[发明专利]光学装置

说明书

技术领域

本发明一般而言涉及光学装置，尤其涉及具有光波导的光学装置。

背景技术

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

发明内容

发明要解决的问题

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(guided mode))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，n_core表示芯区的折射率，n_clad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。

本发明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

本发明的光学装置具有：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。

发明效果

根据本发明的光学装置，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是示出本发明的实施方式1的光学装置的内部结构的概要图。

图2是示出本发明的实施方式1的光波导的立体图。

图3是示出本发明的实施方式1的光波导的截面图。

图4是示出本发明的实施方式1的芯区及包层的折射率的温度依赖性的示意图。