光谐振器、光调制器及它们的制作方法、光频梳产生器、光振荡器技术

通过抑制加工光波导端面的角时的缺损、圆角，使各反射膜稳定地覆着而不会在端面最上部的角的部分剥离，从而提高反射膜的反射率、谐振器的细度。利用入射侧反射膜(93)和出射侧反射膜(94)构成谐振部件，使经由入射侧反射膜(93)入射的光进行谐振，光波导(12)以从入射侧反射膜(93)贯通到出射侧反射膜(94)的方式形成，传播进行了谐振的光，从基板(11)的上表面形成光波导(12)，将与基板(11)的材质对应的第1保护构件(86)和第2保护构件(87)以至少其一个端面与基板(11)的包含光波导(12)的光入射端或光出射端的第1端面(84)和第2端面(85)形成同一个平面(91、92)的方式配设于波导路(12)的上部，入射侧反射膜(93)和出射侧反射膜(94)分别作为单层或多层蒸镀膜而覆着于与形成的光波导(12)垂直的平面(91、92)。92)。92)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光谐振器、光调制器及它们的制作方法、光频梳产生器、光振荡器


[0001]本专利技术涉及应用于光通信、光CT、光频标准器等需要多波长且相干性较高的标准光源、或者也能够利用各波长间的相干性的光源的领域的光谐振器和光调制器的制作方法、以及光谐振器、光调制器、光频梳产生器、光振荡器。本申请以在日本于2019年12月17日提出了申请的日本特许申请号特愿2019－227630和于2020年6月8日提出了申请的日本专利申请号特愿2020－099226作为基础主张优先权，通过参照该申请而引用于本申请。

技术介绍

[0002]伴随着近年来的光电子学的发展，为了响应频率多路通信用的激光控制、分布于宽范围的吸收线的频率测量的请求，大多使用使封闭在光波导中的光进行谐振的波导型光谐振器。
[0003]在高精度地测量光频的情况下，进行使测量的光与其他的光相干扰并检测产生的光学拍频的电信号的外差检波。在该外差检波中可测量的光的频带被限制于检波系统所使用的受光元件的频带，是大致数十GHz左右。
[0004]另一方面，伴随着近年来的光电子学的发展，进行频率多路通信用的光控制、分布于宽范围的吸收线的频率测量，因此需要进一步扩大光的可测量频带。
[0005]为了响应该可测量频带的扩大化的请求，以往提出了使用光频梳产生器(例如参照专利文献1。)的宽频带的外差检波系统。该光频梳产生器在宽频带的范围内产生在频率轴上等间隔地配置的梳子状的边带，该边带的频率稳定度与入射光的频率稳定度大致等同。通过对该生成的边带和被测量光进行外差检波，从而能够构筑跨数THz的宽频带的外差检波系统。
[0006]图1表示该以往的光频梳产生器1003的原理构造。
[0007]该光频梳产生器1003使用光谐振器1000，该光谐振器1000包括光相位调制器1031和以隔着该光相位调制器1031彼此相对的方式设置的反射镜1032、1033。
[0008]该光谐振器1000使经由反射镜1032以很小的透射率入射的光L
in
在反射镜1032、1033之间进行谐振，并使其一部分光L
out
经由反射镜1033射出。光相位调制器1031由通过施加电场而使折射率发生变化的光相位调制用的电光学晶体构成，与对电极1036施加的频率f
m
的电信号相应地对通过该光谐振器1000的光施加相位调制。
[0009]在该光频梳产生器1003中，通过从电极1036向光相位调制器31驱动输入与光在光谐振器1000内往复的时间同步的电信号，从而与仅经过光相位调制器1031一次的情况相比能够施加数十倍以上的较深的相位调制。由此，能够生成数百条高阶的边带，相邻的边带的频率间隔f
m
全部与输入的电信号的频率f
m
等同。
[0010]此外，以往的光频梳产生器并不限定于上述的散装型。例如，也可以如图2所示应用于使用光波导的波导型光频梳产生器1020。
[0011]该波导型光频梳产生器1020由波导型光调制器1200构成。波导型光调制器1200包
括基板1201、光波导1202、电极1203、入射侧反射膜1204、出射侧反射膜1205以及振荡器1206。
[0012]基板1201是将例如通过提拉法培育的3英寸～4英寸直径的LiNbO3、GaAs等的大型晶体切成晶圆状而成的。对该切成的基板1201上实施机械研磨、化学研磨等处理。
[0013]光波导1202是为了传播光而配置的，构成光波导1202的层的折射率被设定得比基板1201等其他层的折射率高。入射到光波导1202的光在光波导1202的边界面全反射地传播。一般来讲，该光波导1202能够通过在基板1201中使Ti原子扩散或者通过向基板1201上外延生长来制作。
[0014]另外，作为该光波导1202，也可以应用LiNbO3晶体光波导。该LiNbO3晶体光波导能够通过使Ti扩散到由LiNbO3等形成的基板1201表面而形成。在实际制作该LiNbO3晶体光波导的情况下，首先在该基板1201的表面制作光致抗蚀剂的图案，在该图案上蒸镀Ti，进而除去该光致抗蚀剂，从而制作以微米尺寸的宽度构成的Ti的细线。接着，通过加热该Ti的细线，从而使其热扩散到基板1201中。
[0015]此外，若该Ti热扩散到由LiNbO3形成的基板1201中，则在该Ti扩散的区域的折射率变得比其他的区域的折射率高的情况下能够封闭光。即，该Ti扩散的区域形成能够传播光的光波导1202。由于基于这样的方法制作的LiNbO3晶体型的光波导1202具有电光学效应，因此能够通过对其施加电场而使折射率发生变化。
[0016]电极1203例如由Al、Cu、Pt、Au等金属材料形成，将从外部供给的频率f
m
的电信号向光波导1202驱动输入。此外，光波导1202的光的传播方向与调制电场的行进方向相同。也可以通过调整该电极1203的宽度、厚度而使在光波导1202中传播的光的速度与在电极1203上传播的电信号的速度一致。由此，能够将在光波导1202中传播的光感受的电信号的相位保持一定。
[0017]入射侧反射膜1204和出射侧反射膜1205是为了使入射到光波导1202的光进行谐振而设置的，通过使经过光波导1202的光往复反射而使其进行谐振。振荡器1206与电极1203连接，供给频率f
m
的电信号。
[0018]入射侧反射膜1204配置于波导型光调制器1200的光入射侧，频率ν1的光从未图示的光源向入射侧反射膜1204入射。此外，该入射侧反射膜1204将由出射侧反射膜1205反射且经过了光波导1202的光反射。
[0019]出射侧反射膜1205配置于波导型光调制器1200的光出射侧，将经过了光波导1202的光反射。此外，该出射侧反射膜1205使经过了光波导1202的光以一定的比例向外部射出。
[0020]在由上述的结构构成的波导型光频梳产生器1020中，通过从电极1203向波导型光调制器1200驱动输入与光在光波导1202内往复的时间同步的电信号，从而与仅经过光相位调制器一次的情况相比能够施加数十倍以上的较深的相位调制。由此，与散装型光频梳产生器1003同样地，能够生成具有跨宽频带的边带的光频梳，相邻的边带的频率间隔全部与输入的电信号的频率f
m
等同。
[0021]该波导型光频梳产生器1020的特征在于，光与电信号的相互作用区域更小。由于光被与周围相比折射率较高的微米级的光波导1202封闭地传播，因此通过在光波导1202的极近位置安装电极1203，从而能够局部地提高光波导1202中的电场强度。因而，与散装型的光频梳产生器1003相比较在光波导1202产生的电光学效应变大，能够以较少的电力获得很
大的调制。
[0022]但是，上述的以往的波导型光频梳产生器1020在光波导1202的构造上，入射侧反射膜1204和出射侧反射膜1205的覆着、以及这些反射膜所覆着的端面的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光谐振器的制作方法，利用以从入射侧反射膜贯通到出射侧反射膜的方式形成的光波导传播经由上述入射侧反射膜入射的光并使其谐振，其特征在于，该制作方法具有：光波导形成工序，在该工序中，从基板的上表面形成上述光波导；配设工序，在该工序中，将具有与上述基板相同的硬度的保护构件以至少其一个端面与上述基板的包含上述光波导的光入射端或光出射端的端面形成同一个平面的方式，配设于上述光波导的上部；研磨工序，在该工序中，通过研磨在上述配设工序中配置的上述保护构件的端面和上述基板的端面，从而作为包含上述光波导的光入射端或光出射端的平坦的研磨面而形成与上述光波导垂直的平面；以及反射膜覆着工序，在该工序中，在于上述研磨工序中形成的上述平面上覆着单层或多层蒸镀膜作为上述入射侧反射膜或上述出射侧反射膜，在上述配设工序中，利用粘接剂将上述保护构件粘贴配设于上述光波导的上部，在上述反射膜覆着工序中，通过在由利用上述粘接剂粘贴的上述保护构件的端面和上述基板的端面形成的平面的全部范围内覆着单层或多层蒸镀膜，从而在与上述光波导垂直的平面形成上述入射侧反射膜或上述出射侧反射膜。2.根据权利要求1所述的光谐振器的制作方法，其特征在于，在上述反射膜覆着工序中，在比上述粘接剂的耐热温度低的温度条件下，在由利用上述粘接剂粘贴的上述保护构件的端面和上述基板的端面形成的平面的全部范围内覆着单层或多层蒸镀膜。3.一种光调制器的制作方法，其利用形成有入射侧反射膜和出射侧反射膜的光波导传播并调制经由上述入射侧反射膜入射的光，其特征在于，该制作方法具有：光波导形成工序，在该工序中，从基板的上表面形成上述光波导；层叠工序，在该工序中，以至少覆盖在上述光波导形成工序中形成的光波导的方式在上述基板上层叠缓冲层；电极形成工序，在该工序中，在于上述层叠工序中层叠的缓冲层上形成用于对上述光波导施加电场的电极；配设工序，在该工序中，将具有与上述基板相同的硬度的保护构件以至少其一个端面与上述基板的包含上述光波导的光入射端或光出射端的端面形成同一个平面的方式，配设于上述光波导的上部；研磨工序，在该工序中，通过研磨在上述配设工序中配置的上述保护构件的端面和上述基板的端面，从而作为包含上述光波导的光入射端或光出射端的平坦的研磨面而形成与上述光波导垂直的平面；以及反射膜覆着工序，在该工序中，在于上述研磨工序中形成的上述平面上覆着单层或多层蒸镀膜作为上述入射侧反射膜或上述出射侧反射膜，在上述配设工序中，利用粘接剂将上述保护构件粘贴配设于上述光波导的上部，在上述反射膜覆着工序中，通过在由利用上述粘接剂粘贴的上述保护构件的端面和上述基板的端面形成的平面的全部范围内覆着单层或多层蒸镀膜，从而在与上述光波导垂直
的平面形成上述入射侧反射膜或上述出射侧反射膜。4.根据权利要求3所述的光调制器的制作方法，其特征在于，在上述反射膜覆着工序中，在比上述粘接剂的耐热温度低的温度条件下，在由利用上述粘接剂粘贴的上述保护构件的端面和上述基板的端面形成的平面的全部范围内覆着单层或多层蒸镀膜。5.根据权利要求3或4所述的光调制器的制作方法，其特征在于，在上述光波导形成工序中，通过质子交换，从至少具有电光学效应的上述基板的上表面形成上述光波导作为仅相对于单一的偏振波成分存在波导模式的区域。6.根据权利要求3或4所述的光调制器的制作方法，其特征在于，该制作方法具有在上述基板形成脊构造的脊构造形成工序，在上述电极形成工序中，在于上述层叠工序中层叠于形成有脊构造的上述基板的缓冲层上形成具有脊构造的电极，作为用于对上述光波导施加电场的电极。7.一种光谐振器，其特征在于，该光谐振器包括：谐振部件，其由入射侧反射膜和出射侧反射膜构成，使经由入射侧反射膜入射的光进行谐振；光波导，其以从上述入射侧反射膜贯通到上述出射侧反射膜的方式形成，传播利用上述谐振部件进行了谐振的光；基板，从该基板的上表面形成有上述光波导；以及端面保护部件，其由具有与上述基板相同的硬度的保护构件构成，以上述保护构件的至少一个端面与上述基板的包含上述光波导的光入射端或光出射端的端面形成同一个平面的方式，利用粘接剂在上述光波导的上部粘贴配设有上述保护构件，上述入射侧反射膜和出射侧反射膜是覆着于与上述光波导垂直的平面的单层或多层蒸镀膜，该平面是通过研磨由利用上述粘接剂粘贴的上述保护构件的端面和上述基板的端面形成的平面的全部范围，从而作为包含上述光波导的光入射端或光出射端的平坦的研磨面而形成的。8.根据权利要求7所述的光谐振器，其特征在于，上述端面保护部件配设为，使上述光波导的光入射端或光出射端位于由上述保护构件的端面和上述基板的端面形成的平面的大致中心，上述入射侧反射膜和出射侧反射膜是在比上述粘接剂的耐热温度低的温度条件下，覆着于由利用上述粘接剂粘贴的上述保护构件的端面和上述基板的端面形成的平面的全部范围的单层或多层蒸镀膜。9.根据权利要求7或8所述的光谐振器，其特征在于，构成上述端面保护部件的保护构件由与上述基板相同的材质形成，此外，形成上述平面的上述保护构件的端面和上述基板的端面具有彼此相同的晶体取向，上述端面保护部件以上述保护构件的一个端面与上述基板的包含上述光波导的光入射端的端面形成同一个平面的方式、且以上述保护构件的另一个端面与上述基板的包含上述光波导的光出射端的端面形成同一个平面的方式，配设于上述光波导的上部。10.一种光调制器，其特征在于，
该光调制器包括：振荡部件，其使预定的频率的调制信号振荡；谐振部件，其由入射侧反射膜和出射侧反射膜构成，使经由入射侧反射膜入射的光进行谐振；光波导，其以从上述入射侧反射膜贯通到上述出射侧反射膜的方式形成，与从上述振荡部件供给来的上述调制信号相应地调制利用上述谐振部件进行了谐振的光的相位；基板，从该基板的上表面形成有上述光波导；以及端面保护部件，其由具有与上述基板相同的硬度的保护构件构成，以上述保护构件的至少一个端面与上述基板的包含上述光波导的光入射端或光出射端的端面形成同一个平面的方式，利用粘接剂在上述光波导的上部粘贴配设有上述保护构件，上述入射侧反射膜和出射侧反射膜是覆着于与上述光波导垂直的平面的单层或多层蒸镀膜，该平面是通过研磨由利用上述粘接剂粘贴的上述保护构件的端面和上述基板的端面形成的平面的全部范围，从而作为包含上述光波导的光入射端或光出射端的平坦的研磨面而形成的。11.根据权利要求10所述的光调制器，其特征在于，上述端面保护部件配设为，使上述光波导的光入射端或光出射端位于由上述保护构件的端面和上述基板的端面形成的平面的大致中心，上述入射侧反射膜和出射侧反射膜是在比上述粘接剂的耐热温度低的温度条件下，覆着于由利用上述粘接剂粘贴的上述保护构件的端面和上述基板的端面形成的平面的全部范围的单层或多层蒸镀膜。12.一种光调制器，其特征在于，该光调制器包括：谐振部件，其由入射侧反射膜和出射侧反射膜构成，使经由入射侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：今井一宏，兴梠元伸，马克，
申请(专利权)人：株式会社XTIA，
类型：发明
国别省市：