光学装置及其制造方法制造方法及图纸

提供装置化后可动态改变分支比或耦合比的光分支器或光耦合器等的、能实现小型化且容易制作的光学装置及其制造方法。其解决方案是采用这样的光学装置，其中设有：通过周期地配置折射率不同的多种物质而具有周期性折射率分布的光子晶体７、８，用以将光入射到光子晶体７、８中的输入侧光波导１０，将光从光子晶体７、８出射的输出侧光波导１１、１２，以及使光子晶体７、８和输入侧光波导１４与输出侧光波导１１、１２中至少一个之间的相对位置变化的外部驱动部件９。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及采用光子晶体的。经由输入侧光波导120传送的单模光，通过MMI装置121分解为0次模(单模)和2次模(多模)。进而，调整0次模和2次模的传输速度之差，将MMI装置121的长度h最佳化，以使0次模和2次模的波形中央的波腹的一部分互相抵消。由此，在MMI装置121的出射端只剩下2次模的波腹的一部分，它们的间隔为数μm，通过输出侧光波导122，达到实用的分离距离(＞100μm)而被分离。这里，MMI装置121形状对称的场合，即变化量Δ＝0的场合，该光分支器的分支比＝1，为等分支。并且，若将MMI装置121设为非对称形(变化量Δ＞0)，由于分布于MMI装置121的减少的一侧即第二输出部件124侧的光量减少，第一输出部件123中传输的光量增加，第二输出部件124中传输的光量相应地减少。如此，可以通过控制变化量Δ来控制分支比。图22表示透射损耗与分支比相对于变化量Δ的关系。再有，分支比设为第一输出部件123的输出/第二输出部件124的输出。由图22不难明白，通过使变化量Δ在0～5μm的范围内变化，分支比可在1～3的范围内，这时的透射损耗为0.2dB左右。接着，参照图23就传统的光耦合器进行说明。采用Y分支波导的传统的光耦合器，由第一输入侧光纤131、第二输入侧光纤132、在基片133上形成Y状纤芯134的耦合部分137与输出侧光纤136构成。同相位的入射光分别入射到第一输入侧光纤131和第二输入侧光纤132时，从第一输入侧光纤131和第二输入侧光纤132进入耦合部分137被耦合的两束入射光，分别沿纤芯134的形状耦合成0次模，从输出侧光纤136出射。这时，出射光的功率等于分别从第一输入侧光纤131和第二输入侧光纤132入射的入射光的功率之和，耦合器正常工作。传统的光分支器的分支比，如上所述，由MMI装置121的形状决定，因此，在光分支器制成后即装置化后，必要时不能动态地改变分支比。并且，最大限度只能使分支比变化到3。另外，为了将MMI装置121的输出端处的数μm左右的分离距离扩展到实用的分离距离，使输出侧光波导122处，需要有厘米量级的长度，这样就难以避免输出侧光波导122处的损耗增大及装置化时的大型化。另一方面，在光耦合器中，跟光分支器一样也不能动态地改变耦合比。并且，由于跟分支角度一样，耦合角度最大限度为2°左右，耦合器长度不能缩短，只能做得很大型化。并且，还存在这样的问题使光只入射到传统的光耦合器的第一输入侧光纤131或第二输入侧光纤132中的任一方时，入射光的0次模在Y型的根部件135处使0次模和1次模激振，由于在输出侧发射1次模，从输出侧光纤136只能出射入射光0次模的一半功率。另外，也存在这样的问题由于传统的光分支器或光耦合器采用光波导结构，在光纤和所述光波导之间需要高度的光轴对准和模的形状匹配，需要工人有熟练的装配技术。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述问题而提出，旨在提供在装置化后仍可动态地改变分支比或耦合比的光分支器或光耦合器等可小型化且容易制作的。本专利技术的光学装置中设有通过周期地配置折射率不同的多种物质而具有周期性折射率分布的光子晶体，用以将光入射至所述光子晶体的输入侧光波导，以及将来自所述光子晶体的光出射的输出侧光波导；并设有使所述光子晶体和所述输入侧光波导与所述输出侧光波导中至少一个之间的相对位置发生改变的外部驱动部件。由此，可实现不需要采用对制作精度要求高的光波导的、可动态改变分支比或耦合比的、低损耗的光学装置。并且，所述光子晶体可以是将折射率分布的周期结构不同的两种光子晶体在接合面接合而成的复合光子晶体。并且，所述光子晶体最好具有由多个不同的折射率的物质周期地排列构成的二维或三维的晶格结构，且用基本格矢构成的一组二维晶格结构是不具有大于3次的旋转对称轴的晶格结构。该光子晶体固有的波长的光在所述光子晶体的基本格矢方向入射时会发生偏转(偏转分散特性)，因此，能够制作可小型化的、光耦合器或光分支器等的光学装置。并且，所述光子晶体最好包含折射率不同的背景物质和柱状物质，具有所述柱状物质在所述背景物质中周期地排列的二维晶格结构，多个所述柱状物质的轴相互平行，所述光子晶体的各基本格矢间的角度这样构成，锐角侧的角度大于60°而小于90°。由此，构成二维结构的、显示偏转分散特性的所述光子晶体，因此，能够容易地制造可小型化的、光耦合器或光分支器等光学装置。并且，所述光子晶体的晶格常数最好设为在所述光子晶体中偏转的固有光波长的0.4～0.6。由此，通过光子晶体传输的固有光产生偏转。并且，所述柱状物质的断面形状是圆形，所述圆形的半径可以是偏转的固有光的波长的0.08～0.3倍。并且，最好设有用以监测在所述输出侧光波导中传输的光量并将它信号化的监测部件，以及接收表示来自所述监测部件的所述光量的信号、计算处理出所述光量原来的值，控制外部驱动部件、使各所述输出侧光波导中传输的光量成为所要的值的计算控制部件。由此，可以实现能将耦合比或分支比的值加以固定的光学装置。并且，对于所述接合面，所述的两种不同光子晶体各自的至少一个基本格矢的方向最好在同一方向，并跟所述复合光子晶体的接合面平行；所述输入侧光波导的光轴方向，跟所述的至少一个基本格矢的方向相同。由此，能够实现分支角或耦合角大的光分支器或光耦合器等的光学装置。因此，能够使光学装置小型化。并且，所述各光子晶体的基本格矢中，不与所述接合面平行的基本格矢可以分别对于所述接合面对称。并且，最好这样所述输入侧光波导为一个，所述输出侧光波导为两个；所述输入侧光波导最好设置在所述复合光子晶体的端面，以使所述输入侧光波导的光轴位于所述复合光子晶体的接合面的附近；所述输出侧光波导，最好设置在所述复合光子晶体的所述输入侧光波导的设置侧的对面，分别设于对所述接合面成对称的位置；根据由所述外部驱动部件产生的、所述接合面和所述输入侧光波导的光轴之间的偏移量，能够使来自输入侧光波导的入射光以所要求的分支比分支，然后向各输出侧光波导出射。由此，能够动态地使分支角改变，实现分支角度大的光分支器。并且，可以让所述外部驱动部件具备这样的能力使所述复合光子晶体或所述输入侧光波导在所述接合面的垂直方向移动。并且，最好设有监测部件和计算控制部件。前者监测在各所述输出侧光波导中传输的光量并进行信号化；后者接收表示来自所述监测部件的所述光量的信号，与在所述各输出侧光波导中传输的所要的分支比进行比较计算，并控制外部驱动部件以使所述各输出侧光波导中传输的光量达到所要的分支比。由此，能够用反馈控制进行高精度的控制，实现可维持所要求分支比的光分支器。并且，最好这样所述输入侧光波导设为两个，所述输出侧光波导设为一个；所述输出侧光波导设置在所述复合光子晶体的端面，以使所述输出侧光波导的光轴位于所述复合光子晶体的接合面附近；所述输入侧光波导设置在所述复合光子晶体的所述输出侧光波导设置侧的对面；它们分别设置在相对于所述接合面成为对称的位置，从而可以通过所述接合面和所述输出侧光波导的光轴之间的偏移量，将从各输入侧光波导入射的光按各所要的耦合比耦合，然后出射至输出侧光波导。由此，能够使耦合角度动态地改变，实现耦合角度大的光耦合器。并且，可以让所述外部驱动部件具备这样的能力使所述复合光子晶体或所述输出侧光波导在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学装置，其特征在于： 设有折射率不同的多种物质周期地配置而成的具有周期性折射率分布的光子晶体，用以将光入射到所述光子晶体的输入侧光波导，以及将光从所述光子晶体出射的输出侧光波导； 设有使所述光子晶体跟所述输入侧光波导和所述输出侧光波导中至少一个的相对位置发生变化的外部驱动部件。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：浜田英伸，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]