | 複合グレ−テイングレンズ |
-
1985
- 1985-03-20 JP JP5432685A patent/JPS61213802A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59137908A (ja) * | 1983-01-28 | 1984-08-08 | Toshiba Corp | 複合グレ−テイングレンズ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61213802A (ja) | 1986-09-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Katzir et al. | Chirped gratings in integrated optics | |
| US5774239A (en) | Achromatic optical system including diffractive optical element, and method of forming same | |
| US5340637A (en) | Optical device diffraction gratings and a photomask for use in the same | |
| US4824193A (en) | Holographic multiplexer/demultiplexer and its manufacturing method | |
| US7123794B2 (en) | Distributed optical structures designed by computed interference between simulated optical signals | |
| US7729579B1 (en) | Optical interconnect structures incorporating sets of diffractive elements | |
| US5760960A (en) | Cascaded self-induced holography | |
| US5436991A (en) | Optical waveguide device | |
| JPS59220705A (ja) | 回折格子を用いる光誘導構造体 | |
| US8068709B2 (en) | Transmission gratings designed by computed interference between simulated optical signals and fabricated by reduction lithography | |
| USRE41570E1 (en) | Distributed optical structures in a planar waveguide coupling in-plane and out-of-plane optical signals | |
| JP2000510603A (ja) | 光波を処理するための光学構造 | |
| US5054884A (en) | Beam splitter including a diffraction grating and one of step shaped, inclined, or curved transparent surface | |
| JP2000056146A (ja) | 自己導波光回路 | |
| JPH0422481B2 (ja) | ||
| US7935459B2 (en) | Photo-masks and methods of fabricating surface-relief grating diffractive devices | |
| EP0157895A2 (en) | Achromatic holographic element | |
| US5832154A (en) | Optical device formed with grating therein, add/drop filter using same, and method of fabricating same | |
| Heitmann et al. | Calculation and experimental verification of two-dimensional focusing grating couplers | |
| US7872788B2 (en) | Method of digitally processing optical waves in integrated planar optical devices that operate on the principle of digital planar holography | |
| US6483965B1 (en) | Method of writing a bragg diffraction grating | |
| CN110908129A (zh) | 一种合束光学装置 | |
| JP2733116B2 (ja) | 光合分波器 | |
| CN111221136A (zh) | 一种合束光学装置 | |
| JP3916773B2 (ja) | 回折格子の周期測定方法 |