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公開番号2025137389
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-19
出願番号2024229559
出願日2024-12-26
発明の名称非線形変換効率を高めるための導波路内の適応モード位相整合
出願人ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド,Honeywell International Inc.
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G02F 1/365 20060101AFI20250911BHJP(光学)
要約【課題】導波路の局所的な厚さの変動は、導波路内で光を伝播するために必要な位相整合条件を変化させ、それによって、導波路の効率を低減する場合がある。
【解決手段】二次非線形光学結合プロセスを利用して、改善された光結合効率を有する導波路を製造するために、一定の厚さを仮定する代わりに、少なくとも1つの導波路層の局所的な厚さの変動が最初に測定される。次いで、導波路の幅は、例えば有限要素モデリングによって、所望のモード位相整合条件を達成するために、局所的な厚さの変動に基づいて製造される。そうすることで、導波路は、製造プロセス中に局所的な厚さの変動を補償することによって、光結合効率を改善し得る。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
導波路を製造するための方法であって、
少なくとも１つの導波層が二次非線形光学媒体を含む、少なくとも１つの導波路層の局所的な厚さの変動を測定することと、
所与の位相整合条件の相関関数であって、前記相関関数が、測定された前記局所的な厚さの変動を考慮し、前記所与の位相整合条件が、前記導波路内を伝播する光の２つ以上のモード間のモード位相整合に基づく、所与の位相整合条件の相関関数を決定することと、
前記導波路の局所的な幅であって、前記局所的な幅が、前記相関関数から決定され、かつ前記測定された局所的な厚さの変動に対応する、局所的な幅を決定することと、
前記局所的な幅の各々に基づいて、前記導波路の幅を製造することと、を含む、導波路を製造するための方法。
続きを表示（約 220 文字）【請求項２】
前記測定された局所的な厚さの変動が厚さの点で減少するにつれて、対応する前記局所的な幅が増加し、前記測定された局所的な厚さの変動が厚さの点で増加するにつれて、前記対応する局所的な幅が減少する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記導波路の前記幅を製造することによって、前記測定された局所的な厚さの変動に従って、前記導波路の長さに沿って前記所与の位相整合条件が満たされた状態を維持する、請求項１に記載の方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
（連邦政府支援研究開発に関する記載）
本発明は、政府の支援を受けて行なわれた。政府は、本発明に一定の権利を有する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
導波路内での二次非線形波の混合は、レーザでは直接生成することができない所望の波長の光を発生させるための、並びにもつれ光子を生成するための重要なプロセスである。これらのプロセスのための導波路内の効率的な電力変換は、所望の導波路モードと関連付けられた位相整合条件を満たすことに依存する。ニオブ酸リチウム導波路において、（擬似）位相整合は、周期的偏光勾配を通した導波路への周期的ポーリングによって達成することができる。しかしながら、ニオブ酸リチウム導波路を製造する場合、周期的ポーリングを実施するのは困難かつコストがかかる場合がある。
【０００３】
製造プロセス中、（所望のモード変換を考慮するために意図的にテーパ状にされていない限り）導波路の厚さ及び幅は、導波路の全体を通して一定であると仮定される。しかし、この仮定は、従来の製造プロセスが導波路内に局所的な小規模な厚さの変動を生じさせるので、厳密に言えば有効ではない。導波路の空間寸法は、導波路と関連付けられた位相整合条件に影響を及ぼす。したがって、厚さがランダムに変動する導波路は、所望のモードを発生させるために必要な位相整合条件に局所的なばらつきをもたらすことになり、かつ真の局所的な位相整合条件を、仮定される一定の位相整合条件から逸脱させることになる。その結果、これらの厚さの変動は、所望のモードに関する電力変換効率を低減し、かつ導波路内での望ましくない「雑音の多い」モードの変換を増幅し得る。いくつかの状況では、製造欠陥が、これらの導波路を実装するデバイスが適切に機能するのを妨げ得る。この問題は、より長い導波路に関して特に顕著に現れる。
【発明の概要】
【０００４】
１つ以上の実施形態の詳細を以下の説明に示す。１つの例示的な実施形態に関連して図示又は説明される特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わされ得る。したがって、本明細書に記載の様々な実施形態のいずれかを組み合わせて、更なる実施形態を提供することができる。実施形態の態様は、必要に応じて修正され、本明細書で特定される任意の様々な特許、出願、及び刊行物の概念を用いて、なおも更なる実施形態を提供することができる。
【０００５】
１つの実施形態では、導波路を製造するための方法が開示される。本方法は、少なくとも１つの導波路層の局所的な厚さの変動を測定することを含む。少なくとも１つの導波路層は、二次非線形光学媒体を含む。本方法は、所与の位相整合条件の相関関数を決定することを含む。相関関数は、測定された局所的な厚さの変動を考慮し、所与の位相整合条件は、導波路内を伝播する光の２つ以上のモード間のモード位相整合に基づく。本方法は、導波路の局所的な幅を決定することを含む。局所的な幅は、相関関数から決定され、測定された局所的な厚さの変動に対応する。本方法は、局所的な幅の各々に基づいて、導波路の幅を製造することを含む。
【０００６】
別の実施形態では、光学システムを製造するための方法が開示される。本方法は、少なくとも１つの導波路層の局所的な厚さの変動を測定することによって、導波路を製造することを含む。少なくとも１つの導波路層は、二次非線形光学媒体を含む。導波路は、所与の位相整合条件の相関関数を決定することによって製造される。相関関数は、測定された局所的な厚さの変動を考慮し、所与の位相整合条件は、導波路内を伝播する光の２つ以上のモード間のモード位相整合に基づく。導波路は、導波路の局所的な幅を決定することによって製造される。局所的な幅は、相関関数から決定され、測定された局所的な厚さの変動に対応する。導波路は、局所的な幅の各々に基づいて、導波路の幅を製造することによって製造される。本方法は、導波路を光源に結合することを含む。導波路は、光源から光を受け取るように構成されている。本方法は、導波路を出力カプラに結合することを含む。導波路は、出力カプラに光を出力するように構成されている。
【０００７】
更に別の実施形態では、プログラム製品が開示される。プログラム製品は、少なくとも１つのプロセッサによって実行されるように構成されたプログラム命令が具現化される非一時的なプロセッサ可読媒体を含む。少なくとも１つのプロセッサは、プログラム命令を実行することによって、導波路の少なくとも１つの導波路層の局所的な厚さの変動の測定値を受け取るように構成されている。少なくとも１つの導波路層は、二次非線形光学媒体を含む。少なくとも１つのプロセッサは、所与の位相整合条件の相関関数を決定するように構成されている。相関関数は、測定された局所的な厚さの変動を考慮し、所与の位相整合条件は、導波路内を伝播する光の２つ以上のモード間のモード位相整合に基づく。少なくとも１つのプロセッサは、導波路の局所的な幅を決定するように構成されている。局所的な幅は、相関関数から決定され、測定された局所的な厚さの変動に対応する。
【０００８】
以下に説明するように、他の実施形態も開示される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図面は、例示的な実施形態のみを表しており、したがって、範囲を限定するものとみなされるべきではないことを理解した上で、例示的な実施形態は、以下に説明するように、及び詳細な説明と併せて説明するように、添付の図面の使用を通じて追加的な具体性及び詳細とともに説明される。
１つ以上の実施形態において説明される、例示的な導波路の等角図を表す。
１つ以上の実施形態において説明される、導波路の局所的な厚さの変動の側面図を表す。
位置の関数としての、測定厚さの変動及び導波路の適応可能な幅の変動のグラフ表現を表す。
１つ以上の実施形態において説明される、図１～図２の導波路に従って光を発生させて出力するように構成されたシステムのブロック図を表す。
１つ以上の実施形態において説明される、導波路の測定された局所的な厚さの変動を補償するための方法のフロー図を表す。
【００１０】
慣例に従って、記載された様々な特徴は縮尺通りに描かれているのではなく、例示的な実施形態に関連する特定の特徴を強調するように描かれている。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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